Najčešći krugovi za ispravljanje AC na DC. Glavne karakteristike ispravljača

sadržaj:

U modernoj ponudi električnih uređaja, kako za kućnu upotrebu, tako i za druge namjene, većina sadrži ispravljač. To je zbog njihove kontinuirane komplikacije zbog povećane funkcionalnosti. A za multifunkcionalnost potrebna je elektronika koja troši jednosmjernu struju. Obezbeđuje ga izvor napajanja. U njemu se uvijek nalazi ispravljač. U nastavku ćemo detaljnije govoriti o ovom uređaju.

Koji su bili prvi ispravljači?

Razvoj opskrbe električnom energijom počeo je od nule. To znači da za to nije bilo znanja, a posebno opreme. Bilo je potrebno skoro jedno stoljeće da se pojave moderni poluvodički ispravljači. One su posljedica povijesno uspostavljene infrastrukture za snabdijevanje električnom energijom. I, kao što znate, razvio se na bazi naizmjeničnog napona.

Napajanje pri konstantnom naponu je efikasnije, jer gubici u dalekovodima zbog induktivnosti i kapacitivnosti žica ne utiču. Ali gotovo svugdje električna energija u mreži odgovara naizmjeničnom naponu. To se događa jer je napajanje nemoguće bez promjene napona. A ovaj problem još uvijek najefikasnije rješava samo transformator. Istraživači su odmah uočili razliku u svojstvima električnih kola sa naizmeničnim i jednosmernim naponom.

A kako je sekundarni namotaj transformatora efikasan izvor električne energije, bilo je potrebno nekako dobiti neku vrstu konstantnog napona na temelju toga. U prvoj fazi razvoja elektrotehnike pojavile su se samo elektromagnetne mašine. Prilagođeni su za ispravljanje napona. Poznat je i fenomen elektrolize. Korišćen je i za izradu ispravljača - elektrolitskih.

Mehaničko ispravljanje napona

Definicija ispravljanja je proizvodnja jednosmjerne električne struje. Njegova vrijednost ovisit će o obliku naizmjeničnog napona u svakom poluperiodu. Ali jednosmjerna električna struja se dobiva i s pozitivnim poluciklusom napona i s njegovom negativnom vrijednošću. U tom slučaju, opterećenje se mora isključiti iz nepotrebnog polutalasa napona kada napon prođe kroz nulu. Prvi ispravljači su ovaj zadatak obavljali koristeći mehaničke kontakte.

Pokretao ih je sinhroni motor ili ih je pokretao solenoid prilično brzog djelovanja. U oba kola, kontakti za prebacivanje napona kreću se sinhrono s naponom. U krugu s motorom, oni se okreću, zatvarajući se u pravo vrijeme.

Jedinica dizajnirana da ispravlja napon tokom rotacije slična je komutatoru DC motora. Broj lamela - kontakata određen je brojem okretaja sinhronog motora. Kada sinusoida ispravljenog napona prođe kroz nulu, obje četke dodiruju ili početak ili kraj lamele. Početak lamele poklapa se sa vrhom strelice koja pokazuje smjer rotacije motora.

Vrijeme kontakta četkica sa lamelom poklapa se sa trajanjem polovine perioda ispravljenog napona. Sinhroni motor rotira precizno i ​​višestruko od frekvencije napona napajanja, koji ispravlja komutatorom koji je na njemu priključen. Ali njegova inercija mu neće dozvoliti da ispravi naglu promjenu frekvencije napona napajanja. Stoga je efikasan samo kao ispravljač mrežnog napona.

Ispravljač na solenoidu zatvara kontakt ili dok je jezgro uvučeno ili obrnuto. Može raditi samo na određenom minimalnom naponu, koji je dovoljan za pomicanje kontakata. Stoga, dio polutalasa u blizini nulte napone neće biti pravilno obrađen. Ali takav ispravljač može biti prilično mali. Stoga je u svoje vrijeme bio rasprostranjen.

Očigledno je da bez prebacivanja električnog kola ne može doći do ispravljanja napona. A mogućnosti mehaničkog kontakta ograničene su snagom iskre, koja se javlja u trenutku prekida električnog kola. Postepeno uništava ovaj kontakt, što je brže veća električna snaga kada se otvori.

Ovaj uređaj radi bez prebacivanja. Međutim, izumljen je tek nakon dostupnosti dovoljno čistog aluminija. Poznato je da ovaj metal formira tanak film izdržljivog oksida na svojoj površini. Aluminij oksid je gotovo izolator. Ako uronite aluminijsku ploču u određenu otopinu i na nju primijenite negativan potencijal, film će se srušiti. U ovom slučaju, struja u otopini mora dolaziti iz željezne ploče uronjene u blizini - anode.

Aluminij oksidni film će se trenutno otopiti u otopini, na primjer, natrijum fosfata. Stoga će površina katode biti izrađena od čistog aluminija. A struja će teći nesmetano između uronjenih elektroda. Ali čim se polaritet elektroda obrne, površina aluminijske ploče će odmah oksidirati. Film s visokim otporom neće dopustiti da električna struja prođe.

Energetske karakteristike elektrolitskog ispravljača zavise od zapremine posude, kao i od veličine i broja ploča. Ploča od čistog aluminijuma radi dugo vremena. Takav ispravljač može se oštetiti samo mehaničkim uništenjem. Od povećanja struje je "osiguran" svojstvima elektrolita. Previsok napon jednostavno neće biti ispravljen. Ali kada se vrati na nominalnu vrijednost, ovaj ispravljač će nastaviti raditi. Samo ga ne ubijemo.

Opcije cijevi

Takvi mehanički i elektrolitički ispravljači postojali su nekoliko desetljeća prije uvođenja vakuumskih cijevi. Ali oni su također bili ograničeni gubicima struje. Iako nije vezano za prebacivanje. Činjenica je da je za rad lampe potrebno prethodno stvoreno napajanje elektronima.

Ali nisu naučili kako da ga proizvedu u lampama osim upotrebom užarene niti. Tako se pokazalo da, uprkos svojoj brzini, konvencionalna diodna lampa troši previše električne energije na ispravljanje napona. Ali s vremenom je izumljena moćna živina lampa - živin ispravljač. Odlikovala se činjenicom da je u njemu nastalo kontrolirano električno pražnjenje u živinim parama. Pražnjenje je postojalo samo na jednom naponskom polutalasu.

To je omogućilo povećanje snage ispravljača na vrijednosti prihvatljive za industrijsku upotrebu. A na osnovu živinih ispravljača izgrađeni su prvi dalekovodi koji rade na konstantnom naponu. I u svim ostalim električnim uređajima korištene su elektronske lampe-diode. Tridesetih godina dvadesetog veka pojavili su se prvi poluprovodnički ispravljači na bazi selena. Zvali su se "selenski ispravljači".

Međutim, karakteristike ovih ispravljača ostavile su mnogo da se požele. Stoga se potraga za efikasnijim tehničkim rješenjima nastavila i kulminirala pojavom poluvodičke diode. Ali i njegove prednosti su relativne. Temperatura poluprovodnika ne može preći 130-150 stepeni Celzijusa. Iz tog razloga, svi dosadašnji tipovi ispravljača imaju svoju nišu za uslove visoke temperature i zračenja. U drugim radnim uvjetima koriste se diodni ispravljači.

Poluvodička kola

Svaki ispravljač je strujni krug. Sadrži sekundarni namotaj transformatora, ispravljački element, električni filter i opterećenje. U ovom slučaju moguće je dobiti množenje napona. Ispravljeni napon je zbir jednosmjernog i naizmjeničnog napona. Varijabilna komponenta je nepoželjna komponenta koja je smanjena na ovaj ili onaj način. Ali pošto se koriste polutalasi naizmjeničnog napona, drugačije ne može biti.

Utjecaj varijabilne komponente ocjenjuje se koeficijentom valovitosti.

Može se smanjiti na dva načina:

• poboljšanje efikasnosti električnog filtera;
• poboljšanje parametara ispravljenog naizmeničnog napona.

Najjednostavniji polutalasni ispravljač. Prekida jedan od polutalasa naizmeničnog napona. Stoga je koeficijent valovitosti u takvom kolu najveći. Ali ako se trofazni napon ispravi s jednom diodom u svakoj fazi, kao i istim filterom, faktor valovitosti će biti tri puta manji. Međutim, punovalni ispravljači imaju najbolje karakteristike.

Oba poluvala naizmjeničnog napona možete koristiti na dva načina:

• prema dijagramu mosta;

• prema kolu sa sredinom namotaja (Mitkevichevo kolo).

Uporedimo oba ova kola za istu vrijednost ispravljenog napona. Mostno kolo koristi manje zavoja sekundarnog namota transformatora, što je prednost. Ali istovremeno su potrebne četiri diode u jednofaznom ispravljačkom mostu. Kolo srednje tačke zahteva dvostruko više zavoja srednjeg sekundarnog namotaja, što je nedostatak. Još jedan nedostatak ove sheme je potreba za simetrijom dijelova namotaja u odnosu na središnju tačku.

Asimetrija će biti dodatni izvor pulsiranja. Ali ovom krugu su potrebne samo dvije diode, što je prednost. Prilikom ispravljanja postoji napon na diodi. Njegova vrijednost se gotovo ne mijenja ovisno o struji koja teče kroz ovu diodu. Zbog toga se snaga koju rasipa poluvodička dioda povećava kako raste ispravljena struja. To je vrlo uočljivo pri visokim nivoima struje, pa se poluvodičke diode postavljaju na radijatore za hlađenje i po potrebi se puše.

Prilikom ispravljanja velike struje, dvije diode srednjeg kola bit će ekonomičnije i kompaktnije u odnosu na četiri diode mosnog ispravljača. Ispravljačka kola nisu se pojavila niotkuda u to vrijeme. Izmislili su ih inženjeri. Stoga se ispravljačka kola u literaturi ponekad nazivaju u vezi s imenima njihovih otkrića. Kolo mosta se naziva “puni Graetz most”. Kolo sa srednjom tačkom je "Mitkevičev ispravljač".

Poluvodičke diode zajedno sa kondenzatorima omogućavaju stvaranje kola u kojima se kondenzatori pune tokom pola ciklusa i ispuštaju u opterećenje tokom pola ciklusa. U ovom slučaju, naponi koji se akumuliraju na njima se zbrajaju. Na taj način se mogu kreirati kola za množenje napona. Najjednostavniji i najefikasniji ispravljački krug, koji će udvostručiti napon, sadrži dvije diode i dva kondenzatora. Zove se Latour-Delon šema. Njegov analog je Grenacherova shema.

Stvaranjem potrebnog broja ćelija koje sadrže kondenzatore i diode, možete dobiti bilo koji napon koji je višekratnik njihovog broja. Krug koji odgovara ovom rješenju je prikazan ispod. Svaka ćelija sadrži kondenzator i diodu.

U članku su detaljno ispitane samo neke vrste ispravljača koji se najčešće koriste.

Prilikom odabira uređaja morate se voditi parametrima napona opterećenja. Ovo je jedini način da se postigne efektivno ispravljanje napona.

U rasvjetnoj električnoj mreži, iz koje se napajaju svi kućni električni aparati, obično teče naizmjenična struja. Rijedak izuzetak su mala ruralna sela u kojima elektrane daju jednosmjernu struju.

Radio aparati, magnetofoni, električni plejeri i drugi uređaji rade na vakumskim cijevima ili poluvodičkim uređajima, čije elektrode moraju biti napajane jednosmjernim naponom. Baterije se mogu puniti samo jednosmernom strujom. Brojni proizvodni procesi u fabrikama, kao što je hromiranje, ne mogu se izvesti ako nema konstantnog napona.

Zašto naše elektrane daju naizmjeničnu struju? Uostalom, električni grijači i elektromotori će jednako dobro raditi na jednosmjernoj struji? Ovo se uglavnom objašnjava činjenicom da se naizmjenična struja može lako transformirati (konvertirati) u različite napone, što se ne može učiniti jednosmjernom strujom. Prijenos energije naizmjenične struje kroz dalekovod može se izvesti sa znatno manjim gubicima nego kod jednosmjerne struje, zbog činjenice da napon u liniji u ovom slučaju može biti desetine i stotine hiljada volti. Na mjestu potrošnje se smanjuje napon na trafostanicama i naizmjenični napon od 127 ili 220 V se dovodi do naših stanova i tvornica.

Kako dobiti konstantan napon potreban za normalan rad nekih uređaja?

Ispravljač se koristi za pretvaranje naizmjeničnog napona u konstantan. Možete razumjeti kako radi ispravljač samo ako jasno shvatite šta je naizmjenična struja. Naizmjenična struja je struja čiji se smjer i veličina mijenjaju tokom vremena.

U rasvjetnoj mreži, prema standardu koji je usvojen u našoj zemlji, smjer struje se mijenja 50 puta u sekundi, odnosno, kako se kaže, frekvencija industrijske struje je jednaka 50 perioda (herca). To znači da je tokom određenog vremenskog perioda struja u mreži 0, zatim struja počinje glatko da raste, dostiže maksimalnu (amplitudnu) vrednost, nakon čega se struja u mreži postepeno smanjuje i postaje jednaka nuli. Nakon toga, smjer struje se ponovo mijenja i struja opet glatko raste do maksimalne vrijednosti, a zatim se ponovo smanjuje na nulu. Ovaj proces podsjeća na zamah, koji se, ljuljajući se oko ravnotežnog položaja (nulta vrijednost struje), podiže na maksimalnu visinu (maksimalna vrijednost struje), zatim pada, ponovo raste itd. Ovaj proces promjene struje naziva se periodični. U našoj električnoj mreži ovaj proces se ponavlja pedeset puta u sekundi, odnosno struja (napon) ima pedeset ciklusa u sekundi, mijenjajući svoju vrijednost po sinusoidnom zakonu.

Grafički, slika trenutnih promjena u mreži prikazana je na Sl. 1. Takav graf se dobija ako se vrednosti struje ili napona nacrtaju na vertikalnoj osi, a vremenski intervali odbrojani od određenog momenta koji se uzima kao početak brojanja nanese duž horizontalne ose.

Zadatak ispravljača je da dobije jednosmjerni napon iz naizmjeničnog napona; Konstantni napon se može grafički prikazati kao što je prikazano na sl. 2. Jednosmjerna struja ne mijenja ni svoj smjer ni svoju veličinu.

Proces ispravljanja naizmjenične struje (napona) je da se duž putanje struje u električnom kolu uključi element - ventil, koji struju propušta samo u jednom smjeru (istog predznaka). Električni krug naizmenične struje sa ventilom je šematski prikazan na Sl. 3. Jednosmjerna provodljivost ventila dovodi do toga da samo u pozitivnim poluperiodima struja prolazi kroz ventil, au negativnim poluperiodima (označenim na slici 1 sa “-”) nema struje. u kolu. Grafički, struja u takvom kolu može se prikazati kao što je prikazano na sl. 4. Sa pozitivnim poluvalom, otpor ventila je nizak i struja slobodno teče kroz njega. S negativnim poluvalom struja nailazi na veliki otpor, jer je u suprotnom smjeru otpor ventila stotine pa čak i hiljade puta veći i struja ne prolazi kroz njega. Dakle, uključivanjem ventila u AC električni krug, više ne primamo naizmjeničnu struju u ovom krugu. Struja u ovom kolu će se promijeniti samo po veličini i neće promijeniti svoj smjer. Ova struja se naziva pulsirajuća. Može se koristiti, na primjer, za punjenje baterija. Ova struja nije prikladna za napajanje radio opreme. Potrebno je dalje izglađivanje kako bi struja iz pulsirajuće prešla u konstantnu. Ovo se postiže upotrebom filtera.

U najjednostavnijem slučaju, ulogu filtera može igrati kondenzator dovoljno velikog kapaciteta. Na sl. Na slici 5 prikazana je dijagram kola sa ventilom i kondenzatorom C, koji je filter. Izglađivanje talasa (filtriranje) ispravljene struje vrši se zbog činjenice da se kondenzator puni strujom koja prolazi kroz ventil i pohranjuje električnu energiju. Čim struja kroz ventil počne da opada i napon na opterećenju Rn ispravljača počne opadati - a to se događa na kraju svakog pozitivnog polu-ciklusa - kondenzator oslobađa energiju koju je akumulirao tokom pozitivnog polu-ciklusa. ciklus. To je grafički prikazano na slici 6. Kao što se može vidjeti sa slike, struja još nije postala potpuno konstantna i primjetne su oštre pulsacije. Potreban je napredniji filter koji bi osigurao konstantnu struju u opterećenju sa vrlo malim talasima, što neće bitno uticati na rad uređaja koji se napaja iz ispravljača.

Postoji nekoliko vrsta ispravljača. Najjednostavniji od njih je poluvalni, čiji je krug prikazan na Sl. 7. U takvom ispravljaču se koriste samo pozitivni poluperiodi ispravljene struje. Frekvencija talasanja ove struje jednaka je frekvenciji mrežnog napona, a da bi se izgladili talasi, ispravljač sastavljen pomoću polutalasnog kola zahteva dobar filter. Takvi se ispravljači koriste za napajanje opreme koja troši malo struje, jer kako se struja povećava, bit će potrebno komplicirati filter ispravljača.

Češći je punovalni ispravljački krug, gdje se (vidi sliku 8) koriste dva ventila B1 i B2. Struja u opterećenju teče u jednom smjeru cijelo vrijeme. Ispravljanje napona se događa na sljedeći način. U nekom trenutku, na jednom (gornjem, prema dijagramu) terminalu sekundarnog namota transformatora Tr1 će biti pozitivan napon u odnosu na drugi (donji) kraj. Struja će teći kroz ventil B1, koji ima mali otpor u smjeru naprijed, zatim kroz opterećenje do srednje točke sekundarnog namota transformatora. Na sl. 8, prolaz struje je prikazan čvrstom strelicom. Ovo će se nastaviti tokom prvog pozitivnog poluciklusa. Kada se promijeni smjer struje u mreži, na gornjem kraju transformatora će biti negativan napon i struja neće teći kroz ventil B1, jer će ventil imati vrlo visok otpor. Na donjem kraju sekundarnog namota transformatora sada će biti pozitivan napon i struja će teći kroz ventil B2, opterećenje i do srednje tačke sekundarnog namota - transformatora Tr1.

Kada su ventili uključeni na ovaj način, koriste se oba polu-ciklusa ispravljenog napona. Frekvencija talasa u takvom ispravljaču je dvostruko veća i stoga je filtriranje ispravljenog napona uvelike olakšano. Gotovo svi ispravljači za radio, televizore i kasetofone sastavljeni su pomoću punovalnog kola.

Postoji i premosni sklop za uključivanje ispravljača. U ovom slučaju, ispravljanje se odvija prema punovalnom krugu, ali transformator ima jednostavniji dizajn, njegov sekundarni namotaj sadrži upola manje zavoja i ne zahtijeva izlaz iz srednje točke. Međutim, mostni ispravljač zahtijeva dvostruko više kapija nego punovalni ispravljač. Kolo mosnog ispravljača prikazano je na sl. 9. Strelice pokazuju prolaz struje u oba poluperioda.

Kao ventil za ispravljanje naizmjenične struje mogu se koristiti selenske ili bakroks podloške, kenotroni, gastroni ili poluvodičke diode.

Za napajanje masovne radio opreme najšire se koriste kenotronski i selenski ispravljači. Nedavno su se sve više počele koristiti germanijske energetske diode tipa DG-Ts21-27.

Kenotron je vakuumska, obično staklena, radio cijev koja ima dvije elektrode - anodu i katodu. Kenotron s dvije anode ima dvije anode. Svojstvo ventila kenotrona očituje se u činjenici da struja kroz kenotron može teći samo u jednom smjeru - od anode do katode. U suprotnom smjeru struja neće teći, jer elektroni lete samo s površine zagrijane katode i mogu se kretati do anode samo ako je na njoj trenutno pozitivan napon u odnosu na katodu.

Najjednostavniji krug poluvalnog ispravljača koji koristi kenotron kao ventil prikazan je na sl. 10. Smjer struje I je prikazan strelicom. Kondenzatori C1 i C2 i induktor Dr1 čine filter za izravnavanje talasa. Filteri će biti detaljno razmotreni u nastavku.

Postoji mnogo različitih tipova kenotrona, od kojih je svaki dizajniran za specifične radne uslove: neki vam omogućavaju da dobijete veliku ispravljenu struju na relativno niskom naponu, drugi, naprotiv, rade u ispravljaču koji proizvodi visok napon na zanemarljiva struja.

Prilikom projektiranja ispravljača, prije svega, potrebno je odabrati pravi tip kenotrona. Da biste to učinili, morate znati koju struju i napon troši opterećenje koje napaja ispravljač i u skladu s tim podacima odaberite odgovarajuću vrstu kenotrona iz referentne knjige. Pretpostavimo da trebate odabrati kenotron, koji bi trebao biti ugrađen u ispravljač za napajanje prijemnika. Prijemnik ima četiri lampe, ne računajući kenotron.

Stalni napon potreban za napajanje radio cijevi prijemnika je 250 V. Ukupna struja koju troše anoda-ekran kola svih lampi prijemnika je oko 40 mA.

Najprikladniji za naš ispravljač bit će kenotron 6Ts4P, koji, prema referentnim podacima, može osigurati struju do 70 mA s punovalnim ispravljačkim krugom. Što se tiče napona, ovaj kenotron je također prilično prikladan, jer za punovalni ispravljački krug obrnuti napon koji nastaje u ispravljaču ne prelazi trostruki napon opterećenja i jednak je 250x3 = 750 V, a kenotron 6Ts4P može izdržati do 1000 V obrnutog napona.

U selenskom ispravljaču selenske podloške se koriste kao ventil.

Selenska podloška je željezni disk ili pravokutna željezna ploča, na koju se s jedne strane nanosi tanak sloj poluvodiča, selena. Gornji sloj selena je prekriven, kako bi se stvorio kontakt, tankim slojem metala niskog topljenja.

Svojstva ventila selena očituju se u tome što ima jednosmjernu provodljivost. Kada se pozitivni pol izvora struje nanese na željeznu ploču, selenska podloška ima zanemarljiv otpor, i obrnuto, kada se promijeni polaritet, otpor podloške se povećava stotinama puta.

Odabir selenskog ventila za ispravljač također se vrši na osnovu struje i napona potrebnog za opterećenje. Mora se imati na umu da jedna selenska perilica može izdržati napone do 20 V, stoga, ako se na opterećenju razvije napon veći od ove vrijednosti, tada se selenske podloške moraju spojiti u seriju.

Za naš primjer, dovoljno je staviti 13 podloški u svaki krak punotalasnog ispravljača, jer je napon na opterećenju 250 V i broj podloški će se dobiti ako se 250 V podijeli sa 20 V. Rezultirajući dio mora biti zaokružen na najbliži cijeli broj. Da biste odredili koji promjer treba ugraditi podloške, morate zapamtiti da je dozvoljena struja od 30 mA po kvadratnom centimetru površine selenske podloške. Stoga, da bismo odredili površinu selenskih podložaka za naš ispravljač, trebamo podijeliti količinu struje koju troši prijemnik s dopuštenom gustoćom struje (dozvoljenom količinom struje po 1 cm2). Površina podloške je 40/30 = 1,33 cm. Prečnik podloške se lako može odrediti pomoću poznate formule za površinu kruga

Sarea = 0,25*π*D 2,

gde je prečnik podloške jednak

D = (4*S/π) 0,5 = (4*1,33/3,14) 0,5 ≈ 1,3 cm.

Možete preskočiti ovu kalkulaciju i uzeti prečnik podloške direktno iz priručnika. Ako radio-amater ima podloške nekog drugog promjera, onda se one mogu koristiti u ovom ispravljaču. Ako podloške imaju veći promjer od izračunatog, mogu se ugraditi kao ventil bez ikakvih promjena u krugu ispravljača, imajući na umu da dopušteni napon za svaku podlošku ne smije biti veći od 20 V.

Ako je promjer postojećih podložaka manji od izračunatog, tada se podloške mogu spojiti paralelno na način da je ukupna površina dvije paralelno spojene podloške jednaka ili veća od izračunate . Prilikom paralelnog povezivanja podložaka njihov se broj udvostručuje, jer je za svaku podlošku potrebno poštovati dopušteni napon.

Proračun ventila koji koristi germanijsku diodu (slika 11) se izvodi na sličan način. Poznavajući struju opterećenja i napon na njoj, odaberite odgovarajuću vrstu diode iz priručnika. Može se desiti da postojeće germanijumske diode tipa DG-Ts nisu prikladne za dozvoljenu struju ili napon. Ako diode ne odgovaraju struji (struja opterećenja je više nego dopuštena), tada je potrebno instalirati nekoliko dioda spojenih paralelno. Ako diode ne odgovaraju naponu, spajaju se u seriju. Izračunavanje broja dioda povezanih u seriju svodi se na odabir broja dioda tako da pad napona na svakoj od njih ne prelazi dozvoljenu vrijednost.

Prilikom serijskog povezivanja dioda tipa DG-Ts, svaka od njih treba biti šantovana s otporom od najmanje 100 kOhm sa snagom do 1 W. Potrebno je šansirati diode kako bi se izjednačio pad napona na svakoj od njih. Proizvedene diode imaju značajne varijacije u parametrima, a može doći do slučaja kada će pad napona na jednoj od njih biti nekoliko puta veći nego na drugoj, što onemogućuje diode. To se neće dogoditi ako je svaka dioda premoštena otpornikom i pad napona je ravnomjerno raspoređen između svake diode.

Prilikom paralelnog povezivanja poluvodičkih dioda tipa DG-Ts, njihov se broj izračunava pomoću jednostavnih formula. Dakle, za diode tipa DG-Ts21 - 24, broj paralelno povezanih dioda bit će jednak

Za diode tipa DG-Ts25 - 27 broj paralelno povezanih dioda

n = 15,4I0 - 0,54.

U ovim formulama, I0 označava ispravljenu struju u amperima. Može se dogoditi da se broj dioda n, izračunat korištenjem ovih formula, pokaže razlomkom. Zatim biste trebali zaokružiti ovaj broj na najbliži veći cijeli broj. Ponekad izračun rezultira 0 ili negativnim brojem. To znači da je potrebno instalirati samo jednu diodu i ne treba napraviti paralelne veze, jer će odabrana dioda osigurati potrebnu količinu ispravljene struje.

Anti-aliasing filter

Kao što je gore spomenuto, da bi se izgladili talasi nakon ispravljača, na njegovom izlazu se uključuje filter. Tipično, filter se sastoji od filtarske prigušnice Dr1 (slika 12), čiji je namotaj, napravljen od nekoliko hiljada zavoja tanke žice, smješten na čeličnom jezgru. Filter također uključuje dva ili više filterskih kondenzatora. Umjesto ovih kondenzatora, u velikoj većini slučajeva koriste se elektrolitski kondenzatori, koji imaju relativno male dimenzije i veliki kapacitet (10...50 μF).

Filter značajno slabi naizmjeničnu komponentu ispravljenog napona i ima malo utjecaja na direktnu komponentu koja napaja krugove anode i ekrana prijemnika.

Kvalitet filtera je određen njegovim koeficijentom filtracije, koji pokazuje koliko je puta naizmjenična komponenta na izlazu filtera oslabljena u odnosu na naizmjeničnu komponentu na njegovom ulazu.

Dozvoljena vrijednost varijabilne komponente na izlazu filtera ovisi o opremi koju napaja ovaj ispravljač. Za niskofrekventne pojačivače, amplituda pulsiranja anodnog napona ne bi trebala prelaziti 0,5-1% korisnog napona signala izmjerenog u anodnom kolu ove kaskade. Za stepene pojačanja visoke i srednje frekvencije, ova amplituda ne bi trebalo da prelazi 0,05-0,1% (0,1-0,2 V).

Rad filtera ovisi o umnošku induktivnosti induktora i kapacitivnosti filterskog kondenzatora na izlazu. Kapacitet ovog kondenzatora se obično uzima u rasponu od 10-40 mikrofarada. Induktivnost prigušnice za ispravljač male snage obično ne prelazi 20-30 H.

Prilikom procjene podataka filtera, možete koristiti sljedeće pravilo: proizvod induktivnosti zavojnice prigušnice filtera, izražen u Henrysu, i kapacitivnosti kondenzatora na izlazu filtera, izražen u mikofaradima, trebao bi biti jednak 200.

Da bi se poboljšalo filtriranje, filter za izravnavanje može se sastojati od nekoliko veza. Poboljšana filtracija se može postići i korištenjem podešene prigušnice; za to je konstantni kondenzator spojen paralelno na filter prigušnicu (na slici 12 ova veza je prikazana isprekidanom linijom).

Kapacitet kondenzatora se uzima u rasponu od 0,05-0,1 μF i u svakom pojedinačnom slučaju se eksperimentalno određuje.

Filter prigušnica se može uključiti i u “+” i “-” ispravljača, to neće utjecati na kvalitetu filtera. U nekim slučajevima, kada je poželjno iskoristiti prednost pada napona na namotu prigušnice filtera za primjenu negativnog prednapona na kontrolne mreže lampi pojačala prijemnika, prigušnica je uključena u negativni krug ispravljača.

