Ensretning af støm AC - DC

Det er ikke sikkert, det er rigtigt - det kommer helt an på hvilket måleinstrument, du bruger: Mange digitalinstrumenter kan indstilles til at måle såvel spidsværdier som middelværdi og RMS.

Din formel er forkert: Det er ikke 2 x kvadratroden, du skal bruge - kun kvadratroden af 2. Eller - du har faktisk ret, hvis du mener det, du skriver - for så ligger din misforståelse et andet sted: Hvis du har en AC på 230 V, vil spidserne i sinuskurven nå op på 230 V x 1,414 ~ 325 V. Det tal passer meget godt med virkeligheden.

Men du skriver spids-til-spids, og det er noget andet: Her måler du spændingen fra den laveste negative værdi til den højeste positive værdi - og den er ganske rigtigt det dobbelte eller ca. 650 V. Men det kan du jo ikke sammenligne med middelværdien på 230 V, for den er ikke målt på begge sider af nulpunktet - på den måde sammenligner du æbler med bananer.

Spids-til-spids værdien er derfor ikke så interessant: Og hvis du ensretter din AC på 230 V gennem en normal ensretter, vil alle de negative spidser jo blive positive - og så er vi lige pludseligt nede på de 325 V igen. Og det er omtrent den DC, du vil få ud af øvelsen, hvis du prøver.

Tabet kan du godt glemme alt om i denne sammenhæng: Du vil få det spændingstab, der findes i to dioder, og bruger du normale silicium dioder, ligger det på 0,2 - 0,3 V pr. diode, eller ialt omkring ½ V. Ikke noget der tæller meget, når vi taler spændinger på flere hundrede volt.

Hej!

Ja det stemmer det Lars skriver -på nær et punkt. Spændingsfaldet over ensretterdioden. De angivne værdier er for en germaniumdiode, og de anvendes sjældet. For siliciumdioderne, som er de absolut mest anvendte, ligger spændingsfaldet på omkring 0,7V. Det betyder ikke så meget ved en ensretning af 230V - spændingsfaldet er meget lille i %, men er det f. eks. en 5V AC du vil ensrette, så begynder det at få betydning.

Du kan godt få spids-spids værdien ud af en ensretter. Den skal bare forbindes lidt anderledes. Det er i virkeligheden 2 ensrettere du sætter sammen. En positiv og en negativ med fælles nulpunkt. Den kan også kaldes en spændingsdobler. Det er bare ikke så ofte at den er anvendt.

Hvor simpelt emnet om ensrettere end lyder, så er der faktisk mange varianter og forhold at lege med!

Gert

Da' Gert.

Undskyld, ja, det var mig, der huskede galt. Jeg kan kun give dig ret.

Okay, det var jeg ikke klar over, den model jeg benytter er lidt "primitiv", den kan kun måle middelværdier.Jeg synes også umiddelbart at det tal jeg havde beregnet, de 650 V, lød lige lovligt højt, så der har åbenbart været fejl i min formel. Formlen er hentet på http://www.formel.dk/Jeg syntes ellers bare, at jeg i "tidernes morgen" (grundkursus/1. skoleperiode som datafagtekniker, nåed aldrig videre) lærte at man ved ensretning får en jævnstrøm svarende til vekselstrømmens spids-til-spids, minus et vist spændingstab i procent.

Når du skriver "normal" ensretter, hvad mener du så helt præcis? På førnævnte skoleperiode lærte vi, at man altid bør bruge en diodebro (altså fire ensretter-dioder i "firkants-kobling") til ensretning; præcis hvorfor kan jeg dog ikke huske.

Ang. spændingstabet, så mente jeg ligesom Gert skrev at det burde ligge på eller under 1 V.

Når strømmen så er nået gemmen ensretteren, så er resultatet så-vidt jeg har forstået en "pulserende" jævnstrøm, er det korrekt?

Og er det ligeledes korrekt at man kan/bør anvende en kondensator til at "glatte" den pulserende jævnstrøm ud? Hvis ja, findes der så nogen rettesnor/formel for at vælge den rigtige størrelse? Den skal self. kunne håndtere den spænding jævnstrømmen har efter ensretning, men hvad med kapaciteten, dvs. hvor mange Fahrad skal være på, hvis vi f.eks. arbejder med 16 - 18 V, som er det mest almindelige ved modelbanen?

