Неохота теории тут разводить, но чуток по поводу трансформатора скажу:
Будем считать, что первичная обмотка содержит N1 витков, а вторичная N2 витков.
Теперь посмотрим, что происходит:
Для начала, отключим нагрузку Rн и подадим напряжение U1 на первичную обмотку. В первичной обмотке потечёт ток холостого хода I0, который создаст магнитный поток Ф0. Ток I0 определяется напряжением сети U1, индуктивным сопротивлением первичной обмотки и потерями в магнитопроводе. Магнитный поток Ф0, замыкаясь через магнитопровод, пронизывает первичную и вторичную обмотки, в результате чего в них индуцируются ЭДС E1 и E2 соответственно, пропорциональные числу витков в обмотках:
E1=e•N1
E2=e•N2
где e – ЭДС, наводимая в одном витке, В, определяется по формуле:
(1)
Считаем, что плотность магнитного потока в первичной и вторичной обмотках одинакова, тогда мы имеем соотношение:
U1/U2 = N1/N2=n (2)
где n – коэффициент трансформации
При отсутствии нагрузки магнитный поток Ф0 наводит в первичной обмотке ЭДС E1, величина которой в идеальном трансформаторе равна U1, и следовательно, ток в первичной обмотке не протекает. Практически, ток в первичной обмотке всё-таки есть – это так называемый ток холостого хода (ХХ).
Теперь, к вторичной обмотке подключим нагрузку Rн. Цепь вторичной обмотки замкнётся и в ней потечёт ток I2. Этот ток создаст магнитный поток Ф2, который будет противодействовать магнитному потоку Ф0, создаваемому первичной обмоткой, уменьшая тем самым общий магнитный поток в сердечнике. Наведённая ЭДС в первичной обмотке E1 не будет больше оставаться равной U1, из-за этого ток в первичной обмотке начнёт увеличиваться до значения I1, который будет увеличивать магнитный поток до значения Ф1, таким образом, что общий магнитный поток Ф1-Ф2 станет практически равным (на самом деле незначительно меньше) Ф0, т.е. пока уравнение (2) снова не станет справедливым.
Поскольку трансформатор не усиливает мощность сигнала, для идеального трансформатора входная и выходная мощности равны:
P1=P2 или U1•I1=U2•I2 (3)
Практически, в любом трансформаторе существуют различного рода потери, и поэтому выходная мощность будет ниже (также будем считать, что вторичных обмоток несколько):
P1•КПД=∑P2i (4)
Глядя на эти формулы, можно подумать, что через трансформатор можно передать какую угодно мощность. Это не так. Для идеального трансформатора она действительно теоретически ни чем не ограничена, а вот для реального трансформатора ограничена так называемой габаритной мощностью:
(5)
На практике в расчёт мы закладываем конкретные величины, которые ограничены какими-либо условиями. Рассмотрим эти условия:
Прежде всего, КПД у нас всегда меньше единицы, потому, что существуют различные виды потерь:
1) Активное или омическое сопротивление обмоток – при протекании тока в обмотках из-за него нагреваются провода обмоток, иногда этот вид потерь называют «потерями в меди»;
2) Потери на гистерезис – за каждый цикл гистерезиса при перемагничивании сердечника мы теряем энергию, равную площади петли гистерезиса, которая выделяется в виде тепла. Иногда этот вид потерь называют «потерями в железе».
3) Потери на вихревые токи – если бы сердечник трансформатора представлял бы собой монолитный стальной блок, у нас были бы значительные потери, возникающие вследствие вихревых токов в сердечнике. Эти потери сводятся к минимальным путём использования сердечников, собранных из пластин электротехнической стали, которые изолированы друг от друга специальным покрытием. Однако, на больших частотах, 25 кГц и выше, вихревые токи становятся значительными, даже при использовании сердечников с изолированными стальными пластинами. Поэтому на высоких частотах используют другие магнитные материалы, например, ферриты.
4) Потери на магнитострикцию – под действием переменного электромагнитного поля, сердечник совершает механические колебания, которые фактически преобразуются в звуковые волны, и частично в тепло. Именно поэтому некачественно собранный трансформатор работает: «Ууу-ууу-ууу!». Но даже при хорошо собранном трансформаторе, полностью избавится от этого эффекта, не удаётся, т.к. магнитострикционные колебания совершает практически любой магнитный материал, находящийся в переменном магнитном поле.
