半波整流器 (吸虫)

问题描述

此案例涉及一位在大型郊区学区工作的电工. 一个冬日的早晨, 电工接到当地一所学校的电话. 打电话的人说,为三间便携式教室供电的变压器发出“颤抖”的噪音, 好像里面有什么东西松动了 (见图. 1).

负载测量显示变压器负载很重, 但不超载. 负载包括灯, 电热, 和几台电脑. 大部分负载是电热, 由于冬季天气寒冷.

因为电工到的时候已经临近午饭时间了,学校的午饭时间是错开的
日程, 其中两间教室无人. 第三间教室被占用,
老师正在用高架幻灯片做演示.

电工返回变压器检查电流波形. 当他进行测量时, 叽叽喳喳的声音突然停止了. 电工赶回被占用的教室询问老师, “你刚才关掉了什么?”老师指着两台投影仪, 插入同一个插座.

半波整流器图 1
无花果. 1 学校变压器一根线图

测量

电工将电流钳和 Fluke 43B 连接到分叉延长线的一根导体上. 然后, 他显示了一台高架投影仪所绘制的电流波形. 波形显示经投影仪半波整流 (见图. 2). 无花果. 3 是谐波谱. 对学校使用的其他高射投影仪的测试表明,所有旧设备都产生了相同的效果, 但较新的单位没有.

无花果. 2 高射投影仪线路电流波形
无花果. 2 高射投影仪线路电流波形
半波整流器图 3
无花果. 3 高射投影仪电流谐波频谱显示高二次谐波

理论与分析

一些较旧的电器设备使用半波整流器来降低功耗. 一个例子是带有“高/低”开关的早期吹风机. 低速时, 串联二极管允许电路仅在电压周期的一半上汲取电流. 高速时, 开关使二极管短路——以允许电流在整个周期内流动. 这些设备对交流配电系统造成严重破坏, 因为它们在半波配置中产生直流电流. 直流电流会使变压器中的磁通量不平衡,并在半个电流周期内使变压器铁芯进入饱和状态. 进入和脱离饱和的过程中,变压器铁芯会产生奇怪的噪音. 学校变压器负荷过重, 这降低了其对直流电流的耐受性. 使问题更加复杂化, 两台投影仪连接到同一个分支电路,从而使直流电流量加倍.

电工考虑将投影仪连接到相反的相位,以便消除直流电流. 但, 这可能会让老师们感到太困惑. 真正的解决方法是仅使用没有半波整流电路的新型高射投影仪.

源:

福禄克公司
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