Og igen, jeg har ikke tænkt mig at eksperimentere med emnet, og da slet ikke ved mere end maks 24 V. Men hvis man fik brug for en jævnspænding i f.eks. en vogn til et-eller-andet formål, eksempelvis et kamera, ville en ensretter vøre nødvendig. For mig bekendt, leverer de fleste digital-centraler nu om dage vekselspænding til sporet, uanset om det er 2- eller 3-skinne vi snakker.

Formlen fejler ikke noget, hvis du har bedt om en formel til beregning af spids-til-spids værdien: Det er bare ikke den rigtige formel, du har bedt om.Så må du huske forkert: Det er ikke spids-til-spids værdien - kun spids-værdien, og det er noget andet (nærmere præcist det halve). Og spændingstabet er en konstant, det skal ikke beregnes i procent.Det hedder en brokobling, og ja, det er det jeg kalder en "normal" ensretter: Man bruger den, fordi den giver det mindste tab i de fleste almindelige tilfælde.Ja.Ja.

Størrelsen har ikke så meget med spændingen at gøre - det er mere dit strømforbrug, der er interessant. Man kan lave mange formler for at beregne en passende størrelse, men det er svært at sige, hvad der er "rigtigt": Jo større kondensator, jo bedre jævnstrøm får du ud af det.

Med "bedre" menes, at du med den nævnte metode altid vil få det, man normalt kalder ripple: Du får ikke en flad jævnstrøm ud af det, på toppen vil der stadig være bølgerester tilbage fra din pulserende jævnstrøm. Hvis denne ripple er på f.eks. 1 V, vil din jævnspænding altså svinge fra f.eks. 15 V til 16 V med samme frekvens, som den vekselspænding, du startede med. Jo større kondensator, des mindre ripple.

Men jo mere strøm, du trækker, des mere ripple får du med den samme kondensator, så i praksis bliver det et kompromis mellem, hvor meget ripple du kan tåle og hvor stor en kondensator, du vil ofre. Man kan godt lave en formel til at beregne det, men det kræver, at du kender din belastning godt - og det gør man sjældent: Problemet er her, at belastningen sjældent er en rent ohmsk belastning, og så bliver det kompliceret at regne på.

Trial-and-error plejer at være den bedste fremgangsmåde.

Tæt på....

Ved enkeltensretning vil ripplefrekvensen svare til indgangsfrekvensen. Ved dobbeltensretning er ripplefrekvensen det dobbelte af indgangsfrekvensen.

Klaus

Hej!

Kondensatoren - ja den kan man regne på. Det er let at bare sætte en stor kondensator på, men det er ikke altid lige lykken. Desto større kondensator, desto større opladestrøm i kortere tid. Det er en strøm der abdsolut ikke er sinusformet. Den kan en transformator ikke lide og medfører, at den jævnstrøm man kan belaste med, bliver noget mindre end den strøm transformatoren er bergnet til. Her skal vi til at bruge VA begrebet i stedet for Watt - de 2 størrelser er ikke længere lig hinanden.

Som tommelfingerregel laver jeg kondensatoren så stor, at der er 1 mF pr. Ampere DC forbrug.

Er forbruget meget varierende som i en lavfrekvens udgangsforstærker, kan man få problemer med elektrolytternes hastighed, idet meget store elketrolytters egnenresonans frekvens er forholdsvis lav.

Gert

Og den regel er ganske god - den har jeg også lært/brugt gennem de sidste 20+ år....

Klaus

Det er da vist et kompliceret emne jeg er gået i gang med her, der kan formentlig skrives en større afhandling om det.

Ja okay, nu er det så også 5 -6 år siden jeg tog ovennævnte kursus, og har ikke beskæftiget mig med emnet siden. Og nu har jeg så prøvet at kigge mine gamle notater igennem, og kan se du har ret, jeg ved ikke hvorfor pokker jeg troede det var spids-til-spids man skulle have fat i.Okay, der tog jeg så fejl af navnet, men princippet kunne jeg i det mindste huske.Ang. den pulserende jævnstrøm og hvordan udglattes så er det da rart at jeg huskede de ting rigtigt.Da jeg skrev at kondensatoren "skal self. kunne håndtere den spænding jævnstrømmen har efter ensretning", mente jeg at man skal vel undgå at vælge f.eks. en 12 V kondensator hvis man arbejder med 16 V. Ang. ripple, er det noget der kan beregnes, eller skal det måles? Er det i givet fald det du tidligere kaldte RMS, eller er det noget andet?Ang. kondensatoren, så lyder det som om "at jo større jo bedre" for at minimere ripple; for den kan vel ikke (uden at det bliver dyrt/kompliceret) eliminers fuldstændigt. Men til de fleste formål skal ripple vel være mindst muligt, men hvor meget ripple et givent kredsløb eller apparat kan tåle, kan man vel finde oplysninger om hvis man søger længe nok, eller?Og ja, trial-and-error plejer at være en fin fremgangsmåde, men det kommer så sandelig an på hvad de involverede komponenter og/eller apparater koster; jeg vil nødig eksperimentere med udstyr tíl ret meget mere end en 50'er.

Det lyder noget pudsigt, at ripple-frekvens er større ved dobbelt-ensretning (her menes der vel med bro-koblede dioder, eller ..?) er større end ved enkelt-ensretning, men sådan er der nogen pudsigheder indenfor elektronikkens verden. Jeg kan f.eks. huske, at ved parallel-kobling af modstande bliver den samle ohm-værdi mindre, men kan ikke beregnes med et helt simpelt regnestykke, det kræver en lettere indviklet division, men det er til at overkomme.

Ripplefrekvensen er højere (afstanden mellem to toppe er kortere) og dermed kan man bruge mindre kondesatorer.

Ved enkeltensretning kommer der kun en halvperiode gennem dioden i halvdelen af tiden. Ved dobbeltensretning er der 2 dioder til at "hælde strøm på", dermed er der maget mere guf at gøre emd og kondesatoren bliver ladet op dobbelt så tit.

Klaus

Nå på den måde, så forstår jeg bedre. Når du skriver "at kondensatoren bliver ladet op dobbelt så tit", hvilken betydning har det så for den jævnstrøm man "trækker ud" efter at den har passeret ensretter og kondensator? Jeg mener, er den mere stabil (dvs. svinger ikke så meget over/under den ønskede spænding), er den mere ren (dvs. mindre riiple / færre resterende pulser) eller ..?

ja, en brokoblet ensretter er dobbelt så effektiv/god som en enkeltensretter. Og den belaster heller ikke transformatoren så hårdt, da strømpulserne halveres i styrke.

Skal "kvaliteten" af DC spændingen forbedres, så skal der som regel noget elektronisk stabilisering kobles efter kondensatoren.

Gert

Og her gik jeg og troede, at strøm var noget, der kom ud af to huller i væggen. Og når man sætter to ledninger i, kan man få et hundredemandsorskester til at spille i nogle små bokse.

Men der er åbenbart mere i det...... Al respekt for jeres store viden og villighed til at dele den!

Når du skriver at transformatoren ikke bliver belastet så hårdt, hvordan skal det så forståes? Tænker du på slid elelr ? Så vidt jeg har lært, så hvis man transformerer 10 gange ned (f.eks. fra 230 V til 23 V), så kan man trække 10 gange flere W (så hvis vi går videre med foregående eksempel, så kan man eks. trække 40 W på sekundær-siden med 23 V, mens at det på primær-siden kun måles som 4 W ved 230 V), er det korrekt? Og samtidig så iflg. Ohm's lov så beregnes I (strømstyrke, A) ved at dividere P (effekt, W) med U (spænding) V); hvilket i dette tilfælde vil sige at strømstyrken ved 23 V 40 W er på ca. 1,74 A, mens den ved 230 V 4 W er 17,4 mA.Denne stabilisering, hvad vil den bestå i ? En spændingsregulator, f.eks. ? Eller er vi ude i noget avanceret teknik her?

Ja strøm virker måske umiddelbart simpelt, og er det for så vidt også; i hvert fald hvis man nøjes at "rode" (læs: bruge) færdige komponenter, og ikke piller ved installationer. Begynder man derimod selv at pille, eller vil man selv bygge f.eks. en strømforsyning til et givent formål, så er det lidt af en jungle man bevæger sig ud i.

Og det er jo netop derfor, at en helt alm. elektriker samlet set skal en 4-årig uddannelse, og de fleste andre el-uddannelser tager endnu længere tid.

Mange ville sikkert ønske at det var muligt, men det er det ikke. Måske tænker du på strømstyrken målt i ampere?

Jo, det har du ret i jeg tog fejl; man kan aldrig trække en større effekt (Watt) på en trafo's sekundærside end dens primærside vil trække fra sin forsyningskilde.

Men nu hvor det så er Ampere vi snakker om i denne forbindelse, så vil det jo principielt sige at hvis man tager udgangspunkt i en modelbanetrafo på 16 Volt 4,3 Ampere (dvs. der kan trækkes 68.8 Watt), så bliver strømmen nedtransformeret med 230/16= 14,38 gange, og belastningen (dvs. antal Ampere) på primærsiden når sekundærsiden trækker de 4,3 Ampere bliver ligeledes 14,38 gamge mindre, dvs. ca. 299 mA eller groft sagt 0,3 Ampere. Eller har jeg regnet forkert?

Det er stort set rigtigt, blot har du ikke indregnet transformerens tab.

Der vil selvfølgelig altid være et tab når man regulerer på strømmen, eller på anden vis "roder" med den (f.eks. transformerer den op eller ned, ensretter den, vekselretter den osv.), men det kan da vel ikke være så pokkers meget, eller hvad?Når vi arbejder med denne størrelse, hvor meget vil tabet så ca. være? Der er vel ikke tale om mere end 50 - 100 mA, eller ?

Tabet bliver til varme.

Læg hånden på din transformator og mærk hvor varm den bliver......

Klaus

At strømtabet bliver til varme, er jeg godt klar over; f.eks. så bliver strømforsyningen til min bærbare pc mere end bare håndvarm, snarere som hvis man tager udvendig på en koppe kaffe der lige er hældt op...

Men der må da også være et tab på et antal mA hvis ikke jeg tager meget fejl, men hvor er det?

Det er varmen.

Klaus

Tabet forårsages af modstanden i kobbertråden jvf. Ohms lov samt hvirvestrømstab i jernkernen.

At transformatoren ikke er glad for at blive belastet med ensretter og kondensator skyldes følgende:

Hvis vi forstiller os at ve belaster ensretteren med 1 A DC, så vil strømmen transformatoren skal levere, være en meget stor strøm i de korte perioder kondensatoren lader op. Afhængig af kondensatorens størrelse, kan den sagtens være 10A. g det er de 10A vi belaster transformatoren med - det er den altså ikke glad for.

Jeg har vedheftet et billede af strømmen fra AC siden ind til en brokoblet ensretter - her kan man tydesligt se de korte strømpulser. Og så er det endda et tifælde, hvor der er gjort en masse for at lave det pulsformige strømtræk så "pænt" som muligt.

Håber at det illustrere lidt hvad der er på spil.

Gert

Ja okay, det hjalp en del på forståelsen, og den varme som dermed bliver afgivet fra trafoen under belastningen er vel også skyld i at næsten alle trafoer har en køleribbe eller ligefrem er kølet vha. en blæser.

Tabet er en effekt og måles i W. Hvis man beregner det relative tab dvs. tabseffekten i forhold til optaget effekt, kan det beregnes i procent. Hvis man måler eller beregner optagen effekt og fratrækker tabseffekten, får man afgiven effekt. Beregnes den relative afgivne effekt dvs. afgiven effekt i forhold til optagen effekt, fås virkningsgraden som ofte angives i procent.

Tabet i en transformer er ikke konstant. Hvis vi taler om jernkernetransformere, er der kobbertab som Gert nævner, men også jerntab dvs. magnetiske tab i jernkernen. Jo dårligere udført transformeren er, des større er jerntabet. Man kan beregne tabet som tomgangstab plus belastningstab som afhænger af den strøm man trækker fra transformeren. Tabets størrelse kan være fra få procent til over ti procent (og måske langt mere i dårligt udførte transformere).

Ja og tabet i små transformatorer er relativt langt større end i store transformatorer.

Gert

Jeg ser yderst sjældent transformatorer med blæsere eller køleribber.

Klaus

Jeg synes ellers at de fleste trafoer jeg har set, har en-eller-anden form for køleribber, medmindre vi er helt i de størrelser man ser i opladere til bærbare pc'er, mobiltelefoner og lignende forbruger-elektronik.

Det er nok fordi det du kalder en transformator ikke er en transformator, men en komplet spærningsforsyning.

http://da.wikipedia.org/wiki/Transformator

Jeg har arbejdet med alt fra små printtransofrmatorer op til 4MW transformere med 10kV tilslutning.

Klaus