Ang elektrikal na enerhiya ay maginhawang dinadala at binago sa magnitude sa anyo ng alternating boltahe. Ito ay sa form na ito na ito ay inihatid sa end consumer. Ngunit para mapagana ang maraming device, kailangan mo pa rin ng pare-parehong boltahe.
Nilalaman
Bakit kailangan natin ng rectifier sa electrical engineering
Ang gawain ng pag-convert ng AC boltahe sa DC ay itinalaga sa mga rectifier. Ang device na ito ay malawakang ginagamit, at ang mga pangunahing lugar ng paggamit ng mga rectifying device sa radyo at electrical engineering ay:
- pagbuo ng direktang kasalukuyang para sa mga power electrical installation (mga traction substation, electrolysis plants, excitation system ng synchronous generators) at makapangyarihang DC motors;
- mga suplay ng kuryente para sa mga elektronikong aparato;
- pagtuklas ng mga modulated na signal ng radyo;
- pagbuo ng isang pare-pareho ang boltahe na proporsyonal sa antas ng input signal para sa pagbuo ng mga awtomatikong gain control system.
Ang buong saklaw ng mga rectifier ay malawak, at imposibleng ilista ito sa loob ng balangkas ng isang pagsusuri.
Mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga rectifier
Ang pagpapatakbo ng mga rectifying device ay batay sa ari-arian ng one-sided conductivity ng mga elemento. Magagawa mo ito sa iba't ibang paraan. Maraming mga paraan para sa mga pang-industriya na aplikasyon ay naging isang bagay ng nakaraan, tulad ng paggamit ng mga mechanical synchronous machine o electrovacuum device. Ngayon ang mga balbula ay ginagamit na nagsasagawa ng kasalukuyang sa isang direksyon. Hindi pa katagal, ginamit ang mga mercury device para sa mga high-power rectifier. Sa ngayon, halos napapalitan sila ng mga elemento ng semiconductor (silicon).
Mga karaniwang rectifier circuit
Ang rectifying device ay maaaring itayo ayon sa iba't ibang mga prinsipyo. Kapag pinag-aaralan ang mga circuit ng aparato, dapat tandaan na ang pare-pareho ang boltahe sa output ng anumang rectifier ay maaari lamang tawaging may kondisyon. Ang node na ito ay gumagawa ng isang pulsating unidirectional boltahe, na sa karamihan ng mga kaso ay dapat na smoothed out sa pamamagitan ng mga filter. Ang ilang mga mamimili ay nangangailangan din ng pagpapapanatag ng rectified boltahe.
Mga single-phase rectifier
Ang pinakasimpleng AC voltage rectifier ay isang solong diode.
Ipinapasa nito ang mga positibong kalahating alon ng sinusoid sa mamimili at "pinutol" ang mga negatibo.
Ang saklaw ng naturang aparato ay maliit - pangunahin, pagpapalit ng power supply rectifiersgumagana sa medyo mataas na frequency. Bagama't gumagawa ito ng kasalukuyang dumadaloy sa isang direksyon, mayroon itong makabuluhang disadvantages:
- mataas na antas ng ripple - upang makinis at makakuha ng direktang kasalukuyang, kakailanganin mo ng isang malaki at napakalaki na kapasitor;
- hindi kumpletong paggamit ng kapangyarihan ng step-down (o step-up) na transpormer, na humahantong sa pagtaas sa kinakailangang mga tagapagpahiwatig ng timbang at laki;
- ang average na EMF sa output ay mas mababa sa kalahati ng ibinigay na EMF;
- nadagdagan ang mga kinakailangan para sa diode (sa kabilang banda, isang balbula lamang ang kailangan).
Samakatuwid, mas malawak full-wave (tulay) circuit.
Dito, ang kasalukuyang dumadaloy sa load nang dalawang beses bawat panahon sa isang direksyon:
- positibong kalahating alon sa landas na ipinahiwatig ng mga pulang arrow;
- negatibong kalahating alon sa landas na ipinahiwatig ng mga berdeng arrow.
Ang negatibong alon ay hindi nawawala, ngunit ginagamit din, kaya ang kapangyarihan ng input transpormer ay ginagamit nang mas ganap. Ang average na EMF ay dalawang beses kaysa sa one-half-wave na bersyon. Ang hugis ng kasalukuyang ripple ay mas malapit sa isang tuwid na linya, ngunit kinakailangan pa rin ang isang smoothing capacitor. Ang kapasidad at mga sukat nito ay magiging mas maliit kaysa sa nakaraang kaso, dahil ang dalas ng ripple ay dalawang beses sa dalas ng boltahe ng mains.
Kung mayroong isang transpormer na may dalawang magkatulad na paikot-ikot na maaaring konektado sa serye o may isang paikot-ikot na may gripo mula sa gitna, ang isang full-wave rectifier ay maaaring itayo ayon sa ibang pamamaraan.
Ang pagpipiliang ito ay talagang isang double circuit ng isang half-wave rectifier, ngunit may lahat ng mga pakinabang ng isang full-wave rectifier. Ang kawalan ay ang pangangailangan na gumamit ng isang transpormer ng isang tiyak na disenyo.
Kung ang transpormer ay ginawa sa mga baguhan na kondisyon, walang mga hadlang sa paikot-ikot na pangalawang paikot-ikot kung kinakailangan, ngunit ang bahagyang mas malaking bakal ay kailangang gamitin. Ngunit sa halip na 4 na diode, 2 lamang ang ginagamit. Ito ay magiging posible upang mabayaran ang pagkawala sa mga tagapagpahiwatig ng timbang at laki, at kahit na manalo.
Kung ang rectifier ay idinisenyo para sa mataas na kasalukuyang at ang mga balbula ay dapat na mai-install sa mga radiator, pagkatapos ay ang pag-install ng kalahati ng bilang ng mga diode ay nagbibigay ng makabuluhang pagtitipid. Dapat din itong isaalang-alang na ang naturang rectifier ay may dalawang beses na panloob na pagtutol kumpara sa na binuo sa isang tulay circuit, kaya ang pag-init ng mga windings ng transpormer at ang mga nauugnay na pagkalugi ay magiging mas mataas din.
Mga three-phase rectifier
Mula sa nakaraang circuit, lohikal na lumipat sa isang three-phase voltage rectifier, na binuo ayon sa isang katulad na prinsipyo.
Ang hugis ng boltahe ng output ay mas malapit sa isang tuwid na linya, ang antas ng ripple ay 14% lamang, at ang dalas ay katumbas ng tatlong beses ang dalas ng boltahe ng mains.
Gayunpaman ang pinagmulan ng circuit na ito ay isang half-wave rectifier, kaya marami sa mga pagkukulang ay hindi maaaring pagtagumpayan kahit na may tatlong-phase na mapagkukunan ng boltahe. Ang pangunahing isa ay ang hindi kumpletong paggamit ng kapangyarihan ng transpormer, at ang average na EMF ay 1.17⋅E2eff (epektibong halaga ng EMF ng pangalawang paikot-ikot ng transpormer).
Ang pinakamahusay na mga parameter ay may isang three-phase bridge circuit.
Dito, ang amplitude ng output boltahe ripple ay pareho 14%, ngunit ang dalas ay katumbas ng hexagonal frequency ng input AC boltahe, kaya ang kapasidad ng filter capacitor ay ang pinakamaliit sa lahat ng mga opsyon na ipinakita. At ang output EMF ay magiging dalawang beses na mas mataas kaysa sa nakaraang circuit.
Ang rectifier na ito ay ginagamit sa isang output transpormer na may star secondary winding, ngunit ang parehong valve assembly ay magiging mas hindi mahusay kapag ginamit kasabay ng isang transpormer na ang output ay konektado sa delta.
Narito ang amplitude at dalas ng mga pulsation ay kapareho ng sa nakaraang circuit. Ngunit ang average na EMF ay mas mababa kaysa sa nakaraang pamamaraan sa mga oras. Samakatuwid, ang pagsasama na ito ay bihirang ginagamit.
Mga rectifier ng multiplier ng boltahe
Posible na bumuo ng isang rectifier na ang output boltahe ay magiging isang maramihang ng input boltahe. Halimbawa, may mga circuit na may pagdodoble ng boltahe:
Dito, nagcha-charge ang capacitor C1 sa panahon ng negatibong kalahating cycle at inililipat sa serye na may positibong wave ng input sine wave. Ang kawalan ng konstruksiyon na ito ay ang mababang kapasidad ng pagkarga ng rectifier, pati na rin ang katotohanan na ang kapasitor C2 ay nasa ilalim ng dalawang beses ang halaga ng boltahe. Samakatuwid, ang naturang circuit ay ginagamit sa radio engineering para sa pagdodoble ng pagwawasto ng mga low-power signal para sa mga amplitude detector, bilang isang elemento ng pagsukat sa mga awtomatikong gain control circuit, atbp.
Sa electrical engineering at power electronics, isa pang bersyon ng pagdodoble scheme ang ginagamit.
Ang doubler, na binuo ayon sa Latour scheme, ay may malaking kapasidad ng pagkarga. Ang bawat isa sa mga capacitor ay nasa ilalim ng boltahe ng input, samakatuwid, sa mga tuntunin ng timbang at sukat, ang pagpipiliang ito ay lumalampas din sa nauna. Sa panahon ng positibong kalahating ikot, ang kapasitor C1 ay sinisingil, sa panahon ng negatibo - C2. Ang mga kapasitor ay konektado sa serye, at may kaugnayan sa pagkarga - kahanay, kaya ang boltahe sa buong pagkarga ay katumbas ng kabuuan boltahe ng mga sisingilin na capacitor. Ang dalas ng ripple ay katumbas ng dalawang beses ang dalas ng boltahe ng mains, at depende ang halaga mula sa halaga ng mga kapasidad. Kung mas malaki sila, mas kaunting ripple. At dito ito ay kinakailangan upang makahanap ng isang makatwirang kompromiso.
Ang kawalan ng circuit ay ang pagbabawal sa pag-ground ng isa sa mga terminal ng pag-load - isa sa mga diode o capacitor sa kasong ito ay maiikli.
Maaaring i-cascade ang circuit na ito kahit ilang beses. Kaya, paulit-ulit ang prinsipyo ng pagsasama nang dalawang beses, maaari kang makakuha ng isang circuit na may quadruple boltahe, atbp.
Ang unang kapasitor sa circuit ay dapat makatiis sa boltahe ng power supply, ang natitira - dalawang beses ang supply boltahe. Ang lahat ng mga balbula ay dapat na na-rate para sa dobleng reverse boltahe. Siyempre, para sa maaasahang operasyon ng circuit, ang lahat ng mga parameter ay dapat magkaroon ng margin na hindi bababa sa 20%.
Kung walang angkop na mga diode, maaari silang konektado sa serye - sa kasong ito, ang maximum na pinahihintulutang boltahe ay tataas ng isang kadahilanan ng 1. Ngunit kahanay sa bawat diode, ang equalizing resistors ay dapat na konektado. Dapat itong gawin, dahil kung hindi, dahil sa pagkalat ng mga parameter ng mga balbula, ang reverse boltahe ay maaaring maipamahagi nang hindi pantay sa pagitan ng mga diode. Ang resulta ay maaaring ang labis sa pinakamalaking halaga para sa isa sa mga diode. At kung ang bawat elemento ng chain ay shunted na may isang risistor (ang kanilang halaga ay dapat na pareho), pagkatapos ay ang reverse boltahe ay ipamahagi nang eksakto ang parehong. Ang paglaban ng bawat risistor ay dapat na mga 10 beses na mas mababa kaysa sa reverse resistance ng diode. Sa kasong ito, ang epekto ng mga karagdagang elemento sa pagpapatakbo ng circuit ay mababawasan.
Ang parallel na koneksyon ng mga diode sa circuit na ito ay malamang na hindi kinakailangan, ang mga alon dito ay maliit. Ngunit maaari itong maging kapaki-pakinabang sa iba pang mga rectifier circuit kung saan ang load ay kumonsumo ng malubhang kapangyarihan. Ang parallel na koneksyon ay nagpaparami ng pinahihintulutang kasalukuyang sa pamamagitan ng balbula, ngunit ang lahat ay sumisira sa paglihis ng mga parameter. Bilang isang resulta, ang isang diode ay maaaring tumagal sa pinakabagong at hindi makatiis nito. Upang maiwasan ito, ang isang risistor ay inilalagay sa serye sa bawat diode.
Ang halaga ng paglaban ay pinili upang sa pinakamataas na kasalukuyang ang pagbaba ng boltahe sa kabuuan nito ay 1 bolta. Kaya, sa isang kasalukuyang ng 1 A, ang paglaban ay dapat na 1 oum. Ang kapangyarihan sa kasong ito ay dapat na hindi bababa sa 1 watt.
Sa teorya, ang multiplicity ng boltahe ay maaaring tumaas nang walang katiyakan. Sa pagsasagawa, dapat tandaan na ang kapasidad ng pag-load ng naturang mga rectifier ay bumaba nang husto sa bawat karagdagang yugto. Bilang resulta, maaari kang makarating sa isang sitwasyon kung saan ang pagbaba ng boltahe sa buong load ay lumampas sa multiplication factor at ginagawang walang kabuluhan ang pagpapatakbo ng rectifier. Ang kawalan na ito ay likas sa lahat ng gayong mga scheme.
Kadalasan ang gayong mga multiplier ng boltahe ay ginawa bilang isang solong module sa mahusay na pagkakabukod. Ang mga katulad na aparato ay ginamit, halimbawa, upang lumikha ng mataas na boltahe sa mga telebisyon o oscilloscope na may isang cathode ray tube bilang isang monitor. Ang pagdodoble ng mga scheme gamit ang mga chokes ay kilala rin, ngunit hindi sila nakatanggap ng pamamahagi - ang mga paikot-ikot na bahagi ay mahirap gawin at hindi masyadong maaasahan sa operasyon.
Mayroong maraming mga rectifier circuits. Dahil sa malawak na saklaw ng node na ito, mahalagang lapitan ang pagpili ng circuit at ang pagkalkula ng mga elemento na sinasadya. Sa kasong ito lamang ang isang mahaba at maaasahang operasyon ay ginagarantiyahan.
Mga katulad na artikulo:
