개요:
커패시터의 크기를 계산하는 방법
회로의 원하는 출력을 얻으려면 적절한 정격의 구성 요소가 필요하기 때문에 회로를 설계하는 동안 구성 요소의 정격을 결정하는 것이 중요합니다. 마찬가지로 회로에서 커패시터를 사용하려면 일반적으로 커패시터의 크기를 나타내는 적절한 커패시턴스를 가진 커패시터를 찾습니다. 따라서 커패시터의 크기를 측정하는 다양한 방법이 있으며 그 방법은 다음과 같습니다.
- 전통적인 방법 사용
- 테이블 승수 방법 사용
- 시동 에너지 방정식 사용
- 커패시턴스 방정식 사용
방법 1: 기존 방법 사용
일반적으로 커패시터의 크기는 주로 회로에 필요한 커패시턴스 값에 따라 달라집니다. 이러한 전통적인 방식은 역률 개선이 필요할 때 주로 사용되며, KVAR에 그 값이 필요할 때 사용됩니다. 이 방법에서는 두 역률 각도의 차이 탄젠트를 계산한 다음 기기의 정격 전력을 곱합니다.
따라서 이 방법을 설명하기 위해 정격전력 5KW, 초기 역률 0.75 지연 및 0.9의 역률이 필요한 3상 모터를 고려해보자. 따라서 역률을 0.9로 높일 수 있는 용량값이나 커패시터의 크기를 KVAR에서 찾아야 합니다. 역률에 대한 방정식은 다음과 같습니다.
이제 초기 역률과 필요한 역률을 알았으므로 위 방정식을 사용하여 두 요소의 각도를 계산할 수 있습니다.
이제 초기 역률의 각도는 41.1도이고 필요한 각도는 25.8도이므로 다음 방정식에 값을 입력합니다.
이는 3상 모터의 역률을 개선하는 데 필요한 총 정전 용량이므로 위상당 필요한 정전 용량을 계산하려면 이 값을 3으로 나눕니다.
일반적으로 커패시턴스는 패럿 단위이므로 이를 패럿으로 변환하려면 다음 방정식을 사용할 수 있지만 이를 위해서는 주파수와 전압을 알아야 합니다.
이제 주파수가 50Hz이고 전압이 400V인 경우 필요한 정전용량은 다음과 같습니다.
이제 우리는 커패시터의 크기를 계산했으며 주어진 매개변수에 따라 역률을 개선하려면 13μF의 커패시터가 필요합니다.
또한 KVAR의 커패시턴스를 패럿 단위로 변환하려면 옴 법칙을 사용하여 전류 및 용량성 리액턴스를 찾은 후 용량성 리액턴스 공식을 사용합니다. 따라서 이를 설명하기 위해 동일한 이전 예를 사용하므로 이제 먼저 전류를 계산합니다.
이제 옴의 법칙을 사용하여 용량성 리액턴스를 계산합니다.
이제 용량성 리액턴스를 사용하여 커패시터의 커패시턴스를 찾습니다.
이제 두 방법 모두에서 볼 수 있듯이 커패시턴스 값은 동일하므로 KVAR의 커패시턴스를 패럿으로 변환하는 방법 중 하나를 사용할 수 있습니다.
예: KVAR 및 마이크로패럿 단위로 커패시턴스 용량 계산
60Hz 주파수에서 500V의 전압 공급을 갖는 단상 모터는 50A 전류에서 0.85 지연의 역률을 갖습니다. 커패시터를 병렬로 연결하여 역률을 0.94 진상으로 개선해야 합니다. . 필요한 커패시턴스를 계산하여 커패시터 크기를 찾으십시오.
먼저 역률 방정식을 사용하여 두 역률의 각도를 계산합니다.
이제 필요한 커패시턴스를 계산하려면 다음 전력 공식을 사용하여 계산할 수 있는 모터의 정격 전력이 필요합니다.
이제 엔젤 차이의 탄젠트를 취하고 그 결과에 모터 전력을 곱하여 KVAR의 커패시턴스를 계산합니다.
일반적으로 커패시턴스는 패럿 단위이므로 이를 패럿으로 변환하려면 다음 방정식을 사용할 수 있지만 이를 위해서는 주파수와 전압을 알아야 합니다.
이제 우리는 커패시터의 크기를 계산했으며 주어진 매개변수에 따라 역률을 개선하려면 52μF의 커패시터가 필요합니다.
방법 2: 테이블 승수 방법 사용
테이블 승수는 필요한 역률을 달성할 수 있는 승수 계수로 명명된 다양한 값의 집합입니다. 필요한 커패시터 용량을 찾기 위해 이 표를 사용하여 초기 및 목표 역률에 대한 승수 인자를 선택합니다. 따라서 KVAR의 커패시터 용량을 계산하려면 전력과 승수를 곱하면 됩니다.
다음은 다양한 역률에 대한 승수 요소를 보여주는 표입니다.
또한 승수 요소를 찾아야 하는 경우 위 공식을 다음과 같이 사용할 수 있습니다.
