Меню

Как выбирать выпрямитель тока



Как выбрать выпрямитель тока?

Выпрямители тока — это устройства, преобразующие переменное напряжение сети в постоянное. Их использование необходимо при подключении к сети электронной или транзисторной аппаратуры, а также приборов, для работы которых необходимо отличное от стандартного напряжение.

Различают несколько видов этих устройств:

  • электроконтактные,
  • кенотронные,
  • ртутные,
  • газотронные,
  • полупроводниковые и другие.

Также существует разделение выпрямителей на однополупериодные и двухполупериодные. Первые предназначены для подключения устройств малой мощности с емкостными и индуктивными сглаживающими фильтрами. Вторые используются для питания более мощных приборов и обеспечивают более высокую пульсацию выпрямленного тока.

По числу фаз выпрямители разделяются на:

  • однофазные для электрооборудования малой мощности;
  • двухфазные для приборов средней мощности;
  • трехфазные для мощного промышленного оборудования;
  • многофазные.

В зависимости от уровня преобразуемого напряжения различают: низковольтные (до 100 В), средневольтовые (220—1000 В) и высоковольтные (более 1000 В) приборы.

Разновидностью выпрямителей тока являются инверторы — устройства, которые выполняют обратную функцию: преобразовывают постоянное напряжение в переменное.

Самое широкое применение находят следующие виды выпрямителей тока:

  1. устройства для зарядки аккумуляторов;
  2. полупроводниковые приборы для обеспечения постоянным током гальванических ванн, промышленных станков, очистного и другого оборудования;
  3. универсальные полупроводниковые устройства, преобразующие трехфазный переменный ток в постоянный.

Выпрямители тока от компании «Штиль»

Если вы хотите получить квалифицированный ответ на вопрос, как выбрать выпрямитель тока, обращайтесь к специалистам компании «Штиль». Наше предприятие является производителем этого оборудования и может предложить вам устройства для решения самых разных задач. В каталоге представлены устройства для бытового и промышленного использования, рассчитанные на подключение разного по мощности оборудования.

Обратившись к нам, вы получите рекомендацию по выбору оптимального по параметрам выпрямителя тока и сможете купить качественное и надежное устройство по выгодной цене с гарантией от производителя.

Источник

Выпрямитель тока

Выпрямители электрического тока представляют собой различные преобразователи сигналов. Согласно характеру устройства, могут быть полупроводниками на базе диодов или транзисторов, механическими либо вакуумными. Функция агрегата – превращение переменного сигнала, идущего ко входу, в постоянный на выходе. Большая часть подобных устройств может создать пульсирующий электрический ток, оставляя на выходе пульсации. Поэтому требуется дополнительно доукомплектовывать цепь фильтрами, которые бы сглаживали колебания. Устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный, называется инвертором и применяется в источниках бесперебойного питания и аккумуляторах.

Выпрямитель тока, схема с одним мостом

Какие бывают выпрямители

Построение устройств, выпрямляющих переменный ток, базируется на функции итогового агрегата. При необходимости только выравнивать колебания сборка на печатных платах производится за счет неуправляемых полупроводниковых элементов – диодов. Таким образом строятся простейшие выравнивающие элементы.

При необходимости изменений уровня мощности, которая передается на принимающее оборудование, устройство собирают с использованием контролируемых вентилей (тиристоров). Такие выпрямители тока требуются для работы некоторых двигателей, работающих за счет электричества. За счет регулировки подаваемого напряжения изменяется скорость вращения ротора.

N-фазные выпрямители

В подобных устройствах насчитывают более 3 фаз для выпрямления тока. Другие конструктивные особенности различаются. Многофазный выпрямитель может состоять как из полноценного моста, так и из четверти и половины. По количеству входов и распараллеливанию их делят на раздельные, объединенные звездами или кольцами. Кроме того, существуют последовательные виды.

Принцип работы выпрямителей сигналов

Что такое выпрямитель? Устройство работает за счет свойств полупроводниковых радиоэлементов по пропусканию тока исключительно от анода к катоду. Поэтому при прохождении через устройство синусоиды переменного тока происходит обрезка отрицательной части волны. Таким образом на выходе радиоэлемента остается только положительная полуволна. Электрический ток подобного типа называется однополупериодным с пульсациями. От анода к катоду проходит сигнал только ½ всего времени. Колебания происходят от нуля до максимального значения.

