A történelem folyamán jövedelmezőbb és olcsóbb az áramot villamosenergia-állomás generátorok által generált váltakozó áram formájában venni. Egy ilyen ábrázolás lehetővé tette annak hatékony továbbítását hatalmas távolságokon. A fogadó végén egyfázisú feszültséggé alakítottuk át, amely a fogyasztók számára kényelmes, és ebben a formában belépett a tápvezetékbe. A legtöbb modern távirányító belső áramköre azonban állandó áramellátást igényel, amelynek értékét az 5, 9, 12, 24, 36 vagy 48 V értékű standard sorozatból választják ki. Ezek előállításához speciális feszültség-egyenirányítót (például 24 volt) kellett bevezetni az elektronikus eszközök áramkörébe.
Az egyenirányító működésének elve
A DC egyenirányító működési elvének egyértelmű megértése érdekében először figyelembe kell vennie, hogy a félvezető elemeket (diódákat) használják a váltakozó feszültség helyreigazítására. Megkülönböztető tulajdonságuk az, hogy az áramot csak egy irányban tudják vezetni. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a kimenetnél alkalmazott váltakozó feszültség pozitív pulzáció formájában jelenik meg, és a féloszcillációs periódus alsó felét levágják. Pozitív félhullámok esetén egy áram áramlik át a diódán, amely az állandó tápegység kialakulásának alapja. Ennek megszerzéséhez további elektromos elemekre van szükség.
Bármely aktuális egyenirányító a következő fő csomópontokat tartalmazza:
- Egy lecsökkent transzformátor, amely 220 V-ot konvertál a kívánt értékre;
- diódakészlet (híd);
- simító (szűrő) kondenzátor;
- tranzisztor elemek alapján készült stabilizátor.
Az elektronikus egyenirányítók számára számos lehetőség létezik, különbözik a dióda csatlakoztatásának számától és módjától, valamint működési paramétereitől. Különösen érdekes a diódás elemek áramkörbe történő beépítésének különféle megközelítései. Az egyenirányító eszköz stabilizáló kaszkádját tranzisztorkapcsolókon kell összeszerelni, úgynevezett elektronikus reléknek.
Az egyenirányítók típusai
A félvezető diódák bekapcsolásának módjától függően az összes egyenirányítót a következő típusokra osztják:
- félhullám (félhullám);
- két fél hullám (teljes hullám középpontjával vagy Mitkevich-sémával);
- Gretz-híd vagy egyenirányítók;
- egyenirányítók az üzemi feszültség megduplázódásával és más, kevésbé általános áramkörökkel.
A fél hullámú kapcsolás a váltakozó áram helyreállításának legegyszerűbb módszere. Egy másik név a nulla egyenirányító áramkör.
Az ebbe az osztályba tartozó eszközökkel csak pulzáló (csak félig használt) kimeneti áramot lehet elérni. A félhullám elven alapuló sémákat alacsony átalakítási hatékonyság jellemzi, és ritkán használják őket. Félhullámú társaik két diódát tartalmaznak, és mindkét polaritás félhullámú korrekcióját biztosítják. Hatékonyabbak és egyszerű tápegységekben használhatók.
Az egyfázisú híd-egyenirányítókat, az úgynevezett Gretz áramköröket 4 diódával jellemzik, nagy hatékonyságúak, amelyek alatt a transzformátor által kapott energia felhasználásának hatékonyságát értjük.
A félvezető egyenirányító hidak kimeneti feszültsége jó alapot nyújt a későbbi simításhoz és stabilizáláshoz - egyenáram eléréséhez.
Széles körben használják megnövekedett energiaintenzitású készülékekben, például olyan generátorokban, amelyek kimeneti feszültsége tíz-től több száz volt-ig terjed. Előnyeik a következők:
- alacsony fordított feszültség (Volta frakciók);
- kis méretek;
- nagy hatékonyságú a transzformátor használata (összehasonlítva a Mitkevich sémával).
A hídáramkörök jelentős hátránya a kétszer akkora feszültségcsökkenés a diódákon, ami arra készteti őket, hogy a transzformátor kimeneti paramétereit válasszanak egy tartalékkal fejlesztésük során. A hasznos teljesítmény ez a része ezután elveszik a négy dióda kereszteződésein.
Az egyenirányítók típusai funkcionálisan
Az ismert egyenirányító mintákat céljuk és működésük szerint egyfázisú és háromfázisú eszközökre osztják. Az előbbieket apartmanházak és magánházak villamos hálózatában használják, és háztartási készülékek tápellátására szolgálnak. A második egy azonos típusú 3 egységből álló elektronikus modul, amelyet a következő sémák egyikének megfelelően gyártanak:
- egyciklusú egyenirányítók;
- push-pull rendszerek;
- kombinált modulok: két háromfázisú tekerccsel párhuzamos és soros diódákkal.
Az egyciklusú transzformációs sémák használata korlátozott az egyenirányított feszültség alacsony hatékonysága miatt. A push-pull analógjaikat széles körben használják egyenáramú motorokban és más elektromos gépekben, amelyek kialakításukban kefe-szerelvényeket tartalmaznak. A kommutátor motorokba történő beépítésre szánt klasszikus egyenirányítók mellett vannak olyan rendszerek, amelyek többszörösen növelhetik a kimeneti feszültséget. Az ilyen megoldások különleges esete a feszültség megduplázódó egyenirányító.
A feszültség megduplázódásával egyenirányító áramkör csak részleteiben különbözik a már megvizsgált lehetőségektől. Az ilyen eszközöket általában szorzónak nevezik, amelyeket saját kezükben könnyen össze lehet szerelni.
Alapvető kapcsolatok az egyenirányító kiszámításakor
Példaként kiválasztott két fél hullámú egyenirányító kiszámításához a következő kezdeti adatokat kell tudnia:
- a transzformátor másodlagos tekercsében fellépő bemeneti feszültség;
- áram az áramkörben áramló diódákban, figyelembe véve a terhelést;
- egy elektrolit kondenzátor kapacitása, amelyet egy adott hullámzási simítási együttható alapján választunk meg;
- maximális feszültség rajta.
Fontos figyelembe venni a szilárdtest dióda feszültségcsökkenését nyitott állapotban.
Ebben az esetben a kiszámított arányokat a következő formában mutatjuk be.
- A transzformátor tekercsében az áram nagyságrendben megegyezik a terhelés maximális értékével (Iobm = Inagr).
- A másodlagos tekercs feszültsége alapjáratban U2≈ 0,75Uload.
- Az egyenirányító diódákat a következő paraméterekkel ajánljuk: Ureb> 3,14Unag és Imax> 1,57Inag.
Az egyenirányítókat széles körben használják az elektrotechnika és az elektronika különböző területein, ideértve a modern vezérlőrendszereket is. Ezért annyira fontos megérteni, hogy mi az aktuális egyenirányító, és milyen fajtájukat használják a leghatékonyabb áramkörök felépítéséhez.
