رایج ترین مدارهای یکسو کننده AC به DC. ویژگی های اصلی یکسو کننده ها

محتوا:

در انواع مدرن وسایل برقی، هم برای مصارف خانگی و هم برای کارهای دیگر، اکثر آنها دارای یکسو کننده هستند. این به دلیل پیچیدگی مداوم آنها به دلیل افزایش عملکرد است. و برای چند منظوره، الکترونیکی که جریان مستقیم مصرف می کند مورد نیاز است. توسط منبع تغذیه تامین می شود. همیشه یکسو کننده دارد. در ادامه با جزئیات بیشتری در مورد این دستگاه صحبت خواهیم کرد.

اولین یکسو کننده ها چه بودند

توسعه تامین برق از صفر شروع شد. و این بدان معنی است که نه دانش و نه تجهیزاتی برای این کار وجود داشت. تقریبا یک قرن طول کشید تا یکسو کننده های نیمه هادی مدرن ظاهر شوند. آنها پیامد زیرساخت های تامین برق تاریخی هستند. و همانطور که می دانید بر اساس ولتاژ متناوب توسعه یافت.

منبع تغذیه DC کارآمدتر است، زیرا تلفات خطوط برق به دلیل اندوکتانس و ظرفیت سیم ها تأثیری ندارد. اما تقریباً در همه جا برق شبکه با ولتاژ متناوب مطابقت دارد. این به این دلیل است که منبع تغذیه بدون تغییر مقدار ولتاژ غیرممکن است. و این مشکل هنوز به طور موثر فقط توسط یک ترانسفورماتور حل می شود. تفاوت در خواص مدارهای الکتریکی با ولتاژ متناوب و ثابت بلافاصله مورد توجه محققان قرار گرفت.

و از آنجایی که سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور منبع مؤثر برق است، به هر طریقی لازم بود نوعی ولتاژ ثابت بر اساس آن به دست آید. در مرحله اول توسعه مهندسی برق، فقط ماشین های الکترومغناطیسی ظاهر شدند. آنها برای اصلاح ولتاژ سازگار شده بودند. پدیده الکترولیز نیز شناخته شده بود. همچنین برای ساخت یکسو کننده ها - الکترولیتی استفاده شد.

اصلاح ولتاژ مکانیکی

تعریف یکسوسازی به معنای بدست آوردن جریان الکتریکی یک طرفه است. مقدار آن در این مورد به شکل ولتاژ متناوب در هر نیم سیکل بستگی دارد. اما یک جریان الکتریکی یک طرفه، هم با نیم سیکل مثبت ولتاژ و هم با مقدار منفی آن، به دست می آید. در این حالت وقتی ولتاژ از صفر می گذرد، بار باید از نیم موج ولتاژ غیر ضروری جدا شود. اولین یکسو کننده ها این کار را با کنتاکت های مکانیکی انجام دادند.

آنها یا توسط یک موتور سنکرون به حرکت در می آمدند یا توسط یک شیر برقی نسبتاً سریع حرکت می کردند. در هر دو مدار، کنتاکت های سوئیچینگ ولتاژ همگام با ولتاژ حرکت می کنند. در مدار با موتور، آنها می چرخند و در زمان مناسب بسته می شوند.

گره طراحی شده برای تصحیح ولتاژ، در هنگام چرخش، شبیه به کلکتور یک موتور DC است. تعداد لاملا - مخاطبین با تعداد دور موتور سنکرون تعیین می شود. هنگامی که سینوسی ولتاژ یکسو شده از صفر می گذرد، هر دو برس با ابتدا یا انتهای لاملا در تماس هستند. ابتدای لاملا با نوک پیکان که جهت چرخش موتور را نشان می دهد، همزمان است.

زمان تماس برس ها با لاملا با مدت زمان نیمی از دوره ولتاژ اصلاح شده همزمان است. یک موتور سنکرون دقیقا و چند برابر فرکانس ولتاژ تغذیه می چرخد ​​که توسط کلکتور متصل به آن اصلاح می شود. اما اینرسی آن اجازه اصلاح تغییر ناگهانی فرکانس ولتاژ تغذیه را نمی دهد. بنابراین، فقط به عنوان یکسو کننده برای ولتاژ شبکه موثر است.

یکسو کننده روی شیر برقی یا برای زمانی که هسته جمع می شود یا بالعکس، کنتاکت را می بندد. فقط می تواند با حداقل ولتاژ معینی کار کند که برای جابجایی کنتاکت ها کافی است. بنابراین قسمت نیم موج نزدیک به نقطه عبور ولتاژ به درستی پردازش نمی شود. اما چنین یکسو کننده را می توان بسیار کوچک ساخت. بنابراین در زمان خود بسیار مورد استفاده قرار گرفت.

بدیهی است که بدون سوئیچ کردن مدار الکتریکی، هیچ اصلاح ولتاژی وجود ندارد. و امکانات تماس مکانیکی با قدرت جرقه ای که در لحظه شکستن مدار الکتریکی رخ می دهد محدود می شود. به تدریج این تماس را از بین می برد، هر چه سریعتر، قدرت الکتریکی بیشتر در هنگام باز شدن آن باشد.

این دستگاه بدون تعویض کار می کند. با این حال، تنها پس از ظهور آلومینیوم به اندازه کافی خالص اختراع شد. مشخص است که این فلز یک لایه نازک از اکسید قوی روی سطح خود تشکیل می دهد. اکسید آلومینیوم تقریباً یک عایق است. اگر صفحه آلومینیومی در محلول خاصی غوطه ور شود و پتانسیل منفی روی آن اعمال شود، فیلم فرو می ریزد. در این مورد، جریان موجود در محلول باید از یک صفحه آهنی غوطه ور در نزدیکی - آند باشد.

یک فیلم از اکسید آلومینیوم فوراً در محلولی از مثلاً فسفات سدیم حل می شود. بنابراین، سطح کاتد از آلومینیوم خالص ساخته خواهد شد. و جریان آزادانه بین الکترودهای غوطه ور جریان می یابد. اما به محض اینکه قطبیت الکترودها معکوس شود، سطح صفحه آلومینیومی فوراً اکسید می شود. یک فیلم با مقاومت بالا جریان الکتریکی را عبور نمی دهد.

ویژگی های انرژی یکسو کننده الکترولیتی به حجم ظرف و همچنین به اندازه و تعداد صفحات بستگی دارد. صفحه آلومینیومی خالص برای مدت طولانی کارآمد است. چنین یکسو کننده را می توان تنها با تخریب مکانیکی غیرفعال کرد. از افزایش جریان، توسط خواص الکترولیت "بیمه" می شود. ولتاژ بیش از حد بالا به سادگی صاف نمی شود. اما زمانی که به مقدار اسمی برگردد، این یکسو کننده به کار خود ادامه خواهد داد. او فقط نمی کشد.

گزینه های لامپ

چنین دستگاه های یکسو کننده مکانیکی و الکترولیتی چندین دهه قبل از معرفی لوله های خلاء وجود داشت. اما آنها همچنین با تلفات قدرت محدود شدند. اگرچه مربوط به سوئیچینگ نیست. واقعیت این است که یک منبع از پیش ایجاد شده الکترون برای کارکرد لامپ ضروری است.

و آنها یاد نگرفتند که چگونه آن را در لامپ ها به جز با گرم کردن یک رشته بدست آورند. بنابراین معلوم شد که با وجود سرعت، یک لامپ دیود معمولی برای اصلاح ولتاژ برق زیادی مصرف می کند. اما با گذشت زمان، یک لامپ جیوه قدرتمند اختراع شد - یکسو کننده جیوه. تفاوت آن در این بود که یک تخلیه الکتریکی کنترل شده در بخار جیوه تولید می کرد. دشارژ فقط در یک نیم موج ولتاژ وجود داشت.

این امکان را فراهم کرد تا قدرت یکسو کننده را به مقادیر قابل قبول برای استفاده صنعتی برساند. و بر اساس یکسو کننده های جیوه، اولین خطوط برق که با ولتاژ ثابت کار می کردند ساخته شدند. و در تمام وسایل برقی دیگر از لامپ-دیودهای الکترونیکی استفاده شد. در دهه 1930، اولین یکسو کننده های نیمه هادی بر پایه سلنیوم ظاهر شدند. آنها به این نام "یکسو کننده های سلنیوم" نامیده می شدند.

با این حال، ویژگی های این یکسو کننده ها چیزهای زیادی را باقی می گذارد. بنابراین، جستجو برای راه حل های فنی کارآمدتر ادامه یافت و با ظهور یک دیود نیمه هادی به پایان رسید. اما فواید آن نیز نسبی است. دمای نیمه هادی نمی تواند از 130 تا 150 درجه سانتیگراد تجاوز کند. به همین دلیل، تمام انواع قبلی یکسو کننده ها دارای طاقچه مخصوص به خود برای شرایط با درجه حرارت و تشعشع بالا هستند. برای سایر شرایط عملیاتی، از یکسو کننده های دیود استفاده می شود.

