Игорь 2
Моделирование и расчеты => Моделирование схем => Тема начата: SYN от Январь 04, 2024, 03:24:36 pm
-
Пульсации мостового однофазного выпрямителя с фильтрующим конденсатором несложно смоделировать. Несколько упрощенно, без учета ряда тонккостей, это можно сделать так.
Для моделирования можно использовать обычное диф. уравнение конденсатора ic=C*dUc/dt. С той разницей, что при параллельном присоединении к кондеру резистора нагрузки Rn из тока конденсатора нужно вычесть, по закону Кирхгофа, ток нагрузки. Конечно же не из самого конденсатора, а из рассматриваемой в данном случае цепи. Иначе говоря диф. уравнение примет вид ic-in = C*dUc/dt. Ток нагрузки in рассчитываем по закону Ома in = Uc/Rn. Ну и составляем уравнение цепи выпрямителя, оно получится следующего вида:
dUc/dt = (e-Uc-in*r1) / (rn*C)
где
E - выпрямленное напряжение моста, вторую "полусинусодину" просто разворачиваем вверх оператором if
r1 - сопротивление обмотки и открытого диода. Закрытое состояние диода имитируем простым увеличением резистора r1 до мегаом при мгновенном Uc > e.
Ну и далее любым численным методом решаем уравнение. Вот пример для амплитудного напряжения вторичной обмотки 1000 В, сопротивления резистора 5000 Ом, ток нагрузки будет под 0,2 А. Емкость кондера принята 10, 50 и 100 мкф. Сопротивление диода с обмоткой принято 20 Ом. Иначе говоря примерный выпрямитель для пары ГУ-50. В результате расчета получилось вот что:
ps Небольшое снижение напряжения самой обмотки здесь не учитывается.
-
У меня упрощённая версия была написана - диод считается идеальным, выходное сопротивление транса нулевым. cr123
Чёрным - ток через конденсатор.
10 мкФ 5 кОм. lol22
-
Ну, примерно тоже самое и получилось 123123
Ток через кондер, кстати, можно точно посчитать через его же диф уравнение, зная напряжение на нем, но в максимуме (с учетом неблагоприятной пусковой фазы) оно равно Emax/r1. И я конечно немного приврал, нужно было писать об ЭДС вторичной обмотки, а не о напряжении, с учетом использования внутреннего сопротивления, как говорится на клаве мысли иногда ложатся не так, как есть на самом деле, но думаю это простительно lllol
-
1yep cr123
Может быть, тоже впишу выходное сопротивление. Сильно давно это было... lol22
И режим у меня, конечно же, отображается установившийся. cr123
-
Еслиб ещё пресетки кинули . Вовсе красота была бы. rrr7777 33wr
-
Еслиб ещё пресетки кинули .
Та, чей скрин сверху - вот... 123123 cr123 lol22
-
Еслиб ещё пресетки кинули .
Если Вы и о моем расчете (просто я это не называю пресетами), то для винды, если нужно, смогу выложить только после праздников, поскольку скомпилировать кроме как на работе негде. Но для построения картинок будет нужна установленная программа GnuPlot (http://gnuplot.info). И подшаманить код немного, поскольку написано было с ходу. Но вообще главное здесь - это уравнение, оно приведено (ну и прием с диодом через if обязателен), решать его можно в любой среде. В математических пакетах есть модули решения диф. уравнений, для популярных языков программирования есть библиотеки с наборами разных решателей. Но даже без них простейший метод Эйлера пишется буквально в несколько простых строчек, хотя лучше использовать что-то получше, например популярный метод Рунге-Кутты 4-го порядка, он записывается не намного длиннее. Там ничего сложного нет, разобраться с начальными условиями только - установить диапазон расчета по времени и задать начальное значение напряжения на кондере, равное нулю.
Вопрос. Стоит ли при вводе исходных данных ограничивать число расчетных полупериодов, которые будут выведены на график? Пока установил число 250, это 250*0,01=2,5 секунды. Думаю редкий процесс набора напряжения столько будет длиться (только с огромными какими-то емкостями), может стоит ограничиться сотней или того меньше?
-
может стоит ограничиться сотней или того меньше?
2.5 секунды, на мой взгляд, вполне достаточно. По поводу снижения количества точек - а что Вы от него выгадаете? Неужели время расчёта там сильно большое? cr123
-
2.5 секунды, на мой взгляд, вполне достаточно. По поводу снижения количества точек - а что Вы от него выгадаете? Неужели время расчёта там сильно большое? cr123
Не, время расчета мгновенное (не считая времени записи в файл правда, в доли секунды) :) Просто файл с данными для построения графика при этом создается размером 10 Мб, хотя я и так вывожу каждую вторую точку. Каждый полупериод раскладывается на 1000 точек, итого 250000/2=125000 записей. В принципе-то не жалко, просто кажется для такой задачи излишеством.
По поводу 2,5 секунд я напротив думал, не много это? Может и секунды хватит?
-
Может и секунды хватит?
dontt44
-
Та, чей скрин сверху - вот...
Спасибо !
Сравню с железом . 1yep
-
Если Вы и о моем расчете (просто я это не называю пресетами), то для винды . . .
Да ,да . Игорь приучил называть пресетами .
Основной интерес МАТЕМАТИКА . Занимаюсь на старости лет самообразованием .
Говорила мама учись , а я футбол да футбол . . . 123123 44443 44443
-
Да ,да . Игорь приучил называть пресетами .
После праздников положу.
файл с данными для построения графика при этом создается размером 10 Мб
Ввел уменьшающий коэффициент, в функции числа полупериодов, и все, в общем так и ранее делал. Теперь даже при числе полупериодов 250 создается файл менее 1 мб.
Уравнение лучше переписать в следующем виде, что бы не нужно было вмешательство в код решателя, может быть важно при использовании сторонних библиотек. И, кстати, только что обнаружил, что в первом сообщении я его вообще с опечаткой записал. Правильно будет так.
-
Добавил расчет тока конденсатора. Случай тот же, из первого примера. С = 10, 50 и 100 мкф. Видно, что в первых 2-х случаях начальный импульс не достигает максимума, из-за плавного роста напряжения. Однако при С=100 мкф значение практически совпало с ранее приведенным отношением Emax/R1, но здесь уже просто за счет много большей, медленнее заряжающейся, емкости (это можно отследить и по графикам напряжения). Хотя это сделано из любопытства и в основную версию не войдет, поскольку может оказаться обманчивым результатом, на мой взгляд. Дело в том, что расчет начинается с нулевой фазы, т.е. это случай идеальный для включения трансформатора в сеть. Как там будет на самом деле, при включении в сеть в фазе отличной от нуля, нужно изучать дополнительно. На графики напряжения изменение фазы включения тоже влияет, но не так сильно. На "плоских" участках графиков видно, что ток разряда оказывается как раз в районе 0,2 А. По импульсам тока тоже хорошо видно, что при С=100 мкф они имеют большую величину, за счет меньшего угла отсечки им требуется больший импульс для зарядки. Вроде все сходится. Ну а в общем случае расчет тока фильтрующего кондера вероятно полезен для практического выбора диодов моста.
-
Однако при С=100 мкф значение практически совпало с ранее приведенным отношением Emax/R1,
Нет, не совпало, напутал опять. Совпало если 1000/20=50 А бы получилось. А вот при применении функции косинуса для расчета как раз 50 и получается. Для трансформаторного БП не знаю, возможно ли такое (форму фронта напряжения вторички нужно знать при включении первички в ненулевой фазе), а вот для бестрансформаторного БП пусковые токи могут шкалить запросто, поскольку сопротивление сети много меньше и искажения формы напряжения не будет.
