¿Es un rectificador de media onda particularmente duro en un transformador?

En el libro Practical Electronics for Inventors, 3rd Ed. , los autores recomiendan no usar rectificadores de media onda porque son ineficientes y causan que "... el núcleo se polarice y se sature en una dirección". (Página 395.) ¿Es una preocupación válida y cuáles son los riesgos para una fuente de alimentación de rectificador de media onda de larga duración?

Hammond recomienda una corriente continua de salida de 0.28 veces la clasificación de corriente RMS del transformador para la rectificación de media onda y 0.62 veces la clasificación de corriente RMS para la corriente rectificada de puente de onda completa.

Entonces, si no le importa usar un transformador de CA que es 2.2 veces más grande (y un condensador de filtro que es dos veces el tamaño), puede guardar algunos diodos.

Dado que el tamaño común más pequeño de un transformador de red es un par de vatios, podría ser una opción razonable si los requisitos actuales son modestos. Además, guarda una caída de diodo para obtener un poco más de voltaje.

Si. Un rectificador de media onda solo consume corriente unidireccional. Esto hace que la magnetización en el núcleo obtenga una polarización de CC, que desplaza el punto medio de la curva de magnetización lejos de cero.

El efecto de esto es un impulso de corriente de alta saturación extraído del suministro, así como la corriente de carga normal. Dependiendo de los detalles del devanado y núcleo del transformador, y de cuán grande es la carga, esto puede sobrecalentar o no el transformador.

Cómo sucede esto es bastante sutil. Andy_aka y Dave Tweed (y muchos otros) insisten en que un transformador 'no debería' exhibir este efecto, la corriente secundaria no debería afectar el flujo en el núcleo. Y ciertamente para un transformador ideal, con un primario superconductor, serían correctos, la corriente de carga no influye directamente en el flujo del núcleo.

Sin embargo, cuando conecta un osciloscopio a un transformador real, como se documenta en mi publicación aquí en otro foro, ve un cambio significativo en el comportamiento de saturación. Entonces, ¿qué está pasando?

La corriente secundaria unidireccional hace que se dibuje una corriente primaria unidireccional. Debido a que el primario tiene resistencia , esto causa una caída de voltaje unidireccional en la resistencia, lo que causa un voltaje de CC de compensación en el primario. Este voltaje hace que se acumule una corriente en la inductancia primaria, causando un flujo constante en el núcleo.

¿Hasta dónde se acumula ese flujo? Sin la saturación del núcleo, se construiría indefinidamente. Con la saturación del núcleo, el transformador comienza a tomar fuertes impulsos de corriente a medida que el núcleo entra en saturación. Estos pulsos de corriente grandes generan pulsos de voltaje grandes en la resistencia del devanado primario, y eventualmente, cuando se alcanza un estado estable, la caída de voltaje debido a la carga unidireccional se equilibra con la caída de voltaje debido a los pulsos de saturación.

El flujo en el transformador se ha movido, de modo que aunque la corriente de salida es unidireccional, la corriente primaria de entrada es bidireccional, cero significa nuevamente.

Tecla rápida a mis diagramas.

Trazo azul: tensión de entrada de red Trazo
púrpura: tensión y corriente de carga Trazo
amarillo: corriente de entrada de red

Disparo de alcance superior: transformador sin carga
Disparo de alcance medio: con carga resistiva normal
Disparo de alcance inferior: con carga resistiva rectificada

Al observar la traza de corriente amarilla, está claro que el efecto ha sido devolver la corriente primaria a una corriente alterna, de modo que el voltaje que se desarrolla en Rp es cero en general.

Cualquier saturación en el núcleo de un transformador se debe a la corriente de magnetización y no tiene nada que ver con las corrientes que podrían fluir debido a cualquier carga. La razón es porque las vueltas de amperios en el secundario producidas por la carga cancelan exactamente las vueltas de amperios en el primario que causan la carga.

El libro está equivocado y he aquí por qué: -

• El escenario 1 es un primario de una sola vuelta: actúa como un inductor y la corriente Im fluye.
• En el escenario 2, el primario se convierte en dos vueltas paralelas. Im / 2 fluye en cada devanado.
• El escenario 3 es un transformador básico. El voltaje visto en la salida es la misma fase que en la entrada. Tiene que ser otra cosa en el escenario 2, habría un flujo impuro de corriente alrededor de los devanados.
• El escenario 4 tiene una carga en el secundario y la corriente en el secundario debe fluir en la dirección opuesta a la corriente de carga en el primario.

Por lo tanto, cargar un transformador secundario no aumenta la saturación.

Las corrientes de bobina de un transformador causan el campo H, y -d / dt B causa los voltajes inducidos, incluido el voltaje que contrarresta el voltaje de la bobina primaria y causa la inductancia de la bobina primaria. -d / dt B es lo único que realmente tiene un efecto en los circuitos externos, por lo que cualquier polarización de CC de la corriente secundaria no se transfiere a la corriente primaria, excepto al moverse a una posición polarizada en la curva B (H). Dado que la saturación del transformador tiende a establecerse con bastante rapidez, hay un punto donde -d / dt B simplemente se rompe mientras la corriente se precipita. Una vez que llegue a ese punto, el transformador solo ofrecerá resistencia de CC en lugar de inductancia durante casi la mitad del tiempo.

No. "Hard on the transformer" está determinado por la potencia que se le aplica. Mira la clasificación VA.