Половолновой выпрямитель особенно тяжел на трансформаторе?

В кн. Практическая электроника для изобретателей, 3-е изд. авторы рекомендуют не использовать полуволновые выпрямители, потому что они неэффективны и приводят к тому, что «... ядро ​​становится поляризованным и насыщается в одном направлении». (Стр. 395.) Является ли это действительной проблемой и каковы риски для длительно работающего полуволнового выпрямительного блока питания?

Хаммонд рекомендует выходной постоянный ток в 0,28 раза больше среднеквадратичного значения тока трансформатора для выпрямления на полуволнах и 0,62 кратного среднеквадратичного значения тока для выпрямленного тока двухволнового моста.

Поэтому, если вы не возражаете против использования трансформатора переменного тока, который в 2,2 раза больше (и конденсатор фильтра, который в два раза больше), вы можете сэкономить некоторые диоды.

Поскольку наименьший общий размер сетевого трансформатора составляет пару ватт, это может быть разумным выбором, если текущие требования скромны. Кроме того, вы экономите падение диода, чтобы получить немного больше напряжения.

Да. Половолновой выпрямитель потребляет только однонаправленный ток. Это заставляет намагничивание в сердечнике получать смещение постоянного тока, которое сдвигает среднюю точку кривой намагничивания от нуля.

Результатом этого является импульс высокого тока насыщения, получаемый от источника питания, а также ток нормальной нагрузки. В зависимости от деталей обмотки и сердечника трансформатора, а также от того, насколько велика нагрузка, это может или не может привести к перегреву трансформатора.

Как это происходит, довольно тонко. Andy_aka и Dave Tweed (и многие другие) настаивают на том, что трансформатор «не должен» демонстрировать этот эффект, вторичный ток не должен влиять на поток в сердечнике. И, конечно, для идеального трансформатора со сверхпроводящей первичной обмоткой они были бы правильными, ток нагрузки не влияет напрямую на поток в сердечнике.

Однако, когда вы подключаете осциллограф к реальному трансформатору, как описано в моем посте здесь, на другом форуме, вы видите значительное изменение в поведении насыщения. Так что же происходит?

Однонаправленный вторичный ток вызывает потребление однонаправленного первичного тока. Потому что первичный имеет сопротивление элемент , это вызывает однонаправленное падение напряжения в сопротивлении, которое вызывает смещение постоянного напряжения на первичном элементе. Это напряжение вызывает ток в первичной индуктивности, вызывая постоянный поток в сердечнике.

Как далеко этот поток накапливается? Без насыщения ядра он будет расти бесконечно. С насыщением сердечника трансформатор начинает принимать тяжелые импульсы тока, когда сердечник входит в насыщение. Эти большие импульсы тока генерируют большие импульсы напряжения в сопротивлении первичной обмотки, и, в конце концов, когда достигается устойчивое состояние, падение напряжения из-за однонаправленной нагрузки уравновешивается падением напряжения из-за импульсов насыщения.

Поток в трансформаторе сместился, поэтому, несмотря на то, что выходной ток является однонаправленным, входной первичный ток является двунаправленным, то есть снова равен нулю.

Быстрый ключ к моим диаграммам.

Синяя линия - входное напряжение сети.
Фиолетовая линия - напряжение и ток нагрузки.
Желтого следа - входной ток сети

Верхний прицел - трансформатор без нагрузки.
Средний прицел - с нормальной резистивной нагрузкой.
Съемка нижнего прицела - с выпрямленной резистивной нагрузкой

Глядя на желтую кривую тока, становится ясно, что эффект заключается в том, чтобы вернуть первичный ток в переменный ток, так что напряжение, которое оно развивает в Rp, в целом равно нулю.

Любое насыщение в сердечнике трансформатора происходит из-за тока намагничивания и не имеет ничего общего с токами, которые могут протекать из-за любой нагрузки. Причина в том, что ампер-витки вторичной обмотки, создаваемые нагрузкой, точно отменяют ампер-витки первичной обмотки, вызвавшей нагрузку.

Книга не права, и вот почему:

• Сценарий 1 - первичный виток - он действует как индуктор и протекает ток Im.
• В сценарии 2 первичное преобразование превращается в два параллельных поворота. Im / 2 течет в каждой обмотке.
• Сценарий 3 - это базовый преобразователь. Напряжение на выходе совпадает с фазой на входе. В сценарии 2 должно быть иначе, что вокруг обмоток возникнет нечестивый поток.
• Сценарий 4 имеет нагрузку на вторичную обмотку, и ток во вторичной обмотке должен протекать в направлении, противоположном току нагрузки в первичной обмотке.

Следовательно, загрузка вторичного трансформатора не увеличивает насыщение.

Токи катушки трансформатора вызывают Н-поле, а -d / dt B вызывает индуцированные напряжения, включая напряжение, противодействующее напряжению первичной обмотки и вызывающее индуктивность первичной обмотки. -d / dt B - это единственное, что фактически оказывает влияние на внешние цепи, поэтому любое смещение постоянного тока вторичного тока не передается первичному току, кроме как путем перемещения в смещенное положение на кривой B (H). Поскольку насыщение трансформатора имеет тенденцию устанавливаться довольно быстро, есть точка, в которой -d / dt B просто прерывается, а ток втекает. Как только вы достигнете этой точки, трансформатор будет предлагать сопротивление постоянному току вместо индуктивности в течение почти половины времени.

Нет. «Жесткий на трансформаторе» определяется мощностью, приложенной к нему. Посмотрите на рейтинг ВА.