Dziwne zachowanie się dwóch połączonych szeregowo transformatorów sieciowych - wzbudzenie?

[Winetu]

Wydaje mi się, że zrozumiałem, o co tu chodzi.

Zacznijmy od tego, że zarówno pierwszy schemat (z mostkiem Graetza), jak i ten z prostownikami jednopołówkowymi są BŁĘDNE i nigdy w życiu nie można ich stosować. Owszem, stosuje się szeregowe połączenie transformatorów (przykładem zasilacz radia Szarotka), ale pod dwoma warunkami: transformatory są identyczne i są jednakowo obciążone. Drugi warunek jest spełniony, gdy uzwojenia wtórne połączymy szeregowo (i w fazie). W pierwszym układzie mamy środek uzwojeń połączony z masą. W przypadku prostowników jednopołówkowych obciążenie jest pozornie identyczne, ale zwróćmy uwagę na kropki. W rzeczywistości uzwojenia co pół okresu są naprzemiennie obciążane lub nie.

Warunek jednakowego obciążenia jest niezmiernie ważny - pamiętajmy, że transformator transformuje też impedancję (znamy to ze wmacniaczy lampowych). Nieobciążony zachowuje się jak prawie czysta indukcyjność. W miarę wzrostu obciążenia uzwojenie pierwotne przyjmuje charakter rezystancji tym mniejszej, im mniejszy opór obciążenia. Jeśli obciążenie jest asymetryczne, dzielnik napięcia, jaki tworzą szeregowo połączone uzwojenia pierwotne również stanie się asymetryczny. Dokładnie: na mniej obciążonym transformatorze odłoży się wyższe napięcie. Jeśli obciążenie jest liniowe, powstanie tutaj ujemne sprzężenie zwrotne, które może częściowo skompensować to niekorzystne zjawisko. W omawianym przypadku ważniejsze jednak jest to, że jeśli napięcie pierwotne wzrośnie powyżej nominalnego, rdzeń zacznie się nasycać. To z kolei spowoduje spadek sprawności, a więc i pozorny spadek obciążenia po stronie wtórnej. Widać tutaj dodatnie sprzężenie zwrotne i możliwość zaistnienia warunku amplitudy.

Tłumaczy to skąd bierze się dolny i górny próg powstawania drgań - przy 150 V nawet zwarcie jednego uzwojenia nie spowoduje nasycania rdzenia; górna granica - nasycenie następuje niezależnie od obciążenia.

Co z warunkiem fazy i częstotliwością oscylacji? Tego nie wiem, ale wydaje się, że zasadnicze znaczenie mają tutaj właściwości magnetyczne rdzenia. Być może nie wystarczy jednokrotne przemagnesowanie (jeden półokres sieci), aby "rozładować" nasycony rdzeń?

Jako kolejny eksperyment proponuję zasilić "oscylator" przez transformator separacyjny i podłączyć oscyloskop w środek dzielnika, jaki tworzą uzwojenia pierwotne.

[Romekd]

Czołem.

Wydaje mi się, że zrozumiałem, o co tu chodzi.

Zacznijmy od tego, że zarówno pierwszy schemat (z mostkiem Graetza), jak i ten z prostownikami jednopołówkowymi są BŁĘDNE i nigdy w życiu nie można ich stosować. Owszem, stosuje się szeregowe połączenie transformatorów (przykładem zasilacz radia Szarotka), ale pod dwoma warunkami: transformatory są identyczne i są jednakowo obciążone. Drugi warunek jest spełniony, gdy uzwojenia wtórne połączymy szeregowo (i w fazie). W pierwszym układzie mamy środek uzwojeń połączony z masą. W przypadku prostowników jednopołówkowych obciążenie jest pozornie identyczne, ale zwróćmy uwagę na kropki. W rzeczywistości uzwojenia co pół okresu są naprzemiennie obciążane lub nie.

