היסטורית, היה יותר משתלם וזול יותר להשיג חשמל בצורה של זרם חילופין שנוצר על ידי גנרטורים של תחנות כוח. ייצוג כזה איפשר להעביר אותו ביעילות למרחקים גדולים. בקצה הקבלה הוא הוסב למתח חד פאזי שנוח לצרכנים ובצורה זו נכנס לקו החשמל. עם זאת, המעגלים הפנימיים של צרכני החשמל המודרניים ביותר דורשים אספקת חשמל קבועה, שערכה נבחר בטווח הסטנדרטי של 5, 9, 12, 24, 36 או 48 וולט. כדי להשיג אותם, היה צריך להכניס למעגל המכשירים האלקטרוניים מיישר מתח מיוחד (למשל 24 וולט).
עקרון עבודה של מיישר
להבנה ברורה של עקרון הפעולה של מיישר DC, ראשית עליכם לקחת בחשבון שאלמנטים של מוליכים למחצה (דיודות) משמשים לתיקון מתח AC. המאפיין המובהק שלהם הוא היכולת להוביל זרם רק לכיוון אחד. בשל מאפיין זה, המתח לסירוגין המופעל עליהם ביציאה יהיה בצורה של אדוות חיוביות עם חתך החצאים התחתונים של מחצית תקופת התנודות. עם חצי גל חיוביים, זרם יזרום דרך הדיודה, המהווה את הבסיס להיווצרות אספקת חשמל קבועה. כדי להשיג אותו, נדרשים אלמנטים חשמליים נוספים.
כל מיישר הנוכחי כולל את היחידות העיקריות הבאות:
- שנאי מדרגות הממיר 220 וולט לערך הרצוי;
- סט דיודות (גשר);
- קבלים החלקה (סינון);
- מייצב שנעשה על בסיס אלמנטים טרנזיסטורים.
ידועות וריאציות רבות של מיישרים אלקטרוניים, השונות במספר ובאופן חיבור הדיודות, כמו גם בפרמטרי ההפעלה שלהם. מעניין במיוחד גישות שונות להכללת אלמנטים דיודה במעגל. השלב המייצב של המיישר מורכב על מתגי טרנזיסטור הנקראים ממסרים אלקטרוניים.
סוגי מיישר
בהתאם לשיטת ההפעלה של דיודות מוליכים למחצה, כל מיישרי ה- AC מחולקים לסוגים הבאים:
- חצי גל (חצי גל);
- גל מלא (גל מלא עם נקודת אמצע או תוכניות מיטקביץ ');
- מיישרים גשר או גרץ;
- מיישרים עם הכפלת מתח ההפעלה ומעגלים אחרים פחות נפוצים.
חצי גל היא השיטה הפשוטה ביותר בה משתמשים לתיקון זרם חילופין. שם אחר הוא מעגל מיישר אפס.
בעזרת מכשירים ממחלקה זו, ניתן להשיג זרם יציאה פועם (משמש רק חצי). מעגלים המבוססים על עקרון חצי הגל מאופיינים ביעילות המרה נמוכה ולעיתים נדירות משתמשים בהם. לעמיתיהם הגלים המלאים יש שתי דיודות בהרכב שלהם ומספקים תיקון של חצי גלים משני הקוטבים. הם יעילים יותר ומשמשים באספקת החשמל הפשוטה ביותר.
מיישרים גשרים חד פאזיים, מה שמכונה מעגלי גרץ 4 דיודות, מאופיינים ביעילות גבוהה, המובנת כיעילות השימוש בכוח המתקבל מהשנאי.
המתח ביציאת גשרים מיישרים מוליכים למחצה הוא בסיס טוב להחלקה וייצוב לאחר מכן - השגת זרם ישר.
הם נמצאים בשימוש נרחב במכשירים בעלי עוצמת אנרגיה מוגברת כמו גנרטורים עם מתח יציאה מעשרות עד מאות וולט. היתרונות שלהם כוללים:
- מתח לאחור נמוך (שבריר וולט);
- מידה קטנה;
- יעילות גבוהה של שימוש בשנאי (בהשוואה לתכנית מיטקביץ ').
חסרון משמעותי של מעגלי הגשר הוא כפול מנפילת המתח על פני הדיודות, מה שמצריך את בחירת פרמטרי הפלט של השנאי עם שוליים במהלך פיתוחם. חלק זה של הכוח השימושי אבד אז בצמתים של ארבע הדיודות.
סוגי מיישר לפי פונקציונליות
על פי ייעודם ופונקציונליותם, דגימות ידועות של מיישרים מחולקות להתקנים חד פאזיים ותלת פאזיים. הראשונים משמשים ברשתות החשמל של בנייני דירות ובתים פרטיים ומיועדים להפעלת מכשירי חשמל ביתיים. השני הוא מודול אלקטרוני של 3 מאותו סוג יחידות, המיוצר על פי אחת מהתוכניות הבאות:
- מיישרים חד-קצריים;
- מערכות דחיפה-משיכה;
- מודולים משולבים: עם שני פיתולים תלת פאזיים עם חיבור מקבילי וסדרות של דיודות.
השימוש במעגלי טרנספורמציה חד-פעמיים מוגבל בשל היעילות הנמוכה של המתח המתוקן. האנלוגים הדו-פעימיים שלהם נמצאים בשימוש נרחב במנועי DC ומכונות חשמליות אחרות המכילות מכלולי מברשות בתכנונם. בנוסף למיישרים קלאסיים המיועדים להתקנה במנועי אספנים, ישנם מעגלים שיכולים להגביר את מתח המוצא מספר פעמים. מקרה מיוחד של פתרונות כאלה הוא מיישר הכפלת מתח.
מעגל המיישר עם הכפלת מתח שונה רק בפרטים מהאפשרויות שכבר נשקלו. התקנים כאלה נקראים בדרך כלל מכפילים, המורכבים בקלות ביד.
יחסים בסיסיים בעת חישוב מיישר
- מתח כניסה הפועל בסיבוב המשני של השנאי;
- הזרם בדיודות, הזורם במעגל, תוך התחשבות בעומס;
- קיבולת הקבל האלקטרוליטי, שנבחרה על פי גורם החלקה אדווה שצוין;
- מתח מקסימאלי עליו.
חשוב לקחת בחשבון את ירידת המתח על פני דיודות מצב מוצק כשהן פתוחות.
היחסים המחושבים למקרה זה מוצגים בצורה הבאה.
- הזרם בסיבוב השנאי שווה בעוצמתו לערכו המרבי בעומס (Iwind = Iload).
- המתח בסיבוב המשני במצב ללא עומס הוא U2 ≈ 0.75 עומס.
- מומלץ לקחת דיודות מיישר עם הפרמטרים הבאים: Urev> 3.14Uload ו- Imax> 1.57Iload.
מיישרים נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים של הנדסת חשמל ואלקטרוניקה, כולל מערכות בקרה מודרניות. לכן, כל כך חשוב להבין מה הם מיישרים ואילו סוגים מהם משמשים לבניית המעגלים היעילים ביותר.