예: KVAR 및 Farad 단위로 커패시터 용량 크기 계산
50Hz의 주파수에서 208V의 전압을 갖는 AC 전원 공급 장치에서 1KW의 전력을 끌어오는 부하를 고려하십시오. 현재 역률은 70% 지연 상태이며 이를 91% 진상으로 개선하려면 커패시터를 병렬로 연결해야 합니다. 마이크로 패럿 단위로 커패시터 크기를 찾으십시오.
초기 역률은 0.7이고 필요한 요소는 0.91이므로 위에 제공된 표를 사용하면 0.97의 승수 요소가 0.741이므로 이제 값을 배치할 수 있습니다.
이제 아래 방정식을 사용하여 VAR을 패럿으로 변환하면 됩니다.
이제 우리는 커패시터의 크기를 계산했으며 주어진 매개변수에 따라 역률을 개선하려면 0.053패럿의 커패시터가 필요합니다.
방법 3: 시동 에너지 방정식 사용
커패시터의 시동 에너지는 0에서 완전 충전되는 동안 커패시터에 저장되는 에너지입니다. 이 방법은 시동 에너지와 커패시터 플레이트 사이의 전위차가 이미 있는 경우에 가능합니다. 일반적으로 이러한 매개변수는 제공되지 않지만 이러한 매개변수를 계산한 경우 아래 방정식을 사용하십시오.
따라서 시동 에너지와 전위차를 기준으로 커패시터 용량을 구하려면 위의 방정식을 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
예: Capacito의 크기 계산 아르 자형
17J의 시동 에너지가 필요하고 AC 공급 장치에서 제공되는 전압이 120V인 단상 모터를 고려한 다음 모터에 필요한 시동 에너지를 보상하기 위한 커패시터 크기를 찾으십시오.
이제 필요한 시동 에너지에 필요한 정전 용량을 찾으려면 타격 방정식에 값을 배치하십시오.
이제 우리는 커패시터의 크기를 계산했으며 주어진 매개변수에 따라 필요한 시동 에너지를 제공하려면 0.053패럿의 커패시터가 필요합니다.
방법 4: 커패시턴스 방정식 사용
커패시터에는 일반적으로 유전체라고 불리는 절연 재료로 분리된 금속으로 구성된 두 개의 판이 있습니다. 이 플레이트는 특정 크기이고 유전체에는 유전율 값이 있으며, 이 두 매개변수는 모두 커패시터 용량에 큰 영향을 미칩니다.
따라서 커패시터의 크기를 계산하는 또 다른 방법은 치수 및 유전 특성과 관련된 매개변수를 사용하는 것입니다. 치수 매개변수와 절연체 매개변수가 알려진 경우 커패시터의 커패시턴스를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.
이제 여기서 A는 플레이트의 면적이고 d는 커패시터 플레이트 사이의 거리입니다. 또한 ϵ 영형 는 자유 공간의 유전율이고 ϵ 아르 자형 유전체 재료의 비유전율.
예제 1: 커패시터의 커패시턴스 찾기
500 cm 면적의 금속판을 가진 축전기를 생각해 보십시오. 2 플레이트 사이의 거리는 유전체 두께인 0.1mm이다. 유전체가 공기이고 유전체가 상대 투자율이 4인 종이인 경우 정전 용량을 계산합니다.
먼저, 유전체가 공기일 때 커패시턴스를 구합니다.
이제 유전체가 상대 유전율이 4인 종이라면 정전 용량은 다음과 같습니다.
예 2: 커패시터 플레이트의 면적 계산
1 마이크로패럿의 커패시턴스가 필요하고 플레이트 사이의 거리가 0.1mm인 경우 커패시터 플레이트의 면적은 얼마입니까? 비유전율이 10인 산화막과 같은 유전체로 공기를 생각해 보십시오.
커패시턴스의 공식을 알고 있으므로 이를 사용하여 실제로 커패시터의 크기에 영향을 미치는 플레이트의 면적을 찾을 수 있습니다.
이제 우리는 커패시터 플레이트의 크기를 계산했으며 주어진 매개변수에 따라 플레이트 면적은 1.13m입니다. 2 1 마이크로패럿의 커패시턴스를 갖는 커패시터에는 패럿이 필요합니다.
결론
모든 전기 회로에는 원하는 결과를 제공하기 위해 최적의 사양을 갖춘 올바른 구성 요소 세트가 필요합니다. 따라서 모든 구성 요소에 필요한 정격을 찾으려면 전압, 전류, 전력, 정전 용량, 저항 등과 같은 특정 매개 변수가 있습니다.
필요한 정전용량을 갖는 커패시터를 선택하는 경우, 4가지 방법으로 정전용량을 계산할 수 있으며, 이는 궁극적으로 커패시터의 크기를 결정하게 된다. 커패시터의 크기는 KVAR에서 커패시턴스를 구하는 전통적인 방법을 사용하여 테이블 곱셈기, 커패시턴스 방정식, 시동 에너지 방정식을 통해 계산할 수 있습니다.