Трансформатор с однополупериодным выпрямителем (ОППВ). Опыты с подмагничиванием.

[лысый]

Во многих букварях написано и отштамповано во многих головах (в т.ч. некоторых здешних знатоков), что трансформатор с ОППВ подмагничивает постоянная составляющая тока нагрузки.

Ниже два опыта о том, что нас дурят, и на самом деле трансформатор с ОППВ подмагничивает разница вольт-секунд на первичке в нагруженном и «холостом» полупериодах из-за просадок на сопротивлениях сети и обмотки.

Также предложен способ компенсации подмагничивания трансформатора с ОППВ на основе и исходя из. Но в основном лишь для иллюстрации сути. Практический интерес это представляет разве что для озабоченых «однотактным» питанием персонажей, т.е. не представляет никакого.

Опыт №1.

Схема на рис. 1.
VD1, R1, VD2 – цепь компенсации подмагничивания (далее ЦКП для краткости). Пунктиром показана перемычка для измерений без этой цепи. R2 = 1 Ом, 1% - шунт для измерения тока в первичке. HL1, HL2 – обычные лампы накаливания. Трансформатор TM-C 250/115-230 от АББ, 250 ВА, первичка 400/230 В, вторичка 2*115 В. Говнище какое-то – конский ток х.х. больше моего тока нагрузки, потому чтобы эта «красота» не покрывала суть как бык овцу, сетевое напряжение подавал на выводы первички на 400 В, соответственно на вторичке было 130 В.
На осциллограммах жёлтый – первичное напряжение, синий – первичный ток (с шунта R2). Слева внизу их среднеквадратичные значения.
Входы "открытые", ноль везде точно на горизонтальной оси.

Рис. 1. Схема с цепью компенсации подмагничивания трансформатора (ЦКП).


Рис. 2. Фото собранной схемы.


Рис. 3. Ток холостого хода без ЦКП (вместо VD1, R1, VD2 перемычка).


Рис. 5. Ток первички под нагрузкой без ЦКП.


Рис. 6. Ток первички под нагрузкой с ЦКП при R1 = 135 Ом.


Опыт №2.

Схема на рис. 9.
R1 эквивалентно сопротивлению первички трансформатора. Нагрузка через диод подключена прямо к сети последовательно с R1. Первичка трансформатора подключена между R1 и нагрузкой. Сам трансформатор не нагружен.
На осциллограмме рис. 10 видно такой же перекос тока в «холостом» полупериоде, что и в опыте №1 на рис. 5 под нагрузкой без ЦКП.

Рис. 9. Схема опыт №2.

Рис. 10. Ток первички трансформатора в схеме опыта №2.


Дополнение к опыту №2 от 15.02.2020.
Рис. 11. То же и там же, но с добавлением последовательно с первичкой цепи компенсации подмагничивания VD1, R1, VD2 из схемы на рис. 1 (в схеме рис. 9 не показана).
Компенсация не совсем точная.


Рис. 11 поясняет, как работает такая компенсация.
Опыт №2 показывает, что трансформатор подмагничивает именно перекос вольт-секунд на первичке. Трансформатор при этом вообще не нагружен.

[hydr]

Во вторичке - постоянка. Постоянка во вторичке ……….

Нет во вторичной обмотке постоянного тока и в принципе быть не может.

С уважением hydr.

[ViktKors]

Сообщение от ViktKors: "Во вторичке - постоянка. Постоянка во вторичке ………."
Нет во вторичной обмотке постоянного тока и в принципе быть не может.

Если желаете заниматься буквоедством, то стоит начать с дефиниций, и выяснения, что-же такое имел в виду оппонент, говоря "постоянка" .
Имхо, термина такого нет. Но всем вроде как всем понятно, о чем идет речь.
Видимо, всем, да не совсем.
Вероятно, Вам, в силу каких-то непонятных причин, угодно считать, что "постоянка" = "постоянный ток", причем именно в трактовке Большой Советской Энциклопедии:

постоянный ток - это ток, не изменяющийся с течением времени ни по силе, ни по направлению

А мне (как и всем общающимся на форуме в неформальном ключе) привычно обзывать так постоянную составляющую тока через вторичную обмотку.
И даже если встречается использование словосочетания "постоянный ток" в значении "постоянная составляющая тока", нужно быть совершенно законченным педантом, чтоб придираться к самоочевидным вещам.