Строение двухполупериодных устройств базируется на мосту из четырех вентилей, которые приводят к попаданию всех полуволн. При этом отрицательная полуволна инвертируется. Фактически строение двухполупериодных выпрямителей аналогично двум или более однополупериодным с катодами, направленными один на другой.

Классификация по назначению и устройству

Выпрямители переменного тока разделяют на несколько различных видов, в зависимости от характеристик, использования периодов переменного тока, схем, по количеству фаз и типу пропускающего элемента. В общем виде классификация имеет следующий вид:

  • По количеству периодов, задействованных в работе (одно,- и двухполупериодные, а также с полным и неполным использованием волны);
  • По типажу устройства делят на включающие электронный мост, умножающие напряжение, с наличием или отсутствием трансформаторов;
  • По количеству фаз разделяют на однофазные, двух, трех,- и N-фазные;
  • Согласно типу устройства, пропускающего синусоиду, делят на полупроводниковые диодные и тиристорные, механические и вакуумные, ртутные;
  • По виду пропускаемой волны делят на импульсные, аналоговые и цифровые.

Однополупериодный выпрямитель (четвертьмост)

Представляет собой простейшее устройство, преобразовывающее сигнал из переменного электрического тока в постоянный. Таким образом происходит сглаживание уровня сигнала. Схема построена на одном полупроводниковом вентиле (диоде). Редко применяется в промышленности, так как для питания автоматики и аппаратуры требуется добавление в цепь питания фильтров, которые бы сглаживали полуволну. Поэтому размеры и масса устройств на базе данного выпрямителя выходят слишком значительными. Не подходит к электрическому току с промышленной частотой сигнала в 50-60 Герц.

Такая схема выпрямителя используется в импульсных БП. Требуется для компьютерной техники и с высокой частотой сигнала – около 10 Герц. Также применяется в промышленности для выпрямления высокочастотного тока.

Устройство отличается следующими достоинствами:

  • Высокая частота пульсация;
  • Повышенная нагрузка на выпрямляющее устройство;
  • Ухудшение работы трансформатора вследствие намагничивания;
  • Невысокий показатель соотношения габаритов к мощности.

Однополупериодный выпрямитель

Два четвертьмоста параллельно

Данная схема состоит из двух четвертьмостов с одним периодом, которые работают независимо один от одного, на одну мощность. Принцип работы заключается в распараллеливании полуволны на 2 части. При первом временном промежутке происходит на одну половину, затем через часть схемы.

Два полных моста последовательно

Это двухфазная схема, которая включает два последовательных диодных моста. При этом электродвижущая сила равняется удвоенной относительно полного моста с одной фазой. Относительно сопротивление увеличивается в 4 раза.

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема

В таком устройстве диодные мосты подключается ко вторичной обмотке трансформирующего прибора. Полупроводниковые элементы работают попарно, каждый со своей очередностью, пропуская только положительную или отрицательную полуволну. Таким образом частота колебания мощности, которая была выпрямлена, вдвое выше частоты тока в сети.

Три полных моста параллельно (12 диодов)

Это менее распространенная схема, состоящая из 12 параллельно соединенных диодов. По большинству характеристик значительно превосходит другие выпрямители напряжения. При прохождении электрического тока через всю схему исходящее напряжение выходит без пульсаций.

Три полных моста последовательно

Последовательная схема с двенадцатью диодами представляет собой трехфазный выпрямитель тока. Сопротивление в ней эквивалентно трем диодным мостам, в каждом из которых уровень сопротивления равен 3R. Таким образом, общий уровень препятствия движению заряженных частиц приблизительно равен 9R. В то время как частота колебаний в 6 раз выше, чем такая же от поступающего сигнала. Достоинством такого выпрямителя является наибольшая средняя электродвижущая сила, поэтому он часто используется в источниках мощности с большим выходным напряжением.

Трехфазная схема выпрямления

Устройства с тремя входящими фазами являются достаточно распространенными. Они обрезают часть волны, за счет чего значительно снижают колебания. Наиболее популярна трехдиодная схема Миткевича и шестидиодная схема Ларионова.

Трехфазные выпрямители

Три двухфазных двухчетвертьмостовых параллельных выпрямителей Миткевича последовательно (6 диодов)

Такая схема нередко называется шестифазной. По свойствам похожа на выпрямитель, состоящий из трех полных диодных блоков, соединенных последовательно. Однако в данной схеме значительно повышается уровень эквивалентного сопротивления. Последовательная схема состоит из 6 диодов и резистора, поэтому относительный ток через каждый из проводящих элементов вдвое выше.

