Електрическата енергия се пренася и преобразува удобно под формата променливопрежение. В този вид той се доставя крайния потребител. Но много устройства все още се нуждаят от захранване с постояннопрежение.
Съдържание
Изправители в електротехниката
Изправителите се използват за преобразуване променливите токове в постоянни. Това устройство е широко използвано, а основните приложения токоизправителите вдиотехниката и електротехниката:
- формиране постоянен ток за силови електрически инсталации (тягови подстанции, електролизни инсталации, системи за възбуждане синхронни генератори) и мощни постояннотокови двигатели;
- захранвания за електронни устройства;
- откриване модулиранидиосигнали;
- Генериране директнопрежение, пропорционално нивото входния сигнал, за изграждане системи за автоматично управление усилването.
Пълният спектър от приложения токоизправителите е огромен и не е възможно се изброят всички в един преглед.
Принципи токоизправителя
Изправителните устройства се основават принципа еднопосочната проводимост елементите. Това може сеправи позличничини. Многочини за промишлени приложения останали в миналото -пример използването механични синхроннишини или електровакуумни устройства. В днешно време се използват вентили, които провеждат ток от едната страна. Не толкова отдавна живачните устройства се използваха за мощни токоизправители. Днес те практика заменени от полупроводникови (силициеви) елементи.
Типични диаграми токоизправители
Изправителните устройства могат бъдат конструирани позлични принципи. Когато се анализират схемите токоизправителите, трябва се помни, чепрежението изхода всеки токоизправител може серече постоянномо условно. Това устройство произвежда пулсиращо еднопосочнопрежение, което в повечето случаи трябва се изглади с помощта филтри. Някои потребители се нуждаят и от стабилизиране изправенотопрежение.
Еднофазни токоизправители
Най-простият токоизправител за променлив ток е един диод.
Той предава положителната синусоидална вълна към потребителя и "отрязва" отрицателната.
Обхватът приложениекова устройство елък - основно, Изправители в импулсни захранванияТокоизправителят има ограничен кръг от приложения, главно в токоизправители за импулсни захранвания,ботещи при относително високи честоти. Въпреки че осигурява ток, протичащ в една посока, той има значителни недостатъци:
- високо ниво пулсации - ще е необходим голям и тромав кондензатор, който изглажда и произвежда постоянен ток;
- Недостатъчно използванепацитета понижаващия (или повишаващия) трансформатор, което води до увеличаване изискванията за тегло измер;
- Средното изходно ЕМП е по-малко от половината от входното ЕМП;
- по-високи изисквания към диодите (от друга страна - необходим емо един клапан).
Затовай-разпространеният е Двойна полупериодна (мостова) верига.
Тук токът протича през товара два пъти период в една и съща посока:
- Положителната полувълна по пътя, обозначен с червените стрелки;
- отрицателната полувълна по пътя, обозначен със зелените стрелки.
Отрицателната полувълна не се губи и също се използва,ка че мощността входния трансформатор се използва по-пълноценно. Средната стойност ЕМП е два пъти по-висока отзи единичната полувълнова версия. Пулсиращата форма тока е много по-близка до права линия, но все още е необходим изглаждащ кондензатор.пацитетът измерите му ще бъдат по-малки, отколкото в предишния случай, тъйто честотата пулсациите е два пъти по-голяма от честотата мрежовотопрежение.
Ако има трансформатор с две еднаквимотки, които могат се свържат последователно, или смотка, която се стеснява в центъра, може се конструира двуполупериоден изправител в друга схема.
Всъщност това е удвояване еднополупериодния токоизправител, но има предимството двойния полупериод. Недостатъкът е, че трансформаторът трябва бъде със специфична конструкция.
Ако трансформаторът еправен любителски, няма пречка вторичнатамотка бъдевита според изискванията, но желязото трябва бъделко по-голямо. Вместо 4 диода се използватмо 2. Това ще компенсира загубатаса и дори ще я увеличи.
Ако токоизправителят е проектиран за голям ток и клапаните трябва се монтиратдиатори, тогава инсталирането половината от броя диодитева значителни икономии. Същока имайте предвид, че този токоизправител има два пъти по-голямо вътрешно съпротивление в сравнение с мостова схема,ка чегряванетомотките трансформатора и свързаните с това загуби също ще бъдат по-големи.
Трифазни токоизправители
От предишната схема е логично се премине към изправител трифазнопрежение, сглобен подобен принцип.
Формата изходнотопрежение е много по-близка до права линия, нивото пулсациите емо 14%, а честотата евна три пъти честотата мрежовотопрежение.
Всек източникътзи схема е един полупериоден токоизправител,ка че много от недостатъците не могат бъдат избегнати дори при трифазен източникпрежение. Основният недостатък е, че трансформаторът не се използва пълноценно, а средната ЕМП е 1,17⋅E2eff (ефективна вторична ЕМП трансформатора).
Най-добритераметридени от трифазната мостова схема.
Тук амплитудата пулсациите изходнотопрежение е същата 14%, но честотата евна по-ниската честота входното променливопрежение,ка чепацитетът филтърния кондензатор ще бъдей-малък от всички представенирианти. И изходната ЕМП ще бъде два пъти по-висока, отколкото в предишната схема.
Изправителят се използва с трансформатор, който има звезден изход, но същата схема вентила ще бъде много по-малко ефективна при трансформатор с делта изход.
Тук амплитудата и честотата пулсациите същитето при предишната схема. Средната стойност ЕМП обаче е еднократна. Затовази връзка се използва рядко.
Изправители с умножаванепрежението
Възможно е се построи изправител, чието изходнопрежение е кратно входнотопрежение.пример има схеми с удвояванепрежението:
Тук кондензаторът С1 се зарежда по време отрицателния полуцикъл и се включва последователно с положителната вълна входната синусоидална вълна. Недостатъкътзи конструкция е нискиятпацитеттоварване токоизправителя иктът, че кондензаторът С2 е под двойно по-висока стойностпрежението. Поради товакава схема се използва вдиотехниката за изправяне с удвояванеломощни сигнали за амплитудни детектори,то измервателен орган в схеми за автоматично управление усилването и др.
В електротехниката и силовата електроника се използва другриант удвояваща схема.
Удвоител, сглобен по схемататур, има голяма товароносимост. Всеки от кондензаторите е под входнотопрежение,ка че по отношениесата измерите тозириант също печели пред предишния. Кондензаторът С1 се зарежда през положителния полупериод, а С2 - през отрицателния полупериод. Кондензаторите свързани последователно и успоредно товара,ка чепрежението върху товара е сумата от напреженията заредените кондензатори. Честотата пулсациите евна два пъти честотата мрежовотопрежение, а стойността им зависи от от стойносттапацитета. Колкото по-голям епацитетът, толкова по-малки пулсациите. И тук трябва семеризумен компромис.
Недостатъкътзи схема е, че една от клемите товара не трябва бъде заземена, тъйто в този случай един от диодите или кондензаторите ще бъдекъсан.
Тази схема може се свързваскадно произволен брой пъти. По тозичин,то се повтори два пъти принципът превключване, е възможно се получи схема с четирикратно увеличениепрежението и т.н.
Първият кондензатор във веригата трябва може издържапрежението захранването, а останалите трябва издържат два пъти повече от захранващотопрежение. Всички врати трябва пригодени за двойно обратнопрежение.збира се, заботи веригатадеждно, всичкираметри трябва имат запас от поне 20%.
Ако няма подходящи диоди, те могат се свържат последователно, което ще увеличи многократноксималното допустимопрежение. Но успоредно всеки диод трябва се включат изравнителни резистори. Това трябва сеправи, тъйто в противен случай обратнотопрежение може сезпредели неравномерно между диодите поради промянатараметрите затвора. Това може доведе до превишаваней-високата стойност за един от диодите. И ако всеки елемент от веригата е премостен с резистор (номиналът им трябва е еднакъв), тогава обратнотопрежение ще сезпределя строговномерно. Съпротивлението всеки резистор трябва е около 10 пъти по-малко от обратното съпротивление диода. В този случай ефектът допълнителните елементи върхуботата веригата ще бъде сведен до минимум.
Паралелното свързване диодите взи схема е почти ненужно, тъйто токовете не големи. Но може бъде полезен в други токоизправителни вериги, където товарът черпи сериозна мощност.ралелното свързване увеличава многократно допустимия ток през вентила, но обърква промянатараметрите. В резултат това един диод може поемей-големия ток и не може се справи с него. За се избегне това, във всеки диод се поставя последователно резистор.
Номиналната стойност резистора е избранака, че приксималния токдътпрежение върху него е 1 волта.ка че при ток от 1 А съпротивлението трябва е 1 ом. Мощността в този случай трябва бъде поне 1 W.
На теория кратносттапрежението може се увеличи до безкрайност. практика не забравяйте, чепацитетъттоварванекива токоизправители рязкомалява с всяко следващо стъпало. Резултатът може бъде ситуация, при която провисванетопрежението върху товарадвишава кратността умножението и прави токоизправителя безсмислен. Този недостатък е общ за всички подобни схеми.
Често тези умножителипрежение се произвеждатто единичен модул с добра изолация.кива устройства се използватпример за генериране високопрежение в телевизори или осцилоскопи стодно-лъчева тръбато монитор. Известни и удвояващи вериги, използващи индуктори, но те не широкозпространени -вивките трудни за изработване и не многодеждни прибота.
Съществуват доста схеми токоизправители.то се има предвид широкият спектър от приложения този модул, ежно се подходи съзнателно към избора схемата и изчисляването елементите.мо тогава серантира дълга идежднабота.
Свързани статии:
