Выпрямление переменного тока: Применение диодов для выпрямления переменного тока

Содержание

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.

 

Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.


1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя.

Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями ёмкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю.

Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит:

.

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала).


1.7.2. Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель может строиться по мостовой или полумостовой схеме (когда, например, в случае выпрямления однофазного тока, используется специальный трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки и вдвое меньшим количеством выпрямляющих ток элементов. Такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора).

Рис 1. Двухполупериодный выпрямитель с сглаживающим ёмкостным фильтром.

При построении двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором следует всегда помнить, что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем» значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплитуды, а выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, например, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, (в отсутствие нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины средневыпрямленного напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора — источника переменного тока — принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Соответственно, выбор величины переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, должен строиться исходя из максимальной допустимой величины подаваемого напряжения, а ёмкость сглаживающего конденсатора — должна быть достаточно большой, чтобы напряжение под нагрузкой не снизилось меньше минимально допустимого. На практике также учитывается неизбежное падение напряжения под нагрузкой — на сопротивлении проводов, обмотке трансформатора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклонение от номинального величины питающего трансформатор напряжения электрической сети.

Рис 2. Входное переменное напряжение (жёлтого цвета) и постоянное выходное напряжение однополупериодного выпрямителя с фильтрующей ёмкостью.

Следует отметить, что в выпрямителях с сглаживающим конденсатором диоды открываются не на весь полупериод напряжения, а на короткие промежутки времени, когда мгновенное значение переменного напряжения превышает постоянное напряжение на фильтрующем конденсаторе (т. е. в моменты вблизи максимумов синусоиды). Поэтому протекающий через диоды (и обмотку трансформатора) ток представляет собой короткие мощные импульсы сложной формы, амплитуда которых значительно превышает средний ток, потребяемый нагрузкой выпрямителя. Этот факт следует учитывать при расчёте трасформатора (вариант расчёта для работы не на активную нагрузку, а на выпрямитель с ёмкостным фильтром), и принимать меры для подавления возникающих импульсных помех.


1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

Диодный мост — электрическая схема, предназначенная для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий.

На вход (Input) схемы подаётся переменное напряжение (обычно, но не обязательно синусоидальное). В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты:

Рис 3.  Выпрямление положительной полуволны

Рис 4. Выпрямление отрицательной полуволны

Рис 5. Анимация принципа работы

В результате, на выходе (DC Output) получается напряжение, пульсирующее с частотой, вдвое большей частоты питающего напряжения:

Рис 6. Красным — исходное синусоидальное напряжение , зелёным — однополупериодное выпрямление (для сравнения), синим — рассматриваемое двухполупериодное

Преимущества

  • Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:
  • Получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе.
  • Избежать постоянного тока подмагничивания в питающем мост трансформаторе.
  • Увеличить его КПД, что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

Недостатки

  • Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Частично этот недостаток может быть преодолен за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения.
  • При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

Выпрямление переменного тока — Справочник химика 21

    Лекция 1. Введение. Полупроводниковый диод и его параметры, применение в схемах выпрямления переменного тока.[c.255]

    В пламени образуются ионизированные частицы. Это обстоятельство может быть использовано для контроля за наличием их по электропроводимости пламени и выпрямлению переменного тока ионами пламени. Действие датчиков наличия пламени может быть основано на любом из этих принципов (при обязательном использовании электропроводящей цепи). Однако в любом случае необходимо, чтобы датчики были изготовлены из достаточно износоустойчивого материала (например из платины) и находились в зоне пламени. Данный метод контроля не рекомендуется применять для обнаружения высокотемпературных пламен, так как на датчиках могут образовываться отложения сажи и золы, что приводит к замыканию цепи. [c.126]


    Если концентрация окисленной формы в диоде будет в 10—100 раз меньше концентрации восстановленной формы, то его можно использовать для выпрямления переменного тока. Выпрямление происходит потому, что ток, текущий через диод, лимитируется скоростью подачи вещества к поверхности малого электрода. При определенной полярности на этом электроде реагируют ионы с малой концентрацией  [c.217]

    Если концентрация окисленной формы в диоде будет в 10—100 раз меньше концентрации восстановленной формы, то его можно использовать для выпрямления переменного тока. Выпрямление происходит потому, что ток, текущий через диод, лимитируется скоростью подачи вещества к поверхности малого электрода. При определенной полярности на этом электроде реагируют ионы с малой концентрацией, и ток, протекающий через диод, мал. При изменении полярности через диод проходит большой ток, так как на малом электроде реагирует вещество с большой концентрацией. Таким образом, выпрямительные свойства электрохимического диода появляются при различных размерах поверхностей электродов и при различных концентрациях окисленной и восстановленной форм вещества. [c.231]

    В качестве нуль-инструмента применяют телефоны, осциллографы, гальванометры переменного тока или (после выпрямления переменного тока) гальванометры постоянного тока.[c.97]

    Для выпрямления переменного тока служит полупроводниковый диод, представляющий собой полупроводниковый кристалл, разделенный на две части р—л-переходом, с укрепленными на электронной и дырочной частях металлическими невыпрямляющими контактами. [c.247]

    Германий — важнейший полупроводниковый материал. В технике из него изготавливают кристаллические детекторы, фотоэлементы, диоды для выпрямления переменного тока, а также триоды — усили- [c.317]

    Счетчики машинного времени питаются постоянным или выпрямленным переменным током (возможные схемы их включения показаны на рис. 121). [c.500]

    Прогресс в технике выпрямления переменных токов и электромагнитных колебаний связан с использованием контакта двух примесных полупроводников, один из которых имеет электронную, другой — дырочную проводимость. Такой контакт получил [c.457]

    При методе переменного тока (критерий 8) исходят из того [10], что истинный потенциал является чистым напряжением постоянного тока, не испытывающим влияния периодических колебаний постоянного тока, полученного при выпрямлении переменного тока. На сопротивлении дефектного участка и в грунте этот ток при двухполупериодном выпрямлении вызывает падение напряжения постоянного тока, колеблющееся относительно среднего значения Ugi и соответствующее омическому падению напряжения Um  [c.106]


    Осадительные электроды в процессе работы электрофильтра загрязняются осевшей пылью, их периодически очищают путем встряхивания специальным приспособлением и каждые 2 ч промывают водой. На время чистки электрофильтра электрический ток отключают и закрывают заслонку на выходе газа. Выключать ток необходимо, так как он имеет очень высокое напряжение. При заводе есть специальная подстанция для выпрямления переменного тока и повышения его напряжения до указанных выше пределов. Работу электрофильтра контролируют по показаниям вольтметров и амперметров на линиях низкого и высокого напряжений. Если при нормальных напряжениях наблюдается падение силы тока на линии высокого напряжения, это указывает на необходимость промывки электрофильтра.[c.52]

    На фиг. ИЗ общий к. п. д. электрохимического аккумулирования энергии для постоянного тока (кривая 1а) и для выпрямленного переменного тока (кривая 16) сопоставлен с к. п. д. гидравлического аккумулирования (кривая 2). [c.314]

    При этом принято, что нагрузка в максимальной соответствует плотности тока 100 ма см в случае электрохимического аккумулирования энергии. Тогда к. п. д. (см. фиг. ИЗ) аккумулирования постоянного тока составляет 60%, а выпрямленного переменного тока — 54%. [c.314]

    Таким образом, характерное различие между электрохимическим и насосным способами аккумулирования энергии заключается в том, что к. н. д. электрохимического способа при уменьшении нагрузки растет, в то время как при насосном аккумулировании он сильно падает. Однако при сравнении обоих способов аккумулирования энергии наибольший интерес представляют не отдельные значения к. п. д. при той или иной нагрузке, а среднее значение общего к. п. д. для сильно колеблющейся нагрузки (что имеет особенное значение при аккумулировании энергии). Если за основу принять треугольную нагрузку, обычно встречающуюся на электростанциях пиковой нагрузки, то для насосного аккумулятора средний общий к. п. д. получается равным 68%, тогда как для электрохимического аккумулирования переменного тока он. составляет около 56%. Для постоянного тока, получающего (благодаря растущим потребностям химической промышленности) все большее распространение, общий к. п. д. ввиду отсутствия потерь на выпрямление переменного тока и на его повторное получение достигает значения около 62%-  [c.314]

    Выпрямленные токи, полученные выпрямлением переменного тока промышленной частоты, имеют постоянную составляющую (А — амплитуда переменного тока)  [c.291]

    В чем заключается преимущество работы с выпрямленными переменными токами  [c.377]

    Приведите схему выпрямления переменного тока, применяемую в кондуктометрии.[c.377]

    Для цеховых трансформаторных подстанций ГПП и РП, в качестве оперативного тока должен применяться переменный т(яс, либо выпрямленный переменный ток. [c.36]

    Важное практическое значение имеет применение селена в установках для выпрямления переменного тока в так называемых селеновых выпрямителях. [c.119]

    На основе германия созданы также мощные выпрямители с высоким к. п. д. для выпрямления переменного тока обычной частоты, рассчитанные на силу тока до 10000 А н выше. [c.222]

    Рпс, 72. Схема выпрямления переменного тока на ртутном выпрямителе  [c.251]

    Германий применяется в электротехнике для детектирования токов высокой частоты, выпрямления переменного тока и т. д. [34. [c.52]

    Катодная защита заключается в том, что на защищаемый предмет по проводнику подается отрицательный потенциал, вследствие чего анодные процессы разрушения металла прекращаются или тормозятся. Для катодной поляризации используется специальный гальванический элемент или внешний источник тока, например выпрямленный переменный ток. [c.218]

    Германий — важнейший полупроводниковый материал. В технике из него изготавливают кристаллические детекторы, фотоэлементы, диоды для выпрямления переменного тока, а также триоды — усилители, заменяющие электронные лампы. Однако для электронной и радиопромышленности пригоден только германий высокой чистоты допускается содержание примесей в нем не более 10 — 10 %. [c.295]

    На предприятиях ФРГ /23/ для удаления из ст ных вод диспергированных загрязнений масла и нефти стоки пропускают через постоянный ток, полученный выпрямлением переменного тока, в котором доля гармонической составл5Пошей высшего посядка составляет 1,25—25%. [c.28]

    Источником питания может быть генератор, аккумуляторная батарея или выпрямленный переменный ток. Выпрямленный ток с очень слабой пульсацией можно получить при помощи приспособления, рассчитанного на работу от трехфазного тока и состоящего из трех трансформаторов и трех полупериодных выпрямителей. Для проведения электролиза, требующего повышенного напряжения, вполне можно использо-0 0 6 О О ог вать обычную бытовую сеть постоянного тока напряжением 110 в, если силу тока в ней регулировать реостатом, рассчитанным на максимальную силу тока 6,2 а, с сопротивлением 17 ом. Если сопротивление цепи регулировать группой ламп, как это показано на рис. 85, то обычную сеть можно использовать также и для электролиза при низком напряжении. Лампы включают параллельно. Применяя лампы разного размера, можно изменять силу тока. Для поддержания силы тока на уровне приблизительно 5 а можно вместо нескольких ламп использовать 600-ваттный нагревательный элемент конусного типа. Наиболее удобным-источником постоянного тока низкого напряжения является источник с регулируемым напряжением. Для поддержания желаемой силы тока можно использовать, следующие реостаты сопротивлением 180 ом на максимальную силу тока 1,6 а сопротивлением 44 ома на максимальную силу тока 3,1 а сопротивлением 17 ом на максимальную силу тока 6,2 а и 28 ом на максимальную силу тока 12 а. Перед началом опыта ползунок реостата всегда должен быть поставлен в такое положение, при котором сопротивление реостата максимально. При работе никогда не следует превышать макси-мЗоТьно допустимого значения силы тока. [c.318]


    Применение. Теоретические Соображения, изложенные выше, должны использоваться только для оценки порядка величин, поскольку на действительную производительность влияет много посторонних факторов. В промышленных установках применяется выпрямленный переменный ток, поэтому электрическое поле не постоянно, а меняется непрерывно в зависимости от формы волны выпрямителя. Однако Шмидт и Андерсон не считают форму волны главным фактором. Допуски на высокие концентрации пыли полностью не изучены, хотя Дейч и представил теоретические вычисления. Кром того, неровности на коронирующем электроде ведут к местным разрядам (неровности могут легко образоваться при осаждении пыли на коронирующих электродах). Высокая нагрузка фильтра по пыли увеличивает разность потенциалов, необходимую для образования короны, и уменьшает ток, зависящий от пространственного заряда частиц. Это ведет к уменьшению среднего заряда частиц и снижает эффективность улавливания. [c.319]

    Электрические фильтры питаются выпрямленным переменным током промышленной частоты. Напряжение повышается до требуемой величины посредством трансформатора, затем ток выпрямляется. Наиболее общий тип выпрямителя — это вращающийся механический выпрямитель с синхронизированным двигателем. Однако он требует тщательного ухода. Более новыми являются выпрямители с вакуум-электронной лампой и стационарные выпрямители с применёНием селена или кремния. Электрическое оборудование обычно устанавливают в отдельном помещении, в некоторых же случаях оно может быть заключено в отдельную ячейку внутри общего корпуса осадительной установки (рис. 111-106). [c.322]

    СЭМИ может включаться в сеть выпрямленного переменного тока, а аккумуляторы поддерживают автоматически понижающееся напряжение сети, включаясь параллельно источнику. Расчеты показывают, что от аккумуляторной батареи ТЖН-350 можно питать трехфазную нагрузку мощностью 30 кВт в течение 30 мин. Этого времени достаточно, чтобы восстановить напряжение сети, причем после восстановления напряжения сети аккумуляторы, включенные через разделительный диод, автоматически отключаются. Ротор с обмоткой помещается во внутреннюю полость статора и закрепляется неподвижно. Электроэнергия от рабочего и резервного вводов подается на контакторы рубильники служат для создания разрыва при ремонте одного из вводов (рабочего или резервного). Нормальное напряжение подается на нагрузку с рабочего ввода резервный ввод должен находиться под напряжением и быть готовым к включению. [c.401]

    Размеры реактора. Плазменный реактор состоит из узла питания энергией, щита управления и собственно плазменного генератор . Узел питания служит для выпрямления переменного тока в постоянный. На пгите управления размещены приборы управления электрической частм и расходомеры для газов. Плазменный генератор может быть созсе.м малых размеров и легко переноситься. Типичные приближенные размеры отдельных узлов указаны ниже (в мм). [c.328]

    Полупроводниковые материалы. Начало работ в Советском Союзе по полупроводниковым материалам было положено исследованиями основоположника физики полупроводников академика А. Ф. Иоффе (Ленинград, Физико-технический институт АН СССР). Были изучены и объяснены физические процессы в ио.иупроводниках гальваномагнитные и фотоэлектрические явления, термоэлектричество, выпрямление переменного тока, вентильный фотоэффект. [c.72]

    Германий — один из важнейших полупроводниковых материалов. Из него изготовляют кристаллические детекторы, фотоэлементы, диоды для выпрямления переменного тока, а также триоды — усилители, заменяющие электронные лампы. Но для электронной и радпопромышленности пригоден только германии высокой чистоты. Допускается содержание прпмесей в нем не более 1СИ—. [c.265]


6.

Использование диодов в выпрямлении переменного тока. Виды, принцип работы, расчет выпрямителей

Тут требуется некоторое пояснение по поводу двух источников напряжения. С помощью трансформатора, один источник можно преобразовать в два. Для чего это делается ─ уже отдельный вопрос. Здесь же показано, как можно выпрямить напряжение в таком случае. Давайте опять уберем конденсатор и подключим щуп осциллографа на выходе диодов, а также соединим в нагрузку величиной 100 Ом:

Давайте сравним данную осциллограмму с полученным результатом при однополупериодном выпрямителе:

  В двухполупериодном выпрямителе есть две положительные полуволны, одна проходит через верхний диод верхнего источника, вторая ─ через нижний диод нижнего источника. При этом, частота на выходе диодов увеличилась в 2 раза, по сравнению с однополупериодной схемой. Чем выше частота, тем меньше можно ставить емкость на выходе, поскольку она будет чаще запасать энергию, чем ее будут расходовать. Недостаток есть и у этой схемы. Он заключается в использовании дополнительного источника (в случае с трансформатором приходится использовать дополнительную обмотку).


Рассмотрим направления токов в двух случаях:
1) Когда положительная полярность приложена к точке 1, а отрицательная ─ к  точке 3, положительная полуволна течет через диод D2, отрицательная через ─ D4, как показано на рисунке ниже:
2) Когда положительная полярность приложена к точке 3, а отрицательная ─ к  точке 1, положительная полуволна течет через диод D3, отрицательная через ─ D1, что видно на изображении:
Как видно, в обоих случаях, положительная полярность всегда будет прикладываться к точке 2, а отрицательная ─ к точке 4. Схема без сглаживающего конденсатора на выходе с подключенной нагрузкой 100 Ом, а также, осциллограмма выходного напряжения приведена ниже:
Видно, что выходное напряжение ничем не отличается в сравнении с напряжением двухполупериодном выпрямителе, однако, в данном случае используется всего лишь один источник, и его энергия используется «на полную». Диодов конечно поболее стало, но они очень дешевые и доступные. Также, существует много так называемых «диодных сборок», где в одном корпусе собрана мостовая схема включения диодов, имеющая четыре вывода: два входных и два выходных.

Расчет сглаживающего конденсатора 

  Это очень важный момент, от которого зависит величина пульсации постоянного тока на выходе. Выше уже было сказано, что увеличение емкости приводит к уменьшению выходных пульсаций тока, но бесконечно повышать ее мы не можем, поскольку, чем больше конденсатор-тем больше его габариты и цена. Поэтому, выбирать его желательно, исходя из расчетов. Пульсации выходного напряжения можно расчитать по данной формуле:

C≈(Iн*△t)/△U,                                                                                  (1)

где С ─ емкость сглаживающего конденсатора, Iн ─ ток нагрузки, △t ─ время, проходящее за один период переменного напряжения, △U ─ величина пульсаций напряжения на выходе. Данная формула применима, если считать процесс разряда конденсатора линейным. -3)/1=3100 (мкФ)                                                              

Подключим к мостовой схеме генератор переменного напряжения частотой 50 Герц, а также рассчитанную емкость и сопротивление нагрузки 1 килоом. Схема и осциллограмма напряжения на выходе будут иметь вид:

На осциллограмме видно, что на выходе сформировалось постоянное напряжение (красная полоса) величиной 305, 4 Вольт (показания VB1 и VB2). Поскольку ожидаемые пульсации в районе 1 Вольта, на фоне трехсот вольт их практически не видно, поэтому, с помощью осциллографа мы уберем показания  величины постоянной составляющей напряжения, что позволит нам приблизить форму сигнала на экране, чтобы детально его рассмотреть:

Убрав постоянную составляющую напряжения, и приблизив сигнал, стало четко видно пульсации напряжения. Для их обнаружения, флажок «1» (красный цвет) установлен в максимальный пик пульсации, а флажок «2» (синий цвет) ─ в минимальный. Видно, что данная пульсация составила 724,5 милливольт (параметр VB2-VB1 на панели осциллографа). Итак, полученная на выходе пульсация оказалась меньше требуемой (724,5 милливольт против 1 Вольта). Получился небольшой запас в лучшую сторону!

Выпрямление переменного тока

Электротехника Выпрямление переменного тока

просмотров — 834

Нелинœейные цепи переменного тока

При гармоническом воздействии u=Umcosωt на нелинœейный элемент ток в нем имеет более сложную форму. В случае если ВАХ нелинœейного элемента аппроксимирована полиномом

i=а0+а1u+ а2u2+…+ аuхn,

то результирующее уравнение тока представляет собой сумму постоянной составляющей и гармонических составляющих (гармоник) с частотами, кратными частоте внешнего воздействия, так как

a2 (Umcosωt)2= 0,5Um2(1+cos2ωt)

a3 (Umcosωt)3= 0,25Um3(3cosωt+cos3ωt) и т. д

Гармоническая составляющая, частота которой равна частоте внешнего воздействия (к=1), принято называть первой гармоникой, гармоническая составляющая, частота которой в два раза превышает частоту внешнего воздействия (А=2),– второй гармоникой и т. д.

Все это иллюстрирует наиболее существенное свойство нелинœейных цепей, заключающееся в том, что их реакция на гармоническое воздействие содержит колебания различных частот (в том числе и нулевой), т. е. нелинœейная цепь является генератором колебаний, частоты которого отличаются от частоты внешнего воздействия.

При одновременном воздействии двух гармонических колебаний на нелинœейное сопротивление в результирующем токе появляются кроме гармоник с частотами ω1, ω2 ,2ω1, 2ω2 колебания суммарной ω1 + ω2 и разностной частот ω1ω2.

Это позволяет в электрических цепях с нелинœейными элементами:

а) преобразовать переменный ток в постоянный и постоянный в переменный;

б) выполнить умножение и делœение частоты;

в) провести модуляцию и демодуляцию высокочастотных колебаний;

г) произвести усиление напряжения или тока;

д) преобразовать желаемым образом форму входного напряжения.

Ниже рассмотрены некоторые из них.

Нелинœейные сопротивления с несимметричной вольт-амперной характеристикой (полупроводниковые диоды) применяются для преобразования переменного тока в постоянный.

Простейшая схема электрической цепи с одним полупроводниковым диодом (однополупериодное выпрямление) приведена на рис 6.13, а.

При анализе режимов работы выпрямителя сопротивление диода прямому току принимается равным нулю: при этом диод рассматривается как идеальный – в прямом направлении он пропускает ток, а в обратном не пропускает.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ток представляет собой периодическую несинусоидальную функцию в виде положительных полуволн синусоиды (рис.6.13, а):

при , и при .

Постоянная составляющая (среднее значение) тока

Действующее значение тока

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, если последовательно с нагрузкой включить амперметр, то показание прибора в зависимости от его системы будет равно (магнитоэлектрическая система) или (электромагнитная система).

Напряжение на нагрузке в схеме однополупериодного выпрямителя(рис. 6.13,а) имеетпостоянную составляющую

,

где U2max и U2 – амплитудное и действующее значения синусоидального напряжения вторичной обмотки трансформатора.

В отрицательный полупериод к запертому диоду приложено обратное напряжение Uобр = U2max = πU0, в связи с этим диод выбирают так, чтобы его допустимое обратное напряжение удовлетворяло условию Uобр доп > πU0, а допустимый через диод ток – условию Iср доп > I0.

Схема двухполупериодного выпрямителясостоит из четырех диодов, включенных по так называемой мостовой схеме (рис. 6.13,б). Напряжение U2в положительный полупериод открывает диоды VDVD3и от точки А к точке В по цепи VD1–RН–VD3протекает ток нагрузки In= I1,3. При этом диоды VDVD4заперты. В отрицательный полупериод напряжение U2открывает диоды VDVD4и ток In= I2,4 течет от точки В к точке A по цепи VD2–RН–VD4, проходя по нагрузке в одном и том же направлении. В этой схеме постоянные составляющие тока I0 и напряжения Uoв 2 раза больше, чем в однополупериодной схеме:


Читайте также


  • — Выпрямление переменного тока

    Рассмотрим однопериодное выпрямление (рис. 9.12а). Рис. 9.12. Электрическая схема (а) и временные диаграммы тока и напряжения (б) Сопротивление диода Ri, определяемое крутизной характеристики (рис. 9.12) не является постоянной величиной. Однако для упрощения расчета считаем… [читать подробенее]


  • — Выпрямление переменного тока

    Рассмотрим однопериодное выпрямление (рис. 9.12а). Рис. 9.12. Электрическая схема (а) и временные диаграммы тока и напряжения (б) Сопротивление диода Ri, определяемое крутизной характеристики (рис. 9.12) не является постоянной величиной. Однако для упрощения расчета считаем… [читать подробенее]


  • — Выпрямление переменного тока

    Нелинейные цепи переменного тока При гармоническом воздействии u=Umcos&… [читать подробенее]


  • лабораторная работа 43

    Лабораторная работа № 43

     

    ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ

     

    Цель работы - изучение работы различных схем выпрямления переменного тока.

    Приборы и принадлежности: полупроводниковые диоды, соединительные провода, лабораторный трансформатор, электронный осциллограф.

     

    Изучение работы схем выпрямителей.


    Выпрямление переменного тока

    Основное применение полупроводниковые диоды находят при построении различных выпрямителей — устройств, предназначенных для преобразования переменного тока в постоянный.

    Известны несколько различных схем выпрямителей переменного тока, рассмотрим их работу.

     

    Однополупериодная однофазная схема выпрямления

    Выпрямленный ток фактически не является постоянным, он пульсирующий. На рис. 1, где показана однополупериодная однофазная схема выпрямления, видно, что через диод Д проходит лишь прямая полуволна тока, обратная же практически не проходит.


    Рис. 1

     

    Двухполупериодная однофазная схема выпрямителя

    В двухполупериодном выпрямителе (схема на рис. 2) используются обе полуволны.

     

     

    Рис. 2

    В первую половину периода полуволна переменного тока проходит через обмотку I трансформатора, диод Д1 и резистор Rн. Второй диод в это время закрыт, т.к. включен навстречу первому. Во вторую половину периода ток идет через обмотку II, диод Д2 (он открылся, так как сменилось направление тока) и сопротивление нагрузки в том же направлении, что и в первом полупериоде.

    Диод Д1 в этот момент заперт. Таким образом, частота пульсаций увеличилась вдвое по сравнению с однополупериодным выпрямителем, средний выпрямленный (пульсирующий) ток стал больше, но понадобились две обмотки трансформатора.

     

    Мостовая схема выпрямления

    Мостовая схема (рис. 3) дает двухполупериодное выпрямление переменного тока. По сравнению с двухполупериодной однофазной схемой выпрямления в мостовой схеме используется одна обмотка трансформатора, но зато необходимы четыре диода.

    Рис. 3

    Ход работы

    Собрав поочередно схемы (рис. 4-7), зарисовать соответственно осциллограммы переменного напряжения в сети (рис. 4), в мостовой (рис. 7), однополупериодной (рис. 5), двухполупериодной (рис. 6) схемах выпрямления переменного напряжения.

    Провести сравнительный анализ различных схем выпрямления.

     

    Рис. 4

     

    Рис. 5

     

    Рис. 6

     

    Рис. 7

     

    Вопросы для допуска к работе

    1. Какова цель работы?

    2. Какие существуют типы выпрямительных диодов?

    3. Начертите принципиальную электрическую схему рабочей установки для изучения выпрямления переменного тока по однополупериодной, двухполупериодной и мостовой схемам.

     

     

    Вопросы для защиты работы

    1.       Каков принцип действия полупроводникового диода?

    2.      Какое отличие имеет выпрямленный ток по однополупери-одной схеме с помощью лампового и полупроводникового диода?

    3.      Каковы Ваши критические замечания к рабочей установке?

     

     

     

    Выпрямление переменного тока

    Войну токов американский изобретатель Томас Алва Эдисон проиграл американо-сербскому инженеру Николе Тесла, поскольку переменный ток, который поддерживал последний как стандарт, было возможно передавать на большие расстояния с приемлемыми потерями. И в наши дни большинство генерирующих мощностей вырабатывают именно переменный ток, а рассчитанные на промышленную выработку постоянного (солнечные батареи) преобразуют его в переменный при помощи инверторов.

    Тем не менее, существуют технологические процессы, требующие использования постоянного тока. Если при электросварке он желателен, поскольку улучшается качество шва и повышается коэффициент полезного действия устройства, то в электрохимии без него никак не обойтись. Катод и анод для электролиза или гальванопластики должны быть постоянными, а не меняться между собой местами пятьдесят раз в секунду.

