¿Puede una onda sinusoidal rectificada todavía inducir voltaje?

Respuesta corta:

• Corriente unipolar: admisible.
• Voltaje con un componente de CC: malo (el transformador se satura y no funcionará tan bien).

Respuesta larga:

Considere el modelo de un transformador real.

  

¿Quésucedesilacorrientesuministradaalabobinaprimariatomala  formadeondadeunsenorectificado,comosemuestraacontinuación?

LaaplicacióndeunacorrienteunipolaresadmisibleparauntransformadoryseencuentracomúnmenteenalgunosconvertidoresDC-DCbasadosentransformadores.Debesaplicarunvoltajequeproduzcaesacorriente.

Sielsecundarioestáabierto,entonceselbuclesecierrasoloporlainductanciademagnetización\$X_M\$y\$R_C\$.Asumiendo\$R_C\$muyalto,asumiendo0\$R_P\$y\$X_p\$,luegodesde\$V_M=L\frac{dI_M}{dt}\$,elvoltajeenelprimariotendráqueseruncosenodiscontinuo,conunvalorde0dc(voltajeycorrienteytiempograficadoenunidadesarbitrarias):

Por cierto, en el cálculo anterior, asumimos que el ancho de banda no está limitado. Un transformador real tendrá un ancho de banda finito y es posible que no pueda lograr esas formas de onda.

En cambio, la aplicación de un voltaje con un componente de CC que no sea cero saturará su transformador .

Un transformador saturado significa un \ $ X_M \ $ mucho más pequeño. La corriente en el primario será muy alta debido a la componente de CC del voltaje de entrada (que se aplica a \ $ R_P \ $, la resistencia parásita de los devanados) y debido al muy pequeño valor de inductancia de magnetización (que, junto con la inductancia de fuga \ $ X_P \ $ limitará la corriente primaria sin carga).

Además, dado que el núcleo está saturado, no habrá un buen acoplamiento entre los dos devanados, lo que, por cierto, aumentará también la inductancia de fuga.

Al final, habrá una transmisión extremadamente deficiente del componente de CA restante de su seno rectificado en el lado secundario (y sobrecalentamiento extremo).

Aún así, si el desplazamiento de CC es muy pequeño (con respecto al componente de CA), entonces la resistencia del devanado parásito actuará como una retroalimentación negativa. De hecho, la caída en la resistencia será mayor cuando el núcleo esté saturado, lo que reducirá efectivamente el voltaje aplicado a la inductancia de magnetización. Sin embargo, esto todavía resultará en una pérdida de eficiencia.

Sí, un transformador puede funcionar con formas de onda no sinusoidales. El ejemplo más simple de esto es un transformador de audio.

Lo que un transformador no puede hacer es operar en DC. Una corriente continua en el devanado primario no induce que el magnicflujo varíe en el tiempo, por lo que no hay nada acoplado al secundario. Aún más problemático, es que la CC crea un campo magnético estático en el núcleo que puede saturar el núcleo e inhibir la transmisión de CA .

Si acopla el transformador a través de un condensador para bloquear el contenido de CC, funcionará bien. La forma de onda tiene algunos armónicos de alta frecuencia que pueden atenuarse dependiendo del diseño del transformador, pero generalmente si el transformador es capaz de 5 o 10 veces la frecuencia de la forma de onda sinusoidal antes de la rectificación, la forma de onda secundaria tendrá un aspecto muy similar, ignorando la diferencia en el nivel de DC de tal manera que el promedio de DC en la secundaria es cero.

Si no bloquea el DC, es probable que el núcleo se sature, distorsionando en gran medida la forma de onda y también se destruya el transformador, ya que solo la resistencia primaria limitará el calentamiento actual y el \ $ I ^ 2R \ $ resultante del DC componente. Si mantiene el voltaje lo suficientemente pequeño para que no surja ningún problema, se comportará de manera similar al caso con la tapa de bloqueo (pero puede requerir que se reduzca el voltaje a milivoltios). También cargará fuertemente la fuente, lo que puede afectar los resultados si no tiene una impedancia de fuente despreciable.

El voltaje promedio en el secundario siempre será cero, suponiendo un transformador convencional.

Podrías averiguarlo experimentalmente. ¿Tiene un generador de señales, un osciloscopio, algunos diodos y un transformador pequeño, digamos una relación 1: 2 o aproximadamente?

O piense en amplificadores que usan tubos de vacío: normalmente tienen un transformador de salida para la adaptación de impedancia. Entonces, como el sonido no está completamente arruinado, es razonable suponer que la salida de forma de onda de un transformador es la misma que la forma de onda de entrada.

A medida que los electrones en el primario del transformador se están moviendo, los electrones en el secundario se moverán para coincidir, es solo que la amplitud del wiggling depende de la proporción del número de vueltas.

Puede haber problemas para darle a un transformador una compensación de CC como se muestra en su diagrama: si el núcleo del transformador se convierte en magnéticamente saturado entonces habrá distorsión en la forma de onda secundaria y calentamiento del transformador.

El valor RMS de una onda sinusoidal completamente rectificada es el mismo que una onda sinusoidal: \ $ V_ {peak} / \ sqrt 2 \ $, pero tiene un desplazamiento de DC de \ $ V_ {peak} \ cdot 2 / \ pi \ $ (fuente: Valores promedio y efectivos ).

Considere la impedancia de los diodos cuando se encienden y la patada inductiva cuando la corriente está apagada. Luego considere el espectro y el ancho de banda del transformador. Después de esto, considere los efectos de saturación de dc en la bobina primaria

Todo esto reduce la potencia que puede transferir a través del transformador.

En lo que respecta al transformador, es equivalente a una corriente alterna con una polarización de CC. La polarización de DC no participa en la transferencia de energía al devanado secundario, aunque podría producir efectos de saturación. La salida del secundario será una forma de onda no sinusoidal al doble de la frecuencia de la forma de onda original (no rectificada); La forma de onda de salida tendrá un componente en la frecuencia original debido al pico inverso nítido (donde la forma de onda original cruzó a cero).