-
Написал систему уравнений для П-образного фильтра, кондер - индуктивность - кондер (в общем как П-контур, по сути он и есть). Систему можно использовать как "универсальную формулу", просто делая тот или иной элемент незначительной величины. В формулах I2 это ток в индуктивности, Uc1 и Uc2 понятно - напряжения на кондерах. R1 - сопротивление источника, R2 - активное сопротивление дросселя, R3 - сопротивление нагрузки. Немного поэкспериментировал. Но скажу я, что для наших целей эта штука может оказаться весьма загадочной. С одной стороны, в установившемся режиме, можно получить прямо ровненькую прямую, без всяких пульсаций, правда индуктивность должна быть внушительной, зато при скромных емкостях. Но с другой стороны, если не угадать, да еще и с переменной нагрузкой, могут быть выбросы напряжения, типа "перерегулирования", а может получиться напротив хуже, всякие колебательные процессы. Нужно читать дополнительные материалы по расчету таких фильтров. Но приведенной системой можно смоделировать его работу в разных режимах. Однако без точного расчета и испытаний в модели в наших конструкциях лучше не применять.
-
Да-да, фильтр с дросселем - ещё та штучка... cr123
-
Да-да, фильтр с дросселем - ещё та штучка... cr123
Ага. dontt44 Попробовал менять нагрузку по ходу процесса с индуктивным фильтром, получается ужос, даже показывать страшно. :( Только для не меняющихся нагрузок такой фильтр, он тогда даже хороший.
Зато, раз схема с П-контуром одинакова, интересно проверить его работу. Расчитал контур на 1 Мгц и пропустил через эту систему. Все совпало. Зеленая линия - ЭДС генератора, сиреневая - напряжение на выходе. Входное сопротивление контура 20 Ом, выходное 5000. Напряжение на выходе (без учета КПД) должно быть под 80В, ну а с учетом КПД примерно так видимо и есть.
-
Давно была схема с дроссельной стабилизацией, так ее рекомендовали постоянно грузить 10 проц номинала.
-
Здесь важнее именно постоянство нагрузки. Ее изменение приводит к выбросам и колебаниям напряжения. Может произойти несколько колебаний, причем довольно больших по амплитуде, просто работать устройство нормально не сможет, в худшем случае что-нибудь вообще выйдет из строя, те же диоды или кондер.
Из графика работы П-контура, кстати, становится хорошо понятна суть минимальной границы нагруженний добротности контура. Здесь отношение сопротивлений достаточно велико, поэтому критическая добротность тоже довольно большая. Видно, что напряжение на выходе растет постепенно, по мере того, как контур производит пополнение запасенной в элеменах энергии. В случае невысокой добротности это было бы невозможно.
-
Вот, пример работы. Фильтр, С1 = 20 мкф., С2 = 1 мкф, L= 50 Гн. Включаем выпрямитель на нагрузку 15 кОм, при t=0.1c нагрузка становится равной 5 кОм, после при t=0,25 нагрузка снова становится равной 15 кОм.
С обычным емкостным фильтром такого не происходит.
-
В варианте с работой выпрямителя на нагрузку в виде конденсатора, по-моему есть решение дифференциального уравнения в квадратурах (при постоянном сопротивлении нагрузки). Возможно что нет необходимости использовать численные методы Рунге-Кутта.
-
Коли уж есть модель, можно её попользовать в других целях?
Например, какое будет выпрямленное напряжение диодного детектора на 1N5711 при 10 В амплитуды на входе при работе на нагрузку из ёмкости 1 мкФ и сопротивлении 10 кОм? При 5 В амплитуды... при 3В амплитуды... при 1В амплитуды?
А при нагрузке 0,1 мкФ и сопротивлении 100 кОм при тех же амплитудах?
Это "к вопросу о точности измерений мощности" в измерителях КСВ и мощности... Частота 14 МГц.
То есть, интересует реальное падение напряжения на диоде при работе на ёмкостную нагрузку.
-
@SYN
Если взять бесплатную программу LTSpice, нарисовать в ней схему выпрямителя и запустить симуляцию переходного процесса, то для случая c конденсатором на выходе выпрямителя получаем такой же результат, как и в первом сообщении темы.
Модель приложена в файле.
Сам симулятор LTSpice доступен для загрузки на сайте компании Analog Devices Inc https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
Желающие могут легко изменить схему, настройки моделирования и сразу же получить графики переходных процессов.
-
В варианте с работой выпрямителя на нагрузку в виде конденсатора, по-моему есть решение дифференциального уравнения в квадратурах (при постоянном сопротивлении нагрузки). Возможно что нет необходимости использовать численные методы Рунге-Кутта.
Я обычно не раздумываю и считаю численно. Тем более здесь все равно E(t) функция "сложная2, а R1=f(Uc, E) еще сложнее, для которой при расчете по аналитической формуле потребуется проверка на каждом шаге расчета, в итоге не сильно проще и получится. Но вообще да, спасибо за подсказку, вероятно должно быть решение. Правда в последний раз аналитически мы решали эти примеры лет 100 назад в студенчестве и вспоминать все это не сильно хочется, зато сейчас можно попробовать решить онлайн.
Коли уж есть модель, можно её попользовать в других целях?
В уравнении нет модели диода, он идеальный, но для обычного выпрямителя это не сильно и важно, ведь задается сопротивление обмотки трансформатора. Можно принять небольшое диф. сопротивление диода, но оно вряд ли сыграет большую роль на фоне выходного сопротивления источника, последним кстати нужно задаться. И можно применить некоторую дельту падения напряжения на диоде, если для упрощения допустимо взять константу, то в принципе можно пробовать.
Если взять бесплатную программу LTSpice, нарисовать в ней схему
Не знал, что такая есть, это хорошо конечно и просто, у меня правда, как думаю у нас всех в России, страница закрыта заокеанскими "доброжелателями". Но управлять уравнениями все равно полезно и интересно, при этом представляешь каждую мелочь работы схемы, вместо простого просмотра того, что показывает чужая программа. Кстати, работа удвоителя совпадет? В данном примере ЭДС=1000 В, сопротивление обмотки и нагрузочное сопротивление все те же 20 и 5000 Ом. 2 конденсатора по 50 мкф. Дифуры приведу, если интересно и если все совпадет (ну и что бы не забыть), правда источник здесь пришлось "виртуально" разделить на 2 части, поскольку каждый диод работает на свой кондер.
Здесь, кстати, видно, что пульсации заметно больше, чем в обычной схеме с кондером 50 мкф.
-
Вот результат моделирования в LTSpice выпрямителя со сглаживающим LC фильтром (схема и директивы моделирования также приведены).
Для имитации изменения нагрузки используется переключатель SW1, управляемый от источника импульсного напряжения V2.
Все исходные данные и моменты изменения нагрузки заданы как в сообщении №20
Видно что графики напряжений совпадают с результатами из сообщения №20
Модель для LTSpice также прилагаю
-
Тем более здесь все равно E(t) функция "сложная2, а R1=f(Uc, E) еще сложнее, для которой при расчете по аналитической формуле потребуется проверка на каждом шаге расчета, в итоге не сильно проще и получится.
