Ιστορικά, ήταν πιο κερδοφόρο και φθηνότερο να αποκτήσουμε ηλεκτρισμό με τη μορφή εναλλασσόμενου ρεύματος που παράγεται από γεννήτριες σταθμών παραγωγής ενέργειας. Μια τέτοια αναπαράσταση επέτρεψε την αποτελεσματική μετάδοσή της σε μεγάλες αποστάσεις. Στο άκρο λήψης, μετατράπηκε σε μονοφασική τάση, κατάλληλη για τους καταναλωτές, και με αυτήν τη μορφή εισήλθε στο ηλεκτροφόρο καλώδιο. Ωστόσο, τα εσωτερικά κυκλώματα των περισσότερων σύγχρονων καταναλωτών ηλεκτρικού ρεύματος απαιτούν μια σταθερή τροφοδοσία ισχύος, η τιμή της οποίας επιλέγεται από την τυπική περιοχή των 5, 9, 12, 24, 36 ή 48 Volts. Για να τα αποκτήσετε, ένας ειδικός ανορθωτής τάσης (για 24 Volt, για παράδειγμα) έπρεπε να εισαχθεί στο κύκλωμα ηλεκτρονικών συσκευών.
Αρχή λειτουργίας ανορθωτή
Για μια σαφή κατανόηση της αρχής λειτουργίας ενός ανορθωτή DC, πρέπει πρώτα να λάβετε υπόψη ότι τα στοιχεία ημιαγωγών (δίοδοι) χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση της τάσης AC. Το διακριτικό τους χαρακτηριστικό είναι η ικανότητα να ρέει ρεύμα μόνο σε μία κατεύθυνση. Λόγω αυτής της ιδιότητας, η εναλλασσόμενη τάση που εφαρμόζεται σε αυτά στην έξοδο θα έχει τη μορφή θετικών κυματισμών με αποκοπή των κάτω μισών της μισής περιόδου των ταλαντώσεων. Με θετικά μισά κύματα, ένα ρεύμα θα ρέει μέσα από τη δίοδο, η οποία είναι η βάση για το σχηματισμό μιας σταθερής τροφοδοσίας. Για να το αποκτήσετε, απαιτούνται πρόσθετα ηλεκτρικά στοιχεία.
Κάθε τρέχων ανορθωτής περιλαμβάνει τις ακόλουθες κύριες μονάδες:
- Ένας μετασχηματιστής προς τα κάτω που μετατρέπει 220 βολτ στην επιθυμητή τιμή.
- ένα σύνολο διόδων (γέφυρα) ·
- πυκνωτής εξομάλυνσης (φιλτράρισμα)
- σταθεροποιητής με βάση στοιχεία τρανζίστορ.
Είναι γνωστές πολλές παραλλαγές ηλεκτρονικών ανορθωτών, οι οποίες διαφέρουν ως προς τον αριθμό και τη μέθοδο σύνδεσης των διόδων, καθώς και στις παραμέτρους λειτουργίας τους. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν διάφορες προσεγγίσεις για τη συμπερίληψη στοιχείων διόδων στο κύκλωμα. Το στάδιο σταθεροποίησης του ανορθωτή συναρμολογείται σε διακόπτες τρανζίστορ που ονομάζονται ηλεκτρονικά ρελέ.
Τύποι ανορθωτή
Ανάλογα με τη μέθοδο ενεργοποίησης των διόδων ημιαγωγών, όλοι οι ανορθωτές AC χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:
- μισό κύμα (μισό κύμα);
- πλήρες κύμα (πλήρες κύμα με μεσαίο σημείο ή σχήματα Mitkevich).
- ανορθωτές γεφυρών ή Gretz ·
- ανορθωτές με διπλασιασμό της τάσης λειτουργίας και άλλων λιγότερο κοινών κυκλωμάτων.
Το μισό κύμα είναι η απλούστερη μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη διόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος. Ένα άλλο όνομα είναι κύκλωμα ανορθωτή μηδέν.
Με τη βοήθεια συσκευών αυτής της κατηγορίας, είναι δυνατή η λήψη μόνο παλμικού (μόνο μισού) ρεύματος εξόδου. Τα κυκλώματα που βασίζονται στην αρχή του μισού κύματος χαρακτηρίζονται από χαμηλή απόδοση μετατροπής και σπάνια χρησιμοποιούνται. Τα ομόλογα πλήρους κύματος έχουν δύο διόδους στη σύνθεσή τους και παρέχουν διόρθωση των μισών κυμάτων και των δύο πόλων. Είναι πιο αποτελεσματικά και χρησιμοποιούνται στα πιο απλά τροφοδοτικά.
Μονοφασικοί ανορθωτές γεφυρών, τα λεγόμενα κυκλώματα Gretz 4 διόδων, χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση, η οποία θεωρείται ως η αποτελεσματικότητα της χρήσης της ισχύος που λαμβάνεται από τον μετασχηματιστή.