Читайте также:  Приведите пример источника тока в которых используется световая энергия

Модификации с гальванической развязкой

Накопительные элементы могут быть добавлены в схему для улучшения выходных характеристик. Применение конденсаторов и батарей позволит однопериодному выпрямителю во время отрицательной полуволны продолжать подавать на выход напряжение, которое накопилось во время положительной. Кроме того, накопление мощности на конденсаторе приводит к снижению максимального напряжения полуволны на выходе. Подобные схемы часто используются в усилителях.

Как происходит выпрямление переменного тока

Действие над полуволнами осуществляется за счет использования свойств полупроводниковых либо механических вентилей. За счет PN перехода диод пропускает ток только в том случае, если на аноде напряжение выше, чем на катоде. Поэтому при прохождении через полупроводниковый элемент остается только положительная полуволна. При использовании диодных мостов каждый элемент работает попарно, выдавая на выход положительное и отрицательное напряжение раздельно.

Среднее значение выпрямленного напряжения

Усредненный показатель сглаженного напряжения для выпрямителя рассчитывается по формуле:

Формула

В однополупериодных простейших схемах, которые построены на одном диоде (четверть моста), значение приблизительно равно 0.45 от входящего напряжения в вольтах.

Для чего постоянный ток

Переменный ток не подходит для некоторых задач. Аккумуляторные батареи возможно заряжать только постоянным током. То же самое касается электролизных установок. Также это требуется для работы осветительных приборов и большинства компактных устройств: компьютеров и телефонов.

Основные соотношения для выпрямителя

Главные параметры для выпрямителя выбираются в момент времени. Расчет величин происходит по образной формуле:

Соотношения для выпрямителя

Где:

  • Um – параметр, соответствующий колебаниям синусоиды переменного тока;
  • U – текущее значение напряжения на синусоиде;
  • U2 – текущая величина мощности в обмотке трансформатора;
  • Ud – усредненный показатель выпрямленной мощности;
  • Udo – константа, которая отвечает за постоянное сглаженное напряжение без подачи питания.

Средний ток диодов

Полупроводниковые радиоэлементы обладают выпрямляющими свойствами. Поэтому их важнейшей характеристикой считается средний ток. Данная величина представляет собой усредненную за время работы сглаженного постоянного тока через полупроводниковый период. В вентилях выпрямительного типа значение может достигать от сотых частей до 100 и выше Ампер.

Мостовой удвоитель напряжения

Схема сходна по структуре с мостом Гретца, однако дополнительно устанавливаются накопительные элементы. Это позволяет суммировать напряжение на выходе из мощности, накопленной конденсаторами за время прохождения тока. Удвоение представляет собой преобразование низкочастотного переменного напряжения в высокочастотное постоянное.

Удвоитель напряжения

Выпрямитель – это устройство, которое превращают переменный ток, полученный из сети, в нужный постоянный. При этом электрический ток на выходе может обладать сниженной амплитудой колебаний либо быть полностью сглаженным. Таким образом, устройства, требующие для работы постоянного напряжения, получают питание. Используется для зарядки большинства аккумуляторов, например, в зарядном устройстве Рассвет, сварочных аппаратах и электросиловых установках. Класс устройства определяется количеством диодов.

Видео

Источник

Выпрямители: разновидности, схемы, формулы и функции расчета

рис. 2.73 аВ маломощных источниках питания (до нескольких сотен ватт) обычно используют однофазные выпрямители. В мощных источниках целесообразно применять трехфазные выпрямители.

Выпрямители имеют следующие основные параметры: а) среднее значение выходного напряжения uвых

где Т − период напряжения сети (для промышленной сети − 20 мс);

  • среднее значение выходного тока iвыx и Iср= 1/T· T ∫iвыхdt
  • коэффициент пульсаций выходного напряжения ε = Um/ Uср, где Um — амплитуда низшей (основной) гармоники выходного напряжения. Часто коэффициент пульсаций измеряют в процентах.

Обозначим его через ε %: ε % = Um/Uср · 100%

Указанные параметры являются наиболее важными при использовании выпрямителя.

  1. Параметры выпрямителей
  2. Однофазный однополупериодный выпрямитель
  3. Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой
  4. Однофазный мостовой выпрямитель
  5. Схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом
  6. Схема трехфазного мостового выпрямителя (схема Ларионова)

Параметры выпрямителей

При проектировании выпрямителя широко применяются также следующие параметры, характеризующие его внутренние особенности:

  1. действующее значение Uвх входного напряжения выпрямителя;
  2. максимальное обратное напряжение Uобр.макс на отдельном диоде или тиристоре (т. е. на вентиле). Это напряжение принято выражать через напряжение Uср;
  3. среднее значение Iд.ср тока отдельного вентиля;
  4. максимальное (амплитудное) значение Iд.макс тока отдельного вентиля.

Токи Iд.ср и Iд.макс принято выражать через Iср. Значение Uобр.макс используется для выбора вентиля по напряжению. Значения

Iд.сри Iд.макс используются для выбора вентиля по току. Здесь следует иметь в виду, что вследствие малой тепловой инерционности полупроводникового вентиля он может выйти из строя даже в том случае, когда его средний ток I д.срм мал, но велик максимальный ток Iд.макс.

Однофазный однополупериодный выпрямитель

Он является простейшим и имеет схему, изображенную на рис. 2.73, а. В таком выпрямителе ток через нагрузку протекает лишь в течение полупериода сетевого напряжения (рис. 2.73, б).

рис. 2.73 а

рис. 2.73 б

Исходя из приведенных выше определений, получим основные параметры:

Источник

7 лучших стабилизаторов напряжения 220в для дома – рейтинг 2021 года

Чтобы защитить бытовые приборы в частном доме или на даче от скачков напряжения устанавливаются стабилизаторы напряжения на 220 вольт. В этой статье вы узнаете о принципе их работы, советах по выбору и прочтете список лучших моделей этих устройств.

Как выбрать

стабилизатор напряжения

Выбор стабилизаторов происходит между однофазовым и трехфазовым.

  • Важные советы по выбору ↓
  • Лучшие стабилизаторы напряжения 2021 года ↓
  • АСН-1000 Н2/1-Ц ↓
  • Штиль R-600 ↓
  • Модель FoxweldSmart 500 ↓
  • TEPLOCOM ST-555 (400ВА, 220В) БАСТИОН ↓
  • Модель SKAT-ST ↓
  • LIDER PS-400W ↓
  • PROGRESS ↓
  • Что такое стабилизатор и для чего он нужен? ↓
  • Виды и их характеристики ↓
  • Ступенчатые выпрямители ↓
  • Феррорезонансные устройства ↓
  • Электромеханические трансформаторы тока ↓
  • Бестрансформаторные устройства ↓
  • Расчёт мощности ↓

Для этого нужно:

  1. Выяснить, какие приборы и переменный ток есть в помещение. Если это однофазовое напряжение, тогда стабилизатор подойдет с одной фазой.
  2. Когда в доме имеются мощные электрические приборы, тут нужен стабилизатор с 3 фазами.
  3. Бывают ситуации, что к дому подходит 3 фазы, а надобности в этом нет. Если все электроприборы одинаковой мощности, можно на каждую фазу установить по одному выпрямителю. В случае когда требуются более мощные трехфазные выпрямители, можно установить на несколько фаз один, а остальные приборы пустить как обход трансформатору.

Также, при выборе выпрямителя, нужно учитывать его мощность для каждого электрического прибора.

Для механизмов с электродвигателями, берут определенный коэффициент, который кратный:

  1. Стиральная машина – от 3 до 5.
  2. Микроволновая печь – 2.
  3. Холодильник – от 5 до 10.
  4. Электрическая – от 7 до 10.

Важные советы по выбору

Приобретение стабилизатора напряжения – очень важное и ответственное мероприятие. К нему рекомендуется тщательно подготовиться. В первую очередь, следует определиться, нужен ли он вообще.

Как показывает практика, напряжение в электрических сетях часто различается, поэтому выпрямитель необходим даже для профилактики.

Важно отметить, что свое внимание нужно обращать на основные характеристики:

  1. Мощность на выходе.
  2. Количество фаз.
  3. Общая масса.
  4. Размер устройства.
  5. Срок эксплуатации.
  6. Рабочий спектр напряжения.
  7. Скорость реагирования на перепады напряжения.

Также, нужно уточнить, какая нагрузка и для какого прибора требуется? Если это несколько бытовых приборов небольшой мощности, подойдет однофазовый стабилизатор. В случае, когда приборов много и нагрузку требуется распределять, то тут не обойтись без трехфазового выпрямителя.

Лучшие стабилизаторы напряжения 2021 года

На мировом рынке электротехники представлен огромный выбор стабилизаторов напряжения.

Читайте также:  Электрические подстанции переменного тока

Очень важно не растеряться и приобрести действительно необходимый трансформатор для определенных условий.

Например:

АСН-1000 Н2/1-Ц

стабилизатор напряжения АСН-1000 Н2/1-Ц

Это однофазовый цифровой стабилизатор, его стоимость на рынке 2600 рублей. Он вешается на стену.

Штиль R-600

стабилизатор напряжения Штиль R-600

Более дорогая, примерная цена в пределах 4000 рублей. Предназначен для защиты электропитания приборов при переменном напряжении. В особенности подходит для электронной техники.

Модель FoxweldSmart 500

стабилизатор напряжения FoxweldSmart 500

Это бытовой однофазовый напольный выпрямитель. Издает высокий уровень шума, цена регулируется пределами 1000 рублей.

TEPLOCOM ST-555 (400ВА, 220В) БАСТИОН

стабилизатор напряжения TEPLOCOM ST-555

Трехфазовый мощный трансформатор, используется при больших нагрузках электрической сети. Стоимость 3700 рублей.

Модель SKAT-ST

стабилизатор напряжения SKAT-ST

Трехфазовый стабилизатор, используется исключительно в промышленных целях. Цена его от 5000 рублей.

LIDER PS-400W

стабилизатор напряжения LIDER PS-400W

Электрический трехфазовый выпрямитель. Мощность от 400 ватт, что позволяет использовать на больших промышленных помещений. Быстродействующий широкоспекторный. Стоимость в пределах 7500 рублей.

PROGRESS

PROGRESS - стабилизатор напряжения

Бывают как трехфазные, так и однофазные. Применяются для дома, офиса и большого производства. Защищает от низкого напряжения и его перепадов.

Выбор представлен очень широкий, главное, определиться, для каких нужд нужен стабилизатор напряжения.

Если трансформатор напряжения работает очень громко, то он влияет ночью. Также, покупатели благоприятно отзываются о внешнем виде некоторых моделей. Важно, чтобы они прекрасно вписывались в интерьер дома.

Что такое стабилизатор и для чего он нужен?

На сегодняшний день, рынок электроприборов предлагает большой выбор выпрямителей. Устройства можно подобрать по техническим характеристикам, которые будут подходить определенной электросети.

Но для начала нужно разобраться, что же такое трансформатор переменного тока. Если его правильно подобрать, он будет служить долгие годы. Устройство, как уже говорилось ранее, защищает электроприборы от перепада переменного тока.

С помощью выпрямителя тока, все электроприборы работают в щадящем режиме. Это позволяет сэкономить на электроэнергии и продлить эксплуатацию бытовой техники. Если подробно разобраться, то вся электротехника изготавливается со специальной программой и рассчитана на определенное напряжение в сети.

Если все условия соблюдены, бытовые приборы будут работать с высокой производительностью и минимальной затратой энергии. Переменный ток электрической сети часто меняется, поэтому выпрямитель выравнивает его.

Еще применяют трансформаторы напряжения для двигателей автомобилей. Они нужны для того, чтобы двигатель мог завестись без перегрузок с низкого напряжения. Пример двигателя автомобиля, можно взять мотор стиральной машины. При постоянных перепадах без стабилизатора тока, двигатель испытывает большие перегрузки, как следствие может сгореть.

Виды и их характеристики

Самые популярные виды приборов:

Ступенчатые выпрямители

ступенчатый стабилизатор напряжения

Это устройства переменного напряжения самое распространенное. Оно удобно тем, что у такого стабилизатора одни из самых лучших характеристик. Также, ценовая политика достаточно демократична. Работает выравниватель при помощи специальных ключей отводов с различным коэффициентом переменного тока.

Феррорезонансные устройства

Феррорезонансный выпрямитель

Этот трансформатор считается первым, уже не так современен, как другие. Из-за его недостатков, трансформатор не пользуется популярностью. Он слишком шумный и большой по габаритам. Также, высокая чувствительность к перепадам напряжения не дает устройству эффективно работать.

Электромеханические трансформаторы тока

электромеханический трансформатор тока

Работают с помощью двигателя, который управляет ползунком. Он очень высокоточный, регулируется с помощью специальных витков. Имеет широкий диапазон стабилизации. Но есть существенные недостатки такого выпрямителя. Он очень быстро изнашивается, механизм работает только с течением одного года. Нет шумоизоляции, очень громко работает.

