请你思考(1) --- 关于半波整流

PowerAnts · 发表于 2016-12-16 21:19:56

工频变压器的半波整流，现在基本失去用途。就算是在电子"古代"，也仅仅因为二极管过于昂贵，才在小功率场合使用。
网上很多地方提出：工频变压器半波整流会因为次级线圈的直流分量对变压器磁路产生磁偏，严正的情况下会引起磁饱和，可能烧毁变压器，这是真的么？
今天讨论这个问题，似乎是在考古，不过这涉及变压器的理论掌握，对电源研究工作非常有用，我想还是提出来谈一谈。请大家各抒己见，谈谈各自的看法...

问题：变压器会饱和吗？什么情况下饱和？什么样的变压器容易饱和？

PowerAnts · 发表于 2016-12-16 21:46:22

再问: 若D短路的情况下, 变压器可为RL提供1W功率, 那么有D的情况下, 改变RL使变压器温升维持不变, 那么RL上能获得多大的电功率?

qq335702318 · 发表于 2016-12-17 09:04:45

工频变压器不会饱和的

fangyjuny · 发表于 2016-12-17 09:14:56

我是来学习的

PowerAnts · 发表于 2016-12-17 12:43:34

忽略杂散电容及漏感, 主贴中变压器分解成下面绿色框的变压器模型, 由励磁电感Lm(具有电阻Rm) 与红框理想变压器组成

PowerAnts · 发表于 2016-12-17 12:46:44

设理想变压器的变比为1:1, 则半波整流等效为

由于交流电源具备一定的内阻, 至少还有线损, 故变压器回路中电流的正半周大于负半周, 变压器初级电压的正半周振幅小于负半周(极性相反)

PowerAnts · 发表于 2016-12-17 13:23:20

至此, 不难得出结论: 工频变压器隔离半波整流电路中, 引起变压器磁偏的原因是因为次级负载半周缺失引起的初级电压波形不对称, 引起初级励磁电流含有直流分量。而非传说中的次级半波电流的直流分量对变压器进行直流磁化引起偏磁。理由：设市电为理想电压源（内阻及线路阻抗为零），那么次级半波整流并不会导致初级电压波形的失真，初级励磁电流并不可能含有直流分量，变压器也就不可能产生直流偏磁发生（单向）饱和。
那么，如何评估现实中的工频变压器隔离半波整流会不会引起饱和呢？我的思路是这样的：
1, 设定一个线路阻抗，求半周内额定电流条件下，变压器初级交流电压的偏移量;
2, 求现实变压器初级的磁化直流电平(达到饱和需要的直流电压);
3, 求工况下磁通偏移量大小, 衡量磁化程度对变压器的影响;

以日字型铁芯变压器为例，不同容量级别的变压器在施加额定交流电压的情况下，初级允许的直流分量为：
1VA  5V
10VA  2V
100VA  1V
1000VA  0.5V

环牛的话，允许施加的直流分量大约是日字型的1/5

armok · 发表于 2016-12-17 13:37:09

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PowerAnts · 发表于 2016-12-17 17:31:38

在现实中的低压电网中, 不可能只有一个小功率半波整流的电器, 还会有许多对称性的大功率电器, 单一半波整流引起的非对称性电压已经被极大的平抑. 很难出现1V的直流分量. 因此, 100VA以下变压器用于半波整流, 基本上不用去考虑偏磁的问题. 那么, 小功率半波整流可以获得多大的功率输出呢?
这要从变压器的功率(容量)定义说起, 工频变压器在正常工作时, 铁损基本是不变的, 变的是铜损, 又由于绕组电阻也是基本不变的, 所以评估半波和全波的输出功率, 只要考虑两种情况下的电流有效值相等就行了. 全波整流额定输出时的电流有效值为I, 半波输出的电流有效值也应为I, 由于半波的波形系数为全波的0.707倍, RL的最小值也为全波整流的0.707倍, 所以最大功率也为全波整流的0.707倍.

hushaoxin · 发表于 2016-12-17 22:46:19

电源蚂蚁写的很好！建议大家从磁路原始的几个计算公式开始理解，会发现最后磁路问题大统一了，和电路一样。
变压器，电感，高频的/低频的，理解后发现最后都统一到饱和磁密的问题上及材料问题。中间过程无非就是少用铜就多用铁，多用铜就少用铁，变一变磁导率。
这就跟C语言里面的指针类似，各种类型的指针换来换去晕头转向，最后发现，其实指针就是一个占用固定地址的变量而已

yulutong · 发表于 2016-12-18 04:13:51

请大湿指点既然全波整流效率高，什么样场合会省几个二极管用半波？

Excellence · 发表于 2016-12-18 07:08:58

学习，。。。支持，顶

dtdzlujian · 发表于 2016-12-18 08:52:47

那按照这个说法，全波整流，也会有这个现象。

PowerAnts · 发表于 2016-12-18 10:04:27

yulutong 发表于 2016-12-18 04:13
请大湿指点既然全波整流效率高，什么样场合会省几个二极管用半波？

我有号召用半波整流吗? 我只是在引用"单相半波整流次级直流分量引起磁偏"的问题. 这一现象在电力行业也是相当重视的, 网上关于大型(几MW到几十MW)电力变压器偏磁的研究可不少.

RAMILE · 发表于 2016-12-18 14:59:55

看到二极管，就想到0.707这个坑，还有-3db的另外一个坑

fy_bk · 发表于 2016-12-18 19:51:41

学习了。。。

jackee · 发表于 2016-12-18 20:22:35

那么中心抽头的变压器又应该怎么理解，求教

PowerAnts · 发表于 2016-12-18 21:35:38

jackee 发表于 2016-12-18 20:22
那么中心抽头的变压器又应该怎么理解，求教

中心抽头的, 不是单电压全波整流, 就是正负对称的双电压全波整流, 不存在谬论, 不提

Xiyuhexuan · 发表于 2016-12-20 10:52:10

用到磁性材料的地方，都会有饱和的问题

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