Виды выпрямителей: Виды выпрямителей переменного тока

Содержание

7 Работа выпрямителей на различные виды нагрузки

В реальных условиях выпрямители практически не работают на чисто активную нагрузку, так как для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения между схемой выпрямления и нагрузкой включаются сглаживающие фильтры, содержащие индуктивности и емкости. В некоторых случаях и сама нагрузка содержит элементы с емкостью, индуктивностью и внешней ЭДС. Наличие индуктивных и емкостных элементов или встречной ЭДС в цепи нагрузки оказывает существенное влияние на работу выпрямителя. Кроме того, внутренние активные и индуктивные сопротивления всех элементов выпрямителя (вентилей, трансформатора), а также дестабилизирующие фак­торы (несинусоидальность питающих напряжений и их асимметрия) оказывают большое влияние на процессы, протекающие в выпрямителях.

7.1 Работа выпрямителя на нагрузку с емкостной реакцией

Работой выпрямителя на нагрузку с емкостной реак­цией называется такой режим, при котором параллельно нагрузке включен конденсатор, что имеет место при исполь­зовании конденсатора в качестве первого элемента сглажи­вающего фильтра. На рисунке 7.1, а приведена

однофазная однополупериодная схема выпрямления, работающая на на­грузку емкостного характера; на рисунке 7.1,б — графики напряжений и токов в схеме. Для упрощения анализа работы схемы допустим, что процесс заряда и разряда конденса­тора С является установившимся, т. е. к моменту t0 (рисунок 7.1,б, верхний график), напряжение на конденсаторе С имеет значение, равное uС0.

В интервале времени t0 — t1 катод диода (точка К схе­мы) обладает более высоким потенциалом, чем анод, по­тенциал которого определяется значением напряжения u2 (рисунок 7.1,б, график показан пунктиром), следовательно, диод закрыт, а конденсатор С разряжается через сопро­тивление нагрузки RH, при этом ток нагрузки i0 равен то­ку разряда конденсатора i

P, напряжение на конденсаторе uC уменьшается по экспоненциальному за­кону, и скорость разряда зависит от постоянной времени цепи разряда конденсатора:

С момента t1 диод открывается и будет открыт до момента t2, поскольку в. интервале времени t1 — t2 напряже­ние t2, определяющее потенциал анода диода, оказывает­ся больше потенциала катода (точка K), который опреде­ляется напряжением u2 (рисунок 7.1,б, верхний график). Через открытый таким образом диод протекает ток iVD, который одновременно заряжает конденсатор и питает со­противление нагрузки, т. е.

iVD= i0+iЗ

где iЗ — ток заряда конденсатора С.

Напряжение на конденсаторе uC увеличивается (по экспоненциальному закону), причем скорость нарастания зависит от постоянной времени заряда конденсатора:

где = rДИН + rТР — внутреннее динамическое сопротив­ление фазы выпрямителя, в котором rДИН — динамическое сопротивление диода; rТР — сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к фазе вторичной обмотки.

Рисунок 7.1 — Однополупериодная схема выпрямления с емкостной нагрузкой (а), диаграммы напряжений и токов в схеме (б)

Затем в интервале времени t2 –t3 диод вновь закрыва­ется и схема работает так же, как и в интервале t0 — t1, т. е. конденсатор С опять разряжается через сопротивление на­грузки, поддерживая при этом в ней ток i0 прежнего на­правления.

График напряжения u0 в соответствии со схемой вклю­чения конденсатора С и нагрузки RH (рисунок 7.1, а) повторя­ет график напряжения на конденсаторе u

C, причем если , где Т — период изменения напряженияu2, то напряжение u0 не уменьшается до нуля, а имеет конечное (минимальное) значение (рисунок 7.1,б).

График выпрямленного тока i0 повторяет график u0, среднее значение выпрямленного тока I0 и среднее значе­ние выпрямленного напряжения U0 связаны соотношением I0= U0/RH Из графика iVD видно, что в схеме по отношению к току диода проявляется отсекающее действие конденсатора С, причем время работы диода tИ и угол отсечки уменьшаются при уменьшении постоянной заряда конден­сатораи при увеличении постоянной разряда конденса­тора. Поскольку во время заряда конденсатора С по дио­ду протекает токiVD = i0 + iЗ, то соответствен­но увеличивается амплитуда тока диода IПР. И.П. и действую­щее значение тока вторичной обмотки трансформатора I

2, что, в свою очередь, приводит к увеличению мощности об­моток трансформатора. Таким образом, использование обмоток трансформатора при емкостном характере нагруз­ки значительно хуже, чем при активной нагрузке.

Как видно из графика u0 (uC), для того чтобы выпрямленное напряжение на нагрузке имело бы меньшие пульсации, постоянная времени разряда = СRH должна быть возможно больше. Поэтому выпрямители с емкостным характером нагрузки применяются в маломощных выпрямительных устройствах, работающих с небольшими токами нагрузки и большими RH.

Обратное напряжение на вентиле uОБР (рисунок 7.1,б, ни­жний график) приложено к электродам закрытого диода в интервалах времени t0 — t1, t2 — t3 и складывается из напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора u2 и напряжения на зажимах конденсатора uC, его максимальное значение определяется выражением U

ОБР = U2m+UCMAX. Если емкость конденсатора достаточно велика, что соответствует большому значению =CRH и минимальным пульсациям, то напряжение на зажимах конденсатора меняется незначительно и близко к амплитудному значению U2m, т.е. UCMAXU2m. Тогда

UОБР. И. П.=2U2m

Таким образом, обратное напряжение в данной схеме примерно в 2 раза больше, чем в однополупериодной схеме, работающей на активную нагрузку.

Двухполупериодная схема. Работа двухполупериодной схемы выпрямления (рисунок 7.2) сводится к поочередному заряду конденсатора токами, протекающими через диоды VD1 и VD2, и разряду его на нагрузку RH. При одинаковых значениях сопротивления нагрузки R

H и емкости конден­сатора С выпрямленное напряжение двухполупериодного выпрямителя u0 имеет меньшие пульсации, чем при однополупериодном выпрямлении. Обратное напряжение на диоде, как и при работе этого выпрямителя на активную нагрузку, определяется напряжением всей вторичной об­мотки трансформатора:

UОБР. И. П.=U’2m+U”2m=2U2m

Рисунок 7.2 — Двухполупериодная схема выпрямления с емкостной нагруз­кой (а), диаграммы напряжений и токов в схеме (б)

К недостаткам выпрямителей, работающих на нагрузку с емкостной реакцией, относятся:

  1. большая амплитуда тока диода IПР.И.П;

  2. увеличение габаритной мощности трансформатора;

3) значительное обратное напряжение на диоде UОБР. И. П.

;

4) резко выраженная зависимость значения выпрямлен­ного напряжения от тока нагрузки (это зависимость может быть ослаблена увеличением емкости конденсатора).

FlexKraft | KraftPowercon

Наши выпрямители живут в суровом мире

Гальванические цеха и фабрики – места агрессивные и недружелюбные.
Несмотря на это наши преобразователи должны быть прочными и надежными, какими они и являются.
Работать непрерывно на максимальной мощности. FlexKraft защищен от всего, начиная от коротких замыканий и заканчивая высокими температурами. Уровень пульсаций – очень низкий; КПД более 90% и при любой нагрузке коэффициент мощности превышает 93%. FlexKraft поставляется с одиночным или двойным выходом, и выходной ток может достигать 24 000 ампер.

Меньшее время простоя — меньшие затраты

Модульный дизайн позволяет FlexKraft™ запускаться более низкой мощности, если ошибка произойдет на одном из модулей. Поскольку выпрямитель управляется спереди и его обслуживание может производиться на месте штатным электротехником, время простоя сводится к минимуму. Это снижает потенциальные потери при простое и улучшает работоспособность вашего предприятия.

Ценные вещи чаще всего находятся в небольшой упаковке

FlexKraft – это отличный выбор, если необходимо сократить расходы. Компактные, удобные силовые блоки обслуживаются спереди, и это значительно экономит время.

Они могут помещаться рядом друг с другом, или друг на друге. Это позволяет им легко вмещаться в отведенное пространство, благодаря чему рабочие площади используются более эффективно. Более того, их легко ремонтировать и содержать в исправности.