Бестрансформаторные устройства

бестрансформаторный стабилизатор

Один из самых новых типов трансформаторов. Он имеет ряд положительных сторон, что значительным образом выделяет его из всех имеющихся моделей. В первую очередь – это расширенный спектр напряжения на входе, высокая мощность, легкий, малогабаритный. Единственный весомый недостаток такого трансформатора, это слишком высокая цена. Обычный потребитель не всегда сможет его себе позволить.

Также, они все различаются по фазам:

  1. Однофазные.
  2. Трехфазные.

Рассматривая подробно однофазные трансформаторы, можно выделить несколько особенностей. Он нужен при пользовании бытовой техникой с напряжением сети 220 вольт. Они могут решить много задач, что касается электроснабжения дома.

Расчёт мощности

стабилизатор напряжения

Перед тем, как приобрести стабилизатор напряжения, очень важно сделать расчет мощности всего, чему необходима электроэнергия. То есть, требуется подсчитать сумму всех электрических приборов дома.

Рекомендуется также учесть тот факт, что некоторые виды электродвигателей по мощности намного больше, чем установлено. Тогда, в свою очередь, выпрямитель напряжения должен быть намного мощнее всех двигателей и компрессоров в пять раз.

Чтобы правильно рассчитать мощность, нужно не только сложить все бытовые приборы, но учитывать впускаемый ток. Чтобы узнать мощность электрическийх приборов, рекомендуется посмотреть этикетку или технический паспорт. Еще одним моментов является тип нагрузки, который также следует учесть при расчетах.

Она бывает 2 типов:

  1. Активная нагрузка – это преобразование приборами различных типов энергии. Таких как световая или тепловая. Большинство электрических приборов имеют только активную нагрузку. Они потребляют приблизительно один квт электроэнергии.
  2. Реактивная нагрузка – к ней относятся разнообразные двигатели. Эти бытовые приборы имеют как полную мощность, так активную. Она имеет условное обозначение. Если требуется вычислить мощность такого электроприбора, нужно активную мощность разделить на указанное условное обозначение.

Также, в расчетах учитываются пусковые токи, то есть потребление электроэнергии при запуске прибора. Такие токи есть наличием у приборов с электродвигателем. Если поставили трансформатор, то нужно мощность таких приборов умножать на пять. В противном случае, трансформатор не предоставит возможность включить прибор.

Источник

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Электрическую энергию удобно транспортировать и преобразовывать по величине в виде переменного напряжения. Именно в таком виде она подается к конечному потребителю. Но для питания многих устройств нужно все-таки постоянное напряжение.

Трёхфазный выпрямитель напряжения.

Для чего нужен выпрямитель в электротехнике

Задача преобразования переменного напряжения в постоянное возложена на выпрямители. Это устройство широко применяется, и главные сферы использования выпрямляющих устройств в радио- и электротехнике:

  • формирование постоянного тока для силовых электроустановок (тяговые подстанции, электролизные установки, системы возбуждения синхронных генераторов) и мощных двигателей постоянного тока;
  • источники питания для электронных приборов;
  • детектирование модулированных радиосигналов;
  • формирование постоянного напряжения, пропорционального уровню входного сигнала, для построения систем автоматической регулировки усиления.

Полная область применения выпрямителей обширна, и перечислить её в рамках одного обзора невозможно.

Принципы работы выпрямителей

В основу работы выпрямительных устройств положено свойство односторонней проводимости элементов. Делать это можно разными способами. Многие пути для промышленного применения отошли в прошлое – например, применение механических синхронных машин или электровакуумных приборов. Сейчас применяются вентили, проводящие ток в одну сторону. Не так давно для мощных выпрямителей применялись ртутные устройства. На сегодняшний момент они практически вытеснены полупроводниковыми (кремниевыми) элементами.

Типовые схемы выпрямителей

Выпрямляющее устройство может быть построено по различным принципам. Анализируя схемы устройств, надо помнить, постоянным напряжение на выходе любого выпрямителя можно назвать лишь условно. Этот узел выдает пульсирующее однонаправленное напряжение, которое в большинстве случаев надо сглаживать фильтрами. Часть потребителей требует еще и стабилизации выпрямленного напряжения.

Однофазные выпрямители

Самым простым выпрямителем переменного напряжения служит одиночный диод.

Схема выпрямления напряжения, с помощью одного диода.

Он пропускает к потребителю положительные полуволны синусоиды и «срезает» отрицательные.

Значение напряжения после диода.

Область применения такого устройства невелика – в основном, выпрямители импульсных блоков питания, работающих на относительно высоких частотах. Хотя оно и выдает ток, текущий в одном направлении, у него есть существенные недостатки:

  • высокий уровень пульсаций – для сглаживания и получения постоянного тока потребуется большой и громоздкий конденсатор;
  • неполное использование мощности понижающего (или повышающего) трансформатора, ведущее к увеличению потребных массогабаритных показателей;
  • средняя ЭДС на выходе составляет меньше половины подведенной ЭДС;
  • повышенные требования к диоду (с другой стороны – нужен всего один вентиль).
Читайте также:  Коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока равен

Поэтому большее распространение получила двухполупериодная (мостовая) схема.

Мостовая схема выпрямления напряжения.

Здесь ток через нагрузку течёт дважды за период в одном направлении:

  • положительная полуволна по пути, обозначенному красными стрелками;
  • отрицательная полуволна по пути, обозначенному зелеными стрелками.

Выходное напряжение после выпрямления диодным мостом.

Отрицательная волна не пропадает, а также используется, поэтому мощность входного трансформатора используется полнее. Средняя ЭДС в два раза больше, чем у однополупериодного варианта. Форма пульсирующего тока гораздо ближе к прямой, но сглаживающий конденсатор все же потребуется. Его ёмкость и габариты будут меньше, чем в предыдущем случае, потому что частота пульсаций составляет удвоенную частоту сетевого напряжения.

Если есть трансформатор с двумя одинаковыми обмотками, которые можно соединить последовательно или с обмоткой, имеющей отвод от середины, двухполупериодный выпрямитель можно построить по другой схеме.

Схема выпрямителя напряжения, с обмоткой трансформатора, имеющей отвод от середины

Этот вариант фактически является удвоенной схемой однополупериодного выпрямителя, но обладает всеми достоинствами двухполупериодного. Недостатком является необходимость применения трансформатора специфической конструкции.

Если трансформатор изготавливается в любительских условиях, нет препятствий намотать вторичную обмотку так, как требуется, но придется применить железо несколько увеличенных размеров. Зато вместо 4 диодов используется только 2. Это позволит скомпенсировать проигрыш в массогабаритных показателях, и даже выиграть.

Если выпрямитель рассчитан на большой ток и вентили надо устанавливать на радиаторах, то установка в два раза меньшего количества диодов дает существенную экономию. Ещё надо учитывать, что такой выпрямитель имеет вдвое большее внутреннее сопротивление, по сравнению с собранным по мостовой схеме, поэтому нагрев обмоток трансформатора и связанные с этим потери также будут выше.

Трёхфазные выпрямители

От предыдущей схемы логично перейти к выпрямителю трехфазного напряжения, собранного по подобному принципу.

Схема трёхфазного выпрямителя.

Форма выходного напряжения гораздо ближе к прямой линии, уровень пульсаций всего 14%, а частота равна утроенной частоте сетевого напряжения.

Значение выходного напряжения после трёхфазного выпрямителя.

И все же исходник этой схемы – однополупериодный выпрямитель, поэтому многие недостатки не удается изжить даже с помощью трехфазного источника напряжения. Главным из них является не полное использование мощности трансформатора, и средняя ЭДС равна 1,17⋅E2eff (эффективное значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора).

Лучшие параметры имеет мостовая трёхфазная схема.

Трёхфазная мостовая схема выпрямителя напряжения.

Здесь амплитуда пульсаций выходного напряжения составляет те же 14%, но частота равна ушестеренной частоте входного переменного напряжения, поэтому ёмкость фильтрующего конденсатора будет наименьшей из всех представленных вариантов. А выходная ЭДС будет вдвое выше, чем в предыдущей схеме.

Значение выходного напряжения после трёхфазной мостовой схемы.

Этот выпрямитель применен с выходным трансформатором, имеющим вторичную обмотку по схеме «звезда», но тот же самый узел вентилей будет гораздо менее эффективен при использовании совместно с трансформатором, выход которого включен по схеме «треугольника».

Схема трёхфазного выпрямителя с трансформатором, подключенным по схеме треугольник.

Здесь амплитуда и частота пульсаций такая же, как в предыдущей схеме. Но средняя ЭДС меньше, чем в предыдущей схеме в раз. Поэтому такое включение используется редко.

Выпрямители с умножением напряжения

Можно построить выпрямитель, выходное напряжение которого будет кратно больше входного. Например, существуют схемы с удвоением напряжения:

Схема выпрямителя напряжения с удвоением.