Это в общих чертах описание работы трансформатора. Вообще-то, нужна толковая и понятная статья по трансформаторам, поскольку в школьных, ПТУшных, техникумовских и вузовских учебниках описывается всё по-разному и с разной степенью математических и физических выкладок. В большинстве случаев пользуются примитивными практическими расчётами, верными для каких-то определённых условий. И ещё про подбор витков и т.д.: обычно "подмотать-отмотать", но существует область математики "методы оптимизации", оно же "математическое программирование" - она позволяет найти необходимые параметры (в пределах каких-то условий), при которых достигается минимум или максимум (в зависимости от поставленной цели) целевой функции.
Для Д246
Напряжение на конденсаторах ( 3 штуки по 7400 мкф)
постоянная составляющая 38,3 В + пульсации размах 1 вольт.
Напряжение на конденсаторе ( 1 штука 7400 мкф)
постоянная составляющая 38,3 В + пульсации размах 3 вольта.
Для Шоттки
Напряжение на конденсаторах ( 3 штуки по 7400 мкф)
постоянная составляющая 39,0 В + пульсации размах 1 вольт.
Напряжение на конденсаторе ( 1 штука 7400 мкф)
постоянная составляющая 39,0 В + пульсации размах 3 вольта.
От ёмкости сглаживающего конденсатора зависит только размах пульсаций.
ИРБИС писал(а):
...Товарищ Барсик, возьмётесь написать такую статейку, чтобы просто, понятно и в тоже время все моменты в описании трансформатора учесть?
Да Вы сами уже почти всё написали
Я давно хотел написать об этом. И ещё о переходном процессе при включении трансформатора в сеть - бросок тока может быть очень большим, даже если трансформатор не нагружен. И ещё про мощность в сети переменного тока. А то уже задолбали утверждениями, что источник питания (как раз такой, который здесь обсуждается) якобы потребляет реактивную мощность.
Но я уже собираюсь несколько лет... Может быть коллективно что-нибудь родим?
я уже собираюсь несколько лет... Может быть коллективно что-нибудь родим?
Я вот тоже... Но как-то либо слишком заумно получается, либо вульгарно-примитивно. Выше я фактически часть черновика своей статьи привёл. Вот и задача, как бы описать работу и расчёты трансформаторов наиболее полно и в тоже время не прибегая к высоким материям типа высшей математики и др. вещей, которые изучаются на 2-3 курсе электротехнических специальностей ВУЗов... Может действительно совместно осилим данную тему?
Те цифры сопротивлений обмоток, которые я привёл, я получил по-простому. Включил последовательно с обмоткой резистор С5-16В - 8 вт 1 Ом +/- 1% и подключил к стабилизированному источнику 5 вольт. И сравнил падение напряжения на резисторе и обмотке.
ИРБИС писал(а):
...Но как-то либо слишком заумно получается, либо вульгарно-примитивно.
Может быть мне написать вульгарно-примитивную часть, а Вам заумную? И склеить их вместе?
А то уже задолбали утверждениями, что источник питания (как раз такой, который здесь обсуждается) якобы потребляет реактивную мощность.
Реактивную мощность он не потребляет и не жрет, она у него путается - он является её генератором.)
Потребляется (и учитывается счетчиками!) только активная мощность, а реактивная - просто гуляет по сетям, не принося никакой полезной работы.
http://irbislab.ru/modules.php?name=Forums&file=download&id=714 - ваш же типичный скрин. Так и будет выглядеть форма тока и напряжения на блоке с cos φ примерно 0.6-0.7. Конденсатор на выходе трансформатора никуда не девается, а от того, что он стоит после трансформатора, менее реактивной нагрузкой его не делает. А полная мощность при этом (как раз та, что в вольт-амперах) растет.
А выбросы можно легко погасить сглаживающей RC-цепью, включенной параллельно диодам. Попробуйте. _________________ Если не принимать меры, то энтропия в голове будет расти и расти....
Я, к сожалению, (а может к счастью?) опять тяпнул валерьянки в честь старого Нового Года (или нового Старого Года?), поэтому не в состоянии обсуждать технические проблемы. Давайте продолжим завтра. С Новым Годом! Ура!
