Gelijkrichten 230V, stroom voor en na condensator.

De ingangsstroom blijft een sinusstroom

Dat is zeker niet wat LTspice laat zien.

@TS: Als je in LTspice en control of alt ingedrukt (ik weet even niet meer welke het is) op de groene tekst "I(V1)" in je grafiek klikt, krijg je gemiddelde en RMS waardes te zien.

Bedankt voor de tip, ik vond het inderdaad al vreemd dat ik nergens een RMS stroom of spanning zag.

Het is niet zozeer dat er een hoge stroom voor nodig is maar het is het verschil in spanning tussen de top van de sinus en de condensator. De stroom die de condensator in gaat word enkel maar beperkt door de weerstand van de condensator zelf.

Ik bedoel het zo:
Als ik een x energie uit de condensator haal moet deze energie weer aangevuld worden. Als ik deze met 323,8V eruit haal, maar het gaat er met 230v rms in, dan moet de effectieve stroom om aan te vullen dus hoger zijn dan ik eruit haal.

[Bericht gewijzigd door Anoniem op (39%)]

Op zondag 30 juni 2024 17:01:43 schreef SparkyGSX:
Nee, de ingangsSPANNING is sinusvormig, de stroom is dat zeker niet!

Misschien moet daar dan nog een beetje uitleg bij voor de TS, want die gaat het nu niet meer kunnen volgen ben ik bang. Edit: Ik las er overheen dat je dit in Ltspice al had gezien.
Ik bedoelde dat de stroom enigszins sinusvormig is - niet een gelijkstroom in ieder geval zoals op de uitgang.

Op zondag 30 juni 2024 18:25:06 schreef InHogereSferen:
Ik bedoel het zo:
Als ik een x energie uit de condensator haal moet deze energie weer aangevuld worden. Als ik deze met 323,8V eruit haal, maar het gaat er met 230v rms in, dan moet de effectieve stroom om aan te vullen dus hoger zijn dan ik eruit haal.

De effectieve ingangsstroom is inderdaad 1,41A. Je belast de condensator met 323,8W, dus het net wordt ook met 323,8W belast. De effectieve stroom is dus 1,41A. LTspice zal wel met een iets hoger waarde komen, want er wordt ook energie omgezet in de gelijkrichtdioden.
De gemiddelde stroom uit het lichtnet is 1A en is gelijk aan de belastingstroom aan gelijkspanningszijde. Door de condensator loopt immers geen gelijkstroom.
Voor een indicatie van de piekstroom verwijs ik je naar de spice-simulatie.
De piekstroom loopt alleen op en nabij de toppen van de sinus. In deze korte momenten wordt er veel energie uit het lichtnet opgenomen. De rest van de tijd niet. Dit kan je allemaal mooi zien in LTspice.
Bij een ohmse belasting van het lichtnet wordt gedurende de gehele periode energie uit het lichtnet opgenomen, behalve op het infinitesimaal kleine moment dat de netspanning nul volt is.

Op zondag 30 juni 2024 18:30:07 schreef OPTOdesign:
Ik bedoelde dat de stroom enigszins sinusvormig is

Gedurende het grootste deel van de periode loopt er geen stroom en in de resterende tijd loopt er een stroom die lijkt op een topstukje van een sinus.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op (11%)]

Op zondag 30 juni 2024 14:46:48 schreef harry64:
Gemiddelde van een sinus is nul, toch?

Je moet de gemiddelde waarde van een wisselstroom uitrekenen over een halve periode, anders kom je idd nul, uit, daar heb je niet veel aan :-)

ik schrijf het nog even voor de duidelijkheid, het is ook passend bij bovenstaand bericht van Ohm pi.

Op zondag 30 juni 2024 17:01:43 schreef SparkyGSX:
Nee, de ingangsSPANNING is sinusvormig, de stroom is dat zeker niet!

Zie hier meteen waarom SMPS killing zijn voor een schoon net: die dingen veroorzaken harmonischen waar een paard spontaan de hik van krijgt...