Более того, нигде в правилах форума не оговорено общение именно "по-ГОСТу". А в интернациональной практике термин "постоянный ток" ("DC") относиться в равной степени и к пульсирующему (частный случай - как раз выпрямители, в т.ч. однополупериодные) току, при условии, что он не меняет направление (полярность).*

ИМХО, это все настолько банально, что наезд выглядит как рафинированная демагогия.

*_______
На самом деле (помог интернет) эта путаница имеет историческую причину. То, что у нас называется "постоянный ток", в других местах изначально называлось "гальванический ток" (буквально вчера в другой теме писал, что "гальвано-" развязка - не помогает от помех сколько-нибудь высокой частоты). Затем этот термин был вытеснен более широкой аббревиатурой "DC" ("direct"-прямой), включающей в себя и пульсирующий.
А у нас так и осталось "постоянный" (в противовес переменному), который конечно уж никак "пульсировать" не смеет, иначе какой же он "постоянный".
Т.е. в определенный момент одни буквоеды "протормозили" и отстали от реалий, а теперь другие буквоеды с завидным постоянством выносят другим мозг банальностями.

[лысый]

постоянный ток - это ток, не изменяющийся с течением времени ни по силе, ни по направлению

Кстати, это определение из БСЭ в практисски неизменном виде узаконено в ГОСТ Р 520002-2003 "Электротехника. Термины и определения основных понятий". И как-то никого ни разу не беспокоит, что по этому определению постоянного тока вообще не существует в природе и не может существовать в принципе.

[ViktKors]

Кстати, это определение из БСЭ в практисски неизменном виде узаконено в ГОСТ Р 520002-2003 "Электротехника. Термины и определения основных понятий". И как-то никого ни разу не беспокоит, что по этому определению постоянного тока вообще не существует в природе и не может существовать в принципе.

В том-то и дело (я дописал выше сноску), что существует! Тот самый "гальванический" - аккумуляторы и т.п.

И в те времена, когда возникла эта терминология, токов и было, по большому счету, два:
переменный (от генераторов) и
гальванический ("постоянный" - так и просится!), от электрохимических элементов.

Терминология устоялась, но вот-же, появились выпрямители.
По этому поводу
англоговорящие страны сменили "гальванический" на "прямой";
Немецкоговорящие стандарты расширили определение "постоянного" тока (там было как и у нас) на пульсирующий;
А у нас, за всеми пертурбациями, видимо было не до этого. Вот и осталось как было, на радость буквоедам .

[hydr]

Если желаете заниматься буквоедством, то стоит начать с дефиниций, и выяснения, что-же такое имел в виду оппонент, говоря "постоянка" .
Имхо, термина такого нет. Но всем вроде как всем понятно, о чем идет речь.
Видимо, всем, да не совсем.

Приводил пример с батарейкой последовательно включенной с первичной обмоткой. Это тоже "постоянка"? Почему тогда данный случай радикально отличается от перекоса в обмотке в десятки вольт. И там и там по Вашему постоянка.
А с точки зрения ТОЭ в одном случае имеем постоянный ток во втором однонаправленный пульсирующий ток. А это две большие разницы.
И дело совсем не в терминологии, разница принципиальна.

Так в каком случае имеем демагогию?


С уважением hydr.

[ViktKors]

Приводил пример с батарейкой последовательно включенной с первичной обмоткой. Это тоже "постоянка"? Почему тогда данный случай радикально отличается от перекоса в обмотке в десятки вольт.

Ни чем он не отличается. Это пример мы, емнип, уже разбирали. С цифрами, примерами и объяснениями, почему от батарейки нередко будет "Бада-Бум" (или как там его называют антиподы?), а постоянка от выпрямителя (в бытовых случаях) оборачивается повышенным гулом транса.

И там и там все упирается в компенсацию "иголками насыщения" постоянной составляющей тока первички.
Могу поискать картинки. Там был симулятор (рисовать руками по букварю было влом), но понятно, что в реальности получается ровно то-же самое (плюс "бада-бум", которого хотелось бы избежать).
На этом уровне "теория" простая, какие тут могут быть сюрпризы.


П.С. поискал, нашлось сразу.
Сравнение однополупериодного выпрямления и транса с батарейкой в первичке было тут (на картинках виден идентичный намагничивающий ток).
Вы возразили, что если батарейку включить "чуть-чуть", будет наверняка иначе, я показал, что все то-же самое, разве что подождать нужно дольше.

Вы возразили, что "в реале будет несколько иначе", но ни примеров, ни осциллограмм, ни расчетов, ни даже картинок от руки не привели. Поскольку конструктивного разговора не вышло, я откланялся

[VladimirV]

Так в каком случае имеем демагогию?

Я выше уже писал Вам - в каком. В Вашем, конечно же.
По принципу суперпозиции - совершенно по барабану, как именно рождается на свет "постоянная составляющая тока". Гальванически ли, или через нелинейность на переменке. Для самой "постоянной составляющей" - разницы никакой. Как и для порождаемого ею магнитного потока. А то что сопутствующий спектр гармоник будет разный - это совсем другой вопрос.

[hydr]

П.С. поискал, нашлось сразу.
Сравнение однополупериодного выпрямления и транса с батарейкой в первичке

Позволю себе процитировать.

"Разница между батарейкой и однополупериодным выпрямителем только в том, что 1.5 вольта батарейки дадут на первичке постоянную составляющую тока в доли ампера, а какие-нибудь 100 мА 12 Вольт на вторичке обеспечат ток в первичке в несолько мА - т.е. в сотню раз меньше.
Потому и эффект от однополупериодного выпрямителя в сотню раз слабее чем от батарейки."

Вот ведь Вы понимаете разницу (к сожалению не до конца) между приложенным постоянным напряжением и несимметрией вызванной пульсирующей составляющей.
Последняя всегда имеет не нулевое значение L* di/dt в отличии от постоянного тока и это есть главное и принципиальное отличие.
К сожалению под пресловутый термин "постоянка" запихивают все, и наличие второй гармоники и импульсную и апериодическую составляющие.
И по уму этот малограмотный термин нужно изживать.

С уважением hydr.

[VladimirV]

Последняя всегда имеет не нулевое значение L* di/dt

Это откуда? Если спектр тока, получающегося на однополупериодном выпрямителе разложить в ряд Фурье, окажется ненулевая "постоянная составляющая" у которой по её названию di/dt=0. И никаких отличий её от тока из батарейки - нету!

12 Вольт на вторичке обеспечат ток в первичке в несолько мА

А эт смотря какая лампочка через диод подключена. Если из фары - то там амперы будут.

[ViktKors]

К сожалению под пресловутый термин "постоянка" запихивают все, и наличие второй гармоники и импульсную и апериодическую составляющие.

Да нет никакого особого случая "постоянки". Это просто частный случай, удобный для понимания за счет своей простоты.
Ну давайте вместо постоянного тока добавим ток частотой 0.01 Гц. - Сложно. Но по свой сути - недалеко ушло от постоянки медленно меняющейся амплитуды и полярности. На практике и 1 Гц (например биения с частотой потребления тока нагрузкой) - это достаточно неприятно

Никто не будет считать транс для тока сложного спектрального состава, но ведь именно к этому все и сводится.
И случай "типа второй гармоники" (под которым нередко подразумевают асимметрию площади полуволн в сети относительно ноля) элементарно раскладывается на добавку к обычному синусу суммы постоянной составляющей и удвоенной сетевой частоты. Режим работы транса на удвоенной сетевой частоте хотя и отличается от обычного, на практике особым случаем не станет, а вот постоянка - да, добавит проблем.

Опять таки, отсечем постоянку конденсатором в первичке - останется только вторая гармоника - и вот уже наш тор не гудит в соседстве с китайским феном (на 50% мощности, через диод), хотя вторая гармоника осталась та-же самая.