Я рассматривал аналитическое решение только для случая постоянной нагрузки и для схемы с одним конденсатором и упрощенной моделью диода. В этом случае всё не очень сложно - заряд и разряд конденсатора на разных интервалах. Надо только разделить каждый полупериод на соответствующие интервалы. Дифф. уравнение разряда совершенно элементарное, в результате получается хорошо всем знакомый разряд по "обратной" экспоненте. С зарядом чуть-чуть посложнее, но если принять, на входе стоит источник синусоидального напряжения с сопротивлением Ri, то можно решить и аналитически.
Но управлять уравнениями все равно полезно и интересно, при этом представляешь каждую мелочь работы схемы, вместо простого просмотра того, что показывает чужая программа.
Абсолютно с Вами согласен. Это просто интересно сделать для себя.
Хотя замечу, что SPICE симуляторы используются с 70-годов прошлого века (первый, по-моему, был разработан в Беркли). Технологии моделирования очень хорошо отработаны. Собственно, переходные процессы и моделируются в них путем численного интегрирования. Так что вполне можно доверять результатам.
Кстати, работа удвоителя совпадет? В данном примере ЭДС=1000 В, сопротивление обмотки и нагрузочное сопротивление все те же 20 и 5000 Ом. 2 конденсатора по 50 мкф. Дифуры приведу, если интересно и если все совпадет (ну и что бы не забыть), правда источник здесь пришлось "виртуально" разделить на 2 части, поскольку каждый диод работает на свой кондер.
Не знаю, я не пробовал его моделировать :)
-
Видно, графики напряжений совпадают с результатами из сообщения №20
123123 123123 123123
-
Уравнения удвоителя. R1 - сопротивление обмотки. Rd1 и Rd2 - сопротивления диодов, они коммутируются в зависимости от потенциала на "своем" конденсторе. Rn - сопротивление нагрузки. E1 и E2 - полусинусодиды (ЭДС) сдвинутые по фазе на Pi относительно друг друга. Uc1 и U2c - напряжения на конденсаторах. Выходное напряжение = Uc1 + Uc2.
Теперь и не знаю, нужна ли здесь моя утилитка, если такие крутые и универсальные проги есть. dontt44
-
Вот удвоитель напряжения, смоделированный в той же LTSpice
-
SYN - СПАСИБО ! ! !
Помогли понять почему стабилизаторы в БП сгорали .
-
LTSpice
Да этих моделировщиков очень много. К примеру, у меня обычно идёт Мультисим, начинался он очень давно, по-моему, вначале был EWB 512, потом сменили название, наклепали кучу версий, хотя, глюков так и остаётся вагон и тележка, причём порой на элементарных схемах. dontt44
Красный трек - напряжение на выходе при тех же условиях.. cr123 pl33 lllol lol22
-
Да этих моделировщиков очень много. К примеру, у меня обычно идёт Мультисим
Я ведь и не утверждал, что LTSpice - это единственный существующий SPICE симулятор. Не так ли?
Каждый выбирает и использует сам.
наклепали кучу версий, хотя, глюков так и остаётся вагон и тележка, причём порой на элементарных схемах
Игорь, если Вы используете Multisim и видите проблему, то почему бы не использовать какую-то форму обратной связи? Не всегда ведь разработчикам удается отловить ошибки. Не факт, что подправят, но, возможно, хотя бы обратят внимание. Ну и на многих форумах часто обсуждают как лучше смоделировать ту или иную цепь.
Собственно, к чему я изначально упомянул SPICE симуляторы и LTSpice в частности.
Вопрос собственно в следующем. Есть ли большой смысл писать системы дифференциальных уравнений, писать и отлаживать программы для их численного решения, если уже есть готовые и мощные инструменты для решения поставленной задачи?
Конечно, каждый принимает решение сам, но по-моему затраты времени и сил на решение задачи моделирования гораздо меньше, если использовать то, что уже придумано и опробовано.
Сколько ушло времени на написание уравнений и отладку программы моделирования для элементарной cхемы выпрямителя? Полагаю, что не один час.
А нарисовать и смоделировать эту схему в симуляторе - несколько минут.
Хотя если нравится сам процесс решения задачи, то почему бы и не поковыряться с уравнениями. Мне самому было даже интересно вспомнить мат. анализ. ;D
Но опять повторюсь - я никого не агитирую :D .
-
Я поинтересовался есть ли сейчас бесплатная версия Multisim.
Насколько я понимаю, можно загрузить оценочную (evaluation) версию на 45 дней, после этого надо купить лицензию, а она недешевая.
Есть онлайн версия Multisim (multisim.com), но бесплатная (базовая) подписка очень сильно ограничивает доступный функционал.
Так что c сейчас Multisim всё как-то не очень радужно.
-
Так что c сейчас Multisim всё как-то не очень радужно.
Да, официально там не очень... dontt44
если Вы используете Multisim и видите проблему, то почему бы не использовать какую-то форму обратной связи?
Так у меня безлицензионный вариант, есть подозрение, что не прислушаются... cr123
по-моему затраты времени и сил на решение задачи моделирования гораздо меньше, если использовать то, что уже придумано и опробовано.
Ну, тут нужен индивидуальный подход - несмотря на наличие моделировщиков, у меня сотни пресет в Маткаде, и написаны они, отнюдь, не из-за желания поддерживать свои математические навыки, ведь в моделировщиках, к примеру, найти максимум какой-либо величины в зависимости от номиналов, не всегда быстро и очевидно, а в Маткаде - три секунды... lol22
-
Ну, тут нужен индивидуальный подход - несмотря на наличие моделировщиков, у меня сотни пресет в Маткаде, и написаны они, отнюдь, не из-за желания поддерживать свои математические навыки, ведь в моделировщиках, к примеру, найти максимум какой-либо величины в зависимости от номиналов, не всегда быстро и очевидно, а в Маткаде - три секунды...
Здесь я полностью согласен. Если есть заранее подготовленные модели, то надо их использовать.
Я имел в виду разработку "с нуля" того, что легко моделируется бесплатными программами.
-
SYN - СПАСИБО ! ! !
Помогли понять почему стабилизаторы в БП сгорали .
Не знаю чем именно помог, но все равно рад, что что-то оказалось полезным 123123
Я имел в виду разработку "с нуля" того, что легко моделируется бесплатными программами.
Если речь идет о необходимости быстрого получения результата для конкретной схемы, то возиться с уравнениями, при наличии готовых средств, конечно не стоит. К слову, про multisim я конечно знаю. Но по большому счету писать уравнения стоит, просто из спортивного интереса, в конечном счете это может быть даже увлекательным занятием. Да и практически может оказаться полезно. К примеру ту самую модель П-контура теперь можно использовать для анализа его работы, точно так же определять подавление гармоник (хотя это менее удобно чем "традиционнымии" средствами, но можно) или исследовать его поведение при подаче на вход каких-то сложных сигналов. Точно так же может потребоватьсмя решение задачи для которой никаких симуляторов не существует, в т.ч. это может быть совсем не связано с электричеством, какая-то механика, любая другая область наук. Сами по себе уравнения это ведь и есть главный симулятор, модель процесса. Писать с нуля программу решения для этого каждый раз не обязательно. У меня давным-давно написан модуль решения систем ДУ, хотя они есть и чужой разработки, остается просто записать нужную систему или одиночное уравнение, начальные условия и вперед. :)
То есть, интересует реальное падение напряжения на диоде при работе на ёмкостную нагрузку.