    Для получения постоянного тока из переменного существуют приборы, именуемые выпрямителями. Любой диод, ламповый или полупроводниковый, проводит ток в одном направлении. На использовании одиночного диода основан однополупериодный выпрямитель. С его помощью получают импульсный ток, который приходится сглаживать, применяя фильтры с конденсатором или дроссель со стабилизатором напряжения. Для более эффективного сглаживания применяются двухполупериодные выпрямители, представляющие собой мостовую сборку из диодов. Она может быть реализована как единый блок либо как сборка из четырёх отдельных элементов. На выходе такого устройства получают напряжение, пульсирующее с частотой вдвое выше частоты напряжения питания.

    Если заменить диоды тиристорами, получим диодный мост на тиристорах, который позволяет реализовать, помимо преобразования переменного тока в пульсирующий ток, фазовое регулирование напряжения. Это применяется в регуляторах мощности типа диммера (в быту он используется для регулирования яркости освещения или мощности тёплых полов), в промышленности и на транспорте может быть нужным для плавного запуска электрических двигателей и управлением током зарядки аккумуляторных батарей. В электровозах подобные схемы управления тяговыми двигателями реализовались ещё с довоенных времён, с использованием ламповых предшественников тиристора — тиратронов.

    Статья подготовлена по материалам сайта http://www.radioelementy.ru/.

     

    < Предыдущая   Следующая >
    Учебное пособие по базовому исправлению блоков питания


    Рис. 1

    Льюис Лофлин

    Многие устройства, в частности твердотельная электроника, должны использовать постоянный или постоянный ток. Диод — это твердотельное устройство, проводящее только в одном направлении. Когда анод (A) положительный, а катод (K) отрицательный, ток от положительного к отрицательному будет течь через диод, через нагрузку и обратно к источнику питания.

    Таким образом, ток будет течь только в положительном полупериоде (от 0 до 180 градусов), а диод отключится во время отрицательного полупериода от 180 градусов до 360 градусов.Период синусоидальной волны от 0 до 360 градусов равен 1 / F. В случае 60 Гц это 1/60 = 16,7 мс.

    Похожие видео:

    Базовые электронные блоки питания, часть 1
    Базовые электронные блоки питания, часть 2
    Создание низковольтного источника питания постоянного тока, часть 3

    Лаборатория питания переменного тока по последовательным цепям, часть 1
    Лаборатория питания переменного тока по последовательным цепям, часть 2

    Что такое мощность? Напряжение (в вольтах) — это «толчок», а ток (в амперах) — это то, что толкают. (Электрические заряды) Мощность равна напряжению, умноженному на ток. Мощность измеряется в ваттах. Таким образом, один ампер на один вольт равен одному ватту. (Я не буду вдаваться в подробности закона Ома. См. Ваш текст.) Чтобы получить питание, мы должны иметь напряжение и ток вместе, поэтому открытый переключатель, обрыв провода или отключающий диод не дает энергии.

    В приведенном выше случае мы получаем очень плохую передачу мощности с выключенным диодом в течение отрицательного полупериода и положительного полупериода, постоянно меняющегося между нулем вольт и пиком. Обратите внимание, что Vmax является пиковым.


    Рисунок 2

    Допустим, переменный ток на входе составляет 12,6 В (среднеквадратичное значение). Чтобы получить пик, мы умножаем 12,6 на 1,414, что равно примерно 17,8 вольт. Но среднее (или измеренное) напряжение постоянного тока составляет пиковое время .3185 равно примерно 5,67 вольт. Это то, что называется пульсирующим постоянным током . Чистый постоянный ток, например, от автомобильного аккумулятора на 12 вольт, не имеет «пульсации» и будет настоящим 12 вольт.

    Подключите вольтметр постоянного тока к нагрузке, показанной выше на рис. 1, и вы получите показание около 5,66 вольт. Переключите счетчик на переменный ток, все равно будет отображаться какое-то значение напряжения.Это нормально, поскольку кто-то считывает «пульсацию» на нефильтрованном необработанном постоянном токе. Подключите тот же вольтметр переменного тока к чистому источнику постоянного тока, например, автомобильному аккумулятору, и вы увидите нулевое напряжение переменного тока.

    На рисунке 2 мы подключили конденсатор к нагрузке. Конденсатор заряжается в течение положительного полупериода, а затем разряжается через нагрузку в течение отрицательного полупериода, когда у нас нет выхода. Количество пульсаций зависит от сопротивления нагрузки и размера конденсатора.

    Конденсатор большего размера производит меньше пульсаций или более высокое сопротивление нагрузки (потребляя меньший ток, следовательно, меньше времени для разряда конденсатора), уменьшит уровень пульсаций, потому что у конденсатора меньше времени для разряда. Без нагрузки, только конденсатор и выпрямитель, конденсатор будет заряжаться до пика.

    Предупреждение. При построении этих схем соблюдайте полярность конденсатора и диода. Номинальное напряжение конденсаторов должно превышать ожидаемое пиковое напряжение на 50%. Также обратите внимание на номинальные токи трансформаторов и диодов.


    Рисунок 3

    Двухполупериодное выпрямление

    Двухполупериодное выпрямление преобразует обе полярности входного сигнала в постоянный ток, что делает его более эффективным.Однако в схеме с трансформатором с нецентральным ответвлением требуется четыре диода вместо одного, необходимого для полуволнового выпрямления. Это связано с тем, что для каждой выходной полярности требуется по два выпрямителя. Расположенные таким образом четыре выпрямителя называются диодным мостом или мостовым выпрямителем.

    Обратите внимание, что в этом примере стрелки показывают обычный ток, а не поток электронов, который я использую со своими учениками. Это вызывает бесконечную путаницу для студентов, поскольку военные и т. Д. Используют поток электронов в своих учебных материалах, в то время как классы полупроводников используют обычный ток.Просто помните об этом, следя за этим материалом. Электронный поток изменяется от отрицательного к положительному, обычный (или зарядовый) поток — от положительного к отрицательному.

    На рисунке 3 D1 и D2 проводят в течение положительного полупериода, а D3 и D4 проводят в течение отрицательного полупериода. Мощность в два раза больше, чем при полуволновом выпрямлении, потому что мы используем оба полупериода. Используя снова 12 вольт переменного тока, мы получаем пиковое значение 12,6 X 1,414 или 17 вольт. (17,8 вольт) Но теперь, чтобы получить среднее значение, мы умножаем его на пик (17.8 вольт) на 0,637, что равняется 10,83 вольт, что вдвое больше, чем полуволна.

    Кроме того, мы можем использовать конденсатор фильтра меньшего размера для очистки от пульсаций, чем мы использовали для полуволнового выпрямления. Мы также удвоили частоту с 60 Гц до 120 Гц. Следует отметить, что при построении этой схемы напряжение на измерителе будет ниже одного вольт. Это связано с падением напряжения на диодах на 0,6 В, калибровкой измерителя из-за изменения частоты (с 60 Гц до 120 Гц) и ошибками расчетов.


    Рисунок 4 типичных мостовых выпрямителей.

    Рисунок 5

    Рисунок 5 выше иллюстрирует другой метод получения двухполупериодного выпрямления. В этом случае мы используем трансформатор с центральным отводом и два диода. При использовании центрального ответвителя (C) в качестве общего, напряжение A и B сдвинуто по фазе на 180 градусов. Когда A положительный, D1 будет смещен в прямом направлении и будет проводить, в то время как B будет отрицательным, таким образом, обратное смещение D2 будет непроводящим. В отрицательном полупериоде по отношению к A, когда D1 не проводит, D2 будет проводить.

    Следует отметить, что выходное напряжение будет уменьшено вдвое. Если мы используем трансформатор на 25,2 вольт, три ампер, выходное напряжение будет 12,6 вольт. Есть некоторые разногласия по поводу выходного тока. Мы имеем дело с усилителями RMS и должны учитывать импеданс трансформатора. (Z) В течение каждого полупериода в этой конфигурации ток проходит через половину всех обмоток. В зависимости от сопротивления провода, Z и т. Д. Ток может превышать номинальный ток в 1,2–1,8 раза. Я бы посоветовал с осторожностью относиться к этим утверждениям и не превышал бы 1.4. Все предыдущие правила для пикового напряжения, выходного напряжения и т. Д. Остаются в силе.

    Связанные материалы: Основные силовые трансформаторы.

    Двухполупериодный выпрямитель — Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом

    процесс преобразования переменного тока ток в постоянный ток ток называется выпрямлением. Исправление может быть достигается за счет использования одного диода или группа диодов.Эти диоды, которые преобразуют переменный ток преобразование тока в постоянный ток называют выпрямителями.

    Выпрямители обычно делятся на два типа: половинные волновой выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель.

    А полуволновой выпрямитель использует только один диод для преобразования переменного тока в округ Колумбия. Так что построить полуволну очень просто. выпрямитель.Однако одиночный диод в полуволновом выпрямителе допускает только положительную половину цикла или отрицательную половину цикл входного сигнала переменного тока и оставшийся полупериод входной сигнал переменного тока заблокирован. В результате большая сумма силы тратится впустую. Кроме того, однополупериодные выпрямители не подходят для приложений, требующих стабильного и плавное постоянное напряжение.Так что полуволновые выпрямители не эффективные преобразователи переменного тока в постоянный.

    ср можно легко преодолеть этот недостаток, используя другой тип выпрямитель, известный как двухполупериодный выпрямитель. Полная волна выпрямитель имеет несколько основных преимуществ перед полуволновым выпрямитель. Среднее выходное напряжение постоянного тока, производимое двухполупериодный выпрямитель выше, чем однополупериодный.Кроме того, выходной сигнал постоянного тока двухполупериодного выпрямителя имеет меньше пульсаций, чем полуволновой выпрямитель. Как результат, получаем более плавное выходное напряжение постоянного тока.

    Let’s взгляните на двухполупериодный выпрямитель ……… ..

    Полная волна выпрямитель определение

    А Двухполупериодный выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует оба полупериода сигнала переменного тока в пульсирующий сигнал постоянного тока.

    As как показано на рисунке выше, двухполупериодный выпрямитель преобразует как положительные, так и отрицательные полупериоды входного переменного тока сигнал в выходной пульсирующий сигнал постоянного тока.

    Двухполупериодный выпрямитель подразделяется на два типа: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и двухполупериодный мост выпрямитель.

    В в этом руководстве двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру объяснил.

    Раньше переходя на работу двухполупериодного выпрямителя с отводом, Давайте сначала взглянем на трансформатор с центральным ответвлением. Поскольку трансформатор с центральным ответвлением играет ключевую роль в двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру.

    Центр ответвительный трансформатор

    Когда дополнительный провод подключается точно посередине вторичная обмотка трансформатора, она известна как трансформатор с отводом по центру.

    провод отрегулирован таким образом, чтобы он попадал точно в средняя точка вторичной обмотки. Итак, провод ровно при нулевом напряжении сигнала переменного тока. Этот провод известен как центральный кран.

    трансформатор с центральным ответвлением работает почти так же, как и обычный трансформатор. Как и у обычного трансформатора, в центре отводился трансформатор также увеличивает или снижает напряжение переменного тока.Однако трансформатор с центральным ответвлением имеет еще одно важное характерная черта. Это вторичная обмотка центрального отвода. трансформатор делит входной переменный ток или сигнал переменного тока (В P ) на две части.

    верхняя часть вторичной обмотки дает положительный напряжение В и 1 В нижней части вторичной обмотка выдает отрицательное напряжение V 2 .Когда мы объединяем эти два напряжения при выходной нагрузке, получаем полную Сигнал переменного тока.

    т.е. V Итого = V 1 + V 2

    напряжения V 1 и V 2 равны в величина, но противоположная по направлению. То есть напряжения (В 1 и V 2 ) производят верхнюю часть и нижнюю часть вторичной обмотки сдвинута по фазе на 180 градусов друг с другом.Однако при использовании двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным ответвлением, мы можем производить напряжения которые находятся в фазе друг с другом. Проще говоря, по с использованием двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным ответвлением, мы можем произвести ток, который течет только в одиночном направление.

    Что такое двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением

    А Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением — это тип выпрямителя который использует трансформатор с отводом от центра и два диода для преобразовать полный сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока.

    Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением состоит из переменного тока. источник, трансформатор с центральным ответвлением, два диода и нагрузка резистор.

    Источник переменного тока подключен к первичной обмотке центра. ответвительный трансформатор. Подключен центральный отвод (дополнительный провод) точно в середине вторичного обмотка делит входное напряжение на две части.

    Верхняя часть вторичной обмотки подключена к диод D 1 и нижняя часть вторичной обмотка подключена к диоду D 2 . Оба диода D 1 и диод D 2 подключены к общая нагрузка R L с помощью центрального метчика трансформатор. Центральный кран обычно считается точка заземления или точка отсчета нулевого напряжения.

    Как центр двухполупериодный выпрямитель с отводом работает

    центр двухполупериодный выпрямитель с ответвлениями использует трансформатор с ответвлениями для преобразования входного переменного напряжения в выходное постоянное напряжение.

    Когда подается входное переменное напряжение, вторичная обмотка трансформатор с ответвлениями делит это входное переменное напряжение на две части: положительная и отрицательная.

    Во время положительный полупериод входного сигнала переменного тока, клемма A станет положительным, клемма B станет отрицательной и центральный кран заземлен (ноль вольт). Положительный вывод A подключен к p-стороне диода D 1 и отрицательная клемма B подключена к стороне n диода Д 1 .Значит диод D 1 смещен в прямом направлении. во время положительного полупериода и пропускает электрический ток через это.

    Вкл. с другой стороны, отрицательный вывод B подключен к Сторона p диода D 2 и положительный вывод А подключен к стороне n диода D 2 . Так диод D 2 имеет обратное смещение во время положительный полупериод и не пропускает электрический ток через это.

    диод D 1 подает постоянный ток на нагрузку R L . В Постоянный ток, произведенный на нагрузке R L , вернется ко вторичной обмотке через центральный отвод.

    Во время положительный полупериод, ток течет только в верхнем часть схемы, в то время как нижняя часть схемы не переносят ток на нагрузку, потому что диод D 2 имеет обратное смещение.Таким образом, во время положительного полупериода входного сигнала переменного тока только диод D 1 пропускает электрический ток, а диод D 2 не пропускает электрический ток.

    Во время отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, клемма A становится отрицательным, клемма B становится положительной и отводится по центру. заземлен (ноль вольт). Отрицательный вывод A подключен к p-стороне диода D 1 и положительный вывод B подключен к стороне n диода Д 1 .Значит диод D 1 имеет обратное смещение. во время отрицательного полупериода и не допускает электрического ток через него.

    Вкл. с другой стороны, положительный вывод B подключен к Сторона p диода D 2 и отрицательный вывод А подключен к стороне n диода D 2 . Так диод D 2 смещен в прямом направлении во время отрицательный полупериод и пропускает через него электрический ток.

    диод D 2 подает постоянный ток на нагрузку R L . В Постоянный ток, произведенный на нагрузке R L , вернется ко вторичной обмотке через центральный отвод.

    Во время отрицательный полупериод, ток течет только в нижнем часть схемы, а верхняя часть схемы не переносят ток на нагрузку, потому что диод D 1 имеет обратное смещение.Таким образом, во время отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, только диод D 2 пропускает электрический ток, а диод D 1 не допускает пропустить электрический ток.

    Таким образом, диод D 1 пропускает электрический ток во время положительный полупериод и диод D 2 позволяет электрическое ток в течение отрицательного полупериода входного переменного тока сигнал.В результате оба полупериода (положительный и отрицательный) входного сигнала переменного тока. Итак, на выходе Напряжение постоянного тока почти равно входному напряжению переменного тока.

    А небольшое напряжение теряется на диоде D 1 и диоде D 2 , чтобы заставить их вести себя. Однако это напряжение очень мало по сравнению с напряжением, возникающим на выход.Таким образом, этим напряжением пренебрегают.

    диоды D 1 и D 2 обычно подключен к нагрузке R L. Таким образом, ток нагрузки равен сумма индивидуальных токов диодов.

    ср знайте, что диод пропускает электрический ток только в одном направление. Из приведенной выше диаграммы мы видим, что как диоды D 1 и D 2 допускают ток в том же направлении.

    ср знайте, что ток, который течет только в одном направлении, называется постоянным током. Таким образом, результирующий ток на выход (нагрузка) — постоянный ток (DC). Однако прямая ток, появившийся на выходе, не является чистым постоянным током но пульсирующий постоянный ток.

    значение пульсирующего постоянного тока изменяется в зависимости от ко времени.Это связано с рябью выходного сигнала. Эти колебания можно уменьшить, используя такие фильтры, как конденсатор и индуктор.

    среднее выходное постоянное напряжение на нагрузочном резисторе в два раза больше схема однополупериодного выпрямителя.

    Выход формы сигналов двухполупериодного выпрямителя

    Формы выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя показаны на рисунок ниже.

    Первый сигнал представляет входной сигнал переменного тока. Вторая форма волны и третья форма волны представляет собой сигналы постоянного тока или постоянный ток, создаваемый диодом D 1 и диод D 2 . Последний сигнал представляет общий выходной постоянный ток, создаваемый диодами D 1 и Д 2 . Из приведенных выше осциллограмм мы можем сделать вывод что выходной ток, производимый на нагрузочном резисторе, не чистый постоянный ток, но пульсирующий постоянный ток.

    Характеристики двухполупериодного выпрямителя

    Пульсация фактор

    коэффициент пульсации используется для измерения количества ряби присутствует в выходном сигнале постоянного тока. Высокий коэффициент пульсации указывает на высокий пульсирующий сигнал постоянного тока, в то время как низкий уровень пульсации коэффициент указывает на слабый пульсирующий сигнал постоянного тока.

    Пульсация коэффициент определяется как отношение пульсаций напряжения к чистому Напряжение постоянного тока

    коэффициент пульсации равен

    Наконец, получаем

    γ = 0.48

    Выпрямитель эффективность

    Выпрямитель КПД показывает, насколько эффективно выпрямитель преобразует Переменный ток в постоянный. Высокий процент КПД выпрямителя указывает на исправный выпрямитель, в то время как низкий процент КПД выпрямителя указывает на неэффективный выпрямитель.

    Выпрямитель КПД определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к Входная мощность переменного тока.

    Это математически можно записать как

    η = выход P DC / вход P AC

    выпрямитель КПД двухполупериодного выпрямителя составляет 81,2%.

    выпрямитель КПД двухполупериодного выпрямителя вдвое выше, чем у однополупериодный выпрямитель.Таким образом, двухполупериодный выпрямитель больше КПД полуволнового выпрямителя

    Пик обратный напряжение (PIV)

    Пиковое обратное напряжение или пиковое обратное напряжение является максимальным напряжение, которое диод может выдержать в условиях обратного смещения. Если приложенное напряжение больше пикового обратного напряжение, диод будет безвозвратно разрушен.

    пиковое обратное напряжение (PIV) = 2 В smax

    Выход постоянного тока текущий

    в выходной резистор нагрузки R L , оба диода D 1 и диод D 2 токи текут в одном направлении. Таким образом, выходной ток представляет собой сумму D 1 и D 2 токи.

    ток, производимый D 1 , составляет I max / π, а ток, производимый D 2 , равен I max / π.

    Итак, на выходе ток I DC = 2I макс. / π
    Где,
    I макс = максимальный постоянный ток нагрузки

    Выход постоянного тока напряжение

    На нагрузочном резисторе R появилось выходное напряжение постоянного тока, L задано как

    . В DC = 2 В макс / π
    Где,
    V макс = максимальное вторичное напряжение

    Среднее значение квадрат (RMS) значение тока нагрузки I

    RMS

    среднеквадратичное значение тока нагрузки в полной волне выпрямитель


    Среднее значение квадратное (RMS) значение выходного напряжения нагрузки В

    RMS

    среднеквадратичное значение выходного напряжения нагрузки в двухполупериодный выпрямитель

    Форм-фактор

    Форма Фактор — это отношение действующего значения тока к выходному постоянному току. текущий

    Это математически можно записать как

    Ф.F = действующее значение тока / выходного постоянного тока

    форм-фактор двухполупериодного выпрямителя

    F.F = 1.11

    Преимущества двухполупериодного выпрямителя с центральным отводным трансформатором

    высокий КПД выпрямителя

    Полный волновой выпрямитель имеет высокий КПД выпрямителя, чем половина волновой выпрямитель.Это означает, что двухполупериодный выпрямитель преобразует Переменный ток в постоянный более эффективно, чем однополупериодный выпрямитель.

    Низкий потеря мощности

    В полупериодный выпрямитель, только полупериод (положительный или отрицательный полупериод) разрешен, а оставшийся полупериод заблокирован. В результате больше половины напряжения падает. потрачено. Но в двухполупериодном выпрямителе оба полупериода (положительные и отрицательные полупериоды) разрешены одновременно. время.Таким образом, двухполупериодный выпрямитель не теряет сигнал.

    Низкий рябь

    выходной сигнал постоянного тока в двухполупериодном выпрямителе имеет меньше пульсаций чем полуволновой выпрямитель.

    Недостатки двухполупериодного выпрямителя с центральным отводным трансформатором

    высокий стоимость

    Трансформаторы с центральным ответвлением дороги и занимают много места. Космос.


    «Это статья касается только двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру. Если вы хотите прочитать о полной волне с отводом по центру выпрямитель с посещением фильтра: полный волновой выпрямитель с фильтром »

    Исправление — Eniquest

    Генератор постоянного тока, который используется в моделях Eniquest PowerMake r, включает в себя генератор переменного тока для преобразования механической энергии двигателя в электричество.Генератор по своей природе вырабатывает электричество переменного тока (AC). Чтобы электричество переменного тока можно было хранить в аккумуляторной батарее, его необходимо преобразовать в электричество постоянного тока. Электричество переменного тока преобразуется в электричество постоянного тока с помощью выпрямителя .

    Диод

    В выпрямителе используется диодов . Диод позволяет электронам проходить через него только в одном направлении. Это символ диода: Синие стрелки показывают направление, в котором могут течь электроны; электроны не могут течь обратно в обратном направлении.

    Полупериодное выпрямление

    Нормальная форма волны переменного тока для электричества выглядит так: Когда электричество переменного тока пропускается через диод, может пройти только половина полного цикла; схема выглядит так: При пропускании электричества переменного тока через единственный диод формируется такая форма волны: Этот процесс называется полуволновым выпрямлением , потому что используется только половина полного цикла. Поскольку все электричество течет в одном направлении, это форма электричества постоянного тока, но оно очень неравномерно и не очень хорошо работает с оборудованием с питанием от постоянного тока, включая инверторы.Полуволновое выпрямление обычно используется только для приложений с очень низким энергопотреблением, потому что при очень малой мощности форма волны может быть легко сглажена с помощью конденсатора.

    Двухполупериодное выпрямление

    Четыре диода можно расположить так, чтобы половина электрического цикла переменного тока, которая не используется в полуволновом выпрямлении, переворачивалась, и использовались обе половины цикла. Четырехдиодная схема называется мостовым выпрямителем и выглядит так: В каждом полупериоде разные пары диодов переносят электричество на нагрузку, так что нагрузка всегда получает электричество с одного и того же направления.Поток электричества через мостовой выпрямитель за каждый полупериод выглядит так: Когда электричество переменного тока пропускается через двухполупериодный мостовой выпрямитель, формируется такая форма волны: Этот процесс называется двухполупериодным выпрямлением , потому что используются обе половины полного цикла. Результирующая форма волны постоянного тока намного больше, чем полуволновое выпрямление, но все же не очень гладкая и обычно сглаживается с помощью конденсатора. Двухполупериодное выпрямление используется большинством сетевых зарядных устройств и источников питания постоянного тока.

    Трехфазное двухполупериодное выпрямление

    Генератор переменного тока может быть сконструирован так, чтобы он производил более одного отдельного источника электроэнергии переменного тока одновременно. Обычно генераторы переменного тока производят три отдельных источника электроэнергии, каждый из которых синхронизирован так, что они запускаются с интервалом в одну треть цикла. Это дает более плавный общий поток мощности. Три формы волны выглядят так: Красный кружок указывает на одну и ту же точку на каждой из трех осциллограмм, и вы можете видеть, что время между ними составляет одну треть цикла.Каждый источник питания называется фазой , , а комбинированный источник питания называется трехфазным источником питания , . Однофазное электроснабжение, такое как обычное домашнее электричество, называется однофазным источником . Трехфазное питание можно выпрямить с помощью шести диодов, расположенных в виде мостового выпрямителя, например: Когда трехфазный источник питания выпрямляется, обе половины всех фаз складываются вместе, так что они перекрываются, чтобы получить гораздо более гладкую форму сигнала постоянного тока, которая выглядит следующим образом: Эта форма волны достаточно гладкая, чтобы очень хорошо работать с большинством оборудования с питанием от постоянного тока, включая инверторы; однако обычно он дополнительно сглаживается с помощью конденсатора.Генератор переменного тока, который используется в генераторах Eniquest PowerMaker , представляет собой трехфазный генератор переменного тока.

    Вот разница между выпрямителем и регулятором (со сравнительной таблицей)

    Как партнер Amazon, мы получаем комиссию за соответствующие покупки.

    «Выпрямитель» и «регулятор» — это термины, которые обычно используются как взаимозаменяемые, и кажется, что многие люди не могут определить реальную разницу между выпрямителем и регулятором.

    Тем не менее, как вы узнаете из этой статьи, эти два понятия существенно отличаются.

    Для начала кратко рассмотрим, что такое выпрямитель.

    Что такое выпрямитель?

    Выпрямитель — это не что иное, как устройство, преобразующее переменный ток (AC) в постоянный (DC) в процессе, называемом выпрямлением.

    Это помогает сделать энергию переменного тока полезной в электронных схемах, требующих постоянного напряжения, в основном таких, как детекторы, некоторые источники питания постоянного тока и даже бытовые приборы, такие как телевизоры, игровые системы и многое другое.

    Как правило, выпрямители напряжения используют комбинацию диодов в определенных устройствах для завершения процедуры выпрямления.

    Мы углубимся в детали операции выпрямления после того, как представим стабилизатор напряжения, еще одно широко используемое оборудование, которое некоторые ошибочно принимают за выпрямитель.

    Что такое регулятор?

    Теперь общая проблема, которая возникает с выпрямителями (и парой других электрических систем), заключается в том, что мощность переменного тока обычно испытывает пики и падения.

    Как вы, возможно, знаете, это может быть опасно для оборудования, которое работает от постоянного и надежного тока, например, компьютерных блоков питания, и может даже вывести его из строя.

    Таким образом, регулятор становится необходимостью в различных электронных компонентах, требующих сбалансированной и чистой энергии.

    И это просто потому, что его основная функция — стабилизация постоянного или переменного напряжения (в зависимости от конструкции регулятора) и установление постоянного уровня напряжения.

    Короче говоря, в таких системах регулятор напряжения действует как сглаживающий контур.

    Теперь вы понимаете, почему мы продолжаем настаивать на некоторой разнице между выпрямителем и регулятором?

    Давайте продолжим, чтобы вы могли это четко понять.

    Режим работы

    Можно преобразовать переменный ток в постоянное, если у вас есть диод с PN переходом, одно из самых простых полупроводниковых устройств.

    Это даже не сложно, и все, что делает диод с PN-переходом, это пропускает электрический ток в одном направлении (только), что мы называем состоянием прямого смещения.

    Во время процесса электрический ток в состоянии обратного смещения блокируется.

    По сути, так происходит исправление.

    Пришло время узнать, как работает регулятор.

    Для поддержания напряжений в диапазонах, которые не будут вредными для электроприборов, использующих это напряжение, в регуляторе используются твердотельные полупроводниковые устройства для уменьшения напряжения и тока.

    Для ясности, точный механизм, используемый для сглаживания колебаний, зависит от типа регулятора — некоторые используют переключатели, а другие — дополнительное напряжение (подробнее об этом чуть позже).

    Сорта

    Мы не хотим слишком углубляться в технические детали, поэтому для целей этой статьи мы рассмотрим два основных типа выпрямителей, а также два наиболее распространенных типа регуляторов.

    Виды выпрямителей

    Что касается выпрямителей, то у нас есть однополупериодные и двухполупериодные выпрямители.

    Продолжайте читать, чтобы понять, как их различать.

    Однополупериодные выпрямители: Здесь используется один диод для преобразования половины подаваемого сигнала переменного тока (технически называемого положительным полупериодом) в выходной сигнал постоянного тока.Другая половина сигнала (называемая отрицательным полупериодом) закрывается.

    Полнопериодный выпрямитель: Два полупериода (положительный и отрицательный) преобразуются. По эффективности они превосходят полуволновые выпрямители.

    Виды регуляторов

    Преобладают два типа: ступенчатые и индукционные регуляторы.

    Шаговые регуляторы — В них используются переключатели для выравнивания дисбаланса (переключатели позволяют быстро включать / выключать устройство, чтобы изменить выход).

    Индукционные регуляторы — В них используются асинхронные двигатели для подачи вторичного, постоянно регулируемого напряжения для компенсации колебаний тока.

    Приложения

    По большому счету выпрямители принимают множество форм, включая химические элементы с жидким химическим составом, вакуумные ламповые диоды, ртутно-дуговые клапаны, полупроводниковые диоды и т. Д., И находят бесчисленное множество применений.

    Однако, как намекалось ранее, вы, вероятно, найдете их используемыми в качестве компонентов в источниках питания постоянного тока (например, в ПК), а также в системах передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения.

    Регуляторы жизненно важны в системах, которым легко повредить нестабильное напряжение.

    Сюда входят:

    • Электрораспределительные установки крупного размера (монтируются на подстанции или на фидерных линиях).
    • Генераторы, используемые в качестве резервных энергосистем или даже на главных электростанциях (автоматические регуляторы напряжения (АРН)).
    • Чувствительное оборудование — вы подключаете небольшие портативные регуляторы к розетке для защиты таких устройств, как холодильники, кондиционеры, телевизоры и т. Д.от колебания входного напряжения.

    Какая связь между регулятором и выпрямителем?

    В большинстве приложений выходное напряжение выпрямителя обычно сначала сглаживается электронным фильтром (может быть дроссель, конденсатор или даже наборы дросселей, конденсаторов и резисторов).

    Но чтобы гарантировать постоянное постоянное напряжение, за фильтром устанавливается стандартный регулятор напряжения, который дополнительно снижает ток.

    Сказав это, некоторые машины имеют как регуляторы напряжения, так и схемы выпрямителя, построенные в одном компоненте, каждый из которых выполняет свои определенные функции, как описано выше.

    В чем разница между выпрямителем и регулятором? Таблица сравнения

    С другой стороны, регуляторы
    Выпрямитель Регулятор
    Назначение Выпрямитель используется для преобразования переменного тока в постоянный. Поставляется весь выходной ток. Регулятор применяется для регулирования напряжения (и в некоторых случаях действует как ограничитель тока).
    Преимущества Самым большим преимуществом выпрямителей является то, что они преобразуют переменный ток в постоянный, что позволяет использовать переменный ток в устройствах, которые полагаются исключительно на постоянный ток.

    Некоторые приборы и установки могут выйти из строя без надлежащего регулирования выходного напряжения, и это самое большое преимущество регуляторов.

    Процесс Диод с PN переходом облегчает процесс выпрямления.

    Затем этот ток регулируется.

    Некоторые используют переключатели, а другие — дополнительное напряжение для устранения отклонений.
    Использование Выпрямители в основном устанавливаются в электроприборы, такие как полупроводниковые диоды и источники питания постоянного тока. могут быть легко использованы для наружного применения, например, для распределительных сетей, резервных систем электроснабжения и т. Д.

    Заключение

    Как вы видели, между выпрямителем и регулятором есть довольно заметная разница.

    Напомним, что они различаются по режиму работы, функциям, а также по приложениям, в которых они обычно используются.

    Возможно, самое важное, что следует отметить, это то, что выпрямитель преобразует входную мощность переменного тока в электрическую мощность постоянного тока.

    С другой стороны, регуляторы

    — это системы, сконфигурированные для автоматического поддержания постоянного уровня напряжения для защиты различных устройств от повреждений, которые могут быть вызваны колебаниями напряжения.

    Вас может заинтересовать:

    Вот почему ваш портативный кондиционер быстро наполняется водой
    Полупериодный выпрямитель

    — обзор

    В этом подразделе характеристики упомянутых выше выпрямителей будут оцениваться по следующим параметрам.

    10.2.3.1 Взаимосвязь напряжений

    Среднее значение напряжения нагрузки В L , составляет В постоянного тока и определяется как

    (10,1) В постоянного тока = 1T∫0TvL (т) dt

    В случае однополупериодного выпрямителя на рис. 10.2 показано, что напряжение нагрузки В L ( t ) = 0 для отрицательного полупериода. Обратите внимание, что угловая частота источника ω = 2 π = T , и уравнение.(10.1) можно переписать как

    (10.2) Vdc = 12π∫0Tvmsin ω t d (ωt)

    Следовательно,

    (10.3) Полуволновое Vdc = Vmπ = 0,318 Вм

    В случае двухполупериодный выпрямитель, рис. 10.4 и 10.6 показывают, что v L ( t ) = V m | sin ωt | как для положительного, так и для отрицательного полупериода. Следовательно, уравнение. (10.1) можно переписать как

    (10.4) Vdc = 1π∫0πVmsinωt d (ω t)

    Следовательно,

    (10.5) Двухполупериодный Vdc = 2Vmπ = 0,636Vm

    Среднеквадратичное значение напряжения нагрузки В L составляет В L , что определяется как

    ( 10.6) VL = [1T∫0πvL2 (t) dt] 1/2

    В случае полуволнового выпрямителя v L ( t ) = 0 для отрицательного полупериода, поэтому уравнение. (10.6) можно переписать как

    (10.7) VL = 12π∫0π (Vmsin ω t) 2d (ωt)

    или

    (10.8) Полуволна VL = Vm2 = 0.5 Вм

    В случае двухполупериодного выпрямителя В L ( t ) = В м | sin ω t | как для положительного, так и для отрицательного полупериода. Следовательно, уравнение. (10.6) можно переписать как

    (10.9) VL = 1π∫0π (Vmsin ω t) 2d (ωt)

    или

    (10.10) Двухполупериодный VL = Vm2 = 0,707 Vm

    Результат Уравнение (10.10) соответствует ожидаемому, поскольку действующее значение двухполупериодного выпрямленного напряжения должно быть равно значению исходного переменного напряжения.

    10.2.3.2 Токовые отношения

    Среднее значение тока нагрузки i L составляет I dc , а поскольку нагрузка R является чисто резистивной, его можно найти как

    (10,11) Idc = VdcR

    Действующее значение тока нагрузки i L составляет I L , и его можно найти как

    (10,12) IL = VLR

    В случае полуволнового выпрямителя из уравнения. (10,3)

    (10.13) Полуволна Idc = 0,318 VmR

    и из уравнения. (10,8)

    (10,14) Полупериодный IL = 0,5 ВмР

    В случае двухполупериодного выпрямителя из уравнения. (10,5)

    (10,15) Двухполупериодный Idc = 0,636 VmR

    и из уравнения. (10,10)

    (10,16) Двухполупериодный IL = 0,707 VmR

    10.2.3.3 Коэффициент выпрямления

    Коэффициент выпрямления, который является показателем качества для сравнения эффективности выпрямления, определяется как

    (10,17) σ = PdcPL = VdcTdcVLIL

    В случае полуволнового диодного выпрямителя коэффициент выпрямления можно определить, подставив уравнения(10.3), (10.13), (10.8) и (10.14) в уравнение. (10.17).

    (10,18) Полупериод σ = (0,318 Вм) 2 (0,5 Вм) 2 = 40,5%

    В случае двухполупериодного выпрямителя коэффициент выпрямления получается заменой уравнений. (10.5), (10.15), (10.10) и (10.16) в уравнение. (10.17).

    (10,19) Двухполупериодный σ = (0,318 Вм) 2 (0,707 Вм) 2 = 81%

    10.2.3.4 Форм-фактор

    Форм-фактор (FF) определяется как отношение среднеквадратичного значение (нагревательная составляющая) напряжения или тока до его среднего значения,

    (10.20) FF = VLVdc или ILIdc

    В случае полуволнового выпрямителя FF можно найти, подставив уравнения (10.8) и (10.3) в уравнение. (10.20).

