Vēsturiski izdevīgāk un lētāk bija iegūt elektrību maiņstrāvas veidā, ko ģenerēja elektrostaciju ģeneratori. Šāds attēlojums ļāva to efektīvi pārraidīt lielos attālumos. Saņemšanas galā tas tika pārveidots par vienfāzes spriegumu, ērtu patērētājiem, un šajā formā tas nonāca elektrolīnijā. Tomēr lielākajai daļai mūsdienu elektrisko patērētāju iekšējām ķēdēm nepieciešama pastāvīga barošana, kuras vērtība tiek izvēlēta no standarta diapazona 5, 9, 12, 24, 36 vai 48 volti. Lai tos iegūtu, elektronisko ierīču ķēdē bija jāievada īpašs sprieguma taisngriezis (piemēram, 24 voltiem).
Taisngrieža darbības princips
Lai skaidri izprastu līdzstrāvas taisngrieža darbības principu, vispirms jāņem vērā, ka maiņstrāvas sprieguma izlīdzināšanai tiek izmantoti pusvadītāju elementi (diodes). To atšķirīgā iezīme ir spēja vadīt strāvu tikai vienā virzienā. Sakarā ar šo īpašību, mainīgajam spriegumam, kas viņiem tiek piemērots izejā, būs pozitīvu viļņu forma ar nogrieztu svārstību pusperioda apakšējo pusi. Ar pozitīviem pusviļņiem caur diode plūst strāva, kas ir pamats pastāvīgas barošanas avota veidošanai. Lai to iegūtu, ir nepieciešami papildu elektriskie elementi.
Jebkurš pašreizējais taisngriezis ietver šādas galvenās vienības:
- Pārejas transformators, kas pārveido 220 voltu vajadzīgajā vērtībā;
- diodu komplekts (tilts);
- izlīdzināšanas (filtrēšanas) kondensators;
- stabilizators, kas izgatavots, pamatojoties uz tranzistora elementiem.
Ir zināmi daudzi elektronisko taisngriežu varianti, kas atšķiras pēc diodu pieslēgšanas skaita un metodes, kā arī ar to darbības parametriem. Īpaši interesantas ir dažādas pieejas diodu elementu iekļaušanai ķēdē. Taisngrieža stabilizācijas posms ir samontēts uz tranzistora slēdžiem, kurus sauc par elektroniskajiem relejiem.
Taisngriežu veidi
Atkarībā no pusvadītāju diodu ieslēgšanas metodes visi maiņstrāvas taisngrieži ir sadalīti šādos veidos:
- pusvilnis (pusvilnis);
- pilna viļņa (pilna viļņa ar viduspunktu vai Mitkeviča shēmām);
- tilta vai Gretz taisngrieži;
- taisngrieži ar darba sprieguma dubultošanos un citas mazāk izplatītas ķēdes.
Pusviļņi ir vienkāršākā metode, ko izmanto maiņstrāvas labošanai. Vēl viens nosaukums ir nulles taisngrieža ķēde.
Ar šīs klases ierīču palīdzību ir iespējams iegūt tikai pulsējošu (izmantotu tikai pusi) izejas strāvu. Kontūrām, kuru pamatā ir pusviļņu princips, raksturīga zema konversijas efektivitāte, un tās tiek reti izmantotas. Viņu pilna viļņa kolēģiem ir divas diodes, kas sastāv no abām polaritātēm. Tie ir efektīvāki un tiek izmantoti vienkāršākajos barošanas avotos.
Vienfāzes tilta taisngriežus, tā sauktās 4-diodes Gretz ķēdes, raksturo augsta efektivitāte, ko saprot kā no transformatora saņemtās jaudas izmantošanas efektivitāti.
Spriegums pusvadītāju taisngriežu tiltu izejā ir labs pamats turpmākai izlīdzināšanai un stabilizēšanai - līdzstrāvas iegūšanai.
Tos plaši izmanto ierīcēs ar paaugstinātu enerģijas intensitāti, piemēram, ģeneratoros ar izejas spriegumu no desmitiem līdz simtiem voltu. To priekšrocības ir:
- zems reversais spriegums (volta daļa);
- mazie izmēri;
- augsta transformatora izmantošanas efektivitāte (salīdzinājumā ar Mitkeviča shēmu).
Būtisks tilta ķēžu trūkums ir divkāršs sprieguma kritums pāri diodēm, tāpēc to izstrādes laikā ir nepieciešams izvēlēties transformatora izejas parametrus ar rezervi. Šī izmantojamās jaudas daļa tiek zaudēta četru diodu krustojumos.
Taisngriežu veidi pēc funkcionalitātes
Pēc to mērķa un funkcionalitātes labi zināmie taisngriežu paraugi ir sadalīti vienfāzes un trīsfāžu ierīcēs. Pirmie tiek izmantoti daudzdzīvokļu māju un privātmāju elektrotīklos un ir paredzēti sadzīves tehnikas darbināšanai. Pēdējie ir tāda paša veida 3 elektroniskie moduļi, kas ražoti saskaņā ar vienu no šīm shēmām:
- taisngrieži ar vienu galu;
- Push-pull sistēmas;
- kombinētie moduļi: ar diviem trīsfāžu tinumiem ar paralēlu un sērijveida diodu savienojumu.
Viena gala transformācijas ķēžu izmantošana ir ierobežota, pateicoties iztaisnotā sprieguma zemajai efektivitātei. Viņu divtaktu analogus plaši izmanto līdzstrāvas motoros un citās elektriskajās mašīnās, kuru konstrukcijā ir suku komplekti. Papildus klasiskajiem taisngriežiem, kas paredzēti uzstādīšanai kolektoru motoros, ir ķēdes, kas var vairākas reizes palielināt izejas spriegumu. Īpašs šādu risinājumu gadījums ir sprieguma dubultošanas taisngriezis.
Taisngrieža ķēde ar sprieguma dubultošanos tikai detalizēti atšķiras no jau izskatītajām iespējām. Šādas ierīces parasti sauc par reizinātājiem, kurus viegli salikt ar rokām.
Pamata attiecības, aprēķinot taisngriezi
- ieejas spriegums, kas darbojas transformatora sekundārajā tinumā;
- strāva diodēs, kas plūst ķēdē, ņemot vērā slodzi;
- elektrolītiskā kondensatora jauda, kas izvēlēta, pamatojoties uz norādīto pulsācijas izlīdzināšanas koeficientu;
- maksimālais spriegums uz tā.
Ir svarīgi apsvērt sprieguma kritumu cietvielu diodēs, kad tās ir atvērtas.
Aprēķinātie koeficienti šim gadījumam ir parādīti šādā formā.
- Transformatora tinuma strāva pēc lieluma ir vienāda ar tās maksimālo vērtību slodzē (Iwind = Iload).
- Sekundārā tinuma spriegums bez slodzes ir U2 ≈ 0,75
- Ieteicams ņemt taisngrieža diodes ar šādiem parametriem: Urev> 3.14Uload un Imax> 1.57Iload.
Taisngrieži tiek plaši izmantoti dažādās elektrotehnikas un elektronikas jomās, ieskaitot modernas vadības sistēmas. Tāpēc ir tik svarīgi saprast, kādi ir taisngrieži un kādi to veidi tiek izmantoti, lai izveidotu visefektīvākās shēmas.