Gelukkig is in de meeste paarden de harmonischendetectie maar een zwakke implementatie, zelfs de weinige die sowieso met het net verbonden zijn +:

Op zondag 30 juni 2024 18:15:02 schreef benleentje:
[...]De hoge stroom is gewoon simpel het gevolg van het spanningsverschil en de weerstand. De condensator weet echt niet wat er nodig is...

De condensator "weet" echter wel wat er de afgelopen 50ms aan energie verbruikt is. De lading in de condensator is namelijk rechtstreeks afhankelijk van dat energieverbruik. Meer energie verbruikt en de lading is meer afgenomen. Daardoor is de spanning over de condensator ook lager en zal hij dus eerder in de sinus al gaan bijladen

Op zondag 30 juni 2024 20:18:04 schreef High met Henk:
[...]

Zie hier meteen waarom SMPS killing zijn voor een schoon net: die dingen veroorzaken harmonischen waar een paard spontaan de hik van krijgt...

En daarom bestaat er zoiets als PFC (Power Factor Corrector). Iets wat elke nette SMPS voeding gewoon heeft c.q. moet hebben.
Bij kleine/lichte voedinkjes maakt het niet heel veel uit maar zodra je over flinke vermogens begint is het gewoon noodzaak.

Met een afvlakcondensator van 2200 uF (volgens de vuistregel van 2200 uF per ampere :)), vier stuks 1N4007 en een weerstand van 325 V loopt er door die weerstand inderdaad ongeveer 1 A effectief.

Dat aan de lichtnetzijde dan 1,414 Aeff loopt is weliswaar onderdeel van de folklore, maar het klopt niet. Er loopt daar ruim 3,6 Aeff, uitgaande van die 1N4007's en nog 0,1 ohm 'diversen'.
Bij kleinere condensatoren wordt het minder (maar de eff. stroom door de weerstand ook); bij grotere zou de effectieve stroom in de 230V-kring groter worden, maar de weerstand van de (echte) dioden voorkomt dat de piekstroom nog veel verder stijgt. Met ideale dioden en een ideaal lichtnet echter zou 'the sky the limit' zijn.

Er circuleert een bekend pdf'je waarop voor verschillende gelijkrichterschakelingen de stromen in diodes en trafo's vermeld worden. Veel van die waarden berusten op de folklore en zijn fout; in het echt zijn de effectieve stromen groter dan veel amateurs denken.

Op maandag 1 juli 2024 17:37:41 schreef Frederick E. Terman:
Met een afvlakcondensator van 2200 uF (volgens de vuistregel van 2200 uF per ampere :)), vier stuks 1N4007 en een weerstand van 325 V loopt er door die weerstand inderdaad ongeveer 1 A effectief.

Dat aan de lichtnetzijde dan 1,414 Aeff loopt is weliswaar onderdeel van de folklore, maar het klopt niet. Er loopt daar ruim 3,6 Aeff, uitgaande van die 1N4007's en nog 0,1 ohm 'diversen'.

.

even checken waar je op doelt Fet. Ik denk deze bocht: aangezien de geleidingshoek klein is en de verliezen toenemen met I², de effectieve stroom wel groter moet zijn. bij perfekte diodes en condensator is de geleidingshoek oneindig klein, en Ieff dus oneindig hoog..

Ik was hier al een hele tijd aan het lurken en was zelf blindelings in die 1,41 val gelopen.

En dan komt FET plots opduiken :)

Dat heeft mij wel aan het denken gezet. Dit wil dus ook zeggen dat die condensator
-“snel” laden met een grote stroom over een kleine tijd
Of
- “langzaam” laden met een kleine stroom over een langere tijd
Niet tot dezelfde effectieve waarde leidt?

Doet mij overigens denken aan de 2 condensatorenparadox, nog zo’n ding waar je blindelings in trapt.

Op zondag 30 juni 2024 16:02:20 schreef InHogereSferen:
Ja ik zag een normale sinus van de stroom voor me, maar dat is het dus helemaal niet.
Er wordt een x hoeveelheid energie uitgehaald, en deze moet weer aangevuld worden en hier is een hogere stroom voor nodig.

Right.

Die stroom die is "even" enorm rond de tijd dat de top van de sinus bereikt wordt. Kort maar heftig.

Stel dat je 1A afneemt, en er 0.01 sec is verlopen sinds de vorige piek (klopt wel ongeveer), dan is er dus 0.01 C (coulomb) aan lading uit de condensator vertrokken.

STEL nu dat de golfvorm een "blok" is, gewoon "ineens naar max, even constant, en dan weer nul". Dat is het niet helemaal, maar het rekent wel makkelijker.

Als die "even" dat er stroom loopt 1ms is dan moet er in die 1ms gewoon weer 0.01 C aan lading bijgevuld worden. De stroom is dan 0.01C/1ms = 10A. En de lading die in die piek zit is gewoon 10A * 1ms = 10mC.

Als die even NOG korter is, bijvoorbeeld 0.1ms, dan moet er in die 0.1ms gewoon weer 0.01 C aan lading bijgevuld worden. De stroom is dan 0.01C/10.ms = 100A. En de lading die in die piek zit is gewoon 100A * 0.1ms = 10mC.

Nu zie je dat met de "eenvoudige golfvorm" het niet uitmaakt of ie kort of korter is. Ook de vorm maakt niet zo veel uit, de essentie is dat er precies 10mC aan lading weer de condensator in gaat.

Wat je ook ziet is het volgende: De stroom is even heel groot. Als er dan weerstand in de aansluiting zit, zeg 0.1 Ohm, dan zou je (met sinusvormige 1A effectief) I2 * R = 1A2 * 0.1 Ohm = 0.01W = 10mW aan verliezen verwachten.

Als we het eerste 1ms 10A voorbeeld pakken, dan wordt het : 0.9 * 0 verlies) + 0.1 * 10A2 * 0.1 Ohm = 10W) = 1W aan verliezen!

Zeker voor het deel van die verliezen op "het net" waar de transportmaatschappij voor moet dokken zijn ze niet zo blij met die situatie. Vandaar dat er steeds meer geprobeerd wordt om alle apparaten netjes een sinusvorm aan stroom te laten trekken.

@FET en consorte: Als de netspanning een blokgolf zou zijn, dan krijg je theoretisch oneindige pieken. Maar het (ideale) net is geen blokgolf maar een sinus. Dat betekent dat in die (ongeveer) 10ms de condensator I = C dU/dt -> dU = I dt / C = 1A * 10mA / 2.2mF = 4.55V. Vanaf de top begint de condensator met ongeveer 455V/sec te dalen. bij de volgende piek is ie ongeveer 4.55V gezakt en zal ie weer afgetopt worden zodra de netspanning boven Utop-4.55 komt.

Dat het iets "softer" wordt als de condensator en/of diodes niet ideaal zijn klopt.

[Bericht gewijzigd door rew op (12%)]

Ter info: https://meettechniek.info/meetvoorbeelden/gelijkrichter.html

Op maandag 1 juli 2024 18:44:46 schreef New Beetle:

Doet mij overigens denken aan de 2 condensatorenparadox, nog zo’n ding waar je blindelings in trapt.

[bijlage]

die is makkelijk. Je verliest onheroeppelijk energie als de de schakelaar sluit, dus het moet wel vonken..

Op maandag 1 juli 2024 18:52:01 schreef rew:
[...]
Right.

Dat het iets "softer" wordt als de condensator en/of diodes niet ideaal zijn klopt.

of het in serie zetten van een smoorspoel of serieweerstand.. zoals eerder voorgesteld om deze complexe discussie te vermijden (TS indachtig..)

[Bericht gewijzigd door kris van damme op (34%)]

Op maandag 1 juli 2024 17:37:41 schreef Frederick E. Terman:
Dat aan de lichtnetzijde dan 1,414 Aeff loopt is weliswaar onderdeel van de folklore, maar het klopt niet. Er loopt daar ruim 3,6 Aeff, uitgaande van die 1N4007's en nog 0,1 ohm 'diversen'.

Je hebt gelijk!
Ik zit helemaal mis. Ik ging uit van de vergelijking P = Ueff x Ieff, maar door de gelijkrichtdioden mag ik die formule hier helemaal niet toepassen.
Grootste deel van de sinus loopt geen stroom en een klein stukje een hele hoge stroom.
@FET,
Toch maar goed dat je hier rondloopt om mij tot orde te roepen.

Het is altijd grappig zoiets nog eens na te gaan met een sim. Hieronder de golfvorm van de pulsvormige stroom in het net bij verschillende grootten van de afvlakcondensator (boven), en de effectieve waarde van die stroom (rood), en ook van de stroom door de weerstand (groen) (onder).
Je ziet dat door die 0,1 ohm plus de invloed van de dioden, bij steeds grotere C de stroom niet meer veel toeneemt.

De 1N4007 in dit voorbeeld mag trouwens, volgens zijn specs, tot 30 A piek hebben, zolang je gemiddeld niet boven de 1 A komt. De makers van dioden weten natuurlijk heel goed dat hun product veel meer piekstroom te verwerken krijgt dan de gemiddelde stroom.
Nou meen ik me te herinneren, bij diodes ook weleens een specificatie 'peak current, one time' gezien te hebben. Hier denken ze natuurlijk aan het inschakelen van een voeding - de allereerste laadpuls is groter dan de volgende pulsen. Maar van de 4007 vond ik zo'n spec niet zo gauw.

Er circuleert een bekend pdf'je waarop voor verschillende gelijkrichterschakelingen de stromen in diodes en trafo's vermeld worden. Veel van die waarden berusten op de folklore en zijn fout;

https://www.hammfg.com/electronics/transformers/rectifier

Bedoel je deze soms dit is eigenlijk de enige die ik ken. Maar hier staan niet welke stroom er door de diodes en trafo gaan maar simpel een vuistregel voor welke stroom je DC mag afnemen voor een gegeven trafo en gelijkrichtmethode.

Mooie simulatie!
Ook dat de stroom van een driehoekige vorm overgaat naar een sinus-achtige vorm.

Op maandag 1 juli 2024 21:05:47 schreef Frederick E. Terman:
... Maar van de 4007 vond ik zo'n spec niet zo gauw.

Uit de Vishay datasheet:

Op maandag 1 juli 2024 21:29:39 schreef benleentje:
Bedoel je deze soms [...]

Krek, dat is 'm. Als je bijvoorbeeld naar de Full wave bridge, capacitor input load kijkt (rechts, derde van boven), dan zie je dat je een IDC van 0,62 maal de rated AC Ieff van de secundaire zou mogen afnemen. Met andere woorden, de AC Ieff wordt verondersteld 1,6 maal de IDC te worden.

Maar dat hangt dus heel erg van de condensatorwaarde af, en in ons voorbeeld, met 2200 µF op de gelijkgerichte 325 V uit de brug, was die verhouding niet 1,6 maar ruim 3,6. Wie het blad aanhoudt gaat zijn spulletje dus fors overbelasten in zo'n geval.
Van een trafo bijvoorbeeld zou de temperatuurstijging in graden (3,6/1,6)2 = 5 maal zo groot worden, want die is evenredig met Ieff2. In plaats van een stijging van 20 naar 50 ℃ bijvoorbeeld, zou je dan van 20 naar 170 ℃ gaan.

Op maandag 1 juli 2024 22:39:11 schreef fatbeard:
Uit de Vishay datasheet:

Ja, kijk, daar heb je er een! Mooi compleet gespecificeerd daar. Non-repetitive, dat was de term waarnaar ik zocht 8)7. Tnx!

Ik begrijp wel nog steeds de discrepantie tussen de meetwaarden in de link van Henry en de simulatie van FET niet. Die verschillen kunnen toch onmogelijk zo groot zijn?

Nu ja, de spanning, stroom, onderdelenwaarden en voorál de golfvorm zijn daar totaal verschillend natuurlijk; vanzelfsprekend zijn de uitkomsten dan anders.

Toch is ook in dat voorbeeld de AC Ieff al 1,5 maal zo groot als de IDC, en dat terwijl daar helemaal geen heel smalle, hoge stroompulsen ontstaan.
Deels komt dat doordat de elco daar in verhouding niet zo heel groot is, maar vooral doordat de ingangsspanning voor de diodes (de groene lijn) totaal inzakt voordat de stroom groot dreigt te worden: de 'sinus' is helemaal afgeplat.

