Трансформатор напряжения. Куда размагничивается обмотка?

[Korvin]

EUgeneUS в сообщении #1221442 писал(а):

Идеальный трансформатор: пренебрегаем индуктивностью рассеяния, активным сопротивлением обмоток, емкостью обмоток.
Как Вы пренебрегаете индуктивностью первичной обмотки - загадка.

Korvin в сообщении #1221358 писал(а):

С точки зрения обыденного смысла это трансформация постоянного тока между переключенями.

С точки зрения обыденного здравого смысла постоянный ток не "трансформируется".

Эквивалентная схема трансформатора ввиду сложности анализа распадается на 3 схемы: для НЧ, СЧ и ВЧ. В схеме для НЧ только сопротивления и индуктивность обмотки, в схеме ВЧ только индуктивность рассеяния и сопротивления. В схеме для СЧ только сопротивления и пересчитанное сопротивление нагрузки. Если убрать сопротивления обмоток и не учитывать емкости получаем идеальный трансформатор. Хотя понятно и здесь противоречия - обмотка с минимальным сопротивлением и максимальной индуктивностью. Так пусть будет сверхпроводящей.
Что мешает рассматривать вершину меандра как постоянный ток в определенном временном масштабе не понимаю. Тогда это так и выглядит: течет постоянный ток по первичной обмотке, и по вторичной тоже. Притом без источника в цепи вторичной. Что есть чудо. Так все чудеса объясняются при переходе к другому временному масштабу.

[EUgeneUS]

1. Есть всякие изыски, типа импульсных трансформаторов, которые работают в режиме переходных процессов, что, видимо, соответствует "анализу для ВЧ". Но это не наш случай.
2. Как Вы в "анализе для СЧ" избавились от идуктивностей обмоток (в том числе от взаимной идуктивности) - для меня загадка.

Korvin в сообщении #1221453 писал(а):

Что мешает рассматривать вершину меандра как постоянный ток в определенном временном масштабе не понимаю.

Потому что
1. ток через первичную обмотку не будет меандром в нашем случае.
2. если пренебрегать переходными процессами, то постоянный ток "не трансформируется". ЭДС равна минус дэ-фи по дэ-тэ.

[Korvin]

EUgeneUS в сообщении #1221462 писал(а):

2. Как Вы в "анализе для СЧ" избавились от идуктивностей обмоток (в том числе от взаимной идуктивности) - для меня загадка.

Индуктивность обмотки сказывается тем сильнее, чем ниже частота. Т.е. выше какой-то частоты, ею можно пренебречь.
Индуктивность рассеяния сказывается тем сильнее, чем выше частота. Ниже некоторой частоты ею можно пренебречь.
Если между этими двумя частотами существует интервал, его и можно определить как область средних частот для данного экземпляра трансформатора, где в эквивалентной схеме нет индуктивностей. Остается сопротивление обмоток, которое понижает КПД. Так в идеальном они равны 0.
Если интервала нет либо он даже перехлестывается (верхняя граница ниже нижней), трансформатор плохо рассчитан либо слишком жесткие критерии по ошибке, которой можно пренебречь.
Учет взаимоиндукции для идеального трансформатора не нужен, нагрузка вторичной обмотки (любая - резистивная, емкостная, индуктивная, смешанная) пересчитывается в первичную по квадрату коэффициента трансформации. Квадрат оттого, что мощность пропорциональна квадрату напряжения.

-- 02.06.2017, 17:11 --

EUgeneUS в сообщении #1221462 писал(а):

1. ток через первичную обмотку не будет меандром в нашем случае.

При идеальном трансформаторе будет. Сопротивление обмоток 0, индуктивность обмоток бесконечна, рассеяние нулевое. Всего-то нужно сверхпроводящие проводки и сердечник с бесконечной магнитной проницаемостью и без насыщения.
Задачка чисто умозрительна, трансформатор идеальный, ключ безынерционный, на ключе и диодах падения напряжения нет, обратные токи диодов нулевые.
На практике с реальным трансформатором при изменении частоты коммутации всегда найдется область частот, где на выходе будет практически меандр.
Вне этой области трансформатор начнет приобретать признаки дифференцирующего и интегрирующего звена.

[Atom001]

Korvin в сообщении #1220667 писал(а):

и пока VD2 открыт, на 11 и 12 поддерживается ограниченное напряжение.

Пока VD2 открыт, ток течёт по пути земля-VD2-обмотка 12-источник ЭДС-земля. Т.е. 11 никак не участвует в протекании токов? (Почему в таком случае на 11 поддерживается ограниченное напряжение?)

Dmitriy40 в сообщении #1220771 писал(а):

Не забывайте что все катушки находятся в общем магнитном поле и потому изменение тока в любой из них обязательно приводит к появлению напряжения на всех прочих.

Очень хорошо, что Вы это написали. Теперь мне понятно, откуда на 12 берётся напряжение.

Dmitriy40 в сообщении #1220771 писал(а):

но из-за смены полярности напряжений ток пойдёт через обмотку 11, что вызовет ограничение напряжения на обмотке 12

Если ток пойдёт через обмотку 11, как в таком случае он замкнётся, если транзистор будет разорван?

EUgeneUS в сообщении #1220811 писал(а):

8. VD2 отопрется, и вся энергия, запасенная в магнитном поле высадится на нём.

А как быть с той энергией, которая запасена в 11?

[Dmitriy40]

Atom001 в сообщении #1221560 писал(а):

Если ток пойдёт через обмотку 11, как в таком случае он замкнётся, если транзистор будет разорван?

Да перепутал я в этом сообщении номера обмоток 11 и 12, перепутал ...

Atom001 в сообщении #1221560 писал(а):

А как быть с той энергией, которая запасена в 11?

Ещё раз повторю, уже в который раз: энергия запасается не в обмотке, а в магнитном поле! Которое общее для всех обмоток. И потому ток во всех обмотках влияет на магнитное поле и оно влияет на напряжение на всех обмотках. Нет разницы через какую обмотку "закачивать" энергию в магнитное поле или "забирать" её из магнитного поля.
Не запасено никакой энергии в обмотке 11. Вся энергия в общем магнитном поле. Ток в обмотке 11 при открытом ключе усиливает магнитное поле, ток самоиндукции (при закрытом ключе) в обмотке 12 ослабляет магнитное поле. Ток в обмотке 2 при открытом ключе замедляет усиление магнитного поля.

[Atom001]

Dmitriy40 в сообщении #1221569 писал(а):

Ещё раз повторю, уже в который раз: энергия запасается не в обмотке, а в магнитном поле! Которое общее для всех обмоток.

Понял.

Вопросов по данной схеме у меня больше нет. Большое всем спасибо!

[EUgeneUS]

Korvin в сообщении #1221533 писал(а):

При идеальном трансформаторе будет. Сопротивление обмоток 0, индуктивность обмоток бесконечна, рассеяние нулевое.

Вы не могли бы нарисовать эквивалентную схему трансформатора в этом случае? Вот чтобы с бесконечной индуктивностью.

Всё, что Вы пишите, очень похоже вот на этот раздел. И написанное там может вызывать недоумение (а как же сдвиг фаз между током и напряжением? Почему $P=UI$?), но только если не заглянуть вот сюда. Где жирным шрифтом написано:

Цитата:

Следует также помнить, что токи, напряжения, сопротивления и мощности в переменных цепях имеют кроме абсолютных значений ещё и сдвиг фаз, поэтому в расчетах (в том числе и вышеприведенных формулах) они являются векторными величинами.

То есть по сути применяется метод комплексных амплитуд. А метод комплексных амплитуд может применяться только к гармоническим сигналам фиксированной частоты (а это не наш случай). И уж никак метод комплексных амплитуд не предполагает "идеализацию" индуктивности путем приравнивания её бесконечности.

[Korvin]

EUgeneUS в сообщении #1221583 писал(а):

Всё, что Вы пишите, очень похоже вот на этот раздел
. И написанное там может вызывать недоумение (а как же сдвиг фаз между током и напряжением?

Я не могу понять, почему Вы, молча согласившись с отсутствием падения напряжения на ключе и диодах и отсутствии обратных токов через ключ и диоды, продолжаете настаивать на необычной сложности процессов в трансформаторе, на основе его неидеальности. В той-же статье в Википедии (вижу первый раз) есть эквивалентная схема трансформатора. На высокой частоте можно пренебречь параллельной индуктивностью (обмотки), на низкой последовательными (рассеяния), на средних частотах обеими (или наоборот, придется считаться с обеими - в зависимости от точности расчета). Так и рассчитываются рабочие частоты трансформаторов, работающих в широкой полосе частот (звуковых с нагрузкой громкоговоритель) - по ВЧ ограничение рассеянием, по НЧ количеством витков и материалом сердечника, т.е. индуктивностью. Плюс емкости, которые в Википедии не обозначены. Пренебрегли. А если нет индуктивностей на средних частотах, то нет и сдвига фаз. Или есть, но на 180 градусов.

[Dmitriy40]

Korvin в сообщении #1221703 писал(а):

Я не могу понять, почему Вы, молча согласившись с отсутствием падения напряжения на ключе и диодах и отсутствии обратных токов через ключ и диоды, продолжаете настаивать на необычной сложности процессов в трансформаторе, на основе его неидеальности.

А даже я отвечу: потому что указанная неидеальность транзистора и диодов почти не влияет на процессы в схеме (если падение напряжения на них много меньше напряжения питания, что обычно верно для блоков питания). А вот для катушки её индуктивностью пренебречь нельзя - чем же тогда будет ограничиваться скорость нарастания тока? Оммическим сопротивлением катушки?! Да оно же единицы Ом, если вообще не доли. Однако ток через обмотки в десятки и сотни ампер не уходит ... Потому на средних частотах нельзя пренебрегать всеми индуктивностями, надо наоборот их все учитывать.
Ваше желание свести задачу к гармонической понятно (так проще считать и формулы уже готовые есть), но не совсем корректно: для негармонических сигналов (а меандр - не гармонический) надо брать не только основную гармонику, но и ещё кучу более высоких, которые даже для НЧ входного сигнала полезут и в СЧ и в ВЧ области и Ваши отдельные формулы для каждой области станут бесполезными.
Потому и удобно для анализа делить период входного сигнала на фазы, в течении которых процессы в схеме (почти) стационарны: нарастание тока через обмотки с нарастанием магнитного поля; падение тока в обмотках с падением магнитного поля; пауза с нулевыми токами и нулевым магнитным полем (может отсутствовать). Времена переключений ключевых элементов и они сами считаются идеальными. И скорости роста и спадания тока как раз и зависят от индуктивностей, без последних скорости были бы бесконечно большими, что указывает на абсурдность такой идеализации.

-- 03.06.2017, 05:32 --

К тому же если Вы на СЧ занулите все индуктивности в схеме, то откуда вообще возьмётся импульс напряжения обратной полярности? Ведь энергия магнитного поля $E=\frac{L I^2}{2}$ будет нулевой же, неоткуда взяться самоиндукции при отсечке тока ... И VD2 вместе с обмоткой 12 тогда вообще не нужны. Т.е. такая идеализация (с нулевыми индуктивностями) явно противоречит работе схемы.

[Korvin]

Dmitriy40 в сообщении #1221707 писал(а):

К тому же если Вы на СЧ занулите все индуктивности в схеме, то откуда вообще возьмётся импульс напряжения обратной полярности?

Невнимательно читали. Зануляется индуктивность рассеяния, индуктивность обмоток бесконечная. Не хотите предельный переход делать, Ваше дело. Примите индуктивность равной 10 в 10 степени Гн, и все сойдется. Ничего нового, старый спор греков о непрерывности или дискретности пространства.
Относительно прямого падения напряжения на диодах - тоже не так просто. Источник аккумулятор 12 В, диод кремниевый 2 В. А если еще мост, последовательно 2 диода включены. Но никто при рассмотрении схемы скажем умножителя и объяснения ее работы не держит в голове эти мелочи.

[oleg_2]

(Оффтоп)

http://www.inp.nsk.su/students/radio/lectures/Pulse/03.pdf
Оговорено, что число витков первичной и вторичной обмоток равны.


На документе нет выходных данных. Путь к документу такой:
http://www.inp.nsk.su/students/radio/courses.shtml
"Кафедра радиофизики ФФ НГУ"
Далее по ссылке: "Импульсная техника";
Далее по ссылке: "Курс лекций «Импульсная техника»" (она внизу);
Далее по ссылке: "Глава 3 «Импульсные трансформаторы»".

[kda17]

Atom001 писал(а):

Если теперь эту катушку подключить к VD2, то он откроется, но из-за запертого транзистора контур 11-КЭ-VD2-12 разорван, ток не течёт, значит диод заперт.

контур 11-КЭ-VD2-12 действительно разорван - но ток и не потечет через 11 и КЭ - накопленная энергия вернется в источник, который подключен минусом к земле, а плюсом к выводу "+U" трансформатора - просто вы этот источник на рисунке не изобразили.

Причем ток этот будет ВТЕКАТЬ в клемму "+" источника - то есть будет подзаряжать его (и это хорошо - неиспользованная энергия возвращается обратно в источник)

В качестве источника нужно, таким образом, брать не обычную батарейку (ведь она не подзаряжается), а, например, аккумулятор.
(На самом деле можно и обычную батарейку использовать, только к ней конденсатор подключить - он и будет подзаряжаться)