Сложные вопросы про мост с фильтром LC

[Ан-162]

Во, сколько новых мыслей уже здесь.
Повторяю еще раз, кто не понял:

После того, как ток через дроссель спадет до нуля (очевидно, что в этой схеме это происходит около подхода выпрямленного мостом напряжения к нулю), конденсатор С2 начинает резонансно заряжать конденсатор С1.
И происходит это, в полном согласии с теорией, до двойного напряжения на конденсаторе С2 (если принять напряжение на С2 постоянным на время этого процесса, а стартовое напряжение на С1 равным нулю, что в данной схеме при таком соотношении емкостей отлично выполняется).

Не забывайте, что дроссель "высасывает" ток из мостика и при напряжении с транса на мостик (мгнов. зн.) гораздо ниже напряжения на С2, пока ток дросселя не достигнет нуля.
Если бы он нуля не достигал (режим непрерывных токов) - не было бы и всплесков этих.
Мостик просто открывался бы током дросселя по всем четырем диодам при переходе напряжения транса через ноль.
А так после уменьшения тока дросселя до нуля С2 резонансно заряжает-разряжает С1 до почти двойного выходного на С2 и обратно, как я уже говорил.
Свечка (SwCad) говорит о том же.
ЗЫ. Просто этот метод заряда до удвоенного напряжения уже забыт, а раньше (а может и сейчас) применялся в РЛС в импульсных передатчиках. После "выстрела" СВЧ, накопительный кондер в паузе, через дроссель заряжался до двойного напряжения питания, как раз к моменту следующего "выстрела" пачкой СВЧ. И так - непрерывно, с частотой следования импульсов передатчика.

[azim_mg]

Я уже предполагал, что дроссель нужен для сглаживания зарядного тока конденсатора, а после зарядки становится не нужен, при установлении тока нагрузки перестаёт играть какую-либо роль.

- Разве? Чтобы сгладить, точнее, ограничить величину зарядного тока конденсаторов фильтра, например, в компьютерных блоках питания, устанавливают терморезистор, который, после прохода через него ограниченного зарядного тока, уменьшает свое сопротивление, и далее его влияние на проходящий ток минимизируется и на нем напряжение практически не падает.
В нашем же случае ставят более габаритный и дорогой дроссель, который сглаживает не только бросок зарядного тока при включении, но и пульсацию в установившемся режиме. Но, похоже, разработчики просчитались с величиной его индуктивности - взяли недостаточную, или не рассчитали с насыщением и индуктивность падает из-за насыщения.
Предполагаю, что выбор диодов с 10-кратным запасом по току связан именно с ненормальным (резонансным) режимом работы, из-за которого токи через диоды принимают форму коротких импульсов амплитудой до 80 А (если индуктивность 0,0001 Г).
При увеличении индуктивности до 0,01 Г резонанс на грани срыва, всего 4 периода колебаний, импульсы тока до 18 А, зато максимальные выбросы по напряжению - до 250 В.
Насыщающийся дроссель невыгоден: напрягает диоды по току при включении и по напряжению в установившемся режиме.
Если же взять индуктивность 0,05 Г, то резонансные колебания прекращаются, ток через каждый диод протекает все 180 градусов, колебания амплитуды от 4,3 до 8,65 А, в нулях напряжения происходит переключение тока 6,5 А с одной пары на другую пару диодов.

[azim_mg]

Мостик просто открывался бы током дросселя по всем четырем диодам при переходе напряжения транса через ноль.

Более того, уточню: в моменты перехода напряжения транса через ноль происходит запирание одной пары диодов и отпирание другой, в этот момент ток имеет значение (6,5 А), примерно равное среднему значению тока нагрузки и перекидывается с одной пары на другую. Т.е. в режиме непрерывного тока дросселя ток через мостик не только не прекращается, но даже не снижается ниже 4,3 А. Выходит, что два диода мостика открыты как бы постоянно.

PS: Ан-162, пока набирал свое сообщение #42, не видел Вашего #41. С резонансом (в начале темы) Вы "попали в десятку". Чего не скажешь про разработчиков LC-фильтра ...

[Ан-162]

Более того, уточню: в моменты перехода напряжения транса через ноль происходит запирание одной пары диодов и отпирание другой

Совершенно верно. А в момент перехода открыты все диоды и через каждый из них протекает 1/2 тока дросселя в данный момент.

в этот момент ток имеет значение (6,5 А), примерно равное среднему значению тока нагрузки

Да, согласен.
Был не прав, не согласившись сначала.

[azim_mg]

Здесь Вы не правы.
Если режим непрерывных токов достаточно близок к граничному режиму, то и ток через мостик может снижаться почти до нуля (0,5-1А), но не прерываться.

Да, 4,3 А - минимальное значение тока через дроссель при его индуктивности 0,05 Г. А более близкий к граничному режиму режим непрерывных токов наблюдается при 0,02 Г, но тогда минимальное значение тока 0,54 А, максимальное - 12,47 А, а коммутация тока происходит опять же при 6,5 А. Напряжение усредненное - около 100 В, сопротивление нагрузки 15 Ом; 100/15=6,6(6) А.

[Ан-162]

Да, верно.
Признаю свою ошибку. Поторопился.
Максимальная скорость изменения тока дросселя соответствует среднему его значению, на реактивностях она именно таким свойством и обладает - максимум/минимум тока на нуле напряжения (т.е. в нашей схеме ноль напряжения на индуктивности это момент когда с мостика и на С2 - равны) и ноль тока (а после выпрямления он "становится" не нулем, а постоянной составляющей) на максимуме напряжения на катушке. (естественно, - справедливо это лишь для режимов непрерывных токов. в общем же случае напряжение на катушке пропорционально скорости изменения тока через нее, а ток через конденсатор - скорости изменения напряжения на нем. для любых форм сигналов.)
Исправлю свой предыдущий пост.

[Ан-162]

ИМХО, тему можно закрывать, а то она традиционно превратится в мусорку.
Выход из ситуации для ТС:
1. увеличить индуктивность дросселя (едва-ли кто-то будет это делать, хотя это и самый правильный вариант). попробовать поиграть зазором, после чего проверить - не насыщается ли он на максимальном токе. если насыщается - будут заметно искажена форма тока.
2. выкинуть из схемы С1. проверить осциллом и убедиться, что пики исчезли. смотреть внимательно, они могут быть очень короткими. но т.к. железный дроссель обладает большими потерями на ВЧ, ничего существенного там быть не должно.
если же и выявится что-то, вместо С1 поставить варистор ~ на 250в. (напряжение отпирания, мгновенное значение, не действующее)

[Scadauser]

Если же взять индуктивность 0,05 Г

Вашими бы устами да разработчикам мёду напиться! Сначала вы пишете

ставят более габаритный и дорогой дроссель

, и это при индуктивности в насыщении 0, 0001 Гн, а потом - лекарство в 0,05 Гн, т.е. почти на 3 порядка больше!
Термистор я уже упоминал раньше как метод сглаживания броска тока при зарядке конденсатора фильтра, применяемый в выпрямителях, но не при таких же токах! Кстати, и дросселя там весьма в ходу (L2 на схеме http://electro-tech.narod.ru/schemat...w-isp300a3.gif), правда, обзывают их там пассивными корректорами коэффициента мощности W/PFC Power Factor Correction. Ну это как раз то, о чём вы с АН-162 сговорились, т.е. уменьшение пульсаций потребляемого тока и распределение его на полупериод сети.
И опять повторю - фильтрация дросселем таких токов при таких напряжениях - дело малоперспективное, ибо дроссель не должен насыщаться, а тогда его габариты превысят все разумные пределы. А вот именно для сглаживания броска тока при включении - терпимо, т.к. за то время, пока ток дросселя достигнет значения насыщения, значительную часть заряда конденсатор уже получит.
Вот бы любопытно взглянуть, как проблема броска тока решена в частотниках киловатт на 55 и более, пока не доводилось, к сожалению. А в тех, что попадали в ремонт (максимум 11 кВт) что-то не заметил каких-либо специальных мер, может, просто не обратил внимания. Во всяком случае - ничего громоздкого, что бросилось бы в глаза. А уж емкостя фильтрующие там ого-го!
Создаётся ощущение, что устройство, которое так допекло ТС - что-то весьма древнее. Ведь уже пару десятков, даже больше лет все усилия разработчиков направлены на борьбу с моточными изделиями, их минимизацией и в количественном, и в массогабаритном плане. Это и повышение рабочих частот источников питания, и замена контакторов и реле на твердотельные, и т. д.
А вот кто помнит, как называлась ламповая радиола, в которой применялся громкоговоритель с электромагнитом, по совместительству работавшим дросселем фильтра анодного напряжения?

[Ан-162]

Вот бы любопытно взглянуть, как проблема броска тока решена в частотниках киловатт на 55 и более, пока не доводилось, к сожалению. А в тех, что попадали в ремонт (максимум 11 кВт) что-то не заметил каких-либо специальных мер, может, просто не обратил внимания.

Обычно резистор низкоомный, замыкаемый контактами реле через секунду после включения питания или по достижении определенного напряжения на банках.
Но в серьезных врядли такое тулят.
Там наверняка PFC на входе обязателен - он и накачивает банки плавненько при включении.

[Alex9797]

Видимо, индуктивность дросселя сильно уменьшается вследствие насыщения сердечника.

Очень точное наблюдение, и очень правильный вывод. Впрочем, об этом уже было написано, в каких-то книжках.

Я уже предполагал, что дроссель нужен для сглаживания зарядного тока конденсатора, а после зарядки становится не нужен, при установлении тока нагрузки перестаёт играть какую-либо роль.

Ровно сто раз в секунду дроссель становится нужен для сглаживания зарядного тока, и еще сто раз в секунду становится не нужен.

А если имеется в виду зарядный ток в момент включения питания, то дросселю приходится очень несладко. В этот момент на него действует максимальное напряжение, ведь конденсатор С2 полностью разряжен. И если дроссель способен сгладить этот начальный бросок тока, то значит, что его индуктивности вполне достаточно, чтобы сглаживать пульсации и в установившемся режиме, когда напряжение на конденсаторе С2 близко к амплитудному.

В действительности же этот дроссель, судя по описанию внешности, предназначен не для сглаживания сетевых пульсаций, а совместно с С1 для фильтрации ВЧ помех, чтобы они не попадали в сеть.

А после картинок в симуляторе укрепился в своём мнении.

Если картинки симулятора дают повод укрепиться в этом мнении - надо выкинуть симулятор.