整流器の効率について

単層全波整流回路で交流を直流に整流し、負荷を変化させて効率を測定したのですが(80%程度)
この効率は負荷の前に平滑回路を組み込めば改善できるでしょうか？

No.7 回答者： FT56F001 回答日時： 2011/10/25 18:39

#4は正しいです。

純抵抗がついた平滑なしの単相全波整流回路では，
#5さんがおっしゃるように，
抵抗の消費電力は［直流分］＋［交流リプル分］です。
平均値指示の直流計器で計測した直流電圧と直流電流の積は，
このうち直流分電力だけの値となり，
交流リプル分による電力を含みません。
このため抵抗の実際の消費電力より小さな電力が測定されてしまいます。
ダイオード損失を無視すれば，#4さんがおっしゃるように，
抵抗の真の消費電力は，交流電圧の実効値＊交流電流の実効値と同じ値です。

全波整流回路を通すと，交流電圧実効値の2√2/π≒0.9倍の直流平均電圧が出ます。
#3,#6さんのおっしゃるように，計測される直流電力は，
交流リプル分を含む真の消費電力の0.81倍となり，見かけの効率は0.81にみえます。
平均値指示の直流メータで脈動を含む電源を測ったために，
一種の測定誤差が出たと考えればよいと思います。

No.6 回答者： foobar 回答日時： 2011/10/24 13:33

＃３の文章を読み違えてました。

失礼。
脈動している整流出力を平均値指示の電圧計、電流計を使って測って直流出力を測定したなら、測定値は実際の出力電力の80%の値になる、ってことですね。
それなら納得です。

No.5 回答者： bogen555 回答日時： 2011/10/23 18:24

ANo.4が何を言いたいのか理解できませんが、直流電源の出力に抵抗を接続すれば、抵抗の消費電力は［直流分］＋［交流リプル分］（もちろんベクトル和）になります。

ただし、直流電源の出力電力は直流分だけで、直流電圧計と直流電流計で測定されます。
もちろん、直流＋交流電源となっていれば、出力電力の測定はユーザーに任されています。
ここら辺のことは、あまりに当然のことで書いてある本は少ないんですが、初心者向けの電源の本を見ると書いてことがあります。

No.4 回答者： foobar 回答日時： 2011/10/23 14:31

単相全波整流出力を平滑せずに抵抗に加えると、電圧も電流も共に|sin(wt)|の形になっていて、消費電力は交流電圧の実効値＊交流電流の実効値と同じ値になりますね。

No.3 回答者： bogen555 回答日時： 2011/10/20 21:49

交流の入力電力は電力計、直流出力は直流の電圧計と電流計で測定したとします。

交流は実効値であり、直流は平均値だとゆうことは理解してますか？
つまり、交流をAsinθ（本当はθ=ωtだけど面倒だからこうします）とすると
実効値は　A√{(1/π)∫(0→π)sin^2θdθ}
平均値は　A(1/π)∫(0→π)sinθdθ
本当は少し違うんですが、面倒だから力率を１とすると平滑無しの時は
交流入力電力＝（交流電圧実効値）×（交流電流実効値）
直流出力電力＝（交流電圧平均値）×（交流電流平均値）
となります（積分計算は自分でしてね）。
上の計算結果を入れれば
効率＝（直流出力電力）÷（交流入力電力）≒０．８１
となり、実験結果はおおむね正しいです。
後に平滑回路を組み込めば改善できますが、力率が１から大幅に低下するんで、測定持の交流入力電力は必ず電力計を使ってください。
平滑回路を入れると理論効率は求められないんで、求めるには回路シミュレーション（無料のLTspiceとか）か、電源回路設計者なら大概読んでいる有名なO.H.schadeの論文(Proc. IRE, Vol. 31, p. 356, 1943)を参照してください。

No.2 回答者： foobar 回答日時： 2011/10/20 11:04

どんな負荷かどんな平滑回路を挿入するかにもよりますし、整流回路のどこの損失が支配的かにもよりますが、ダイオードの順方向損失が支配的なら、平滑回路を組み込んでもあまり変わらないかと思います。

抵抗性の損失なら、コンデンサインプットの平滑回路を入れると整流回路部分での電流脈動が大きくなる分、むしろ損失は増えるでしょう。
チョークインプット型で十分な負荷電流の元で動かせば整流回路部分での損失は減るかもしれません。ただし、コイルを追加挿入することになりコイルでの損失が追加されるので、全体の損失は増えるでしょう。

No.1 回答者： fjnobu 回答日時： 2011/10/20 08:13

何の効率でしょうか？

整流回路の効率？負荷の効率？
何の効率にしても、も少し状況が判然としないと回答できません。