Ich habe gelesen, wie Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler mit einem Abwärtstransformator und einer Diodenbrücke arbeiten, um die untere, abgesenkte Wechselspannung in Gleichstrom umzuwandeln. Was ich nicht verstehe ist, da der Eingangswechselstrom mit der Primärspule des Transformators verbunden zu sein scheint. Wie wirkt sich die Gleichstromlast auf die von der Wechselstromversorgung verbrauchte Leistung aus?
Gibt die Gleichstromlast irgendwie eine Rückkopplung und verringert sie den Widerstand der Primärspule, damit mehr Leistung entnommen werden kann?
Wenn auf der Gleichstromseite keine Last vorhanden ist, fließt immer noch Strom durch die Wechselstrom-Primärspule, und wenn ja, warum schmilzt sie nicht einfach?
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Antworten:
Ja. Es wäre jedoch einfacher, eine Wechselstromlast zu analysieren. Die Dioden sind nicht zentral für Ihre Frage:
Wenn sich der Strom in einer Spule ändert, erzeugt er ein sich änderndes Magnetfeld. Bei einem Transformator mit Last erzeugt die Änderung des Magnetfelds jedoch einen Strom in der Sekundärseite, der sofort ein eigenes sich änderndes Magnetfeld in der entgegengesetzten Richtung erzeugt und das Feld der Primärseite aufhebt. Menschen neigen dazu zu vergessen, dass ein idealer Transformator während des Betriebs kein Magnetfeld hat . Jede Änderung im Feld einer der Spulen wird sofort durch eine Änderung im anderen Feld aufgehoben.
Das "Feedback" wird durch den gleichen Effekt verursacht. Die primäre bewirkt, dass sich die sekundäre ändert, und die sekundäre bewirkt, dass sich die primäre im Gegenzug ändert.
Wenn nichts mit der Sekundärseite verbunden ist, ist die Sekundärspule offen und tut nichts. Es ist nur etwas Metall, das zufällig in der Nähe ist. Die Schaltung ist jetzt nur eine Wechselstromquelle, die die Primärspule antreibt, die sich wie eine Einzelinduktivität verhält:
Ideale Induktivitäten verbrauchen keinen Strom. Sie speichern Energie nur vorübergehend in der einen Hälfte des Zyklus und geben sie an die andere Hälfte zurück. Echte Spulen bestehen jedoch nicht aus perfekten Leitern und haben einen gewissen Widerstand, sodass die von der Primärspule verbrauchte Leistung durch den Widerstand des Drahtes bestimmt wird.
Es ist auch nicht ganz richtig zu sagen, dass "immer noch Strom durch die AC-Primärspule fließt". "Strom" fließt durch die Primärwicklung, und der Widerstand der Primärwicklung gegen diesen Strom bewirkt, dass sie "Energie" (oder Energie) in den Raum abführt. "Leistung" ist tatsächlich die Geschwindigkeit, mit der Energie fließt, und Energie fließt tatsächlich durch den leeren Raum zwischen den Drähten, nicht in den Drähten selbst. Sobald Sie dies verstanden haben, sind viele Dinge viel sinnvoller.
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Ein Transformator bietet aufgrund des durch den Stromfluss erzeugten Magnetfelds Widerstand gegen den Wechselstromfluss. Dieser "Wechselstromwiderstand" wird als "Impedanz" bezeichnet und ist eine Funktion der Anzahl der Windungen, des Kernmaterials, des Lufthappens im Kern, der Kernabmessungen und mehr.
Wenn keine Last anliegt, bewirkt die angelegte Wechselspannung, dass "Magnetisierungsstrom" fließt. Dies verursacht einige Verluste aufgrund von Wirbelstromverlusten im Kern und Kupferverluste aufgrund des Widerstands in der Wicklung ("I quadrierte R-Verluste" als Leistung = Strom ^ 2 x Widerstand).
Diese Verluste sind im Vergleich zur Volllastleistung relativ gering, im Ruhezustand jedoch nicht trivial. Ein paar Prozent der Volllastleistung wären normalerweise gut.
Wenn eine Gleichstromlast angelegt wird, lädt sie den Wechselstrom-Sekundärkreis, der durch die Magnetfelder des Kerns eng mit der Primärwicklung verbunden ist. Der DC-Lastwiderstand sieht also so aus, als ob es sich um eine Wechselstromimpedanzlast auf der Primärseite handelt, und die Eingangsleistung erhöht sich, um die Last zu erfüllen.
Wenn Sie Gleichstrom (anstelle von Wechselstrom) an eine Transformatorwicklung anlegen, ändert sich das Magnetfeld nicht ständig, es gibt keine Impedanz aufgrund des variierenden Magnetfelds und der Strom wird durch den Widerstand begrenzt, der im Vergleich zu der zu erzeugenden Impedanz niedrig ist . Wenn die Gleichstromversorgung genügend Muskelkraft hat, "schmilzt" der Transformator einfach.
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Die an die Primärversorgung gelieferte Energie geht an:
Die Sekundärlast, aus Grob, Null, wenn keine Last,
Kupferverluste: sowohl primäre als auch sekundäre IR-Verluste des Wicklungswiderstands. Wenn die Sekundärseite keine Last hat, ist dieser Teil des Verlusts Null.
Eisenverlust: A. Um den Magnetfluss in die eine oder andere Richtung zu drehen, benötigt das Eisen einen Magnetisierungsstrom. Dieser Strom erzeugt einen Teil des IR-Verlusts beim Primärverlust.
3B. Die magnetischen Eigenschaften von Eisen sind "klebrig", da der Restmagnetismus beim Magnetisieren erhalten bleibt und Energie aufgewendet werden muss, um es zu entfernen, bevor es seine Ausrichtung umkehrt. Der Zyklus ist ein Hystereseverlust, der zu Wärme wird.
3C. Der magnetische Fluss induziert Wirbelströme, die entlang des Umfangs des Eisenkerns zirkulieren und als IR-Verlust enden, wobei R der Widerstand des Eisens entlang des Querschnitts ist. Die Laminierung des Kerns erhöht den effektiven Widerstand, da jetzt die Induktionsspannung am "dünnen" Laminat kleiner ist und der Fließweg länger ist.
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Wenn ein Transformator die Sekundärseite nicht belastet, liegt keine Stromaufnahme vor. Vielleicht etwas Leckage, aber das ist winzig. Wenn Sie den Transformator als Induktor sehen, bedeutet dies, dass die Transformatorwicklung Wechselstrom blockiert und Gleichstrom durchlässt. Versus Kapazität, die Gleichstrom blockiert und Wechselstrom durchlässt. Ein Induktor ist also einfach ein Wechselstromwiderstand. Wenn Sie das Ohmsche Gesetz berechnen, ist Ihre Spannung konstant, sodass sich der Widerstand der Spule ändert, wenn Sie der Sekundärwicklung eine Last hinzufügen. Es ist so, als würde man den Stromkreis schließen und mehr Strom fließen lassen.
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