Czy prostownik półfalowy jest szczególnie trudny na transformatorze?

W książce Practical Electronics for Inventors, 3rd Ed. , autorzy odradzają stosowanie prostowników półfalowych, ponieważ są nieefektywne i powodują, że „... rdzeń ulega spolaryzowaniu i nasyceniu w jednym kierunku”. (Strona 395.) Czy jest to uzasadniony problem i jakie są zagrożenia dla długo działającego zasilacza prostownika półfalowego?

Hammond zaleca prąd wyjściowy DC równy 0,28 razy wartość znamionową prądu RMS transformatora do prostowania półfalowej i 0,62 razy wartość znamionową prądu RMS dla mostka pełnofalowego.

Jeśli więc nie masz nic przeciwko zastosowaniu transformatora prądu przemiennego, który jest 2,2 razy większy (i kondensatora filtrującego, który jest dwa razy większy), możesz zapisać niektóre diody.

Ponieważ najmniejszy wspólny rozmiar transformatora sieciowego wynosi kilka watów, może być rozsądnym wyborem, jeśli obecne wymagania są niewielkie. Ponadto oszczędzasz spadek diody, aby uzyskać nieco więcej napięcia.

Tak. Prostownik półfalowy pobiera tylko prąd jednokierunkowy. Powoduje to, że magnetyzacja w rdzeniu otrzymuje polaryzację prądu stałego, co przesuwa środkowy punkt krzywej magnesowania od zera.

Efektem tego jest impuls o wysokim nasyceniu prądu pobierany z zasilacza, a także normalny prąd obciążenia. W zależności od szczegółów uzwojenia i rdzenia transformatora oraz od tego, jak duże jest obciążenie, może to lub nie przegrzać transformator.

To, jak to się dzieje, jest dość subtelne. Andy_aka i Dave Tweed (i wielu innych) twierdzą, że transformator „nie powinien” wykazywać tego efektu, prąd wtórny nie powinien wpływać na strumień w rdzeniu. I z pewnością dla idealnego transformatora z nadprzewodzącym pierwotnym byłyby poprawne, prąd obciążenia nie wpływa bezpośrednio na strumień rdzenia.

Jednak po podłączeniu oscyloskopu do prawdziwego transformatora, jak udokumentowano w moim poście tutaj na innym forum, zauważasz znaczną zmianę w zachowaniu nasycenia. Więc co się dzieje?

Jednokierunkowy prąd wtórny powoduje, że jest pobierany jednokierunkowy prąd pierwotny. Ponieważ pierwotny ma rezystancję , powoduje to jednokierunkowy spadek napięcia w rezystancji, co powoduje przesunięcie napięcia stałego na pierwotnym. Napięcie to powoduje, że prąd indukuje się w pierwotnej indukcyjności, powodując, że w rdzeniu narasta stały strumień.

Jak daleko narasta ten strumień? Bez nasycenia rdzenia będzie się budować w nieskończoność. Wraz z nasyceniem rdzenia transformator zaczyna pobierać silne impulsy prądu, gdy rdzeń przechodzi w nasycenie. Te duże impulsy prądowe generują duże impulsy napięciowe w pierwotnym oporze uzwojenia, a ostatecznie, gdy zostanie osiągnięty stan ustalony, spadek napięcia spowodowany obciążeniem jednokierunkowym jest równoważony przez spadek napięcia spowodowany impulsami nasycenia.

Strumień w transformatorze przesunął się, więc chociaż prąd wyjściowy jest jednokierunkowy, wejściowy prąd pierwotny jest dwukierunkowy, ponownie zero.

Szybki klucz do moich diagramów.

Niebieski ślad - napięcie wejściowe z sieci. Żółty ślad -
napięcie i prąd obciążenia.
Żółty ślad - prąd z sieci

Strzał w górę - transformator bez obciążenia
Strzał w średnim zasięgu - z normalnym obciążeniem rezystancyjnym
Strzał w dół - z rektyfikowanym obciążeniem rezystancyjnym

Patrząc na żółty ślad prądu, jasne jest, że efektem było przywrócenie prądu pierwotnego do prądu przemiennego, tak że napięcie, które rozwija w Rp, wynosi ogólnie zero.

Każde nasycenie w rdzeniu transformatora wynika z prądu magnesującego i nie ma nic wspólnego z prądami, które mogą płynąć z powodu dowolnego obciążenia. Powodem jest to, że amperowe zwoje wtórne wytwarzane przez obciążenie dokładnie anulują amperowe zwoje pierwotne, które powodują obciążenie.

Książka jest błędna i oto dlaczego:

• Scenariusz 1 jest pierwotny w jednej turze - działa jak cewka indukcyjna i płynie prąd Im.
• W scenariuszu 2 pierwotna jest konwertowana na dwa zwoje równoległe. Im / 2 przepływa w każdym uzwojeniu.
• Scenariusz 3 jest podstawowym transformatorem. Napięcie widoczne na wyjściu to ta sama faza, co na wejściu. W scenariuszu 2 musi być inaczej, wokół uzwojeń wystąpiłby nieświęty przepływ prądu.
• Scenariusz 4 ma obciążenie wtórne, a prąd wtórny musi płynąć w kierunku przeciwnym do prądu obciążeniowego w pierwotnym.

Dlatego ładowanie transformatora wtórnego nie zwiększa nasycenia.

Prądy cewki transformatora powodują pole H, a -d / dt B powoduje napięcia indukowane, w tym napięcie przeciwdziałające napięciu cewki pierwotnej i powodujące indukcyjność cewki pierwotnej. -d / dt B jest jedyną rzeczą, która faktycznie ma wpływ na obwody zewnętrzne, więc jakiekolwiek odchylenie prądu wtórnego prądu stałego nie przenosi się na prąd pierwotny, z wyjątkiem przejścia do tendencyjnej pozycji na krzywej B (H). Ponieważ nasycenie transformatora ma tendencję do ustawiania się dość szybko, istnieje punkt, w którym -d / dt B po prostu psuje się, gdy prąd się zbliża. Po osiągnięciu tego punktu, transformator będzie oferował rezystancję DC zamiast indukcyjności przez prawie połowę czasu.

Nie. „Twardy na transformatorze” jest determinowany przez moc przyłożoną do niego. Spójrz na ocenę VA.