Kada napajate prijemnike malih cijevi, umjesto filtarske prigušnice, možete uključiti namote (ili namotaje) niskofrekventnog transformatora.

Strukturno, prigušnica za izglađivanje filtera je slična energetskom transformatoru male snage. Razlika je u tome što transformator ima nekoliko namotaja, prigušnica ima samo jedan. Jezgro induktora mora imati zračni raspor, što eliminira mogućnost magnetskog zasićenja jezgre jednosmjernom strujom koja teče kroz namotaj induktora.

Magnetno zasićenje smanjuje induktivnost induktora, što smanjuje performanse filtera.

Strukturno, filtarska prigušnica i energetski transformator ispravljača mogu se izračunati na osnovu članka odštampanog u Dodatku br. 1 za početnike, „Proračun i proizvodnja energetskog transformatora“ (poslato uz Radio časopis br. 5, 1957.). Samo treba uzeti u obzir da je pri određivanju napona na izlazu ispravljača potrebno uzeti u obzir pad napona na prigušnici filtera i da u slučaju korištenja punovalnog kenotronskog ispravljača sa kondenzatorom filter, efektivni napon i struja pojačanog namota su povezani sa naponom i strujom na izlazu ispravljača sledećim odnosima: napon na sekundarnom namotu, 2..2,2 puta veći napon se uzima na izlazu ispravljača , a struja u namotaju je 1..1.2 I0. Struje i naponi namotaja za žarulje sa žarnom niti i kenotron određuju se podacima sa žarnom niti kenotrona i sijalica za koje je proračunati ispravljač namijenjen za napajanje.

Umjesto filterske prigušnice, ponekad se koristi aktivni otpor, koji mora imati značajnu vrijednost da bi se postigla dobra filtracija.

Nedostatak ovakvog filtera je veliki pad napona na otporu filtera, pa se takav filter može koristiti samo u pojačivačima male snage. Prilikom izračunavanja ispravljača s takvim filterom, precizira se dozvoljeni pad ispravljenog napona na otporu koji je uključen u filter, Upad, nakon čega se vrijednost ovog otpora R nalazi pomoću formule

gdje je I0 struja u mA uklonjena iz ispravljača.

Vrlo često se za napajanje ove ili one opreme koriste različiti konstantni naponi. Da bi se isti ispravljač koristio u tu svrhu, na njegov ulaz je priključen lanac od nekoliko serijski povezanih konstantnih otpora od nekoliko hiljada Ohma. Ovi otpori ne bi trebali biti veliki, jer će inače napon koji se uklanja sa razdjelnika uvelike ovisiti o veličini opterećenja. Oni također ne bi trebali biti jako mali kako ne bi preopteretili ispravljač.

Ispravljač je uređaj za pretvaranje naizmjeničnog napona u jednosmjerni. Ovo je jedan od najčešćih dijelova u električnim aparatima, počevši od sušila za kosu do svih vrsta napajanja sa DC izlaznim naponom. Postoje različiti ispravljački krugovi i svaki od njih se u određenoj mjeri nosi sa svojim zadatkom. U ovom članku ćemo govoriti o tome kako napraviti jednofazni ispravljač i zašto je to potrebno.

Definicija

Ispravljač je uređaj dizajniran za pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu. Riječ "konstanta" nije sasvim točna; činjenica je da će na izlazu ispravljača, u krugu sinusoidnog naizmjeničnog napona, u svakom slučaju postojati nestabilizirani pulsirajući napon. Jednostavnim riječima: konstantan u predznaku, ali varira u veličini.

Postoje dvije vrste ispravljača:

Polutalasni. Ispravlja samo jedan poluval ulaznog napona. Karakteriziraju ga jaki talasi i nizak napon u odnosu na ulaz.

Pun talas. Shodno tome, dva polutalasa se ispravljaju. Mreškanje je manje, napon je veći nego na ulazu ispravljača - to su dvije glavne karakteristike.

Šta znači stabilizirani i nestabilizirani napon?

Stabilizirani je napon koji se ne mijenja u vrijednosti bez obzira na udare opterećenja ili ulaznog napona. Za napajanje transformatora ovo je posebno važno jer izlazni napon zavisi od ulaznog napona i razlikuje se od njega za Ktransformacioni napon.

Nestabilizirani napon - mijenja se ovisno o naponima u opskrbnoj mreži i karakteristikama opterećenja. S takvim napajanjem, zbog nestanka, povezani uređaji mogu pokvariti ili postati potpuno neispravni i otkazati.

Izlazni napon

Glavne veličine naizmjeničnog napona su amplituda i efektivna vrijednost. Kada kažu "u mreži od 220 V", misle na efektivni napon.

Ako govorimo o vrijednosti amplitude, onda mislimo na koliko volti od nule do gornje tačke polutalasa sinusnog vala.

Izostavljajući teoriju i niz formula, možemo reći da je 1,41 puta manji od amplitude. Ili:

Amplitudni napon u mreži od 220V jednak je:

Prva shema je češća. Sastoji se od diodnog mosta - međusobno povezanih "kvadratom", a teret je spojen na njegova ramena. Ispravljač mostnog tipa sastavlja se prema donjem dijagramu:

Može se povezati direktno na mrežu od 220V, kao što je urađeno u, ili na sekundarne namotaje mrežnog (50 Hz) transformatora. Diodni mostovi prema ovoj shemi mogu se sastaviti od diskretnih (pojedinačnih) dioda ili koristiti gotov sklop diodnog mosta u jednom kućištu.

Drugi krug - ispravljač srednje tačke ne može se povezati direktno na mrežu. Njegovo značenje je korištenje transformatora sa slavinom iz sredine.

U svojoj srži, to su dva poluvalna ispravljača spojena na krajeve sekundarnog namota; opterećenje je spojeno jednim kontaktom na točku spajanja diode, a drugim na slavinu iz sredine namotaja.

Njegova prednost u odnosu na prvi krug je manji broj poluvodičkih dioda. Nedostatak je upotreba transformatora sa središnjom tačkom ili, kako je još zovu, slavinom iz sredine. Manje su uobičajeni od konvencionalnih transformatora sa sekundarnim namotom bez slavina.

Ripple Smoothing

Napajanje s pulsirajućim naponom neprihvatljivo je za brojne potrošače, na primjer, izvore svjetlosti i audio opremu. Štaviše, dozvoljene pulsacije svjetlosti su regulirane državnim i industrijskim propisima.

Da bi izgladili talase, koriste paralelno instalirani kondenzator, LC filter, razne P- i G-filtre...

Ali najčešća i najjednostavnija opcija je kondenzator instaliran paralelno s opterećenjem. Njegov nedostatak je u tome što ćete za smanjenje talasanja na vrlo snažnom opterećenju morati instalirati vrlo velike kondenzatore - desetine hiljada mikrofarada.

Njegov princip rada je da je kondenzator napunjen, njegov napon dostiže amplitudu, napon napajanja nakon tačke maksimalne amplitude počinje da se smanjuje, od ovog trenutka opterećenje se napaja kondenzatorom. Kondenzator se prazni u zavisnosti od otpora opterećenja (ili njegovog ekvivalentnog otpora ako nije otporan). Što je kapacitivnost kondenzatora veća, to će talasanje biti manje u poređenju sa kondenzatorom sa nižim kapacitetom priključenim na isto opterećenje.

Jednostavnim riječima: što se kondenzator sporije prazni, to je manje mreškanja.