مدارهای نیمه هادی

هر یکسو کننده یک مدار است. این شامل سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور، عنصر یکسو کننده، فیلتر الکتریکی و بار است. در این حالت می توان ضرب ولتاژ را بدست آورد. ولتاژ تصحیح شده مجموع ولتاژهای DC و AC است. مولفه متغیر یک جزء نامطلوب است که به هر طریقی کاهش می یابد. اما از آنجایی که از امواج نیمه ولتاژ متناوب استفاده می شود، غیر از این نمی تواند باشد.

تاثیر مولفه متغیر توسط ضریب ریپل تخمین زده می شود.

به دو صورت می توان آن را کاهش داد:

• بهبود کارایی فیلتر الکتریکی؛
• بهبود پارامترهای ولتاژ متناوب اصلاح شده.

ساده ترین یکسو کننده نیمه موج. یکی از امواج نیمه ولتاژ متناوب را قطع می کند. بنابراین، ضریب ریپل در چنین مداری بزرگترین است. اما اگر ولتاژ سه فاز با یک دیود در هر فاز و همینطور فیلتر یکسو شود، ریپل سه برابر کمتر می شود. با این حال، یکسو کننده های تمام موج بهترین عملکرد را دارند.

دو راه برای استفاده از هر دو نیمه موج ولتاژ متناوب وجود دارد:

• با توجه به طرح پل؛

• مطابق طرح با نقطه وسط سیم پیچ (طرح میتکویچ).

بیایید هر دو این مدارها را برای مقدار یکسان ولتاژ یکسو شده مقایسه کنیم. مدار پل از پیچ های کمتری از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور استفاده می کند که یک مزیت است. اما در همان زمان، چهار دیود در یک پل یکسو کننده تک فاز مورد نیاز است. در یک مدار نقطه میانی، دو برابر چرخش سیم پیچ ثانویه نقطه میانی مورد نیاز است که یک نقطه ضعف است. یکی دیگر از معایب این طرح، نیاز به تقارن قطعات سیم پیچ در مورد نقطه میانی است.

عدم تقارن منبع اضافی ضربان خواهد بود. اما در این مدار فقط به دو دیود نیاز است که یک مزیت است. هنگام اصلاح، ولتاژ در سراسر دیود وجود دارد. مقدار آن تقریباً بسته به قدرت جریان عبوری از این دیود تغییر نمی کند. بنابراین، توان تلف شده توسط یک دیود نیمه هادی با افزایش قدرت جریان یکسو شده افزایش می یابد. این در قدرت جریان بالا بسیار قابل توجه است و بنابراین دیودهای نیمه هادی روی رادیاتورهای خنک کننده قرار می گیرند و در صورت لزوم دمیده می شوند.

هنگام یکسو کردن جریان زیاد، دو دیود مدار نقطه میانی در مقایسه با چهار دیود پل یکسو کننده اقتصادی تر و فشرده تر خواهند بود. مدارهای یکسو کننده در یک زمان از هیچ ظاهر نشدند. مهندسان آنها را اختراع کردند. بنابراین، مدارهای یکسو کننده در ادبیات، گاهی اوقات در ارتباط با نام کاشفان آنها نامگذاری می شوند. از مدار پل به عنوان "پل گریتز کامل" یاد می شود. مدار با نقطه میانی "یکسو کننده میتکویچ" است.

دیودهای نیمه هادی، همراه با خازن ها، امکان ایجاد مدارهایی را فراهم می کنند که در آن خازن ها در نیم سیکل شارژ شده و در یک نیم سیکل در یک بار تخلیه می شوند. در این حالت استرس هایی که روی آنها جمع می شود، خلاصه می شود. به این ترتیب می توان مدارهایی برای ضرب ولتاژ ایجاد کرد. ساده ترین و کارآمدترین مدار یکسو کننده که ولتاژ را دو برابر می کند شامل دو دیود و دو خازن است. این طرح Latour-Delon نامیده می شود. مشابه آن طرح گرناچر است.

با ایجاد تعداد مورد نیاز سلول حاوی خازن ها و دیودها، می توانید هر ولتاژی را که مضربی از تعداد آنها باشد دریافت کنید. مدار مربوط به این محلول در زیر نشان داده شده است. در آن، هر یک از سلول ها حاوی یک خازن و یک دیود است.

در مقاله، تنها برخی از انواع یکسو کننده ها که بیشترین استفاده را دارند به تفصیل در نظر گرفته شد.

هنگام انتخاب یک دستگاه خاص، لازم است که توسط پارامترهای ولتاژ بار هدایت شود. فقط از این طریق یکسوسازی ولتاژ مؤثر حاصل می شود.

در شبکه برق روشنایی، که از آن تمام لوازم الکتریکی خانگی تغذیه می شود، به عنوان یک قاعده، جریان متناوب جریان می یابد. یک استثنای نادر، سکونتگاه های کوچک روستایی است که در آن نیروگاه ها جریان مستقیم را تامین می کنند.

گیرنده های رادیویی، ضبط صوت، پخش کننده های الکتریکی و سایر دستگاه ها بر روی لوله های خلاء یا دستگاه های نیمه هادی کار می کنند که الکترودهای آنها باید با ولتاژ DC تغذیه شوند. باتری ها فقط با جریان مستقیم شارژ می شوند. در صورت عدم وجود ولتاژ ثابت، تعدادی از فرآیندهای تولید در کارخانه ها، مانند آبکاری کروم، قابل انجام نیستند.

چرا نیروگاه های ما جریان متناوب می دهند؟ بالاخره بخاری های برقی و موتورهای الکتریکی روی جریان مستقیم هم خوب کار می کنند؟ این عمدتاً با این واقعیت توضیح داده می شود که جریان متناوب را می توان به راحتی به ولتاژهای مختلف تبدیل (تبدیل) کرد که با جریان مستقیم نمی توان انجام داد. انتقال انرژی جریان متناوب از طریق یک خط برق می تواند با تلفات بسیار کمتری نسبت به جریان مستقیم انجام شود، زیرا ولتاژ در خط در این حالت می تواند ده ها و صدها هزار ولت باشد. در محل مصرف، ولتاژ در پست های ترانسفورماتور کاهش می یابد و ولتاژ متناوب 127 یا 220 ولت به آپارتمان ها و کارخانه های ما عرضه می شود.

چگونه ولتاژ ثابت لازم برای عملکرد عادی برخی از دستگاه ها را بدست آوریم؟

یکسو کننده برای تبدیل ولتاژ متناوب به ولتاژ مستقیم استفاده می شود. برای درک نحوه عملکرد یکسو کننده، فقط می توانید به وضوح بفهمید که جریان متناوب چیست. جریان متناوب جریانی است که جهت و مقدار آن با زمان تغییر می کند.

در شبکه روشنایی طبق استانداردی که در کشور ما اتخاذ شده است جهت جریان 50 بار در ثانیه یا به قول خودشان فرکانس جریان صنعتی 50 پریود (هرتز) تغییر می کند. به این معنی که برای مدتی جریان در شبکه 0 است، سپس جریان به آرامی شروع به افزایش می کند، به مقدار حداکثر (دامنه) می رسد، پس از آن جریان در شبکه به تدریج کاهش می یابد و برابر با صفر می شود. پس از آن، جهت جریان دوباره تغییر می کند و جریان دوباره به آرامی به مقدار حداکثر افزایش می یابد و سپس دوباره به صفر کاهش می یابد. این فرآیند شبیه الاکلنگ است که با چرخش در اطراف موقعیت تعادل (مقدار جریان صفر)، به حداکثر ارتفاع (حداکثر مقدار فعلی) بالا می رود، سپس پایین می آید، دوباره بالا می رود و غیره. چنین فرآیند تغییر جریان را دوره ای می نامند. در شبکه الکتریکی ما، چنین فرآیندی پنجاه بار در ثانیه تکرار می‌شود، یعنی جریان (ولتاژ) پنجاه دوره در ثانیه دارد و مقدار آن را طبق قانون سینوسی تغییر می‌دهد.

به صورت گرافیکی، تصویر تغییر جریان در شبکه در شکل 1 نشان داده شده است. 1. اگر مقادیر جریان یا ولتاژ در محور عمودی رسم شود و فواصل زمانی شمارش شده از یک لحظه که به عنوان مبدا در نظر گرفته شده است، در امتداد محور افقی رسم شود، چنین نموداری به دست می آید.

وظیفه یکسو کننده به دست آوردن یک ولتاژ ثابت از یک ولتاژ متناوب است. یک ولتاژ ثابت را می توان به صورت گرافیکی همانطور که در شکل نشان داده شده است نشان داد. 2. جریان مستقیم نه جهت و نه مقدار آن را تغییر نمی دهد.

فرآیند اصلاح جریان متناوب (ولتاژ) شامل این واقعیت است که در مسیر جریان در مدار الکتریکی، یک عنصر روشن می شود - شیری که جریان را تنها در یک جهت (از یک علامت) عبور می دهد. به طور شماتیک، یک مدار جریان متناوب با یک شیر در شکل نشان داده شده است. 3. هدایت یک طرفه شیر منجر به این واقعیت می شود که فقط در نیم سیکل های مثبت، جریان از شیر عبور می کند و در نیم چرخه های منفی (که در شکل 1 با علامت "-" مشخص شده است) وجود ندارد. جریان در مدار از نظر گرافیکی، جریان در چنین مداری را می توان همانطور که در شکل نشان داده شده است نشان داد. 4. با نیم موج مثبت، مقاومت شیر ​​کم است و جریان آزادانه از آن عبور می کند. با نیم موج منفی، جریان با مقاومت زیادی روبرو می شود، زیرا در جهت مخالف مقاومت شیر ​​صدها و حتی هزاران برابر بیشتر است و جریان از آن عبور نمی کند. بنابراین، با قرار دادن یک شیر در مدار جریان متناوب، دیگر جریان متناوب را در این مدار دریافت نمی کنیم. جریان در این مدار فقط از نظر بزرگی تغییر می کند و جهت خود را تغییر نمی دهد. چنین جریانی ضربان دار نامیده می شود. برای مثال می توانید از آن برای شارژ باتری استفاده کنید. این جریان برای تغذیه تجهیزات رادیویی مناسب نیست. برای اینکه جریان از حالت ضربانی به مستقیم تبدیل شود، هموارسازی بیشتری لازم است. این با استفاده از فیلتر به دست می آید.

در ساده ترین حالت، نقش یک فیلتر را می توان توسط یک خازن با ظرفیت کافی بزرگ انجام داد. روی انجیر 5 نمودار مداری را با شیر و خازن C نشان می دهد که یک فیلتر است. صاف کردن موجی (فیلتر کردن) جریان اصلاح شده به این دلیل انجام می شود که خازن توسط جریان عبوری از شیر شارژ می شود و انرژی الکتریکی را ذخیره می کند. به محض اینکه جریان عبوری از شیر شروع به کاهش کرد و ولتاژ در بار Rn یکسو کننده شروع به کاهش کرد - و این در پایان هر نیم سیکل مثبت اتفاق می افتد - خازن انرژی انباشته شده توسط خود را در نیمه مثبت آزاد می کند. -چرخه از نظر گرافیکی، این در شکل 6 نشان داده شده است. همانطور که از شکل مشخص است، جریان هنوز کاملاً ثابت نشده است و امواج تیز قابل توجه است. فیلتر بهتری مورد نیاز است که جریان ثابتی را در بار با ریپلی بسیار کوچک فراهم کند، که تأثیر قابل توجهی بر عملکرد دستگاه تغذیه شده توسط یکسو کننده نخواهد داشت.

انواع مختلفی از یکسو کننده ها وجود دارد. ساده ترین آنها یک نیمه موج است که مدار آن در شکل نشان داده شده است. 7. در چنین یکسو کننده، فقط نیم چرخه های مثبت جریان یکسو شده استفاده می شود. فرکانس ریپل این جریان برابر با فرکانس ولتاژ شبکه است و برای صاف کردن امواج، یکسو کننده که بر اساس مدار نیم موج مونتاژ شده است، نیاز به یک فیلتر خوب دارد. چنین یکسو کننده ها برای تغذیه تجهیزاتی استفاده می شوند که جریان کمی مصرف می کنند، زیرا با افزایش جریان، لازم است فیلتر یکسو کننده پیچیده شود.

رایج‌تر یک مدار یکسوسازی تمام موج است که در آن (شکل 8 را ببینید) از دو شیر B1 و B2 استفاده می‌شود. جریان در بار در تمام مدت در یک جهت جریان دارد. تصحیح ولتاژ به شرح زیر انجام می شود. در نقطه ای از زمان، یک خروجی (بالا، طبق طرح) سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور Tr1 نسبت به انتهای دوم (پایین) ولتاژ مثبت خواهد داشت. جریان از شیر B1 عبور می کند و مقاومت کمی در جهت جلو دارد و سپس از طریق بار به نقطه وسط سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور می رسد. روی انجیر 8 عبور جریان با یک فلش ثابت نشان داده شده است. این برای نیم سیکل مثبت اول ادامه خواهد داشت. هنگامی که جهت جریان در شبکه تغییر می کند، در انتهای بالایی ترانسفورماتور یک ولتاژ منفی وجود دارد و جریان از شیر B1 عبور نمی کند، زیرا شیر مقاومت بسیار بالایی دارد. در انتهای پایین سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور، اکنون یک ولتاژ مثبت وجود خواهد داشت و جریان از شیر B2، بار و به نقطه وسط سیم پیچ ثانویه - ترانسفورماتور Tr1 می رود.

با این روشن شدن شیرها، هر دو نیم چرخه ولتاژ یکسو شده از قبل استفاده می شود. فرکانس ریپل در چنین یکسو کننده ای دو برابر بیشتر است و بنابراین فیلتر ولتاژ یکسو شده تا حد زیادی تسهیل می شود. تقریباً تمام یکسو کننده های رادیو، تلویزیون و ضبط صوت بر اساس یک مدار تمام موج مونتاژ می شوند.

همچنین یک مدار پل برای روشن کردن یکسوساز وجود دارد. در این مورد، یکسوسازی مطابق با یک مدار تمام موج رخ می دهد، اما ترانسفورماتور طراحی ساده تری دارد، سیم پیچ ثانویه آن حاوی نصف تعداد چرخش است و هیچ خروجی از نقطه میانی مورد نیاز نیست. با این حال، یک یکسو کننده پل دار به دو برابر شیرهای یکسو کننده تمام موج نیاز دارد. مدار یکسو کننده پل در شکل نشان داده شده است. 9. فلش ها عبور جریان در هر دو نیم سیکل را نشان می دهد.

به عنوان دریچه ای برای یکسو کردن جریان متناوب، می توان از واشرهای سلنیومی یا کوپروکس، کنوترون، گاسترون یا دیودهای نیمه هادی استفاده کرد.

برای تامین انرژی تجهیزات رادیویی انبوه، یکسو کننده های کنوترون و سلنیوم بیشترین استفاده را دارند. اخیراً دیودهای قدرت ژرمانیوم از نوع DG-Ts21-27 به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار گرفته است.

کنوترون یک لامپ رادیویی خلاء، معمولاً شیشه ای با دو الکترود - یک آند و یک کاتد است. یک کنوترون دو آند دارای دو آند است. خاصیت سوپاپ کنوترون در این واقعیت آشکار می شود که جریان از طریق کنوترون فقط می تواند در یک جهت حرکت کند - از آند به کاتد. در جهت مخالف، جریان جریان نخواهد داشت، زیرا الکترون ها فقط از سطح کاتد گرم شده به بیرون پرواز می کنند و تنها در صورتی می توانند به آند حرکت کنند که در حال حاضر ولتاژ مثبت نسبت به کاتد داشته باشد.

ساده ترین مدار یکسو کننده نیمه موج با استفاده از کنوترون به عنوان دریچه در شکل نشان داده شده است. 10. جهت جریان I با فلش نشان داده می شود. خازن های C1 و C2 و سلف Dr1 فیلتری را برای صاف کردن موج ها تشکیل می دهند. فیلترها در ادامه با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار خواهند گرفت.

کنوترون‌ها انواع مختلفی دارند که هر کدام برای شرایط عملیاتی خاصی طراحی شده‌اند: برخی به شما اجازه می‌دهند یک جریان تصحیح شده زیادی را با ولتاژ نسبتاً پایین دریافت کنید، برخی دیگر برعکس، در یکسو کننده کار می‌کنند که ولتاژ بالایی را در یک ولتاژ بالا می‌دهد. جریان ناچیز

هنگام طراحی یکسو کننده، ابتدا باید نوع کنوترون مناسب را انتخاب کرد. برای این کار باید بدانید باری که از یکسو کننده تغذیه می کند چه جریان و ولتاژی مصرف می کند و مطابق با این داده ها، نوع کنوترون مناسب را از کتاب مرجع انتخاب کنید. بگذارید یک کنوترون انتخاب شود که قرار است در یکسو کننده برای تغذیه گیرنده نصب شود. گیرنده دارای چهار لامپ بدون احتساب کنوترون است.

ولتاژ مستقیم مورد نیاز برای تغذیه لوله های رادیویی گیرنده 250 ولت است. مجموع جریان مصرف شده توسط مدارهای صفحه آند تمام لامپ های گیرنده حدود 40 میلی آمپر است.

مناسب ترین برای یکسو کننده ما، کنوترون 6Ts4P خواهد بود، که طبق داده های مرجع، می تواند جریانی تا 70 میلی آمپر را با مدار یکسوسازی تمام موج ارائه دهد. از نظر ولتاژ، این کنوترون نیز کاملاً مناسب است، زیرا برای یک مدار یکسوسازی تمام موج، ولتاژ معکوس که در یکسو کننده رخ می دهد از ولتاژ سه گانه در بار تجاوز نمی کند و برابر است با 250x3 = 750 V و 6Ts4P kenotron می تواند تا 1000 ولت ولتاژ معکوس را تحمل کند.

در یکسو کننده سلنیوم از واشرهای سلنیومی به عنوان شیر استفاده می شود.

