Théorie et exemples de AC Resonant Charger,

RÉSONANCE DE CHARGE

La connexion d'un condensateur réservoir à travers une alimentation inductif ballastée crée un circuit résonnant.

Les graphiques ci-dessous montrent la réponse en fréquence d'un transformateur de signe de 10kv/100mA néon avec un condensateur de réservoir 32nF « correspondant ». Ce condensateur a été délibérément choisi pour former un circuit résonnant à exactement la fréquence 50 Hz.

C est choisi tel que F = 1 / 2*pi*sqrt(L*C) = 50 Hz.

Sur le graphique du haut, la ligne rouge montre la tension de circuit ouvert normal du transformateur. La ligne verte représente la tension finale à travers le transformateur lorsque le condensateur est connecté dessus et résonance a lieu. Un graphe de réponse fréquence comme celui-ci montre comment la tension varie en fonction des fréquences d'alimentation différents.

Remarquez comment la tension dépasse la tension de circuit ouvert normale du transformateur l'approche de la fréquence 50 Hz. Le maximum se produit à 50 Hz et la tension puis tombe lorsque la fréquence augmente plus loin. (La simulation prédit une tension finale de presque 200KV si une alimentation de 50 Hz est utilisée ! Dans la pratique, défaillance du transformateur ou condensateur arrêterait l'effet de résonance montée longue avant une telle haute tension pourrait se développer.)

Le graphique du bas montre comment le courant fourni par le transformateur est affecté par la formation du circuit résonnant. La ligne rouge montre la normale en court-circuit que le néon peut fournir, et la ligne verte représente le courant fourni au condensateur « correspondant » à des fréquences différentes d'alimentation.

Notez que le courant est inférieure à l'intensité nominale lorsque la fréquence de la ligne est bien en dessous ou bien supérieure à 50 Hz. Aux fréquences chaque côté de 50 Hz la circulation actuelle est égale à la 100mA nominale du transformateur. L'approche de la fréquence 50 Hz du courant de circulation augmente. La simulation prédit presque 2 ampères à 50 Hz. Il s'agit de 20 fois le courant qui le transformateur anastomosé est conçu pour permettre à un court-circuit et se traduirait par chauffage destructrice des enroulements.

De ces graphiques montrent ce qui se passe à la WORST CASE quand un Appariés condensateur est utilisé et il n'y a sans éclateur pour fournir l'énergie nécessaire pour aller quelque part. Si un éclateur convenablement réglé est utilisé qui déclenche régulièrement puis énergie serait éliminé du système résonant avant les tensions et courants peuvent atteindre un tel niveau de nuisible.

Cet exemple est inclus ici parce qu'il montre quatre choses:-

1. Il montre combien il est important d'utiliser correctement définie les lacunes de sécurité pour empêcher l'élévation de tension excessive si à l'aide d'un condensateur qui est proche de « correspondance » taille.

2. Il montre que la capacité de la cuve annule efficacement l'inductance de ballast près de la fréquence de résonance. Dans cet exemple à 50 Hz, le courant est 2 a qui est le résultat de la limitation de courant par seulement la résistance. L'effet inductif de ballastage les shunts magnétiques est éliminé.

3. Il montre que courant proviendront de l'alimentation même si aucun pouvoir n'est encore pris du système. (Il n'y a aucune étincelle à décharger le condensateur). Le courant qui circule est courant réactif et représente l'énergie « barbotage » dans et hors le condensateur réservoir tel qu'il est chargé en directions opposées par les cycles positifs et négatifs de l'approvisionnement.

4. Il montre la « forme » de la réponse de résonance LC avant que l'effet d'un éclateur est introduit.

L'ajout d'un éclateur correctement paramétré limitera la quantité d'élévation de tension autorisée tout en obtenant toujours le bénéfice de la taxation accrue actuelle.

Résonance de charge peut avoir lieu avec les transformateurs signe néon et transformateurs de puissance inductif ballastée. La seule différence est que le ballast est intégré dans le transformateur au néon. Transformateurs de puissance, cependant, ont beaucoup moins pertes internes. Cela se traduit par une valeur plus élevée de Q et provoque les plus intenses de tension et de curreNT s'élève autour de la fréquence de résonance.

En raison de l'intensité de l'effet de résonance montée, il n'est pas toujours souhaitable d'utiliser un condensateur « correspondant » qui provoque la résonance à exactement la fréquence de la ligne. Le graphique ci-dessous montre l'effet de l'utilisation de « plus petit que la résonance » et « plus de résonance » condensateurs sur le néon de 10kv/100mA même approvisionnement. (L'offre n'a encore aucune étincelle connecté, seulement le condensateur réservoir.)

