Telwin Alpina 20 – schemat podłączenia kondensatora do mostka prostowniczego

Pytanie

schemat podlanczania kondesatora do mostka prostownik tlwin alpina 20

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Kondensator filtrujący w prostowniku Telwin Alpina 20 podłączamy RÓWNOLEGLE do wyjścia mostka prostowniczego: zacisk „+” kondensatora do wyjścia „+” mostka, zacisk „–” kondensatora do wyjścia „–” mostka.
• Należy zastosować kondensator elektrolityczny min. 4700 – 10 000 µF, na napięcie co najmniej 35 V (zalecane 50 V), z rezystorem rozładowującym.

Kluczowe punkty
• Polaryzacja musi być zachowana (inaczej uszkodzenie kondensatora).
• Po dodaniu kondensatora napięcie jałowe wzrośnie do wartości szczytowej \(V_{AC(RMS)}!\times!\sqrt2\).
• Zaleca się dodać element ograniczający prąd rozruchowy (NTC lub rezystor szeregowy).

Szczegółowa analiza problemu

1. Topologia fabryczna Alpina 20

1. Transformator sieciowy 230 V → ~15 V RMS (12 V tryb ładowania)
2. Pełnookresowy mostek Graetza (4× dioda lub moduł)
3. Zaciski wyjściowe +/– prowadzone do amperomierza i krokodyli

2. Funkcja kondensatora filtrującego

Kondensator ładuje się do \(V_{\text{PEAK}} = V_{\text{RMS}}\sqrt2\) (≈ 1,414 ×), a pomiędzy szczytami zasila obciążenie, redukując tętnienia \(U_{\text{ripple}}\).

Tętnienia:
\[
U_{\text{ripple}}\approx \frac{I}{C\;f}\quad\text{dla pełnego mostka}\;f=100\text{ Hz (50 Hz×2)}
\]

Przykład
I = 10 A, C = 6800 µF ⇒ \(U_{\text{ripple}}\approx \frac{10}{0{,}0068\times100}=14{,}7\text{ V}_{pp}\).
Dla większego C lub mniejszego prądu tętnienia maleją.

3. Dobór kondensatora

1. Zmierz \(V_{AC(RMS)}\) transformatora (typowo 14–16 V).
2. Oblicz \(V_{\text{PEAK}}\); np. 15 V RMS → 21,2 V.
3. Ustal margines ≥ 30 % → kondensator 35–50 V.
4. Pojemność kompromisowa 4700–10 000 µF (większa → mniejsze tętnienia, lecz większy prąd udarowy i obciążenie transformatora).

4. Sposób włączenia – schemat ideowy

      ~                     ~                (+) czerwony
      │                     │                  │
   ┌──┴───┐             ┌───┴───┐              │
   │  ≈   │─┐         ┌─│  ≈    │─┐            │
   │Mostek│ │         │ │Mostek │ │            │
   │AC IN │ │         │ │ AC IN │ │            │
   └──┬───┘ │         │ └──┬───┘ │            │
      │     │         │   │     │            │
      └─────┴─────────┴───┴─────┴────────────┘
                        │           │
                        │ (+)       │ (–)
                        │           │
                    ┌───▼───────────▼───┐
                    │   C_filter        │
                    │ 4700-10 000 µF    │
                    │ 35–50 V  (ESR↓)   │
                    └─▲───────────────▲─┘
                      │               │
                  Rez. bleeder     Rez. bleeder
                  2 kΩ/2 W         2 kΩ/2 W

5. Konsekwencje elektryczne

• Wzrost napięcia jałowego o ~40 % – prostownik przestaje być klasyczną ładowarką; ryzyko przeładowania akumulatora.
• Impulsowy pobór prądu z sieci; większe grzanie diod i transformatora.
• Udar prądowy przy włączeniu \(I_{inrush} \approx \frac{V_{\text{PEAK}}}{R_{ESR}}\). Należy rozważyć NTC 5 Ω/10 A lub rezystor 4 7 Ω/5 W zwierany przekaźnikiem.

6. Testy po montażu

1. Bez obciążenia zmierz DC – nie powinno przekraczać 1,42 × V_{AC}.
2. Pod obciążeniem zmierz \(U_{\text{ripple}}\) – oscylograf 100 Hz.
3. Kontrola temperatury mostka (< 90 °C) i kondensatora (< 70 °C).

Aktualne informacje i trendy

• Nisko-ESR oraz kondensatory polimerowe (OS-CON, Hybrid) pozwalają zmniejszyć ESR i prąd tętnienia, wydłużając żywotność.
• Nowe prostowniki/ładowarki przechodzą na topologie SMPS z aktywnym PFC i kontrolą prądu – zastosowanie kondensatora w klasycznym Graetzu jest coraz rzadsze.
• Pojawiają się moduły gotowych "soft-start" (NTC + przekaźnik), które eliminują udar przy dużej pojemności.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogia: kondensator działa jak zbiornik wodny wyrównujący pulsacje ciśnienia – gromadzi nadmiar, oddaje gdy brakuje.
• Dla obliczeń projektowych można przyjąć:
  \[
  C[\mu F] \approx \frac{I[A]}{2\;f[Hz]\;U_{ripple}[V]} \times 10^{6}
  \]

Aspekty etyczne i prawne

• Modyfikacja urządzenia traci gwarancję oraz znak CE producenta.
• Kondensator magazynuje energię – obowiązek rozładowania przed pracą serwisową (PN-EN 50110-1).
• Akumulatory kwasowo-ołowiowe: przekroczenie 14,4 V powoduje intensywne gazowanie (Dyrektywa 2006/66/WE – bezpieczeństwo baterii).

Praktyczne wskazówki

1. Wyłącz i odczekaj 5 min → rozładuj istniejące kondensatory rezystorem 2 kΩ.
2. Użyj przewodów ≥ 2,5 mm², lutuj lub skręć + zaciskaj tulejki.
3. Zamocuj kondensator pionowo opaską metalową do chassis, izoluj termiczne punkty lut.
4. Dodaj rezystor bleeder 2 kΩ/2 W równolegle do C, oraz NTC 5D-11 w szeregu od strony transformatora.
5. Po zamknięciu – test napięcia i prądu na dummy-load (żarówka 12 V/55 W).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Nadmierny wzrost C > 10 000 µF może zniszczyć diody (prąd \(I_{FSM}\) > katalogowy).
• W spawarkach (tryb „BOOST”) kondensator może pogorszyć charakterystykę zapłonu łuku – sprawdzić w praktyce.
• Alternatywą jest dołożenie regulatora DC-DC buck z ograniczeniem napięcia do 14,4 V zamiast samego kondensatora.

Sugestie dalszych badań

• Implementacja aktywnego ogranicznika prądu ładowania (LM350, LT3080 lub moduł DC-DC) po kondensatorze.
• Pomiar ESR kondensatora w czasie – diagnostyka starzenia (impedancja > 2× nominalnej → wymiana).
• Analiza termiczna transformatora po 30 min pracy z kondensatorem vs bez.

Krótkie podsumowanie

Dodanie kondensatora do Telwin Alpina 20 jest prostą modyfikacją: lutujemy kondensator elektrolityczny 4700-10 000 µF / 35-50 V równolegle do wyjść +/– mostka. Zabieg wygładza napięcie, lecz podnosi jego wartość szczytową, generuje prąd udarowy i może być niebezpieczny dla akumulatorów. W praktyce warto dołożyć rezystor rozładowujący, element soft-start i monitorować temperaturę podzespołów. Jeśli celem jest niezawodne ładowanie – rozważ raczej nowoczesny regulator lub gotową ładowarkę impulsową.