واشر سلنیومی یک دیسک آهنی یا یک صفحه آهنی مستطیلی است که روی آن یک لایه نازک از یک نیمه هادی به نام سلنیوم در یک طرف آن قرار گرفته است. از بالا، لایه سلنیوم برای ایجاد تماس با یک لایه نازک از فلز قابل ذوب پوشانده شده است.

خواص دریچه ای سلنیوم در این واقعیت آشکار می شود که دارای رسانایی یک طرفه است. وقتی قطب مثبت منبع جریان روی صفحه آهنی اعمال می شود، واشر سلنیومی مقاومت ناچیزی دارد و برعکس، وقتی قطبیت معکوس می شود، مقاومت واشر صدها برابر افزایش می یابد.

انتخاب شیر سلنیومی برای یکسو کننده نیز با توجه به جریان و ولتاژ مورد نیاز برای بار انجام می شود. باید به خاطر داشت که یک واشر سلنیومی می تواند ولتاژهای تا 20 ولت را تحمل کند، بنابراین، اگر ولتاژی در بار بیشتر از این مقدار ایجاد شود، واشرهای سلنیومی باید به صورت سری وصل شوند.

برای مثال، کافی است 13 واشر در هر بازوی یکسو کننده تمام موج قرار دهید، زیرا ولتاژ در بار 250 ولت است و اگر 250 ولت بر 20 ولت تقسیم شود، تعداد واشرها به دست می آید. عدد باید به نزدیکترین عدد صحیح گرد شود. برای تعیین اینکه واشرهای با چه قطری باید قرار داده شوند، باید به خاطر داشت که جریان 30 میلی آمپر در هر سانتی متر مربع از سطح واشر سلنیوم مجاز است. بنابراین، برای تعیین مساحت واشرهای سلنیوم برای یکسو کننده ما، لازم است مقدار جریان مصرف شده توسط گیرنده را بر چگالی جریان مجاز (مقدار جریان مجاز در هر 1 سانتی متر مربع) تقسیم کنیم. مساحت واشر 40/30 = 1.33 سانتی متر است. تعیین قطر واشر با استفاده از فرمول شناخته شده برای مساحت دایره آسان است.

Splosh \u003d 0.25 * π * D 2،

قطر واشر از آنجاست

D \u003d (4 * S / π) 0.5 \u003d (4 * 1.33 / 3.14) 0.5 ≈ 1.3 سانتی متر.

شما نمی توانید چنین محاسبه ای را انجام دهید و قطر واشر را مستقیماً از دایرکتوری بگیرید. اگر رادیو آماتور واشرهایی با قطر دیگری داشته باشد، می توان از آنها در این یکسو کننده استفاده کرد. اگر قطر واشرها بیشتر از اندازه محاسبه شده باشد، می توان آنها را بدون تغییر در مدار یکسو کننده به صورت شیر ​​نصب کرد، فقط به یاد داشته باشید که ولتاژ مجاز برای هر واشر نباید از 20 ولت بیشتر شود.

اگر قطر واشرهای موجود کمتر از قطری باشد که با محاسبه به دست می آید، می توان واشرها را به صورت موازی وصل کرد به گونه ای که مساحت کل دو واشر که به صورت موازی وصل شده اند برابر یا بیشتر از مقدار بدست آمده از محاسبه باشد. هنگامی که واشرها به صورت موازی متصل می شوند، تعداد آنها دو برابر می شود، زیرا لازم است شرایط تنش مجاز برای هر واشر رعایت شود.

محاسبه شیر، که به عنوان دیود ژرمانیوم استفاده می شود (شکل 11)، به روشی مشابه انجام می شود. با دانستن جریان بار و ولتاژ روی آن، نوع دیود مناسب را از کتاب مرجع انتخاب کنید. ممکن است دیودهای ژرمانیومی موجود از نوع DG-Z برای جریان یا ولتاژ مجاز مناسب نباشند. اگر دیودها برای جریان مناسب نیستند (جریان بار بیشتر از حد مجاز است)، لازم است چندین دیود به صورت موازی متصل شوند. اگر دیودها برای ولتاژ مناسب نباشند، به صورت سری متصل می شوند. محاسبه تعداد دیودهای متصل به سری به انتخاب تعداد دیودهایی بستگی دارد که در آن افت ولتاژ در هر یک از آنها از حد مجاز تجاوز نمی کند.

هنگامی که دیودهای نوع DG-Ts به صورت سری متصل می شوند، هر یک از آنها باید با مقاومت حداقل 100 کیلو اهم با توان حداکثر 1 وات شنت شوند. دیودهای شنت برای یکسان کردن افت ولتاژ در هر یک از آنها ضروری است. دیودهای تولید شده دارای پراکندگی قابل توجهی از پارامترها هستند و ممکن است چنین موردی وجود داشته باشد که افت ولتاژ در یکی از آنها چندین برابر بیشتر از دیگری باشد که دیودها را غیرفعال می کند. اگر هر دیود با مقاومت شنت شود و افت ولتاژ به طور مساوی بین هر دیود توزیع شود، این اتفاق نمی افتد.

با اتصال موازی دیودهای نیمه هادی از نوع DG-Ts، تعداد آنها با استفاده از فرمول های ساده محاسبه می شود. بنابراین، برای دیودهای نوع DG-Ts21 - 24، تعداد دیودهای متصل به صورت موازی برابر است با

برای دیودهای نوع DG-Ts25 - 27 تعداد دیودهای متصل به صورت موازی

n = 15.4I0 - 0.54.

در این فرمول ها، I0 به معنای جریان یکسو شده در آمپر است. ممکن است اتفاق بیفتد که تعداد دیودهای n محاسبه شده طبق این فرمول ها کسری باشد. سپس این عدد باید به نزدیکترین عدد بزرگتر گرد شود. گاهی اوقات محاسبه به 0 یا یک عدد منفی می رسد. این بدان معناست که فقط یک دیود نیاز به نصب دارد و نیازی به اتصال موازی نیست، زیرا دیود انتخابی مقدار مورد نیاز جریان اصلاح شده را تامین می کند.

فیلتر صاف کننده

همانطور که در بالا ذکر شد، برای صاف کردن امواج پس از یکسو کننده، یک فیلتر در خروجی آن روشن می شود. به طور معمول، فیلتر از یک خفه کننده فیلتر Dr1 (شکل 12) تشکیل شده است، سیم پیچی که از چندین هزار دور سیم نازک ساخته شده است، روی یک هسته فولادی قرار دارد. این فیلتر همچنین شامل دو یا چند خازن فیلتر می باشد. به جای این خازن ها، در اکثریت قریب به اتفاق موارد، از خازن های الکترولیتی استفاده می شود که دارای ابعاد نسبتا کوچک و ظرفیت بزرگ (10 ... 50 میکروفاراد) هستند.

فیلتر به طور قابل توجهی مولفه AC ولتاژ تصحیح شده را ضعیف می کند و تأثیر کمی بر مولفه DC دارد که برای تغذیه مدارهای محافظ آند گیرنده استفاده می شود.

کیفیت یک فیلتر با ضریب فیلتر آن تعیین می شود، که نشان می دهد چند بار جزء متغیر در خروجی فیلتر نسبت به مولفه متغیر در ورودی آن ضعیف شده است.

مقدار مجاز جزء متغیر در خروجی فیلتر بستگی به تجهیزاتی دارد که توسط این یکسو کننده تغذیه می شود. برای تقویت‌کننده‌های فرکانس پایین، دامنه ریپل ولتاژ آند نباید از 1-0.5 درصد ولتاژ سیگنال مفید اندازه‌گیری شده در مدار آند این مرحله تجاوز کند. برای مراحل تقویت فرکانس بالا و متوسط، این دامنه نباید از 0.05-0.1٪ (0.1-0.2 V) تجاوز کند.

عملکرد فیلتر به حاصل ضرب القایی سلف و ظرفیت خازن فیلتر در خروجی بستگی دارد. ظرفیت این خازن معمولاً در محدوده 10-40 میکروفاراد گرفته می شود. اندوکتانس چوک برای یکسو کننده های کم توان معمولاً از 20-30 H تجاوز نمی کند.

هنگام تخمین داده های فیلتر، می توانید از قانون زیر استفاده کنید: حاصلضرب اندوکتانس سلف فیلتر، که بر حسب هنری بیان می شود، و ظرفیت خازن در خروجی فیلتر، بیان شده در میکروفاراد، باید 200 باشد.

برای بهبود فیلترینگ، می توانید یک فیلتر صاف کننده از چندین لینک بسازید. بهبود فیلتراسیون را می توان با استفاده از یک سلف تنظیم شده نیز به دست آورد؛ برای این کار، یک خازن ثابت به موازات سلف فیلتر متصل می شود (در شکل 12 این اتصال با یک خط نقطه چین نشان داده شده است).

ظرفیت خازن در محدوده 0.05-0.1 میکروفاراد گرفته شده و در هر مورد به صورت تجربی یافت می شود.

سلف فیلتر را می توان هم در "+" و هم در "-" یکسو کننده روشن کرد، این بر کیفیت فیلتر تأثیر نمی گذارد. در برخی موارد، زمانی که استفاده از افت ولتاژ در سیم پیچ چوک فیلتر برای تامین بایاس منفی به شبکه های کنترل لامپ های تقویت کننده گیرنده مطلوب است، چوک در مدار یکسو کننده منفی قرار می گیرد.

هنگام تغذیه گیرنده های لوله پایین، به جای سلف فیلتر، می توانید سیم پیچ (یا سیم پیچ) ترانسفورماتور فرکانس پایین را روشن کنید.

از نظر ساختاری، چوک برای صاف کردن فیلترها شبیه ترانسفورماتورهای کم مصرف است. تفاوت در این واقعیت نهفته است که ترانسفورماتور چندین سیم پیچ دارد، چوک فقط یک سیم دارد. هسته سلف باید دارای یک شکاف هوا باشد که امکان اشباع مغناطیسی هسته با جریان مستقیم از سیم پیچ سلف را از بین می برد.

اشباع مغناطیسی باعث کاهش اندوکتانس سلف می شود که عملکرد فیلتر را کاهش می دهد.

از نظر ساختاری، سلف فیلتر و ترانسفورماتور قدرت یکسو کننده را می توان با راهنمای مقاله چاپ شده در پیوست شماره 1 برای مبتدیان، "محاسبه و ساخت ترانسفورماتور قدرت" (ارسال شده با مجله رادیویی شماره 5، 1957) محاسبه کرد. . فقط باید در نظر داشت که هنگام تنظیم ولتاژ در خروجی یکسو کننده، باید افت ولتاژ در سرتاسر سلف فیلتر را در نظر گرفت و در مورد استفاده از یکسوساز کنوترون تمام موج با فیلتر خازن، ولتاژ و جریان موثر سیم‌پیچ افزایش‌یافته به ولتاژ و جریان در خروجی یکسوساز با روابط زیر مرتبط است: ولتاژ روی سیم‌پیچ ثانویه، 2..2.2 برابر ولتاژ بیشتری در خروجی یکسوساز گرفته می‌شود، و جریان در سیم پیچ 1..1.2 I0 است. جریان و ولتاژ سیم‌پیچ‌ها برای درخشش لامپ‌ها و کنوترون با داده‌های درخشش کنوترون و لامپ‌ها تعیین می‌شود، که یکسو کننده محاسبه‌شده برای تامین انرژی در نظر گرفته شده است.

به جای یک سلف فیلتر، گاهی اوقات از یک مقاومت فعال استفاده می شود که برای به دست آوردن فیلتر خوب باید مقدار قابل توجهی داشته باشد.

نقطه ضعف چنین فیلتری افت ولتاژ زیاد در مقاومت فیلتر است، بنابراین چنین فیلتری فقط در تقویت کننده های کم مصرف قابل استفاده است. هنگام محاسبه یکسو کننده با چنین فیلتری، افت مجاز ولتاژ اصلاح شده در مقاومت موجود در فیلتر Upad تنظیم می شود، پس از آن مقدار این مقاومت R با فرمول پیدا می شود.

که در آن I0 جریان بر حسب mA است که از یکسو کننده گرفته شده است.

اغلب از ولتاژهای ثابت مختلف برای تامین انرژی یک تجهیزات خاص استفاده می شود. به منظور استفاده از یکسو کننده مشابه برای این منظور، زنجیره ای از چندین مقاومت ثابت چند هزار اهم متصل به سری به ورودی آن متصل می شود. این مقاومت ها نباید خیلی زیاد باشند، زیرا در غیر این صورت ولتاژ گرفته شده از تقسیم کننده تا حد زیادی به بزرگی بار بستگی دارد. آنها همچنین نباید خیلی کوچک باشند تا یکسو کننده را بیش از حد بارگذاری نکنند.

یکسو کننده وسیله ای برای تبدیل ولتاژ AC به DC است. این یکی از رایج ترین قطعات در لوازم الکتریکی است که از سشوار گرفته تا انواع منبع تغذیه با ولتاژ خروجی DC را شامل می شود. طرح های مختلفی از یکسو کننده ها وجود دارد و هر یک از آنها تا حدی با وظیفه خود کنار می آیند. در این مقاله در مورد نحوه ساخت یکسو کننده تک فاز و چرایی نیاز به آن صحبت خواهیم کرد.

تعریف

یکسو کننده دستگاهی است که AC را به DC تبدیل می کند. کلمه "ثابت" کاملاً صحیح نیست، واقعیت این است که در خروجی یکسو کننده، در مدار ولتاژ متناوب سینوسی، در هر صورت، یک ولتاژ ضربانی ناپایدار وجود خواهد داشت. به عبارت ساده: ثابت در علامت، اما تغییر در اندازه.

دو نوع یکسو کننده وجود دارد:

نیم موج. فقط یک نیم موج از ولتاژ ورودی را اصلاح می کند. امواج قوی و کم نسبت به ولتاژ ورودی مشخصه است.

موج کامل. بر این اساس، دو نیمه موج صاف می شوند. ریپل کمتر است، ولتاژ بالاتر از ورودی یکسو کننده است - این دو ویژگی اصلی هستند.

ولتاژ تثبیت شده و ناپایدار به چه معناست؟

ولتاژ تثبیت شده ولتاژی است که بدون توجه به بار یا نوسانات ولتاژ ورودی، مقدار آن تغییر نمی کند. برای منابع تغذیه ترانسفورماتور، این امر به ویژه مهم است، زیرا ولتاژ خروجی به ولتاژ ورودی بستگی دارد و با زمان Ktransformation با آن متفاوت است.

ولتاژ ناپایدار - بسته به نوسانات در شبکه تغذیه و ویژگی های بار متفاوت است. با چنین منبع تغذیه ای، ممکن است دستگاه های متصل به دلیل کم کاری ها دچار مشکل شده و یا کاملاً از کار بیفتند و از کار بیفتند.

ولتاژ خروجی

مقادیر اصلی ولتاژ متناوب دامنه و مقدار موثر است. وقتی می گویند "در شبکه 220 ولت"، منظور ولتاژ جریان است.

اگر آنها در مورد مقدار دامنه صحبت می کنند، پس منظور آنها از صفر تا نقطه بالای نیمه موج سینوسی چند ولت است.

با حذف تئوری و تعدادی از فرمول ها، می توان گفت که 1.41 برابر کمتر از دامنه. یا:

ولتاژ دامنه در شبکه 220 ولت:

طرح اول رایج تر است. این شامل یک پل دیودی است - که توسط یک "مربع" به هم متصل شده است و یک بار به شانه های آن متصل است. یکسو کننده نوع پل طبق نمودار زیر مونتاژ می شود:

می توان آن را مستقیماً به یک شبکه 220 ولت، همانطور که در داخل انجام می شود، یا به سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتور برق (50 هرتز) متصل کرد. پل های دیودی طبق این طرح را می توان از دیودهای مجزا (جدا) مونتاژ کرد یا می توانید از مونتاژ آماده پل دیودی در یک بسته استفاده کنید.

مدار دوم - یکسو کننده نقطه میانی را نمی توان مستقیماً به شبکه وصل کرد. معنی آن استفاده از ترانسفورماتور با شیر از وسط است.

در اصل ، اینها دو یکسو کننده نیمه موج هستند که به انتهای سیم پیچ ثانویه متصل می شوند ، بار با یک تماس به نقطه اتصال دیودها و دوم - به شیر از وسط سیم پیچ ها متصل می شود.

مزیت آن نسبت به مدار اول تعداد کمتر دیودهای نیمه هادی است. و نقطه ضعف آن استفاده از ترانسفورماتور با نقطه وسط یا به قول خودشان ضربه از وسط است. آنها نسبت به ترانسفورماتورهای ثانویه معمولی معمولی رایج نیستند.

صاف کردن ریپل

منبع تغذیه با ولتاژ ضربانی برای تعدادی از مصرف کنندگان، به عنوان مثال، منابع نور و تجهیزات صوتی غیرقابل قبول است. علاوه بر این، ضربان مجاز نور در مقررات دولتی و صنعتی تنظیم شده است.

برای صاف کردن امواج از یک خازن موازی، یک فیلتر LC، فیلترهای مختلف P و G استفاده می کنند.

اما رایج ترین و ساده ترین گزینه خازن نصب شده به موازات بار است. نقطه ضعف آن این است که برای کاهش امواج در یک بار بسیار قدرتمند، نیاز به نصب خازن هایی با ظرفیت بسیار زیاد - ده ها هزار میکروفاراد است.

اصل کار این است که خازن شارژ می شود، ولتاژ آن به یک دامنه می رسد، ولتاژ تغذیه پس از نقطه حداکثر دامنه شروع به کاهش می کند، از آن لحظه بار توسط خازن تغذیه می شود. خازن بسته به مقاومت بار (یا مقاومت معادل آن در صورت عدم مقاومت) تخلیه می شود. هرچه ظرفیت خازن بزرگتر باشد، در مقایسه با خازن با ظرفیت کمتری که به همان بار متصل است، ریپل کوچکتر خواهد بود.

به عبارت ساده: هر چه خازن کندتر تخلیه شود، ریپل کمتر است.

نرخ تخلیه خازن به جریان کشیده شده توسط بار بستگی دارد. می توان آن را با فرمول ثابت زمانی تعیین کرد:

که در آن R مقاومت بار و C ظرفیت خازن صاف کننده است.

