Najčešći ispravljački krugovi izmjenične i istosmjerne struje. Glavne karakteristike ispravljača

Sadržaj:

U suvremenoj raznolikosti električnih uređaja, kako za kućanstvo tako i za druge poslove, većina sadrži ispravljač. To je zbog njihove kontinuirane komplikacije u vezi s povećanjem funkcionalnosti. A za multifunkcionalnost je potrebna elektronika koja troši istosmjernu struju. Omogućuje ga izvor napajanja. Uvijek sadrži ispravljač. Zatim ćemo detaljnije govoriti o ovom uređaju.

Koji su bili prvi ispravljači

Razvoj napajanja počeo je od nule. A to znači da nije bilo ni znanja ni, štoviše, opreme za to. Trebalo je gotovo cijelo stoljeće da se pojave moderni poluvodički ispravljači. Posljedica su povijesne infrastrukture napajanja. I, kao što znate, razvio se na temelju izmjeničnog napona.

Napajanje pri konstantnom naponu je učinkovitije, jer gubici u dalekovodima zbog induktivnosti i kapaciteta žica ne utječu. Ali gotovo svugdje električna energija u mreži odgovara izmjeničnom naponu. To je zato što je napajanje nemoguće bez promjene vrijednosti napona. I ovaj zadatak još uvijek najučinkovitije rješava samo transformator. Istraživači su odmah uočili razliku u svojstvima električnih krugova s ​​izmjeničnim i istosmjernim naponom.

A budući da je sekundarni namot transformatora učinkovit izvor električne energije, bilo je potrebno nekako dobiti neku vrstu konstantnog napona na njegovoj osnovi. U prvoj fazi razvoja elektrotehnike pojavili su se samo elektromagnetski strojevi. Također su prilagođeni za ispravljanje napona. Poznat je i fenomen elektrolize. Također se koristio za izradu elektrolitičkih ispravljača.

Ispravljanje mehaničkog naprezanja

Definicija ispravljanja znači dobivanje jednosmjerne električne struje. U ovom slučaju, njegova će vrijednost ovisiti o obliku izmjeničnog napona u svakom poluciklusu. Ali u ovom slučaju dobiva se jednosmjerna električna struja, kako s pozitivnim poluciklusom napona, tako i s njegovom negativnom vrijednošću. U tom slučaju, opterećenje kada napon prijeđe nulu mora se odvojiti od nepotrebnog naponskog poluvala. Prvi su ispravljači taj zadatak obavljali s mehaničkim kontaktima.

Pokretao ih je sinkroni motor ili ih je pokretao solenoid dovoljno brzog djelovanja. U oba kruga kontakti za prebacivanje napona kreću se sinkronizirano s naponom. U krugu s motorom, oni se okreću, zatvarajući se u pravo vrijeme.

Jedinica dizajnirana za ispravljanje napona tijekom rotacije slična je kolektoru istosmjernog motora. Broj lamela - kontakata određen je brojem okretaja sinkronog motora. Kada sinusoida ispravljenog napona prođe kroz nulu, obje četke dodiruju ili početak ili kraj lamele. Početak lamele podudara se s točkom strelice koja pokazuje smjer vrtnje motora.

Vrijeme kontakta četkica s lamelom poklapa se s trajanjem polovice perioda ispravljenog napona. Sinkroni motor okreće se točno i višestruko od frekvencije napona napajanja koji ispravlja s kolektorom koji je na njega spojen. Ali njegova inercija neće dopustiti ispravljanje nagle promjene frekvencije napona napajanja. Stoga je učinkovit samo kao ispravljač mrežnog napona.

Ispravljač na solenoidu zatvara kontakt ili za vrijeme kada je jezgra uvučena, ili obrnuto. Može raditi samo na određenom minimalnom naponu, koji je dovoljan za pomicanje kontakata. Stoga dio poluvala blizu nulte prijelaza napona neće biti pravilno obrađen. Ali s druge strane, takav se ispravljač može napraviti prilično malim. Stoga je svojedobno bio raširen.

Očito je da bez komutacije električnog kruga ne može doći do ispravljanja napona. A mogućnosti mehaničkog kontakta ograničene su snagom iskre, koja se javlja u trenutku prekida u električnom krugu. Postupno uništava ovaj kontakt, brže, što je veća električna snaga kada se otvori.

Ovaj uređaj radi bez prebacivanja. Međutim, izumljen je tek nakon pojave razumno čistog aluminija. Poznato je da ovaj metal na svojoj površini stvara tanak film izdržljivog oksida. Aluminijev oksid je gotovo izolator. Ako uronite aluminijsku ploču u određenu otopinu i na nju primijenite negativni potencijal, film će se srušiti. U tom slučaju, struja u otopini treba doći iz željezne ploče uronjene u blizini - anode.

Film od aluminijevog oksida odmah će se otopiti u otopini, na primjer, natrijevog fosfata. Stoga će površina katode biti izrađena od čistog aluminija. A struja će nesmetano teći između uronjenih elektroda. Ali čim se polaritet elektroda obrne, površina aluminijske ploče odmah će oksidirati. Film s visokim otporom neće dopustiti prolaz električne struje.

Energetske karakteristike elektrolitičkog ispravljača ovise o volumenu posude, kao i o veličini i broju ploča. Ploča od čistog aluminija učinkovita je 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 će ispravljač nastaviti raditi. On jednostavno ne ubija.

Opcije svjetiljke

Takvi mehanički i elektrolitički uređaji za ispravljanje postojali su nekoliko desetljeća prije pojave vakuumskih cijevi. Ali bili su ograničeni i gubicima električne energije. Iako nije povezano s prebacivanjem. Činjenica je da je za rad svjetiljke potrebna unaprijed stvorena zaliha elektrona.

I nisu ga naučili primati u svjetiljkama drugačije nego zagrijavanjem niti. Tako se pokazalo da, unatoč brzini, obična diodna svjetiljka troši previše struje da bi ispravila napon. Ali s vremenom je izumljena moćna živina svjetiljka - živin ispravljač. Odlikovala se činjenicom da je u njemu nastalo kontrolirano električno pražnjenje u živinim parama. Pražnjenje je postojalo samo na jednom poluvalu napona.

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

Međutim, performanse ovih ispravljača ostavile su mnogo za poželjeti. Stoga se potraga za učinkovitijim tehničkim rješenjima nastavila i završila pojavom poluvodičke diode. Ali njegove su prednosti također relativne. Temperatura poluvodiča ne smije prijeći 130-150 stupnjeva Celzija. Iz tog razloga svi dosadašnji tipovi ispravljača imaju svoju nišu za uvjete s visokim temperaturama i zračenjem. U drugim radnim uvjetima koriste se diodni ispravljači.