Ligne 1 montre un cap de 128nF (4 x taille « Matched ») Fres = 25,0 Hz
Ligne 2 montre un cap de 64nF (2 x taille « Matched ») Fres = 35,4 Hz
Ligne 3 montre un capuchon 32nF (1 x « Matched » taille) Fres = 50,0 Hz
Ligne 4 montre un cap de 16nF (1/2 « Matched » taille) Fres = 70,7 Hz
Ligne 5 montre un cap 8nF (1/4 « Matched » taille) Fres = 100 Hz

Les croix blanches indique la finale de la tension qui se produirait en raison de la montée de résonance avec une alimentation de 50 Hz si l'éclateur était absente ou le ne pas de tir. Il est facile de voir que l'élévation de la tension est beaucoup plus faible avec un condensateur qui n'est pas de taille « correspondant ». Le transformateur et le condensateur peuvent avoir une chance de survivre cette surtension si l'éclateur est réglée trop large au feu. Ligne 3 avec le chapeau assorti représente une certaine situation de mort si l'éclateur devait avoir des ratés !

Le blanc traverse sur les lignes 1 et 2 montrent l'effet de l'utilisation de condensateurs qui sont plus grandes que la taille correspondante. Comme le condensateur est fait plu la tension tend vers zéro. (L'alimentation devient moins capable de charger le condensateur plus grand.)

Le blanc traverse sur les lignes 4 et 5 montrent l'effet des condensateurs qui sont plus petites que la taille correspondante. Comme le condensateur est rendu plus petit la tension tend vers la cote normale de circuit ouvert du transformateur. (Le transformateur est devenant plus légèrement chargé.)

Ligne 2 représente un cas particulier. Le 2 x valeur de condensateur « Matched » ne provoque aucune hausse résonnant à 50 Hz et la tension finale est égale à ce qui serait normalement la tension de circuit ouvert du transformateur. C'est la seule valeur de condensateur qui donne lieu à aucune tension augmenter la fréquence d'alimentation et est utilisé pour cette raison d'examiner « Kick Inductive » dans une section séparée ci-dessous.

la clé pour la fabrication de résonance montée dans une alimentation de la bobine de Tesla sert à atteindre seulement l'augmentation de la tension désirée et pas plus. Cela peut être fait par prudent paramètre d'un éclateur rotatif synchrone de 100 Pb. Dans le système de charge résonant énergie passer dans les deux sens entre l'inductance du ballast et le condensateur réservoir s'appuyant sur chaque cycle que l'alimentation est fournie par le transformateur. Du point de mise à feu de l'intervalle rotatif doit être définie pour qu'une quantité importante d'énergie est supprimée du système de charge alors que c'est dans le condensateur de réservoir. Cette énergie va dans le bobinage primaire de bobine de Tesla pour produire des étincelles de bonne et empêche le niveau d'énergie dans le système de charge montent en flèche à des niveaux dangereux.

Le résultat de deux horaires différents (paramètres de phase) d'un écart rotatif synchrone de 100 Pb sont montrés ci-dessous :

Ce premier graphique, la phase rotative est déréglée. Bien que le condensateur est en charge d'une haute tension suffisante, le point de mise à feu ne soit trop tard et trop loin après le pic de tension. En conséquence peu d'énergie est retiré de la résonant circuit de charge et la tension monte à un niveau dangereux en quelques millisecondes.

Sur le graphique ci-dessous la phase rotatif se trouve à proximité de la position optimale. Tout d'abord, notez que l'échelle de tension est maintenant plus réaliste. L'éclateur est tir lorsque le condensateur est à son pic de tension et fournit plus de puissance dans le système de bobine de Tesla. Parce que beaucoup d'énergie est retiré de la condensateur sur chaque tir de l'écart, il n'y a presque aucune résonance montée par une accumulation d'énergie dans le circuit de charge.

La différence de calendrier rotatif entre ces exemples est moins de 2 ms, et il est facile de voir que le premier cas serait catastrophique si une lacune de sécurité n'était pas employée pour bloquer la montée de la tension résonnant. Dans la pratique un bon réglage rotatif serait se situent quelque part entre les deux exemples ci-dessus. Si les composants sont délicates et surtensions doivent être réduites au minimum puis le timing sera proche du bas du boîtier. Si les composants sont robustes et plus de surtension peut être tolérée le calendrier peut être retardé pour obtenir une hausse plus percutants et se rapprocher de l'exemple en haut de la page. Cela doit se faire avec prudence que de changer la phase d'une volonté d'écart de 100 PB donne certaines combinaisons avec la montée de résonance très puissante et haute intensité débitée !

