¿Cómo afectan los valores del condensador al circuito del filtro?

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He conectado una bombilla incandescente (R1) en serie con un condensador (C1) a la línea de alimentación, de este modo:

Con los capacitores que tengo, solo para los valores de capacitor C1 = 17uF, 20uF y 22uF la bombilla brilla .

Para los valores del condensador C1 = 1uF, 2uF y 2.2uF, la bombilla no se enciende .

La resistencia al frío de la bombilla es de 19 ohmios .

Cuando la bombilla se enciende, obtuve las siguientes lecturas de mi Kill-a-watt:

  • Sorteo actual: 0.45A
  • Voltaje: 117.4vac
  • PF: 0.91
  • Vataje: 48W (52VA)

En wikipedia, leí que la resistencia al frío de las lámparas de filamento de tungsteno es aproximadamente 1/15 de la resistencia al filamento caliente cuando la lámpara está funcionando

Esto concuerda con las lecturas en el Kill-a-watt, ya que la corriente a través del circuito sería 0.45A si la resistencia de la bombilla fuera 15 veces la resistencia al frío (19 * 15 = 285 Ohms. Por lo tanto, 117.4 / 285 = 0.41A).

Lo que no entiendo es por qué se enciende la bombilla para los valores de condensador 17uF, 20uF y 22uF pero no para 1uF, 2uF y 2.2uF.

Con un valor de resistencia de 19 ohmios, los valores de los condensadores 17uF, 20uF y 22uF deben tener una frecuencia de corte de más de unos pocos Khz, por lo tanto, no permitir que la CA de 60Hz pase a través de ?

Por qué digo una frecuencia de corte de más de unos pocos Khz:

Porque T = RC, y aquí si R = 100Ohm, C = 20uF, entonces RC = 100 * (20/10 ^ 6) = > f = 1 / T = 500Hz, que es mucho más que 60Hz AC y, por lo tanto, no debería haber señal.

(Por supuesto, mi comprensión es errónea, ya que puedo ver la luz encendida, pero quiero entender dónde estoy equivocado).

¿Implica que los límites de mayor valor que estoy utilizando están dañados (aunque leen los valores correctos)?

    
pregunta sekharan

2 respuestas

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Los condensadores más pequeños no pasarán tanta corriente a 60Hz, por lo que la bombilla no se encenderá (o brillará con tanta intensidad)

Podemos calcular el vataje esperado:

Para 1uF:
1 / (2 * pi * 60 * 1e-6) = 2652 Ohmios.

Si agregamos esto a la resistencia de la bombilla (por ejemplo, 50 ohmios ya que estará en algún lugar entre frío y calor) obtendremos 2700 ohmios (podemos ser ásperos aquí ya que la resistencia de la bombilla hace una pequeña diferencia)

Para una línea de 115V, eso es 115/2700 = ~ 43mA.
Por lo tanto, la potencia aparente será de alrededor de 115V * 43mA = ~ 5W
El vataje real disipado por la bombilla será mucho menor, alrededor de 100 mW.
Calculamos esto por I ^ 2 * R. Entonces, con una resistencia de filamento de 50 ohmios obtenemos 0.043 ^ 2 * 50 = 92 mW.

No es suficiente para encender la bombilla. Para los 2.2uF, el resultado sería de unos 900 mW (¿podría brillar un poco?)

Si hacemos lo mismo con el capacitor 22uF, obtenemos:
1 / (2 * pi * 60 * 22e-6) = 120 Ohmios.
sqrt (120 ^ 2 + 285 ^ 2) = 309 ohmios.
115V / 309 = ~ 372mA
115V * 372mA = ~ 43W (~ 39W disipado por filamento)

Para que veas que la tapa más grande hace una gran diferencia.

    
respondido por el Oli Glaser
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Tienes un diseño de filtro de paso alto. Así que desea que la frecuencia de corte se acerque a 60Hz para una bombilla más brillante. Aumentar la capacitancia disminuye la frecuencia de corte. Es por eso que brilla para los valores más altos y no para los más bajos.

    
respondido por el geometrikal

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