Калькулятор безопасного разряда конденсатора

Оцените безопасное время разряда и номиналы пускового резистора для заряженных конденсаторов. Введите ёмкость, напряжение и целевой уровень безопасности для выбора номинала пускового резистора.

CHOOSE MODE

Capacitor Value

Initial Charge Voltage

Safety Threshold Voltage

Resistance Value

Desired Discharge Time

Safe Voltage Achieved by

Initial Power Across the Resistor

Time Constant

Energy Discharged to Zero Volts

Что такое калькулятор безопасного разряда конденсатора?

Заряженные конденсаторы могут хранить значительный объем энергии и сохранять опасное напряжение в течение длительного времени после отключения питания. Калькулятор безопасного разряда конденсатора поможет вам выбрать предохранительный резистор и оценить, сколько времени потребуется для снижения напряжения до безопасного уровня.

Введя начальное напряжение, емкость и либо разрядный резистор, либо целевое время разряда, калькулятор может определить:

Время, необходимое для достижения заданного безопасного напряжения
Значение резистора, необходимое для разряда в течение заданного времени
Пиковый ток разряда и рассеиваемая мощность резистора

Основы разряда конденсатора

Когда конденсатор разряжается через резистор, его напряжение уменьшается экспоненциально:

V(t) = V ₀ × e ^{−t / (RC)}

V ₀ – начальное напряжение
R – разрядное сопротивление
C – емкость
t – время

Произведение R × C представляет собой постоянную времени (τ). Через одну постоянную времени напряжение падает примерно до 36,8% от первоначального значения. После пяти постоянных времени напряжение составляет менее 1% от исходного.

Решение задачи на время или сопротивление

Чтобы узнать, сколько времени потребуется для достижения целевого напряжения V _S :

t = −RC × ln(V _S / V ₀ )

Чтобы найти, какой резистор необходим для достижения V _S за время t:

R = −t / (C × ln(V _S / V ₀ ))

Сохраненная энергия и мощность резистора

Энергия, запасенная в конденсаторе, составляет:

E = ½ × C × V ₀ ²

В процессе разряда эта энергия в основном преобразуется в тепло в резисторе. Начальный ток разряда равен:

I ₀ = V ₀ / R

а начальная мощность резистора равна:

P ₀ = V ₀ ² / R = I ₀ ² × R

Калькулятор оценивает пиковую мощность, чтобы вы могли выбрать резистор с подходящей номинальной мощностью и, при необходимости, способностью выдерживать кратковременные скачки напряжения.

Пример – разрядка конденсатора ёмкостью 470 мкФ, напряжением 400 В

С = 470 мкФ
V ₀ = 400 В
Целевое безопасное напряжение V _S = 50 В
Выбранное R = 100 кОм

Постоянная времени: τ = R × C ≈ 100,000 × 470 × 10 ⁻⁶ ≈ 47 s
Время достижения 50 В:

t = −RC × ln(50 / 400) ≈ 47 s × ln(8) ≈ 98 s

Начальный ток: I ₀ = 400 / 100,000 = 4 mA
Начальная мощность: P ₀ = 400 × 4 mA = 1.6 W

Рекомендуется использовать резистор мощностью не менее 3–5 Вт из-за начального скачка мощности и нагрева во время повторных циклов разряда.

Советы по проектированию безопасного разряда конденсатора

Дайте определение «безопасному» напряжению: многие стандарты считают напряжение ниже 50 В постоянного тока значительно более безопасным уровнем, но ваше приложение или нормативные требования могут требовать более низкого значения.
Используйте постоянные стабилизирующие резисторы: высоковольтные источники питания часто включают в себя постоянно подключенный резистор, поэтому конденсаторы автоматически разряжаются при отключении питания.
Учитывайте допуски и температуру: допуски резисторов и конденсаторов влияют на время разряда; проектируйте с запасом, а не предполагайте точные значения.
Маркируйте и проверяйте: для обслуживающего персонала укажите время разряда на оборудовании и подтвердите фактическое поведение во время тестирования.

Этот калькулятор предназначен для помощи при проектировании. Всегда соблюдайте соответствующие стандарты безопасности и процедуры блокировки при работе с высокоэнергетическими конденсаторами и силовой электроникой.

FAQ about Калькулятор безопасного разряда конденсатора

Какое напряжение считается «безопасным» после разряда конденсатора?

Это зависит от вашего применения и применимых стандартов.

Общая практическая цель приведена ниже.50 В постоянного тока, но для медицинских, автомобильных или других регулируемых систем может потребоваться более низкое напряжение.

Этот калькулятор позволяет вам выбрать целевое напряжение, чтобы вы могли соответствовать собственным критериям безопасности.

Почему бы мне просто не замкнуть конденсатор отверткой, чтобы разрядить его?

Прямое замыкание может вызвать:

Очень высокие пиковые токи и дугообразование
Повреждение конденсатора или дорожек печатной платы
Брызги металла и угрозы безопасности

Использование правильно подобранного разрядного резистора позволяет контролировать ток и рассеиваемую мощность, делая процесс предсказуемым и более безопасным как для оборудования, так и для персонала.

Можно ли использовать один нагрузочный резистор для нескольких конденсаторов?

Да, если конденсаторы постоянно соединены параллельно в цепи, один разрядник в объединенной батарее разрядит их одновременно.

Убедитесь, что резистор имеет следующие параметры:

Общая емкость и максимальное напряжение
Требуемое время разряда
Наихудшее рассеивание мощности во время разряда

Для отдельных секций или переключаемых батарей каждая изолированная группа конденсаторов должна иметь свой собственный путь разряда.