Чуть посчитал, через неизменную дельту напряжения на диоде считать малопригодно, потому что результат, при такой нагрузке (разряжаться кондеру почти не на что, хотя заряжается он долго, в тех микроскопических единицах времени), предсказуем, напряжение просто стремится к амплитудному минус дельта. Для точного расчета нужно писать аппроксимирующую модель диода и брать дельту в функции токового импульса через диод, этот импульс посчитать можно. Все это не так уж сложно, но честно говоря заморочисто и главное, при малых импульсах тока эта дельта вряд ли будет сильно меняться, мне так кажется.
ps Хотя вот при 10 Вольтах на выходе получилось 9.5В при 10 кОм, уже меньше чем 10 минус дельта. А при 100 кОм нагрузки больше. Нужно много просчетов и правильно задаться выходным сопротивлением источника. Задал выходное сопротивление больше, на выходе получилось меньше 9-ти Вольт.
ps В уравнение, для учета напряжения диода, просто добавляется, после E, минус дельта, коммутация то же должна осуществляться с учетом дельты.
---
Изменение при "медленно" меняющейся нагрузке (CLC фильтр). В промежутке времени 0,2-0,4 с нагрузка плавно меняется с 5 до 15 кОм.
-
Формула, учитывающая падение напряжения на диоде Ud, для низковольтных выпрямителей. Резистор R1 коммутируется по условию Uc > E-Ud.
-
Но по большому счету писать уравнения стоит, просто из спортивного интереса, в конечном счете это может быть даже увлекательным занятием.
Согласен с данным утверждением. Основной мотив для повторного решения уже решённых кем-то задач - это интерес к процессу и возможность убедиться что "всё так и есть".
Точно так же может потребоватьсмя решение задачи для которой никаких симуляторов не существует, в т.ч. это может быть совсем не связано с электричеством, какая-то механика, любая другая область наук.
Да, это совершенно очевидно. Я занимался решением некоторых задач из области прикладной электродинамики для которых не было ни проверенных методик ни, тем более, каких-то "симуляторов". Естественно, в таких случаях создается система уравнений с учетом допустимых упрощений и уже далее проводится исследование на основе построенной модели.
-
Я надеюсь, что эта тема в любом случае полезна интересующимся. Даже несмотря на то, что рассматриваются задачи, как Вы отметили, ранее уже решенные. Собственно говоря, в противном случае, и назначение любого радиофорума можно поставить под сомнение, учитывая, что те же передатчики были давно изобретены, а методики их расчета изложены в многочисленных книгах. И, к тому же, никто не может никому запретить решить задачу повторно и независимо, тем более, что многочисленные программы дают результат без объяснения методов их работы, либо, если дают, в слишком обобщенном виде. Напротив, очень хорошо, что есть возможность делиться результатами своих изысканий и устройством методов их получения. В этом есть природа человеческой любознательности, иначе все было бы скучно, пресно и не интересно.
---
Вот еще интересный расчет. Работа трансивера через П-контур на вход усилителя с ОС. Вход П-контура 50 Ом, выход П-контура 200 Ом. Здесь зеленая линия это не ЭДС, а именно напряжение на входе П-контура. Сиреневая линия выходное напряжение.
Первые 2 картинки, П-контур с добротностью 1,9 (почти возможный минимум). Первый рисунок нагрузка ровно 200 Ом, второй рисунок пол-периода 100 Ом, вторые пол-периода 10 кОм.
Вторые 2 картинки все тоже самое, но добротность контура равна 5.
Хорошо видно, что во втором случае искажения при несимметричной нагрузке хоть и есть, но они менее выражены. Можно так же обратить внимание на то, что при Qn=5 амплитуда выхода набирает полное значение медленнее, контур дольше запасает энергию.
-
Чуть посчитал, ....результат... предсказуем, напряжение просто стремится к амплитудному минус дельта.
Нет. Ни практикой не подтверждается "просто дельта", ни моделью от WB- по крайней мере, у меня ;)
Я запускал модель на WB, у меня вышло, что дельта на диоде 1N5711 при работе на ёмкость 1 мкФ при среднем токе 1мА ( типичное решение у авторов разных измерителей КСВ и мощности) составляет 1,2 В. Модель куда-то припрятал, сходу найти не получилось :(. А на практике - сделал нагрузку с трансформатором тока, с подачей 10 В на детектор, и оказалось, что "модельная" дельта 1,2 В - многовато ( критерий - КПД каскада на лампе за 80 % :-[) , а 0,4 - совсем мало... Где-то оптимум 0,9....1,0 В с головкой миллиамперметра на 1 мА при крайнем значении, а если полшкалы - там уже 0,6. С головкой 100 мкА ( нагрузка 100 кОм) поменьше будет, но тоже не 0,4 В для диода Шоттки...
Правда, один из авторов КСВ-метра применил такую методику калибровки - выставляет с трансивера типа "100 Вт" на нагрузке 50 Ом, и подстроечным резистором регулирует напряжение на входе АЦП так, чтобы было 100 Вт на мониторе- типа всё сразу и учтётся ( естественно, все нужные коэффициенты в формулах уже подсчитаны под идеальные диоды, без дельты). А потом - нагрузку 100 Ом - и КСВ=2 на мониторе другим подстроечником. Дёшево и сердито - и для практики достаточно ;D, и до 2 кВт меряем :).
-
UA9OC, значит остаются какие-то неучтенные факторы для данного случая. Например какое выходное сопротивление источника выпрямителя применять, от этого зависит напряжение, получаемое на выходе. Там ведь, в схемах, стоит резистор в цепи выпрямления (я об этом сразу и не вспомнил). Если принять значение 50 Ом, то при паспортной дельте диода 0,4 В у меня получилось на выходе такое значение.
Построение графика выходного U выпрямителя
----------------------------------------------------
U вторичной обмотки (эфф.), В = 7.071
R вторичной обмотки трансформатора, Ом = 50.000
R нагрузки, Ом = 10000.000
C конденсатора, мкф = 1.000
----------------------------------------------------
Umax = 8.993
Umin = 8.993
Потеряли около 1 В.
А дельта получалась при сопротивлении R1 в доли Ома.
Ну и выпрямитель здесь считался однополупериодный, конечно.
ps Вот такие примеры уже долго считаются, даже на моем новом компе. Секунды. Что в общем не удивительно, с учетом того, что каждый импульс раскладывается на тысячи итераций (в данном случае 1 период = 2500), а частота здесь 14 Мгц. Плюс запись данных в файл. Ну и фактически 2 просчета для вычисления Umax и Umin.
-
Еще расчет, здесь генератор формирует ЭДС в виде полупериода, а не синусоиды напряжения, угол отсечки 90 градусов. Входное сопротивление 1000 Ом, выходное 50 Ом, Qn контура = 12. При этом интересно отметить, что амплитуду полупериода напряжения пришлось установить 400 В. Сперва, на минутку, был озадачен, потом дошло. Коэффициент Берга для данного угла отсечки равен 0.5, значит амплитуда 1-й гармоники 200В, а далее с учетом внутреннего сопротивления источника, равного в данном расчете тем же 1000 Ом, получаем на входе как раз 100 В амплитуды. Отсюда следует, что входное сопротивление смоделировалось правильно. Отсюда же становится понятна работа лампы (пентода/тетрода) как генератора тока. Говоря простым языком лампа "впихивыает" в контур расчетный импульс тока, откуда на его первой гармонике рождается заданное значение амплитуды напряжения 1-й гармоники, это просто проверяется по закону Ома.