Вот и все отличие батарейки от однополупериодного выпрямителя во вторичке. Батарейка - прибавка нулевой частоты в чистом виде, а однополупериодный выпрямитель - нулевая частота + куча высших гармоник. Ну дадут эти гармоники какие-то эффекты, постараются запутать понимание, но принципиально это мало что меняет, учитывая. что случай нулевой частоты отличается от нормы намного сильнее, чем случай гармоник.

И именно из-за этого сильного отличия постоянки и говорят именно о ней, даже когда рассматривают такие, казалось бы совсем разные, случаи, как батарейка, однополупериодный выпрямитель или асимметрия (не амплитуды, а площади относительно ноля!) полуволн в сети. Да, там есть различия, связанные с разным спектральным составом и немного разным поведением, но основная масса эффекта определяется двумя составляющими - переменным напряжением сетевой частоты и постоянной составляющей.

[лысый]

В том-то и дело (я дописал выше сноску), что существует! Тот самый "гальванический" - аккумуляторы и т.п.

Не существует. "Гальванический" ток от батареек, аккумуляторов и тп. не соответствует такому определению постоянного тока в части "не изменяющийся с течением времени", а потому постоянным током не является. Более того, любой самый стабильный в мире источник тока надо как минимум однажды включить, а значит изменить во времени, а потому и он не соответствует определению тоже.

[VladimirV]

самый стабильный в мире источник тока надо как минимум однажды включить,

А если источник появился и заработал задолго до появления жизни на Земле?
Вот демагоги!

[uriy]

Offтопик:

, а потому и он не соответствует определению тоже.

В определении не оговорено в конкретной форме необходимое время существования неизменного тока, по сему, в каждой конкретной задаче, необходимо уточнение длительности времени на котором существует неизменный ток, и в каждой конкретной задаче это уточнение по времени может быть своё. Вообще пхунть в бесконечность что бы опровергнуть постоянство тока это банально, интересней пхнуть в квантовую механику что бы показать дискретность тока во времени.

[Alex]

Offтопик:

А если источник появился и заработал задолго до появления жизни на Земле?

Лучше - в "момент ноль", это вроде как по последним данным, всего 13млрд. лет назад

[hydr]

И именно из-за этого сильного отличия постоянки и говорят именно о ней, даже когда рассматривают такие, казалось бы совсем разные, случаи, как батарейка, однополупериодный выпрямитель или асимметрия (не амплитуды, а площади относительно ноля!) полуволн в сети. Да, там есть различия, связанные с разным спектральным составом и немного разным поведением, но основная масса эффекта определяется двумя составляющими - переменным напряжением сетевой частоты и постоянной составляющей.

Однополярный меандр и весь класс не симметричных сигналов, это "постояннка"? Заверяю Вас прекрасно трансформируются. Сигнал от батарейки не трансформируется.

Хотя возможно их роднит то обстоятельство, что и там и там электричество.

С уважением hydr.

[VladimirV]

Однополярный меандр и весь класс не симметричных сигналов, это "постояннка"?

С какого бодуна? Однополярный меандр - суперпозиция постоянки в 1\2 амплитудного значения и переменки из нечетных гармоник, убывающих пропорционально их номеру.
Не понимаю цели этой демагогии...

[deemon]

В смысле транс генерирует постоянку в сеть? Значит, мы признаем, что транс может трансформировать постоянку?

Так самое смешное - достаточно ведь просто включить логику , чтобы понять вопрос , притом из самых общих соображений ... в самом деле - если в напряжении сети нет постоянной составляющей , и к ней подключена первичная обмотка транса - то в ней тоже не может быть никакой постоянной составляющей . Не может быть потому , что обмотка состоит просто из нескольких десятков или сотен метров медной проволоки - в ней же нет никаких диодов , так ведь ? Нет в обмотке никаких причин , нарушающих симметрию по направлению тока ... но значит , если во вторичке постоянная составляющая есть ( например , туда включили диод ) , а в первичке нет - значит , транс не может трансформировать постоянную составляющую . Если кто не понимает этого - ему по физике надо просто "неуд" ставить , пожизненно

---------- Сообщение добавлено 15.02.2020 в 00:20 ---------- Предыдущее сообщение было 14.02.2020 в 23:21 ----------

Это мировой заговор?
Зачем индустрия уже 40 лет ставит абсолютно ненужный конденсатор, разбазаривая народные средства, если пути постоянного тока и так нет, ведь вторая половина полумоста емкостная?


