¿Condensadores grandes que "producen más calentamiento I²R"?

En la página 35 de The art of Electronics Third Edition , al describir las desventajas de reducir la ondulación eligiendo capacitores grandes, el autor escribe:

El intervalo muy corto de flujo de corriente durante cada ciclo (solo muy cerca de la parte superior de la forma de onda sinusoidal) produce más calentamiento I²R.

Sin embargo, ¿no es Q = I²R t ? Entonces, un intervalo más corto debería resultar en menos calor. ¿Por qué se produce más calor?

Piense en la corriente de ondulación constante de un convertidor con una carga particular que filtra el condensador. El tiempo se vuelve irrelevante.
Porque Iestá al cuadrado y tno lo está, y su producto I·t(o ∫Idtsi se prefiere) es constante para la misma corriente media.
O, véalo así, corriente máxima alta en pequeñas ráfagas versus corriente promedio constante, el mismo valor promedio pero corriente RMS mucho más alta para la pulsada. Irms^2*R pérdidas.

Respuestas (1)

Para una corriente promedio dada , dibujarla en ráfagas cortas crea más calentamiento en una resistencia que un flujo uniforme. La razón de esto es que la corriente se promedia a lo largo del tiempo, pero la potencia es igual a la corriente al cuadrado . Por ejemplo, de 1 A a 1 Ω durante 1 segundo = 1 vatio, pero 2 A durante 0,5 s + 0 A durante 0,5 s es 4 W*0,5 s + 0 W*0,5 s = 2 vatios.

Esta es la razón por la que para obtener el efecto de calentamiento de la corriente CA a través de una resistencia, debe tomar una medida rms (raíz cuadrática media), no solo el promedio que normalmente mostraría un medidor.

El uso de un capacitor de filtro más grande hace que la corriente se extraiga en ráfagas más cortas porque el voltaje no cae tanto entre ciclos, por lo que el rectificador conduce en una parte de pico más pequeña de la forma de onda de CA. Si la carga consume una corriente fija, la corriente promedio es la misma, pero los picos deben ser más altos. Suponiendo que las resistencias en el circuito de suministro de energía no cambien, la pérdida de energía será mayor debido a la corriente rms más alta.

Err... ¿no deberían ser julios en lugar de vatios?
@Andrew: Tienes razón en que Ws = J, pero en realidad está diciendo
PAG A V GRAMO = 4 W × 0.5 s + 0 W × 0.5 s 1 s = 2   W
. Todos los segundos se cancelan y te quedan los vatios. Bruce simplemente omitió el divisor.
¿ Cuál es la definición de corriente promedio, por favor? Supongo que a) no puede ser la corriente promedio durante un ciclo completo , porque ∆Q = 0 y, por lo tanto, I = ∆Q/∆t = 0. b) no puede ser la corriente promedio durante el período de carga , porque en ese momento, la corriente fluye a través del capacitor, en lugar de la carga. c) no puede ser la corriente promedio durante el período de descarga , porque es la corriente de carga la que tiene "un intervalo más corto", y esto presumiblemente no tiene mucho impacto en la corriente de descarga.
Hmm... tal vez puede ser b) la corriente promedio durante el período de carga?
Sí. En realidad, lo que nos interesa es la corriente que fluye a través de la resistencia de la fuente. Esto está cerca de la corriente de carga en un capacitor grande, pero no del todo igual porque parte de la corriente fluye directamente de la fuente a la carga (cuánto depende de la ESR del capacitor, que Supongo que es insignificante). El condensador se descarga en la carga, cuya pérdida de potencia no nos interesa.
Como dice @BruceAbbott, es la resistencia de la fuente, lo que generalmente significa que el transformador de aislamiento se calienta.
¿Condensadores grandes que "producen más calentamiento I²R"?
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