Éclateur ratés,

Car élévation de tension résonnant vit à l'heure, (temps nécessaire pour la tension d'accumulation), il est utile d'examiner ce qui serait arriver si notre éclateur accidentellement devait manquer un tir. Si un écart rotatif ratés, il ne peut pas être un autre tir jusqu'à la prochaine fois que les électrodes sont alignés. Cela signifie que lorsqu'un feu est omis, il est deux fois plus longtemps entre les décharges du condensateur réservoir, et cela permet à la tension de l'anneau jusqu'à une tension plus élevée.

Paquets de simulation assistée par ordinateur tels que PSpice sont idéales pour prédire ce que serait l'acamortis arriver dans de telles circonstances sans risquer des composants coûteuses. Le graphique ci-dessous montre l'effet d'un correctement paramétré 100 PB synchrones rotatifs fossé, qui ne parvient pas à coups de feu à t = 160ms. L'énergie qui n'est pas supprimé du système à ce stade reste dans le système de charge et provoque la tension plus élevée à la prochaine mise à feu de l'éclateur.

Notez qu'il n'y a aucune surtension au point où le tir n'est pas respecté, mais les sautes de tension condensateur arrière agressivement dirige vers une tension positive beaucoup accrue avant le prochain tir réel. La pointe de tension ici est d'environ deux fois la tension de crête normale vue par le condensateur de réservoir et le transformateur et pourrait représenter un danger pour un composant marginalement nominal.

Notez que cet exemple utilise un condensateur « apparié » qui donne une résonance très forte à la fréquence de ligne et surtension considérable se produit après qu'un tir manqué. Si l'éclateur est réglé trop large et il y a plusieurs cuissons ratées adjacents puis la tension augmentera plus haut encore. Il est donc essentiel qu'un définir correctement la distance de sécurité est installé lorsque vous utilisez un condensateur correspondant, en particulier lorsqu'il est combiné avec un rotatif à vitesse réduite.

La rotation synchrone de 200 BPS est plus tolérante les paramètres phase erronée et tirs manqués. Cela signifie qu'à 200 bits/s, le système résonant est déchargé deux fois plus souvent. Le temps où toute accumulation de résonance peut se produire est donc réduit de moitié, cependant il y a trop inconvénients à cela. Cette question est examinée plus en détail dans une autre section.

Lacunes larges statiques,

Charge résonante n'applique pas aux systèmes incorporant un éclateur rotatif. Charge résonante est le moyen par lequel un fossé large statique peut feu et obtenir de bons résultats.

Un éclateur statique rapprochée se déclenche à une tension relativement faible, causant le condensateur réservoir être rechargées plusieurs fois par cycle d'approvisionnement. Dans le graphique, ci-dessous une simulation a été exécuté avec un ensemble statique d'écart au feu à 14Kv (c'est juste sous la tension de circuit ouvert de crête du transformateur, donc il serait juste le feu lorsqu'il est connecté à travers le transformateur seul.) Le tir de l'écart statique est assez erratique, avec environ 2 à 3 cuissons par cycle de la moitié de l'approvisionnement. Ce tir erratique est tout à fait normal. Dans ce cas, le taux de décharge moyenne est autour de 250 BPS.

Sur le graphique ci-dessous l'écart statique a été « ouvert-up » au feu à 22, qui est supérieure à la tension de sortie de crête normale du transformateur. Il peut seulement tirer en raison de la hausse de résonance, le temps entre les tirs est supérieur. Dans ce cas on entre 1 et 2 tirs par demi-cycle en moyenne. C'est pourquoi le taux de rupture moyenne a chuté à environ 150 BPS. Cependant, l'énergie dans chaque coup a augmenté en raison de la tension de tir accrue.

Dans l'exemple ci-dessus la tension de déclenchement est de 57 % plus élevé que l'exemple précédent. Étant donné que l'énergie stockée dans le condensateur réservoir augmente avec le carré de la tension, l'énergie de bang est 2,46 fois dans le premier exemple. Mais le taux de décharge dans le deuxième exemple est plus faible. En fait, le taux de décharge est à peu près 150 comparé à 250 dans l'exemple précédent. En résumé, creusant l'écart statique a causé l'énergie bang à 2,46 fois, et le taux de décharge de changer par un facteur de 0,6, cela donne une augmentation globale en matière de puissance de près de 50 % ! C'est pourquoi le large public statiques éclateurs obtenir de bons résultats, mais soulignent également les composants en permettant une augmentation de grande tension résonnant de se produire.

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