Можно ли так сделать с обычным трансом

Вопросы, не вошедшие ни в один из предыдущих разделов категории "Питание"
OlegS
Читатель
Читатель
Сообщения: 13
Зарегистрирован: 04 апр 2017, 00:56

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение OlegS » 25 май 2017, 02:18

Коллеги, добрый день. Применять схему https://cloud.mail.ru/public/BDGN/c8XsKygkU
для преобразования 220vAC 50гц в 220vAC 100-400гц меня отговорил автор этой схемы Уважаемый Михаил Анатольевич Шустов (т.к. эта схема не предназначена для напряжения 220v и это опасно для жизни). Я согласился с профессором. Спасибо ему за ценный совет.
Напомню, моя задача, как и у автора этого Темы, преобразовать 220v 50гц в 220v 100гц (можно и 400гц) простым и безопасным способом. С диодным мостом перед трансформатором, как предлагал автор этой Темы, всё понятно, схема может работает только при нагрузке во вторичной обмотке. Фактически, это «обратноходовый преобразователь», чтобы было полное соответствие надо добавить во вторичную обмотку диод и конденсатор. Но ограничения с обязательной нагрузкой во вторичной обмотке меня не устраивает и трансформатор всё равно греется, поэтому такую схему для напряжения 220v не рекомендую - опасно.
Пока я подбираю подходящую схему и необходимые радиодетали я решил потренироваться на небольшом напряжении и получить 250гц хотя бы на 12v–30vDC. Моей задачей было разобраться с коммутацией ключей (контактов) и скачками ЭДС в первичной обмотке трансформатора.

Для этого собрал сначала «Схему 30-12v»:
https://cloud.mail.ru/public/MqKV/Y7RmmLrkN

Потом «Схему 30v»:
https://cloud.mail.ru/public/JySK/EMDX2ePdu

Осциллограммы для «Схемы 30-12v»:
https://cloud.mail.ru/public/ECVU/6Ye6RkhFs

Осциллограммы для «Схемы 30v»:
https://cloud.mail.ru/public/Msm1/WaYhNa6DP

Выводы:
Первая и вторая схемы позволяют из 12-30v DC получить переменное напряжение частотой 300гц (практически синус, правда не чистый).
Очень важна синхронность работы ключей (контактов) и заданная последовательность их включения/выключения.
Данные схемы не практичны, т.к. имеют ограниченный срок службы, определяемый ресурсом используемого реле (в среднем, ресурс реле около 10млн. срабатываний. При частоте 300гц ресурс реле закончится через 10млн:300гц=33’333 секунд, :60=556 минут, :60=9 часов непрерывной работы).

В результате эксперимента реле РЭС-22 показало большее быстродействие, чем заявлено в паспорте (время срабатывания - 15 миллисекунды (мс), время отпускания 8 мс, т.е. после пересчёта частота срабатывания реле не может быть больше 43гц ((15+8)*0,001= 0,023с, 1/0,023=43,47гц), хотя эксперимент показал устойчивую работу реле РЭС-22 на частоте около 300гц, что оговорит о большом запасе прочности советских реле).

В «Схеме 30-12v» скачки ЭДС в первичной обмотке трансформатора практически полностью гасятся конденсатором С2=1мкф. В «Схеме 30v» конденсатора С2=1мкф оказалось недостаточно (забросы ЭДС в первичной обмотке явно выражены (видно на осциллограмме), а вот С2=10 мкф оказалось много, начали подгорать контакты реле и на этом эксперимент закончился.

Использовать эти схемы для напряжения 220v не рекомендую – опасно.