Poluvodički sklopovi

Svaki ispravljač je strujni krug. Sadrži sekundarni namot transformatora, ispravljački element, električni filtar i opterećenje. U ovom slučaju moguće je dobiti množenje napona. Ispravljeni napon je zbroj izmjeničnog i istosmjernog napona. Varijabilna komponenta je neželjena komponenta koja je na ovaj ili onaj način smanjena. Ali budući da se koriste poluvalovi izmjeničnog napona, drugačije ne može biti.

Utjecaj varijabilne komponente procjenjuje se koeficijentom valovitosti.

Može se smanjiti na dva načina:

• poboljšanje učinkovitosti električnog filtera;
• poboljšanje parametara ispravljenog izmjeničnog napona.

Najjednostavniji poluvalni ispravljač. Prekida jedan od poluvalova izmjeničnog napona. Stoga je koeficijent mreškanja u takvom krugu najveći. Ali ako se trofazni napon ispravi s jednom diodom u svakoj fazi, kao i istim filtrom, faktor mreškanja bit će tri puta manji. Ipak, najbolje karakteristike imaju punovalni ispravljači.

Postoje dva načina korištenja oba poluvala izmjeničnog napona:

• prema shemi mosta;

• prema shemi sa srednjom točkom namota (Mitkevičeva shema).

Usporedimo oba ova kruga za istu vrijednost ispravljenog napona. Mostni krug koristi manje zavoja sekundarnog namota transformatora, što je prednost. Ali istodobno su potrebne četiri diode u jednofaznom ispravljačkom mostu. U krugu srednje točke potrebno je dvostruko više sekundarnih zavoja sa srednjom točkom, što je nedostatak. Drugi nedostatak ovog kruga je potreba za simetrijom dijelova namota oko sredine.

Asimetrija će biti dodatni izvor mreškanja. 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 jačini struje koja teče kroz ovu diodu. Stoga se snaga raspršena u poluvodičkoj diodi povećava kako raste ispravljena struja. To je vrlo uočljivo pri visokoj amperaži, pa se poluvodičke diode postavljaju na rashladne hladnjake i, ako je potrebno, ispuhuju.

Prilikom ispravljanja velike struje, dvije diode srednjeg kruga bit će ekonomičnije i kompaktnije od četiri diode ispravljačkog mosta. Ispravljački krugovi u jednom trenutku nisu se pojavili niotkuda. Izmislili su ih inženjeri. Stoga se ispravljački krugovi u literaturi ponekad nazivaju u vezi s imenima njihovih otkrića. Uređenje mosta naziva se "puni Gretzov most". Strujni krug srednje točke je "Mitkevičev ispravljač".

Poluvodičke diode, zajedno s kondenzatorima, omogućuju stvaranje sklopova u kojima se kondenzatori pune u pola perioda i ispuštaju u opterećenje u pola perioda. U tom se slučaju zbrajaju naponi koji se na njima nakupljaju. Na taj način možete stvoriti sklopove za umnožavanje napona. Najjednostavniji i najučinkovitiji ispravljački krug, koji će udvostručiti napon, sadrži dvije diode i dva kondenzatora. Zove se Latour-Delonova shema. Njegov analog je Grenascherova shema.

Stvaranjem potrebnog broja ćelija koje sadrže kondenzatore i diode, možete dobiti bilo koji napon koji je višekratnik njihovog broja. Dijagram koji odgovara ovom rješenju prikazan je u nastavku. U njemu svaka od ćelija sadrži kondenzator i diodu.

U članku se detaljno razmatraju samo neke vrste ispravljača koji imaju najrašireniju uporabu.

Prilikom odabira jednog ili drugog uređaja potrebno je voditi se parametrima napona opterećenja. Samo se na taj način postiže učinkovito ispravljanje napona.

U rasvjetnoj električnoj mreži, iz koje se napajaju svi kućanski električni aparati, u pravilu teče izmjenična struja. Rijetka su iznimka mala seoska naselja u kojima elektrane daju istosmjernu struju.

Radio aparati, magnetofoni, električni playeri i drugi uređaji rade na vakuumskim cijevima ili poluvodičkim uređajima, čije elektrode moraju biti napajane istosmjernim naponom. Baterije se mogu puniti samo istosmjernom strujom. Brojni proizvodni procesi u tvornicama, kao što je kromiranje, ne mogu se izvesti bez stalnog napajanja.

Zašto naše elektrane daju izmjeničnu struju? Uostalom, električni grijači i elektromotori će jednako dobro raditi na istosmjernoj struji? To je uglavnom zbog činjenice da se izmjenična struja može lako transformirati (pretvoriti) u različite napone, što se ne može učiniti istosmjernom strujom. Prijenos energije izmjenične struje putem dalekovoda može se izvesti sa znatno manjim gubicima nego kod istosmjerne struje, zbog činjenice da napon u vodovu u ovom slučaju može iznositi desetke i stotine tisuća volti. Na mjestu potrošnje dolazi do smanjenja napona na transformatorskim stanicama i izmjenični napon od 127 ili 220 V dovodi se u naše stanove i tvornice.

Kako dobiti konstantan napon potreban za normalan rad nekih uređaja?

Ispravljač se koristi za pretvaranje izmjeničnih napona u istosmjerne. Možete razumjeti kako radi ispravljač samo ako jasno razumijete što je izmjenična struja. Izmjenična struja je struja čiji se smjer i veličina mijenjaju tijekom vremena.

U rasvjetnoj mreži, prema standardu usvojenom kod nas, smjer struje se mijenja 50 puta u sekundi, odnosno, kako kažu, frekvencija industrijske struje je 50 perioda (herca). To znači da je u nekom vremenskom razdoblju struja u mreži jednaka 0, tada struja počinje glatko rasti, dostiže maksimalnu (amplitudnu) vrijednost, nakon čega se struja u mreži postupno smanjuje i postaje jednaka nuli. Nakon toga se smjer struje ponovno mijenja i struja opet glatko raste do maksimalne vrijednosti, a zatim opet pada na nulu. Taj proces nalikuje ljuljanju, koje se, ljuljajući se oko ravnotežnog položaja (nulta trenutna vrijednost), diže do maksimalne visine (maksimalna vrijednost struje), zatim se spušta, pa opet diže itd. Ovaj proces promjene struje naziva se periodični. U našoj električnoj mreži takav se proces ponavlja pedeset puta u sekundi, odnosno struja (napon) ima pedeset perioda u sekundi, mijenjajući svoju vrijednost prema sinusoidnom zakonu.

Grafički je slika promjene struje u mreži prikazana na Sl. 1. Takav graf se dobiva ako se vrijednosti struje ili napona ucrtaju na okomitu os, a vremenski intervali broje od određenog trenutka uz horizontalnu os.

Zadaća ispravljača je dobivanje istosmjernog napona iz izmjeničnog napona; DC napon se može grafički prikazati kao što je prikazano na sl. 2. Istosmjerna struja ne mijenja ni svoj smjer ni svoju vrijednost.

Proces ispravljanja izmjenične struje (napona) sastoji se u tome da se na putu struje u električnom krugu uključi element - ventil koji struju propušta samo u jednom smjeru (jednog predznaka). Električni krug izmjenične struje s ventilom shematski je prikazan na Sl. 3. Jednostrana vodljivost ventila dovodi do činjenice da samo u pozitivnim poluperiodima struja prolazi kroz ventil, au negativnim poluperiodima (označeno na slici 1 znakom "-") nema struje. u krugu. Grafički se struja u takvom krugu može prikazati kao što je prikazano na sl. 4. S pozitivnim poluvalom otpor ventila je mali i struja slobodno teče kroz njega. S negativnim poluvalom struja nailazi na veliki otpor, budući da je u suprotnom smjeru otpor ventila stotine pa čak i tisuće puta veći i struja ne prolazi kroz njega. Dakle, uključivanjem ventila u strujni krug izmjenične struje, više ne primamo izmjeničnu struju u ovaj krug. Struja u ovom krugu će se promijeniti samo po veličini i neće promijeniti svoj smjer. Ova struja se zove pulsirajuća. Možete ga koristiti, na primjer, za punjenje baterija. Ova struja nije prikladna za napajanje radio opreme. Potrebno je daljnje izglađivanje kako bi struja iz pulsirajuće prešla u konstantnu. To se postiže korištenjem filtera.

U najjednostavnijem slučaju, dovoljno veliki kondenzator može djelovati kao filtar. Na sl. Na slici 5 prikazana je shema spoja s ventilom i kondenzatorom C, koji je filter. Izglađivanje valovitosti (filtriranje) ispravljene struje provodi se zbog činjenice da se kondenzator puni strujom koja prolazi kroz ventil i pohranjuje električnu energiju. Čim se struja kroz ventil počne smanjivati ​​i napon na opterećenju Rn ispravljača počne padati - a to se događa na kraju svakog pozitivnog poluciklusa - kondenzator odustaje od energije koju je nakupio tijekom pozitivnog poluciklus. To je grafički prikazano na slici 6. Kao što se vidi iz slike, struja još nije postala potpuno konstantna i uočljive su oštre mreške. Potreban je napredniji filtar koji bi osigurao konstantnu struju s vrlo malim mreškanjem na opterećenju, što neće bitno utjecati na rad uređaja koji se napaja iz ispravljača.

Postoji nekoliko vrsta ispravljača. Najjednostavniji od njih je poluvalni, čiji je dijagram prikazan na Sl. 7. U takvom ispravljaču koriste se samo pozitivni poluperiodi ispravljene struje. Frekvencija mreškanja ove struje jednaka je frekvenciji mrežnog napona, a ispravljač sastavljen u poluvalnom krugu zahtijeva dobar filtar da izgladi mreškanje. Takvi se ispravljači koriste za napajanje opreme koja troši neznatnu struju, jer kako se struja povećava, bit će potrebno komplicirati filtar ispravljača.

Češći je punovalni ispravljački krug, gdje se (vidi sliku 8) koriste dva vrata B1 i B2. Struja opterećenja cijelo vrijeme teče u jednom smjeru. Ispravljanje napona je kako slijedi. U nekom trenutku, jedan (gornji, prema shemi) izlaz sekundarnog namota transformatora Tr1 imat će pozitivan napon u odnosu na drugi (donji) kraj. Struja će proći kroz ventil B1 i ima mali otpor u smjeru naprijed, zatim kroz opterećenje do sredine sekundarnog namota transformatora. Na sl. 8, tok struje je prikazan čvrstom strelicom. To će se nastaviti i tijekom prvog pozitivnog poluvremena. Kada se promijeni smjer struje u mreži, na gornjem kraju transformatora će već biti negativan napon i struja neće teći kroz ventil B1, budući da će ventil imati vrlo visok otpor. Na donjem kraju sekundarnog namota transformatora sada će biti pozitivan napon i struja će ići kroz ventil B2, opterećenje i do srednje točke sekundarnog namota - transformatora Tr1.

Ovim uključivanjem ventila već se koriste oba poluperioda ispravljenog napona. Frekvencija mreškanja u takvom ispravljaču je dvostruko veća i stoga je filtriranje ispravljenog napona uvelike olakšano. Gotovo svi ispravljači za radio, televizore i magnetofone sastavljeni su na punovalnom krugu.

Tu je i sklop mosnog ispravljača. U ovom slučaju, ispravljanje se događa prema punovalnom krugu, ali transformator ima jednostavniji dizajn, njegov sekundarni namot sadrži upola manji broj zavoja i nije potreban izlaz iz srednje točke. Međutim, mostni ispravljač zahtijeva dvostruko više ventila nego punovalni ispravljač. Sklop mosnog ispravljača prikazan je na sl. 9. Strelice označavaju prolazak struje u oba poluperioda.

Selenske ili bakroksne podloške, kenotroni, gasotroni ili poluvodičke diode mogu se koristiti kao ventil za ispravljanje izmjenične struje.

Za napajanje masovne radio opreme najrašireniji su kenotronski i selenski ispravljači. U posljednje vrijeme sve se više koriste germanijeve energetske diode tipa DG-Ts21-27.

Kenotron je vakuumska, obično staklena, radio cijev s dvije elektrode - anodom i katodom. Dvoanodni kenotron ima dvije anode. Svojstvo ventila kenotrona očituje se u činjenici da struja kroz kenotron može ići samo u jednom smjeru - od anode do katode. U suprotnom smjeru struja neće teći, budući da elektroni lete samo s površine zagrijane katode i mogu se kretati prema anodi samo ako je na njoj u ovom trenutku pozitivan napon u odnosu na katodu.

Najjednostavniji poluvalni ispravljački krug koji koristi kenotron kao ventil prikazan je na Sl. 10. Smjer struje I prikazan je strelicom. Kondenzatori C1 i C2 i prigušnica Dr1 čine filter za izravnavanje mreškanja. Filtri će biti detaljnije razmotreni u nastavku.

Postoji mnogo različitih vrsta kenotrona, od kojih je svaki dizajniran za specifične radne uvjete: neki vam omogućuju da dobijete veliku ispravljenu struju pri relativno niskom naponu, drugi, naprotiv, rade u ispravljaču koji daje visoki napon pri zanemariva struja.

Prilikom projektiranja ispravljača, prije svega, potrebno je odabrati ispravan tip kenotrona. Da biste to učinili, morate znati koju struju i napon troši opterećenje napajano iz ispravljača i u skladu s tim podacima odaberite odgovarajuću vrstu kenotrona iz referentne knjige. Neka bude potrebno 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 anodno-ekranski krugovi svih žarulja 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 na opterećenju i jednak je 250x3 = 750 V, a kenotron 6Ts4P može izdržati do 1000 V obrnuti napon.

U selenskom ispravljaču selenske podloške se koriste kao ventil.

Selenska podloška je željezni disk ili pravokutna željezna ploča s tankim slojem poluvodičkog selena na jednoj strani. Gornji sloj selena prekriven je, kako bi se stvorio kontakt, tankim slojem metala niskog taljenja.

Svojstva ventila selena očituju se u činjenici da ima jednostranu vodljivost. Kada se pozitivni pol izvora struje nanese na željeznu ploču, selenska podloška ima zanemariv otpor, i obrnuto, kada se polaritet promijeni, otpor podloške se povećava stotinama puta.

Izbor selenskog ventila za ispravljač također se vrši prema struji i naponu potrebnom za opterećenje. Treba imati na umu da jedna selenska perilica može izdržati napon do 20 V, stoga, ako se napon razvije pri opterećenju većem od ove vrijednosti, tada se selenske podloške moraju spojiti u seriju.

Za naš primjer, dovoljno je staviti 13 podloški u svaki krak punovalnog ispravljača, budući da je napon na opterećenju 250 V, a broj podloški će se dobiti ako se 250 V podijeli s 20 V. Rezultirajući razlomak broj mora biti zaokružen na najbliži cijeli broj. Da biste odredili koji promjer treba isporučiti podloške, treba imati na umu da je dopuštena struja od 30 mA po kvadratnom centimetru površine selenske podloške. Stoga, da biste odredili površinu selenskih podloški za naš ispravljač, trebate podijeliti količinu struje koju troši prijemnik s dopuštenom gustoćom struje (količina struje po 1 cm 2). Površina podloške je 40/30 = 1,33 cm. Promjer podloške može se lako odrediti pomoću poznate formule za površinu kruga

Saret = 0,25 * π * D 2,

odakle je promjer podloške

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

Moguće je ne napraviti takav izračun i uzeti promjer podloške izravno iz referentne knjige. U slučaju da radioamater 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 strujnom 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 tako da ukupna površina dvije paralelno spojene podloške bude jednaka ili veća od izračunate. Kada su podloške spojene paralelno, njihov se broj udvostručuje, jer je potrebno poštivati ​​uvjet dopuštenog napona na svakoj perilici.

Proračun ventila, koji se koristi kao germanijska dioda (slika 11), izvodi se na isti način. Poznavajući struju opterećenja i napon na njoj, odaberite odgovarajuću vrstu diode iz priručnika. Može se dogoditi da postojeće germanijeve diode tipa DG-Ts nisu prikladne za dopuštenu struju ili napon. Ako diode nisu prikladne za struju (struja opterećenja je veća od dopuštene), tada je potrebno staviti nekoliko dioda spojenih paralelno. Ako diode ne odgovaraju naponu, spojene su u seriju. Izračun broja dioda spojenih u seriju svodi se na odabir takvog broja dioda, pri kojem pad napona na svakoj od njih ne prelazi dopušteni.

Kada su diode tipa DG-Ts spojene u seriju, svaka od njih treba biti premoštena otporom od najmanje 100 kOhm sa snagom do 1 W. Potrebno je zaobići diode kako bi se izjednačio pad napona na svakoj od njih. Proizvedene diode imaju značajan raspršivanje parametara, a može doći do slučaja kada će pad napona na jednoj od njih biti nekoliko puta veći nego na drugoj, što diode dovodi u kvar. To se neće dogoditi ako je svaka dioda šantovana otporom i pad napona je ravnomjerno raspoređen između svake diode.

Uz paralelno povezivanje poluvodičkih dioda tipa DG-Ts, njihov se broj izračunava jednostavnim formulama. Dakle, za diode tipa DG-Ts21 - 24, broj paralelno spojenih dioda bit će jednak

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

n = 15,4I0 - 0,54.

U ovim formulama I0 znači ispravljenu struju u amperima. Može se dogoditi da se broj dioda n, izračunat ovim formulama, pokaže razlomkom. Zatim ovaj broj treba zaokružiti na najbliži veći cijeli broj. Ponekad se izračun pokaže kao 0 ili negativan broj. To znači da se treba napajati samo jedna dioda i ne moraju se izvoditi paralelne veze, budući da će odabrana dioda osigurati potrebnu ispravljenu struju.

Filter za zaglađivanje

Kao što je gore spomenuto, kako bi se izgladilo mreškanje, nakon ispravljača, na njegovom izlazu se uključuje filtar. Obično se filtar sastoji od filtarske prigušnice Dr1 (slika 12), čiji se namot, izrađen od nekoliko tisuća zavoja tanke žice, nalazi na čeličnoj jezgri. Filtar 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 prigušuje izmjeničnu komponentu ispravljenog napona i ima mali utjecaj na istosmjernu komponentu koja napaja krugove anodnog ekrana prijemnika.

Kvaliteta filtra određena je njegovim koeficijentom filtriranja, koji pokazuje koliko je puta promjenjiva komponenta na izlazu filtra oslabljena u odnosu na promjenjivu komponentu na njegovom ulazu.

Dopuštena vrijednost varijabilne komponente na izlazu filtra ovisi o opremi koju napaja ovaj ispravljač. Za niskofrekventna pojačala, amplituda mreškanja anodnog napona ne smije prelaziti 0,5-1% korisnog napona signala izmjerenog u anodnom krugu ovog stupnja. Za stupnjeve pojačanja visoke i srednje frekvencije, ova amplituda ne smije prelaziti 0,05-0,1% (0,1-0,2 V).