    (10.21) Полупериодный FF = 0,5 Vm0,318 Vm = 1,57

    В случае двухполупериодного выпрямителя FF можно найти, подставив уравнения (10.16) и (10.15) в уравнение. (10.20).

    (10,22) Полноволновой FF = 0,707 Вм 0,636 Вм = 1,11

    10.2.3.5 Коэффициент пульсаций

    Коэффициент пульсаций (RF), который является мерой содержания пульсаций, определяется как

    (10.23) RF = VacVdc

    , где V ac — эффективное (действующее значение) значение переменной составляющей напряжения нагрузки v L .

    Подставляя уравнение. (10.24) в уравнение. (10,23) RF может быть выражен как

    (10,25) RF = (VLVdc) 2-1 = FF2-1

    В случае полуволнового выпрямителя

    (10,26) Полупериодный RF = 1,572- 1 = 1,21

    В случае двухполупериодного выпрямителя

    (10,27) Двухполупериодный RF = 1,112-1 = 0,482

    10.2.3.6 Коэффициент использования трансформатора

    Коэффициент использования трансформатора (TUF), который является мерой качества выпрямительной цепи, определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к номинальной мощности трансформатора, требуемой в соответствии с требованиями вторичная обмотка,

    (10,28) TUF = PdcVsIs = VdcIdcVsIs

    , где В s и I s — номинальные значения действующего напряжения и действующего тока вторичного трансформатора.

    Действующее значение вторичного тока трансформатора I с такое же, как у тока нагрузки I L .Для однополупериодного выпрямителя I s можно найти из уравнения. (10.14).

    (10.30) Полуволна Is = 0,5 ВмР

    Для двухполупериодного выпрямителя I s находится из уравнения. (10.16).

    (10,31) Двухполупериодный Is = 0,707 ВмР

    Следовательно, TUF полуволнового выпрямителя можно получить, подставив уравнения (10.3), (10.13), (10.29) и (10.30) в уравнение. (10.28).

    (10,32) Полуволновый TUF = 0,31820,707 × 0,5 = 0,286

    Плохой TUF полуволнового выпрямителя означает, что используемый трансформатор должен иметь 3.Номинальная мощность 496 (1 / 0,286) ВА для обеспечения выходной мощности 1 Вт постоянного тока на нагрузку. Кроме того, вторичная обмотка трансформатора должна пропускать постоянный ток, который может вызвать насыщение магнитопровода. В результате однополупериодные выпрямители используются только тогда, когда потребность в токе невелика.

    В случае двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом схему можно рассматривать как два полуволновых выпрямителя, работающих вместе. Следовательно, номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора, В с I с , вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя, но выходная мощность постоянного тока увеличивается в четыре раза из-за более высокого коэффициента выпрямления, как показано Уравнения.(10.5) и (10.15). Следовательно, TUF двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом можно найти из уравнения. (10,32)

    (10,33) Full-wavw TUF = 4 × 0,31822 × 0,707 × 0,5 = 0,572

    В случае мостового выпрямителя он имеет самый высокий TUF в схемах однофазного выпрямителя, потому что токи, протекающие в обоих первичная и вторичная обмотки представляют собой сплошные синусоиды. Подставляя уравнения. (10.5), (10.15), (10.29) и (10.31) в уравнение. (10.28) можно найти TUF мостового выпрямителя.

    (10,34) Мостовой TUF = 0,6362 (0,707) 2 = 0,81

    Номинальная мощность двухполупериодного выпрямителя в первичной обмотке трансформатора равна номинальной мощности мостового выпрямителя, поскольку ток, протекающий в первичной обмотке, также является непрерывной синусоидой.

    Основы эксплуатации, мониторинга и обслуживания выпрямителя

    Устойчивость, кажется, стала 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 сокращает время труда / времени 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 с приложенным током (ICCP) использует внешнее питание в виде выпрямителя или другого источника напряжения, который приводит в действие аноды с приложенным 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.

    Эксплуатация

    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. Обычно 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 можно найти 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 одобренного 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 тем как приступить к поиску неисправностей неработающего выпрямителя, обязательно выключите его, как с помощью автоматического выключателя, так и при отключении панели. Наиболее частые проблемы выпрямителя включают неисправные счетчики, незакрепленные клеммы, перегоревшие предохранители, открытую конструкцию / заземляющие провода и повреждение молнией (даже при наличии грозозащитных разрядников).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 молниеотводы 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 дорожный 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 вольт, и ампер, значит, проволочный вывод структуры поврежден. Если по-прежнему нет усилителей, выключите выпрямитель, верните подводящий провод конструкции 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 через 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 строительства 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 отверстий шкафа. Простой и эффективный химический пестицид, который идеально подходит для использования в выпрямителе, — это небольшая открытая чашка 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 обращения с выпрямителями», 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.

    Полуполупериодный и полнополупериодный выпрямители | Преобразование переменного тока в постоянный ток

    Преобразование мощности очень распространено в современной электронике. Мы постоянно переключаемся с переменного тока на постоянный и наоборот. Обычным источником переменного тока является источник питания, тогда как батареи используются для питания постоянного тока по мере необходимости. Однако преобразование переменного тока в постоянный — это более простой способ вместо того, чтобы покупать новую батарею каждый раз, когда вам нужен постоянный ток. Выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный, и часто используется во многих устройствах, используемых вокруг нас.Однако одноступенчатый выпрямитель не создает плавного постоянного тока, который можно было бы использовать. Многоступенчатое выпрямление и дополнительные схемы необходимы для более плавного или пригодного для использования постоянного тока. Посмотрим, как это происходит.

    Основы полуволнового и полноволнового выпрямления

    Самый простой выпрямитель — это диод, подключенный к источнику переменного тока. Это также известно как полуволновой выпрямитель. Простой однополупериодный выпрямитель представляет собой одиночный диод с p-n переходом, подключенный последовательно к нагрузочному резистору. Работу полуволнового выпрямителя легко понять: диод с p-n переходом проводит ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении.

    Этот принцип используется в полуволновом выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Здесь предусмотрен входной цикл переменного тока. Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Диод с p-n переходом проводит ток только при прямом смещении. Тот же принцип используется в полуволновом выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Вход здесь — переменный ток. Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Поскольку диод смещен в прямом направлении в течение полупериода переменного тока, выход доступен только в течение этого полупериода.

    Для уменьшения пульсаций в цепи выпрямителя с конденсаторным фильтром:

    • RL следует увеличить.
    • Входная частота
    • должна быть уменьшена.
    • Необходимо увеличить входную частоту
    • .
    • Следует использовать конденсаторы
    • с высокой емкостью.
    Схема однополупериодного выпрямителя Выход полуволнового выпрямителя

    Двухполупериодный выпрямитель

    Подобно полуволновой схеме, двухполупериодная схема выпрямителя вырабатывает выходное напряжение или ток, который является чисто постоянным или имеет некоторую заданную составляющую постоянного тока.Двухполупериодные выпрямители имеют некоторые фундаментальные преимущества перед своими полуволновыми выпрямителями. Среднее выходное напряжение постоянного тока выше, чем для полуволны, выход двухполупериодного выпрямителя имеет меньшую пульсацию, чем у полуволнового выпрямителя, что дает относительно более гладкую форму выходного сигнала.

    Часто используются два основных типа двухполупериодных выпрямителей. В меньшей конструкции используются два диода вместо одного диода, используемого в полуволновом диоде, то есть по одному на каждую половину цикла.Многообмоточный трансформатор используется там, где вторичная обмотка разделена поровну на две половины с центральным ответвленным соединением. Подключение двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру показано ниже.

    Схема двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением Схема двухполупериодного выпрямителя с диодным мостом Полная форма сигнала синусоидального выпрямителя

    Для другой конфигурации требуется четыре диода, соединенные по схеме Н-моста. Четыре диода, обозначенные от D1 до D4, расположены в «последовательных парах», при этом только два диода проводят ток в течение каждого полупериода.Во время положительного полупериода питания диоды D1 и D2 проходят последовательно, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку. Во время отрицательного полупериода питания диоды D3 и D4 проходят последовательно, но диоды D1 и D2 выключаются, поскольку теперь они смещены в обратном направлении. Ток, протекающий через нагрузку, имеет то же направление, что и раньше.

    Фильтрация выпрямленного напряжения

    Выходной сигнал через диоды в вышеуказанных шагах не является ни полным, ни полностью постоянным током.Выходной сигнал не является постоянным постоянным током и его нецелесообразно использовать с цепями. Схема фильтра, также известная как сглаживающий конденсатор, добавляется к схеме выпрямителя для улучшения выходного сигнала. Сглаживающие конденсаторы подключаются параллельно нагрузке на выходе двухполупериодного мостового выпрямителя. Эта схема фильтра увеличивает средний выходной уровень постоянного тока, поскольку конденсатор действует как запоминающее устройство. Сглаживающий конденсатор преобразует пульсирующий выход выпрямителя в более плавный выход постоянного тока.

    Выход конденсатора

    Тем не менее, на выходе все еще есть небольшая пульсация, которую можно сгладить путем изменения номиналов конденсатора.Напряжение пульсаций обратно пропорционально величине сглаживающего конденсатора. Эти два связаны следующей формулой:

    В пульсация = I нагрузка / (fxC)

    Альтернативой является использование ИС регулятора напряжения для источника постоянного тока.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.