تاريخيا ، كان الحصول على الكهرباء أكثر ربحية وأرخص في شكل تيار متناوب يولده مولدات محطات توليد الطاقة. مثل هذا التمثيل جعل من الممكن نقله بشكل فعال عبر مسافات كبيرة. في الطرف المستلم ، تم تحويله إلى جهد أحادي الطور ، مناسب للمستهلكين ، وبهذا الشكل دخل خط الطاقة. ومع ذلك ، تتطلب الدوائر الداخلية لمعظم مستهلكي الكهرباء الحديثة مصدر طاقة ثابتًا ، يتم تحديد قيمته من النطاق القياسي 5 أو 9 أو 12 أو 24 أو 36 أو 48 فولت. للحصول عليها ، يجب إدخال مقوم جهد خاص (لـ 24 فولت ، على سبيل المثال) في دائرة الأجهزة الإلكترونية.
مبدأ عمل المعدل
لفهم واضح لمبدأ تشغيل مقوم التيار المستمر ، عليك أولاً أن تأخذ في الاعتبار أن عناصر أشباه الموصلات (الثنائيات) تستخدم لتصحيح جهد التيار المتردد. السمة المميزة لها هي القدرة على إجراء التيار في اتجاه واحد فقط. بسبب هذه الخاصية ، فإن الجهد المتناوب المطبق عليهم عند الخرج سيكون له شكل تموجات موجبة مع قطع النصفين السفليين من نصف فترة التذبذبات. مع موجات نصف موجبة ، سيتدفق التيار عبر الصمام الثنائي ، وهو الأساس لتشكيل مصدر طاقة ثابت. للحصول عليها ، يلزم وجود عناصر كهربائية إضافية.
يتضمن أي مقوم حالي الوحدات الرئيسية التالية:
- محول تدريجي يحول 220 فولت إلى القيمة المطلوبة ؛
- مجموعة من الثنائيات (الجسر) ؛
- تنعيم (ترشيح) مكثف ؛
- المثبت على أساس عناصر الترانزستور.
تُعرف العديد من المتغيرات للمعدلات الإلكترونية ، وتختلف في عدد وطريقة توصيل الثنائيات ، وكذلك في معلمات التشغيل الخاصة بها. أهمية خاصة هي الأساليب المختلفة لإدراج عناصر الصمام الثنائي في الدائرة. يتم تجميع مرحلة استقرار المقوم على مفاتيح ترانزستور تسمى المرحلات الإلكترونية.
أنواع المقومات
اعتمادًا على طريقة التبديل على ثنائيات أشباه الموصلات ، يتم تقسيم جميع مقومات التيار المتردد إلى الأنواع التالية:
- نصف موجة (نصف موجة) ؛
- موجة كاملة (موجة كاملة بنقطة وسطية أو مخططات ميتكيفيتش) ؛
- مقومات الجسر أو جريتز ؛
- مقومات مع مضاعفة جهد التشغيل ودوائر أخرى أقل شيوعًا.
نصف الموجة هي أبسط طريقة مستخدمة لتصحيح التيار المتردد. اسم آخر هو دائرة المعدل الصفري.
بمساعدة أجهزة من هذه الفئة ، من الممكن الحصول فقط على تيار خرج نابض (يستخدم نصفه فقط). تتميز الدوائر القائمة على مبدأ نصف الموجة بكفاءة تحويل منخفضة ونادرًا ما تستخدم. نظائرها ذات الموجة الكاملة لها ثنائيان في تكوينها وتوفر تصحيحًا لموجات نصف القطبين. إنها أكثر كفاءة وتستخدم في أبسط مصادر الطاقة.
تتميز مقومات الجسر أحادية الطور ، المسماة دوائر Gretz ذات الصمام الثنائي الرباعي ، بكفاءة عالية ، والتي تُفهم على أنها كفاءة استخدام الطاقة المستلمة من المحول.
يعد الجهد عند خرج جسور معدل أشباه الموصلات أساسًا جيدًا للتجانس اللاحق والاستقرار - الحصول على التيار المباشر.
يتم استخدامها على نطاق واسع في الأجهزة ذات كثافة الطاقة المتزايدة مثل المولدات ذات الفولتية الناتجة من عشرات إلى مئات الفولتات. تشمل مزاياها:
- الجهد العكسي المنخفض (جزء من فولت) ؛
- حجم صغير
- كفاءة عالية في استخدام المحول (بالمقارنة مع مخطط ميتكيفيتش).
عيب كبير في دوائر الجسر هو ضعف انخفاض الجهد عبر الثنائيات ، مما يجعل من الضروري اختيار معلمات خرج المحول بهامش أثناء تطورها. ثم يُفقد هذا الجزء من الطاقة القابلة للاستخدام عند تقاطعات الثنائيات الأربعة.
أنواع المقومات حسب الوظيفة
وفقًا للغرض والوظيفة ، يتم تقسيم العينات المعروفة من المقومات إلى أجهزة أحادية الطور وثلاثية الطور. تستخدم الأولى في الشبكات الكهربائية للمباني السكنية والمنازل الخاصة وهي مصممة لتشغيل الأجهزة المنزلية. والثاني عبارة عن وحدة إلكترونية مكونة من 3 وحدات من نفس النوع ، يتم تصنيعها وفقًا لأحد المخططات التالية:
- مقومات أحادية الطرف
- أنظمة الدفع والسحب
- الوحدات المدمجة: مع ملفين من ثلاث مراحل مع اتصال متوازي ومتسلسل من الثنائيات.
إن استخدام دوائر التحويل أحادية الطرف محدود بسبب الكفاءة المنخفضة للجهد المعدل. تُستخدم نظائرها ثنائية الأشواط على نطاق واسع في محركات التيار المستمر والآلات الكهربائية الأخرى التي تحتوي على مجموعات الفرشاة في تصميمها. بالإضافة إلى المعدلات الكلاسيكية المصممة للتركيب في محركات التجميع ، هناك دوائر يمكنها زيادة جهد الخرج عدة مرات. حالة خاصة لمثل هذه الحلول هي مقوم مضاعفة الجهد.
تختلف دائرة المعدل مع مضاعفة الجهد فقط في التفاصيل عن الخيارات التي تم النظر فيها بالفعل. عادة ما تسمى هذه الأجهزة بالمضاعفات ، والتي يتم تجميعها بسهولة باليد.
العلاقات الأساسية عند حساب المعدل
- جهد الدخل الذي يعمل في اللف الثانوي للمحول ؛
- التيار في الثنائيات ، الذي يتدفق في الدائرة ، مع مراعاة الحمل ؛
- قدرة المكثف الإلكتروليتي المختار بناءً على عامل التموج المحدد ؛
- أقصى جهد عليه.
من المهم مراعاة انخفاض الجهد عبر ثنائيات الحالة الصلبة عند الفتح.
النسب المحسوبة لهذه الحالة معروضة بالشكل التالي.
- التيار في لف المحول يساوي في الحجم قيمته القصوى في الحمل (Iwind = Iload).
- الجهد في الملف الثانوي في وضع عدم التحميل هو U2 ≈ 0.75Uload.
- يوصى بأخذ ثنائيات المعدل بالمعلمات التالية: Urev> 3.14Uload و Imax> 1.57Iload.
تستخدم المقومات على نطاق واسع في مختلف مجالات الهندسة الكهربائية والإلكترونيات ، بما في ذلك أنظمة التحكم الحديثة. لذلك ، من المهم جدًا فهم ماهية المقومات وأنواعها المستخدمة لبناء أكثر الدوائر كفاءة.
