Frage:
Wie berechnet man einen Strom, der von einer Vollwellengleichrichter-Diodenbrücke gezogen wird?
S.s.
2012-12-16 00:30:22 UTC
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Ich habe Netzteile und Dioden studiert. In allen Büchern, die ich gelesen habe, werden viele Dinge besprochen, aber es gibt etwas, das ich nicht gefunden habe. Auf diese Weise kann berechnet werden, wie viel Strom ein Brückengleichrichter verbraucht, wenn er Strom verbraucht Der Ausgang wird durch einen Kondensator gefiltert (und an eine Last angeschlossen).

Sedra / Smiths Buch erwähnt, dass die Dioden, da der Filterkondensator als Reservoirtank fungiert, nur während eines bestimmten Teils des Eingangssignals leiten, das zum Auffüllen des Kondensators benötigt wird, dem Teil, den die Diode benötigt Das Leiten wird als "Leitungswinkel" bezeichnet. Wenn Sie diesen Leitungswinkel durch das 2-fache pi teilen, erhalten Sie den Zyklusprozentsatz oder mit anderen Worten, wie viel Prozent des Zyklus die Diode leitet.

Dies hilft bei der Bestimmung Der Text bezieht sich auf Idmax und Idavg. Dies sind die maximalen und durchschnittlichen Ströme durch die Diode während des Zeitraums, in dem die Diode den Kondensator auflädt.

Das bedeutet also im Grunde, dass je größer die Kondensator (je kleiner die Welligkeitsspannung), den die Diode während eines kürzeren Zeitraums leitet, und in diesem kürzeren Zeitraum muss sie mehr Strom leiten (da sie weniger Zeit zum Aufladen des Kondensators hat).

Die von Idmax und Idavg erhaltenen Zahlen geben nur Auskunft über den aktuellen Wert über die Diode während der Leitungsintervalle, die nützlich sind, um festzustellen, ob eine bestimmte Diode kurzen Stromausbrüchen standhalten kann. Was ich wissen muss, ist, wie viel durchschnittlicher Gesamtstrom durch die Dioden fließt, oder mit anderen Worten:

Wie kann ich den vom Brückengleichrichter (gesamte Schaltung) gezogenen Strom so berechnen, wie er gezeigt wird? auf einem herkömmlichen DMM beim Messen des von der Brücke gezogenen Stroms, wenn sein Ausgang von einem Kondensator gefiltert wird (und an eine Last angeschlossen wird)?

Ich habe mehrere Schaltkreise simuliert und bei der Messung ist der von der Diodenbrücke aufgenommene Strom nicht gleich dem von der Last aufgenommenen Strom, und das ist zu erwarten, da die Dioden nicht die ganze Zeit leiten, aber nicht leiten Wenn ich weiß, wie viel Strom an diesem Punkt (zwischen den Sekundärtransformatoren des Transformators und dem Brückengleichrichter) gezogen wird, kann ich die Gesamtstromaufnahme der Schaltung nicht bestimmen. Daher kann ich die erforderliche Nennleistung des Transformators nicht berechnen speisen Sie die Schaltung.

Entschuldigung, ich dachte, dass der gesamte Zweck darin besteht, klare und detaillierte Fragen zu stellen oder so detailliert wie möglich, um anzuzeigen, dass die Person, die die Frage stellt, einige Nachforschungen angestellt hat, die in den häufig gestellten Fragen aufgeführt sind. Ich habe sie gelesen. Tut mir leid, wenn es dir zu langweilig oder zu lang ist, so oder so hat jemand meine Frage bereits beantwortet.
Wenn Sie mehr Aufmerksamkeit auf Ihre Frage lenken möchten, können Sie einige Dinge tun: 1- Überprüfen Sie Grammatik, Zeichensetzung und Formatierung; 2- Heben Sie die wichtigsten Punkte Ihrer Frage hervor, indem Sie Betonung und Fettdruck verwenden. 3- Machen Sie unten eine kurze Version Ihrer Frage.
Vier antworten:
davidcary
2012-12-29 02:13:24 UTC
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> So etwas wie das: 
  + - + ---- + ----- + | | | | d1- -d2 | | ^^ | | + --- \ / -R1 --- + | | | 120VAC T1 24VAC | | | (Laden) + --- / \ --------- + | | | | | | d3- -d4 --- c1 | ^^ --- | | | | | + - + ---- + ----- + - GND

Ich gehe davon aus, dass Sie wirklich herausfinden möchten, welche VA-Bewertung ich angeben soll Wenn ich einen Transformator für mein System kaufe?

