Kümmert sich ein Brückengleichrichter so sehr um die Wechselstromfrequenz?

So wie ich es verstehe, ist ein Brückengleichrichter eine Reihe von Dioden, die einen logischen Trick spielen, der die Polarität positiv hält.

Spielt es also im Zusammenhang mit einem DC-Haushaltstransformator eine Rolle, welche Frequenz die AC-Welle hat?

Ich denke, das tut es bis zu einem gewissen Punkt, da der DC-Ausgang eine Welligkeit hat und die Glättung die Einbrüche ausgleichen muss, also stelle ich mir vor, dass es einen akzeptablen Bereich gibt, der wahrscheinlich vom Reservoirkondensator bestimmt wird.

Ich stimme den obigen hervorragenden Diskussionen zu, aber die kurze Antwort in Ihrem Fall lautet "Nein" - bei typischen Stromleitungsfrequenzen spielt dies keine Rolle.

Antworten (1)

Hier spielen drei Probleme eine Rolle: die Spannungswelligkeit am Ausgang, Spitzenströme durch den Gleichrichter und die Sperrverzögerungsverluste der Dioden. In dem von Ihnen angegebenen Kontext (Haushalt) sind die beiden letzteren wahrscheinlich nicht von Bedeutung, aber ich werde sie der Vollständigkeit halber trotzdem einbeziehen.

Erstens die Brummspannung. I=C dV/dt. Wenn Sie die aktuelle Last (I) kennen und wissen, wie viel Welligkeit für Ihre Anwendung akzeptabel ist (dV), können Sie eine Beziehung zwischen der Kapazität (C) und der Halbperiode Ihrer Wechselstromleitung (dt) extrahieren. Wie viel Welligkeit ist akzeptabel? Hängt von der Anwendung ab. Aber bei einem festen Kondensator verringern höhere Frequenzen die Größe der Welligkeit, und niedrigere Frequenzen erhöhen sie.

Zweitens Spitzenströme. Der Gleichrichter leitet nicht die ganze Zeit; es leitet nur, wenn die AC-Welle höher ist als der Wert des DC-Kondensators. Ihre Wechselspannung sieht also aus wie eine Sinuswelle, aber der Strom, der gezogen wird, sieht aus wie eine große Spitze direkt am Höhepunkt der Welle.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nun, diese Spikes sind suboptimal. Sie sehen überhaupt nicht wie eine Sinuswelle aus und verursachen daher Oberschwingungen auf der Wechselstromleitung. Und der RMS-Strom dieser Spikes ist viel höher als eine Sinuswelle mit äquivalenter Leistungsabgabe, sodass sie alle Sicherungen oder Leistungsschalter vorgeschaltet belasten.

Die Charakterisierung der Stromspitze kann kompliziert werden, da sie von der Frequenz des Wechselstroms, des Kondensators und der Induktivität der Wechselstromleitung abhängt. Je größer die Induktivität, desto breiter die Zeit und kürzer die Amplitude der Impulse. (Bei dreiphasigen Hochleistungsanwendungen ist es üblich, einen großen Induktor hinzuzufügen, um die Diodenleitungszeit gezielt zu verteilen und all diese Probleme zu reduzieren, aber ich denke nicht, dass dies bei Haushaltsgeräten üblich ist. Im Allgemeinen ist es den Leuten egal über Oberschwingungen in diesen Zusammenhängen.) Aber wenn Sie nicht etwas nahe an der vollen Nennleistung des Leistungsschalters ziehen, ist dies kein großes Problem.

Drittens haben die beteiligten Dioden normalerweise eine Rückwärtserholzeit. Wenn eine Diode von einer Vorwärtsspannung zu einer Rückwärtsspannung wechselt, dauert es tatsächlich eine endliche Zeit, bis sie aufhört zu leiten. (Es gibt Zero-Recovery-Dioden, aber sie werden normalerweise nicht für 60-Hz-Arbeiten verwendet.) Während dieser Zeit wirkt die Diode wie ein Kurzschluss, was bedeutet, dass sie viel Leistung verbraucht. Diese Zeit liegt normalerweise in der Größenordnung von Mikrosekunden, sodass Sie bei einer 60-Hz-Leitung nicht viel zusätzlichen Verlust sehen und Wiederherstellungsverluste wahrscheinlich ignorieren können. Wenn Sie in Kilohertz arbeiten würden, müssten Sie dies berücksichtigen.

TL; DR Häufigkeit ist wichtig, aber nicht viel für Ihren angegebenen Kontext.

Tatsächlich gibt es zwischen den beiden Halbperioden wegen des Durchlassspannungsabfalls der Dioden eine kleine Lücke (Δt). Bei niedriger Ausgangsspannung spielt diese Lücke eine wichtige Rolle bei der Strombelastbarkeit der Brücke.
Was tatsächlich wichtiger ist als der Brückengleichrichter, abgesehen von dem Durchhang aufgrund der Entkopplungskappen (auch wenn die Frage des Fragestellers nicht danach fragt), ist die Auswirkung der Frequenz auf den Transformator . Transformatoren sind bei niedrigeren Frequenzen weniger effizient, sodass sich der Transformator stärker erwärmt, wenn er bei einer niedrigeren als der angegebenen Frequenz verwendet wird, und könnte sogar in die Sättigung gehen, wenn er besonders unterdimensioniert ist.
Der RMS-Strom dieser Spikes ist viel höher als eine Sinuswelle mit äquivalenter Leistungsabgabe, so dass sie alle Sicherungen oder Leistungsschalter vorgeschaltet belasten. – Ich bestreite diese Behauptung. Es stimmt zwar, dass der Anstieg des Stroms (und das anschließende Abrollen) plötzlich erfolgt, die tatsächliche Stromaufnahme wird jedoch niemals höher sein als der höchste Punkt der ursprünglichen Sinuswelle.
@RobertHarvey Ich bin mir nicht sicher, was du mit "dem höchsten Punkt der ursprünglichen Sinuswelle" meinst. Ich glaube, in diesem System gibt es keinen sinusförmigen Strom zum Vergleichen. Was ich sagen will, ist, dass, wenn Sie die durchschnittliche Leistungsabgabe dieser schmalen Spitze nehmen und sie dann mit einem sinusförmigen Strom mit äquivalenter Leistungsabgabe vergleichen, der Effektivwert der Spitzen höher sein wird.
@StephenCollings: Ein sinusförmiger Strom mit äquivalenter Leistungsabgabe wird eine viel geringere Amplitude haben als die oben abgebildete Sinuswelle, daher sehe ich nicht, wie er Leistungsschalter belasten wird, es sei denn, sie reagieren irgendwie empfindlich auf die induzierten Oberschwingungen. Wenn überhaupt, wird es den Breaker-Stress reduzieren. Netzteile sind nicht die einzigen, die diese Eigenschaft aufweisen (die Änderung des Arbeitszyklus der AC-Last); ebenso Lichtdimmschaltungen.
Die oben abgebildete Sinuswelle ist Spannung. Sie können seine Amplitude nicht mit einer aktuellen Wellenform vergleichen. Äpfel und Orangen, Volt und Ampere. Ich verstehe sicher nicht, was du meinst...
Ja, du hast recht.
Kümmert sich ein Brückengleichrichter so sehr um die Wechselstromfrequenz?
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