Ook in dit soort schijnbaar eenvoudige schakelingen is de simulator heel nuttig en leerzaam om te kijken wat er gebeurt, of kán gebeuren.
Met rekenlineaal, potlood, liniaal en grafiekenpapier deden wij natuurlijk al precies hetzelfde. Maar met de sim is het sneller, foutlozer en véél leuker.
Wel is het met de sim natuurlijk net als met een breimachine: als je zelf helemaal niet kunt breien, heb je aan zo'n breimachine ook niets.

Op dinsdag 2 juli 2024 11:34:04 schreef Frederick E. Terman:
Maar met de sim is het sneller, foutlozer en véél leuker.

Nog leuker is het om het echt te meten. Helaas heb ik geen 2200uF voor 325V liggen :S

@TS: Als je in LTspice en control of alt ingedrukt (ik weet even niet meer welke het is) op de groene tekst "I(V1)" in je grafiek klikt, krijg je gemiddelde en RMS waardes te zien.

Ik heb even zitten kijken, maar de RMS stroom aan de AC kant is echt absurd hoog? honderden amperes. Dit wordt wel minder als ik de interval verander van 40ms naar bijvoorbeeld 300 seconden. Maar nog steeds 10 tallen ampereres RMS.
Als ik de condensator bijvoorbeeld 1000uF maak ipv 40000uF dan zit er ook verschil in, maar het blijft allemaal echt VER boven 1.41A. Dat lijkt me niet te kloppen?

@inhogeresferen: Jawel, dat klopt. Er is echt een heel ongunstige situatie wat betreft de "belasting van het net" ten opzichte van de stroom die je afneemt.

Bedenk je dat het centrale-consument transport-traject bedoeld is om 90% rendement te hebben (max 10% verliezen). Als jij dan ineens met je diodebrug-condensator schakeling aankomt zetten met een 10x hogere effectieve stroom t.o.v. de wattjes die je betaalt... kan je je voorstellen dat de energieleveranciers dat dus liever niet hebben.

@fred101: Die 2200uF per ampere is een beetje een "vuistregel voor 12V voedingen". Niet dat het direct niet meer opgaat bij 9V of 5V, maar 320V is een beetje boel "uit de koers" van het bedoelde werkgebied.

Met de condensatorformule kan je uitrekenen wat de spanningsval in 1 halve periode is als je de condensator weet. Als we uitgaan van 1A en dus 2200uF dan kan je uitrekenen: I = C dU/dt -> dU = I . dt / C = 1A * 10ms / 2.2mF = 4.5V.

Vul je 2A en 4400uF in blijf je op precies dat getal uitkomen.

Wil je een 12V voeding maken, dan is die 4.5V zodanig dat je niet met een 12V trafo toekomt. Met een 12V trafo kan het net, maar dan heb je een dikkere condensator nodig. Of je moet een 15V of 18V trafo nemen. Dat is gebruikelijk.

Maar merk op dat die 4.5V dus iets van 35% van de 12V is. Als je dat doortrekt, dan is misschien een 20% dU in iedere halve periode misschien nog niet eens erg "raar". Dan heb je een dU van 46V, en kan je met je condensatorformule gewoon weer een condensator uitrekenen: I = C dU/dt -> C = I . dt / dU = 1 . 10ms / 46 = 217uF -> 220 uF is wel ongeveer goed genoeg.

De situatie met de piekstromen neemt dan van 2 kanten af. Enerzijds krijg je een oplaad-periode die 2 a 3x langer is. Anderzijds is de condensator 10x kleiner.

Ik heb hier een 12V, 12W voedinkje op m'n bureau open liggen. Daar zit een 4.7uF condensator in. (op de gelijkgerichte 220V). Ongeveer 20x minder dan jou 230/ 320W, dus zou een 20x kleinere condensator kunnen. Ze hebben een 50x kleinere gebruikt. Tja. Krijgen ze een dU van 111V. Beetje minimaal eigenlijk.