Аватара пользователя
Fahivec
писатель, читатель
писатель, читатель
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 30 дек 2014, 02:17
Откуда: Из-за речки

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение Fahivec » 25 май 2017, 15:05

Напрягает каждый раз что-то скачивать с "облака".
Неуж-то нельзя выложить картинки сразу тут?
Тест пройден! :geek:

OlegS
Читатель
Читатель
Сообщения: 13
Зарегистрирован: 04 апр 2017, 00:56

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение OlegS » 14 июн 2017, 20:53

Коллеги, добрый день.
Расскажу, как я наконец получил 100 гц «Чисты синус» из постоянного напряжения, правда пока не 220в, как мне нужно, а только 10в 100гц. С большим напряжением пока опасаюсь работать.
Предложение автора Темы с диодным мостом перед трансформатором достаточно привлекательное, но не позволяет получить «Чистый синус» и самое неудобное, что требует постоянной нагрузки во вторичной обмотке и даже со штатной нагрузкой во вторичке, транс греется.

Направления с ключами MOSFET, IGBT, контроллерами, шимом, Н-мостами, конечно, все они очень перспективные, но всё это импульсные схемы, рассчитанные на высокие частоты, думаю марка Ш-образного железа в моём ретро-трансе на подойдёт для высоких частот. Поэтому хотелось какой-то более простой схемы и желательно «Чистый синус», и по возможности на одном транзисторе.
Поэтому я немного усовершенствовал схему, о которой писал автора этой Темы и в результате многочисленных экспериментов остановился на следующей схеме:

Схема на одном транзисторе
OlegS, добавил 18.06.2017: Сори, схема находится на доработке.

В результате на первичной обмотке выходного транса можно наблюдать «Чистый синус» (для проверки частоты: в 20 миллисекундах помещается 2 периода, что соответствует 100 гц):

Осциллограмма «Чистый синус»
2. Осциллограмма ,,Чистый синус,,.jpg
Кому интересно, в режиме «Чистый синус» с номиналами: R1=2,02 ком (R1 это суммарное сопротивление двух последовательных сопротивлений - переменного и постоянного), С1=10 мкф, нагрузка - лампа 6,3в были сняты следующие показания: VDCисточника=9,38в, Vнагрузки=0,44в, Iнагрузки=98ма, IB=2,7ма, VBE=0,65в, IК=48ма, hfe=32 (хотя по DS hfe=10), T°C=35°. При работе транзистора в таком режиме и при бОльших IК и VКЕ придётся ставить радиатор.

Конденсатор С1 – отвечает за формирование нижней части синусоиды (в данной полярности) и общей амплитуды синусоиды, а R1 – отвечает за формирование верхней части синусоиды и также общей амплитуды синусоиды, т.е. изменяя эти параметры можно добиться различных форм выходного сигнала, в том числе и «Чистого синуса», который мне и нужен. Синусоида не совсем симметрична относительно нуля, но я думаю, её можно выровнять дальнейшим подбором R1 и С1.

Осциллограмма с R1=4,25 ком:
3. Осциллограмма с R1=4,25 ком.jpg
Амплитуда выходного сигнала уменьшилась в два раза. С номиналами: R1=4,25ком, С1=10 мкф, нагрузка - лампа 6,3в были сняты следующие показания: VDCисточника=9,44в, Vнагрузки=0,17в, Iнагрузки=16,9ма, IB=1,1ма, VBE=0,65в, IК=22,6ма, hfe=20,5 (хотя по DS hfe=10), T°C=30°.

Осциллограмма с R1=490 ом:
4. Осциллограмма с R1=490 ом.jpg
Амплитуда выходного сигнала увеличилась на 50 %, но транзистор вошёл в режим насыщения и срезал верхнюю часть синусоиды. С номиналами: R1=490 ом, С1=10 мкф, нагрузка - лампа 6,3в были сняты следующие показания: VDCисточника=8,82в, Vнагрузки=0,68в, Iнагрузки=101ма, IB=11,1ма, VBE=0,65в, IК=113,7ма, hfe=10,2 (и по DS hfe=10), T°C=40°.

Кстати, R1 хорошо подходит для регулировки напряжения и тока во вторичной обмотке выходного транса, пожалуй, я буду использовать его для регулировки тока зарядки аккумулятора в моей ретро-зарядке, но прокаченной до 100 герц.
Кстати, с подключённой нагрузкой и без нагрузки форма сигнала на первичной обмотке транса не меняется, т.е. получился устойчивый процесс, не наводки.
Таким образом, фактически, получился удвоитель частоты с синусом на входе и выходе. Понятно, что батарейкой 10в я заменил 220DC, но буду постепенно приближаться к этому высокому напряжению.

Для общей картины привожу ещё две осциллограммы:

1. Переменного (50гц) входного напряжения перед диодным мостом (для проверки частоты: в 20 миллисекундах посещается 1 период, что соответствует 50гц):
5. Осциллограмма перед диодным мостом.jpg
2. Осциллограмма постоянного пульсирующего (100гц) напряжения после диодного моста (база отключена, с подключённой базой сильная просадка напряжения, но характер картины не меняется):
6. Осциллограмма после диодного моста.jpg
Думаю, чтобы получить 200гц надо эту схему применить два раза последовательно, а 400гц – три раза.

Интересно, до какой частоты разгонится эта схема, если её выход (100гц) опять подать на вход её диодного моста?
Последний раз редактировалось OlegS 19 июн 2017, 00:12, всего редактировалось 5 раз.

Аватара пользователя
Fahivec
писатель, читатель
писатель, читатель
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 30 дек 2014, 02:17
Откуда: Из-за речки

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение Fahivec » 15 июн 2017, 00:13

Это замечательно, что "Чистый синус" взят в кавычки! :clapping:
Туда ему и дорога! Не будет на выходе такой схемы синусоидального напряжения, разве что применить резонансный контур с хорошей добротностью.
А, кстати, эта мысль тебе не приходила в голову?
Я, правда не спец в этом, но на эту идею меня навело применение частотного умножения в радиопередатчиках. Раз уж там таботает, то почему не заработает на низких частотах?

Я себе, правда, не представляю, как будет выглядеть схема.
Может после диодного моста через тиристор подавать импульсы тока для возбуждения колебательного контура, состоящего из первички транса и конденсатора?
А если во вторичке будет тоже стоять кондёр, то получится, думаю, очень даже хорошая добротность.

Ну ка, кто в этом разбирается - критикуй!
Тест пройден! :geek:

OlegS
Читатель
Читатель
Сообщения: 13
Зарегистрирован: 04 апр 2017, 00:56

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение OlegS » 15 июн 2017, 00:38

Колебательный контур, я рассматривал, но я приберёг его для 400гц. Теперь, после полученного результата, мне уже трудно остановиться на 100гц.
Кстати, почему у Вас сомнения в форме полученного сигнала? Сигнал действительно получился «Чистый синус», ведь это же видно на осциллограммах. Причём, этот сигнал снимался с включённой нагрузкой, думаю, что это важно для подтверждения достоверности результата.

Аватара пользователя
Fahivec
писатель, читатель
писатель, читатель
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 30 дек 2014, 02:17
Откуда: Из-за речки

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение Fahivec » 15 июн 2017, 00:54

OlegS писал(а):Кстати, почему у Вас сомнения в форме полученного сигнала? Сигнал действительно получился «Чистый синус», ведь это же видно на осциллограммах.
Ну не на всех же осциллогаммах!
Самая первая - да, показывает синус. Думаю, это результат колебательного контура, состоящего из первички транса и С1.

И что, будешь все время крутить R1, чтобы форма напряжения на нагрузке была синусом?

Отдельным вопросом остается КПД всей этой задумки...
Тест пройден! :geek:

OlegS
Читатель
Читатель
Сообщения: 13
Зарегистрирован: 04 апр 2017, 00:56

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение OlegS » 15 июн 2017, 13:49