Каждый выпрямитель состоит из одной стойки, от одного до десяти модулей. Выпрямитель может состоять максимально из 5-ти стоек, (50 модулей) которые легко соединяются по задней стороне, чтобы получить более высокий ток (30 кА) или напряжение (120В).

Модульная конструкция – замечательное новшество

Благодаря модульной конструкции вы платите только за ту мощность, которая необходима. Будете нуждаться в большей мощности – просто добавьте новые модули.

Выпрямитель напряжения: виды, как это работает?

В современном многообразии электрических приборов как бытового назначения, так и для иных задач большинство содержит выпрямитель. Это связано с их непрерывным усложнением в связи с увеличением функциональности. А для многофункциональности необходима электроника, потребляющая постоянный ток. Его обеспечивает источник питания. В нем всегда расположен выпрямитель. Далее расскажем об этом устройстве более подробно.

Какими были первые выпрямители

Развитие электроснабжения начиналось с нуля. А это значит, что не было ни знаний, ни, тем более, оборудования для этого. Потребовалось почти столетие, чтобы появились современные полупроводниковые выпрямители. Они являются следствием исторически сложившейся инфраструктуры электроснабжения. А она, как известно, развивалась на основе переменного напряжения.

Электроснабжение на постоянном напряжении эффективнее, поскольку не сказываются потери в ЛЭП из-за индуктивности и емкости проводов. Но почти везде электроэнергия в сети соответствует переменному напряжению. Это происходит потому, что электроснабжение невозможно без изменения величины напряжения. А эту задачу до сих пор наиболее эффективно решает только трансформатор. Различие свойств электрических цепей с переменным и постоянным напряжением было сразу же замечено исследователями.

А поскольку эффективным источником электроэнергии является вторичная обмотка трансформатора, надо было так или иначе получить некое подобие постоянного напряжения на ее основе. На первом этапе развития электротехники появились только электромагнитные машины. Их и приспособили для выпрямления напряжения. Также было известно явление электролиза. Его тоже использовали для изготовления выпрямителей — электролитических.

Механическое выпрямление напряжения

Определение выпрямления означает получение однонаправленного электрического тока. Его величина при этом будет зависеть от формы переменного напряжения в каждом полупериоде. Но однонаправленный электрический ток при этом получается, как при положительном полупериоде напряжения, так и при его отрицательном значении. При этом нагрузка при переходе напряжения через ноль должна отключаться от ненужной полуволны напряжения. Первые выпрямители выполняли эту задачу механическими контактами.

Они либо приводились в движение синхронным двигателем, либо перемещались достаточно быстродействующим соленоидом. В обеих схемах контакты, переключающие напряжение, перемещаются синхронно с напряжением. В схеме с двигателем они вращаются, замыкаясь в нужный момент времени.

Узел, предназначенный для выпрямления напряжения, при вращении аналогичен коллектору двигателя постоянного тока. Количество ламелей – контактов определяется числом оборотов синхронного двигателя. При переходе синусоиды выпрямляемого напряжения через ноль обе щетки контактируют либо с началом, либо с концом ламели. Начало ламели совпадает с острием стрелки, указывающей направление вращения двигателя.

Время контакта щеток с ламелью совпадает с длительностью половины периода выпрямляемого напряжения. Синхронный двигатель вращается точно и кратно частоте питающего напряжения, которое он выпрямляет присоединенным к нему коллектором. Но его инерционность не позволит выпрямить скачкообразное изменение частоты питающего напряжения. Поэтому он эффективен только как выпрямитель напряжения электросети.

Выпрямитель на соленоиде замыкает контакт либо на время, когда сердечник втягивается, либо наоборот. Он может сработать только при некотором минимальном напряжении, которое достаточно для перемещения контактов. Поэтому часть полуволны вблизи перехода напряжения через ноль не будет обработана как следует. Но зато такой выпрямитель может быть изготовлен довольно-таки небольшим. Поэтому он был широко распространен в свое время.

МВ-81 со снятой крышкой Контакт МВ-81

Очевидно то, что без коммутации электрической цепи выпрямления напряжения не может быть. А возможности механического контакта ограничены мощностью искры, которая возникает в момент разрыва электрической цепи. Она постепенно уничтожает этот контакт тем быстрее, чем больше электрическая мощность при его размыкании.

Электролитический выпрямитель

Это устройство работает без коммутации. Однако оно было изобретено только после появления достаточно чистого алюминия. Известно, что этот металл образует тонкую пленку прочного окисла на своей поверхности. Окись алюминия — это почти изолятор. Если погрузить алюминиевую пластину в определенный раствор и подать на нее отрицательный потенциал, пленка разрушится. При этом ток в растворе должен исходить из погруженной рядом железной пластины — анода.

Пленка окиси алюминия моментально растворится в растворе, например, фосфорнокислого натрия. Поэтому поверхность катода получится из чистого алюминия. А ток будет беспрепятственно течь между погруженными электродами. Но как только полярность электродов сменится на противоположную, поверхность алюминиевой пластины моментально окислится. Пленка с большим сопротивлением не будет пропускать электрический ток.

Энергетические характеристики электролитического выпрямителя зависят от объема сосуда, а также от размеров и числа пластин. Пластина из чистого алюминия работоспособна длительное время. Вывести из строя такой выпрямитель можно только механическим разрушением. От увеличения тока он «застрахован» свойствами электролита. Слишком высокое напряжение просто не будет выпрямляться. Но при его возвращении к номинальной величине этот выпрямитель продолжит работу. Он просто не убиваем.  

Электролитический выпрямитель

Ламповые варианты

Такие механические и электролитические выпрямляющие устройства просуществовали несколько десятилетий до того времени, как появились электронные лампы. Но и они были ограничены потерями электроэнергии. Хотя и не связанными с коммутацией. Дело в том, что для работы лампы необходим предварительно созданный запас электронов.

А его не научились получать в лампах иначе, как раскаляя нить накала. Вот и получалось, что, несмотря на быстродействие, обычная лампа-диод расходовала слишком много электроэнергии на выпрямление напряжения. Но со временем была изобретена мощная ртутная лампа — ртутный выпрямитель. Она отличалась тем, что в ней возникал управляемый электрический разряд в парах ртути. Разряд существовал только на одной полуволне напряжения.

Ртутный выпрямитель

Это позволило довести мощность выпрямителя до значений, приемлемых для промышленного использования. И на основе ртутных выпрямителей были построены первые ЛЭП, работающие при постоянном напряжении. А во всех остальных электроприборах так и применялись электронные лампы-диоды. В 30-е годы ХХ века появились первые полупроводниковые выпрямители на основе селена. Они так и назывались — «селеновые выпрямители».

Структура селеновой выпрямительной пластины Конструктивное исполнение селеновых выпрямителей

Однако характеристики этих выпрямителей оставляли желать лучшего. Поэтому поиски более эффективных технических решений продолжались и завершились появлением полупроводникового диода. Но его преимущества тоже относительны. Температура полупроводника не может превышать 130–150 градусов Цельсия. По этой причине все предшествующие виды выпрямителей имеют свою нишу для условий с высокой температурой и радиацией. При остальных условиях эксплуатации применяются диодные выпрямители.

Полупроводниковые схемы

Любой выпрямитель — это схема. Она включает в себя вторичную обмотку трансформатора, выпрямляющий элемент, электрический фильтр и нагрузку. При этом существует возможность получать умножение напряжения. Выпрямленное напряжение — это сумма постоянного и переменного напряжений. Переменная составляющая — это нежелательная компонента, которую уменьшают тем или иным способом. Но поскольку используются полуволны переменного напряжения, иначе быть не может.

Влияние переменной составляющей оценивается коэффициентом пульсации.

Его можно уменьшить двумя способами:

  • улучшая эффективность электрического фильтра;
  • улучшая параметры выпрямляемого переменного напряжения.

Простейший выпрямитель однополупериодный. Он отсекает одну из полуволн переменного напряжения. Поэтому коэффициент пульсаций в такой схеме получается самым большим. Но если выпрямляется трехфазное напряжение с одним диодом в каждой фазе, а также одним и тем же фильтром, получится в три раза меньший коэффициент пульсаций. Однако наилучшими характеристиками обладают двухполупериодные выпрямители.

Использовать обе полуволны переменного напряжения можно двумя способами:

  • по схеме моста;
Схема выпрямительного моста
  • по схеме со средней точкой обмотки (схема Миткевича).

Сравним обе эти схемы для одного и того же значения выпрямленного напряжения. В схеме моста используется меньше витков вторичной обмотки трансформатора, что является преимуществом. Но при этом в однофазном выпрямительном мосте необходимы четыре диода. В схеме со средней точкой необходимо в два раза больше витков вторичной обмотки со средней точкой, что является недостатком. Еще один недостаток этой схемы — необходимость симметрии частей обмотки относительно средней точки.

Асимметрия будет дополнительным источником пульсаций. Но зато в этой схеме нужны только два диода, что является преимуществом. При выпрямлении на диоде существует напряжение. Его величина почти не изменяется в зависимости от силы тока, протекающего через этот диод. Поэтому мощность, рассеиваемая на полупроводниковом диоде, растет по мере увеличения силы выпрямленного тока. Это весьма ощутимо при большой силе тока, и поэтому полупроводниковые диоды размещаются на охлаждающих радиаторах и при необходимости обдуваются.

При выпрямлении тока большой силы два диода схемы со средней точкой будут экономичнее и компактнее в сравнении с четырьмя диодами выпрямительного моста. Схемы выпрямителей в свое время не появились из ниоткуда. Их изобрели инженеры. Поэтому схемы выпрямителей в литературе иногда называются в связи с именами своих первооткрывателей. Мостовая схема именуется как «полный мост Гретца». Схема со средней точкой — «выпрямитель Миткевича».

Полупроводниковые диоды вместе с конденсаторами позволяют создавать схемы, в которых конденсаторы за полпериода заряжаются и за полпериода разряжаются в нагрузку. При этом напряжения, которые на них накапливаются, суммируются. Таким путем можно создавать схемы для умножения напряжения. Наиболее простая и эффективная схема выпрямителя, который удвоит напряжение, содержит два диода и два конденсатора. Ее называют схемой Латура-Делона. Ее аналогом является схема Гренашера.

Создавая необходимое число ячеек, содержащих конденсаторы и диоды, можно получить любое напряжение, кратное их числу. Схема, соответствующая этому решению, показана далее. В ней каждая из ячеек содержит конденсатор и диод.

 

Она также именуется как «генератор Кокрофта-Уолтона». Для двух- и трехфазных напряжений существуют соответствующие выпрямители. Это такие же схемы, как и для однофазного напряжения, но соединяемые в соответствии с достигаемой целью. Примеры таких схем показаны далее.

   

 

Многофазные источники переменного напряжения — это наиболее эффективный способ получения минимальной величины коэффициента пульсации. Классификация как многофазных, так и прочих выпрямителей в целом довольно-таки обширна. Они характеризуются:  

В статье были подробно рассмотрены лишь некоторые виды выпрямителей, имеющие наиболее широкое использование.

Делая выбор того или иного устройства, необходимо руководствоваться параметрами напряжения нагрузки. Только таким путем получается эффективное выпрямление напряжения.

Похожие статьи:

Основные типы схем диодных выпрямителей, описание их работы, достоинства и недостатки каждой схемы

Перед тем, как начать писать про сами схемы диодных выпрямителей для начала, и для новичков, предлагаю разобраться с работой обычного диода. Давайте рассмотрим случай когда диоды имеют прямое и обратное подключение к источнику питания. Ниже на рисунке можно эти два способа подключения.

Допустим у нас имеется источник постоянного тока с напряжением 5 вольт, обычный выпрямительный диод и некоторая нагрузка, которая на рисунке представлена в виде резистора. Диод возьмем типа 1n4007, который может выдерживать ток до 1 ампера и имеет максимальное обратное напряжение до 1000 вольт. Как известно диоды являются полупроводниками. То есть, они способны проводить электрический ток только в одном направлении. На рисунке слева показано прямое подключение диода, с правой стороны мы видим обратное подключение.

При прямом включении диод открыт и достаточно свободно пропускает через себя ток. Но при этом, в любом случае, на диоде будет присутствовать небольшое падение напряжения. Величина этого напряжения у обычных диодов где-то порядка 0,6 вольт. Причем, чем больше сила тока, что проходит через диод, тем это падение напряжения также может увеличиваться (и быть более 1 вольта). Следовательно, если на нашем источнике постоянного тока имеется 5 вольт, то минимум диод оставит на себе 0,6 вольт. И на самой нагрузке уже будет напряжение на 0,6 вольт меньше, а именно вместо 5 вольт будет 4,4 вольта. Это явление обязательно нужно учитывать при расчетах своих блоков питания. При прямом включении в первую очередь имеет значение, какой максимальный ток может пропустить через себя диод, не выходя из строя из-за пробоя (теплового).

При обратном включении диод оказывается полностью закрытым, и ток он в этом случае через себя не пропускает. В этом случае, как видно из рисунка, все напряжение источника питания оседает именно на диоде. И это место подобно разомкнутому ключу. Естественно, нагрузка при этом не работает, поскольку через нее не может пройти электрический ток. Хотя все же токи утечки присутствуют у диодов, но они крайне малы и ими обычно пренебрегают.

Теперь несколько предложений насчет переменного тока и его особенностей. На графике переменный, синусоидальный ток имеет примерно такой вид.

То есть, у нас есть понижающий трансформатор, работающий с сетевым напряжением 220 вольт. Как на его входе, так и на выходе присутствует именно переменная форма тока и напряжения. Только на входе величина напряжения 220 вольт, а на выходе (в случае понижающего трансформатора) будет допустим 12 вольт. Но форма тока одинаковая. А что именно представляет собой этот переменный ток? Дело в том, что переменный тип тока – это постоянный ток, который меняет свою полярность со временем, имея при этом синусоидальную форму. На рисунке графика, что выше, выше нуля по оси времени, это положительная полуволна. Это когда на одном из двух проводов будет только плюс, а на втором только минус. А ниже этой оси будет отрицательная полуволна. На двух проводах плюс и минус поменяются местами. Переменный ток легко преобразуется и при передачи электроэнергии на большие расстояния имеет меньшие потери в линиях электропередач. Непосредственно для питания электроники переменный тип тока не используется.

Ну, а теперь давайте перейдем к первой схеме самого простого варианта диодного выпрямителя. Это однополупериодный диодный выпрямитель на одном диоде. Его схем представлена на рисунке ниже.

Как видно в этой простой схеме диод один и он подключен последовательно с концами выходной обмотки трансформатора. Работа данного типа выпрямителя сводится к тому, что он просто срезает одну полуволну из двух. На рисунке можно увидеть, что на концах вторичной обмотки указан переменный тип тока, а после диода уже постоянный тип тока, но имеющего достаточно большие пульсации. Чтобы сгладить эти пульсации и придать уже выпрямленному току более ровную и прямую форму, более соответствующую постоянному току, после диода ставится электролитический сглаживающий конденсатора.

Чем больше будет емкость сглаживающего конденсатора, тем лучше будет это самое сглаживание пульсирующего напряжения и тока. А принцип действия сглаживания очень прост. Конденсатор во время импульса заряжается, а когда импульса нет, то в это время конденсатор отдает ранее накопленный электрический заряд. В итоге получается за счет ранее накопленной конденсатором энергии сгладить форму электрического тока.

Из-за низкого КПД подобные схемы однотактных диодных выпрямителей используются крайне редко в силовых трансформаторах (с железным сердечником, работающие с частотой 50 Гц). Поскольку половина габаритной мощности самого трансформатора оказывается на востребованной. Но в маломощных импульсных блоках питания, однотактных обратноходовых они применяются часто. Поскольку сам принцип работы таких ИБП полностью соответствует однотактности и недостаток схемы данного типа выпрямителя полностью компенсируется и перестает быть таковым.

Вторая схема – это двухполупериодный мостовой диодный выпрямитель.

Данный тип диодного выпрямителя более востребован и чаще всего используется в схемах трансформаторных блоков питания (и не только). Хотя также имеет свои особенности и недостатки. Этот выпрямитель относится уже к типу двухтактных, поскольку выпрямляются сразу два полупериода переменного тока. Схема мостового диодного выпрямителя содержит в себе 4 одинаковых диода, рассчитанных на нужное обратное напряжение и максимальный прямой ток. Как видно на графике отрицательная полуволна просто переворачивается диодами вверх, тем самым дополняя положительную полуволну. В этом случае величина пульсаций уменьшается вдвое, по сравнению с однополупериодной схемой выпрямителя. Но все равно, чтобы эти пульсации свести к минимуму в схему нужно добавить сглаживающий конденсатора. Хотя емкость его уже может быть в два раза меньше предыдущего случая. В мостовой схеме в процессе выпрямления одно из полупериодов участвуют сразу два диода из четырех. Это показано на рисунке ниже.

То есть, электрическая цепь для одного полупериода будет содержать выходную обмотку трансформатора, к концам которой последовательно подключены два диода. И тут сразу можно заметить имеющийся недостаток этой схемы диодного выпрямителя. А именно, это то, что мы на выпрямителе уже теряем более одного вольта, и чем больше ток будет проходить через этот выпрямитель, тем большими будут потери как мощности, так и величины выходного напряжения. Если мы на вторичной обмотке имеем 5 вольт, а диоды как минимум оставят на себе 1,2 вольта, то в нагрузку дойдет только лишь 3,8 вольт. Думаю смысл понятен. Следовательно, данную разновидность диодных выпрямителей целесообразно использовать при малых токах. Поскольку большие токи будут понижать общий КПД схемы.

И последний тип диодного выпрямителя, это двухполупериодный выпрямитель со средней точкой. То есть, это когда выходная обмотка силового трансформатора имеет средний вывод. Рисунок данной схемы можно увидеть ниже.

Этот тип диодных выпрямителей также является двухполупериодным, как и мостовая схема, представленная чуть выше. Имеет такую же величину пульсаций на выходе, которые можно сгладить все тем же электролитическим конденсатором. Хотя в это схеме уже используется всего два диода. Следовательно, меньше диодов, меньше потерь и КПД будет выше, но есть и свои недостатки у схемы. А именно, поскольку в один полупериода работает только одна часть вторичной обмотки, а вторая часть обмотки только во второй полупериод, то получается что увеличивается общая масса и габариты самого силового трансформатора. А это уже ведет к большему расходу железа и меди при изготовлении таких выпрямителей с такими трансформаторами. Ну, и больший вес и размеры, что также не всегда удобно. Но вот если эту схему использовать для высокочастотных импульсных трансформаторов, то имеющейся недостаток перестает быть таковым

Как известно, при увеличении рабочей частоты трансформатора значительно уменьшаются его размеры и вес. И в таких трансформаторах уже используются на железные сердечники, а ферритовые, вес которых также меньше. Следовательно, если импульсный блок питания работает допустим на частоте 50 кГц, то размеры трансформатора уже будут в разы меньше, чем в случае с трансформатором, рассчитанного на частоту 50 Гц. Так что двухполупериодные диодные выпрямителя со средней точкой повсеместно используются именно в импульсных блоках питания. Примером может быть обычный компьютерный БП.

Видео по этой теме:

P.S. Так что при разработке своих блоков питания обязательно учитывайте все имеющиеся достоинства и недостатки, присущие в вышеописанным типам диодных выпрямителей. Правильный выбор нужного типа диодного выпрямителя, это залог высокого КПД и минимальных размеров и массы конечного устройства.

типов выпрямителей и их применение в электронике

Что такое исправление?

Преобразование переменного тока в постоянный называется выпрямлением. Для этой цели широко используются полупроводниковые диоды.

Сколько типов ректификации?

Существует три распространенных типа исправления:

  • Однополупериодное выпрямление
  • Двухполупериодное выпрямление
  • Полноволновое мостовое выпрямление
  • Умножители напряжения выпрямительные

Полуволновое выпрямление

Переменное напряжение периода времени T, называемое входным напряжением, подается на диод D, который включен последовательно с сопротивлением нагрузки R.В этом методе только половина цикла переменного тока преобразуется в постоянный ток.
Во время положительного полупериода входного переменного напряжения в течение интервала времени 0 → T/2 диод D смещен в прямом направлении, поэтому он имеет очень низкое сопротивление, и ток протекает через R. Протекание тока через R вызывает падение потенциала через него, который изменяется в соответствии с переменным входом.
Во время отрицательного полупериода входного переменного напряжения в течение интервала времени T/2 → T диод D смещен в обратном направлении, поэтому он имеет очень высокое сопротивление, и ток через R практически не протекает, а падение потенциала на R почти равно нулю .Те же самые события повторяются в течение следующего цикла и так далее. Ток через R течет только в одном направлении, что означает, что это постоянный ток. Однако этот ток течет импульсами. Напряжение, которое появляется на сопротивлении нагрузки R, известно как выходное напряжение.

 
 

Полноволновое выпрямление

Схема состоит из двух диодов и трансформатора с центральным отводом. Когда центральный отвод заземлен, напряжение на противоположных концах вторичной обмотки не совпадает по фазе друг с другом на 180°.Во время положительного полупериода в точке 1 имеется отрицательный полупериод в точке 2. Поэтому диод D 1 смещен в прямом направлении и позволяет току течь через переход, в то время как диод D 2 смещен в обратном направлении и действует как разомкнутая цепь. В результате на выходе появляется положительный полупериод. Во время отрицательного полупериода в точке 1 есть положительный полупериод в точке 2. Следовательно, диод D 1 смещен в обратном направлении и перестает проводить, а диод D2 смещен в прямом направлении и проводит, следовательно, мы получаем еще одну положительную половину цикл через выход, через D2.Таким образом, в течение этой половины входного переменного тока ток течет в одном направлении через сопротивление нагрузки. Выходное напряжение на сопротивлении нагрузки представляет собой пульсации постоянного тока, содержащие оба полупериода. Чтобы получить плавный постоянный ток, соответствующий конденсатор подключается параллельно сопротивлению R L.

 

Полноволновое мостовое выпрямление

Мы видели, что при однополупериодном выпрямлении выходное напряжение составляет только половину переменного выходного напряжения. Другой полупериод заблокирован, и мы не получаем выходных данных.Однако обе половины цикла выходного напряжения могут быть использованы при двухполупериодном выпрямлении. Его схема состоит из четырех диодов, соединенных таким образом, что они образуют мост.

В течение положительного полупериода, т. е. в течение времени 0 → T/2, клемма A мостовой схемы положительна по отношению к клемме B. Теперь диоды D 1 и D 3 смещаются в прямом направлении и становятся проводящими. Ток протекает по цепи, показанной стрелкой.
Во время отрицательного полупериода i.т. е. в течение интервала времени T/2 → T клемма A мостовой схемы отрицательная, а клемма B положительная. Теперь диоды D 2 и D 4 смещаются в прямом направлении и становятся проводящими. Ток протекает по цепи, показанной стрелками. Если сравнить рис. (а) и (б), можно заметить, что направление протекания тока через сопротивление нагрузки R одинаково в обеих половинах входного цикла. Таким образом, обе половины переменного входного напряжения пропускают однонаправленный ток через сопротивление нагрузки.Входное и выходное напряжения показаны на рисунке выше. Выходное напряжение не плавное, имеет импульсы. Выходной сигнал можно сделать гладким, используя схему, известную как фильтр.
Смотрите также видео
 

Для связанных тем посетите нашу страницу: Электроника

Что такое выпрямитель? Типы выпрямителей в электронике

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель представляет собой устройство, которое преобразует колебательный двунаправленный переменный ток (AC) в однонаправленный постоянный ток (DC).Выпрямители могут принимать самые разные физические формы: от ламповых диодов и кварцевых радиоприемников до современных конструкций на основе кремния.

Простейшие выпрямители, называемые однополупериодными выпрямителями, работают за счет исключения одной стороны переменного тока, тем самым пропуская ток только в одном направлении. Поскольку половина входной мощности переменного тока не используется, однополупериодные выпрямители производят очень неэффективное преобразование. Более эффективной альтернативой преобразования является двухполупериодный выпрямитель, который использует обе стороны формы волны переменного тока.Информацию о том, как работают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители, смотрите здесь.

Использование выпрямителя

Выпрямители имеют основополагающее значение для работы множества различных устройств. Поскольку в стандартной распределительной сети используется переменный ток, любому устройству, работающему от постоянного тока, для правильной работы потребуется выпрямитель. Практически вся современная электроника нуждается в стабильной постоянной мощности постоянного тока для правильной работы.

Кроме того, мы используем выпрямители для изменения напряжения в системах постоянного тока.Поскольку в некоторых сценариях напрямую преобразовать напряжение постоянного тока относительно сложно, самым простым решением может быть следующий процесс:

1. Преобразование постоянного тока в переменный

2. Изменение напряжения с помощью трансформатора

3. Преобразование переменного тока обратно в постоянный с помощью выпрямителя

В некоторых приложениях сам выпрямитель выполняет непосредственную функцию помимо преобразования переменного тока в постоянный. Возьмем, к примеру, один из первых радиоприемников: кристаллический радиоприемник. В этом устройстве использовалась тонкая проволока, прижатая к кристаллу (теперь мы будем называть этот компонент диодом), который напрямую выпрямлял радиосигнал переменного тока, таким образом извлекая звук и воспроизводя звук в наушниках.Прецизионные выпрямители до сих пор используются в некоторых типах радиоприемников.

Ректификация пламенем — еще один пример непосредственного применения ректификации. В этом приложении пламя действует как выпрямитель из-за разницы в подвижности между электронами и положительными ионами, присутствующими в пламени. Мы используем выпрямляющий эффект огня на переменный ток в системах газового отопления, чтобы направить присутствие пламени.

Теги статей

Введение в выпрямитель, работа, типы, схемы, характеристики и применение

Здравствуйте, друзья, надеюсь, вы все наслаждаетесь жизнью.В сегодняшнем уроке мы рассмотрим Введение в выпрямитель . Выпрямители — это такие схемы, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный ток. Существует множество электронных устройств, которые работают от постоянного тока, но в нашей электрической системе генерируется переменное напряжение. Чтобы использовать эти напряжения для устройств, работающих от цепей выпрямителя постоянного тока, используются. Существует 2 типа выпрямителей: первый — двухполупериодный, второй — двухполупериодный.

До изобретения выпрямителя, созданного на силиконовой полупроводниковой вакуумной лампе, использовались термоэмиссионные диоды или селеновые выпрямители. Но с изобретением полупроводниковых диодов ламповые диоды стали редко использоваться. в сегодняшнем посте мы подробно рассмотрим его работу, схемы, типы и некоторые другие связанные параметры. Итак, давайте начнем с Введение в выпрямитель.

Знакомство с выпрямителем
  • Выпрямитель представляет собой электрическую цепь, которая преобразует переменный ток в постоянный. Процесс преобразования переменного тока в постоянный называется выпрямлением.
  • Существует множество категорий диодов, некоторые из которых использовались в прошлом году, такие как диоды с вакуумными лампами, ртутные дуговые клапаны и т. д.
  • В настоящее время в качестве выпрямительных цепей используются полупроводниковые диоды.
  • Существует множество применений выпрямителей, но наиболее часто они используются в источниках питания постоянного тока и системах передачи, которые передают постоянный ток высокого напряжения.
  • Существует 2 основных типа выпрямителей: первый — двухполупериодный, второй — двухполупериодный.
  • Однополупериодный выпрямитель преобразует положительный цикл переменного тока в постоянный, его схема состоит из одного диода.
  • Двухполупериодный выпрямитель преобразует полный цикл переменного тока в постоянный ток, и в его схеме для выпрямления используются 2 или 4 диода.
  • Выходной сигнал, полученный этой схемой фильтра, не является чистым постоянным током и имеет некоторые пульсации, чтобы сделать его чистым постоянным током и сгладить различные схемы фильтров.

Типы выпрямителей
  • Существует множество типов выпрямителей, все эти типы определяются в соответствии со схемами и приложениями.Давайте обсудим их с подробным описанием.

Однофазные выпрямители

Однополупериодное выпрямление

  • В этом типе выпрямителя полуволна входного сигнала преобразуется в постоянный ток. В схеме полуволнового диода используется только один диод.

  • Этот диод работает только при прямом смещении и преобразует положительную половину сигнала переменного тока в постоянный.
  • На входе питание однофазное, тогда нужен только один диод, а если питание трехфазное, то для процесса выпрямления используются 3 диода.
  • Выход полуволны не является чистым постоянным током и имеет некоторые колебания, называемые пульсациями. Для устранения этих пульсаций используются схемы фильтров пульсаций.
  • Ниже показано выпрямленное выходное напряжение однополупериодного выпрямителя в случае отсутствия нагрузки.

В среднеквадратичное значение = В пиковое значение /2

В пост. ток = В пик

  • В этих уравнениях.
  • В dc — выходное напряжение постоянного тока
  • В пик пиковое значение входного напряжения
  • В среднеквадратичное значение — среднеквадратичное значение выходного напряжения.
Двухполупериодный выпрямитель
  • В процессе двухполупериодного выпрямления весь входной сигнал преобразуется в постоянный ток.
  • Эта схема выпрямителя работает для обеих частей синусоиды, как положительной, так и отрицательной.
  • Обычно для двухполупериодного выпрямления используются две конфигурации: первая — это мостовой выпрямитель с четырьмя диодами, а вторая — конфигурация с двумя диодами и центральной лентой.

  • Если на вход подается однофазный переменный ток, а используемый трансформатор имеет отвод от средней точки, то для двухполупериодного выпрямителя можно использовать 2 диода со схемой подключения: катод, соединенный с катодом, и анод, соединенный с анодом, или встречно-параллельные соединения.
  • Чтобы выходное напряжение трансформатора с отводом от середины отвода было равно напряжению мостового выпрямителя, удвойте число витков вторичной обмотки трансформатора с отводом от центра.

  • Выходная мощность двухполупериодного выпрямителя указана при отсутствии подключенной нагрузки.

В пост. ток = В ср =2,В пик

В среднеквадратичное значение = В пиковое значение /√2

Выпрямитель управления
  • Обсуждаемый выше выпрямитель является неуправляемым выпрямителем, так как его выходные напряжения не регулируются, такие выпрямители, выходное напряжение которых может изменяться, называются управляемыми выпрямителями.
  • Для изготовления неуправляемого выпрямителя используются управляемые выпрямители SCR, MOSFET и IGBT.
  • Эти SCR работают как переключатель, который управляет выходным напряжением выпрямителей.
  • В этих схемах используется один или несколько тиристоров в соответствии с требованиями схемы.
  • SCR (кремниевый выпрямитель), также называемый тиристором, имеет 3 контакта. Это анод-катод и затвор.
  •  Рабочий режим кремниевого управляемого выпрямителя аналогичен обычному диоду, поскольку он также работает в режиме прямого смещения и не работает в режиме обратного смещения.
  • Поскольку он имеет три клеммных анода, катод и затвор, его затвор работает как переключатель и контролирует работу тринистора. SCR работает только тогда, когда сигнал также подается на ворота.

Типы управляемых выпрямителей
  • Существует 2 основных типа управляемых выпрямителей.
  • Однополупериодный управляемый выпрямитель
  • Двухполупериодный управляемый выпрямитель
  • Давайте обсудим их подробно.

Однополупериодный управляемый выпрямитель

  • Подобно неуправляемому однополупериодному выпрямителю, этот выпрямитель также использует только один SCR для процесса выпрямления.
  • Схемы однополупериодного управляемого выпрямителя аналогичны неуправляемому выпрямителю, но отличаются тем, что он имеет тринистор, а не диод.
  • SCR работает только в условиях прямого смещения и преобразует полупериод входного сигнала в постоянный ток.
  • Работает только при подаче сигнала на вентиль
  • Его выходное напряжение также имеет импульсы, как неуправляемый выпрямитель, для удаления этих импульсов конденсаторы используются в качестве схемы фильтра.

Двухполупериодный управляемый выпрямитель
  • Подобно схеме неуправляемого выпрямителя, эта схема также преобразует весь входной сигнал в постоянный, но отличается тем, что эта схема также управляет амплитудой выпрямленного выхода.

Типы управляемого выпрямителя

  • Существует 2 основных типа управляемых выпрямителей.

Управляемый мостовой выпрямитель

  • В этой схеме вместо диода используется кремниевый управляющий выпрямитель для создания мостовой схемы.

Положительный полупериод регулируемого выпрямителя:

  • Когда на цепь подается положительный цикл входного питания, тиристоры T1 и T2 будут работать, поскольку они находятся в состоянии прямого смещения.
  • Хотя тиристоры T3 и T4 не будут работать, поскольку они находятся в режиме обратного смещения, поэтому на сопротивлении нагрузки будет показан положительный цикл постоянного тока.

Отрицательный полупериод регулируемого выпрямителя:

  • Когда на цепь попадает отрицательная половина входа, тиристоры T3 и T4 будут работать, так как они находятся в состоянии прямого смещения.
  • T1 и T2 будут смещены в обратном направлении и будут блокировать ток.

Управляемый Выпрямитель с центральным отводом

  • Схема схемы управляемого выпрямителя с отводом от средней точки показана на рисунке ниже.
  • Схема этого выпрямителя похожа на неуправляемый выпрямитель, но разница в том, что он использует два тиристора для процесса выпрямления.
  • Он преобразует полный входной сигнал переменного тока в постоянный ток, как обычный выпрямитель с отводом от средней точки.

Сравнение выпрямителей
  • На приведенном ниже рисунке показано сравнение различных типов выпрямителей.

Приложения для выпрямителей
  • Вот некоторые распространенные области применения выпрямителей.
  • Используется в различных батареях для преобразования переменного тока в постоянный.
  • Используется в электрической обмотке для поляризованного напряжения.
  • Используется в тяговых двигателях поездов.
  • Паяльник имеет схемы однополупериодного выпрямителя.
  • Эти схемы также используются в модуляции, демодуляции и различных схемах усиления.

Итак, друзья, это полное руководство по выпрямителям, я упомянул все параметры, связанные с выпрямителями. Надеюсь, вам понравился этот урок. Хорошего дня. увидимся в следующем посте. Спасибо за чтение.

Автор: Генри
//www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер, выпускник известного инженерного университета, также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также являюсь автором технического контента, мое хобби — исследовать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Теория двухполупериодного и двухполупериодного выпрямителя – анализ измерительного прибора

Выпрямитель, также известный как преобразователь переменного тока в постоянный, является одним из наиболее важных устройств в любой электрической цепи. Он используется для преобразования одной формы тока в другую. И благодаря этому свойству у нас в доме есть электричество.Итак, в этой главе мы рассмотрим определение выпрямителя, его использование, процесс выпрямления, схему и типы.

Что такое выпрямитель

Выпрямитель представляет собой электрическое устройство, состоящее из одного или нескольких диодов, пропускающих ток только в одном направлении. Он в основном преобразует переменный ток в постоянный ток. Процесс преобразования переменного тока в постоянный называется процессом выпрямления. И его также называют преобразователем переменного тока в постоянный .

Выпрямители могут быть изготовлены в нескольких формах в соответствии с требованиями, такими как полупроводниковый диод, управляемые кремнием выпрямители, ртутные дуговые клапаны, ламповые диоды и т. д. проектирование электронных схем. Они используются в различных устройствах, включая радиосигналы или детекторы, источники питания постоянного тока, бытовую технику, такую ​​как ноутбуки, системы видеоигр, телевизоры и т. д.

Теперь, когда мы поняли определение, пришло время узнать, как работает выпрямитель.Это легко понять, вспомнив «как работает диод». Как мы знаем, диод пропускает ток только в одном направлении. Он блокирует либо положительный цикл тока, либо отрицательный цикл тока.

Теперь то же свойство диода используется при выпрямлении сигнала. Вот как:

Теория работы выпрямителя

В этом разделе мы узнаем, как работает выпрямитель или как достигается выпрямление в цепи.

Выпрямление

Как известно, переменный ток имеет два цикла; положительный цикл и отрицательный цикл.И постоянный ток течет прямо в одном направлении.

Когда в цепь с переменным током на входе добавляется диод, он блокирует определенный цикл переменного тока. Следовательно, создание выходного тока, который будет течь только в одном направлении, что означает постоянный ток.

В этом процессе теряется один конкретный цикл переменного тока, и это зависит от стороны подключенного диода. Под этим мы подразумеваем, подключена ли к цепи анодная или катодная часть диода.Таким образом, чтобы использовать оба цикла, мы добавляем в цепь более одного диода.

Весь этот процесс называется Исправление .

Напряжение пульсаций

Напряжение, которое мы получаем на выходе схемы после выпрямления, не является чистым напряжением постоянного тока. Это всегда пульсирующий постоянный ток, обладающий некоторыми свойствами переменного напряжения. Напряжение пульсаций определяется как «остаток переменного напряжения, смешанного с напряжением постоянного тока, полученного на выходе схемы выпрямителя».

Чтобы получить чистое напряжение постоянного тока, это пульсирующее напряжение пульсаций обрабатывается схемой фильтра.А затем регулируется регулятором для достижения постоянного напряжения нужной силы.

Это легко понять на примере устройства бытового электроснабжения.

Бытовой блок питания:

Из экономических соображений электрическая мощность передается, распределяется и вырабатывается в виде переменного тока, т. е. переменного напряжения, доступного в сети.

Иногда для работы большинства электронных схем требуется постоянное напряжение, для этой цели все электронное оборудование включает в себя схему, которая преобразует a.c напряжения сети питания к напряжению постоянного тока. Эта схема известна как цепь питания. Блок-схема блока питания

Блок питания является наиболее важной цепью всех электронных и электрических цепей. Без этого все устройства бесполезны.

Блок-схема блока питания показана выше. На входе источника питания используется трансформатор для понижения напряжения в соответствии с требованиями. Он известен как силовой трансформатор.

После понижения напряжения это выходное напряжение становится входом следующего блока i.Выпрямитель, который преобразует это переменное напряжение в постоянное.

Этот пульсирующий постоянный ток подается обратно в схему фильтра, который удаляет пики, пульсации и сглаживает их. После фильтрации этот постоянный ток подается обратно на регулятор , который на выходе получает отрегулированный постоянный ток.

Эффективность выпрямителя

Эффективность выпрямителя определяется как «отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности от источника переменного тока».

КПД всегда меньше 100 %, поскольку часть выходной мощности представляет собой переменный ток, а не чистый постоянный ток.Его можно улучшить, используя схемы сглаживания, которые уменьшают пульсации и содержание переменного тока на выходе.

Уравнение эффективности выпрямителя:

p в = входная мощность

3 = выходная мощность

P OUT = выходная мощность

η = эффективность

, как мы знаем,

P в = (V пик /2) * (I пик / 2)

P вых = (V пик / π) * (I пик / π)

Следовательно,

η = 903 P вых 90

η = (V пик / π) * (I пик / π)  /  (V пик /2) * (I пик / 2)

09 = 4 / 8 π

Вы также можете посмотреть ниже Видео от Simply Electronics

Типы схем выпрямителей

На рынке доступны различные типы диодных цепей , каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.Цепи выпрямителей могут быть однофазными или многофазными.

Для промышленного применения необходимо трехфазное выпрямление, а для бытового применения достаточно однофазного выпрямления.

Однополупериодный выпрямитель

В однополупериодном преобразователе переменного тока в постоянный , когда на вход подается питание переменного тока, на нагрузке появляется только положительный полупериод, тогда как отрицательный полупериод подавляется.

При однофазном питании требуется один диод, а при трехфазном питании требуется три диода.Это неэффективно, потому что только половина входных сигналов достигает выхода.

Для уменьшения пульсаций или устранения гармоник частоты переменного тока на выходе требуется дополнительная фильтрация. Для получения полной информации прочитайте нашу подробную статью о однополупериодном выпрямителе.

[irp posts=”1175″ name=”Схема однополупериодного выпрямителя, работа, работа и характеристики”]

Двухполупериодный выпрямитель

В процессе двухполупериодного выпрямления, в течение обоих полупериодов, когда a.в. на вход подается питание, ток течет через нагрузку в том же направлении.

Двухполупериодная схема обеспечивает более высокое среднее выходное напряжение за счет изменения обеих полярностей входного сигнала на пульсирующий постоянный ток. Этот тип выпрямления может быть достигнут путем использования по крайней мере двух диодов, проводящих ток попеременно.

Во время положительного, а также отрицательного полупериода входного переменного тока две цепи, а именно двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом и двухполупериодный мостовой выпрямитель, используются для получения одинакового направления тока в нагрузочном резисторе.

[irp posts=”1195″ name=”Схема двухполупериодного выпрямителя, характеристики, преимущества и недостатки”]

Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом

В схеме с центральным отводом используется трансформатор со вторичной обмоткой, ответвляющейся в центральной точке. Два диода включены в схему так, что каждый из них использует половину периода входного переменного напряжения.

Для выпрямления один диод использует переменное напряжение, возникающее на верхней половине вторичной обмотки, а другой диод использует нижнюю половину вторичной обмотки.

Выходная мощность и эффективность этой схемы высоки, потому что источник переменного тока обеспечивает питание в течение обеих половин.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель Схема представляет собой одну из эффективных форм двухполупериодного преобразователя переменного тока в постоянный. Он использует четыре диода в мостовой топологии.

Вместо трансформатора со средней точкой в ​​этом случае используется обычный трансформатор. Выпрямляемый источник переменного тока подается на диагонально противоположные концы моста, а нагрузочный резистор подключается к оставшимся двум диагонально противоположным концам моста.

Сравнительная таблица выпрямителей

Сравнение различных выпрямителей по различным параметрам приведено в таблице ниже.

. диодов 1 2 4 D.C Текущий I M / Π / π 7 2i M / Π 7 2i M / π NO NO Да NO Максимальное количество тока V M / (RF + RL) / (RF + RL) 7 V M / (RF + RL) V M / (2RF + RL) фактор пульсации 1.21 0.482 0.482 Выходная частота f in 2 f in 2 f in Максимальная эффективность 60 5966 6% 81,2% 81,2% 81,2% Пиковое обратное напряжение V M 7 2V м 0 2V M

8

[/ SU_TABLE]


Надежда вам всем нравится эта статья. Для любых предложений, пожалуйста, прокомментируйте ниже. Мы всегда ценим ваши предложения.

Базовый выпрямитель, типы и сравнение

Базовый выпрямитель

Основной выпрямитель и его типы описаны в этом посте. Выпрямитель — это устройство, которое преобразует входной сигнал переменного тока в постоянный.Выпрямитель преобразует синусоидальный сигнал в однонаправленный поток, а не в чистый постоянный ток

.

Электронные схемы требуют Источник постоянного тока. Входной сигнал может быть переменным током, поэтому выходной сигнал будет усилен сигнал переменного тока. Для этого можно использовать батареи постоянного тока.

Но быстро сохнут а менять их каждый раз дело затратное. Поэтому экономично преобразовывать мощность переменного тока в постоянный для таких цепей.

Выпрямитель далее делится на следующих типов:

  • Однополупериодный выпрямитель
  • Двухполупериодный выпрямитель

Однополупериодный Выпрямитель

При однополупериодном выпрямлении цепь проводит ток только во время положительных полупериодов входа a.в. поставлять. Отрицательные полупериоды переменного тока питание подавляется, т. е. во время отрицательных полупериодов ток не проходит, и, следовательно, на нагрузке не появляется напряжение. Следовательно, ток всегда течет в одном направлении (т. е. постоянном) через нагрузку, хотя и после каждого полупериода.

Однополупериодный выпрямитель

Детали схемы однополупериодного выпрямителя показаны на рисунке выше. На этой схеме показана схема, в которой монокристаллический диод действует как однополупериодный выпрямитель.переменный ток Выпрямляемый источник подключается последовательно с диодом и сопротивлением нагрузки RL. Как правило, переменный ток питание подается через трансформатор. Использование трансформатора дает два преимущества.
Во-первых, это позволяет нам повышать или понижать переменный ток. входное напряжение в зависимости от ситуации. Во-вторых, трансформатор изолирует цепь выпрямителя от линии электропередачи и, таким образом, снижает риск поражения электрическим током.

Недостатки

  1. Пульсирующий ток в нагрузке содержит переменную составляющую, основная частота которой равна частоте сети.Следовательно, для получения устойчивого постоянного тока требуется сложная фильтрация.
  2. блок питания подает питание только в половине случаев. Поэтому выход низкий.

Двухполупериодный выпрямитель

При двухполупериодном выпрямлении ток протекает через нагрузку в одном и том же направлении в течение обоих полупериодов входного переменного тока. Напряжение. Этого можно добиться с помощью двух диодов, работающих попеременно. Для положительного полупериода входного напряжения один диод подает ток на нагрузку, а для отрицательного полупериода — другой диод; ток всегда в одном и том же направлении через нагрузку.Следовательно, двухполупериодный выпрямитель использует оба полупериода входного переменного тока. напряжение для создания постоянного тока. выход. Следующие две схемы обычно используются для двухполупериодного выпрямления:

  • Двухполупериодный трансформатор с центральным отводом
  • Мостовой двухполупериодный

Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом

В схеме используются два диода D1 и D2, как показано на рисунке ниже. Вторичная обмотка AB с отводом от середины используется с двумя диодами, подключенными так, что каждый из них использует один полупериод входа a.в. Напряжение. Другими словами, диод D1 использует переменный ток. напряжение, возникающее на верхней половине (OA) вторичной обмотки для выпрямления, в то время как диод D2 использует нижнюю половину обмотки OB.

Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом

Эксплуатация : Во время положительного полупериода вторичного напряжения конец A вторичной обмотки становится положительным, а конец B отрицательным. Это делает диод D1 смещенным в прямом направлении, а диод D2 — в обратном. Следовательно, диод D1 проводит, а диод D2 — нет.Обычный ток протекает через диод D1, нагрузочный резистор RL и верхнюю половину вторичной обмотки, как показано пунктирными стрелками.

Во время отрицательного полупериода конец A вторичной обмотки становится отрицательным, а конец B положительным. Следовательно, диод D2 работает, а диод D1 — нет. Обычный ток протекает через диод D2, нагрузку RL и нижнюю половину обмотки, как показано сплошными стрелками. Хорошо видно, что ток в нагрузке RL имеет одинаковое направление для обоих полупериодов входа a.в. Напряжение. Следовательно, постоянный ток получается через нагрузку RL. Кроме того, полярность постоянного тока выход через нагрузку должен быть отмечен.

Недостатки

  1. Трудно найти средний отвод вторичной обмотки.
  2. Постоянный ток мощность мала, так как каждый диод использует только половину вторичного напряжения трансформатора.
  3. Используемые диоды должны иметь высокое пиковое обратное напряжение.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

В мостовом выпрямителе отпадает необходимость в силовом трансформаторе с отводом от средней точки.Он содержит четыре диода D1, D2, D3 и D4, соединенных в мост, как показано на рисунке ниже. переменный ток Выпрямляемое питание подается на диагонально противоположные концы моста через трансформатор. Между двумя другими концами моста подключено сопротивление нагрузки RL.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Преимущества мостового выпрямителя

  1. В мостовой схеме используется трансформатор без среднего отвода.
  2. Мостовая схема требует трансформатора меньшего размера по сравнению с двухполупериодным выпрямителем, дающим такое же выпрямленное постоянное выходное напряжение.
  3. При том же постоянном выходном напряжении показатель PIV диода в мостовом выпрямителе вдвое меньше, чем для двухполупериодной схемы.
  4. Мостовая схема больше подходит для высоковольтных приложений, что делает схему компактной.

Недостатки мостового выпрямителя

  1. В случае мостового выпрямителя требуется два или более диода, так как двухполупериодный выпрямитель использует два диода, а мостовой выпрямитель использует четыре диода.
  2. Мощность, рассеиваемая в мостовой схеме, больше, чем в двухполупериодном выпрямителе.Следовательно, мостовой выпрямитель неэффективен при низких напряжениях.

