Ändert die Änderung der Eingangsfrequenz eines Transformatorgleichrichters die Ausgangsspannung, da die Eingangsspannung ohne Spannungsregler oder Schutzschaltung am Ausgang konstant ist?
Unter der Annahme, dass alle Komponenten perfekt sind und keine anderen Komponenten beteiligt sind, lautet die Antwort nein.
Sie haben jedoch normalerweise einen Ausgangsfilter / Reservoirkondensator. Wenn die Eingangsfrequenz erhöht wird, wird diese zwischen den Halbzyklen weniger abfallen und so die Ausgangsspannung leicht erhöhen.
Der Transformator kann eine niedrige Primärinduktivität haben und die Eingangsversorgung belasten. Eine Erhöhung der Frequenz verringert diesen Effekt und erhöht die Ausgangsspannung leicht.
Der Transformator kann nahe an der Sättigung sein und somit die Eingangsversorgung belasten. Eine Erhöhung der Frequenz verringert diesen Effekt.
Der Transformator arbeitet möglicherweise irgendwo in der Nähe der Resonanz (unwahrscheinlich, wenn es sich um Eisen und Netz handelt, aber möglich, wenn es sich um Ferrit handelt und mit 10 bis 100 kHz betrieben wird). Wenn dies der Fall ist, kann eine Erhöhung der Eingangsfrequenz die Ausgangsspannung dramatisch verändern, entweder nach oben oder nach unten, wenn sie durch die Resonanz schwingt.
Ausgehend von einem Grundsystem bestehend aus Trafo, Gleichrichter und Ausgangsfilter lassen sich folgende Überlegungen anstellen:
Transformatoren, die für den Betrieb bei Netzfrequenz ausgelegt sind und einen Magnetkern (eine Eisen-Silizium-Legierung) haben, der eine magnetische Flussdichte von etwa 15000 Gauss oder weniger aufnehmen kann. Dies gilt für die Netzfrequenz (50/60 Hz).
Mit steigender Frequenz steigen auch die Verluste durch Hysterese und Wirbelströme. Der Effekt ist, dass der Kern weniger magnetische Flussdichte akzeptiert und schnell gesättigt wird, seine Temperatur erhöht und an Leistung verliert.
Herkömmliche Gleichrichterdioden, die zur Gleichrichtung von Leistung (von 1 A bis ~ 300 A) verwendet werden, haben eine maximale Betriebsfrequenz in der Größenordnung von 1 kHz. Bei Überschreitung dieses Pegels wird das Ansprechverhalten der Diode kritisch (Sperrverzögerungszeit), was ihre Leistung durch das Schalten drastisch reduziert.
Das Ausgangsfilter kann kapazitiv oder induktiv-kapazitiv sein. In beiden Fällen ist die Grenzfrequenz ziemlich niedrig, sodass eine Erhöhung der Eingangsfrequenz bedeutet, dass der Ausgang durch die Filterung stark gedämpft wird.
In dem Fall, dass die Betriebsfrequenz niedriger ist, ist die kritische Komponente des Gleichrichtersystems der Transformator, der schnell gesättigt wird.