Fahivec, добрый день.
R1, C1 и первичная обмотка выходного транса не задают частоту в данной схеме, а определяют только форму колебательного сигнала с заданной частотой, т.е. с их помощью можно получить или «Чистый синус» или «Совсем не чистый синус», но заданной частоты = 100гц. После подбора R1 и С1 (для получения на выходе «Чистого синуса») их крутить уже не надо, т.к. величина нагрузки на форму сигнала не влияет (проверено) и тем более на его частоту. Частоту в данной схеме задаёт Саяно-Шушенская ГЭС и диодный мост, в данной схеме они оба дают ровно 100 герц, но не «Чистый синус», к тому же он через ноль не переходит, и в этом главная проблема такого сигнала при подаче на первичную обмотку транса. Предлагаемая мной схема полностью решает эту проблему и сигнал после неё можно подавать на первичную обмотку транса, причём при таком сигнале (100гц) через мой ретро-тран (65w) можно прокачивать на 85% больше мощности (т.е. 120w), чего я собственно и добивался с самого начала (мне зарядный ток надо увеличить с 5 до 8 ампер, а ретро-транс этого уже не выдерживал – грелся сильно). КПД схемы вычислю и сообщу после её сборки.

Ниже привожу формулу (http://www.avellinfo.ru/elektronika/moshhn-trans.html), как с увеличение частоты в два раза увеличивается мощность трансформатора в 2 раза (это теоретически, для практики я 15% отнёс на потери):
7. Формула для расчёта мощности трансформатора.jpg

Аватара пользователя
Fahivec
писатель, читатель
писатель, читатель
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 30 дек 2014, 02:17
Откуда: Из-за речки

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение Fahivec » 15 июн 2017, 20:27

OlegS писал(а):Частоту в данной схеме задаёт Саяно-Шушенская ГЭС и диодный мост, в данной схеме они оба дают ровно 100 герц, но не «Чистый синус», к тому же он через ноль не переходит, и в этом главная проблема такого сигнала при подаче на первичную обмотку транса. Предлагаемая мной схема полностью решает эту проблему и сигнал после неё можно подавать на первичную обмотку транса...
А вот тут я не понял, каким это образом один транзистор и батарейка решают проблему не перехода через ноль? :?
Пусть даже это и не будет батарейка, но питающее выходной трансформатор напряжение подается через транзистор только в одной полярности !
Откуда же возьмется "переход через ноль"?
Тест пройден! :geek:

OlegS
Читатель
Читатель
Сообщения: 13
Зарегистрирован: 04 апр 2017, 00:56

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение OlegS » 15 июн 2017, 21:23

Честно говоря, я тоже долго бился с этим «переходом через ноль», т.е. я долго пытался достичь, "перехода через ноль" разными способами, вот, например, эксперимент с реле РЭС-22, который я описывал ранее.

В конце концов мне повезло, я увидел на осциллограмме, как график напряжения на первичной обмотке просто зашкаливает «за ноль». При напряжении батарейки 10в, амплитуда на графике показала минус 25 вольт! Тут я понял, что решение есть. Думаю, что минус 25 вольт даёт ЭДС самоиндукции трансформатора, как ответ на скачкообразное изменение напряжение в районе нуля вольт (осциллограмма «После диодного моста»). В районе +10 вольт - там всё гладко, а в районе нуля вольт - излом.
Конденсатор на 10 мкф успешно загнал скачок минус 25 вольт в минус 7 вольт. Думаю, надо поставить конденсатор на 9 мкф, чтобы получить минус 9 вольт (т.е. симметричную синусоиду +/- 9 вольт). Конечно, без осциллографа всё это спрогнозировать было бы сложновато.
Последний раз редактировалось OlegS 16 июн 2017, 17:52, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
Virtual2
Читатель
Читатель
Сообщения: 134
Зарегистрирован: 23 май 2016, 22:12

Re: Можно ли так сделать с обычным трансом

Сообщение Virtual2 » 15 июн 2017, 22:32

2OlegS
когда-ж у вас всетаки кончится терпение и дурь.... и вы решите что классический ШИМ c частотой от 40 kHz решит все мыслимые и немыслимые проблемы как по весу, так и по КПД, размеру и надежности-качеству.

PS классическое трансформаторное низкочастотное преобразование ушло в прошлое лет так 10 назад. 8-)
PSPS понимаю что имя сайта *hlam. но это -ж в в смысле из хлама добро, а никак не наоборот.

Ответить