Выпрямитель напряжения это: Выпрямитель тока — это… Что такое Выпрямитель тока?

Содержание

Выпрямитель тока — это… Что такое Выпрямитель тока?

        преобразователь электрического тока переменного направления в ток постоянного направления. Большинство мощных источников электрической энергии вырабатывают ток переменного направления (см. Переменный ток). Однако многие электрические устройства на городском и железнодорожном транспорте, в химической и радиотехнической промышленности, в цветной металлургии и др. работают на токе постоянного направления (см. Постоянный ток) различного напряжения. В простейшем случае переменный ток выпрямляется вентилем электрическим (См. Вентиль электрический), пропускающим ток (например, синусоидальный) только или преимущественно в одном направлении. По видам применяемых вентилей В. т. подразделяют на электроконтактные, кенотронные, газотронные, тиратронные, ртутные, полупроводниковые и тиристорные.

         Различают схемы В. т. однополупериодные, двухполупериодные с нулевым выводом и мостовые. На рис. 1, а приведена однополупериодная схема выпрямителя однофазного тока.

Основные элементы В. т.: трансформатор Тр, вентиль В и сглаживающий фильтр С. Напряжение U1, обычно синусоидальное, от источника переменного тока через трансформатор Тр подаётся на вентиль В. Ток J в нагрузке Rн течёт только при положительной полярности подводимого напряжения, т. е. при открытом состоянии В. Конденсатор С заряжается положительными полуволнами пульсирующего тока, а в паузах, соответствующих по времени отрицательным полуволнам, разряжается на нагрузку. Таким образом, пульсирующий ток сглаживается, усредняется.

         Однополупериодные однофазные схемы В. т. применяют главным образом в маломощных устройствах с ёмкостным или индуктивным сглаживающим фильтром. Основное преимущество — простота и малое число вентилей; недостатки — большие пульсации выпрямленного напряжения и высокое обратное напряжение на вентилях (при ёмкостном фильтре).

         В двухполупериодной схеме В. т. (рис. 1, б) применяют трансформатор со средней точкой во вторичной обмотке. Благодаря такому соединению обмотки с вентилями выпрямленный ток формируется из обеих полуволн тока. Частота пульсаций выпрямленного тока при этом возрастает в два раза по сравнению с однополупериодным В. т. (так, если U1 — напряжение промышленной частоты 50 гц, то частота пульсации тока на нагрузке будет 100 гц), что облегчает сглаживание. Мостовая схема В. т. (рис. 1, в) также двухполупериодная, но вторичная обмотка трансформатора выполнена без средней точки и имеет в два раза меньшее количество витков по сравнению со вторичной обмоткой трансформатора на рис. 1, б. Дополнительное сглаживание выпрямленного тока в этих схемах обеспечивается индуктивно-ёмкостными либо резистивно-ёмкостными фильтрами (см. Электрический фильтр). Указанные схемы В. т. применяют обычно в системах питания устройств, у которых потребляемая мощность не превышает нескольких
квт
(радиоприёмники, телевизоры, некоторые устройства автоматики и телемеханики и др. ), и лишь в отдельных случаях для питания мощных (до тысячи квт) устройств (например, двигателей электровозов). Существуют В. т., в которых наряду с выпрямлением тока осуществляется умножение выпрямленного напряжения. Схемы с умножением обычно применяют в высоковольтных установках, предназначенных для испытания электрической изоляции, а также в рентгеновских установках, электронных осциллографах и т.п.          В трёхфазных цепях (См. Трёхфазная цепь) для питания мощных промышленных установок, во избежание несимметричности нагрузки на сеть электроснабжения, применяют схемы трёхфазных В. т. Первичная обмотка трансформатора в таких В. т. соединяется в звезду или треугольник. В зависимости от числа вторичных обмоток трансформатора различают 3-, 6-, 12-, 18-фазные и т.д. однополупериодные и мостовые выпрямители трёхфазного тока. На
рис. 2,
а приведена трёхфазная однополупериодная схема. Первичная обмотка трансформатора соединена треугольником, а вторичная — звездой. Фазные токи i1, i2, i3 выпрямляются и суммируются, образуя выпрямленный выходной ток J. В мостовой трёхфазной схеме (рис. 2, б) обе обмотки трансформатора соединены звездой. Основные преимущества её такие же, как и у однофазных схем В. т.

         Лит.: Каганов И. Л., Электронные и ионные преобразователи, ч. 1—3, М. — Л., 1950—56.

         М. М. Гельман.

        

        Рис. 1. Схемы выпрямителей однофазного тока: а — однополупериодная; б — двухполупернодная; в — мостовая.

        

        Рис. 2. Схемы выпрямителей трёхфазного тока: а — однополупериодная; б — двухполупериодная мостовая.

Выпрямители переменного тока

Выпрямители переменного тока

Подробности
Категория: Электротехника

Выпрямители переменного тока

Электростанции вырабатывают переменный ток. Однако 25-30% электрической энергии используется в устройствах, работающих на постоянном токе. Для преобразования переменного тока в постоянный ток применяют выпрямители.
Для выпрямления переменного тока раньше использовались

электромагнитные преобразователи, ртутные, ионные, электронные лампы. В настоящее время в основном применяются полупроводниковые выпрямители. Они проще по конструкции, меньше по размерам, надежнее при эксплуатации, удобнее при обслуживании и имеют более высокий КПД.

Полупроводники по электропроводимости занимают промежуточное место между проводниками и изоляторами. Для них характерно наличие двух типов проводимости: электронной, или  n-проводимости, за счет свободных электронов; дырочной, или p-проводимости, за счет валентных электронов (дырок). Введение определенных примесей позволяет получать полупроводники проводимости n— или p-типа. Если полупроводник имеет две зоны с различными типами проводимости, то на их границе образуется

n-p-переход, обладающий односторонней проводимостью электрического тока.

Действительно, при подключении положительного полюса источника к зоне с проводимостью р-типа, а отрицательного — к зоне с проводимостью n-типа дырки будут отталкиваться положительным потенциалом источника тока, а электроны — отрицательным. В результате этого они движутся навстречу друг другу, частично рекомбинируя в зоне перехода, а затем притягиваются к электродам источника питания, обеспечивая прохождение электрического тока через диод (рис. справа, а). Если же последний подключить иначе (рис. справа, б), то зона перехода обедняется носителями зарядов, а его сопротивление резко возрастает и ток через диод не проходит.


Одностороннюю проводимость диода демонстрируют с помощью установки, схематически изображенной на рис.

слева.


Такая конструкция диода имеет специфическую зависимость тока от напряжения и имеет вид «клюшки». Для резистора вольт-амперная характеристика имеет вид прямой линии.

 

Для наблюдения
осциллограммы вольт-амперной характеристики диода, выражающей зависимость величины проходящего через него тока от приложенного напряжения, собирают установку, изображенную на рис. справа, а. Используя вольт-амперную характеристику диода, можно объяснить его свойство выпрямлять переменный ток, нарисовав графики тока и напряжения (рис. справа, б). Если включить генератор развертки осциллографа в установке, то можно наблюдать осциллограмму выпрямленного тока.

Для проводника развернутая диаграмма тока имеет вид синусоиды. 


С помощью выпрямителей получают пульсирующий ток, направление которого не меняется, а меняется величина.  Для  того, чтобы сгладить   пульсацию   тока, последовательно  с диодом включают дроссель (катушка с сердечником), а параллельно — конденсаторы большой емкости (рис. слева). Дроссель и конденсаторы представляют собой фильтр, который сглаживает пульсацию тока. На выходе выпрямителя получают постоянный ток по величине и направлению.


Для выпрямления переменного тока используют три вида выпрямителей: однополупериодный (рис. справа, а), двухполупериодный со средней точкой (рис. справа, б) и двухполупериодный по мостовой схеме (рис. справа, в).
Полупроводниковые диоды разнообразны по конструкции и назначению. Для сильных токов применяют плоскостные диоды, а для слабых токов — точечные диоды.

1. Электронные выпрямители — СтудИзба

1.Электронные выпрямители их виды и характеристика.

 

Одним из основных источников  энергии в быту и в промышленноти является электрический ток. Электрический ток бывает двух видов: постоянный и переменный. Переменный ток имеет следующие преимущества перед  постоянным:

1. Переменный ток  в промышленном масштабе легче получить, так как генераторы переменного тока имеют более простое техничекое устройство, чем генераторы  постоянного тока ( динамомашины ).

2. Переменный ток легко транспортировать на любые расстояния без  значительных потерь энергии.

При необходимости переменный ток может быть преобразован в постоянный ток с помощью электронного устройства, который называется выпрямителем.

         Электронный выпрямитель — это электротехническое устройство для преобразования переменного тока в постоянный.         

Структурная схема выпрямителя:

 

Рекомендуемые файлы

 

 

 

 

                  1                         2                          4                          5

 

 

1. Трансформатор — необходим для повышения или понижения входного перенменного напряжения до необходимого уровня и изоляции аппарата от входной электрической сети.

2.Выпрямляющие элементы ( вентили )- это ламповые или полупроводниковые диоды, которые подключаются ко вторичной обмотке трансформатора и служат для преобразования переменного тока в пульсирующий.. Все выпрямляющие элементы обладают односторонней проводимостью.

3.Сглаживающий фильтр — применяется для понижения пульсации выпрямленного напряжения и тока. Это совокупность резисторов ,катушек индуктивности и конденсаторов. 

4.Стабилизатор — поддерживает постоянным амплитуду выпрямленного напряжения и тока на выходе выпрямителя. Стабилизатор делает эти характеристики независимыми от колебания напряжения в электрической сети на входе выпрямителя. Иногда стабилизатор ставят сразу перед трансформатором — стабилизатор входного напряжения.

                       

                          Технические характеристики выпрямителей.

         Если в качестве выпрямляющего элемента используется двухэлектродная лампа (кенотрон),  выпрямитель называется ламповым. Если  полупроводниковый диод – полупроводниковым.

         Если выпрямляется  один полупериод входного напряжения, выпрямитель называется однополупериодным.  Если оба полупериода – двухполупериодным.

        При выпрямленном напряжении  на выходе меньше  500 вольт выпрямитель называется низковольтным. Если напряжение на выходе больше 500 вольт, выпрямитель  высоковольтный.

                  Электрические характеристики выпрямителей.

1. Входное переменное напряжение и ток.

1. Выходное  напряжение и ток.

2. Коэффициент пульсации   Kp = Uп / Ucp.

Uп – амплитуда переменной составляющей выпрямленного напряжения.

Uср – среднее значение выпрямленного напряжения.

Кр – коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

          Пусть  график выходного напряжения на выходе выпрямителя имеет следующий вид. Рассчитаем коэффициент пульсации  для данного случая.

 

                  U

 

 

         Umax

 

          Uср

         Umin

 

 

 

 

                                                                                                                                                        

 

                   0                                                                                                      t

 

        По определению:

 

                                       Uп    =   (  Umax – Umin ) / 2

                                       Uср  =   (  Umax + Umin ) / 2

                                      

                   Kp = Uп / Ucp  = (  Umax – Umin ) / (  Umax + Umin )

 

 

 

4. Нагрузочная характеристика выпрямителя – график зависимости напряжения на выходе от силы тока нагрузки. Имеет падающий характер.

                               

U                                   

Люди также интересуются этой лекцией: Тема 7. Конечный мозг (часть 1).

 

 

 

   0                                                                   J   

 

 

Выпрямители тока

Существует два типа выпрямителей:

1. Однополупериодный выпрямитель, показан на рис. 29.1. Диод D1 в схеме на рис. 29.1 (а) проводит ток только в течение положительных полупериодов входного напряжения, обеспечивая формирование на выходе выпрямителя напряжение только положительной полярности. Если изменить полярность включения диода (рис. 29.1(б)), то на выхо­де выпрямителя будут воспроизводиться только отрицательные полу­периоды входного напряжения. Выходное напряжение содержит по­стоянную составляющую (рис. 29.2), уровень которой приблизительно втрое ниже максимального (пикового) уровня напряжения (0,318Vp, где Vp максимальное напряжение).

2.

Двухполупериодный выпрямитель, показан на рис. 29.3. В этом слу­чае используется трансформатор с отводом от средней точки вторич­ной обмотки. ЭДС, индуцируемые в каждой из половин вторичной обмотки, в любой момент времени равны по величине и противоположны по знаку.

Рис. 29.1. Однополупериодный выпрямитель с положительной (а)

и отрицательной (б) полярностью выходного напряжения.

 

 Рис. 29.2
 

Рис. 29.3. Двухполупериодный выпрямитель с использованием трансформатора с отводом от средней точки вторичной обмотки.

 

 

 

 

 

Рис. 29.4. Уровень постоянной составляющей при двухполупериодном выпря­млении синусоидального тока вдвое выше (0,636Vр), чем при однополупериодном выпрямлении.

Для одного полупериода входного напряжения потенциал точки А положителен, а потенциал точки В отрицателен по отноше­нию к среднему выводу вторичной обмотки, для другого полупериода ситуация изменяется на обратную. В первом случае открыт диод diи через этот диод и нагрузку RL протекает ток I1. Во втором случае открыт диод D1 и ток I2 протекает через нагрузку RL в том же на­правлении, что и ток I1. Форма выходного напряжения показана на рис. 29.4. В данном случае уровень постоянной составляющей на выходе выпрямителя вдвое выше, чем при однополупериодном выпрямле­нии тока (0,636Vp, или приблизительно две трети от максимального напряжения).

Мостовой выпрямитель                     

Еще одна схема, обеспечивающая двухполупериодное выпрямление тока, показана на рис. 29.5. Это так называемый мостовой выпрямитель. В те­чение положительного полупериода входного напряжения (рис. 29.6(а)) потенциал точки А положителен, а потенциал точки В отрицателен. Дио­ды D1и D3 открыты, и ток I1 протекает через нагрузку RLв направлений, указанном стрелкой (сверху вниз на рисунке). В течение отрицательного полупериода (рис. 29.6(б)), напротив, потенциал точки А отрицателен, а потенциал точки В положителен.

 

Рис. 29.5. Мостовой выпрямитель.

Рис. 29.6.

Теперь открыты диоды D2 и D4, и ток протекает через нагрузку RLв том же самом направлении.

Для мостового выпрямителя не нужен трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки. Однако трансформатор может быть использован для изменения уровня переменного напряжения на входе этого выпрямителя.

 

Накопительный конденсатор

Для снижения уровня переменных составляющих выпрямленного тока используется накопительный конденсатор С1, включаемый параллельно нагрузке (рис. 29.7). Этот конденсатор заряжается до максимального входного напряжения и затем разряжается через нагрузку RL, предот­вращая быстрый спад напряжения. На рис. 29.8 иллюстрируется влияние накопительного конденсатора на форму выходного напряжения однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей. В обоих случаях выходное напряжение содержит значительную по величине постояннуюсоставляющую, на которую наложены малые пульсации напряжения. Амплитуда этих пульсаций определяется постоянной времени       (RC-постоянной) для используемого накопительного конденсатора и нагрузочного резистора.

 

Рис. 29.7. Источник питания постоянного тока с накопительным конденсато­ром.

 

Рис. 29.8. Влияние накопительного конденсатора на форму выпрямленного

 синусоидального напряжения.

Поэтому накопительный конденсатор должен иметь значительную емкость – от 100             до 5000 мкФ (и даже больше).

Сравнение двух временных диаграмм, представленных на рис. 29.8, показывает, что двухполупериодное выпрямление тока имеет следующие преимущества:          

                                   

1. Время разряда накопительного конденсатора меньше, поэтому амплитуда пульсаций выходного напряжения тоже меньше.            

2. Частота пульсаций вдвое превышает частоту входного питающего напряжения переменного тока, тогда как при однополупериодном выпрямлении частота пульсаций совпадает с частотой питающего напряжения. Например, если выпрямитель питается от бытовой электросети, то для двухполупериодного выпрямителя частота пульсаций будет равна 2 · 50 = 100 Гц, а для однополупериодного — только 50 Гц. Как будет показано далее, более высокочастотные пульсации отфильтро­вываются легче.

 

Напряжение холостого хода

Напряжением холостого хода называют величину выходного напряжений источника питания при нулевом токе нагрузки, т. е. при отключенной нагрузке.

Рис. 29.9. Напряжение холостого хода равно максимальному входному напря­жению.

На рис 29.9 показан простой источник питания без нагрузочного резистора. Накопительный конденсатор заряжается, как обычно, до максимального значения входного напряжения. Однако, если нагрузка подключена (noload), этот конденсатор сохраняет свой заряд и обеспечивает тем самым постоянное значение выходного напряжения (равное максимальному входному напряжению) без каких-либо пульсаций. Та­ким образом, напряжение холостого хода Vnl это максимально воз­можное выходное напряжение источника питания. При питании от бы­товой электросети с напряжением Vср.кв. = 240 В (среднеквадратическое значение) напряжение холостого хода

Максимальное обратное напряжение

Важный фактор, который необходимо принимать во внимание при выборе диодов для источников питания постоянного тока, — максимальное на­пряжение, приложенное к диоду в «непроводящем» полупериоде. Эта ве­личина называется максимальным обратным напряжением. Рассмотрим схему на рис. 29.9. Максимальное значение потенциала катода диода Dравно напряжению холостого хода 336 В. Потенциал катода изменяет­ся от положительного максимума +336 В до отрицательного минимума -336 В. Максимальное обратное напряжение, которое должен выдержи­вать диод, достигается, когда потенциал анода отрицателен и максима­лен по абсолютной величине, то есть, равен -336 В. В этом случае на диоде падает напряжение 336 + 336 = 672 В. Таким образом, максималь­ное обратное напряжение вдвое больше напряжения холостого хода, т. е. вдвое больше максимального входного напряжения.

RC-сглаживание

Пульсации напряжения в выходном сигнале выпрямителя могут быть Уменьшены с помощью фильтра нижних частот (сглаживающего филь­ма). Резистор R1 и конденсатор С2 в схеме на рис. 29.10 образуют про­стейший RC-фильтр. Для эффективного ослабления пульсаций постоянная времени R1C2 должна быть очень велика по сравнению с пери­одом пульсаций.

Рис. 29.10. Источник питания с RC-фильтром.

При заданной постоянной времени, чем короче период пульсаций (т. е. чем выше их частота), тем эффективнее осуществляется сглаживание. Именно поэтому пульсации на выходе двухполупериодного выпрямителя сглаживаются лучше, чем пульсации на выходе однополупериодного выпрямителя.

Емкость конденсатора C2 сглаживающего фильтра должна быть боль­шой — от 100 до 5000 мкФ, т. е. сравнима с емкостью накопительного кон­денсатора C1. Сопротивление резистора R1, наоборот, должно быть мало, в противном случае ток нагрузки будет создавать на нем большое паде­ние напряжения и выходное напряжение источника питания уменьшится. Номинал этого резистора выбирается в диапазоне 1 – 100 Ом в зависимости от величины тока нагрузки.

 LC-сглаживание

Более эффективная схема сглаживания пульсаций показана на рис. 29.11. Катушка индуктивности L1 и конденсатор C2 образуют фильтр нижних частот. Дроссель L1 сглаживающего фильтра имеет большую индуктив­ность (100 мГн — 10 Гн), благодаря чему сглаживаются изменения тока, протекающего через дроссель, и, как следствие, пульсации выходного на­пряжения. Низкое активное сопротивление дросселя — одно из его пре­имуществ, большие габариты — недостаток. Заметим, что в отличие от накопительного конденсатора, который повышает уровень постоянной со­ставляющей выходного напряжения источника питания, сглаживающая цепь оставляет этот уровень практически неизменным. Она только осла­бляет переменную составляющую на выходе источника питания.

Стабилизация

Увеличение тока, потребляемого от источника питания, приводит к уменьшению его выходного напряжения.

Рис. 29.11. Источник питания постоянного тока с LC-фильтром.

 

Рис. 29.12. Нагрузочная характеристика нестабилизированного источника пи­тания.

Это связано с тем, что источник питания имеет свое внутреннее сопротивление, представляющее собой сумму сопротивлений обмотки трансформатора, выпрямительных диодов и резистора или дросселя сглаживающего фильтра. Рисунок 29.12 иллю­стрирует изменение напряжения на выходе источника питания при из­менении тока нагрузки. Представленная кривая называется нагрузочной характеристикой (кривой). Выходное напряжение максимально, когда ток нагрузки равен нулю, т. е. при холостом ходе. Напряжение на выходе источника питания, которое он обеспечивает при установленной полной нагрузке или номинальном (полном) токе нагрузки (fullload), называется номинальным выходным напряжением источника питания Vfl.

Изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки от нуля до номинального значения задается в процентах и определяется как

Напряжение холостого хода — Номинальное напряжение                        VnlVfl  

———————————————————————————  · 100% = ———— · 100%

Номинальное напряжение                                                        Vfl

 

В этом видео рассказывается о выпрямительных схемах:

Добавить комментарий

Применение диодов для выпрямления переменного тока

Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, выпрямительные схемы являются самыми простыми и наиболее распространенными диодными схемами. Простейшая выпрямительная схема показана на рис.4.4, а.

Рис.4.4. Однополупериодный выпрямитель и его временные диаграммы 

Для синусоидального входного напряжения, значительно превышающего прямое напряжение диода, выходное напряжение будет иметь вид, показанный на рис.4.4, б. Представленная схема называется однополупериодным выпрямителем, так как она пропускает на выход только одну полуволну входного сигнала.

На рис.4.5, а представлена схема двухполупериодного выпрямителя, а на рис.4.5, б показан ее выходной сигнал. Из временных диаграмм видно, что входной сигнал используется при выпрямлении полностью. На графике выходного напряжения наблюдаются интервалы с нулевым значением напряжения, они обусловлены прямым напряжением диодов. В рассматриваемой схеме два диода всегда подключены последовательно к входу, это необходимо учитываться при использовании низковольтных источников питания.

Переменная составляющая является «вредной» частью выпрямленного напряжения. Для ее уменьшения на нагрузочном резисторе, т.е. для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения применяют специальные сглаживающие фильтры. В сглаживающем фильтре, изображенном на рис.4.6, применяются конденсаторы большой емкости, через которые ответвляется переменная составляющая тока, чтобы возможно меньшая ее часть проходила в нагрузку.

Рис.4.5. Двухполупериодный выпрямитель и его временные диаграммы

 

 

 

Рис.4.6. Однополупериодный выпрямитель с фильтром

Простейший способ выпрямления переменного напряжения состоит в том, что производят заряд конденсатора через диод по схеме, показной на рис.4.6. Если такая схема работает в режиме холостого хода, то конденсатор в течение положительной полуволны заряжается практически до амплитудного значения переменного напряжения. При отрицательной полуволне диод заперт.

При подключении нагрузки в течение всего времени, когда диод заперт, происходит разряд конденсатора через сопротивление нагрузки. Когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора становится больше выходного напряжения, диод открывается и конденсатор вновь начинает заряжаться. Величина напряжения, до которого зарядится конденсатор, зависит от внутреннего сопротивления трансформатора и от сопротивления диода. На рис.4.7 представлена временная диаграмма выходного напряжения и тока диода в установившемся режиме.

Недостатком такой схемы является большая величина пульсаций. Соотношение между временем разряда и временем заряда конденсатора может быть значительно улучшено, если осуществлять заряд конденсатора во время как положительной, так и отрицательной полуволн переменного напряжения. Это достигается при использовании мостовой схемы выпрямителя, показанной на рис.4.8, а.

В течение всего времени заряда конденсатора диоды соединяют отрицательный вывод обмотки трансформатора с общей шиной питания, а положительной – с выходом схемы независимо от полярности напряжения на обмотке. Следует обратить внимание, что для данной схемы частота пульсаций будет в два раза выше частоты входного напряжения.

 

Рис.4.7. Временная диаграмма напряжения и тока для однополупериодного выпрямителя

 

 

 

 

Рис.4.8. Мостовой выпрямитель с фильтром (а) и его временные диаграммы (б)

Размах пульсаций выпрямителя с фильтром определяется выражением:

ΔU = IН / 2Cf(однополупериодное выпрямление),     (4.1)

ΔU = IН / 2Cf(двухполупериодное выпрямление),     (4.2)

где IН – ток нагрузки, C – емкость конденсатора фильтра, f – частота входного сигнала. Если ток нагрузки равен нулю, то конденсатор будет просто оставаться заряженным до амплитудного значения входного переменного напряжения.

Конденсатор подбирают так, чтобы выполнялось условие RНС >>1/f , (где f – частота пульсаций, в нашем случае – 100 Гц), тогда будет обеспечено ослабление пульсаций. Амплитуда пульсаций прямо пропорциональна току нагрузки и обратно пропорциональна емкости конденсатора и частоте входного сигнала.

Если требуется уменьшить пульсации, а сопротивление нагрузки мало, то необходима чрезмерно большая емкость конденсатора, т.е. сглаживание пульсаций выполнить одним конденсатором практически нельзя. Приходится включать дополнительный сглаживающий фильтр (рис.4.9), состоящий из дросселя с большим индуктивным сопротивлением и еще одного конденсатора (или еще более сложный фильтр).

Необходимо отметить, что весьма опасно короткое замыкание нагрузки, которое, в частности, получается при пробое конденсатора сглаживающего фильтра. Тогда все напряжение источника будет приложено к диоду и ток станет недопустимо большим. Происходит тепловое разрушение диода.

На базе двухполупериодных выпрямителей можно построить схемы с умножением напряжения. Схема, показанная на рис.4.10, называется удвоителем напряжения.

Рис.4.9. Сглаживающий фильтр LC-типа

 

 

Рис.4.10. Удвоитель напряжения

 

Нижняя обмотка трансформатора включена к точке соединения двух конденсаторов. Верхняя обмотка в первый полупериод заряжает верхний конденсатор, во второй полупериод – нижний таким образом, что каждый из них заряжается до амплитудного значения напряжения. На выход подается сумма этих напряжений. Эта схема является двухполупериодным выпрямителем, так как она работает в каждом полупериоде входного сигнала – частота пульсаций в два раза превышает частоту колебаний питающей сети 50 Гц.

Разновидности этой схемы позволяют увеличивать напряжение в 3, 4 и более раз. В частности, аналогичные схемы используются в телевизионных умножителях напряжения, позволяющих получить анодное напряжение для кинескопов, величина которого превышает 20 кВ.

Если сигналы несинусоидальны, то для их выпрямления используются более сложные схемы. Например, если сигнал имеет прямоугольную форму, то говорить о его выпрямлении не принято, хотя процесс выпрямления применим и к нему. Например, требуется получить последовательность импульсов, совпадающих с моментами нарастания прямоугольного сигнала. Для этого сначала дифференцируют прямоугольный сигнал, а затем выпрямляют его с помощью диода (рис.4.11).

Следует иметь в виду, что прямое напряжение диода составляет приблизительно 0,6 В. На выходе этой схемы сигнал будет получен лишь с том случае, когда двойная амплитуда прямоугольного входного сигнала будет не меньше 0,6 В.

Еще одна область применения диодов основана на способности пропускать большее из двух напряжений, не оказывая влияния на меньшее. Схемы, в которых используется это свойство, объединены в семейство логических схем. Рассмотрим схему резервной батареи питания – она используется в устройствах, которые должны работать непрерывно даже при отключениях питания (например, электронные часы). Схема, показанная на рис.4.12, включает как раз такую батарею.

Рис.4.11. Выпрямление прямоугольных сигналов

В отсутствие сбоев питания батарея не работает, при возникновении сбоя питания на схему начинает поступать от батареи, при этом перерыва в подаче питания не происходит.

 

Рис.4.12. Схема резервного питания.

 

Введение в схемы выпрямителя — Новости 2021

Введение в схемы выпрямителя

Важным применением диода является то, что имеет место при проектировании схемы выпрямителя. Проще говоря, эта схема преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Это важная схема в конструкции источника питания переменного тока и постоянного тока.

Цепь выпрямителя

Для питания любой цепи необходим источник питания; и если вы хотите подключить электронные устройства от источника переменного тока, необходим выпрямитель.

Рисунок 1.1 иллюстрирует принципиальную схему источника питания постоянного тока. Существует 120 В (среднеквадратичная), 60 Гц линия переменного тока, которая питает источник питания, который подает напряжение V O в электронную цепь (блок нагрузки). V O должно быть стабильным постоянным напряжением, чтобы гарантировать правильную работу электронной схемы.

Рисунок 1.1.

Посмотрев на диаграмму, мы сначала видим трансформатор. Этот трансформатор является понижающим трансформатором, который «отключает» высокое входное напряжение переменного тока до более низкого переменного напряжения, которое должно вводиться в выпрямитель. Этот трансформатор состоит из двух отдельных обмоток катушек (первичной и вторичной обмотки), которые имеют разное количество оборотов, N 1 для первичной и N 2 для вторичной обмотки. Таким образом, переменное напряжение v S может быть записано как 120 (N 2 / N 1 ) V (среднеквадратичное значение) и измеряется между двумя выводами вторичной обмотки.

Затем диодный выпрямитель преобразует переменное напряжение v S в постоянное напряжение. Это напряжение будет иметь большие вариации и, следовательно, не будет подходящим для электронных схем. Для сглаживания этих вариантов используется фильтр.

Однако даже после фильтрации напряжение будет иметь небольшие вариации, известные как пульсация. Следовательно, регулятор напряжения используется для значительного уменьшения пульсации и создания надежной шины питания постоянного тока.

Цепь выпрямителя с половинной волной

Полуволновый выпрямитель устраняет отрицательные участки входной синусоиды. На рисунке 1.2 (A) показан полуволновой выпрямитель. В этой статье мы будем использовать модель постоянного падения напряжения (CVD) диода благодаря своей простоте. Из этой модели мы получаем

$$ v_ {0} = 0 $$, когда $$ v_ {S} <V_ {D} $$

Уравнение 1.1 (A)

$$ v_ {0} = v_ {S} -V_ {D} $$, когда $$ v_ {S} \ geq V_ {D} $$

Уравнение 1.1 (B)

где V D ≈ 0, 7 В. Вышеприведенные уравнения приводят к характеристике переноса, показанной на рис. 1.2 (B). На рисунке 1.2 (C) показан выход напряжения, который обеспечивается, когда входное напряжение v S является синусоидальным.

Рисунок 1.2 (A) Полуволновый выпрямитель
Рисунок 1.2 (B) Передаточные характеристики схемы выпрямителя
Рисунок 1.
2 (C) Входные и выходные сигналы

При определении того, какие диоды использовать в цепи выпрямителя, необходимо учитывать две вещи: 1) способность диода обрабатывать ток, который должен быть выбран на основе наибольшего тока, который, как ожидается, будет проводиться диодом, и 2 ) пиковое обратное напряжение (PIV), которое является наивысшим обратным напряжением, которому подвергается диод; диод должен выдерживать PIV. Посмотрев на рис. 1.2 (A), мы можем заметить, что когда напряжение v S отрицательно, диод будет обрезаться, а напряжение v O будет иметь нулевое значение, что приведет к обратному напряжению на диоде величины v S, Таким образом, PIV является пиком v S :

PIV = V S

Уравнение 1.2

где V S (с верхним регистром V) представляет собой максимальную амплитуду входной синусоиды.

Следует отметить, что схема явно не будет работать эффективно, когда амплитуда входного синусоида не будет значительно выше V D. Например, синусоидальный вход с пиковой амплитудой 200 мВ вообще не будет устранен, потому что диод никогда не «включится», т. Е. Он никогда не будет проводить значительных количеств тока.

Цепь с полным волновым выпрямителем

В отличие от полуволнового выпрямителя, полноволновый выпрямитель может использовать как отрицательную, так и положительную часть входного напряжения переменного тока. Для достижения однополярного выхода отрицательная часть синусоидальной формы волны должна быть инвертирована. Это может быть достигнуто с использованием схемы, показанной на рисунке 1.3 (A).

РИСУНОК 1.3 (A) Цепь полного выпрямителя; трансформатор имеет вторичную обмотку с центральным ответвлением

В этой конфигурации вторичная обмотка понижающего трансформатора — это так называемая «центральная резьба». Центральный кран или КТ — это электрический контакт, расположенный на полпути вдоль обмотки. Эта КТ используется для обеспечения двух равных напряжений, v S, по двум половинам вторичной обмотки трансформатора. Когда входное напряжение положительное, оба сигнала v S также будут положительными, а когда входное напряжение станет больше V D, диод D 1 будет проводиться, а диод D 2 будет обратным смещением. Ток, который втекает в диод D 1, также будет проходить через резистор R, а затем обратно в КТ. Схема ведет себя точно так же, как полуволновой выпрямитель в течение положительного полупериода входной синусоиды.

Во время отрицательного полупериода оба напряжения v S будут отрицательными. Теперь диод D 1 имеет обратное смещение и диод D 2 проводит. Ток, который протекает через D 2, будет проходить через резистор R и обратно к CT.

Таким образом, ток течет в течение обоих полупериодов, и, кроме того, ток через резистор всегда будет течь в одном направлении. Результатом является однополярное выходное напряжение, как показано на рисунке 1.3 (C).

РИСУНОК 1.3 (B) Характеристика передачи для полноволнового выпрямителя

Если мы рассмотрим работу схемы в течение положительного полупериода, напряжение на катоде D 2 будет ( v S — V D ), а напряжение на аноде D 2 равно — v S. Таким образом, PIV является ( V S — V D ) — (- V S ):

PIV = 2 V S — V D

Уравнение 1.3

Обратите внимание, что этот PIV примерно вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя.

Рисунок 1.3 (C) Входные и выходные сигналы

Вывод

В этой статье мы обсудили назначение схемы выпрямителя, а также двух конкретных типов выпрямителей: полуволнового выпрямителя и полноволнового выпрямителя. Выпрямители являются важными схемами для источников питания, которые преобразуют входное напряжение переменного тока в источник постоянного напряжения, который можно использовать для питания электронных схем. Мы видели, что полуволновый выпрямитель использует чередующиеся полупериоды входной синусоидальной волны, тогда как полноволновый выпрямитель использует как положительный, так и отрицательный полуциклы.

Спасибо за чтение. Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, оставьте их ниже!

Чтобы узнать больше о схемах выпрямителей, ознакомьтесь здесь с записью учебника AAC.

Что такое выпрямитель? Типы выпрямителей, работа и применение

Различные типы выпрямителей — работа и применение

В электронике схема выпрямителя является наиболее часто используемой схемой, потому что почти каждое электронное устройство работает от постоянного тока (постоянного тока) , но доступность из источников постоянного тока ограничены, например, электрические розетки в наших домах обеспечивают переменного тока (переменного тока) . Выпрямитель — идеальный кандидат для этой работы в промышленности и дома для преобразования переменного тока в постоянный ток .Даже в наших зарядных устройствах для сотовых телефонов используются выпрямители для преобразования AC из наших домашних розеток в DC . Различные типы выпрямителей используются для определенных приложений.

В основном у нас есть два типа напряжения, которые широко используются в наши дни. Они бывают переменного и постоянного напряжения. Эти типы напряжения могут быть преобразованы из одного типа в другой с помощью специальных схем, разработанных для этого конкретного преобразования. Эти преобразования происходят повсюду.

Наши основные источники питания, которые мы получаем от электрических сетей, имеют переменный характер, и бытовые приборы, которые мы используем в наших домах, обычно требуют небольшого постоянного напряжения. Этот процесс преобразования переменного тока в постоянный получил название выпрямления. Преобразованию переменного тока в постоянный предшествует дальнейший процесс, который может включать в себя фильтрацию, преобразование постоянного тока в постоянный и так далее. Одна из самых распространенных частей электронного блока питания — мостовой выпрямитель.

Для многих электронных схем требуется выпрямленный источник питания постоянного тока для питания различных основных электронных компонентов от доступной сети переменного тока.Простой мостовой выпрямитель используется в различных электронных силовых устройствах переменного тока.

Другой способ взглянуть на схему выпрямителя состоит в том, что можно сказать, что она преобразует токи, а не напряжения. Это имеет более интуитивный смысл, потому что мы более привыкли использовать ток для определения природы компонента. Вкратце, выпрямитель принимает ток, который имеет как отрицательную, так и положительную составляющие, и выпрямляет его так, чтобы осталась только положительная составляющая тока.

Мостовые выпрямители широко используются в источниках питания, которые обеспечивают необходимое постоянное напряжение для электронного компонента или устройств.Наиболее эффективными коммутационными аппаратами, характеристики которых известны полностью, являются диоды. Теоретически вместо диодов можно использовать любой твердотельный переключатель, которым можно управлять или которым нельзя управлять.

Обычно выпрямители типа s классифицируются в зависимости от их мощности. В этой статье мы обсудим многие типы выпрямителей, такие как:

  • Однофазные выпрямители
  • Трехфазные выпрямители
  • Управляемые выпрямители
  • Неуправляемые выпрямители
  • Полуволновые выпрямители
  • Полноволновые выпрямители
  • Мостовые выпрямители
  • Center -Tapped Rectifiers

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это электрическое устройство, состоящее из одного или нескольких диодов, которое преобразует переменного тока ( AC ) в постоянного тока ( DC ). Он используется для выпрямления, где процесс ниже показывает, как он преобразует переменный ток в постоянный.

Что такое выпрямление?

Выпрямление — это процесс преобразования переменного тока (который периодически меняет направление) в постоянный ток (поток в одном направлении).

Типы выпрямителей

В основном есть два типа выпрямителей:

  1. Неуправляемый выпрямитель
  2. Управляемый выпрямитель

Мостовые выпрямители бывают многих типов, и оснований для классификации может быть много, чтобы назвать несколько, тип питания, конфигурации мостовой схемы, возможности управления и т. д.Мостовые выпрямители можно в целом разделить на одно- и трехфазные выпрямители в зависимости от типа входа, на котором они работают. Оба этих типа включают следующие дополнительные классификации, которые можно разделить как на однофазные, так и на трехфазные выпрямители.

Дальнейшая классификация основана на коммутационных устройствах, которые использует выпрямитель, и их типы: неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые выпрямители. Некоторые типы выпрямителей обсуждаются ниже.

В зависимости от типа выпрямительной схемы выпрямители подразделяются на две категории.

  • Полупериодный выпрямитель
  • Двухполупериодный выпрямитель

Полупериодный выпрямитель преобразует только половину волны переменного тока в сигнал постоянного тока, тогда как двухполупериодный выпрямитель преобразует полный сигнал переменного тока в постоянный.

Мостовой выпрямитель — это наиболее часто используемый выпрямитель в электронике, и в этом отчете мы рассмотрим его работу и изготовление. Схема простого мостового выпрямителя — самый популярный метод двухполупериодного выпрямления.

Мы обсудим как управляемые, так и неуправляемые (полуволновые и полнополупериодные мостовые) выпрямители более подробно со схемами и принципами работы, как показано ниже.

Неуправляемый выпрямитель:

Тип выпрямителя, выходное напряжение которого не может контролироваться , называется неуправляемым выпрямителем .

Выпрямитель работает с переключателями. Переключатели могут быть различных типов, в широком смысле, управляемые переключатели и неуправляемые переключатели. Диод — это однонаправленное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Работа диода не контролируется, поскольку он будет работать до тех пор, пока он смещен в прямом направлении.

При конфигурации диодов в любом конкретном выпрямителе выпрямитель не полностью находится под контролем оператора, поэтому выпрямители такого типа называются неуправляемыми выпрямителями. Это не позволяет изменять мощность в зависимости от требований к нагрузке. Таким образом, этот тип выпрямителя обычно используется в постоянных или фиксированных источниках питания.

Неуправляемый выпрямитель использует только диоды, и они дают фиксированное выходное напряжение, зависящее только от входа AC .

Типы неуправляемых выпрямителей:

Неконтролируемые выпрямители далее делятся на два типа:

  1. Полуволновый выпрямитель
  2. Полноволновый выпрямитель
Полуволновый выпрямитель:

A Тип выпрямителя, который преобразует только полупериод преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC) известен как полуволновой выпрямитель.

  • Положительный полупериодный выпрямитель:

Полупериодный выпрямитель, который преобразует только положительный полупериод и блокирует отрицательный полупериод.

  • Выпрямитель отрицательной полуволны:

Выпрямитель отрицательной полуволны преобразует только отрицательного полупериода переменного тока в постоянный ток.

Во всех типах выпрямителей однополупериодный выпрямитель — это простейших из всех, так как он состоит только из одиночного диода .

Диод пропускает ток только в одном направлении, известном как вперед смещение . Нагрузочный резистор RL включен последовательно с диодом.

Положительный полупериод:

Во время положительного полупериода вывод диода анод станет положительным, а катод станет отрицательным, известным как прямое смещение . И это позволит протекать положительному циклу.

Отрицательный полупериод:

Во время отрицательного полупериода анод станет отрицательным, а катод станет положительным, что известно как обратное смещение .Таким образом, диод заблокирует отрицательный цикл.

Таким образом, когда источник переменного тока подключен к однополупериодному выпрямителю, через него будет проходить только полупериод , как показано на рисунке ниже.

Выход этого выпрямителя снимается через нагрузочный резистор RL . Если мы посмотрим на график вход-выход , он показывает пульсирующий положительный полупериод входа .

На выходе полуволнового выпрямителя слишком много пульсаций , и использовать этот выход в качестве источника постоянного тока не очень практично.Чтобы сгладил этот пульсирующий выход, через резистор вводится конденсатор . Конденсатор будет заряжаться во время положительного цикла и разряжаться во время отрицательного цикла, чтобы выдать плавный выходной сигнал.

Выпрямители такого типа тратят впустую мощность входного полупериода переменного тока.

Двухполупериодный выпрямитель:

Двухполупериодный выпрямитель преобразует положительных и отрицательных полупериодов переменного (переменного тока) в постоянный (постоянный ток).Он обеспечивает двойное выходное напряжение по сравнению с полуволновым выпрямителем

Двухполупериодный выпрямитель состоит из более чем одного диода.

Существует два типа двухполупериодных выпрямителей.

  1. Мостовой выпрямитель
  2. Выпрямитель с центральным отводом
Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования обоих полупериодов входного переменного тока в постоянный выходной.

В этом типе выпрямителя диоды подключаются в особой форме, как указано ниже.

Положительный полупериод:

Во время положительного полупериода входа диод D1 и D2 становится прямым смещением, а D3 и D4 становится обратным смещением. Диод D1 и D2 образуют замкнутый контур, который обеспечивает положительное выходное напряжение на нагрузочном резисторе RL .

Отрицательный полупериод:

Во время отрицательного полупериода диод D3 и D4 становится прямым смещением, а D1 и D2 становится обратным смещением.Но полярность нагрузочного резистора RL остается прежней и обеспечивает положительный выходной сигнал на нагрузке.

Выход двухполупериодного выпрямителя имеет низкие пульсации по сравнению с полуволновым выпрямителем, но, тем не менее, он не является плавным и устойчивым.

Чтобы сделать выходное напряжение плавным и стабильным, на выходе помещается конденсатор , как показано на рисунке ниже.

Заряд и разряд конденсатора, обеспечивающий плавные переходы между полупериодами.

Работа схемы мостового выпрямителя

Из принципиальной схемы видно, что диоды подключены определенным образом. Это уникальное расположение и дало название конвертеру. В мостовом выпрямителе напряжение на входе может быть от любого источника. Это может быть трансформатор, который используется для повышения или понижения напряжения, или сеть нашего домашнего источника питания. В этой статье мы используем трансформатор с ответвлениями 6-0-6 для обеспечения переменного напряжения.

В первой фазе работы выпрямителя, во время положительного полупериода, диоды D3-D2 смещены в прямом направлении и проводят ток. Диоды D1-D4 имеют обратное смещение и не проводят в этом полупериоде, действуя как разомкнутые переключатели. Таким образом, мы получаем на выходе положительный полупериод. И наоборот, в отрицательном полупериоде диоды D1-D4 смещаются в прямом направлении и начинают проводить, тогда как диоды D3-D2 имеют обратное смещение и не проводят в этом полупериоде.

Опять получаем на выходе положительный полупериод.В конце процесса выпрямления отрицательная часть переменного тока преобразуется в положительный цикл. Выходной сигнал выпрямителя — это два полуположительных импульса с той же частотой и величиной, что и входной.

В отличие от работы полуволнового выпрямителя, полный мостовой выпрямитель имеет другую ветвь, которая позволяет ему проводить отрицательную половину формы волны напряжения, чего полумостовой выпрямитель не имел возможности сделать. Таким образом, среднее напряжение на выходе полного мостового выпрямителя вдвое больше, чем у полумостового выпрямителя.

Хотя мы используем четыре отдельных силовых диода для изготовления двухполупериодного мостового выпрямителя, готовые компоненты мостового выпрямителя доступны «в готовом виде» в диапазоне различных значений напряжения и тока, которые могут использоваться непосредственно для обеспечения работоспособности. схема.

Форма волны выходного напряжения после выпрямления не соответствует правильному постоянному току, поэтому мы можем попытаться преобразовать ее в форму волны постоянного тока, используя конденсатор для фильтрации. Сглаживающие или накопительные конденсаторы, подключенные параллельно нагрузке на выходе схемы двухполупериодного мостового выпрямителя, увеличивают средний выходной уровень постоянного тока до требуемого среднего напряжения постоянного тока на выходе, поскольку конденсатор действует не только как фильтрующий компонент, но и также периодически заряжается и разряжается, эффективно увеличивая выходное напряжение.

Конденсатор заряжается до тех пор, пока форма сигнала не достигнет своего пика, и равномерно разряжается в цепи нагрузки, когда форма сигнала начинает снижаться. Таким образом, когда выходной сигнал становится низким, конденсатор поддерживает правильную подачу напряжения в цепи нагрузки, тем самым создавая постоянный ток.

Преимущества мостового выпрямителя:

  1. Низкие пульсации в выходном сигнале постоянного тока
  2. Высокий КПД выпрямителя
  3. Низкие потери мощности

Недостатки мостового выпрямителя:

  1. Мостовой выпрямитель сложнее, чем мостовой выпрямитель. однополупериодный выпрямитель
  2. Больше потерь мощности по сравнению с двухполупериодным выпрямителем с центральным ответвлением.
Выпрямитель с центральным отводом

Этот тип двухполупериодного выпрямителя использует трансформатор с центральным отводом и два диода.

Трансформатор с центральным отводом — это трансформатор с двойным напряжением, который имеет два входа ( I1 и I2 ) и три выходных клеммы ( T1, T2, T3 ). Клемма T2 подключена к центру выходной катушки, которая действует как опорное заземление (опорное напряжение o вольт ).Клемма T1 выдает положительного напряжения , а клемма T3 создает отрицательное напряжение относительно T2 .

Конструкция выпрямителя с центральным отводом приведена ниже:

Положительный полупериод:

Во время входного положительного полупериода T1 выдает положительное напряжение, а T2 — отрицательное напряжение. Диод D1 станет прямым смещением, а диод D2 станет обратным смещением.Это делает закрытый путь от T1 к T2 через нагрузочный резистор RL , как показано ниже.

Отрицательный полупериод:

Теперь во время входного отрицательного полупериода T1 будет генерировать отрицательный цикл, а T2 будет генерировать положительный цикл. Это переведет диод D1 в обратное смещение, а диод D2 в прямое смещение. Но полярность на нагрузочном резисторе RL все еще такая же, поскольку ток проходит от T3 к T1 , как показано на рисунке ниже.

Выход DC выпрямителя с центральным отводом также имеет пульсации, и он не является плавным и устойчивым DC . Конденсатор на выходе устранит пульсации и обеспечит стабильный выход DC .

Управляемый выпрямитель:

Тип выпрямителя, выходное напряжение которого может изменяться или , называется управляемым выпрямителем .

Потребность в управляемом выпрямителе становится очевидной, если мы рассмотрим недостатки неуправляемого мостового выпрямителя.Чтобы превратить неуправляемый выпрямитель в управляемый, мы используем твердотельные устройства с управляемым током, такие как SCR, MOSFET и IGBT. У нас есть полный контроль, когда тиристоры включаются или выключаются в зависимости от импульсов затвора, которые мы применяем к ним. Они обычно более предпочтительны, чем их неконтролируемые аналоги.

Он состоит из одного или нескольких SCR ( Silicon Controlled Rectifier ).

Тиристор , также известный как тиристор , представляет собой трехконтактный диод.Это анод , катод и управляющий вход, известный как Gate .

Как и простой диод, SCR проводит при прямом смещении и блокирует ток при обратном смещении, но он запускает прямую проводимость только при наличии импульса на входе затвора . Таким образом, выходным напряжением можно управлять с помощью входа затвора.

Типы управляемого выпрямителя

Есть два типа управляемого выпрямителя.

Выпрямитель с полуволновым управлением

Выпрямитель с полуволновым управлением состоит из одного тиристора (выпрямителя с кремниевым управлением).

Полупериодный управляемый выпрямитель имеет ту же конструкцию, что и полуволновой неуправляемый выпрямитель, за исключением того, что мы заменили диод на SCR , как показано на рисунке ниже.

SCR не проводит обратное смещение, поэтому он блокирует отрицательный полупериод.

Во время положительного полупериода SCR будет проводить ток при одном условии, когда на вход затвора подается импульс.Вход затвора, конечно, представляет собой периодический импульсный сигнал, который предназначен для активации SCR в каждом положительном полупериоде.

Таким образом, мы можем контролировать выходное напряжение этого выпрямителя.

Выходной сигнал SCR также является пульсирующим напряжением / током DC . Эти импульсы удаляются с помощью конденсатора , параллельного нагрузочному резистору RL .

Полноволновой управляемый выпрямитель

Тип выпрямителя, который преобразует как положительный, так и отрицательный полупериод переменного тока в постоянный, а также регулирует выходную амплитуду , известен как двухполупериодный управляемый выпрямитель.

Как и неуправляемый выпрямитель, управляемый двухполупериодный выпрямитель бывает двух типов.

Управляемый мостовой выпрямитель

В этом выпрямителе диодный мост заменен мостом SCR ( Thyristor ) с такой же конфигурацией, как показано на рисунке ниже.

Положительный полупериод:

Во время положительного цикла SCR (тиристор) T1 и T2 будет проводить при подаче импульса затвора. T3 и T4 будут иметь обратное смещение, поэтому они будут блокировать ток. Выходное напряжение будет установлено на нагрузочном резисторе RL , как показано ниже.

Отрицательный полупериод:

Во время отрицательного полупериода тиристоры T3 и T4 будут иметь прямое смещение с учетом входного импульса затвора, а T1 и T2 станут обратным смещением. Выходное напряжение появится на нагрузочном резисторе RL .

В конце вывода конденсатор используется для удаления пульсаций и делает вывод стабильным и плавным.

Управляемый Выпрямитель с центральным отводом:

Как и неуправляемый выпрямитель с центральным отводом, в этой конструкции используются два SCR вместо двух диодов.

Оба эти переключения SCR будут синхронизированы по-разному в зависимости от частоты входа AC .

Его работа такая же, как и у неуправляемого выпрямителя, и его схематическая конструкция приведена ниже.

Однофазные и трехфазные выпрямители

Эта классификация основана на типе входа, на котором работает выпрямитель. Именование довольно простое. Когда вход однофазный, выпрямитель называется однофазным выпрямителем, а когда вход трехфазный, он называется трехфазным выпрямителем.

Однофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, тогда как трехфазный выпрямитель использует шесть диодов, расположенных определенным образом для получения желаемого выхода.Это могут быть управляемые или неуправляемые выпрямители, в зависимости от компонентов переключения, используемых в каждом выпрямителе, таких как диоды, тиристоры и т. Д.

Сравнение

выпрямителей

В следующей таблице показано соответствие между различными типами выпрямителей, такими как однополупериодный выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель и выпрямитель с центральным ответвлением.

Применение выпрямителей

В основном, почти все электронные схемы работают от постоянного напряжения.Основная цель использования выпрямителя — выпрямление, то есть преобразование переменного напряжения в постоянное. То есть выпрямители используются почти во всех выпрямительных и электронных устройствах.

Ниже приведен список общих применений и использования различных выпрямителей.

  • Выпрямление, т.е. преобразование постоянного напряжения в переменное.
  • Выпрямители используются в электросварке для обеспечения поляризованного напряжения.
  • Применяется также в тяговых двигателях, подвижном составе и трехфазных тяговых двигателях, используемых для движения поездов.
  • Полуволновые выпрямители используются в средствах от комаров и паяльниках.
  • Полуволновой выпрямитель также используется в AM Radio в качестве детектора и детектора пикового сигнала.
  • Выпрямители также используются в умножителях модуляции, демодуляции и напряжения.

Связанные должности:

Основы эксплуатации, мониторинга и обслуживания выпрямителя

Устойчивость, кажется, является последней модной фразой, а катодная защита (CP) является важным компонентом устойчивости многих металлических конструкций.Что может быть лучше для сохранения и обслуживания инфраструктуры, чем уменьшение коррозии? Некоторые системы CP состоят из расходуемых анодов, которые подвержены естественной коррозии для защиты менее активных металлов, таких как сталь. Другим нужны источники питания, чтобы направлять защитный ток в нужном направлении. Наиболее распространенными источниками напряжения подаваемого тока являются выпрямители, которые могут выйти из строя. Выпрямители в хорошем состоянии могут обеспечить бесперебойную работу системы CP, что снижает затраты на ремонт и рабочее время / время технического специалиста. В этой статье обсуждаются основы эксплуатации и обслуживания выпрямителя вместе с основными рекомендациями.

Устойчивость — это способность терпеть. Основная цель любой системы катодной защиты (CP) — уменьшить коррозию. Сохранение трубы или другой металлической конструкции за счет предотвращения коррозионного повреждения позволяет ей выдерживать нагрузку. Следовательно, уменьшение коррозии ведет к устойчивости.

CP чаще всего достигается с помощью гальванической (протекторной) системы или системы подаваемого тока. Гальваническая система CP состоит из расходуемых анодов, обычно сделанных из активных металлов (алюминия, магния или цинка), которые подвержены коррозии, чтобы обеспечить защитные токи для менее активного металла, такого как трубопроводная сталь.Система CP наложенного тока (ICCP) использует внешнее питание в виде выпрямителя или другого источника напряжения, который приводит в действие аноды с подаваемым током (например, чугун, графит и смешанный оксид металлов) для коррозии, чтобы распределить защитный ток по конструкции. (катод).

Выпрямитель — это электрическое устройство, преобразующее переменный ток (AC), который периодически меняет направление, в постоянный ток (DC), который течет только в одном направлении. Обязательно, чтобы выпрямитель оставался в состоянии постоянной работы.Поскольку выпрямитель — это электрическое устройство, он уязвим для скачков напряжения. Удар молнии поблизости может вызвать срабатывание автоматического выключателя или короткое замыкание диода. Поэтому регулярные осмотры и мониторинг необходимы для поддержания исправного функционирования выпрямителя с длительным сроком службы.

Безопасность — самый важный аспект всех проверок. Целью любой задачи, связанной с работой выпрямителя, является безопасное выполнение работы, в том числе использование надлежащих средств защиты.

Операция

Выпрямитель состоит из трех основных компонентов: трансформатора, блока и шкафа.Назначение трансформатора — безопасно отделить входящее переменное напряжение (первичная сторона) от вторичной стороны, которое регулируется для управления выходным напряжением выпрямителя. Как правило, эти регулировки выполняются с ответвителями, подключенными к вторичной обмотке с интервалами, которые предлагают несколько вариантов настройки. Пакет является фактическим выпрямителем и состоит из набора кремниевых диодов или селеновых пластин, которые функционируют как однонаправленные токовые клапаны. Диоды или пластины сконфигурированы так, что переменный ток периодически течет в одном направлении и блокируется в другом, в результате чего оба направления волны переменного тока текут в одном и том же направлении.В шкафу с тестовой панелью надежно размещены эти компоненты, что позволяет осуществлять мониторинг и другие расширенные операции.

Дополнительные элементы, которые могут быть найдены в типичном выпрямителе, включают автоматический выключатель, измерители выходного напряжения и тока, грозовые разрядники, ограничители перенапряжения, ответвления трансформатора и предохранители.

В таблице 1 перечислены общие правила, которые можно и нельзя делать с выпрямителями. 1 Эта информация помогает обеспечить безопасность персонала и надежную, длительную работу выпрямителя.

Мониторинг

Регулярный контроль рекомендуется для всех выпрямительных установок. Основная цель контроля — убедиться, что выпрямитель все еще работает и что скачок напряжения не сработал в выключателе. Некоторые объекты требуют определенных проверок через определенные промежутки времени. Например, операторы трубопроводов природного газа и нефтепродуктов должны проверять свои выпрямители шесть раз в год с интервалами, не превышающими 21 месяц. Кроме того, политика компании может предписывать еще более строгие интервалы проверки.

Мониторинг обычно включает визуальный осмотр и электрические испытания. Визуальный осмотр может включать поиск физических повреждений установки / шкафа / компонентов, признаков перегрева и признаков гнезд насекомых / грызунов, а также запись характеристик выпрямительного блока и показаний счетчика / настроек крана. Тестирование часто включает ручные измерения выходного напряжения и тока выпрямителя для проверки точности счетчика и потенциалов структуры к электролиту.Также доступно оборудование для удаленного контроля выпрямителей, к которым трудно получить доступ; однако эти устройства лучше всего использовать в качестве дополнения к мониторингу на месте, а не вместо него.

Перед проведением визуального осмотра и тестирования важно надеть соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ). Следует использовать как минимум защитные очки, кожаную рабочую обувь (при необходимости с водонепроницаемым покрытием) и кожаные или резиновые перчатки. Политика компании может определять дополнительные требования к СИЗ.

При первом приближении к выпрямителю помните о его окружении, например о неровностях почвы, ядовитых растениях или стоячей воде. Используйте все органы чувств для обнаружения признаков неисправности, включая визуальные (например, обжигание) и звуковые (например, треск). Проверьте шкаф на наличие переменного тока с помощью утвержденного детектора переменного тока. Старомодный способ определить, наэлектризован ли шкаф (или горячий), заключался в том, чтобы почистить его тыльной стороной руки. С появлением детектора переменного тока в этом больше нет необходимости и необходимости.Постучите по шкафу, чтобы уведомить всех жителей (ос, мышей, пауков и даже змей) о том, что вы входите. Обязательно имейте под рукой спрей от насекомых.

Техническое обслуживание

Основными причинами выхода из строя выпрямителя являются небрежное обращение, возраст и молнии. Перед выполнением любых действий по устранению неисправностей неработающего выпрямителя обязательно выключите его как автоматическим выключателем, так и отключением панели. Наиболее распространенные проблемы выпрямителя включают неисправные счетчики, ослабленные клеммы, перегоревшие предохранители, открытую конструкцию / заземляющие провода и повреждение молнией (даже при наличии молниеотводов).Целью поиска и устранения неисправностей является систематическая изоляция компонентов выпрямителя до тех пор, пока не будет обнаружена неисправная деталь, и рекомендуется следовать рекомендациям производителя выпрямителя по обслуживанию и устранению неисправностей.

Протестируйте выключатель, трансформатор, блок выпрямителя, счетчики, предохранители, дроссель, конденсаторы и грозовые разрядники по отдельности. Следите за ненадежными соединениями, признаками искрения и странным запахом. Могут потребоваться дополнительные испытания для проверки целостности конструкции и заземляющих выводных проводов.

Таблица 2 содержит схему поиска и устранения неисправностей 2 , предназначенную для быстрой диагностики проблем выпрямителя.

Общие сценарии и уловки торговли

Часто встречается выпрямитель с выходом по напряжению и без токового выхода. Поскольку выходное напряжение говорит о том, что цепи выпрямления не повреждены, один или оба выходных кабеля могут быть повреждены или заземление анода может быть полностью истощено. Чтобы начать поиск и устранение неисправностей, определите подходящее временное электрически изолированное заземление, такое как водопропускная труба, забор, анкер с растяжкой опоры электропередачи или уличный знак.Выключите выпрямитель, затем отсоедините подводящий провод конструкции и подключите временное заземление к отрицательному выводу. Установите ответвительные планки на одно из самых низких значений и включите выпрямитель. Если выпрямитель теперь выдает и вольты, и амперы, значит, подводящий провод конструкции поврежден. Если по-прежнему нет усилителей, выключите выпрямитель, верните провод структурного вывода к отрицательному выводу, отсоедините провод анодного вывода и подключите временное заземление к положительному выводу. Включите выпрямитель.Если выпрямитель теперь выдает и вольт, и ампер, значит, провод анода оборван или существующее заземление истощено. Если по-прежнему нет усилителей, то требуется дополнительное тестирование для оценки эффективности конструкции и анодных выводных проводов, чтобы определить, связана ли проблема с обоими проводами.

Другой распространенный случай — найти выпрямитель с перегоревшим предохранителем. Это может быть результатом скачка напряжения и просто требует установки нового предохранителя. Однако предохранители выпрямителя могут быть довольно дорогими.Временная установка автоматического выключателя на зажимы предохранителей позволяет проверить работу выпрямителя без использования нескольких предохранителей. Для этого испытания можно использовать типичный домашний автоматический выключатель подходящего размера для данной области применения. Просто прикрепите провода измерительных выводов к каждому концу автоматического выключателя и прикрепите провода к каждому из имеющихся монтажных зажимов предохранителя. Убедитесь, что автоматический выключатель и подводящие провода не соприкасаются с шкафом выпрямителя или любым другим металлическим предметом.Включите выпрямитель. Если прерыватель не срабатывает, просто замените предохранитель. Если автоматический выключатель срабатывает, значит, существуют другие проблемы, и необходимо выполнить дополнительное устранение неисправностей.

Иногда выпрямитель можно встретить с сработавшим автоматическим выключателем. Это может быть результатом скачка напряжения и просто требует сброса автоматического выключателя. Однако скачки напряжения нежелательны, поскольку выпрямитель может оставаться выключенным в течение длительного времени. Обязательно проверьте эффективность электрического заземления выпрямителя и следуйте рекомендациям Национального электротехнического кодекса (NEC).При необходимости установите дополнительное заземление. Кроме того, существуют ограничители перенапряжения, которые могут быть установлены для уменьшения скачков напряжения. Обязательно следуйте рекомендациям производителя по размеру.

Уход за выпрямителем также очень важен для предотвращения постройки гнезд насекомыми, грызунами и другими животными. Гнезда насекомых и грызунов могут быть опасны внутри шкафа выпрямителя. Укусы насекомых или даже змеи определенно нежелательны. Однако сами гнезда тоже могут вызвать проблемы.Помимо возможной опасности возгорания, гнездо может препятствовать прохождению воздушного потока через шкаф выпрямителя и приводить к перегреву (и, в конечном итоге, выходу из строя) компонентов. Следите за тем, чтобы насекомые и грызуны не попадали в выпрямитель. Некоторые из способов удержать вредителей — это закрыть все проникновения внутрь шкафа, кроме тех, которые предназначены для вентиляции, или использовать химические пестициды, чтобы уменьшить их интерес к проникновению внутрь. Для герметизации проходов и каналов используйте уплотнение воздуховода или вязкое вещество. эластичный аморфный аполярный полиолефин (например,g., VISCOTAQ ) можно использовать для закрытия любых проемов шкафа. Простой и эффективный химический пестицид, который идеально подходит для использования в выпрямителе, представляет собой небольшую открытую чашку с нафталиновыми шариками. Их легко приобрести, и они очень хорошо работают.

Сводка

Ключом к устойчивости конструкций является эффективное средство защиты от коррозии как средство контроля / уменьшения коррозии. Выпрямители — отличные инструменты, которые помогают обеспечить эффективный ICCP. Они требуют планового контроля и, порой, мелкого ремонта.Мониторинг и обслуживание выпрямителя необходимы, но их можно выполнять безопасно, что помогает обеспечить надежную и долгосрочную работу выпрямителя.

Благодарности

Автор благодарит за поддержку Integrated Rectifier Technologies, Inc., 15360–116 Ave., Эдмонтон, AB, Канада, T5M 3Z6; Universal Rectifiers, Inc., 1631 Cottonwood School Rd., Rosenberg, TX 77471; ERICO International, 34600 Solon Rd., Solon, OH 44139; Amcorr Products & Services, 8000 IH 10 W. # 600, Сан-Антонио, Техас 78230; Тим Дженкинс; и Дон Олсон.

Ссылки

1 «Общие правила использования выпрямителей», Integrated Rectifier Technologies, Inc., http://irtrectifier.com/technical-info/rectifier-safety/ (15 июля 2013 г.).

2 «Устранение неисправностей выпрямителя», Universal Rectifiers, Inc., http://www.universalrectifiers.com/PDF%20Files/Troubleshooting.pdf (15 июля 2013 г.).

Эта статья основана на документе CORROSION 2015 No. 5667, представленный в Далласе, штат Техас.

Торговое наименование.

Выпрямитель

— Что такое выпрямитель

В а большое количество электронных схем, нам требуется постоянное напряжение для операция. Мы можем легко преобразовать переменное напряжение или переменный ток в постоянное напряжение или постоянный ток с помощью устройства под названием P-N переходной диод.

Один из наиболее важных применений диода с P-N переходом является исправление переменного Ток (переменный ток) в постоянный Ток (постоянный ток).P-N-переходный диод позволяет электрическому ток только в прямом смещении и блокирует электрические ток в условиях обратного смещения. Проще говоря, диод пропускает электрический ток в одном направлении. Это уникальное свойство диода позволяет ему действовать как выпрямитель.

Выпрямитель определение

А выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный Ток (AC) в постоянный ток (DC) с помощью одного или нескольких P-N переходные диоды.

Что такое выпрямитель?

Когда напряжение подается на диод P-N перехода таким образом что положительный полюс батареи подключен к Полупроводник p-типа и отрицательная клемма аккумулятора подключен к полупроводнику n-типа, диод называется быть вперед пристрастный.

Когда это прямое напряжение смещения прикладывается к переходу P-N диод, большое количество свободных электроны (основные носители) в n-типе полупроводник испытывает силу отталкивания от отрицательная клемма АКБ аналогично большое количество отверстий (большинство носители) в р-типе полупроводник испытывает силу отталкивания от положительный полюс аккумуляторной батареи.

As в результате свободные электроны в полупроводнике n-типа начинают переходя от n-стороны к p-стороне аналогично отверстия в p-образной полупроводник начинает двигаться от стороны p к стороне n.

ср знать, что электрический ток означает поток носителей заряда (свободные электроны и дырки). Следовательно, поток электронов с n-стороны на p-сторону и поток отверстий со стороны p на n-сторона проводит электрический ток.Большинство перевозчиков производят электрический ток в состоянии прямого смещения. Так что электрический ток, производимый в условиях прямого смещения, также известный как большинство текущих.

Когда напряжение подается на диод P-N перехода таким образом что положительный полюс батареи подключен к полупроводник n-типа и отрицательная клемма аккумулятора подключен к полупроводнику p-типа, диод называется быть обратным пристрастный.

Когда это обратное напряжение смещения прикладывается к переходу P-N диод, большое количество свободных электронов (основных носителей заряда) в опыт работы с полупроводниками n-типа сила притяжения от положительной клеммы аккумулятора аналогично большое количество дырок (основных носителей) в Полупроводник p-типа испытывает силу притяжения со стороны отрицательная клемма аккумуляторной батареи.

As в результате свободные электроны (основные носители) в n-типе полупроводник удаляется от P-N перехода и притягивается к плюсовой клемме АКБ аналогично отверстиям (основные носители) в полупроводнике p-типа удаляется от соединения P-N и притягивается к отрицательной клемме батареи.

Следовательно, электрический ток не проходит через P-N соединение.Однако миноритарные перевозчики (бесплатно электронов) в полупроводнике p-типа испытывают отталкивающее усилие с отрицательной клеммы аккумулятора аналогично неосновные носители (дырки) в полупроводнике n-типа испытать отталкивающую силу от положительного вывода аккумулятор.

As в результате неосновные носители свободных электронов в p-типе полупроводник и дырки неосновных носителей в n-типе полупроводник начинает течь через переход.Таким образом, электрический ток производится в диоде обратного смещения из-за миноритарные перевозчики. Однако электрический ток производил по неосновным перевозчикам очень мало. Так что меньшинство ток несущей в состоянии обратного смещения не учитывается.

Таким образом, диод P-N перехода пропускает электрический ток в прямом смещении состояние и блокирует электрический ток в обратном смещении состояние.Проще говоря, диод с P-N переходом позволяет электрический ток только в одном направлении. Это уникальное свойство диода позволяет ему действовать как выпрямитель.

Напряжение прямого смещения и обратного смещения, приложенное к диоду, составляет ничего, кроме постоянного напряжения. Напряжение постоянного тока производит ток который всегда течет в одном направлении (либо в прямом направлении или в обратном направлении).

Но напряжение переменного тока производит ток, который всегда меняет свое направление много раз в секунду (вперед-назад и назад вперед).

ср наблюдали, как диод ведет себя при постоянном напряжении (вперед напряжение смещения и обратное напряжение смещения). Теперь давайте посмотрим на диод P-N перехода, когда напряжение переменного тока применяется к нему.

Переменное напряжение или переменный ток часто представляется синусоидальным форма волны, тогда как постоянный ток представлен прямой горизонтальная линия.

В синусоидальной формы волны, верхний полупериод представляет положительный полупериод, а нижний полупериод представляет собой отрицательный полупериод.

положительный полупериод переменного напряжения аналогичен прямое смещение постоянного напряжения и отрицательный полупериод переменного тока Напряжение аналогично обратному напряжению смещения постоянного тока.

чередование ток начинается с нуля и увеличивается до пикового прямого тока или пиковый положительный ток. Положительный пик синусоидальной Форма волны представляет собой максимальный или пиковый прямой ток. После достигнув пикового прямого тока, он начинает уменьшаться и достигает нуля.

После короткий период переменный ток начинает увеличиваться в в обратном или отрицательном направлении и нарастает до пика в обратном направлении ток или пиковый отрицательный ток.Отрицательный пик синусоидальная форма волны представляет собой максимальное или пиковое обратное Текущий. После достижения пикового обратного тока запускается уменьшается и достигает нуля. Точно так же чередующиеся ток непрерывно меняет свое направление за короткий промежуток времени.

Когда Переменное напряжение или переменный ток подается на переход P-N. диод, во время положительного полупериода диод направлен вперед смещен и пропускает через него электрический ток.Однако когда переменный ток меняет свое направление на отрицательный полупериод, диод имеет обратное смещение и не допускает электрического ток через него. В простыми словами, во время положительного полупериода диод позволяет тока и во время отрицательного полупериода диод блокируется Текущий. Таким образом, электрический ток протекает только через диод. в течение положительного полупериода переменного тока.

Это ток, протекающий через диод, есть не что иное, как постоянный ток. Текущий. Таким образом, диод P-N-перехода действует как выпрямитель, преобразование переменного тока в постоянный.

Однако постоянный ток, производимый основным выпрямителем (полуволна выпрямитель) не является чистым постоянным током. Это пульсирующий постоянный ток Текущий.

пульсирующий постоянный ток — это тип постоянного тока, значение которого изменяется за короткий период.

пульсирующий Постоянный ток начинается с нуля и увеличивается до максимального вперед ток (пиковый уровень) и уменьшается до нуля. Однако пульсирующий постоянный ток не меняет своего направления периодически нравится переменный ток.

пульсирующий Постоянный ток всегда течет в одном направлении, как чистый постоянный ток. Текущий. Однако значение пульсирующего постоянного тока или пульсирующее напряжение постоянного тока незначительно изменяется за определенный период.В электрический ток, производимый батареями, источниками питания и солнечные панели — это чистый постоянный ток.

Автор используя комбинацию компонентов, таких как конденсаторы, индукторы и резисторы в цепи, мы можем добиться сглаживание пульсирующего постоянного тока до чистого постоянного тока.

Типы выпрямителей


выпрямители в основном делятся на два типа:

  • Полуволна выпрямитель
  • Полная волна выпрямитель

Половина волновой выпрямитель

As название предполагает, половина волновой выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует половина входного сигнала переменного тока (положительный полупериод) в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока и оставшаяся половина сигнала (отрицательный полупериод) заблокирован или утерян.В полуволне В схеме выпрямителя мы используем только один диод.

Полный волновой выпрямитель

полная волна выпрямитель — это тип выпрямителя, который полностью преобразует Входной сигнал переменного тока (положительный полупериод и отрицательный полупериод) на пульсирующий выходной сигнал постоянного тока. В отличие от полуволнового выпрямителя, входной сигнал не теряется в двухполупериодном выпрямителе.В КПД двухполупериодного выпрямителя высок по сравнению с однополупериодный выпрямитель.

Выпрямитель практичный пример

В в наших домах почти вся электроника работает от сети переменного тока. Текущий. Однако некоторые электронные устройства, такие как ноутбуки или ноутбуки преобразуют этот переменный ток в постоянный прежде, чем они потребляют энергию.

Адаптер переменного тока ноутбука, подключенный к источнику переменного тока, преобразует высокое напряжение переменного тока или высокий ток переменного тока в низкое напряжение постоянного тока или низкий постоянный ток. Этот слабый постоянный ток подается на ноутбук. аккумулятор, и это то, что мы назвали зарядкой ноутбука. Тем не мение, ноутбук не включится, если вы не включите его вручную нажатием кнопки включения. При нажатии на ноут «power на кнопку «, аккумулятор ноутбука начинает подачу постоянного тока.

ср забыли важный шаг; как адаптеры переменного тока преобразуют высокое напряжение переменного тока или высокий ток переменного тока в низкое напряжение постоянного тока или низкое Постоянный ток.

Адаптеры переменного тока состоят из всех основных компонентов, необходимых для Преобразование переменного тока в постоянный.

Эти компоненты представляют собой трансформатор, конденсатор и несколько диодов.Из этих компонентов, основным ключевым компонентом является диод, который преобразует переменный ток в постоянный ток.

трансформатор в адаптере переменного тока снижает высокое напряжение переменного тока до низкого. Напряжение.

выпрямитель (состоящий из диодов) преобразует это низкое переменное напряжение или Переменный ток в низкое постоянное напряжение или постоянный ток.Однако преобразованный ток не является чистым постоянным током. Это пульсирующий постоянный ток Текущий.

конденсатор фильтрует этот пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный Текущий.

Выпрямители

: все, что вам нужно знать

Инженерные обновления

Для клиентов, желающих модернизировать свое любимое оборудование, Dynapower с гордостью предлагает широкий спектр технических обновлений.Обычно мы работаем с компанией, чтобы сначала определить области их процесса, которые можно улучшить, внося изменения в существующее оборудование. К ним относятся такие элементы, как меры безопасности, чтобы гарантировать, что устройство соответствует требованиям, и что работы по техническому обслуживанию могут быть должным образом выполнены на самом устройстве.

При внедрении наших технических обновлений мы используем наш более чем 50-летний опыт работы в сфере источников питания, чтобы предложить вам самые лучшие обновления для ваших систем. К ним относятся такие усовершенствования, как дополнительные термодатчики, обратные клапаны давления воды, датчики вентилятора, датчики потока, датчики химического загрязнения и многое другое.

В завершение всего этого, Dynapower с гордостью предлагает тачпад, сенсорный экран и контроллеры Mutli-Unit. Наш контроллер сенсорной панели может быть легко интегрирован как в кремниевые выпрямители, так и в импульсные источники питания. Эти контроллеры дают вам возможность точно регулировать напряжение, длительность импульса, время цикла и время задержки.

Если вы ищете самое лучшее с точки зрения инженерных усовершенствований, не ищите ничего, кроме наших контроллеров сенсорного экрана и нашего нового контроллера многоканального выпрямителя.Эти устройства легко интегрируются в выпрямители SCR и предлагают пользователям полный контроль над своими источниками питания. Многоблочный контроллер выпрямителя может управлять от одного до десяти выпрямителей с одного удобного сенсорного экрана. Этот мощный контроллер также имеет систему регистрации данных, которая позволяет вам легко загружать и вести записи, а также автоматизировать рецепты, диагностику неисправностей и регистрацию данных нескольких выпрямителей с одного сенсорного экрана.

Планы профилактического обслуживания и выездное обслуживание

В Dynapower имеется широкий ассортимент запасных частей для выпрямителей для всех ваших потребностей в техническом обслуживании.К ним относятся такие элементы, как платы управления источником питания для регулирования выходного тока и напряжения источника питания, термовыключатели, все типы предохранителей от быстродействующих до низковольтных и различные выпрямительные диоды. Если вы не видите нужную деталь, у нас есть горячая линия по запасным частям (802) 860-7200, чтобы помочь вам найти нужную деталь.

Dynapower также предлагает услуги на месте и профилактическое обслуживание не только оборудования Dynapower и Rapid Power Technologies, но и большинства оборудования других производителей выпрямителей.Наши полевые услуги включают ввод в эксплуатацию, ремонт, текущее обслуживание и оценку оборудования.

Четыре уровня программ профилактического обслуживания Dynapower предназначены для обеспечения того, чтобы ваше оборудование регулярно проверялось и настраивалось, что продлевает надежный срок службы оборудования. Наша цель — предотвратить ненужные отказы оборудования, обеспечить его правильную работу и минимизировать ваши затраты на ремонт и эксплуатацию.

Ремонт выпрямителя

Важно следить за производительностью и обслуживанием выпрямителя, чтобы предотвратить такие проблемы, как потеря эффективности, сбой системы, травмы или длительные простои.Наша программа ремонта выпрямителя включает в себя полную очистку и повторную сборку всей энергосистемы сверху вниз. Вам не обязательно иметь выпрямитель Dynapower или Rapid Power, чтобы воспользоваться нашей программой ремонта выпрямителя.

Преимущества ремонта выпрямителя

  • Сэкономьте от 30% до 60% при покупке нового, одновременно повышая надежность, эффективность и безопасность.
  • Увеличенный срок службы оборудования, в том числе соблюдение действующих норм и правил безопасности.
  • Интеграция современных деталей и элементов управления для повышения простоты использования.
  • Стандартизированное обслуживание.
  • Меньшее воздействие на окружающую среду.

В то время как мы рады провести оценку выпрямителя на месте, Dynapower также предлагает полный процесс ремонта на месте с использованием нашего современного передового испытательного оборудования. Мы используем разрешение на возврат товара (RMA) для отправки и точно отслеживаем устройство для тестирования на нашем предприятии. В зависимости от процесса и доступности устройств мы также предоставляем выпрямители в аренду клиентам, у которых нет резервных копий.В некоторых случаях мы покрываем расходы на фрахт, и в каждом случае мы предоставляем нашим клиентам сроки и варианты ремонта. Перейдите сюда, чтобы узнать больше о нашей программе ремонта выпрямителей.

Финансирование выпрямителей

Наконец, Dynapower с гордостью предлагает программу финансирования под низкие проценты для наших систем электроснабжения. Благодаря партнерству с Lease Corporation of America мы можем предоставить вам программу финансирования, которая позволит вам получить необходимое оборудование СЕЙЧАС.А через раздел 179 IRS вы можете увидеть тысячи потенциальных сбережений, вычтя 100% стоимости приобретенного вами оборудования в первый год его использования.

Льготы по финансированию выпрямителя

  • Получите необходимое оборудование СЕЙЧАС — платите за него со временем
  • Сохраните свой оборотный капитал
  • Простой процесс подачи заявки и утверждения
  • Потенциальная экономия на налогах в тысячах долларов в соответствии с разделом 179 IRS
  • Пусть оборудование окупится своим использованием
  • Вариант покупки за 1 доллар позволяет вам владеть оборудованием в конце срока аренды.

Для получения дополнительной информации перейдите сюда или свяжитесь с нами сегодня по телефону (802) 860-7200

Что такое схема выпрямителя?

Что такое схема выпрямителя?
Далее: Задачи Вверх: lab8b Предыдущее: Что такое трансформатор?

Теперь, когда мы понизили напряжение переменного тока до уровень, который больше соответствует требованиям напряжения Stamp11, остаётся проблема преобразование 12-вольтового сигнала переменного тока в желаемый 5-вольтный постоянный ток. источник питания.Мы подойдем к этому в два этапа. Первый преобразуем напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока через процесс, известный как ректификация . Тогда мы уйдем это 12 вольт постоянного напряжения до 5 вольт с помощью регулятор напряжения . В этом разделе кратко рассказывается о процесс исправления.

Самая простая возможная схема преобразования переменного тока в постоянный — это однополупериодный выпрямитель . Эта схема состоит из один диод, который пропускает ток только через один направление.Возможная схема показана ниже на рисунке 4. На этом рисунке вы найдете мощность переменного тока. источник подключен к первичной обмотке трансформатора. Примечание символ, который мы используем для трансформатора. Вторичный клеммы этого трансформатора затем подключаются к диоду и резистор последовательно.

Рисунок 4: Однополупериодный выпрямитель

Работа этой схемы проста. Когда находится в положительной части своего цикла, положительный напряжение создается на вторичной стороне трансформатор.Это напряжение смещает диод в прямом направлении и диод начинает пропускать ток. В результате большая часть падение напряжения на нагрузке. Когда отрицательно, тогда вторичная сторона также имеет отрицательное напряжение. В Затем диод смещается в обратном направлении и перестает пропускать ток. В качестве в результате падение напряжения на нагрузке равно нулю. В осциллограмма напряжения на нагрузочном резисторе выглядит как показано на рисунке 4. Только положительная сторона синусоидального цикла присутствует и отрицательная сторона был зажат диодом.

Глядя на выходное напряжение, вы должны отметить что это похоже на выход батареи в том, что это всегда позитивный. К сожалению, этот положительный сигнал довольно «ухабистая», и нам нужно найти способ сгладить ее. RC схема, показанная на рисунке 5, используется для сгладьте эти неровности. В этой схеме мы добавили большой конденсатор параллельно с сопротивлением нагрузки. В конденсатор может накапливать энергию в то время, когда напряжение на нагрузке положительное.Когда напряжение нагрузки зажимается до нуля, наш конденсатор может медленно высвобождаться накопленная энергия, тем самым сглаживая напряжение Загрузка.

Рисунок 5: Однополупериодный выпрямитель с конденсатором

Что происходит в этой схеме, так это то, что диод включается при напряжении на крышке около 0,7 вольт ( пороговое напряжение для диода) ниже выходящего из трансформатор. Между тем загрузка разгружает крышку с нашей стандартной постоянной времени RC.Схема должна быть тщательно спроектирован так, чтобы постоянная времени была намного больше чем время цикла переменного тока. Даже в этом случае шапка, вероятно, будет теряют некоторое напряжение во время простоя между импульсами и эта потеря приведет к пульсации напряжения . В результирующие формы сигналов показаны ниже на рисунке. 5.

В этой схеме есть еще кое-что новое. Обратите внимание, как нижняя пластина конденсатора показана кривой и верхняя пластина отмечена знаком плюс.Это потому что для получения большой емкости требуются специальные конденсаторы в небольшом пространстве. В частности, вы будете использовать конденсаторы электролитические . Такие конденсаторы построены с помощью бумаги, смоченной электролитом. Эта фабрикация метод дает огромные емкости в очень маленьком объеме. Но это также приводит к тому, что конденсатор поляризован . Другими словами, конденсатор работает только с одной полярностью. напряжения. Если поменять полярность, водород может отсоединяется от внутреннего анода конденсатора и этот водород может взорваться.Электролитические конденсаторы всегда имеют четко обозначенную полярность, часто с множеством отрицательные знаки указывали на отрицательную клемму. Ты должны иметь конденсатор 1000 Ф в ваших наборах деталей, которые вы можете использовать в своей цепи питания.

Хотя однополупериодный выпрямитель обладает достоинством простоты, ему не хватает эффективности, потому что мы выбрасываем отрицательная сторона формы волны. Лучшим решением было бы использовать мощность на обеих сторонах сигнала.Схемы которые делают это, называются двухполупериодными выпрямителями . В в частности, вы можете использовать следующую схему, показанную на рисунок 6 для построения двухполупериодного выпрямителя. Левая часть этой схемы — это двухполупериодный мост. Эта часть схемы состоит из четырех специально устроил диоды. Выход двухполупериодного выпрямителя По сути, это источник постоянного тока на 12 В. Будет небольшой рябь на этом источнике, но вы действительно не сможете заметьте это, даже если вы посмотрите на форму волны с помощью осциллограф.

Рисунок 6: Двухполупериодный выпрямитель

Схема, показанная на рисунке 6, генерирует постоянный ток. напряжение 12 В и заземление на двух клеммах отмечены и. Однако ваш MicroStamp11 требуется питание 5 вольт. Мы можем понизить это напряжение 12 напряжение до напряжения 5 вольт несколькими способами. Один метод заключается в использовании стабилитрона для ограничения напряжения на уровне 5 вольт. А стабилитрон — это диод, пробивное напряжение которого было рассчитан на определенный уровень напряжения.Схема показанный на рисунке 7 выполняет это функция. Резистор, включенный последовательно с диодом, используется для ограничить выходной ток, типовые значения указаны в заказе 100-500 Ом.

стабилизатора напряжения
Рисунок 7: Стабилитрон

Другой способ понизить напряжение питания 12 — использовать специальное трехконтактное устройство под названием регулятор напряжения . Стабилизатор напряжения — это особый полупроводниковое устройство, специально разработанное для действовать как идеальный аккумулятор.Подключения регулятора напряжения показаны в правой части рисунка 8. Как видите, регулятор напряжения имеет 3 контакта. Пин 3 (VIN) подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи. Пин 2 (GND) подключен к земле (отрицательный вывод вашего аккумулятор), а контакт 1 — это регулируемый выход на 5 В. В вашей В лабораторном комплекте вы найдете регулятор напряжения LM7805. Вы можете используйте это для создания источника питания с регулируемым приводом для ваша система.

При подключении регулятора напряжения обязательно ставьте 0.1 Конденсатор F на выходе вашего источника питания. Этот конденсатор помогает устранить скачки напряжения в вашей сети. питания, так как если у вас есть ступенчатое изменение напряжения, конденсатор действует как короткое замыкание на землю.

Рисунок 8: LM7805 Цепь регулирования Votlage


Далее: Задачи Вверх: lab8b Предыдущее: Что такое трансформатор?
Майкл Леммон 2009-02-01

Power Rectifier — обзор

11.1 Введение

Экспоненциальное улучшение вычислительной мощности за последние 40 лет было достигнуто за счет уменьшения площади устройства в> 100000 раз, с 10 мкм в 1970 году до 25 нм в 2010 году. Стоимость единицы вычислительной мощности снижается аналогичными темпами (рис. 11.1) [2]. Уменьшение размера устройства увеличило скорость обработки за счет уменьшения расстояния, которое носители должны пройти в канале. Он увеличил плотность и количество устройств на кристалле, тем самым увеличив вычислительную мощность и доступную память.Это колоссальное увеличение рентабельности вычислительной мощности стало основной движущей силой повышения производительности мировой экономики. Это также основной драйвер доступных расходных материалов в виде интернет-контента, такого как потоковое воспроизведение фильмов и видеоигр, доступных на портативных устройствах, таких как смартфоны.

Рисунок 11.1. Историческая стоимость бита DRAM [1].

Помимо поддержки многих других отраслей, полупроводниковый бизнес сам по себе очень велик, его выручка в 2010 году превысила 300 миллиардов долларов [3].Полупроводниковые устройства в основном делятся на два основных типа: процессоры и запоминающие устройства. Существует несколько небольших, но важных типов продуктов, таких как светоизлучающие диоды (светодиоды), выпрямители мощности и датчики изображения. В этой главе основное внимание будет уделено применению тонких пленок в полупроводниковой памяти. Тонкие пленки сыграли важную роль в этом значительном улучшении возможностей полупроводников. В этой главе будут рассмотрены два основных типа полупроводниковой памяти, включая прошлую и настоящую архитектуру и интеграцию процессов, роль конкретных тонких пленок в каждой из них и методы осаждения тонких пленок, используемые в промышленности.Он завершится обзором потенциальных будущих устройств памяти и тонкопленочных приложений в них.

Полупроводниковые запоминающие устройства делятся на энергозависимые и энергонезависимые. Энергозависимая память состоит в основном из динамической памяти с произвольным доступом или DRAM и сохраняет информацию только тогда, когда на устройство постоянно подается ток. Еще одно меньшее, но очень важное запоминающее устройство — статическая оперативная память или SRAM. Рынок DRAM намного превышает рынок устройств SRAM, хотя небольшое количество устройств SRAM используется почти во всех логических микросхемах и микросхемах памяти.Полупроводниковые энергонезависимые запоминающие устройства в основном состоят из так называемых «флеш-устройств» и сохраняют свою информацию даже при отключении питания. Другие энергонезависимые полупроводниковые запоминающие устройства включают постоянное запоминающее устройство по маске (MROM), одноразовое программируемое запоминающее устройство (OTP) и электрически стираемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM).

Фактически, разделение рынка на отдельные типы памяти, такие как энергозависимая и энергонезависимая, размывается из-за все более сложных архитектур системного уровня, которые используют несколько видов памяти для обеспечения высокоскоростной передачи данных между памятью и процессором.На рисунке 11.2 показана типичная система «кэширования», используемая для передачи данных от устройств хранения большой емкости, но медленных, таких как магнитные жесткие диски и DRAM, на процессор с высокой скоростью передачи данных [4].

Рисунок 11.2. Иерархия кеш-памяти. Кэш-память L1 и L2 — это встроенные устройства SRAM, тогда как L3 часто является встроенной памятью DRAM [3].

Улучшения масштабирования стали настолько регулярными и ожидаемыми, что отрасль опубликует прогноз размеров и производительности устройств на следующие несколько лет. Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS) публикуется ежегодно и доступна по адресу http: // www.itrs.net. Дорожная карта расширялась каждый год и теперь включает разделы, посвященные проектированию, тестированию, моделированию, транзисторам и межсоединениям, а также другим темам. Выявлены потенциальные препятствия для масштабирования. Дорожная карта оказалась для отрасли полезным инструментом для решения общих задач.

SRAM — это матрица ячеек памяти, которая сохраняет информацию до тех пор, пока подается питание, без «обновления» данных. Ячейка памяти SRAM представляет собой бистабильную схему, состоящую из четырех-шести транзисторов. Структуры ячеек SRAM с четырьмя транзисторами и двумя поликремниевыми нагрузочными резисторами (4T2R) являются общими, как и конструкции с шестью транзисторами.Хотя конструкция с шестью транзисторами занимает больше места, они менее негерметичны и менее подвержены программным ошибкам, чем конструкция 4T2R. Логическое производство и материалы правят в SRAM, с улучшением производительности за счет устройств меньшего размера [5]. Поскольку ячейки SRAM используют изготовление и интеграцию логики, они не будут рассматриваться в этой главе.