Сравнение однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя

  1. В полуволне имеется один диод, и ток нагрузки протекает через него только в течение положительного полупериода. С другой стороны, в полной волне ток протекает на протяжении циклов входных сигналов.
  2. Для двухполупериодных выпрямителей требуется трансформатор с отводом от средней точки. Для полуволны требуется только простой трансформатор.
  3. PIV в полуволне — это максимальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Принимая во внимание, что в случае двухполупериодного PIV для каждого диода в два раза превышает максимальное напряжение между центральным отводом и любым концом вторичной обмотки трансформатора.
  4. В полуволне частота тока нагрузки такая же, как частота входного сигнала, и в два раза больше частоты входного питания для полной волны.
  5. Постоянный ток нагрузки и эффективность преобразования для полной волны в два раза выше, чем для полуволновой.Кроме того, коэффициент пульсации полной волны меньше, чем у полуволновой схемы. Это указывает на то, что производительность двухполупериодного выпрямителя лучше, чем у однополупериодного выпрямителя.
  6. В двухполупериодном режиме два диодных тока протекают через две половины вторичной обмотки трансформатора с отводом от средней точки в противоположных направлениях, так что намагничивание сердечника отсутствует. Поскольку потери в трансформаторе меньше, для двухполупериодного выпрямителя можно использовать трансформатор меньшего размера.

Различия между выпрямителями в табличной форме

Сравнение выпрямителей

7 7 полуволна 0


0 Centre-Tap
0 Макс. эффективность 7 2 F в 3
С.№ тип моста
1. № диодов 1 2 4 40,6% 81,2% 81,2%
4. Коэффициент пульсики 1,21 0.48 0.48 0.48
Выходной частоту F в 0 7 2 F в
60566 60566 6. Пиковое обратное напряжение V M 0 2 V M 0 V M V M M

Типы, приложение, принципиальная схема и формы волны в Matlab

Выпрямитель представляет собой устройство, предназначенное для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC).Силовой диод, используемый в качестве силового электронного переключателя. Диод позволяет электрическому току течь только в одном направлении. Этот процесс известен как ректификация. Для управляемого выпрямителя Power BJT используется как коммутационное устройство.

Выходной сигнал выпрямителя не является чистой синусоидой, эта форма волны известна как пульсирующий постоянный ток. Если вам нужна чистая синусоида, вы должны использовать схемы сглаживания. Эти сглаживающие схемы известны как фильтры. Если этот пульсирующий постоянный ток используется напрямую, это приведет к снижению производительности устройства.

Приложение :
  • Выпрямители, используемые внутри блоков питания электронного оборудования.
  • Используется для обнаружения амплитудно-модулированных радиосигналов.
  • Выпрямители подают поляризованное напряжение для сварки.
  • Используется для точного управления тяговыми двигателями.
  • Линия передачи высокого напряжения постоянного тока
  • Используется в цепях зажигания и цепях генерации импульсов.
  • Используется в цепи умножителя напряжения, модуляции и демодуляции.

Типы :

Выпрямители, используемые для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Следовательно, на вход выпрямителя подается переменный ток. Существует два типа переменного тока: однофазный и трехфазный. Итак, по источнику питания есть два типа выпрямителя;

  • Однофазный выпрямитель
  • Трехфазный выпрямитель

Кроме того, выпрямители классифицируются по форме выходного сигнала.

  • Однополупериодный выпрямитель
  • Двухполупериодный Выпрямитель
    • Мостовой выпрямитель
    • Выпрямитель со средним отводом

Давайте кратко обсудим все типы выпрямителей.Все принципиальные схемы и формы сигналов смоделированы в MATLAB.

Однофазный выпрямитель

В выпрямителях этого типа входным источником питания является однофазная сеть переменного тока. По форме выходного сигнала однофазный выпрямитель делится на две части;

А) Однофазный полуволновой

Это простой тип выпрямителя, который состоит только из одного силового диода. Этот тип выпрямителя используется для маломощных приложений.Принципиальная схема показана на схеме ниже.

Рис. 1. Принципиальная схема однофазной полуволны. Следовательно, он позволяет току течь через диод. В отрицательный полупериод источника питания диод работает в обратном смещении. Следовательно, он не позволит току течь по цепи.

При этой операции диод пропускает ток только в положительном полупериоде.Таким образом, ток через нагрузку является единственным положительным полупериодом. Форма выходного сигнала показана на рисунке выше.

B) Однофазный Двухполупериодный

В однополупериодном выпрямителе преобразует только в положительный полупериод переменного тока. В двухполупериодном выпрямителе он преобразует в положительный и отрицательный оба цикла питания переменного тока. Существует два типа двухполупериодных выпрямителей.

Однофазный полный мост

В выпрямителе этого типа четыре диода подключены, как показано на схеме ниже.В этом выпрямителе одновременно два диода в прямом смещении и два диода в обратном смещении.

Рис. 3. Принципиальная схема однофазной полной волны. обратное смещение. Итак, направление тока от нагрузки показано на рисунке 5. для отрицательного полупериода питания переменного тока диоды D2 и D4 в прямом смещении, а диоды D1 и D3 в обратном смещении.В этом состоянии также направление тока через нагрузку не изменяется для положительного и отрицательного полупериода питания переменного тока.

Рисунок 5A. Работа однофазного полного импульса для положительного полупериода. Рисунок 5B. Работа однофазного полного сигнала для отрицательного полупериода.

В выпрямителях этого типа два диода и один трансформатор подключены, как показано на схеме ниже. Этот трансформатор имеет отвод от средней точки вторичной обмотки.Во время положительного полупериода входного переменного тока диод D1 работает как прямое смещение, а диод D2 — как обратное. Направление тока от нагрузки показано на рисунке 6. Во время отрицательного полупериода входного переменного тока диод D2 находится в прямом смещении, а диод D1 в обратном смещении. На приведенном ниже рисунке видно, что направление тока от нагрузки не меняется для положительного и отрицательного полупериода входного переменного тока.

Рис. 6. Принципиальная схема однофазного двухполупериодного отвода от середины. Рисунок 7. Форма волны однофазного двухполупериодного отвода от средней точки

Трехфазного выпрямителя .

Когда вход источника переменного тока является трехфазным, используется выпрямитель, известный как трехфазный выпрямитель.Подобно однофазному выпрямителю, трехфазный выпрямитель также делится на две части в соответствии с формой выходного сигнала.

  • Трехфазная полуволна
  • Трехфазный двухполупериодный

Этот тип выпрямителей используется в отраслях, где подключается большая нагрузка. В линиях электропередачи постоянного тока используются выпрямители этого типа. На вход устройства подается трехфазный переменный ток. Следовательно, для этого типа устройств необходимо трехфазное питание переменного тока.

Трехфазная полуволна

В трехфазных однополупериодных выпрямителях по три диода подключены к каждой фазе трехфазного источника переменного тока.Трехфазный выпрямитель аналогичен трем однофазным выпрямителям. Каждый диод работает (прямое смещение) в течение одной трети периода входного переменного тока, а оставшиеся два диода остаются разомкнутыми (обратное смещение). Принципиальная схема и формы сигналов показаны на рисунке ниже.

Рисунок 8. Схема трехфазной полуволны. Рисунок 9. Форма волны трехфазной полуволны.

В мостовых выпрямителях используется шесть диодов. Как мы видели в полумостовых выпрямителях, только половина цикла питания переменного тока преобразуется в пульсирующее питание постоянного тока.Но в случае мостовых выпрямителей оба полупериода преобразуются в пульсирующий постоянный ток.

Шесть диодов, соединенных в виде моста, как показано на принципиальной схеме. Есть три руки. Как показано на принципиальной схеме, верхние диоды (D1, D3 и D5) подключены к положительной клемме, а нижние диоды (D2, D4 и D6) подключены к отрицательной клемме источника переменного тока.

Принципиальная схема и формы сигналов показаны на рисунке ниже.

Рисунок-10 принципиальная схема трехфазной полной волныРисунок-11 форма волны трехфазной полной волны

 1 609 всего просмотров,  1 просмотров сегодня

Какие существуют типы выпрямителей?

Почему выбирают австралийские выпрямители?

Что такое двухполупериодный выпрямитель?

  • Двухполупериодный выпрямитель представляет собой тип выпрямителя, который преобразует полный входной сигнал переменного тока (положительный полупериод и отрицательный полупериод) в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока.В отличие от однополупериодного выпрямителя, в двухполупериодном выпрямителе входной сигнал не теряется.

Что означает полупроводниковый выпрямитель?

  • Кремниевый управляемый выпрямитель или полупроводниковый управляемый выпрямитель представляет собой четырехслойное полупроводниковое устройство управления током.Принцип четырехслойного переключения p–n–p–n был разработан Моллом, Таненбаумом, Голди и Холоньяком из Bell Laboratories в 1956 г. Практическая демонстрация управляемого кремнием…

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.