Η τάση στην έξοδο των γεφυρών ανορθωτή ημιαγωγών είναι μια καλή βάση για επακόλουθη εξομάλυνση και σταθεροποίηση - απόκτηση συνεχούς ρεύματος.
Χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές με αυξημένη ένταση ενέργειας, όπως γεννήτριες με τάσεις εξόδου από δεκάδες έως εκατοντάδες βολτ. Τα πλεονεκτήματά τους περιλαμβάνουν:
- χαμηλή αντίστροφη τάση (κλάσμα Volt)
- μικρό μέγεθος;
- υψηλή απόδοση χρήσης του μετασχηματιστή (σε σύγκριση με το σχήμα Mitkevich).
Ένα σημαντικό μειονέκτημα των κυκλωμάτων γέφυρας είναι το διπλάσιο της πτώσης τάσης στις διόδους, γεγονός που καθιστά απαραίτητη την επιλογή των παραμέτρων εξόδου του μετασχηματιστή με περιθώριο κατά την ανάπτυξή τους. Αυτό το μέρος της χρησιμοποιήσιμης ισχύος χάνεται στη συνέχεια στους κόμβους των τεσσάρων διόδων.
Τύποι ανορθωτών ανά λειτουργικότητα
Ανάλογα με το σκοπό και τη λειτουργικότητά τους, τα γνωστά δείγματα ανορθωτών χωρίζονται σε μονοφασικές και τριφασικές συσκευές. Τα πρώτα χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά δίκτυα πολυκατοικιών και ιδιωτικών σπιτιών και έχουν σχεδιαστεί για την τροφοδοσία οικιακών συσκευών. Το δεύτερο είναι μια ηλεκτρονική μονάδα 3 του ίδιου τύπου μονάδων, κατασκευασμένη σύμφωνα με ένα από τα ακόλουθα σχήματα:
- ανορθωτές ενός άκρου ·
- συστήματα ώθησης-έλξης
- συνδυασμένες ενότητες: με δύο τριφασικές περιελίξεις με παράλληλη και σειριακή σύνδεση διόδων.
Η χρήση κυκλωμάτων μετασχηματισμού ενός άκρου είναι περιορισμένη λόγω της χαμηλής απόδοσης της διορθωμένης τάσης. Τα δίχρονα ανάλογα τους χρησιμοποιούνται ευρέως σε κινητήρες DC και άλλες ηλεκτρικές μηχανές που περιέχουν συγκροτήματα βουρτσών στο σχεδιασμό τους. Εκτός από τους κλασικούς ανορθωτές που έχουν σχεδιαστεί για εγκατάσταση σε κινητήρες συλλεκτών, υπάρχουν κυκλώματα που μπορούν να αυξήσουν την τάση εξόδου αρκετές φορές. Μια ειδική περίπτωση τέτοιων λύσεων είναι ένας ανορθωτής διπλασιασμού τάσης.
Το κύκλωμα ανορθωτή με διπλασιασμό τάσης διαφέρει μόνο σε λεπτομέρειες από τις επιλογές που έχουν ήδη εξεταστεί. Τέτοιες συσκευές ονομάζονται συνήθως πολλαπλασιαστές, οι οποίοι συναρμολογούνται εύκολα με το χέρι.
Βασικές σχέσεις κατά τον υπολογισμό ενός ανορθωτή
- τάση εισόδου που δρα στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή.
- το ρεύμα στις διόδους, που ρέει στο κύκλωμα, λαμβάνοντας υπόψη το φορτίο ·
- τη χωρητικότητα του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή, που επιλέγεται με βάση τον καθορισμένο συντελεστή εξομάλυνσης κυματισμών ·
- μέγιστη τάση σε αυτό.
Είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη την πτώση τάσης μεταξύ των διόδων στερεάς κατάστασης όταν είναι ανοιχτές.
Οι υπολογισμένες αναλογίες για αυτήν την περίπτωση παρουσιάζονται στην ακόλουθη μορφή.
- Το ρεύμα στην περιέλιξη του μετασχηματιστή είναι ίσο σε μέγεθος με τη μέγιστη τιμή του στο φορτίο (Iwind = Iload).
- Η τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη σε λειτουργία χωρίς φορτίο είναι U2 ≈ 0,75Uload.
- Συνιστάται η λήψη διόδων ανορθωτή με τις ακόλουθες παραμέτρους: Urev> 3,14Uload και Imax> 1,57Iload.
Οι ανορθωτές χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της ηλεκτρολογίας και της ηλεκτρονικής, συμπεριλαμβανομένων των σύγχρονων συστημάτων ελέγχου. Επομένως, είναι τόσο σημαντικό να κατανοήσουμε τι είναι οι ανορθωτές και ποιοι τύποι αυτών χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των πιο αποτελεσματικών κυκλωμάτων.
