Електрична енергија се погодно транспортује и претвара у величину у облику наизменичног напона. У овом облику се испоручује крајњем потрошачу. Али да бисте напајали многе уређаје, и даље вам је потребан константан напон.
Садржај
Зашто нам је потребан исправљач у електротехници
Задатак претварања наизменичног напона у једносмерни је додељен исправљачима. Овај уређај има широку примену, а главне области употребе исправљача у радио и електротехници су:
- формирање једносмерне струје за енергетске електроинсталације (вучне трафостанице, постројења за електролизу, побудне системе синхроних генератора) и моћне ДЦ моторе;
- напајања за електронске уређаје;
- детекција модулисаних радио сигнала;
- формирање константног напона пропорционалног нивоу улазног сигнала за изградњу система аутоматске контроле појачања.
Пун обим исправљача је обиман и немогуће га је навести у оквиру једног прегледа.
Принципи рада исправљача
Рад исправљачких уређаја заснива се на својству једностране проводљивости елемената. То можете учинити на различите начине. Многи начини за индустријску примену постали су ствар прошлости, као што је употреба механичких синхроних машина или електровакумских уређаја. Сада се користе вентили који проводе струју у једном правцу. Не тако давно, живини уређаји су коришћени за исправљаче велике снаге. У овом тренутку, они су практично замењени полупроводничким (силицијумским) елементима.
Типична кола исправљача
Уређај за исправљање се може изградити према различитим принципима. Приликом анализе кола уређаја, мора се имати на уму да се константни напон на излазу било ког исправљача може назвати само условно. Овај чвор производи пулсирајући једносмерни напон, који у већини случајева мора бити изглађен филтерима. Неки потрошачи такође захтевају стабилизацију исправљеног напона.
Једнофазни исправљачи
Најједноставнији исправљач наизменичног напона је једна диода.
Он преноси позитивне полуталасе синусоида до потрошача и „одсече“ негативне.
Обим таквог уређаја је мали - углавном, прекидачки исправљачи за напајањераде на релативно високим фреквенцијама. Иако производи струју која тече у једном правцу, има значајне недостатке:
- висок ниво таласања - да бисте изгладили и добили једносмерну струју, биће вам потребан велики и гломазни кондензатор;
- непотпуна употреба снаге опадајућег (или појачаног) трансформатора, што доводи до повећања потребних индикатора тежине и величине;
- просечан ЕМФ на излазу је мањи од половине испорученог ЕМФ-а;
- повећани захтеви за диоду (с друге стране, потребан је само један вентил).
Дакле, распрострањенији пуноталасно (мостно) коло.
Овде струја тече кроз оптерећење два пута по периоду у једном правцу:
- позитиван полуталас дуж путање означене црвеним стрелицама;
- негативан полуталас дуж путање означене зеленим стрелицама.
Негативни талас не нестаје, већ се и користи, па се потпуније користи снага улазног трансформатора. Просечан ЕМФ је двоструко већи од полуталасне верзије. Облик таласне струје је много ближи правој линији, али је и даље потребан кондензатор за изравнавање. Његов капацитет и димензије ће бити мањи него у претходном случају, јер је фреквенција таласања двоструко већа од фреквенције мрежног напона.
Ако постоји трансформатор са два идентична намотаја који се могу спојити у серију или са намотајем који има извод из средине, пуноталасни исправљач се може изградити према другој шеми.
Ова опција је заправо двоструко коло полуталасног исправљача, али има све предности пуноталасног исправљача. Недостатак је потреба за коришћењем трансформатора специфичног дизајна.
Ако је трансформатор направљен у аматерским условима, нема препрека да се секундарни намотај намота по потреби, али ће се морати користити нешто веће гвожђе. Али уместо 4 диоде, користе се само 2. Ово ће омогућити да се надокнади губитак у индикаторима тежине и величине, па чак и победи.
Ако је исправљач дизајниран за велику струју и вентили морају бити уграђени на радијаторе, онда уградња половине броја диода даје значајну уштеду. Такође треба узети у обзир да такав исправљач има двоструко већи унутрашњи отпор у односу на онај склопљен у мосном колу, па ће и загревање намотаја трансформатора и повезани губици бити већи.
Трофазни исправљачи
Из претходног кола логично је прећи на трофазни исправљач напона, састављен по сличном принципу.
Облик излазног напона је много ближи правој линији, ниво таласања је само 14%, а фреквенција је једнака трострукој фреквенцији мрежног напона.
Па ипак, извор овог кола је полуталасни исправљач, тако да се многи недостаци не могу превазићи чак ни са трофазним извором напона. Главни је непотпуно коришћење снаге трансформатора, а просечна ЕМФ је 1,17⋅Е2ефф (ефективна вредност ЕМФ секундарног намотаја трансформатора).
Најбољи параметри имају трофазно мостно коло.
Овде је амплитуда таласања излазног напона истих 14%, али је фреквенција једнака хексагоналној фреквенцији улазног наизменичног напона, тако да ће капацитивност филтерског кондензатора бити најмања од свих представљених опција. А излазни ЕМФ ће бити двоструко већи него у претходном колу.
Овај исправљач се користи са излазним трансформатором који има звездасти секундарни намотај, али ће исти склоп вентила бити много мање ефикасан када се користи у комбинацији са трансформатором чији је излаз повезан у трокут.
Овде су амплитуда и фреквенција пулсирања исте као у претходном колу. Али просечан ЕМФ је у временима мањи него у претходној шеми. Због тога се ово укључивање ретко користи.
Исправљачи множитеља напона
Могуће је изградити исправљач чији ће излазни напон бити вишеструки од улазног напона. На пример, постоје кола са удвостручавањем напона:
Овде се кондензатор Ц1 пуни током негативног полупериода и пребацује се у серију са позитивним таласом улазног синусног таласа. Недостатак ове конструкције је мала носивост исправљача, као и чињеница да је кондензатор Ц2 испод двоструке вредности напона. Због тога се такво коло користи у радиотехници за удвостручавање исправљања сигнала мале снаге за амплитудске детекторе, као мерни елемент у колима аутоматске контроле појачања итд.
У електротехници и енергетској електроници користи се друга верзија шеме удвостручавања.
Дуплер, састављен према шеми Латоур, има велику носивост. Сваки од кондензатора је под улазним напоном, стога, по тежини и величини, ова опција такође надмашује претходну. Током позитивног полуциклуса, кондензатор Ц1 је напуњен, током негативног - Ц2. Кондензатори су повезани серијски, а у односу на оптерећење - паралелно, па је напон на оптерећењу једнак збиру напон напуњених кондензатора. Фреквенција таласа је једнака двострукој фреквенцији мрежног напона, а вредност зависи од вредности капацитета. Што су веће, то је мање таласање. И овде је неопходно пронаћи разуман компромис.
Недостатак кола је забрана уземљења једног од терминала оптерећења - једна од диода или кондензатора у овом случају ће бити кратко спојена.
Ово коло може бити каскадно било који број пута. Дакле, два пута понављајући принцип укључивања, можете добити коло са четвороструким напоном итд.
Први кондензатор у колу мора издржати напон напајања, остатак - двоструко већи напон напајања. Сви вентили морају бити оцењени за двоструки реверзни напон. Наравно, за поуздан рад кола, сви параметри морају имати маргину од најмање 20%.
Ако нема одговарајућих диода, могу се повезати у серију - у овом случају, максимални дозвољени напон ће се повећати за фактор 1. Али паралелно са сваком диодом морају бити повезани изједначујући отпорници. Ово се мора урадити, јер у супротном, због ширења параметара вентила, обрнути напон може бити неравномерно распоређен између диода. Резултат може бити вишак највеће вредности за једну од диода. А ако се сваки елемент ланца шантира отпорником (њихова вредност мора бити иста), онда ће обрнути напон бити распоређен потпуно исто. Отпор сваког отпорника треба да буде око 10 пута мањи од обрнутог отпора диоде. У овом случају, ефекат додатних елемената на рад кола ће бити минимизиран.
Паралелно повезивање диода у овом колу вероватно неће бити потребно, струје су овде мале. Али може бити корисно у другим круговима исправљача где оптерећење троши озбиљну снагу. Паралелна веза умножава дозвољену струју кроз вентил, али све поквари одступање параметара. Као резултат, једна диода може преузети најактуелнију и не издржати. Да би се ово избегло, отпорник се поставља у серију са сваком диодом.
Вредност отпора се бира тако да при максималној струји пад напона на њој буде 1 волт. Дакле, при струји од 1 А, отпор би требао бити 1 охм. Снага у овом случају треба да буде најмање 1 ват.
У теорији, вишеструкост напона се може повећавати неограничено. У пракси, треба запамтити да носивост таквих исправљача нагло опада са сваком додатном етапом. Као резултат, можете доћи у ситуацију да пад напона на оптерећењу премашује фактор множења и чини рад исправљача бесмисленим. Овај недостатак је инхерентан свим таквим шемама.
Често се такви множитељи напона производе као један модул са добром изолацијом. Слични уређаји су коришћени, на пример, за стварање високог напона у телевизорима или осцилоскопима са катодном цеви као монитором. Шеме удвостручавања помоћу пригушница су такође познате, али нису добиле дистрибуцију - делови намотаја су тешки за производњу и нису баш поуздани у раду.
Постоји много исправљачких кола. С обзиром на широк опсег овог чвора, важно је свесно приступити избору кола и прорачуну елемената. Само у овом случају је загарантован дуг и поуздан рад.
Слични чланци:
