Történelmileg jövedelmezőbb és olcsóbb volt az áramtermelés az erőművi generátorok által generált váltakozó áram formájában. Egy ilyen ábrázolás lehetővé tette nagy távolságok hatékony továbbítását. A vevő végén egyfázisú feszültséggé alakították át, amely kényelmes a fogyasztók számára, és ebben a formában belépett az elektromos vezetékbe. A legtöbb modern elektromos fogyasztó belső áramköre azonban állandó áramellátást igényel, amelynek értéke a szokásos 5, 9, 12, 24, 36 vagy 48 Volt tartományból választható. Ezek megszerzéséhez egy speciális feszültségű egyenirányítót (például 24 V-ra) kellett bevezetni az elektronikus eszközök áramkörébe.
Egyenirányító működési elve
A DC egyenirányító működési elvének egyértelmű megértése érdekében először is figyelembe kell venni, hogy az AC feszültség egyenirányítására félvezető elemeket (diódákat) használnak. Megkülönböztető tulajdonságuk az a képesség, hogy az áramot csak egy irányban vezetik. Ennek a tulajdonságnak köszönhető, hogy a kimeneten rájuk alkalmazott váltakozó feszültség pozitív hullámok formájában jelenik meg, levágva az oszcillációk félidejének alsó felét. Pozitív félhullámok esetén áram áramlik át a diódán, amely az állandó áramellátás kialakulásának alapja. Ennek megszerzéséhez további elektromos elemekre van szükség.
Bármely áramirányító a következő fő egységeket tartalmazza:
- Léptető transzformátor, amely 220 V-ot alakít át a kívánt értékre;
- diódák halmaza (híd);
- simító (szűrő) kondenzátor;
- tranzisztor elemek alapján készült stabilizátor.
Az elektronikus egyenirányítók számos változata ismert, amelyek különböznek a diódák összekapcsolásának számában és módjában, valamint működési paramétereikben. Különösen érdekesek a diódaelemek áramkörbe történő beépítésének különféle megközelítései. Az egyenirányító stabilizáló fokozata az elektronikus reléknek nevezett tranzisztorkapcsolókra van felszerelve.
Egyenirányító típusok
A félvezető diódák bekapcsolásának módjától függően az összes váltakozó áramú egyenirányító a következő típusokra oszlik:
- félhullám (félhullám);
- teljes hullám (teljes hullám közepes vagy Mitkevich-sémákkal);
- híd vagy Gretz egyenirányítók;
- egyenirányítók az üzemi feszültség megduplázásával és más kevésbé gyakori áramkörök.
A félhullám a legegyszerűbb módszer a váltakozó áramú egyenirányításhoz. Egy másik név a nulla egyenirányító áramkör.
Ebbe az osztályba eső készülékek segítségével csak pulzáló (csak a felét használó) kimeneti áramot lehet elérni. A félhullám elvén alapuló áramköröket alacsony konverziós hatékonyság jellemzi, és ritkán használják őket. Teljes hullámú társaik összetételében két diódával rendelkeznek, és mindkét polaritás félhullámainak egyenirányítását biztosítják. Hatékonyabbak és a legegyszerűbb tápegységekben használják.
Az egyfázisú híd-egyenirányítókat, az úgynevezett 4-diódás Gretz-áramköröket magas hatékonyság jellemzi, ami a transzformátorból kapott energia felhasználásának hatékonyságát jelenti.
A félvezető egyenirányító hidak kimenetén lévő feszültség jó alapot jelent a későbbi simításhoz és stabilizáláshoz - egyenáram megszerzéséhez.
Széles körben használják megnövekedett energiaintenzitású készülékekben, például olyan generátorokban, amelyek kimeneti feszültsége tíz-száz volt. Előnyeik a következők:
- alacsony fordított feszültség (Volt töredéke);
- kis méret;
- a transzformátor használatának nagy hatékonysága (összehasonlítva a Mitkevich-sémával).
A hídáramkörök jelentős hátránya a diódákon átívelő feszültségcsökkenés kétszerese, ami fejlesztésük során szükségessé teszi a transzformátor kimeneti paramétereinek megválasztását. A használható teljesítménynek ez a része elvész a négy dióda találkozásánál.
Egyenirányító típusok funkcionalitás szerint
Céljuk és funkcionalitásuk szerint az egyenirányítók jól ismert mintái egyfázisú és háromfázisú eszközökre vannak felosztva. Az előbbieket a lakóházak és a magánházak elektromos hálózataiban használják, és háztartási készülékek áramellátására szolgálnak. A második egy 3 típusú, azonos típusú egységből álló elektronikus modul, amelyet a következő sémák egyikével gyártanak:
- egyvégű egyenirányítók;
- push-pull rendszerek;
- kombinált modulok: két háromfázisú tekerccsel, diódák párhuzamos és soros csatlakozásával.
Az egyvégű transzformációs áramkörök használata korlátozott az egyenirányított feszültség alacsony hatékonysága miatt. Kétütemű analógjaikat széles körben használják egyenáramú motorokban és más elektromos gépekben, amelyek kefeegységeket tartalmaznak a tervezésük során. A kollektormotorokba történő beépítésre tervezett klasszikus egyenirányítók mellett vannak áramkörök, amelyek többször is növelhetik a kimeneti feszültséget. Az ilyen megoldások speciális esete a feszültségkétszerező egyenirányító.
A feszültségkétszerű egyenirányító áramkör csak részletesen különbözik a már figyelembe vett lehetőségektől. Az ilyen eszközöket általában szorzóknak nevezik, amelyeket kézzel könnyen össze lehet szerelni.
Alapvető összefüggések az egyenirányító kiszámításakor
- a transzformátor szekunder tekercsében ható bemeneti feszültség;
- az áram a diódákban, áramlik az áramkörben, figyelembe véve a terhelést;
- az elektrolit kondenzátor kapacitása, a megadott hullámosság-simítási tényező alapján kiválasztva;
- maximális feszültség rajta.
Fontos figyelembe venni a szilárdtest-diódák feszültségesését nyitott állapotban.
Az eset számított arányait a következő formában mutatjuk be.
- A transzformátor tekercsében lévő áram nagysága megegyezik a terhelés maximális értékével (Iwind = Iload).
- A szekunder tekercs feszültsége üresjárati üzemmódban U2 ≈ 0,75Uload.
- Javasoljuk, hogy egyenirányító diódákat vegyen fel a következő paraméterekkel: Urev> 3.14Uload és Imax> 1.57Iload.
Az egyenirányítókat széles körben használják az elektrotechnika és az elektronika különböző területein, beleértve a modern vezérlőrendszereket is. Ezért nagyon fontos megérteni, hogy milyen egyenirányítók vannak, és milyen típusúakat használnak a leghatékonyabb áramkörök kiépítésére.