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

Prilikom procjene podataka filtra, možete koristiti sljedeće pravilo: umnožak induktivnosti svitka prigušnice filtera, izražen u henryju, s kapacitetom kondenzatora na izlazu filtra, izražen u mikofaradima, trebao bi biti jednak 200.

Za poboljšanje filtracije, filtar za izravnavanje može se sastojati od nekoliko karika. Poboljšanje filtracije može se postići i korištenjem podešene prigušnice, za to je konstantni kondenzator spojen paralelno s filtarskom prigušnicom (na slici 12. ova veza je prikazana isprekidanom linijom).

Kapacitet kondenzatora uzima se u rasponu od 0,05-0,1 mikrofarada i u svakom pojedinom slučaju se nalazi empirijski.

Filterska 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 dovođenje negativnog prednapona na upravljačke mreže žarulja pojačala prijemnika, prigušnica je uključena u negativni krug ispravljača.

Kada napajate prijemnike s malim cijevima, umjesto filtarske prigušnice, možete uključiti namote (ili namote) niskofrekventnog transformatora.

Strukturno, prigušnica za izglađivanje filtara je slična energetskom transformatoru male snage. Razlika je u tome što transformator ima nekoliko namota, prigušnica je samo jedna. Jezgra prigušnice mora nužno imati zračni raspor, što eliminira mogućnost magnetskog zasićenja jezgre istosmjernom strujom koja teče kroz namot prigušnice.

Magnetsko zasićenje smanjuje induktivnost prigušnice, što pogoršava performanse filtera.

Konstrukcijski, filtarska prigušnica i energetski transformator ispravljača mogu se izračunati, vodeći se člankom tiskanim u Dodatku br. 1 za početnike "Proračun i izrada energetskog transformatora" (poslan uz časopis "Radio" br. 5 za 1957). Samo treba imati na umu da je pri postavljanju napona na izlazu ispravljača potrebno uzeti u obzir pad napona na filtarskoj prigušnici te da u slučaju korištenja punovalnog kenotronskog ispravljača s kondenzatorom filtar, efektivni napon i struja pojačanog namota povezani su s naponom i strujom na izlazu ispravljača sljedećim odnosima: napon sekundarnog namota uzima 2..2.2 puta veći napon na izlazu ispravljača, a struja u namotu je 1..1.2 I0. Struje i naponi namota za žarulje žarulja i kenotrona određuju se podacima o žaru kenotrona i žarulja za koje je proračunski ispravljač namijenjen za napajanje.

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

Nedostatak takvog filtera je veliki pad napona na otporu filtera, stoga se takav filter može koristiti samo u pojačalima male snage. Prilikom izračunavanja ispravljača s takvim filtrom, postavlja se dopušteni pad ispravljenog napona na otporu uključenom u filter, Ufall, nakon čega se vrijednost ovog otpora R nalazi po formuli

gdje je I0 struja u mA uzeta iz ispravljača.

Vrlo često se za napajanje jedne ili druge opreme koriste različiti konstantni naponi. Da bi se isti ispravljač koristio u tu svrhu, na njegov ulaz je uključen lanac od nekoliko serijski povezanih konstantnih otpora od nekoliko tisuća oma. Ovi otpori ne bi trebali biti jako veliki, jer će inače napon uzet s razdjelnika jako ovisiti o veličini opterećenja. Također ne bi trebali biti jako mali kako ne bi preopteretili ispravljač.

Ispravljač je uređaj za pretvaranje izmjeničnog napona u istosmjerni napon. Jedan je od najčešćih dijelova u električnim uređajima, od sušila za kosu do svih vrsta istosmjernih napajanja. 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 vam je potreban.

Definicija

Ispravljač je uređaj dizajniran za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu. Riječ "konstanta" nije sasvim točna, činjenica je da će na izlazu ispravljača, u krugu sinusoidnog izmjeničnog napona, u svakom slučaju doći do nestabiliziranog mreškanja napona. Jednostavnim riječima: konstantan u predznaku, ali promjenjiv po veličini.

Postoje dvije vrste ispravljača:

Poluvalni... Ispravlja samo jedan poluval ulaznog napona. Karakterizira ga snažno mreškanje i smanjen napon u odnosu na ulaz.

Puni val... U skladu s tim, dva poluvala su izravnana. Mreškanje je niže, napon je veći nego na ulazu ispravljača - to su dvije glavne karakteristike.

Što znači stabilizirani i nestabilizirani napon?

Stabilizirani napon naziva se napon koji se ne mijenja u veličini bez obzira na opterećenje ili udarce ulaznog napona. Za napajanje transformatora to je posebno važno, jer izlazni napon ovisi o ulaznom naponu i razlikuje se od njega u Ktransformacijskim vremenima.

Neregulirani napon - varira ovisno o udarima struje i karakteristikama opterećenja. S takvom jedinicom napajanja, zbog slijeganja, priključeni uređaji mogu biti u kvaru ili potpuno neispravni i neispravni.

Izlazni napon

Glavne vrijednosti izmjeničnog napona su amplituda i efektivna vrijednost. Kad kažu "došlo je do promjene u mreži od 220V" misle na trenutni napon.

Ako govorimo o vrijednosti amplitude, oni znače koliko volti od nule do gornje točke poluvala sinusoida.

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

Amplitudni napon u mreži od 220V jednak je:

Prva shema je češća. Sastoji se od diodnog mosta - međusobno spojenog "kvadratom", a na ramena mu je spojen teret. Mostni ispravljač je sastavljen prema donjem dijagramu:

Može se spojiti izravno na mrežu od 220V, kao što je to učinjeno u, ili na sekundarne namote mrežnog (50 Hz) transformatora. Diodni mostovi prema ovoj shemi mogu se sastaviti od diskretnih (odvojenih) dioda ili koristiti gotov sklop diodnog mosta u jednom paketu.

Druga shema - ispravljač srednje točke ne može se izravno spojiti na mrežu. Njegovo značenje je korištenje transformatora srednjeg topa.

U biti, to su dva poluvalna ispravljača spojena na krajeve sekundarnog namota, opterećenje je spojeno jednim kontaktom na spojnu točku dioda, a drugim na izlaz iz sredine namota.

Njegova prednost u odnosu na prvi krug je manji broj poluvodičkih dioda. A nedostatak je korištenje transformatora sa središnjom točkom, ili, kako se još naziva, slavina iz sredine. Oni su rjeđi od konvencionalnih transformatora sekundarnog namota bez slavina.

Zaglađivanje mreškanja

Opskrba naponom mreškanja je neprihvatljiva za brojne potrošače, na primjer, izvore svjetlosti i audio opremu. Štoviše, dopuštene pulsacije svjetlosti regulirane su državnim i industrijskim propisima.