Die I ^ 2R-Erwärmung einer Spule in diesem Transformator ist proportional zum Effektivstrom durch diese Spule. Wenn Sie diesen Effektivstrom niedrig genug halten, garantiert der Hersteller dies Der Transformator wird nicht überhitzen und ausfallen. (Die meisten Hersteller geben den maximalen Effektivstrom indirekt an, was sich aus der VA-Bewertung des Transformators ergibt.)

schnelle, konservative Berechnung

Sagen Sie es bereits Ich kenne die Spitzenzahl der Elektronen pro Sekunde, die durch eine Diode fließen (Id_max) und welchen Bruchteil des gesamten Zyklus von 1/60 Sekunde diese Diode ungleich Null hat (D). Dann kann ich eine schnelle Schätzung der für den Transformator erforderlichen VA-Bewertung erhalten mit 

  geschätzt_I_RMS = 2 * D * Id_max ^ 2.

Zum Beispiel, wenn Sie irgendwie wissen, dass eine Diode 1/17 leitet eines vollen Zyklus - mit anderen Worten, d1 leitet 2 / 17 eines halben Zyklus, dann hat es Nullstrom, während d2 2/17 des nächsten halben Zyklus leitet, und so fließt 2/17 der Zeit ein Strom ungleich Null durch den Transformator.

Sagen wir, z Sie wissen beispielsweise auch, dass Id_max 2 A beträgt. Zu jedem Zeitpunkt, zu dem (ungleich Null) Elektronen durch eine Diode fließen, fließt genau die gleiche Anzahl von Elektronen pro Sekunde durch den Transformator. Die maximalen Elektronen pro Sekunde durch eine Diode (Id_max) sind also die gleichen wie die maximalen Elektronen pro Sekunde durch den Transformator (Itx_max).

Dann schätze ich den Effektivstrom durch den Transformator als 

  2 * (1/17) * (2 A) ^ 2 = ungefähr 0,47 A_RMS

Für einen 24-VAC-Ausgangstransformator müsste ich also p angeben > 

  geschätzte_VA = Veff * geschätzte_I_RMS = 24 VAC * 0,47 A_RMS = ungefähr 11,3 VA.

Natürlich verkauft niemand Transformatoren, die genau 11,3 VA sind, also ich ' d Aufrunden auf einen 12 VA- oder 15 VA- oder 20 VA-Transformator - was auch immer meine Lieferanten zu angemessenen Kosten auf Lager haben.

Dies ist eine konservative Schätzung - der tatsächliche Effektivstrom durch den Transformator ist etwas weniger als diese Schätzung, aber mehr als der Effektivstrom durch die Last.

mehr Details

Um den tatsächlichen Effektivstrom, der durch den Transformator fließt, genauer zu berechnen, könnte ich aufteilen Schätzen Sie den Strom über den gesamten Zyklus in ungefähr 6 Zeitscheiben Fließen während jeder Zeitscheibe - das ist ziemlich einfach, wenn es Null ist - und dann die Berechnung des quadratischen Mittelwerts (RMS): Quadrieren Sie jeden Strom, mitteln Sie jeden dieser quadratischen Werte, gewichtet mit der Zeit, in der der Strom floss, und Es ist möglicherweise schneller und genauer, eine Simulation mit Tausenden von Zeitscheiben auszuführen, als sie von Hand zu berechnen.

Es gibt viele Techniken zum Reduzieren des Effektivstroms durch den Transformator, während der Last genau die gleiche Leistung zugeführt wird. Elektrizitätsunternehmen lieben diese Techniken, weil ihre Kunden genauso glücklich sind (die Last erhält genau die gleiche Leistung), dass sie den gleichen Geldbetrag erhalten (für Kunden, die zahlen) pro kWh), und sie können weniger Geld für Transformatoren und lange Stromleitungen ausgeben (da höhere Effektivströme größere, schwerere, teurere Transformatoren und Stromleitungen erfordern). Diese Techniken werden allgemein als "Leistungsfaktorkorrektur" bezeichnet.

Verwandte:

Die vielleicht einfachste Technik dieser Art ist der Widerstand "R1" im obigen Diagramm. Einige Systeme verwenden eine kompliziertere "Talfüll" -Schaltung - siehe Serielle Kondensatoren im elektronischen Vorschaltgerät einer Leuchtstofflampe. Und viele Systeme - wie die meisten Computer-Netzteile - verwenden ein noch komplizierteres System zur "aktiven Leistungskorrektur".