А сейчас главный фокус: в рассуждениях, что насыщение магнитопровода якобы не достигается, фигурирует "магнитное поле" и то, что "магнитные поля взаимокомпенсируются" - вот в этом-то собака и зарыта! Во-первых, поле не магнитное, а электромагнитное. Во-вторых, "взаимокомпенсируются" не магнитные поля, а магнитные потоки. Магнитный поток по определению выражается формулой: Ф=BS,
где
Ф - величина магнитного потока, Вб;
B - величина магнитной индукции, Тл;
S - площадь сечения, перпендикулярная вектору магнитной индукции, м².
Т.е., потоки могут компенсироваться при различной величине магнитной индукции. Магнитная индукция определяется напряжённостью э/м поля в сердечнике H (я уже писал об этом выше), которая определяетcя в первую очередь током, т.е. H=Iw/l.
Отсюда получается, что компенсация магнитных потоков в сердечнике может быть достигнута и на 0,1 Тл и на 1,4 Тл. Ну и т.д. Тогда всё приходит в порядок: и сердечник перемагничивается по петле намагничивания и трансформатор работает. Пока мы только токи не задерём до выхода зависимости B от H на горизонтальный участок кривой намагничивания.
У меня был совершенный "тихий ужос непосредственно на работе." Прошу прощения, что не отвечал. Надо сначала разгребать там, а потом уже здесь. Как оклемаюсь, так сразу к Вашим услугам.
Ну, типа, с уважением, Ваш кот.
Сначала определимся с реактивной мощностью. Мощность, это энергия, которая передаётся в единицу времени. Реактивная мощность, это та энергия в единицу времени, которая в течение периода передаётся сначала от генератора к нагрузке, а затем передаётся обратно от нагрузки к генератору. Если нагрузкой является честная (в смысле, линейная) индуктивность или ёмкость (или и то, и другое вместе), то тут всё в порядке.
А вот когда нагрузка в сети переменного тока существенно нелинейная, то наступает тихий ужос.
Тот самый источник питания - нагрузка сильно нелинейная - посмотрите на осциллограммы. И реактивной составляющей мощности эта нагрузка ну никак не потребляет. Покажите лапой, где, в какой момент времени, мощность от источника питания передаётся обратно в генератор? Нету этого. На входе источника питания стоит диодный мост. А это "система ниппель" - туда дуй, а оттуда ... уй! Вся энергия, потребляемая такой нагрузкой входит с одного конца, а выходит с совершенно другого - греет ту самую нагрузку, включённую после моста, параллельно сглаживающему конденсатору. И нифига обратно в генератор не возвращается.
И никакой "косинус фи" здесь неприменим. Когда формы тока и напряжения синусоидальные, то да, конечно. А когда такое безобразие, как на осциллограммах, то какой тут в жопу "косинус фи"? Тем более, на осциллограмах хорошо видно, что максимумы потребления тока совпадают с максимумимумимии напряжения. И если забить на несинусоидальную форму тока, и пытаться отсчитывать тот самфй угол "фи", то всё равно он получится равным нулю.
А теперь самое смешное. Если измерить приборами True RMS напряжение на нагрузке и потребляемый ею ток, и перемножить эти значения, то получится некоторая величина, которую называют "полная мощность". Но, тем не менее, физический смысл этой величины весьма туманный. Из каких составляющих состоит эта "полная мощность"? Реактивной составляющей, как уже стало ясно, в ней нет. А что есть? Ясен пень, есть активная составляющая. А что ещё? А больше ничего... Отечественная школа электротехники называет это "кажущеяся мощность" А ту самую неуловимую составляющую называет "мощность искажений".
А буржуям вообще наплевать. Они различают активную мощность (W) и полную мощность (VA). А уж чем вызвана разница между полной и активной мощностями - искажениями формы тока или действительно реактивной нагрузкой - им по барабану...
Таким образом, можно сказать, что измеренная "полная мощность" по отношению к мощности активной, и, соответственно, полученный "коэффициент мощности" могут сказать только об одном - насколько говённая у нас нагрузка. Если коэффициент мощности = 1, то нагрузка хорошая, а если меньше, чем 0,7, то плохая...
Стоит ли говорить, что источник питания, схема которого преведена в начале этой темы, как нагрузка - полное говно!
Много шума из ничего. Косинус это тот же синус, сдвинутый по фазе на 90° (pi/2). Если нагрузка чисто активная, то напряжение на ней и ток через неё совпадает по фазе. Если нагрузка имеет реактивный характер, то ток либо отстаёт по фазе от напряжения, либо опережает его. Если нагрузка будет иметь 100% ёмкостной характер, то ток на ней опередит напряжение на 90°. Если 100% индуктивный - то ток отстанет от напряжения на 90°. Если же мы добавим ещё и активную составляющую, то 90° мы не наберем.