Здесь конденсатор С1 заряжается во время отрицательного полупериода и включается последовательно с положительной волной входной синусоиды. Недостатком такого построения является невысокая нагрузочная способность выпрямителя, а также то, что конденсатор С2 находится под удвоенным значением напряжения. Поэтому такую схему используют в радиотехнике для выпрямления с удвоением маломощных сигналов для амплитудных детекторов, в качестве измеряющего органа в схемах автоматической регулировки усиления и т.д.

В электротехнике и силовой электронике применяют другой вариант схемы удвоения.

Удвоитель напряжения, собранный по схеме Латура.

Удвоитель, собранный по схеме Латура, имеет большую нагрузочную способность. Каждый из конденсаторов находится под входным напряжением, поэтому по массогабаритным показателям этот вариант также выигрывает у предыдущего. Во время положительного полупериода заряжается конденсатор С1, во время отрицательного – С2. Ёмкости включены последовательно, а по отношению к нагрузке – параллельно, поэтому напряжение на нагрузке равно сумме напряжений заряженных конденсаторов . Частота пульсаций равна удвоенной частоте сетевого напряжения, а величина зависит от значения емкостей. Чем они больше, тем меньше пульсации. И здесь надо найти разумный компромисс.

Недостатком схемы считается запрет на заземление одного из выводов нагрузки – один из диодов или конденсаторов в этом случае окажется закороченным.

Эту схему можно каскадировать любое число раз. Так, повторив принцип включения дважды, можно получить схему с учетверением напряжения и т.д.

Каскадная схема учитверителя напряжения.

Первый по схеме конденсатор должен выдерживать напряжение источника питания, остальные – удвоенное напряжение питания. Все вентили должны быть рассчитаны на двойное обратное напряжение. Разумеется, для надежной работы схемы все параметры должны иметь запас не менее 20%.

Если нет подходящих диодов, их можно соединять последовательно — при этом максимально допустимое напряжение кратно увеличится. Но параллельно каждому диоду надо включить выравнивающие резисторы. Это необходимо сделать, потому что в противном случае из-за разброса параметров вентилей обратное напряжение может распределиться между диодами неравномерно. Итогом может стать превышение наибольшего значения для одного из диодов. А если каждый элемент цепочки зашунтировать резистором (их номинал должен быть одинаковым), то и обратное напряжение распределится строго одинаково. Сопротивление каждого резистора должно быть примерно в 10 раз меньше обратного сопротивления диода. В этом случае действие дополнительных элементов на работу схемы будет минимизировано.

Параллельное соединение диодов в этой схеме вряд ли понадобится, токи здесь невелики. Но может пригодиться в других схемах выпрямителей, где нагрузка потребляет серьезную мощность. Параллельное соединение кратно увеличивает допустимый ток через вентиль, но всё портит отклонение параметров. В итоге один диод может взять на себя наибольший ток и не выдержать его. Чтобы этого избежать, последовательно с каждым диодом ставят резистор.

Использование резистора в схеме, лдя защиты диода.

Номинал сопротивления выбирают так, чтобы при максимальном токе падение напряжения на нём составило 1 вольт. Так, при токе в 1 А сопротивление должно быть 1 Ом. Мощность в этом случае должна быть не менее 1 Вт.

В теории увеличивать кратность напряжения можно до бесконечности. На практике следует помнить, что нагрузочная способность таких выпрямителей резко падает с каждым дополнительным каскадом. В итоге можно прийти к ситуации, когда просадка напряжения на нагрузке превысит кратность умножения и сделает работу выпрямителя бессмысленной. Этот недостаток свойственен всем подобным схемам.

Часто такие умножители напряжения выпускаются единым модулем в хорошей изоляции. Подобные приборы применялись, например, для создания высокого напряжения в телевизорах или осциллографах с электронно-лучевой трубкой в качестве монитора. Также известны схемы удвоения с использованием дросселей, но распространения они не получили – намоточные детали сложны в изготовлении и не очень надежны в эксплуатации.

Схем выпрямителей существует достаточно много. Учитывая широкую сферу применения данного узла, важно подойти к выбору схемы и расчету элементов осознанно. Только в этом случае гарантируется долгая и надежная работа.

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Что такое импульсный блок питания и где применяется

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Что такое операционный усилитель?

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Преобразователи напряжения с 12 на 220 вольт

Источник

Adblock
detector