Brzina pražnjenja kondenzatora ovisi o struji koju troši opterećenje. Može se odrediti pomoću formule vremenske konstante:

gdje je R otpor opterećenja, a C je kapacitet kondenzatora za izravnavanje.

Dakle, iz potpuno napunjenog stanja u potpuno ispražnjeno stanje, kondenzator će se isprazniti za 3-5 t. Puni se istom brzinom ako se punjenje odvija preko otpornika, tako da u našem slučaju to nije bitno.

Iz toga slijedi da je za postizanje prihvatljivog nivoa valovitosti (određeno je zahtjevima opterećenja za izvor napajanja) potreban kapacitet koji će se isprazniti u vremenu nekoliko puta većem od t. Budući da je otpor većine opterećenja relativno mali, potreban je veliki kapacitet, pa se, kako bi se izgladile talase na izlazu ispravljača, koriste, nazivaju se i polarnim ili polariziranim.

Imajte na umu da se ne preporučuje brkati polaritet elektrolitskog kondenzatora, jer to može dovesti do njegovog kvara, pa čak i eksplozije. Moderni kondenzatori su zaštićeni od eksplozije - na gornjem poklopcu imaju žigosanje u obliku križa, duž kojeg će kućište jednostavno puknuti. Ali iz kondenzatora će izaći mlaz dima; bit će loše ako vam uđe u oči.

Kapacitet se izračunava na osnovu faktora talasanja koji treba osigurati. Jednostavno rečeno, koeficijent valovitosti pokazuje za koji postotak napon pada (pulsira).

C=3200*In/Un*Kp,

Gdje je In struja opterećenja, Un je napon opterećenja, Kn je faktor valovitosti.

Za većinu tipova opreme koeficijent valovitosti se uzima kao 0,01-0,001. Dodatno, preporučljivo je instalirati što veći kapacitet za filtriranje visokofrekventnih smetnji.

Kako napraviti napajanje vlastitim rukama?

Najjednostavniji DC napajanje sastoji se od tri elementa:

1. Transformer;

3. Kondenzator.

Ovo je neregulisano jednosmerno napajanje sa kondenzatorom za izravnavanje. Napon na njegovom izlazu je veći od naizmjeničnog napona na sekundarnom namotu. To znači da ako imate transformator 220/12 (primarni je 220V, a sekundar 12V), onda ćete na izlazu dobiti konstantu 15-17V. Ova vrijednost ovisi o kapacitetu kondenzatora za izravnavanje. Ovaj krug se može koristiti za napajanje bilo kojeg opterećenja, ako mu nije važno da napon može "plutati" kada se napon napajanja promijeni.

Kondenzator ima dvije glavne karakteristike - kapacitivnost i napon. Shvatili smo kako odabrati kapacitivnost, ali ne i kako odabrati napon. Napon kondenzatora mora premašiti amplitudni napon na izlazu ispravljača za najmanje polovicu. Ako stvarni napon na pločama kondenzatora premašuje nazivni napon, postoji velika vjerovatnoća njegovog kvara.

Stari sovjetski kondenzatori napravljeni su s dobrom rezervom napona, ali sada svi koriste jeftine elektrolite iz Kine, gdje u najboljem slučaju postoji mala rezerva, au najgorem slučaju neće izdržati navedeni nazivni napon. Stoga ne štedite na pouzdanosti.

Stabilizirano napajanje razlikuje se od prethodnog samo po prisutnosti stabilizatora napona (ili struje). Najjednostavnija opcija je korištenje L78xx ili drugih, kao što je domaći KREN.

Na ovaj način možete dobiti bilo koji napon, jedini uslov pri korištenju ovakvih stabilizatora je da napon na stabilizatoru mora premašiti stabiliziranu (izlaznu) vrijednost za najmanje 1,5V. Pogledajmo šta je napisano u podatkovnoj tablici 12V stabilizatora L7812:

Ulazni napon ne bi trebalo da prelazi 35V, za stabilizatore od 5 do 12V, i 40V za stabilizatore 20-24V.

Ulazni napon mora biti veći od izlaznog za 2-2,5V.

One. za stabilizirano napajanje od 12V sa stabilizatorom serije L7812 potrebno je da ispravljeni napon bude u rasponu od 14,5-35V, kako bi se izbjeglo propadanje, bilo bi idealno rješenje koristiti transformator sa sekundarom od 12V namotavanje.

Ali izlazna struja je prilično skromna - samo 1,5 A, može se pojačati pomoću prolaznog tranzistora. Ako imate, možete koristiti ovu šemu:

Prikazuje samo vezu linearnog stabilizatora, izostavljen je "lijevi" dio kola s transformatorom i ispravljačem.

Ako imate NPN tranzistore kao što je KT803/KT805/KT808, onda će ovaj učiniti:

Vrijedi napomenuti da će u drugom krugu izlazni napon biti 0,6V manji od napona stabilizacije - ovo je pad na prijelazu emiter-baza, pisali smo više o tome. Da bi se kompenzirao ovaj pad, dioda D1 je uvedena u kolo.

Moguće je ugraditi dva linearna stabilizatora paralelno, ali to nije neophodno! Zbog mogućih odstupanja tokom proizvodnje, opterećenje će biti neravnomjerno raspoređeno i zbog toga jedan od njih može izgorjeti.

Instalirajte i tranzistor i linearni stabilizator na radijator, po mogućnosti na različite radijatore. Postaju veoma vruće.

Regulisana napajanja

Najjednostavnije podesivo napajanje može se napraviti s podesivim linearnim stabilizatorom LM317, njegova struja je također do 1,5 A, krug možete pojačati prolaznim tranzistorom, kao što je gore opisano.

Evo vizualnijeg dijagrama za sastavljanje podesivog napajanja.

Sa tiristorskim regulatorom u primarnom namotaju, u suštini isto regulirano napajanje.

Usput, slična shema se koristi za regulaciju struje zavarivanja:

Zaključak

Ispravljač se koristi u izvorima napajanja za proizvodnju istosmjerne struje iz naizmjenične struje. Bez njegovog sudjelovanja neće biti moguće napajati DC opterećenje, na primjer LED traku ili radio.

Također se koriste u raznim punjačima za automobilske akumulatore, postoji niz krugova koji koriste transformator sa grupom slavina iz primarnog namota, koji se preklapaju preklopnim prekidačem, a samo diodni most je ugrađen u sekundarni namotaj. Prekidač je instaliran na strani visokog napona, jer je struja nekoliko puta manja i njegovi kontakti neće izgorjeti od toga.

Koristeći dijagrame iz članka, možete sastaviti jednostavno napajanje kako za stalan rad s nekim uređajem tako i za testiranje vaših elektroničkih domaćih proizvoda.

Krugovi se ne odlikuju visokom efikasnošću, ali proizvode stabilizirani napon bez mnogo mreškanja; potrebno je provjeriti kapacitet kondenzatora i izračunati ga za određeno opterećenje. Savršeni su za audio pojačala male snage i neće stvarati dodatni šum u pozadini. Podesivo napajanje će biti korisno za ljubitelje automobila i autoelektričare za testiranje releja regulatora napona generatora.

Regulirano napajanje se koristi u svim područjima elektronike, a ako ga poboljšate zaštitom od kratkog spoja ili strujnim stabilizatorom na dva tranzistora, dobit ćete gotovo potpuno laboratorijsko napajanje.

Jedan od najčešćih pretvarača struje su ispravljači naizmjenične struje u pulsirajuću (konstantnu u smjeru kretanja nosilaca, ali promjenjivu u trenutnoj veličini) struju. Imaju veoma široku primenu. Uobičajeno se mogu podijeliti na ispravljače male snage (do nekoliko stotina vati i ispravljače velike snage (kilovati i više)).

Njegov glavni dio je ispravljački uređaj B, formiran od dioda spojenih na poseban način. Tu dolazi do pretvaranja naizmjenične struje u pulsirajuću jednosmjernu struju. Naizmjenični napon se dovodi do ispravljačkog uređaja preko transformatora Tr. U nekim slučajevima transformator možda neće biti (ako napon električne mreže odgovara onom potrebnom za rad ispravljača). Transformator (ako postoji) u većini slučajeva ima i karakteristike u povezivanju svojih namotaja. Pulsirajuća struja, po pravilu, nije konstantne vrijednosti u svakom trenutku vremena, a kada je potrebno imati glatkiju vrijednost od one koja se dobije nakon ispravljača, koriste se filteri F. Po potrebi se ispravljač dopunjava sa stabilizator napona ili struje St, koji ih održava na konstantnom nivou ako se parametri električne mreže mijenjaju iz različitih razloga. Blok dijagram je upotpunjen opterećenjem H, što značajno utiče na rad cijelog uređaja i stoga se smatra sastavnim dijelom cijelog pretvarača.

Sam ispravljač je onaj njegov dio koji je na gornjoj slici zaokružen isprekidanom linijom i sastoji se od transformatora i ispravljačkog uređaja.

Ovaj pododjeljak govori o ispravljačima male snage, koji su neophodni za obezbjeđivanje konstantnog napona svim vrstama uređaja u oblastima upravljanja, regulacije, strujnih pojačivača, generatora male snage i tako dalje. U pravilu se napajaju jednofaznim naizmjeničnim naponom 220 ili 380 V sa frekvencijom od 50 Hz.

Nulti krug ispravljanja

Preporučljivo je razmotriti princip rada najjednostavnijeg jednofaznog ispravljača struje koristeći takozvani nulti krug. Iako je sada relativno retko (kao što je objašnjeno u nastavku), poznavanje fizičkih procesa koji se dešavaju u ovom kolu veoma je važno za razumevanje daljeg materijala.

Nulti krug izgleda ovako:

Transformator Tr ima dva namotaja na sekundarnoj strani, povezana serijski na način da u odnosu na sredinu A napon na slobodnim krajevima namotaja V I With identične po veličini, ali suprotne po fazi. Ispravljački uređaj čine dvije diode D1 i D2, koje su međusobno povezane na svojim katodama, dok je svaka anoda povezana na odgovarajući namotaj. Opterećenje Zn je povezano između katoda dioda i točke transformatora.

Pogledajmo kako se pulsirajući napon javlja na opterećenju. Prvo ćemo smatrati da je opterećenje čisto aktivni otpor, Z n = R n. Kada se napon u namotajima promijeni prema sinusoidnom zakonu, tada će tokom tog poluciklusa kada se pozitivni potencijal primijeni na anodu diode, teći jednosmjerna struja. Budući da je napon na diodi djelić volta, zanemarit ćemo ga. Tada će se cijeli pozitivni poluval naizmjeničnog napona jednostavno primijeniti na opterećenje R n. Kada je napon negativan na anodu, neće biti struje (također ćemo zanemariti malu obrnutu struju diode). Tako će samo pozitivan poluval naizmjeničnog napona doći do opterećenja tokom polovine perioda. Druga polovina perioda biće bez struje.

Sekundarni namoti su spojeni u antifazi, opterećenje je zajedničko za oba namota, tako da, dok struja teče u jednom od njih (na primjer, u gornjem), drugi će biti oslobođen i obrnuto.

Stoga će u opterećenju svaki poluciklus biti ispunjen poluvalom naizmjeničnog napona:

A ispravljeni napon Ud će imati oblik identičnih polutalasa, koji se ponavljaju sa periodom upola dužim od perioda naizmeničnog napona u mreži napajanja (2π radijana). Za generalizaciju, koja će biti zgodna, dalje ćemo pretpostaviti da je period promjene ispravljenog napona manji od 2π u m puta i jednako je 2π/ m(u našem slučaju m-2). Ako je opterećenje aktivni otpor R n, tada će struja u njemu i d pratiti krivulju napona.

Razmatrano kolo će imati nedostatak što u sekundarnim namotajima, u poređenju sa primarnim, postoje značajni talasi struje, jer ti namoti rade naizmjenično. Budući da su namotani na jedno jezgro, magnetski tok u potonjem će biti promjenjiv, stoga će u primarnom namotu struja biti promjenjiva, s pozitivnim i negativnim poluvalovima. Kao što znate iz kursa elektrotehnike, efektivne i prosječne vrijednosti struje ili napona su iste samo za jednosmjernu struju. Što je pulsiranje veće, to će efektivna vrijednost biti veća u odnosu na prosjek. Stoga snaga na obje strane transformatora neće biti ista. Međutim, postoji samo jedan transformator, a zapreminu željeza za njegovu jezgru treba odabrati na osnovu jedne vrijednosti snage.

Stoga smo uvjetno uveli koncept tipične snage transformatora, koja je jednaka prosjeku snaga obje strane:

Mostni ispravljač ili Graetz kolo

Ovaj nedostatak se može ispraviti korištenjem uređaja za ispravljanje u obliku takozvanog mosta (Graetz kolo):

U ovom slučaju, prvi polu-ciklusi će raditi, na primjer, diode D2 i D4, a drugi polu-ciklusi - D1 i D3. Na opterećenju će svaki put biti puni poluval sekundarnog napona:

Mostno kolo također ima manje složen, lakši i jeftiniji transformator. ima nekoliko drugih prednosti.

Zanimljivo je da se ovaj krug historijski pojavio ranije od nultog kola, ali nije bio rasprostranjen jer je, prvo, imao četiri diode umjesto dvije. Međutim, glavna stvar nije bio njihov broj, već činjenica da tokom rada, svakog poluciklusa, struja prolazi kroz dvije serijski spojene diode, na koje pada dvostruki napon. U to vrijeme još nije bilo poluvodičkih dioda, a vakuumske ili živine diode imale su značajan pad napona pri prolasku jednosmjerne struje, što je značajno smanjilo efikasnost. Pokazalo se da je složeniji transformator neutralnog kruga, ali s jednom diodom u strujnom krugu ispravljanja, ekonomski isplativiji od mosnog kruga s dvostrukim brojem dioda i dvostrukom potrošnjom energije za njih. I tek je pojava relativno jeftinih poluvodičkih dioda s vrlo malim padom napona naprijed omogućila prelazak na premosna kola, koja su sada praktički zamijenila nulti krug (u ovome se, po želji, može vidjeti manifestacija jednog od dijalektičkih zakoni - razvoj u spirali).

Osnovni odnosi za ispravljač

Hajde da izvedemo neke važne formule koje opisuju procese koji postoje u ovoj šemi. Pretpostavit ćemo da su date vrijednosti prosječni napon na opterećenju U d i prosječna vrijednost struje u njemu I d.

Zapamtimo ovaj izraz za kasnije. U našem slučaju m=2 i . Pošto se U d smatra datim, onda

Iz prethodnog izraza imamo:

Ovaj koeficijent određuje omjer mreže napajanja i napona na sekundarnom bočnom namotu:

Efektivna vrijednost struje sekundarnog namotaja

Struja sekundarnog namota u isto vrijeme je struja u opterećenju. Pošto je opterećenje čisto aktivno i struja u njemu prati oblik pulsirajućeg napona, onda između njegove prosječne vrijednosti i efektivne vrijednosti postoji isti odnos kao i za napone, tj.