بنابراین، از حالت شارژ کامل به خازن کاملاً تخلیه شده، در 3-5 تن تخلیه می شود. اگر شارژ از طریق یک مقاومت اتفاق بیفتد با همان نرخ شارژ می شود، بنابراین در مورد ما مهم نیست.

از این نتیجه می شود که برای دستیابی به سطح قابل قبولی از ریپل (که با الزامات بار روی منبع تغذیه تعیین می شود) به یک ظرفیت خازنی نیاز است که در زمان چند برابر بیشتر از t تخلیه شود. از آنجایی که مقاومت اکثر بارها نسبتاً کوچک است، به ظرفیت زیادی نیاز است، بنابراین، برای صاف کردن امواج در خروجی یکسو کننده، از آنها استفاده می شود، آنها قطبی یا پلاریزه نیز نامیده می شوند.

لطفا توجه داشته باشید که به شدت توصیه نمی شود که قطبیت خازن الکترولیتی را اشتباه بگیرید، زیرا این امر مملو از شکست و حتی انفجار آن است. خازن های مدرن از انفجار محافظت می شوند - آنها یک مهر و موم به شکل صلیب روی پوشش بالایی دارند که در امتداد آن کیس به سادگی ترک می خورد. اما یک جت دود از کندانسور خارج می شود، اگر به چشم شما برود بد می شود.

ظرفیت خازن بر اساس ضریب ریپلی که باید ارائه شود محاسبه می شود. به زبان ساده، ضریب ریپل نشان می دهد که ولتاژ چند درصد کاهش می یابد (پالس).

C=3200*In/Un*Kp،

جایی که In جریان بار است، Un ولتاژ بار، Kn ضریب ریپل است.

برای اکثر انواع تجهیزات، ضریب ریپل 0.01-0.001 در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، نصب تا حد امکان ظرفیت خازنی برای فیلتر کردن تداخل فرکانس بالا مطلوب است.

چگونه با دستان خود منبع تغذیه بسازیم؟

ساده ترین منبع تغذیه DC از سه عنصر تشکیل شده است:

1. ترانسفورماتور;

3. خازن.

این منبع تغذیه DC تنظیم نشده با خازن صاف کننده است. ولتاژ خروجی آن بیشتر از ولتاژ متناوب سیم پیچ ثانویه است. این بدان معنی است که اگر یک ترانسفورماتور 220/12 (اصلی در 220 ولت و ثانویه در 12 ولت) دارید، در خروجی 15-17 ولت DC دریافت خواهید کرد. این مقدار به ظرفیت خازن صاف کننده بستگی دارد. این مدار را می توان برای تغذیه هر بار استفاده کرد، اگر برای آن مهم نیست که ولتاژ می تواند با تغییر ولتاژ اصلی "شناور" شود.

یک خازن دو ویژگی اصلی دارد - ظرفیت و ولتاژ. ما متوجه شدیم که چگونه ظرفیت خازن را انتخاب کنیم، اما نه با انتخاب ولتاژ. ولتاژ خازن باید حداقل به نصف از ولتاژ دامنه در خروجی یکسوساز تجاوز کند. اگر ولتاژ واقعی روی صفحات خازن از ولتاژ نامی بیشتر شود، احتمال خرابی آن زیاد است.

خازن های قدیمی شوروی با حاشیه ولتاژ خوبی ساخته می شدند ، اما اکنون همه از الکترولیت های ارزان قیمت چین استفاده می کنند ، جایی که در بهترین حالت حاشیه کمی وجود دارد و در بدترین حالت ، ولتاژ اسمی مشخص شده را تحمل نمی کند. بنابراین در قابلیت اطمینان کوتاهی نکنید.

منبع تغذیه تثبیت شده تنها در حضور تثبیت کننده ولتاژ (یا جریان) با منبع قبلی متفاوت است. ساده ترین گزینه استفاده از L78xx یا موارد دیگر مانند ROOL داخلی است.

بنابراین شما می توانید هر ولتاژی را دریافت کنید، تنها شرط هنگام استفاده از چنین تثبیت کننده هایی این است که ولتاژ به تثبیت کننده باید حداقل 1.5 ولت از مقدار تثبیت شده (خروجی) تجاوز کند. آنچه در برگه داده 12 ولت تثبیت کننده L7812 نوشته شده است را در نظر بگیرید:

ولتاژ ورودی برای تثبیت کننده های 5 تا 12 ولت نباید از 35 ولت و برای تثبیت کننده های 20 تا 24 ولت از 40 ولت تجاوز کند.

ولتاژ ورودی باید 2-2.5 ولت از ولتاژ خروجی بیشتر شود.

آن ها برای یک منبع تغذیه تثبیت شده 12 ولت با تثبیت کننده سری L7812، لازم است ولتاژ تصحیح شده در محدوده 14.5-35 ولت باشد تا از افت برق جلوگیری شود، استفاده از ترانسفورماتور با سیم پیچ ثانویه 12 ولت راه حل ایده آلی خواهد بود.

اما جریان خروجی بسیار کم است - فقط 1.5A، می توان آن را با استفاده از ترانزیستور عبور تقویت کرد. اگر دارید، می توانید از این طرح استفاده کنید:

فقط اتصال یک تثبیت کننده خطی را نشان می دهد.قسمت "چپ" مدار با ترانسفورماتور و یکسو کننده حذف شده است.

اگر ترانزیستورهای NPN مانند KT803 / KT805 / KT808 دارید، این یکی انجام می دهد:

شایان ذکر است که در مدار دوم، ولتاژ خروجی 0.6 ولت کمتر از ولتاژ تثبیت خواهد بود - این یک افت در اتصال امیتر-پایه است، ما در این مورد بیشتر نوشتیم. برای جبران این افت، یک دیود D1 وارد مدار شد.

امکان نصب دو تثبیت کننده خطی به صورت موازی وجود دارد، اما لازم نیست! به دلیل انحرافات احتمالی در ساخت، بار به طور ناموزون توزیع می شود و ممکن است یکی از آنها بسوزد.

هم ترانزیستور و هم رگولاتور خطی را روی هیت سینک، ترجیحاً روی هیت سینک های جداگانه نصب کنید. خیلی گرم می شوند.

منابع تغذیه تنظیم شده

ساده ترین منبع تغذیه قابل تنظیم را می توان با تثبیت کننده خطی قابل تنظیم LM317 ساخت، جریان آن نیز تا 1.5 آمپر است، همانطور که در بالا توضیح داده شد می توانید مدار را با یک ترانزیستور پاس تقویت کنید.

در اینجا یک نمودار بصری بیشتر برای مونتاژ یک منبع تغذیه قابل تنظیم است.

با یک تنظیم کننده تریستور در سیم پیچ اولیه، اساساً همان منبع تغذیه تنظیم شده است.

به هر حال، یک طرح مشابه جریان جوشکاری را تنظیم می کند:

نتیجه

یکسو کننده در منابع تغذیه برای تولید جریان مستقیم از جریان متناوب استفاده می شود. بدون مشارکت او، تغذیه بار DC، مانند نوار LED یا رادیو، امکان پذیر نخواهد بود.

همچنین در انواع شارژرهای باتری خودرو استفاده می شود، تعدادی مدار با استفاده از یک ترانسفورماتور با گروهی از شیرهای سیم پیچ اولیه وجود دارد که توسط یک سوئیچ جک سوئیچ می شوند و تنها یک پل دیودی در سیم پیچ ثانویه نصب می شود. سوئیچ در سمت ولتاژ بالا نصب شده است، زیرا جریان در آنجا چندین برابر کمتر است و مخاطبین آن از این نمی سوزند.

با توجه به نمودارهای مقاله، می توانید ساده ترین منبع تغذیه را هم برای کار مداوم با نوعی دستگاه و هم برای آزمایش محصولات خانگی الکترونیکی خود مونتاژ کنید.

مدارها راندمان بالایی ندارند اما ولتاژ تثبیت شده و بدون ریپل زیاد تولید می کنند، باید ظرفیت خازن ها را بررسی کنید و بار خاصی را محاسبه کنید. آنها برای تقویت کننده های صوتی کم مصرف مناسب هستند و پس زمینه اضافی ایجاد نمی کنند. منبع تغذیه قابل تنظیم برای رانندگان و برقکاران خودرو برای آزمایش رله تنظیم کننده ولتاژ ژنراتور مفید خواهد بود.

یک منبع تغذیه قابل تنظیم در تمام زمینه های الکترونیک استفاده می شود و اگر با حفاظت از اتصال کوتاه یا تثبیت کننده جریان بر روی دو ترانزیستور بهبود یابد، یک منبع تغذیه آزمایشگاهی تقریباً کامل دریافت خواهید کرد.

یکی از رایج ترین مبدل های جریان، جریان AC به ضربانی (ثابت در جهت حرکت حامل ها، اما متغیر در مقدار لحظه ای) است. کاربرد بسیار گسترده ای دارند. به طور معمول، آنها را می توان به یکسو کننده های کم مصرف (تا چند صد وات و یکسو کننده های پرقدرت (کیلووات و بیشتر)) تقسیم کرد.

بخش اصلی آن دستگاه یکسو کننده B است که از دیودهای ترکیب شده به روش خاصی تشکیل شده است. در اینجا است که تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم ضربانی رخ می دهد. ولتاژ متناوب از طریق ترانسفورماتور Tr به دستگاه یکسو کننده عرضه می شود. در برخی موارد، ممکن است ترانسفورماتور وجود نداشته باشد (اگر ولتاژ شبکه برق با ولتاژ مورد نیاز برای عملکرد یکسو کننده مطابقت داشته باشد). ترانسفورماتور (در صورت وجود) در اکثر موارد دارای ویژگی هایی در اتصال سیم پیچ های خود است. جریان ضربانی معمولاً در هر لحظه از زمان ثابت نیست و در مواقعی که لازم است مقدار صاف‌تری نسبت به مقداری که پس از یکسو کننده به دست می‌آید داشته باشیم، از فیلترهای F استفاده می‌شود. در صورت لزوم، یکسو کننده با یکسو کننده تکمیل می‌شود. تثبیت کننده ولتاژ یا جریان St، که در صورت تغییر پارامترهای شبکه قدرت به دلایل مختلف، آنها را در یک سطح ثابت نگه می دارد. بلوک دیاگرام توسط بار H تکمیل می شود که به طور قابل توجهی بر عملکرد کل دستگاه تأثیر می گذارد و بنابراین جزء جدایی ناپذیر کل مبدل در نظر گرفته می شود.

خود یکسو کننده همان قسمتی از آن است که در شکل بالا با یک خط نقطه دایره شده و از یک ترانسفورماتور و یک دستگاه یکسو کننده تشکیل شده است.

این بخش به یکسو کننده های کم توان می پردازد که برای تامین ولتاژ ثابت تمامی دستگاه ها در زمینه های کنترل، تنظیم، تقویت کننده جریان، ژنراتورهای کم توان و ... ضروری است. به عنوان یک قاعده، آنها توسط یک ولتاژ AC تک فاز 220 یا 380 ولت با فرکانس 50 هرتز تغذیه می شوند.

مدار یکسوسازی صفر

توصیه می شود اصل عملکرد ساده ترین یکسو کننده جریان تک فاز را در مدار به اصطلاح صفر در نظر بگیرید. اگرچه در حال حاضر نسبتاً نادر است (که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت)، آگاهی از فرآیندهای فیزیکی که در این طرح رخ می دهد برای درک مطالب بیشتر بسیار مهم است.

مدار تهی به شکل زیر است:

ترانسفورماتور Tp دارای دو سیم پیچ در سمت ثانویه است که به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند به گونه ای که نسبت به نقطه میانی آ ولتاژ در انتهای آزاد سیم پیچ ها که در و با از نظر قدر مساوی اما در فاز مخالف. دستگاه یکسو کننده توسط دو دیود D1 و D2 تشکیل می شود که توسط کاتدهای خود به یکدیگر متصل می شوند، در حالی که هر آند به یک سیم پیچ مربوطه متصل است. بار روی بین کاتدهای دیودها و نقطه ترانسفورماتور متصل می شود.

در نظر بگیرید که چگونه یک ولتاژ ضربانی روی یک بار اتفاق می افتد. ابتدا، بار را به عنوان یک مقاومت کاملاً فعال، Z n \u003d R n در نظر می گیریم. هنگامی که ولتاژ در سیم پیچ ها طبق یک قانون سینوسی تغییر می کند، در آن نیم چرخه، زمانی که یک پتانسیل مثبت به آند دیود اعمال می شود، یک جریان مستقیم جریان می یابد. از آنجایی که ولتاژ دو طرف دیود کسری از ولت است، از آن صرف نظر می کنیم. سپس کل نیم موج مثبت ولتاژ متناوب به سادگی روی بار R n اعمال می شود. هنگامی که ولتاژ منفی به آند اعمال می شود، جریانی وجود نخواهد داشت (از جریان معکوس کوچک دیود نیز غافل می شویم). بنابراین، تنها یک نیم موج مثبت از ولتاژ متناوب در طول نیمی از دوره به بار می رسد. نیمه دوم دوره بدون جریان خواهد بود.

سیم‌پیچ‌های ثانویه در پادفاز به هم متصل می‌شوند، بار برای هر دو سیم‌پیچ مشترک است، بنابراین در زمانی که جریان از یکی از آنها عبور می‌کند (مثلاً در سیم‌پیچ بالایی)، دیگری از آن آزاد می‌شود و بالعکس. .

بنابراین، در بار، هر نیم سیکل با یک نیم موج ولتاژ متناوب پر می شود:

و ولتاژ تصحیح شده U d شکل نیمه موج های یکسانی خواهد داشت که با دوره زمانی نصف دوره ولتاژ متناوب در منبع تغذیه (رادیان 2π) تکرار می شوند. برای تعمیم، که راحت خواهد بود، بیشتر فرض می کنیم که دوره تغییر ولتاژ اصلاح شده کمتر از 2π در متربرابر و برابر 2π/ متر(در مورد ما متر-2). اگر بار مقاومت فعال R n باشد، جریان موجود در آن i d منحنی ولتاژ را تکرار می کند.

مدار در نظر گرفته شده این عیب را خواهد داشت که در سیم پیچ های ثانویه در مقایسه با اولیه، امواج جریان قابل توجهی وجود دارد، زیرا این سیم پیچ ها به نوبه خود کار می کنند. از آنجایی که آنها روی یک هسته پیچیده می شوند، شار مغناطیسی در دومی متغیر خواهد بود، بنابراین، در سیم پیچ اولیه، جریان نیز متغیر خواهد بود و دارای نیمه موج های مثبت و منفی است. همانطور که از دوره مهندسی برق مشخص است، مقادیر موثر و متوسط ​​جریان یا ولتاژ فقط برای جریان مستقیم یکسان است. هر چه ریپل بزرگتر باشد، مقدار مؤثر نسبت به میانگین بزرگتر خواهد بود. بنابراین قدرت دو طرف ترانسفورماتور یکسان نخواهد بود. با این حال، تنها یک ترانسفورماتور وجود دارد و مقدار آهن برای هسته آن باید بر اساس یک مقدار توان انتخاب شود.

بنابراین، مفهوم توان معمولی ترانسفورماتور به طور مشروط معرفی شد که برابر با میانگین توان هر دو طرف است:

پل یکسو کننده یا مدار گریتز

این اشکال را می توان با استفاده از یک دستگاه اصلاح کننده به شکل یک پل (طرح گریتز) اصلاح کرد:

در این مورد، نیمه چرخه های اول، به عنوان مثال، دیودهای D2 و D4، و نیمه چرخه دوم - D1 و D3 کار می کنند. در بار هر بار یک نیمه موج کامل از ولتاژ ثانویه وجود خواهد داشت:

مدار پل همچنین دارای ترانسفورماتور کمتر پیچیده، سبک تر و ارزان تر است. چندین مزیت دیگر هم دارد

جالب است که این مدار از نظر تاریخی زودتر از صفر ظاهر شد، اما توزیع دریافت نکرد، زیرا اولاً به جای دو دیود، چهار دیود داشت. با این حال، نکته اصلی تعداد آنها نبود، بلکه این واقعیت بود که در حین کار، در هر نیم چرخه، جریان از دو دیود متصل به سری عبور می کند که ولتاژ مضاعف روی آنها می افتد. در آن زمان دیودهای نیمه هادی وجود نداشت و دیودهای خلاء یا جیوه ای در هنگام عبور جریان مستقیم افت ولتاژ قابل توجهی داشتند که باعث کاهش قابل توجه راندمان شد. معلوم شد که یک ترانسفورماتور مدار صفر پیچیده تر، اما با یک دیود در دایره یکسوسازی فعلی، از نظر اقتصادی سود بیشتری نسبت به مدار پل با تعداد دو برابر دیود دارد و مصرف انرژی برای آنها دو برابر می شود. و فقط ظاهر دیودهای نیمه هادی نسبتا ارزان با یک افت ولتاژ رو به جلو بسیار کوچک امکان چرخش به مدارهای پل را فراهم کرد که اکنون عملاً جایگزین صفر شده اند (در صورت تمایل می توانید تجلی یکی از قوانین دیالکتیکی را مشاهده کنید - توسعه مارپیچی).

نسبت های اساسی برای یکسو کننده

اجازه دهید چند فرمول مهم را استخراج کنیم که فرآیندهای موجود در این طرح را توصیف می کند. فرض می کنیم که مقادیر داده شده مقادیر متوسط ​​ولتاژ بار U d و مقدار متوسط ​​جریان در آن I d هستند.

این عبارت را برای بعد به خاطر بسپاریم. در مورد ما m=2 و . از آنجایی که U d داده شده در نظر گرفته می شود، پس

از عبارت قبلی داریم:

این ضریب نسبت شبکه تغذیه به ولتاژ سیم پیچ جانبی ثانویه را تعیین می کند:

مقدار موثر جریان سیم پیچ ثانویه

جریان سیم پیچ ثانویه در عین حال جریان در بار است. از آنجایی که بار کاملاً فعال است و جریان موجود در آن شکل ولتاژ ضربان دار را تکرار می کند، بنابراین بین مقدار متوسط ​​آن و مقدار مؤثر آن وابستگی مشابهی با ولتاژها وجود دارد.

مقدار موثر جریان سیم پیچ اولیه

جریان در سیم پیچ اولیه با در نظر گرفتن n، جریان سیم پیچ ثانویه تکرار می شود:

قدرت ترانسفورماتور

ظرفیت دو طرف اولیه و ثانویه ترانسفورماتور در این مدار یکسان است، بنابراین:

ریپل ولتاژ اصلاح شده

ولتاژ ضربان دار شامل مقدار متوسط ​​U d و تعداد نامتناهی مولفه هارمونیک است که دامنه آنها را می توان با فرمول فوریه تعیین کرد. اگر مبدأ مختصات را مانند شکل انتخاب کنید، در ترکیب هارمونیک فقط هارمونیک کسینوس وجود خواهد داشت (زیرا منحنی متقارن در مورد محور مختصات است). دامنه هارمونیک k با فرمول تعیین می شود:

جایی که: l – نیم دوره π/m;

اولین هارمونیک U (1) m بزرگترین دامنه را خواهد داشت، بنابراین ما آن را فقط با فرض k=1 تعیین می کنیم:

با جایگزینی دریافت می کنیم:

نسبت اولین هارمونیک به مقدار میانگین را ضریب ریپل می گویند:

بیایید این فرمول را برای آینده به خاطر بسپاریم، و اکنون توجه می کنیم که در مورد ما، برای m - 2، q - 2/3. این امواج بزرگ هستند - دامنه هارمونیک اول 67٪ از مقدار متوسط ​​ولتاژ اصلاح شده است.

جریان دیود متوسط

همانطور که قبلاً دیدیم ، دیودها به نوبه خود کار می کنند - هر یک از آنها به طور متوسط ​​نیمی از کل جریان موجود در بار را هدایت می کند. بنابراین، هر یک از دیودها باید برای جریان I در \u003d I d / 2 رتبه بندی شوند.

بالاترین ولتاژ معکوس روی دیود

در حالی که دیود B1 هدایت می کند، می توان آن را بسته در نظر گرفت و سپس ولتاژ سیم پیچ ثانویه در جهت مخالف به دیود B2 اعمال می شود. بنابراین، هر یک از دیودها باید برای مقدار دامنه خود طراحی شوند:

یکسو کننده جریان الکتریکی دستگاه خاصی است که برای بدست آوردن جریان الکتریکی مستقیم خروجی از جریان متناوب ورودی طراحی شده است. اکثر یکسو کننده ها فیلترهایی را برای صاف کردن ولتاژها و جریان های موج دار یک طرفه که تولید می کنند می پذیرند.

چرا به یکسو کننده نیاز دارید

عیب اصلی سلول های گالوانیکی که انرژی بسیاری از وسایل برقی را تامین می کنند، عمر کوتاه آنهاست. این ناراحتی ها به ویژه در صورتی که بار نیاز به جریان زیاد داشته باشد، قابل توجه است. جریان الکتریکی یک منبع تغذیه صنعتی برای تغذیه مصرف کنندگان الکترونیکی مناسب است. اما نمی توانید دستگاهی را که برای شارژ باتری در نظر گرفته شده است مستقیماً به شبکه وصل کنید. تبدیل ولتاژ AC به DC ضروری است. بنابراین، درک نحوه ساخت یکسو کننده بسیار مفید است. برای تغذیه تجهیزات معمولاً از ولتاژهای کمتر از ولتاژ اصلی استفاده می شود. این امر با استفاده از ترانسفورماتور قدرت به دست می آید. سپس ولتاژ AC به DC تبدیل می شود. دائمی در دو مرحله به دست می آید:

ابتدا تصویر متغیر به یک تصویر ضربانی تبدیل می شود، یعنی از صفر تنها در یک جهت تغییر می کند. سپس فیلتر ولتاژ ریپل را به DC تبدیل می کند.

انواع رکتیفایر

• نیمه موج - یکسو کننده متشکل از یک خازن و یک دیود نیمه هادی. طراحی آن بسیار ساده است. راندمان پایینی دارد، بنابراین فقط برای تغذیه مصرف کنندگان کم مصرف استفاده می شود.
• یکسو کننده تمام موج، از سیم پیچ ترانسفورماتور، یک خازن و چهار دیود تشکیل شده است. معمولاً روی مدار پل انجام می شود. برای تغذیه تجهیزات رادیویی استفاده می شود.

دیودها با توجه به پارامترهای زیر انتخاب می شوند: مقدار جریان مستقیم (تصحیح) در خروجی یکسو کننده و مقدار ولتاژ معکوس. این پارامترها از دایرکتوری ها گرفته شده اند. جریان یکسو شده نمی تواند کمتر از جریان کشیده شده توسط بار باشد. اگر جریان تصحیح شده 2 برابر بیشتر از جریان مورد نیاز مصرف کننده باشد، دیودها گرم نمی شوند. ولتاژ معکوس شامل ولتاژ سیم پیچ ثانویه و ولتاژ دو طرف خازن است.

ساخت یکسو کننده

• یک شیشه یا شیشه نیم لیتری، صفحات به مساحت 40x100 میلی متر - آلومینیوم و مس، یک لوله لاستیکی به قطر 2 سانتی متر بردارید. 2 سانتی متر از لوله را جدا کرده و روی یک صفحه آلومینیومی قرار دهید. این کار به این دلیل انجام می شود که الکترولیت در حین کار به شدت آلومینیوم را خورده می کند. اگر لاستیک را روی آن قرار دهید، فلز را در برابر خوردگی محافظت می کند و یکسو کننده بسیار بیشتر دوام می آورد.
• ما از محلول جوش شیرین به عنوان الکترولیت استفاده خواهیم کرد. در هر 100 میلی لیتر آب به 5-7 گرم نیاز دارد. برای قطب مثبت ما آلومینیوم و برای قطب منفی - سرب خواهیم گرفت. اگر یکسو کننده را با صفحه سربی به شبکه وصل کنید جریان جریان پیدا می کند. اما جریان فقط در یک جهت جریان خواهد داشت. صفحه آلومینیومی یک قطب ولتاژ مثبت دائمی خواهد بود.
• اگر یک صفحه آلومینیومی در شبکه گنجانده شود، صفحه سربی به عنوان یک قطب منفی عمل می کند. این یکسوساز نیمه موجی خواهد بود که فقط یک جریان نیم چرخه از آن عبور می کند. در این حالت جریان در جهت مثبت جریان می یابد.
• یکسو کننده های تمام موج برای استفاده کامل از ولتاژ استفاده می شود. تعداد عناصری که از آنها تشکیل شده است بستگی به مقدار جریان اصلاح شده مورد نیاز دارد. آنها به هر دو فاز برق متصل هستند.
• هنگام وصل کردن دستگاه از فیوز استفاده کنید. با کمک رئوستات می توانید ولتاژ را تنظیم کنید.

محاسبه یکسو کننده

• بیایید ولتاژ متناوب سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور را تعیین کنیم:

  ولتاژ بار ثابت، V;

  B ضریبی است که به جریان بار بستگی دارد.

• حداکثر جریان عبوری از دیودها را تعیین کنید:

  شناسه \u003d 0.5 C اینچ،

  شناسه - جریانی که از دیود می گذرد،

  در - بالاترین مقدار جریان،

  ج - ضریب بسته به بار.

• بیایید ولتاژ معکوس را تعریف کنیم:

  Uar = 1.5 واحد،

  Uobr - ولتاژ معکوس،

  ولتاژ بدون بار.

• ما دیودهایی را انتخاب می کنیم که در آنها مقدار جریان اصلاح شده و ولتاژ معکوس بالاتر از مقدار محاسبه شده است.
• مقدار ظرفیت خازن را پیدا کنید:

  SF \u003d 3200 In / Un Kp،

  Cf - ظرفیت خازن فیلتر،

  در - حداکثر جریان بار.

  عدم وجود ولتاژ روی بار،

  Kp - ضریب ضربان (10 -5 -10-2).

یکسو کننده جوش

یکسو کننده جوش VD به عنوان منبع تغذیه هنگام جوشکاری با هر الکترود استفاده می شود. برای از بین بردن وقفه های بین جریانی در حین جوشکاری استفاده می شود که منجر به درز جوش با کیفیت بالا می شود.

• یکسو کننده جهانی است و در سخت ترین شرایط کاری قابل استفاده است.
• غیر حساس به نوسانات دما، تغییر رطوبت، افت ولتاژ در شبکه، گرد و غبار.
• قابل اعتماد
• بادوام
• هزینه پایینی دارد و می تواند جایگزین تاسیسات گران قیمت شود.

اکنون همه چیز را در مورد افرادی که می خواهند بدانند چگونه در خانه صاف کننده درست کنند، می دانید. این به شما امکان می دهد مشکلات را به دلیل عدم وجود آن به تنهایی و با کمترین هزینه حل کنید.