Vielen Dank, David, das war genau das, was ich mir erhofft hatte. Ich dachte irgendwie, es müsste etwas mit der Mittelung des "Ein" -Zeitstroms der Diode zu tun haben. Ich war mir nicht sicher, wie ich das machen sollte. Ich hätte nie gedacht, dass etwas so Einfaches so kompliziert sein würde, schließlich ist eine lineare Versorgung wie die von Ihnen beschriebene eine der grundlegendsten Schaltungen. Alle Bücher, die ich bisher gelesen habe und in denen eine lineare Stromversorgung erwähnt wird, wie Um jeden Parameter zu berechnen, geben sie bei der Berechnung des Transformators lediglich an: "Wählen Sie einen geeigneten Transformator, der den Anforderungen des Stromkreises entspricht."
Also, nur aus Neugier, wie haben die Leute es damals gemacht, als sie keine Simulationen zur Hand hatten? Verwenden Sie eine ähnliche schnelle konservative Berechnung wie die von Ihnen vorgeschlagene oder die "Slice" -Methode?
Ich möchte den Ursprung der Schätzung von wissen: `geschätzte_I_RMS = 2 * D * Id_max ^ 2`.Wenn ich mich dem Strom auf den Dioden einer Impulsfolge mit einer Größe nähere, die dem Spitzenstrom (Id_max) entspricht, ergibt sich der Effektivwert des Stroms (Irms) aus "Irms = Id_max (D) ^ (1/2)", wobei D das Tastverhältnis ist.
@JulioNavas: Sie haben Recht, ich habe anscheinend einen Tippfehler in diese Gleichung gesetzt.
Adam Lawrence
2012-12-16 01:01:20 UTC
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Das würde wohl von Ihrem DMM abhängen. Wenn Sie kein echtes RMS-Messgerät haben, liest es wahrscheinlich nur den Spitzenwechselstrom, nimmt an, dass er sinusförmig ist, und führt die übliche Root-2-Umwandlung von Peak zu RMS durch, wobei die große Ausschaltzeit ignoriert wird.

A true Das RMS-Messgerät erfasst und berechnet die tatsächlichen quadratischen Mittelwerte über den Zeitraum. Ein digitales Oszilloskop macht dasselbe.

Wenn Sie den Durchschnitt des Wechselstroms berechnen möchten, müssen Sie dasselbe tun - den Einschaltdiodenstrom berechnen, wie lange die Einschalt- und Ausschaltzeit pro Schaltzyklus beträgt und Berechnen Sie den Durchschnitt mathematisch.

(Es ist wahrscheinlich schneller, sich auf die Simulation zu verlassen, FWIW ...)

Hallo, abgesehen von True RMS, mein DMM-Beispiel dient nur zur Verdeutlichung. Ich wollte nicht nach dem DMM selbst fragen. Es war nur ein Beispiel, mehr über die Berechnung, die zur Bestimmung des Durchschnittsstroms gegen den instantene leitenden Strom der Diode erforderlich ist. Das DMM-Beispiel diente nur zur weiteren Veranschaulichung meiner ersten Frage, die Sie meines Erachtens in Ihrem dritten Absatz teilweise angesprochen haben, zur Berechnung des Einschaltdiodenstroms. Genau das möchte ich wissen, wie man den Durchschnitt aus Pünktlichkeit und Ausfallzeit berechnet
visitor
2014-09-17 18:42:47 UTC
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In einem Vollweggleichrichter mit Rl als Last und C für Filter.

$$ I_ {Diode, avg} = I_ {load} \ cdot \ left [1+ \ pi \ cdot \ left (\ frac {V_ {in, peak}} {2 \ cdot V_ { Welligkeit, pp}} \ right) ^ {\ frac {1} {2}} \ right] $$

Patrick Chung
2013-07-26 14:24:08 UTC
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Die genaue Berechnung der Stromspitze oder des tatsächlichen Effektivwerts der Diodenbrücke ist keine leichte Aufgabe. Das Problem ist, dass Gleichungen stark nichtlinear sind. Da der Vollwellen-Diodenbrückengleichrichter (im Durchschnitt) nur 20% der Zeit leitet, muss während dieser Zeit die Leistung aus dem Ertrinken des Stromnetzes gleich der an der Last verbrauchten Leistung sein, dh die durchschnittliche Spannung am Ausgang im Quadrat über dem Widerstand. Die angenäherte Formel kann also darin bestehen, während 20% der Zeit der Sinusspannung ein Integral mit bekannter Amplitude und einem Kosinusstrom unbekannter Amplitude zu finden, die berechnet werden müssen, und sie der gemittelten Ausgangsgleichspannung gleichzusetzen, die über den Lastwiderstand quadriert wird. Es ist nützlich, numerisch zu simulieren, anstatt genau zu berechnen, wie hier:

http://www.cirvirlab.com/simulation/diode_bridge_online.php



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