Берется же пресловутый косинус фи из действительной части комплексного числа, выражающего полную мощность. Действительная часть по сути и есть активная мощность. Синус же остается при реактивной мощности, составляющей мнимую часть комплескного числа. Искажения формы сигнала представляются разложением в ряд, различные количественные характеристики, т.е. среднее, эффективное и другие значения соответственно подсчитываются за определенный период времени, интегрируются и т.д.
Опять ругань вместо обоснованного ответа. Основная мысль предыдущего моего поста:
1. Источник питания с мостом и сглаживающим конденсатором на входе не потребляет никакой реактивной мощности. Потребляемая мощность чисто активная.
2. Перемножение тока и напряжения на нелинейной нагрузке - некорректная операция. Хотя и повсеместная практика. Значение "полной мощности", полученное таким путём, не имеет смысла.
Если есть, что возразить ОБОСНОВАНО, по этим пунктам, то ждём...
Никто здесь и не утверждает, что потребляется именно реактивная мощность - смотрите внимательно.
Перемножение тока на напряжение бывает разное, откуда мы можем получить среднее, мгновенное и другие значения. В данном случае мы ориентировались на пиковые мгновенные значения, т.е. максимальное значение амплитуды тока и напряжения в одной точке времени.
При использовании ёмкостных фильтров импульсы тока при открытом вентиле определяются сопротивлениями вентиля и вторичной обмотки трансформатора и могут достигать довольно большой величины. И про гармоники напряжения в данном случае забывать не нужно, в случае двухполупериодного выпрямления 50 Гц частота удваивается, т.е. основная гармоника составляет 100 Гц. И т.д. Или вы думаете, что диоды Шоттки Irbis советовал с бухты-барахты? Или то, что в случае ёмкостного фильтра не мешает последовательно с диодами включать резистор для ограничения бросков тока? Там и ещё особенности есть.
Никто здесь и не утверждает, что потребляется именно реактивная мощность - смотрите внимательно.
Смотрю. Но причём здесь тогда "косинус фи"? Покажите лапой, где тот самый угол "фи", когда нагрузка существенно нелинейная.
ИРБИС писал(а):
Перемножение тока на напряжение бывает разное, откуда мы можем получить среднее, мгновенное и другие значения. В данном случае мы ориентировались на пиковые мгновенные значения, т.е. максимальное значение амплитуды тока и напряжения в одной точке времени.
Вот это правильно. Я же, похоже, неясно выразился. Я хотел сказать следующее. Если взять вольтметр, измеряющий (во избежание!) True RMS и измерить напряжение на входе выпрямителя. И взять амперметр тоже True RMS и измерить ток на входе выпрямителя. А потом измеренные значения перемножить, то получится фигня под названием "полная мощность". А также можно, измеряя мнгновенные значения тока и напряжения, найти чисто активную мощность. Потом можно разделить одно на другое и получить "коэффициент мощности". Который не имеет никакого физического смысла, кроме как характеристика "говённости" нагрузки...
ИРБИС писал(а):
...Или вы думаете, что диоды Шоттки Irbis советовал с бухты-барахты?...
...Барсик, вы владеете математикой комплексных чисел?...
Да.
ИРБИС писал(а):
... разложениями сигналов в ряды Фурье?...
С грехом пополам. Мне как-то ни нафиг не нужны были всякие там гармоники-аккордеоники...
ИРБИС писал(а):
...преобразованиями Лапласа?..
Да. Я обычно бессовестно использую их на практике, когда считаю ЛАЧХ и ФЧХ для разных звеньев цепи.
ИРБИС писал(а):
...и т.д.?...
Тут я даже не знаю, что сказать... Т.к. затрудняюсь определить, что скрывается под "и т.д."
ИРБИС писал(а):
...Без этого дальнейший разговор не имеет смысла - излагать курсы высшей математики и ТОЭ 2-3 курса электро- и радиотехнических специальностей ВУЗов я не намерен. Извините.
А кроме всего этого есть ещё здравый смысл и великий и могучий Русский язык. Может, попробуем на нём поговорить?
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах Вы не можете вкладывать файлы Вы не можете скачивать файлы