Огромное снижение стоимости битов и увеличение доступного объема памяти флеш-памяти NAND привело к появлению совершенно новой категории устройств — твердотельных накопителей (SSD).Впервые представленные для портативных компьютеров высокого класса, твердотельные накопители быстро завоевывают популярность. Твердотельные накопители обеспечивают более быструю загрузку, снижают энергопотребление и имеют меньший форм-фактор, чем магнитные жесткие диски. В 2011 году твердотельный жесткий диск на 128 ГБ был широко доступен в рознице по цене <200 долларов США.

Трехфазный мостовой выпрямитель — обзор

Сравнение основных типов машин

Приведенные выше замечания о допустимом крутящем моменте синхронной машины имеют особое значение для частотно-регулируемых приводов, где, кроме того, часто требуется быстрое реагирование на скорость.Принимая во внимание такие особенности, сравнение различных типов машин является информативным и кратко представлено на рис. 7.24. Электромагнитная способность выдерживать перегрузку по крутящему моменту определяет максимальные значения ускорения (и замедления). Уникальная особенность постоянного тока. машина его перегрузочная способность; например удвоение тока якоря фактически удвоило бы крутящий момент для любого конкретного значения тока возбуждения. Это не следует для переменного тока. машины, потому что угол крутящего момента между статором и ротором м.м.с. не фиксирован, а зависит от нагрузки, и машина может выйти из шага.Таким образом, если требуется кратковременная перегрузка 2 на единицу или даже больше, как в некоторых сталелитейных и тяговых приводах, используется переменный ток. Возможно, потребуется уменьшить номинальные параметры машины, чтобы соответствовать этим требованиям, то есть сделать ее больше, чтобы при полной нагрузке она использовалась недостаточно с точки зрения ее продолжительной мощности. Постоянный ток Обычно не требуется снижение номинальных характеристик машины, но при питании от преобразователя SCR коэффициент мощности сети падает как постоянный ток. напряжение снижается, поскольку для этого необходимо увеличить угол задержки зажигания. Эта проблема часто решается последовательным использованием нескольких мостовых выпрямителей.

На рисунке 7.24a выбран момент перегрузки от 2 на единицу до 1 на единицу (базовая) скорость. Это означает, что ток якоря составляет 2 на единицу в этой области постоянного крутящего момента. После достижения полного напряжения дальнейшее увеличение сверх базовой скорости требует ослабления поля, которое при постоянном токе якоря приведет к падению крутящего момента обратно пропорционально уменьшению магнитного потока. Произведение крутящего момента на скорость будет постоянным в этой области постоянной мощности. Свыше 2 на единицу скорости , ток якоря, возможно, придется уменьшить из-за ограничений коммутации и стабильности, но в некоторых промышленных приводах использовались диапазоны ослабления поля до 4/1 или более.Контроль скорости путем ослабления поля в своей простоте применения всегда был привлекательной особенностью. Тем не менее, поскольку d.c. машины несут тяжелую нагрузку по техническому обслуживанию, поскольку из-за коммутатора и щеток мощные приводы фактически были заменены переменным током. машины, для которых многие современные схемы управления возникли относительно недавно, вслед за быстрым развитием силовой электроники и микроэлектроники.

Рисунок 7.24b для индукционной машины основан на работе, проделанной в разделе 4.3 и Примеры 4.11–4.164.114.124.134.144.154.16 и предполагает перегрузочную способность, такую ​​же, как для постоянного тока. машины по 2 на единицу , хотя для нее потребуется около 3 на единицу тока , исходя из тока полной нагрузки (см. Пример 4.13). Предполагается, что частота скольжения регулируется для обеспечения постоянного потока на полюс, что, в свою очередь, происходит с постоянным отношением E / f . Ток должен поддерживаться на уровне перегрузки, необходимой для получения 2 крутящего момента на единицу крутящего момента при запуске.Что касается постоянного тока. машины, дальнейшее увеличение скорости при достижении максимального напряжения требует ослабления магнитного потока, которое происходит при уменьшении частоты при той же сохраняющейся перегрузке по току. Это область постоянной мощности. По мере увеличения частоты крутящий момент для конкретного скольжения становится меньше (уравнение (4.5)), и требуется большее скольжение для получения достаточно большого тока ротора, поэтому кривая регулирования скорости становится более крутой, как показано. С помощью векторного управления можно добиться лучшего управления углом крутящего момента во время переходных процессов, и, поскольку это может быть достигнуто с помощью более простого и дешевого двигателя с короткозамкнутым ротором, d.c. У машины есть еще одно преимущество в том, что она быстро реагирует на требуемый крутящий момент. Однако на приводах средней и малой мощности он все еще может конкурировать по цене.

Возможности синхронных машин уже обсуждались, а наличие управления полем позволяет работать с более высокими коэффициентами мощности и более низкими токами, чем асинхронные двигатели. На рисунке 7.24c показано близкое сравнение с постоянным током. машина. Тем не менее, для этих кратковременных перегрузок синхронная машина должна быть спроектирована и рассчитана на большее увеличение тока возбуждения и / или якоря, чем для d.c. машина, потому что крутящий момент на ампер ниже, как объяснялось ранее.

Обычно для силовых электронных приводов, хотя формы сигналов далеки от чистого постоянного тока. или синусоидального переменного тока, характеристики могут быть рассчитаны с разумной точностью путем усреднения гармоник и допущения, что изменение среднего (среднеквадратичного) напряжения является единственным соображением. В методах, использованных в главах 3, 4 и 5 при изменении напряжения и / или частоты, не указывался источник питания, которым сегодня обычно является силовая электронная схема.Хотя пренебрежение гармониками означает пренебрежение дополнительными потерями в машине, проблемами коммутации и наличием пульсаций крутящего момента, это обычно не приводит к значительным ошибкам в расчетах скорости / среднего крутящего момента. Рабочие примеры в этой настоящей главе следуют этой процедуре, хотя для цепи прерывателя были рассчитаны формы кривой тока, а затем вычислены значения среднего крутящего момента.

Возможно, стоит отметить, что даже при синусоидальном питании при расчетах производительности были сделаны определенные допущения.Например, во время запуска асинхронного двигателя пиковые токи и крутящие моменты могут намного превышать значения, рассчитанные из напряжения, деленного на полное сопротивление эквивалентной цепи. В главе 8 это проиллюстрировано компьютерным моделированием пусковых и синхронизирующих переходных процессов, для которых переменный ток. Машинные уравнения разработаны на основе первых принципов и объяснена организация компьютерной программы.

Бесщеточные приводы двигателей

Эти двигатели пытаются электронным образом копировать действие щеток и коммутатора на d.c. машина. Такое расположение гарантирует, что токи якоря-катушки меняются (коммутируются), когда катушки вращаются под влиянием одной полярности поля на противоположную полярность. Таким образом, общая сила и крутящий момент сохраняют одинаковое направление. Коммутатор и щетки в постоянном токе. машина действует как датчик положения вала. Якорь и м.д.с. поля имеют фиксированное угловое смещение δ , иногда называемое углом крутящего момента (φ fa ), которое схематично показано на рисунке 7.25а, где предполагается, что якорь намотан таким образом, что его общая м.м.д. идет в том же направлении, что и ток в щетке.

Рисунок 7.25. Бесщеточный d.c. двигатель, (а) Нормальный постоянный ток машина; (б) якорь на статоре; (c) схема управления главной цепью; (d) крутящий момент.

Для полностью бесщеточной машины, для которой поле должно быть постоянным магнитом, катушки якоря намотаны на неподвижный (внешний) элемент (рисунок 7.25b) и соединены через полупроводниковые переключатели, которые активируются из положения вала ( Рисунок 7.25c), так что их токи аналогичным образом меняются местами, чтобы соответствовать полярности полюса вращающегося поля. Таким образом, частота переключения автоматически синхронизируется со скоростью вращения вала, как в обычном постоянном токе. мотор. При δ, = 90 °, крутящий момент пропорционален F a × F f и, при любом другом угле, предполагая синусоидальную m.m.f. распределений крутящий момент пропорционален F a F f sin δ .При движении ротора δ изменяется от 0 ° до 180 °; затем питание переключается, чтобы снова вернуть δ к нулю, и цикл повторяется. Таким образом, крутящий момент будет пульсировать, как однофазная выпрямленная синусоида (рис. 7.25d). Это устройство эквивалентно постоянному току. машина только с двумя сегментами коммутатора и имеет нулевое минимальное значение крутящего момента. Обычно имеется не менее трех выводов от трехфазной обмотки, которые в свою очередь питаются от трехфазного мостового инвертора. Это срабатывает под управлением детектора положения, так что его выходная частота автоматически регулируется скоростью вала.Пульсации крутящего момента теперь будут похожи на форму выходного сигнала трехфазного мостового выпрямителя; поскольку нулевой крутящий момент отсутствует, пусковой крутящий момент доступен всегда. Профилирование поверхности полюса магнита дополнительно улучшает плавность крутящего момента в течение полного цикла. Моменты переключения можно легко изменить, чтобы получить эффекты, аналогичные смещению оси кисти, которое иногда в умеренной степени используется на обычном постоянном токе. машины. См. Пример 3.1. Характеристика скорости / нагрузки бесщеточной машины аналогична a d.c. машина с фиксированным возбуждением, то есть скорость немного падает с увеличением крутящего момента.

Бесщеточный постоянный ток приводы обычно используются для приложений с позиционным управлением в области промышленного управления. Поскольку продолжительность цикла зависит от движения ротора, ШИМ обычно не применяется к этим приводам. Поток ротора создается постоянными магнитами на роторе, обеспечивая трапециевидную МПС. Вариант с фасонными магнитами для создания синусоидальной МПД. известен как «бесщеточный переменный ток».Бесщеточная машина обычно питается от трехфазного инвертора, и регенерация снова становится простой, если предоставляется подходящая схема силового электронного преобразователя. Хотя значительные исследовательские усилия были затрачены на повышение скорости отклика или устранение необходимости в дорогостоящих датчиках на бесщеточных датчиках постоянного тока. В большинстве промышленных контроллеров используются простые датчики вала на эффекте Холла и фиксированные углы проводимости с переменным постоянным током. напряжение связи. Коммерческие единицы часто включают в себя контроллеры PI или PID (стр.197).

Приводы с реактивным реактивным двигателем

Еще одним вариантом в семействе синхронных машин является реактивный двигатель, как описано в разделе 5.8. Импульсные реактивные двигатели изменяют напряжение питания статора в зависимости от положения ротора так же, как и в бесщеточных машинах. Характеристики аналогичны характеристикам серии постоянного тока. двигатель или шаговый двигатель (рисунок 5.5), если для срабатывания силовых электронных переключателей статора используется критерий постоянного угла. В некоторых случаях можно использовать меньше переключателей, чем в инверторе.Импульсный реактивный привод чаще всего используется в устройствах с регулируемой скоростью средней мощности. Наряду с другими бесщеточными машинами она также является конкурентом на предстоящем прибыльном рынке приводов для электрических и гибридных дорожных транспортных средств. Ранее это была провинция округа Колумбия. машина, которая в настоящее время сталкивается с проблемой асинхронных двигателей. (13)

Заключение

Таким образом, основной постоянный ток Машина обеспечивает наилучшие характеристики разгона и простейшие характеристики управления, а базовая индукционная машина — самые низкие.Это отражает физическую сложность одного по отношению к другому; индукционная машина с сепаратором ротора дешевле, прочнее и практически не требует технического обслуживания. Постоянный ток Машина имеет пределы коммутации и, в случае синхронных и асинхронных двигателей с контактным кольцом, требует обслуживания щеточного оборудования. С добавлением силового электронного преобразователя (ов) и микроэлектронных контроллеров можно управлять любой машиной для обеспечения, при определенной стоимости, аналогичных характеристик. Достижения в области мощных полупроводников с быстрой коммутацией, таких как IGBT, позволили улучшить ШИМ и другие методы формирования волны для снижения гармонических потерь до низких уровней.Хотя d.c. машины остаются популярными для малых прецизионных приводов, некоторые производители прекратили производство постоянного тока. диски. Асинхронный двигатель с векторным управлением существенно увеличил свою долю на рынке и тяговые приводы, долгое время являвшиеся традиционным рынком для больших объемов постоянного тока. серийные двигатели, в настоящее время в основном поставляются с трехфазными асинхронными двигателями; асинхронный двигатель, запускающийся с низкой частотой статора, позволяет избежать перегорания коммутатора или чрезмерного номинала отдельного полупроводника, связанного с остановкой d.c. или бесщеточный постоянный ток мотор соответственно. Хотя наличие сложного микроэлектронного контроллера увеличивает стоимость, можно стандартизировать преобразователь и настроить привод для конкретной машины или набора характеристик путем ввода пользователем в программное обеспечение дополнительных контуров контроля состояния или управления без затрат на индивидуально разработанная система.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.