Za izglađivanje mreškanja koriste se paralelno instalirani kondenzator, LC filter, razne P- i G-filtre...

Ali najčešća i najjednostavnija opcija je kondenzator instaliran paralelno s opterećenjem. Njegov nedostatak je što ćete za smanjenje mreškanja pri vrlo snažnom opterećenju morati instalirati vrlo velike kondenzatore - desetke tisuća mikrofarada.

Njegov princip rada je da je kondenzator napunjen, njegov napon doseže svoju amplitudu, napon napajanja nakon točke najveće amplitude počinje opadati, od tog trenutka opterećenje se napaja kondenzatorom. Kondenzator se prazni ovisno o otporu opterećenja (ili njegovom ekvivalentnom otporu ako nije otporan). Što je veći kapacitet kondenzatora, to će biti niže mreškanje u usporedbi s kondenzatorom s nižim kapacitetom spojenim 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 formulom vremenske konstante:

gdje je R otpor opterećenja, a C 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 je punjenje preko otpornika, tako da u našem slučaju to nije bitno.

Iz toga proizlazi da je za postizanje prihvatljive razine valovitosti (određeno je zahtjevima opterećenja za izvor napajanja) potreban kapacitet koji će se isprazniti u vremenu nekoliko puta dužem od t. Budući da su otpori većine opterećenja relativno mali, potreban je veliki kapacitet, stoga se, kako bi se izgladile mreškanje na izlazu ispravljača, koriste, nazivaju se i polarnim ili polariziranim.

Imajte na umu da je vrlo obeshrabreno zbuniti polaritet elektrolitskog kondenzatora, jer je to prepuno njegovog kvara, pa čak i eksplozije. Moderni kondenzatori zaštićeni su od eksplozije - na gornjem poklopcu imaju žig u obliku križa, uz koji je kućište jednostavno napuklo. Ali iz kondenzatora će izaći mlaz dima, bit će loše ako vam uđe u oči.

Izračun kapaciteta temelji se na tome koji faktor valovitosti mora biti osiguran. Jednostavno rečeno, koeficijent mreškanja pokazuje za koji postotak napon pada (pulzira).

C = 3200 * In / Un * Kp,

Gdje je In - struja opterećenja, Un - napon opterećenja, Kn - koeficijent valovitosti.

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

Kako napraviti DIY napajanje?

Najjednostavniji DC napajanje sastoji se od tri elementa:

1. Transformator;

3. Kondenzator.

To je neregulirano istosmjerno napajanje s kondenzatorom za izravnavanje. Napon na njegovom izlazu veći je od izmjeničnog napona sekundarnog namota. To znači da ako imate transformator 220/12 (primarni na 220V, a sekundarni na 12V), tada ćete na izlazu dobiti konstantu od 15-17V. Ova vrijednost ovisi o kapacitetu kondenzatora za izravnavanje. Ovaj se krug može koristiti za napajanje bilo kojeg opterećenja, ako mu to nije važno, tada napon može "plutati" kada se napon napajanja promijeni.

Kondenzator ima dvije glavne karakteristike - kapacitet i napon. Shvatili smo kako odabrati kapacitet, ali ne s odabirom napona. Napon kondenzatora mora barem za polovicu premašiti vršni napon na izlazu ispravljača. Ako stvarni napon na pločama kondenzatora prelazi nominalni, postoji velika vjerojatnost njegovog kvara.

Stari sovjetski kondenzatori napravljeni su s dobrom marginom napona, ali sada svi koriste jeftine elektrolite iz Kine, gdje je u najboljem slučaju mala margina, au najgorem slučaju neće izdržati navedeni nazivni napon. Stoga nemojte štedjeti na pouzdanosti.

Stabilizirana jedinica napajanja razlikuje se od prethodne samo po prisutnosti stabilizatora napona (ili struje). Najjednostavnija opcija je korištenje L78xx ili drugih, kao što je domaći KREN.

Dakle, možete dobiti bilo koji napon, jedini uvjet pri korištenju takvih stabilizatora je da napon prije stabilizatora mora premašiti stabiliziranu (izlaznu) vrijednost za najmanje 1,5V. Razmotrite što je napisano u podatkovnoj tablici 12V stabilizatora L7812:

Ulazni napon ne smije biti veći od 35V za stabilizatore od 5 do 12V, a 40V za stabilizatore za 20-24V.

Ulazni napon mora premašiti izlazni za 2-2,5V.

Oni. za stabilizirano napajanje od 12V sa stabilizatorom serije L7812, potrebno je da ispravljeni napon bude u rasponu od 14,5-35V, kako bi se izbjegla padanja, idealno će rješenje biti korištenje transformatora sa sekundarnim namotom od 12V.

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

Prikazuje samo spoj linearnog stabilizatora.Izostavljen je "lijevi" dio strujnog kruga s transformatorom i ispravljačem.

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

Vrijedi napomenuti da će u drugom krugu izlazni napon biti 0,6 V manji od stabilizacijskog napona - ovo je pad na spoju emiter-baza, o tome smo pisali detaljnije. Za kompenzaciju ovog pada u krug je uvedena dioda D1.

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

Ugradite i tranzistor i linearni regulator na hladnjak, po mogućnosti na različite hladnjake. Postaju jako vruće.

Regulirano napajanje

Najjednostavnije regulirano 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.

Ovdje je vizualniji dijagram za sastavljanje reguliranog napajanja.

S tiristorskim regulatorom u primarnom namotu, zapravo isto regulirano napajanje.

Usput, struja zavarivanja također je regulirana sličnom shemom:

Zaključak

Ispravljač se koristi u izvorima napajanja za generiranje istosmjerne struje iz izmjenične struje. Bez njegovog sudjelovanja neće biti moguće napajati istosmjerno opterećenje, na primjer, LED traku ili radio prijemnik.

Koriste se i u raznim punjačima za automobilske akumulatore, postoji niz strujnih krugova koji koriste transformator sa grupom slavina iz primarnog namota, koji se preklapaju pomoću wafer prekidača, a u sekundarnom je ugrađen samo diodni most navijanje. Prekidač je instaliran na strani visokog napona, jer je struja nekoliko puta niža i njegovi kontakti neće izgorjeti od toga.

Prema dijagramima iz članka, možete sastaviti najjednostavniji uređaj za napajanje kako za stalni rad s nekim uređajem, tako i za testiranje vaših elektroničkih domaćih proizvoda.

Krugovi se ne razlikuju po visokoj učinkovitosti, ali daju stabilizirani napon bez posebnih mreškanja, trebali biste provjeriti kapacitete kondenzatora i izračunati za određeno opterećenje. Savršeni su za audio pojačala male snage i neće stvoriti dodatnu pozadinu. Podesivo napajanje bit će korisno za auto-entuzijaste i autoelektričare za testiranje releja regulatora napona alternatora.

Podesivo napajanje koristi se u svim područjima elektronike, a ako se poboljša zaštitom od kratkog spoja ili strujnim stabilizatorom na dva tranzistora, onda ćete dobiti gotovo kompletno laboratorijsko napajanje.

Jedan od najčešćih pretvarača struje su izmjenični ispravljači u pulsirajuću (konstantnu u smjeru kretanja nosilaca, ali promjenjivu trenutnu vrijednost) struju. Široko se koriste. Uobičajeno se mogu podijeliti na ispravljače male snage (do nekoliko stotina vata i ispravljače velike snage (kilovati i više)).

Njegov glavni dio je ispravljač B, formiran od dioda spojenih na poseban način. Ovdje dolazi do pretvaranja izmjenične struje u pulsirajuću istosmjernu struju. Izmjenični napon se dovodi do ispravljača preko transformatora Tr. U nekim slučajevima možda neće biti transformatora (ako napon mreže odgovara onom potrebnom za rad ispravljača). Transformator (ako postoji) u većini također ima značajke u povezivanju svojih namota. Pulsirajuća struja u pravilu nije konstantne vrijednosti u svakom trenutku vremena, a kada je potrebno imati glatkiju vrijednost od one dobivene nakon ispravljača, koriste se filtri F. Po potrebi se ispravljač dopunjava. sa stabilizatorom napona ili struje St, koji ih održava na konstantnoj razini, ako se parametri elektroenergetske mreže mijenjaju iz različitih razloga. Blok dijagram upotpunjuje opterećenje N koje značajno utječe 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 nužni za osiguravanje konstantnog napona svim uređajima u područjima upravljanja, regulacije, strujnih pojačala, generatora male snage i tako dalje. U pravilu ih napaja jednofazni izmjenični napon od 220 ili 380 V frekvencije od 50 Hz.

Nulti krug ispravljanja

Preporučljivo je razmotriti princip rada najjednostavnijeg jednofaznog ispravljača struje na takozvanom nultom krugu. Iako je sada relativno rijetko (o čemu će biti riječi u nastavku), poznavanje fizičkih procesa koji se događaju u ovoj shemi vrlo je važno za razumijevanje daljnjeg materijala.

Nulti krug izgleda ovako:

Transformator Tr ima dva namota na sekundarnoj strani, spojena serijski na način da u odnosu na središnju točku a napon na slobodnim krajevima namota v i S jednake veličine, ali suprotne po fazi. Ispravljač čine dvije diode D1 i D2, koje su međusobno povezane svojim katodama, dok je svaka anoda spojena na odgovarajući namot. Opterećenje Zn spojeno je između katoda dioda i točke transformatora.

Razmotrite kako napon mreškanja nastaje na opterećenju. Prvo ćemo smatrati opterećenje kao čisto aktivni otpor, Z n = R n. Kada se napon u namotima mijenja prema sinusoidnom zakonu, tada će u tom poluciklusu kada se na anodu diode primijeni pozitivan potencijal, teći istosmjerna struja. Budući da je napon na diodi djelić volta, zanemarit ćemo ga. Tada će se cijeli pozitivni poluval izmjeničnog napona jednostavno primijeniti na opterećenje R n. Kada se napon dovede za minus na anodu, struje neće biti (zapostavit ćemo i malu obrnutu struju diode). Dakle, samo će pozitivni poluval izmjeničnog napona doći do opterećenja tijekom polovice perioda. Druga polovica razdoblja bit će 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 izmjeničnog napona:

A ispravljeni napon U d imat će oblik identičnih poluvalova, koji se ponavljaju s periodom koji je upola manji od izmjeničnog napona u mreži napajanja (2π radijana). Za generalizaciju, što će biti zgodno, nadalje ćemo pretpostaviti da je period varijacije ispravljenog napona manji od 2π u m puta i jednak je 2π / m(u našem slučaju m-2). Ako je opterećenje aktivni otpor R n, tada će struja i d u njemu ponoviti krivulju napona.

Razmatrani krug imat će nedostatak što u sekundarnim namotima, u usporedbi s primarnim, dolazi do značajnih valovitosti struje, jer ti namoti rade zauzvrat. Budući da su namotani na jednu jezgru, magnetski tok u potonjoj će biti promjenjiv, stoga će u primarnom namotu struja također biti izmjenična, s pozitivnim i negativnim poluvalovima. Kao što znate iz kolegija elektrotehnike, efektivne i prosječne vrijednosti struje ili napona su iste samo za istosmjernu struju. Što je više valovitosti, to je veća efektivna vrijednost u odnosu na prosjek. Stoga kapaciteti obje strane transformatora neće biti isti. Međutim, postoji samo jedan transformator, a količinu željeza za njegovu jezgru treba odabrati na temelju bilo koje vrijednosti snage.

Stoga je konvencionalno uveden koncept tipične snage transformatora, koja je jednaka prosječnoj snazi ​​obje strane:

Ispravljački most ili Gretzov krug

Ovaj nedostatak se može ispraviti korištenjem ispravljačkog uređaja u obliku tzv. mosta (Gretzov krug):

U ovom slučaju, prva poluperioda će raditi, na primjer, diode D2 i D4, a druga poluperioda - D1 i D3. Opterećenje će svaki put imati puni poluval sekundarnog napona:

Mostni sklop također ima manje složen, lakši i jeftiniji transformator. ima još nekoliko prednosti.

Zanimljivo je da se ovaj sklop povijesno pojavljivao prije nule, ali nije dobio distribuciju, jer je, prvo, imao četiri diode umjesto dvije. Međutim, glavna stvar nije bio njihov broj, već činjenica da tijekom rada svakog poluperioda 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 tijekom prolaska istosmjerne struje, što je značajno smanjilo učinkovitost. Pokazalo se da je složeniji transformator nultog kruga, ali s jednom diodom u trenutnom krugu ispravljanja, ekonomski isplativiji od mosnog kruga s udvostručenim brojem dioda i dvostrukom potrošnjom energije za njih. I samo je pojava relativno jeftinih poluvodičkih dioda s vrlo malim padom napona naprijed omogućila prelazak na mostne sklopove, koji su sada praktički istisnuli nulu (u tome se, po želji, može vidjeti očitovanje jednog od dijalektičkih zakona - razvoj u spirali).