-
Нашел я свою модель в мультисим.
Это мой первый опыт работы с этим софтом, может, я где и накосячил - но получается при 1 мА среднего тока выпрямленное на 1,15 В меньше, чем амплитудное, при работе на ёмкость 1 мкФ.
-
В Мультисиме рекомендую использовать только низкие частоты, те же 10 МГц переводить на 10 кГц с пропорциональным изменением ёмкостей и индуктивностей. 123123
Программа и так глючная, а на ВЧ ещё больше чудит... lol22
-
Программа и так глючная
Игорь, а Вы не могли бы привести какой-либо конкретный пример? Просто интересно.
-
на ВЧ ещё больше чудит
Да, увидеть импульсы тока и напряжения на диоде не получилось. Попробую на 10 кГц, от этого ВАХ диода в модели не поменяется же.
-
Если интересен ток конденсатора, то у меня получились такие импульсы. Ток разряда сходится, 1 мА (низкий плоский участок 9/10000 = 0,0009 А), ну а ток через диод по сути равен току через кондер минус ток нагрузки. Это импульсы в уже установившемся режиме.
-
от этого ВАХ диода в модели не поменяется же.
ВАХ не поменяется, а влияние емкости перехода диода изменится существенно.
В принципе, это можно частично подправить в самой модели диода, изменив параметр CJO. Однако диффузионная емкость в модели диода от параметра CJO не зависит, так что до конца "смасштабировать" не получится.
Вот только зачем всё это нужно?
Да, увидеть импульсы тока и напряжения на диоде не получилось.
Почему же? Прекрасно видно. Вот картинка из Multisim Online. Я только немного изменил схему (нет резистора R1 из Вашей схемы, так как в бесплатной подписке разрешено не более 5 элементов в схеме). Но суть это никак не меняет.
-
UA9OC, вот тот же расчет при 1 и 5 Вольтах амплитуды, нагрузка 10 кОм, конденсатор 1 мкф.
5 Вольт.
Построение графика выходного U мостового выпрямителя
----------------------------------------------------
U вторичной обмотки (эфф.), В = 3.536
R вторичной обмотки трансформатора, Ом = 50.000
R нагрузки, Ом = 10000.000
C конденсатора, мкф = 1.000
----------------------------------------------------
Umax = 4.305
1 Вольт.
Построение графика выходного U мостового выпрямителя
----------------------------------------------------
U вторичной обмотки (эфф.), В = 0.707
R вторичной обмотки трансформатора, Ом = 50.000
R нагрузки, Ом = 10000.000
C конденсатора, мкф = 1.000
----------------------------------------------------
Umax = 0.556
PS Можно сделать более точно, если для каждого случая скорректировать дельту диода, поглядев на амплитуду импульсов тока. Здесь дельта принята 0.4 В.
-
Тоже самое, добавил падение напряжения на диодах Ud для удвоителя. Rd1(2) так же коммутируется по условию Uc1(2) > E1(2)-Ud.
-
:) :)
Если интересен ток конденсатора, то у меня получились такие импульсы.
Да, ток в импульсе 12 мА. Теперь нужно смотреть на ВАХ диода, какое там падение напряжение при 12 мА, подтвердится ли 1,14В...
Почему же? Прекрасно видно.
Ясно - я не до конца освоил эту программу, с горизонтальной шкалой нужно поработать.
Вот только зачем всё это нужно?
Удовлетворение любопытства - не последнее из возможностей порадоваться чему-то в этой жизни :)
Только теперь шкалу своего "ваттметра" придётся подредактировать, и немного реабилитировать свой РА TL-922- всё казалось, что чутка "недодаёт" :)
Спасибо всем за помощь!
-
Цитата: 0лег от Январь 14, 2024, 05:57:54 pm
Вот только зачем всё это нужно?
Удовлетворение любопытства - не последнее из возможностей порадоваться чему-то в этой жизни
Вы меня немного не поняли :)
Я полностью с Вами согласен, относительно удовлетворения любопытства.
Свой вопрос я задал относительно Вашего намерения моделировать схему не на 10 МГц, а на 10 кГц, навеянного весьма спорной идеей Игоря "В Мультисиме рекомендую использовать только низкие частоты, те же 10 МГц переводить на 10 кГц с пропорциональным изменением ёмкостей и индуктивностей" без уточнения режима моделирования и вида примененных элементов.
Собственно я уже задавал ранее вопрос Игорю в данной теме относительно конкретных примеров "глючности", но пока что ответа нет.
-
Собственно я уже задавал ранее вопрос Игорю в данной теме относительно конкретных примеров "глючности", но пока что ответа нет.
Да мне копаться неохота, но то, что я это ловил - 100%. Довольно много моделей Мультисим у меня сделано в частотном масштабе. dontt44
-
Довольно много моделей Мультисим у меня сделано в частотном масштабе.
А какой-нибудь пример такого масштабирования Вы не могли бы показать, если он есть под руками?
-
А какой-нибудь пример такого масштабирования Вы не могли бы показать, если он есть под руками?
Ну так всё элементарно - пропорционально снижению частоты увеличиваем ёмкости и индуктивности... dontt44
-
Ну так всё элементарно - пропорционально снижению частоты увеличиваем ёмкости и индуктивности...
Так с пассивными элементами - катушками индуктивности, конденсаторами и резисторами всё понятно.
А что Вы делаете с моделями диодов, транзисторов, ОУ?
Допустим у диода можно грубо подправить в модели параметр CJO. У модели BJT транзистора, в принципе, тоже можно подправить CJC и CJE. Есть еще время переключения для каждого перехода.
Вы все это пересчитываете и изменяете?
У операционных усилителей всё посложнее. Как Вы с ними поступаете?
Вы также не упомянули делаете ли Вы это для только для AC Sweep моделирования (анализ АЧХ/ФЧХ) или также и для Transient (моделирование во временнОй области).
Ну и всё-таки хотелось бы понять что именно Вас подтолкнуло к этой необычной идее. С конкретными примерами.
Не совсем понятно, зачем такие сложности.
-
Ну и всё-таки хотелось бы понять что именно Вас подтолкнуло к этой необычной идее. С конкретными примерами.
Что-то точно подтолкнуло, но что конкретно - пока не могу вспомнить. На данный момент проверил пару моделей с временем в 100 раз больше, потом поставил реальное время, разницы не обнаружил. dontt44
Найду - отпишусь. 1yep
-
Найду - отпишусь.
Ага, вот уже на одной модели разница видна - слева - схема выравнивания входного сопротивления лампы в реальном временном масштабе, справа - 1:1000.
Несложно заметить, что осциллограмма на правом варианте более гладкая. 123123
-
Ага, вот уже на одной модели разница видна - слева - схема выравнивания входного сопротивления лампы в реальном временном масштабе, справа - 1:1000.
Несложно заметить, что осциллограмма на правом варианте более гладкая.
Насколько я понимаю, для случая источника с частотой 2 МГц просто выбран слишком большой шаг по времени для моделирования.
Попробуйте его уменьшить.
У Вас ведь используется режим Interactive Simulation. Правильно?
Тогда зайдите в настройки Interactive Simulation и задайте параметр Maximum time step (TMAX) равным 1e-009 секунды (это для Вашего случая с сигналом 2 МГц)
Обычно там стоит автоматическая настройка. Так что задайте его вручную.
Полагаю, что после этого графики на экране виртуального осциллографа будут гораздо более гладкими.
-
У Вас ведь используется режим Interactive Simulation. Правильно?
У меня просто взят 4-канальный осциллограф. Где конкретно Вы предлагаете что-то поменять? dontt44
-
У меня просто взят 4-канальный осциллограф. Где конкретно Вы предлагаете что-то поменять?
Игорь, поскольку я не знаю, какая у Вас версия Multisim, а также похоже что у Вашей версии Multisim интерфейс кем-то переведен на русский язык (возможно только частично), то могу подсказать только примерно
В главном меню надо выбрать "Моделирование", далее "Analyses and simulation (или какой-то вариант перевода на русский). Откроется диалоговое окно "Analyses and Simulation" с настройками
В диалоговом окне настроек с левой стороны идет список видов моделирования, при выборе какого либо пункта на панели справа отображаются конфигурируемые параметры.
Если Вы никогда ничего в этом окне не изменяли, то у Вас по умолчанию выбран пункт "Interactive Simulation" (именно выбранный режим запускается при нажатии кнопки c зеленым треугольником)
Если так, то с правой стороны на закладке "Параметры анализа" надо установить для параметра "Максимальный шаг (TMAX)" значение 1e-009 секунды
-
Прилагаю также картинки для наглядности (Multisim 14.3)
-
надо установить для параметра "Максимальный шаг (TMAX)" значение 1e-009 секунды
Да, нашёл эту установку, графики, действительно, стали более гладкими. 1yep
Вечером гляну более внимательно. cr123
У меня Мультисим 10.1. У Вашего есть какие-либо плюсы по отношению к моей версии? rrr7777
-
У меня Мультисим 10.1. У Вашего есть какие-либо плюсы по отношению к моей версии?
Не знаю. dontt44
Я с Multisim практически незнаком. У меня бесплатный LTSpice. :)
Собственно я просто скачал вчера пробную версию с сайта NI, чтобы посмотреть как настраивается Tmax в Multisim ну и заодно посмотреть как моделируется Ваша схема.
-
1yep
-
Да, ток в импульсе 12 мА. Теперь нужно смотреть на ВАХ диода, какое там падение напряжение при 12 мА, подтвердится ли 1,14В...
По идее здесь нужно методом последовательных приближений действовать, поскольку при разном падении на диоде должны получаться немного разные импульсы. Но учитывая невысокую точность графиков ВАХ можно принять одну итерацию и амплитуду импульсов примерно 6 mA при 5В амплитуды и 1 мА при 1 В амплитуды напряжения. Если дадите падения U на диоде для 1, 5 и 10В входной амплитуды посчитаю. Я просто не знаю что у Вас за графики ВАХ.
---
В чем причина? Первый верхний "зубец", обведенный кругом, выше последующих, это видно на глаз. Полагаю, что в первый импульс заряда конденсатора еще нет полного тока нагрузки. На втором он как раз появляется и процесс приобретает стабильную форму. Есть ли другие версии? Так получается не с любой емкостью конденсаторов. Здесь Uэфф = 500, Rобмотки = 20, Rn = 5000, C1 = С2 = 30 мкф.
-
Я просто не знаю что у Вас за графики ВАХ.
У меня их нет. Я наивно предположил, что уж коли есть диод 1N5711 в списке элементов, то там есть и его модель нелинейная с какой-то аппроксимацией. Наверное, это можно проверить в схеме с постоянным током, подавая на вход пилу ( есть ли такая возможность в программе- пока не знаю), или вообще задавая разный ток резистором 50...5 кОм от источника напряжения 50 В. Вечером прикину.
-
Да, наверное проще резистором, как Вы написали.
-
Я наивно предположил, что уж коли есть диод 1N5711 в списке элементов, то там есть и его модель нелинейная с какой-то аппроксимацией.
Это стандартная SPICE3 модель. Вот описание от NI https://www.multisim.com/help/components/diode/diode-model/
Проблема в том, что параметры модели (RS, IS и т.д.) надо очень внимательно проверять.
Я пока искал модель 1N5711 (в LTSpice изначально ее нет) нашел 3 варианта и все они были с разными параметрами. Остановился на той, которая предоставлена производителем (ST Microelectronics) https://www.st.com/en/diodes-and-rectifiers/1n5711.html#cad-resources
-
UA9OC, а если снимите несколько точек например в диапазоне 0.5-15 мА, я смогу сделать аппроксимацию.
PS На бОльший ток эти диоды вроде не рассчитаны, хотя на старте переходного процесса импульсы могут достигать и величины 100 мА.
-
Наверное, это можно проверить в схеме с постоянным током, подавая на вход пилу ( есть ли такая возможность в программе- пока не знаю), или вообще задавая разный ток резистором 50...5 кОм от источника напряжения 50 В. Вечером прикину.
DC Sweep - это один из стандартных режимов моделирования для любого SPICE симулятора, естественно он есть и в Multisim :D
Не нужно никаких сложностей, просто выбираете в меню режим DC Sweep и указываете в каких пределах и с каким шагом изменять ток источника или же ЭДС источника (в зависимости от того какой тип источника используется).
Далее в Grapher можно посмотреть ВАХ элемента.
-
Прилагаю картинки и .CSV файл с данными в ZIP архиве
-
Вставил в расчет аппроксимирующую функцию по кривой Олега, вот такие напряжения получились (в окне работает прокрутка, там для 3-х входных напряжений). При очень малых токах там конечно поточнее бы желательно (для расчета 1 В). Ну и диаграмма тока, при старте амплитуда более чем в 10 раз больше, чем в установившемся режиме, должно быть несколько меньше, чем 10/50=0.2, по сути так и есть.
Построение графика выходного U детектора
----------------------------------------------------
U вторичной обмотки (эфф.), В = 7.071
R вторичной обмотки трансформатора, Ом = 50.000
R нагрузки, Ом = 10000.000
C конденсатора, мкф = 1.000
----------------------------------------------------
Umax = 8.843
Построение графика выходного U детектора
----------------------------------------------------
U вторичной обмотки (эфф.), В = 3.536
R вторичной обмотки трансформатора, Ом = 50.000
R нагрузки, Ом = 10000.000
C конденсатора, мкф = 1.000
----------------------------------------------------
Umax = 4.268
Построение графика выходного U детектора
----------------------------------------------------
U вторичной обмотки (эфф.), В = 0.707
R вторичной обмотки трансформатора, Ом = 50.000
R нагрузки, Ом = 10000.000
C конденсатора, мкф = 1.000
----------------------------------------------------
Umax = 0.618
При 10 В около 1,15 и получается.
-
Правда дельту брал по току кондера, нужно было еще ток нагрузки прибавить, но плюс/минус чуть-чуть думаю не сильно бы повлияло.
-
Я смоделировал в LTSPice работу схемы, ранее предоставленной Виктором.
Параметры модели диода 1N5711 взяты от ST Microelectronics.
Температура +27 градусов Цельсия.
Частота сигнала источника 10 МГц.
Проведена серия расчетов переходных процессов при амплитуде ЭДС источника от 0 до 15 вольт с шагом 0.5 вольт (директива .step param V 0 15 0.5 ).
Каждый переходный процесс в серии рассчитывался в интервале от 0 до 2.5 миллисекунд (директива .tran 2.5ms)
Выходное напряжение измерено на катоде диода (метка цепи n003)
По результатам серии построена зависимость выходного напряжения v_out (на катоде диода) от амплитуды синусоиды ЭДС источника v_in.
Поскольку при указанных параметрах элементов через 2.5 миллисекунды процесс можно условно считать установившимся, то выходное напряжение измерено в момент t=2.5мс (директива .meas TRAN V_OUT FIND V(n003) AT 2.5m )
График зависимости v_out от v_in приложен. Также приведен график зависимости "дельты"(то есть значения v_in - v_out) от v_in
В приложенном ZIP архиве находится текстовый файл с результатами расчета. Из него можно взять цифры v_in и v_out для дальнейшего использования
-
Не знал, что такая есть, это хорошо конечно и просто, у меня правда, как думаю у нас всех в России, страница закрыта заокеанскими "доброжелателями".
https://web.archive.org/web/20240108134249/https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
-
PCM, я видел эту страницу, спасибо.
Здесь, кстати, нужно обратить внимание по какой схеме идет расчет, а именно как включен резистор 50 Ом, последовательно с диодом или параллельно источнику. При импульсах тока через диод порядка 10 мА это должно дать разницу. Могут измениться и сами импульсы.
-
;)
а именно как включен резистор 50 Ом, последовательно с диодом или параллельно источнику.
У меня схема реальная, только номинал R2 взят с потолка, но вряд ли там будет больше нескольких Ом, источник - это выход трансформатора тока, нагруженного на 50 Ом.
Я смоделировал в LTSPice работу схемы
Спасибо. Как бы всё сходится в разных программах- и с практикой lol22... А график V -in-out - это вообще классика, теперь без сомнений внесу это в калибровку своего прибора.
Это график при использовании миллиапмерметра на 1 мА. Часто используют головки на 100 мкА ( да и в схемах с микропроцессорами тоже) - тогда нужно вместо 13 кОм поставить 130 кОм. Интересно было бы глянуть на график V-in-out для этого случая .
P.S. Скачал LTSpice, попытаюсь освоить. Выложенная схема в виде файла модели очень помогла бы для первого шага ;)
-
Часто используют головки на 100 мкА ( да и в схемах с микропроцессорами тоже) - тогда нужно вместо 13 кОм поставить 130 кОм. Интересно было бы глянуть на график V-in-out для этого случая
Вот результаты моделирования для R3=130k. Я увеличил интервал расчета каждой кривой до 25 миллисекунд.
Модель и журнал с результатами приложены в ZIP архиве.
-
Вот результаты моделирования для R3=130k.
Как и ожидалось, здесь дельта поменьше, но всё равно подлежит учёту :-). Цифры теперь есть, и модели, всю инфо можно вытащить в нужном варианте.
Спасибо.
-
Нашел изъян в своем расчете. Сопротивления вторичной обмотки трансформатора для расчета мало. Мысль эта сидела, да некогда заняться. Нужно, конечно же, вводить активное сопротивление обеих обмоток трансформатора, приведенное к сопротивлению вторичной обмотки. Просто ведь все. А ищется оно очень просто. Именно эту формулу я честно подсмотрел :) хотя в ней ничего необычного или секретного нет, сопротивление трансформируется в квадрате. Здесь R1 - сопротивление постоянному току первичной обмотки, R2 - вторичной, Е2 - ЭДС вторичной обмотки, U1 - напряжение первичной обмотки. По идее нужно учитывать еще и Х, но чаще всего им можно пренебречь. Теперь при расчете БП все получается существенно точнее.
-
Нужно, конечно же, вводить полное сопротивление трансформатора, приведенное к сопротивлению вторичной обмотки.
Конечно же... 1yep
Там ещё и внутреннее активное сопротивление источника учитывается, которое можно просто к активному сопротивлению первички прибавлять...cr123
-
Там ещё и внутреннее активное сопротивление источника учитывается,
Ну да :) но оно не велико в принципе, если транс не огромный конечно. С этим кстати связан один диалог в магазине, когда я покупал то-ли выключатель, то ли что-то еще и пришлось вспомнить про ток КЗ. Так продавец в магазине стал мне объяснять, что сопротивление сети равно нулю! lllol
ps Я часть текста, которую Вы процитировали, чуть изменил, изначально не совсем точно выразился. Правда это для трансформаторов относительно небольших. Для больших (масляных, в сетях электроснабжения) как раз наоборот, пренебрегают активной составляющей, а учитывают X.
-
В последнее время на форумах было много обсуждений о параллельной работе 2-х мостов, каждый притаемый от своего трансформатора, на общий конденсатор с нагрузкой. Моделировать это можно с помощью такого уравнения. В примере имеем 2 трансформатора с одинаковым приведенным сопротивлением, но ЭДС вторичных обмоток у них 1000 и 980 В, это видно на графике.
В уравнении:
E1 и E2 - амплитуды ЭДС вторичных обмоток трансформаторов
R1 и R2 - приведенные сопротивления трансформаторов
Rn - сопротивление нагрузки
Uc - напряжение на конденсаторе
Первый член в скобках - ток второго выпрямителя
Соответственно для первого выпрямителя меняем индексы с двойки на единицу
Коммутируем диоды (точнее в данном случае R1 и R2, падение на диодах здесь не учтено) как и прежде, по условию превышения напряжением конденсатора Uc над E1 для первого трансформатора и Е2 для второго.
-
Можно сделать тоже самое и для схемы, где мосты разделены дополнительным диодом, для надежности. Несмотря на похожесть это другая схема, конденсаторов здесь именно 2 и они разделены диодами, т.е. каждый из них отдает в нагрузку ток независимо, а при низком напряжении второго трансформатора второй конденсатор просто отключается от схемы диодом, емкость фильтра становится вдвое ниже. Для того, что бы смоделировать такую работу нужно написать 2 уравнения, работающих в системе, и три условия коммутации, 2 из них для каждого выпрямителя, точно так же как в обычном мостовом выпрямителе (работа выпрямительного диода), третье по условию сравнения напряжений на конденсаторах с закрытием соответствующего дополнительного диода.
В уравнениях:
R11 и R21 - приведенные к вторичной обмотке сопротивления трансформаторов,
R12 и R22 - сопротивления дополнительных диодов, коммутируем их от Ома до мегаом,
E1 и E2 - мгновенные значения ЭДС трансформаторов,
Uc1 и Uc2 - напряжения на конденсаторах,
Rn - сопротивление нагрузки.
В примере работа 2-х трансформаторов с выпрямителями, приведенные сопротивления трансформаторов одинаковы. У одного трансформатора амплитуда ЭДС 1000 В, у второго 930 В. На графиках хорошо видно, как выпрямитель с меньшим напряжением "подхватывает" нагрузку в провалах первого выпрямителя. Можно вывести и токи выпрямителей.
-
Можно вывести и токи выпрямителей.
Поскольку в схеме c двумя дополнительными диодами последние могут запирать друг друга, ток в нагрузку может отдаваться импульсами каждого из источников, это может создать неблагоприятный и для источника и в отношении создания лишних помех режим, поэтому на выходе такого источника (в точке соединения катодов 2-х диодов) нужен дополнительный электролит и желательно неэлектрлоитический кондер небольшой емкости. Проанализировать точно сложнее, хотя можно заморочиться и написать уравнения и для такой схемы, получится система 3-х уравнений, но уравнения получатся уже довольно громоздкими.
Лучше использовать схему без дополнительных диодов, тогда конденсатор будет один, напряжение на конденсаторе, как известно из курса электротехники, не может измениться скачком, мосты (во время импульсов заряда) будут отдавать ток без каких-либо переключений, ну во время разряда конденсаторов тоже никаких проблем, как в обычном выпрямителе с одним трансформатором.
Кстати, если говорить о питании от 2-х трансформаторов с параллельным включением мостов (без доп. диодов), то более интересным может оказаться вариант питания трансформаторов от разных фаз, пульсации в этом случае будут иметь меньший уровень. А еще лучше, если уж есть доступ к разным фазам, делать сразу 3-х фазный источник с выпрямителем Ларионова.
-
2 программы расчета, для мостового выпрямителя с емкостным фильтром и для удвоителя по приведенной схеме. Вывод графиков я отключил, что бы не морочить голову с установкой программы построения графиков. Каждая из программ рассчитывает максимум и минимум напряжения пульсаций, величину импульса тока через диод в установившемся режиме. Для расчета принято 150 импульсов выпрямленного напряжения моста, что бы для всех возможных случаев получить установившийся режим, хотя для большинства случаев это излишне. Каждый импульс при расчете разбивается на 1500 шагов (тоже излишне, но так принял, менять не стал), итого программа делает 150*1500*2 = 450000 шагов (множим на 2 т.к. для определения Uмин принято снижение напряжения от максимума начальной установки, итого 2 прохода), в каждом шаге свой набор вычислений, определенный принятым методом решения ДУ. Дополнительно считается среднеквадратичное напряжение выхода, не среднее арифметическое между Umax и Umin, а именно среднеквадратичное по форме выпрямленного и отфильтрованного напряжения с использованием численного интегрирования, а так же ток от этого напряжения. Хотя расчеты показывают, что разница между среднеквадратичным и средним арифметическим, в данном случае, становится заметна только при малых емкостях с большими провалами напряжения. Набор железа трансформатора, понятное дело, должен быть достаточен с учетом коэффициента использования трансформатора. Было бы интересно потестить на предмет совпадения расчета с практикой.
Ссылки: Мостовая схема (https://disk.yandex.ru/d/N1krte3XfWbZZg), Удвоение (https://disk.yandex.ru/d/oyeJ-9YvmIhZrg)
-
Не мешало бы учитывать внутреннее сопротивление источника. Если верить данным Handbook от какого-то древнего 1970 года, то оно заметно влияет на выходные параметры в силовых устройствах.
Привожу очень полезные диаграммы, пользуюсь ими с 1971 года, не подводят...
-
Сейчас проверил бегло по Вашим диаграммам, по одному расчету для моста и удвоителя, вроде есть совпадение. Однако нужно еще понять какое значение на диаграммах принято за DC Voltage, это максимум пульсаций или среднее, что показывает прибор при измерении опять же, разными приборам можно намерить, вероятно, разные значения. У меня программа выводит 3 значения, максимум, минимум пульсаций и среднеквадратичное значение, я сравнивал со среднеквадратичным.
Не мешало бы учитывать внутреннее сопротивление источника.
Что касается учета внутреннего сопротивления источника, оно учитывается конечно же, пост выше № 81, просто на схеме удвоителя я его не стал показывать. К сопротивлению первичной обмотки можно даже сопротивление сети прибавить, как Игорь писал. А вообще сопротивление источника учитывается в самом уравнении. :)
-
А вообще сопротивление источника учитывается в самом уравнении.
Я не успел посмотреть, и за клаву :(
Эти графики очень хорошо иллюстрируют корни расхожего мнения в массах - "никогда выпрямленное не бывает 1,41 от измеренного вольтметром переменного напряжения , врут всё формулы, вот практика - это всё.." ;).
Оказывается, нужно не просто ёмкость конденсаторов увеличивать, а ещё и Rs уменьшать, чтоб просадки не было. В свое время это прям открытие было :D
-
Просто практически это внутренне сопротивление уменьшить трудно, если только заменой трансформатора на более мощный или хотя бы его перемоткой с использованием более толстого провода, если железа достаточно. Но у нас-то как, используем что есть. Отсюда и мнение. Рассуждений на форумах по этому поводу действительно полно. А так-то конечно, это ведь закон Ома для полной цепи!
:)
Кстати говоря, одно лишь увеличение емкости конденсаторов практически не увеличивает напряжение, это показывают и графики и расчеты в программе. Но это если говорить о среднеквадратичном выходном напряжении. А вот на уровень пульсаций, что конечно же очевидно, влияет сильно, программа это демонстрирует очень хорошо. При этом в левой части графиков напряжение падает только за счет больших провалов напряжения между импульсами моста, уровень пульсаций там становится огромен, а напряжение практически непригодым для питания каких-либо устройств. Видимо автор диаграмм мерил напряжение не осциллографом, а обычным вольтметром, хотя причину вероятно понимал и возможно в статье, где приведены графики, об этом дал пояснения.
-
Кстати говоря, одно лишь увеличение емкости конденсаторов практически не увеличивает напряжение,
В своё время это для меня было откровение... тогда наткнулся на эти графики, измерил сопротивление обмоток трансформатора, проводов сети, и всё встало на своё место. Сетевые провода умощнил, трансформатор был от УИП ( прекрасный транс для 4 хГУ50 и с удвоением для ГС-31Б), его перематывать рука не поднялась... ясность наступила, и то хорошо... да и под 1кВт в 1971-72 году с ГС-31Б - уже можно было на 80 м работать с DX уверенно в те времена.
-
Игорь, Вы когда-нибудь коэффициент использования трансформатора считали? Или может кто-то еще в этом поднаторел. Справочные данные дают для моста коэффициент 1,23. При разных исходных данных у меня чаще всего получается меньше (хотя в редких случаях и 1,25). Я беру импульсы тока до моста (что бежит в обмотке трансформатора), т.е. один импульс в плюс, второй в минус. Получаю разложением Фурье такие, как пример, коэффициенты.
гарм. |К|
---------
0 0.000 - постоянного тока нет
1 0.407 - первая гармоника
2 0.000
3 0.326
4 0.000
5 0.201
6 0.000
7 0.087
8 0.000
9 0.046
В данном случае коэффициент первой гармоники равен 0,407. Далее, как пишут в справочниках, беру 1-ю гармонику тока, умножаю на ЭДС и полученную мощность сравниваю с мощностью постоянного тока в нагрузке, которую считаю от среднеквадратичного значения напряжения на ней. Есть еще всякие мысли, но этот метод вроде по литературе. Согласны с алгоритмом или нет?
-
Пробовал интегрировать мгновенную мощность за период, совпадение с расчетом по 1-й гармонике есть, но почему-то не всегда. Похоже метод эквивалентного генератора надо вспоминать, заменить трансформатор источником синусоидальной ЭДС и источниками тока 3-й и 5-й гармоник.
-
Игорь, Вы когда-нибудь коэффициент использования трансформатора считали?
Не, не приходилось... dontt44
-
Ладно, ничего. Я тут неспешно, если времечко появляется, стараюсь обдумывать этот вопросец. rrr7777
-
1yep cr123
-
Проги обновил, ссылки прежние. Добавлены параметры, число импульсов расчета увеличено со 150 до 500. Дискретизация увеличена, для алгоритма преобразования Фурье, до 2048 отсчетов на импульс.