O tym, że układ jest błędnie zaprojektowany (co do sposobu połączenia transformatorów sieciowych) wiedzieliśmy z kolegą już kilkanaście lat temu, gdy wykonaliśmy prototyp naszego urządzenia. Nie przypuszczaliśmy jednak wtedy, że przy szeregowym połączeniu transformatorów o mocy 50 W pojawi się wzbudzenie w trybie czuwania, gdy obciążenie transformatorów jest co prawda nierówne (w obu półokresach sinusoidy), ale wynosi jedynie kilka miliamperów, co daje jakieś nędzne miliwaty! W trybie "praca" obciążenia transformatorów były nieporównywalnie większe i praktycznie takie same w obu połówkach sinusoidy dla obu transformatorów. Próbujemy analizować w tym wątku nie sensowność szeregowego połączenia uzwojeń transformatorów tamtego układu, a mechanizm powstawania oscylacji, które w takim przypadku zachodzą. Co najciekawsze próbowałem w zeszłym tygodniu podobny efekt uzyskać z transformatorami z rdzeniami zwijanymi i rdzeniami EI o mocach od 2 VA do 8 VA i się to nie udało. Przy identycznie połączonych transformatorach zmieniałem w szerokich granicach prąd obciążenia (niesymetryczny w obu połówkach sinusoidy) oraz wartość pojemności kondensatora i układ zawsze działał stabilnie! Myślę, że zjawisko zachodzi najchętniej przy zastosowaniu transformatorów z nowoczesnymi rdzeniami toroidalnymi (być może moc transformatorów ma tu również znaczenie, gdyż sprawność /tu rozumiana jako dobroć elementu w oscylatorze/ w transformatorach małej mocy jest zdecydowanie niższa). Jak już we wcześniejszym poście wspomniałem, na pojawienie się oscylacji może mieć wpływ charakterystyka magnesowania rdzenia w transformatorach z rdzeniami toroidalnymi, w której przejście do stanu nasycenia jest bardziej ostre (gwałtowne) niż w transformatorach z rdzeniami o innych kształtach, w których uzwojenia nie są rozłożone równomiernie na całej powierzchni magnetowodu. Dla przykładu tak wygląda przebieg napięcia na wyjściu transformatora z rdzeniem EI, sterowanego przebiegiem prostokątnym o częstotliwości 30 Hz przy mocy podawanej na wejście równej 10 W (niebieskim kolorem oznaczyłem przebieg z generatora sygnałowego, czerwonym przebieg na obciążeniu /wyjściu transformatora/):

a tak na wyjściu transformatora toroidalnego:

Warunek jednakowego obciążenia jest niezmiernie ważny - pamiętajmy, że transformator transformuje też impedancję (znamy to ze wmacniaczy lampowych). Nieobciążony zachowuje się jak prawie czysta indukcyjność. W miarę wzrostu obciążenia uzwojenie pierwotne przyjmuje charakter rezystancji tym mniejszej, im mniejszy opór obciążenia. Jeśli obciążenie jest asymetryczne, dzielnik napięcia, jaki tworzą szeregowo połączone uzwojenia pierwotne również stanie się asymetryczny. Dokładnie: na mniej obciążonym transformatorze odłoży się wyższe napięcie. Jeśli obciążenie jest liniowe, powstanie tutaj ujemne sprzężenie zwrotne, które może częściowo skompensować to niekorzystne zjawisko. W omawianym przypadku ważniejsze jednak jest to, że jeśli napięcie pierwotne wzrośnie powyżej nominalnego, rdzeń zacznie się nasycać. To z kolei spowoduje spadek sprawności, a więc i pozorny spadek obciążenia po stronie wtórnej. Widać tutaj dodatnie sprzężenie zwrotne i możliwość zaistnienia warunku amplitudy.

Tłumaczy to skąd bierze się dolny i górny próg powstawania drgań - przy 150 V nawet zwarcie jednego uzwojenia nie spowoduje nasycania rdzenia; górna granica - nasycenie następuje niezależnie od obciążenia.

Co z warunkiem fazy i częstotliwością oscylacji? Tego nie wiem, ale wydaje się, że zasadnicze znaczenie mają tutaj właściwości magnetyczne rdzenia. Być może nie wystarczy jednokrotne przemagnesowanie (jeden półokres sieci), aby "rozładować" nasycony rdzeń?

Jako kolejny eksperyment proponuję zasilić "oscylator" przez transformator separacyjny i podłączyć oscyloskop w środek dzielnika, jaki tworzą uzwojenia pierwotne.

To bardzo trafne spostrzeżenia. Niestety doświadczenie z podłączeniem oscyloskopu w środek połączonych szeregowo uzwojeń pierwotnych nie dało odpowiedzi na moje pytania - zmiany wartości prądu, wbrew pozorom okazały się dość "chaotyczne". By zauważyć jakąś prawidłowość należałoby nagrać przebieg prądu w uzwojeniu w dłuższym odcinku czasu, rozszerzyć go i analizować przez porównanie kształtu każdego półokresu sinusoidy, ale nie miałem czasu (i zdrowia) na aż tak wnikliwą analizę...

Pozdrawiam
Romek

[Marek7HBV]

,, Myślę, że zjawisko zachodzi najchętniej przy zastosowaniu transformatorów z nowoczesnymi rdzeniami toroidalnymi (być może moc transformatorów ma tu również znaczenie, gdyż sprawność /tu rozumiana jako dobroć elementu w oscylatorze/ w transformatorach małej mocy jest zdecydowanie niższa).,,

Żaden rdzeń typu EI lub ze zwijanych połówek nie zachowuje ciągłości{no może spawane,ale dokładnie}.Zawsze jest szczelina,która wprowadza straty.