Efektivna vrijednost struje primarnog namotaja

Struja u primarnom namotu se ponavlja, uzimajući u obzir n, struju sekundarnog namota:

Snaga transformatora

Snage primarne i sekundarne strane transformatora u ovom krugu su iste, dakle:

Ispravljeni talasi napona

Pulsirajući napon se sastoji od prosječne vrijednosti Ud i beskonačnog broja harmonijskih komponenti čije se amplitude mogu odrediti korištenjem Fourierovih formula. Ako je ishodište koordinata odabrano kao na slici, tada će u harmonijskom sastavu biti prisutni samo kosinusni harmonici (pošto je kriva simetrična u odnosu na koordinatnu osu). Amplituda k-tog harmonika određena je formulom:

Gdje je: l – poluciklus π/m;

Prvi harmonik U (1) m će imati najveću amplitudu, pa određujemo samo njega, uz pretpostavku da je k=1:

Zamjenom dobijamo:

Omjer prvog harmonika i prosječne vrijednosti naziva se faktor talasanja:

Prisjetimo se ove formule za budućnost, ali sada imajte na umu da je u našem slučaju za m – 2, q – 2/3. Radi se o velikim talasima - amplituda prvog harmonika je 67% prosječne vrijednosti ispravljenog napona.

Prosječna struja diode

Kao što smo već vidjeli, diode rade naizmjence - svaka od njih provodi u prosjeku polovinu ukupne struje koja je u opterećenju. Stoga, svaka od dioda mora biti projektovana za struju Iv = Id /2

Najveći reverzni napon na diodi

Dok dioda B1 provodi, može se smatrati zatvorenom, a tada će se napon sekundarnog namota primijeniti na diodu B2 u suprotnom smjeru. Stoga, svaka od dioda mora biti dizajnirana za svoju vrijednost amplitude:

Ispravljač električne struje je poseban uređaj koji je dizajniran da dobije izlaznu jednosmjernu električnu struju iz ulazne naizmjenične struje. Većina ispravljača ima filtere kako bi izgladili jednosmjerne napone i struje koje stvaraju.

Zašto vam je potreban ispravljač?

Glavni nedostatak galvanskih ćelija koje napajaju mnoge električne uređaje je njihov kratak vijek trajanja. Ove su neugodnosti posebno uočljive ako opterećenje zahtijeva velike struje. Električna struja iz industrijske mreže za napajanje najprikladnija je za napajanje elektroničkih potrošača. Ali uređaj dizajniran da se napaja iz baterije ne možete povezati direktno na mrežu. Potrebno je pretvoriti naizmjenični napon mreže u jednosmjerni napon. Stoga je vrlo korisno razumjeti kako napraviti ispravljač. Za napajanje opreme obično se koriste naponi niži od napona mreže. To se postiže upotrebom energetskog transformatora. Zatim se izmjenični napon pretvara u jednosmjerni napon. Konstanta se dobija u dve faze:

Prvo, varijabilna slika se pretvara u pulsirajuću, odnosno mijenja se od nulte vrijednosti u samo jednom smjeru. Nakon toga, filter pretvara pulsirajući napon u jednosmjerni napon.

Vrste ispravljača

• Poluvalni - ispravljač koji se sastoji od kondenzatora i jedne poluvodičke diode. Njegov dizajn je vrlo jednostavan. Ima nisku efikasnost, stoga se koristi samo za napajanje potrošača male snage.
• Punotalasni ispravljač, sastoji se od namotaja transformatora, kondenzatora i četiri diode. Obično se izvodi pomoću mosnog kola. Koristi se za napajanje radio opreme.

Diode se biraju prema sljedećim parametrima: veličinom direktne (ispravljene) struje na izlazu ispravljača i veličinom obrnutog napona. Ovi parametri su preuzeti iz referentnih knjiga. Ispravljena struja ne može biti manja od struje koju troši opterećenje. Diode se neće zagrijati ako je ispravljena struja 2 puta veća od struje koju zahtijeva potrošač. Reverzni napon se sastoji od napona sekundarnog namotaja i napona na kondenzatoru.

Izrada ispravljača

• Uzmimo staklenu teglu ili staklo od pola litre, ploče površine 40x100 mm - aluminijum i bakar, gumenu cijev prečnika 2 cm. Odrežite 2 cm od cijevi i stavite je na aluminijsku ploču. To je učinjeno jer elektrolit tokom rada snažno korodira aluminijum. Ako na njega stavite gumu, zaštitit će metal od korozije, a ravnalo će trajati mnogo duže.
• Kao elektrolit koristit ćemo otopinu sode bikarbone. Trebat će vam 5-7 grama na 100 ml vode. Uzmimo aluminijum kao pozitivan pol, a olovo kao negativni pol. Struja će teći ako spojite ispravljač sa olovnom pločom na mrežu. Ali struja će teći samo u jednom smjeru. Aluminijska ploča će biti pol konstantnog pozitivnog napona.
• Ako je aluminijska ploča spojena na mrežu, olovna ploča će djelovati kao negativni pol. Ovo će biti polutalasni ispravljač kroz koji teče samo jedan poluciklus struje. U tom slučaju struja će teći u pozitivnom smjeru.
• Za potpuno iskorištavanje napona koriste se punovalni ispravljači. Broj elemenata od kojih se sastoje ovisi o potrebnoj količini ispravljene struje. Priključuju se na obje faze električne mreže.
• Prilikom priključivanja uređaja na električnu mrežu koristite osigurače. Pomoću reostata možete regulisati napon.

Proračun ispravljača

• Odredimo izmjenični napon sekundarnog namota transformatora:

  Un - konstantni napon opterećenja, V;

  B je koeficijent koji ovisi o struji opterećenja.

• Određujemo maksimalnu struju koja teče kroz diode:

  Id = 0,5 C In,

  Id – struja koja teče kroz diodu,

  In - najveća trenutna vrijednost,

  C je koeficijent koji ovisi o opterećenju.

• Odredimo obrnuti napon:

  Uform = 1,5 Un,

  Urev - obrnuti napon,

  Napon bez opterećenja.

• Odaberimo diode čija su ispravljena struja i reverzni napon veći od izračunatih.
• Nađimo vrijednost kapacitivnosti kondenzatora:

  Sf = 3200 In / Un Kp,

  Sf - kapacitet filterskog kondenzatora,

  In - maksimalna struja opterećenja;

  Neopterećeni napon,

  Kp – koeficijent pulsacije (10 -5 -10-2).

Ispravljač za zavarivanje

VD ispravljač za zavarivanje se koristi kao izvor napajanja pri zavarivanju sa bilo kojom elektrodom. Koristi se za eliminaciju međustrujnih prekida tokom zavarivanja, što rezultira visokokvalitetnim zavarom.

• Ispravljač je univerzalan i može se koristiti u najtežim radnim uvjetima.
• Neosetljiv na temperaturne fluktuacije, promene vlažnosti, pad napona u mreži i prašinu.
• Pouzdan
• Durable
• Ima nisku cijenu i može zamijeniti skupe instalacije.

Sada znate sve o tome ko želi da zna kako napraviti peglu kod kuće. To će vam omogućiti da sami i uz najmanju cijenu riješite probleme zbog njegovog odsustva.