На нем выделяется напряжение, пропорциональное несимметричному потреблению (угу, лампочка через диод), которое создает противонаправленный ток через первичку для нивелирования несимметричного токосъема во вторичке.

Если у нас полумост , то есть в цепи первички уже стоят электролиты выпрямителя - дополнительный кондёр может быть нужен только для работы в резонансном режиме . А вот если мост - таки да , для подавления постоянной составляющей в первичке ... только возникает она - из-за несимметричной работы силовых ключей и схемы управления . Если времена открывания и закрывания ключей не равны ( а точное , идеальное равенство невозможно ) , или контроллер даёт не одинаковые по ширине импульсы в разной полярности - то вот как раз по этой причине в первичке и может возникнуть постоянная составляющая тока , которая , если её не остановить - приведёт к несимметричному намагничиванию сердечника , насыщению его , и потом к аварии ...

[hydr]

Да нет никакого особого случая "постоянки". Это просто частный случай, удобный для понимания ……………………………………………………………………………..
Вот и все отличие батарейки от однополупериодного выпрямителя во вторичке. Батарейка - прибавка нулевой частоты в чистом виде, а однополупериодный выпрямитель - нулевая частота + куча высших гармоник. Ну дадут эти гармоники какие-то эффекты, постараются запутать понимание, но принципиально это мало что меняет, учитывая. что случай нулевой частоты отличается от нормы намного сильнее, чем случай гармоник.

Рассмотрим три случая.

1. Трансформируется переменный ток. Трансформатор рассчитан правильно и насыщения не возникает.

2. Подаем однонаправленный пульсирующий ток, ровно такой же амплитуды, на трансформатор из п.1 и магнитопровод этого трансформатора попадает в насыщение.
Проблема решается увеличением числа витков и соответственно снижением амплитуды индукции.

3. К трансформатору из п.1 подключаем последовательно с источником переменного тока батарейку, напряжение которой достаточно для возникновения тока загоняющего магнитопровод в насыщение.
Пытаемся решить проблему увеличением числа витков. И все больше и больше вгоняем магнитопровод в насыщение.

Реакция в случаях 2 и 3 на изменение числа витков трансформатора диаметрально противоположна.

Так, что однако имеем не частный случай а принципиально иной.

С уважением hydr.

[_Сам_]

контроллер даёт не одинаковые по ширине импульсы в разной полярности - то вот как раз по этой причине в первичке и может возникнуть постоянная составляющая тока , которая , если её не остановить - приведёт к несимметричному намагничиванию сердечника , насыщению его , и потом к аварии ...

в обратно ходовом преобразователе это штатный режим работы. Скважность отличается от двойки, во вторичной обмотке стоит ОППВ. Постоянная составляющая тока присутствует и в первичке и во вторичке, но аварии не возникает. Просто принцип другой: накачка магнитного потока происходит через первичку в первой фазе цикла, а спад потока через вторичку во второй фазе цикла.

[VladimirV]

Подаем однонаправленный пульсирующий ток

Опять демагогия! Фирменный стиль.
Если подаем ток, а не напряжение, то увеличением числа витков во 2-м случае мы ничего не решим. Потому что с НЕИЗМЕННЫМ по величине пульсирующим током ампервитки будут расти с увеличением числа витков. А вот если подаем напряжение

ровно такой же амплитуды,

, то да, проблему решим.
В случае 3 с ростом числа витков ампервитки по постоянному току тоже будут расти, как и в случае 2 с неизменным ТОКОМ.
Манипулируя словами ТОК-НАПРЯЖЕНИЕ Вам удалось сделать видимость принципиальной разницы.
Чего радости в этой демагогии?