Come collegare due condensatori elettrolitici in serie senza danni

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Pippoexsuper

Posted on 14/12/2014, 16:59

Arcturus
Triplocrusco

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Per allungare la vita ai condensatori elettrolitici da collegare in serie per raddoppiare la loro tensione di lavoro, dimezzandone il loro valore capacitivo, al fine di evitare di danneggiarli nel caso fossero costruttivamente simili ma non perfettamente uguali, è necessario collegare in parallelo a ciascuno di essi un'apposita resistenza, da calcolare secondo la seguente procedura suggerita da Olivie.

C1 e C2 sono i due elettrolitici in serie, R1 e R2 sono le due resistenze di equilibratura delle tensioni, V e’ la tensione totale applicata ai due condensatori in serie, Vm e’ la Tensione sul singolo condensatore, pari a V/2.
(Ic2 – Ic1) e’ la differenza tra le correnti di perdita dei due condensatori, proprio cio’ che provoca lo sbilanciamento delle tensioni.
La differenza tra le due Correnti di Perdita puo’ essere stimata:
(Ic2 – Ic1) = (0.003 x C [µF] x V [V]) / 2000 (Risultato in mA)
La somma delle tensioni rette dai due condensatori da mettere in serie deve essere superiore alla V/2 di almeno il 10%, per non far lavorare i due condensatori al limite.
le Resistenze di protezione (balancing resistors) che saranno uguali tra loro sono date da:
R1 = R2 = [(2 x Vm) – V] / (Ic2 – Ic1)

ESEMPIO
Avendo una Tensione V totale da gestire di 600 V, useremo 2 Condensatori Elettrolitici uguali in serie da minimo 350 V lavoro, ad esempio da 470 µF, tenendo presente che mettendoli in serie la loro capacita’ si dimezza.
Otteniamo cosi’ un Condensatore Elettrolitico da 700 V (massimi, che noi useremo al massimo a 600 V) e 235 µF.

Calcoliamo ora le Resistenze di protezione (balancing resistors) che saranno uguali tra loro.
(Ic2 – Ic1) = (0.003 x C [µF] x V [V]) / 2000 (Risultato in mA) per cui, nel nostro caso:
(Ic2 – Ic1) = (0.003 x 470 [µF] x 600 [V]) / 2000 = 0.423 mA
R1 = R2 = [(2 x Vm) – V] / (Ic2 – Ic1) = [(2 x 350 V) – 600 V] / 0.423 = 236.40 KΩ per cui sceglieremo la resistenza commerciale di valore immediatamente minore.
Questo ci garantira’ che le condizioni di bilanciamento siano rispettate e al massimo scorrera’ una corrente di bilanciamento leggermente superiore, che ci garantira’ in modo conservativo sulla protezione dei condensatori.
Sceglieremo quindi due Resistenze da 220 KΩ.
La potenza dissipata su ogni Resistenza, quando sul circuito applichiamo i 600 V sara’ data da: Pr = Vm2 / R.
Quindi: Pr = (300 V) 2 / 220 KΩ = 0.409 W
Per cui, ricordando la “regola empirica” di moltiplicare per 4 o per 5 la potenza dissipata sulle Resistenze, per non generare troppo calore sul componente, avremmo Pr= 5 x 0.409= 2.04 W.
Utilizzeremo quindi dei componenti da 2 W.