Osnovni odnosi za ispravljač

Izvedimo neke važne formule koje opisuju procese koji postoje u ovoj shemi. Pretpostavit ćemo da su zadane vrijednosti prosječne vrijednosti napona na opterećenju U d i prosječne vrijednosti struje u njemu I d.

Zapamtimo ovaj izraz za kasnije. U našem slučaju, m = 2 i. Budući da se pretpostavlja da je U d dano, onda

Iz prethodnog izraza imamo:

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

RMS vrijednost struje sekundarnog namota

Sekundarna struja je ujedno i struja u opterećenju. Budući da je opterećenje čisto aktivno i struja u njemu u obliku ponavlja napon mreškanja, tada između njegove prosječne vrijednosti i efektivne vrijednosti postoji isti odnos kao i za napone, tj.

Primarna efektivna struja

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

Snaga transformatora

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

Ispravljeni talasi napona

Napon mreškanja sastoji se od prosječne vrijednosti U d i beskonačnog broja harmonijskih komponenti čije se amplitude mogu odrediti Fourierovim formulama. Ako je ishodište koordinata odabrano kao na slici, tada će u skladnoj kompoziciji biti prisutni samo kosinusni harmonici (budući da je krivulja simetrična u odnosu na koordinatnu os). Amplituda k-tog harmonika određena je formulom:

Gdje je: l - poluperiod π / m;

Prvi harmonik U (1) m imat će najveću amplitudu, stoga definiramo samo njega, uz pretpostavku da je k = 1:

Zamjenom dobivamo:

Omjer prvog harmonika i srednje vrijednosti naziva se koeficijent valovitosti:

Prisjetimo se ove formule za budućnost, ali sada napominjemo da je u našem slučaju za m - 2, q - 2/3. Riječ je o velikim valovima - amplituda prvog harmonika iznosi 67% prosječne vrijednosti ispravljenog napona.

Prosječna struja diode

Kao što smo već vidjeli, diode rade zauzvrat - svaka od njih provodi, u prosjeku, polovicu ukupne struje koja je u opterećenju. Stoga svaka dioda mora biti projektirana za struju I in = I d / 2

Najveći obrnuti napon na diodi

U vrijeme kada dioda B1 provodi može se smatrati zatvorenim, a tada će se napon sekundarnog namota primijeniti na diodu B2 u suprotnom smjeru. Stoga se svaka dioda mora izračunati za vrijednost svoje amplitude:

Ispravljač električne struje je poseban uređaj koji je dizajniran za dobivanje izlazne istosmjerne struje iz ulazne izmjenične 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. Za napajanje elektroničkih potrošača najprikladnija je električna struja iz industrijske mreže. Ali ne možete spojiti uređaj za baterijsko napajanje izravno na mrežu. Potrebno je pretvoriti AC mrežni napon u istosmjerni. Stoga je vrlo korisno razumjeti kako napraviti ispravljač. Za napajanje opreme naponi se obično koriste manji od napona mreže. To se postiže korištenjem energetskog transformatora. Tada se izmjenični napon pretvara u istosmjerni napon. Trajnost se dobiva u dvije faze:

prvo se promjenjiva slika pretvara u pulsirajuću, odnosno mijenja se od nulte vrijednosti samo u jednom smjeru. Filtar zatim pretvara napon mreškanja u istosmjerni.

Vrste ispravljača

• Poluvalni - ispravljač koji se sastoji od kondenzatora i jedne poluvodičke diode. Njegova konstrukcija je vrlo jednostavna. Ima nisku učinkovitost, stoga se koristi samo za napajanje potrošača male snage.
• Punovalni - ispravljač, sastoji se od namota transformatora, kondenzatora i četiri diode. Obično se izvodi na mosnom krugu. Koristi se za napajanje radio opreme.

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

Proizvodnja ispravljača

• Uzmite staklenu teglu ili staklo od pola litre, ploče površine 40x100 mm - aluminij i bakar, gumenu cijev promjera 2 cm Odrežite 2 cm od cijevi i stavite je na aluminijsku ploču. To je zato što elektrolit tijekom rada snažno korodira aluminij. Ako na njega stavite gumu, zaštitit će metal od korozije, a ispravljač će trajati mnogo dulje.
• Kao elektrolit koristit ćemo otopinu sode bikarbone. Trebat će 5-7 grama na 100 ml vode. Uzmimo aluminij za pozitivni pol, a olovo za negativni pol. Struja će teći ako spojite ispravljač s olovnom pločom na mrežu. Ali struja će teći samo u jednom smjeru. Aluminijska ploča će biti stalni pol pozitivnog napona.
• Ako je aluminijska ploča uključena u mrežu, tada će olovna ploča djelovati kao negativni pol. Bit će to poluvalni ispravljač, kroz koji teče samo jedna poluciklična struja. U tom slučaju će teći pozitivna struja.
• 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 mreže.
• Koristite osigurače kada uključite uređaj. Uz pomoć reostata možete podesiti napon.

Proračun ispravljača

• Odredite izmjenični napon sekundarnog namota transformatora:

  Un - konstantni napon opterećenja, V;

  B je koeficijent koji ovisi o struji opterećenja.

• Odredite maksimalnu struju koja teče kroz diode:

  Id = 0,5 C In,

  Id je struja koja teče kroz diodu,

  In - najveća vrijednost struje,

  C - koeficijent ovisno o opterećenju.

• Definirajmo obrnuti napon:

  Urev = 1,5 Un,

  Urev - obrnuti napon,

  Neopterećeni napon.

• Odaberimo diode kod kojih je veličina ispravljene struje i obrnutog napona veća od izračunatih.
• Nađimo vrijednost kapacitivnosti kondenzatora:

  Sph = 3200 In / Un Kp,

  Sf je kapacitet filterskog kondenzatora,

  In - maksimalna struja opterećenja;

  Un - napon na opterećenju,

  Kp - koeficijent valovitosti (10 -5 -10-2).

Ispravljač za zavarivanje

VD ispravljač za zavarivanje koristi se kao izvor napajanja za zavarivanje s bilo kojim elektrodama. Koristi se za uklanjanje međustrujnih prekida tijekom zavarivanja, što rezultira visokokvalitetnim zavarenim šavom.

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

Sada znate sve o svakome tko želi znati kako napraviti peglu kod kuće. To će vam omogućiti da sami i uz najnižu cijenu riješite probleme njegove odsutnosti.