Elektrisk energi transporteres praktisk og omdannes i størrelsesorden i form av vekselspenning. Det er i denne formen den leveres til sluttforbrukeren. Men for å drive mange enheter trenger du fortsatt en konstant spenning.
Innhold
Hvorfor trenger vi en likeretter i elektroteknikk
Oppgaven med å konvertere AC-spenning til DC er tildelt likerettere. Denne enheten er mye brukt, og de viktigste bruksområdene for likerettere innen radio og elektroteknikk er:
- dannelse av likestrøm for elektriske kraftinstallasjoner (traksjonsstasjoner, elektrolyseanlegg, eksitasjonssystemer til synkrone generatorer) og kraftige likestrømsmotorer;
- strømforsyninger for elektroniske enheter;
- deteksjon av modulerte radiosignaler;
- dannelse av en konstant spenning proporsjonal med nivået på inngangssignalet for å bygge automatiske forsterkningskontrollsystemer.
Det fulle omfanget av likerettere er omfattende, og det er umulig å liste det innenfor rammen av én anmeldelse.
Prinsipper for drift av likerettere
Driften av likerettere er basert på egenskapen til ensidig ledningsevne av elementer. Du kan gjøre dette på forskjellige måter. Mange måter for industrielle applikasjoner har blitt en saga blott, for eksempel bruk av mekaniske synkrone maskiner eller elektrovakuumenheter. Nå brukes ventiler som leder strøm i én retning. For ikke så lenge siden ble kvikksølvenheter brukt til likerettere med høy effekt. For øyeblikket er de praktisk talt erstattet av halvlederelementer (silisium).
Typiske likeretterkretser
Rettingsanordningen kan bygges etter ulike prinsipper. Når du analyserer enhetskretser, må det huskes at den konstante spenningen ved utgangen til enhver likeretter bare kan kalles betinget. Denne noden produserer en pulserende ensrettet spenning, som i de fleste tilfeller må jevnes ut av filtre. Noen forbrukere krever også stabilisering av den likerettede spenningen.
Enfase likerettere
Den enkleste AC-spenningslikeretteren er en enkelt diode.
Den sender de positive halvbølgene til sinusoiden til forbrukeren og "kutter av" de negative.
Omfanget av en slik enhet er lite - hovedsakelig, bytte strømforsyningslikerettereopererer med relativt høye frekvenser. Selv om den produserer strøm som flyter i én retning, har den betydelige ulemper:
- høyt nivå av krusning - for å jevne ut og oppnå likestrøm, trenger du en stor og klumpete kondensator;
- ufullstendig bruk av kraften til nedtrappingstransformatoren (eller opptrappingstransformatoren), noe som fører til en økning i de nødvendige vekt- og størrelsesindikatorene;
- gjennomsnittlig EMF ved utgangen er mindre enn halvparten av den tilførte EMF;
- økte krav til dioden (på den annen side er det bare nødvendig med en ventil).
Derfor mer utbredt fullbølge (bro) krets.
Her flyter strømmen gjennom lasten to ganger per periode i én retning:
- positiv halvbølge langs banen indikert med røde piler;
- negativ halvbølge langs stien indikert med grønne piler.
Den negative bølgen forsvinner ikke, men brukes også, så kraften til inngangstransformatoren brukes mer fullt ut. Gjennomsnittlig EMF er dobbelt så stor som for en halvbølge-versjonen. Formen på krusningsstrømmen er mye nærmere en rett linje, men en utjevningskondensator er fortsatt nødvendig. Dens kapasitet og dimensjoner vil være mindre enn i det forrige tilfellet, fordi krusningsfrekvensen er to ganger frekvensen til nettspenningen.
Hvis det er en transformator med to identiske viklinger som kan kobles i serie eller med en vikling som har et tap fra midten, kan en fullbølgelikeretter bygges etter et annet skjema.
Dette alternativet er faktisk en dobbel krets av en halvbølge likeretter, men har alle fordelene til en fullbølge likeretter. Ulempen er behovet for å bruke en transformator av en bestemt design.
Hvis transformatoren er laget i amatørforhold, er det ingen hindringer for å vikle sekundærviklingen etter behov, men litt større jern må brukes. Men i stedet for 4 dioder, brukes bare 2. Dette vil gjøre det mulig å kompensere for tapet i vekt- og størrelsesindikatorer, og til og med vinne.
Hvis likeretteren er designet for høy strøm og ventilene må installeres på radiatorer, gir installasjon av halvparten av antall dioder betydelige besparelser. Det bør også tas i betraktning at en slik likeretter har dobbelt så stor indre motstand sammenlignet med den som er satt sammen i en brokrets, så oppvarmingen av transformatorviklingene og tilhørende tap vil også være høyere.
Trefase likerettere
Fra forrige krets er det logisk å gå videre til en trefase spenningslikeretter, satt sammen etter et lignende prinsipp.
Utgangsspenningsformen er mye nærmere en rett linje, krusningsnivået er bare 14%, og frekvensen er lik tre ganger frekvensen til nettspenningen.
Og likevel er kilden til denne kretsen en halvbølge likeretter, så mange av manglene kan ikke overvinnes selv med en trefase spenningskilde. Den viktigste er den ufullstendige bruken av transformatorkraften, og gjennomsnittlig EMF er 1,17⋅E2eff (effektiv verdi av EMF for sekundærviklingen til transformatoren).
De beste parameterne har en trefaset brokrets.
Her er amplituden til utgangsspenningsrippelen den samme 14%, men frekvensen er lik den sekskantede frekvensen til inngangsvekselspenningen, så kapasitansen til filterkondensatoren vil være den minste av alle alternativene som presenteres. Og utgangs-EMF vil være dobbelt så høy som i forrige krets.
Denne likeretteren brukes med en utgangstransformator som har en stjernesekundærvikling, men den samme ventilenheten vil være mye mindre effektiv når den brukes sammen med en transformator hvis utgang er koblet i delta.
Her er amplituden og frekvensen til pulsasjonene den samme som i forrige krets. Men gjennomsnittlig EMF er mindre enn i forrige ordning i tide. Derfor brukes denne inkluderingen sjelden.
Spenningsmultiplikator likerettere
Det er mulig å bygge en likeretter hvis utgangsspenning vil være et multiplum av inngangsspenningen. For eksempel er det kretser med spenningsdobling:
Her lades kondensatoren C1 under den negative halvsyklusen og kobles i serie med den positive bølgen til inngangssinusbølgen. Ulempen med denne konstruksjonen er den lave belastningskapasiteten til likeretteren, samt det faktum at kondensatoren C2 er under det dobbelte av spenningsverdien. Derfor brukes en slik krets i radioteknikk for dobling av likeretting av laveffektsignaler for amplitudedetektorer, som et måleelement i automatiske forsterkningskontrollkretser, etc.
Innen elektroteknikk og kraftelektronikk brukes en annen versjon av doblingsordningen.
Dobleren, satt sammen i henhold til Latour-skjemaet, har stor lastekapasitet. Hver av kondensatorene er under inngangsspenning, derfor, når det gjelder vekt og størrelse, overgår dette alternativet også det forrige. Under den positive halvsyklusen lades kondensatoren C1, under den negative - C2. Kondensatorer er koblet i serie, og i forhold til lasten - parallelt, så spenningen over lasten er lik summen spenning på ladede kondensatorer. Rippelfrekvensen er lik to ganger frekvensen til nettspenningen, og verdien avhenger fra verdien av kapasiteter. Jo større de er, jo mindre krusning. Og her er det nødvendig å finne et fornuftig kompromiss.
Ulempen med kretsen er forbudet mot jording av en av lastterminalene - en av diodene eller kondensatorene i dette tilfellet vil bli kortsluttet.
Denne kretsen kan kaskades et hvilket som helst antall ganger. Så, ved å gjenta prinsippet om inkludering to ganger, kan du få en krets med firedobbel spenning, etc.
Den første kondensatoren i kretsen må tåle spenningen til strømforsyningen, resten - to ganger forsyningsspenningen. Alle ventiler må være klassifisert for dobbel reversspenning. Selvfølgelig, for pålitelig drift av kretsen, må alle parametere ha en margin på minst 20%.
Hvis det ikke er egnede dioder, kan de kobles i serie - i dette tilfellet vil den maksimalt tillatte spenningen øke med en faktor på 1. Men parallelt med hver diode må utjevningsmotstander kobles til. Dette må gjøres, fordi ellers, på grunn av spredningen av parametrene til ventilene, kan reversspenningen fordeles ujevnt mellom diodene. Resultatet kan være overskuddet av den største verdien for en av diodene. Og hvis hvert element i kjeden er shuntet med en motstand (deres verdi må være den samme), vil den omvendte spenningen fordeles nøyaktig likt. Motstanden til hver motstand bør være omtrent 10 ganger mindre enn diodens omvendte motstand. I dette tilfellet vil effekten av tilleggselementer på driften av kretsen bli minimert.
Parallellkobling av dioder i denne kretsen er neppe nødvendig, strømmene her er små. Men det kan være nyttig i andre likeretterkretser der belastningen bruker alvorlig strøm. Parallell tilkobling multipliserer den tillatte strømmen gjennom ventilen, men alt ødelegger avviket til parameterne. Som et resultat kan en diode ta på seg den mest gjeldende og ikke tåle det. For å unngå dette settes en motstand i serie med hver diode.
Resistansverdien er valgt slik at ved maksimal strøm er spenningsfallet over den 1 volt. Så, ved en strøm på 1 A, bør motstanden være 1 ohm. Strøm i dette tilfellet bør være minst 1 watt.
I teorien kan spenningsmangfoldet økes i det uendelige. I praksis bør det huskes at belastningskapasiteten til slike likerettere synker kraftig med hvert ekstra trinn. Som et resultat kan du komme til en situasjon der spenningsfallet over lasten overstiger multiplikasjonsfaktoren og gjør driften av likeretteren meningsløs. Denne ulempen er iboende i alle slike ordninger.
Ofte produseres slike spenningsmultiplikatorer som en enkelt modul med god isolasjon. Lignende enheter ble brukt for eksempel for å lage høyspenning i fjernsyn eller oscilloskop med et katodestrålerør som monitor. Doblingsordninger som bruker choker er også kjent, men de har ikke mottatt distribusjon - viklingsdeler er vanskelige å produsere og ikke veldig pålitelige i drift.
Det er mange likeretterkretser. Gitt det brede omfanget av denne noden, er det viktig å nærme seg valget av kretsen og beregningen av elementene bevisst. Bare i dette tilfellet er en lang og pålitelig drift garantert.
Lignende artikler:
