Tarihsel olarak, elektrik santrallerinin jeneratörleri tarafından üretilen alternatif akım şeklinde elektrik elde etmek daha karlı ve daha ucuzdu. Böyle bir temsil, onu büyük mesafelere etkili bir şekilde iletmeyi mümkün kıldı. Alıcı uçta, tüketiciler için uygun olan tek fazlı bir gerilime dönüştürüldü ve bu biçimde elektrik hattına girdi. Bununla birlikte, çoğu modern elektrik tüketicisinin dahili devreleri, değeri standart 5, 9, 12, 24, 36 veya 48 Volt aralığından seçilen sabit bir güç kaynağı gerektirir. Bunları elde etmek için, elektronik cihazların devresine özel bir voltaj doğrultucu (örneğin 24 Volt için) yerleştirilmelidir.
Doğrultucu çalışma prensibi
Bir DC doğrultucunun çalışma prensibini net bir şekilde anlamak için, önce AC voltajını düzeltmek için yarı iletken elemanların (diyotların) kullanıldığını hesaba katmanız gerekir. Ayırt edici özelliği, akımı yalnızca bir yönde iletme yeteneğidir. Bu özellik nedeniyle, çıkışta bunlara uygulanan alternatif voltaj, salınımların yarı periyodunun alt yarılarını keserek pozitif dalgalanmalar şeklinde olacaktır. Pozitif yarım dalgalarla, sabit bir güç kaynağının oluşumunun temeli olan diyottan bir akım akacaktır. Bunu elde etmek için ek elektrik elemanları gereklidir.
Herhangi bir akım doğrultucu aşağıdaki ana birimleri içerir:
- 220 voltu istenilen değere çeviren bir düşürücü transformatör;
- bir dizi diyot (köprü);
- yumuşatma (filtreleme) kondansatörü;
- transistör elemanları temelinde yapılan stabilizatör.
Diyotların sayısı ve bağlantı yönteminin yanı sıra çalışma parametrelerinde farklılık gösteren birçok elektronik doğrultucu çeşidi bilinmektedir. Devreye diyot elemanlarının dahil edilmesine yönelik çeşitli yaklaşımlar özellikle ilgi çekicidir. Doğrultucunun stabilizasyon aşaması, elektronik röleler adı verilen transistör anahtarlarına monte edilir.
Doğrultucu türleri
Yarı iletken diyotları açma yöntemine bağlı olarak, tüm AC doğrultucular aşağıdaki tiplere ayrılır:
- yarım dalga (yarım dalga);
- tam dalga (orta nokta veya Mitkevich şemaları ile tam dalga);
- köprü veya Gretz doğrultucular;
- çalışma voltajının iki katına ve diğer daha az yaygın devrelere sahip doğrultucular.
Yarım dalga, AC doğrultma için kullanılan en basit yöntemdir. Başka bir isim sıfır doğrultucu devresidir.
Bu sınıftaki cihazların yardımıyla, yalnızca titreşimli (sadece yarım kullanılan) bir çıkış akımı elde etmek mümkündür. Yarım dalga prensibine dayalı devreler, düşük dönüşüm verimliliği ile karakterize edilir ve nadiren kullanılır. Tam dalga karşılıkları, bileşimlerinde iki diyot içerir ve her iki polaritenin yarım dalgalarının düzeltilmesini sağlar. Daha verimlidirler ve en basit güç kaynaklarında kullanılırlar.
4 diyot Gretz devreleri olarak adlandırılan tek fazlı köprü doğrultucular, transformatörden alınan gücü kullanma verimliliği olarak anlaşılan yüksek verim ile karakterize edilir.
Yarı iletken doğrultucu köprülerin çıkışındaki voltaj, sonraki düzleştirme ve stabilizasyon için iyi bir temeldir - doğru akım elde edilir.
Onlardan yüzlerce volta kadar çıkış voltajına sahip jeneratörler gibi artan enerji yoğunluğuna sahip cihazlarda yaygın olarak kullanılırlar. Avantajları şunları içerir:
- düşük ters voltaj (bir Volt'un kesri);
- küçük boy;
- transformatör kullanmanın yüksek verimliliği (Mitkevich şemasına kıyasla).
Köprü devrelerinin önemli bir dezavantajı, diyotlar arasındaki voltaj düşüşünün iki katıdır, bu da geliştirme sırasında transformatörün çıkış parametrelerinin bir marjla seçilmesini gerekli kılar. Kullanılabilir gücün bu kısmı daha sonra dört diyotun bağlantılarında kaybolur.
İşlevselliğe göre doğrultucu türleri
Amaçlarına ve işlevlerine göre, iyi bilinen doğrultucu örnekleri, tek fazlı ve üç fazlı cihazlara ayrılır. İlki, apartman binalarının ve özel evlerin elektrik şebekelerinde kullanılır ve ev aletlerine güç sağlamak için tasarlanmıştır. İkincisi, aşağıdaki şemalardan birine göre üretilen aynı tip ünitelerden 3'lük bir elektronik modüldür:
- tek uçlu doğrultucular;
- itme-çekme sistemleri;
- kombine modüller: paralel ve seri diyot bağlantılı iki üç fazlı sargılı.
Tek uçlu dönüştürme devrelerinin kullanımı, doğrultulmuş voltajın düşük verimliliği nedeniyle sınırlıdır. İki zamanlı analogları, DC motorlarda ve tasarımlarında fırça tertibatları içeren diğer elektrikli makinelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kollektör motorlarına montaj için tasarlanmış klasik redresörlerin yanı sıra çıkış gerilimini birkaç kat arttırabilen devreler de mevcuttur. Bu tür çözümlerin özel bir durumu, voltaj ikiye katlama doğrultucudur.
Gerilim katlamalı doğrultucu devresi, daha önce düşünülen seçeneklerden yalnızca ayrıntılarda farklılık gösterir. Bu tür cihazlara genellikle elle kolayca monte edilen çarpanlar denir.
Doğrultucu hesaplanırken temel ilişkiler
- transformatörün sekonder sargısında hareket eden giriş voltajı;
- yükü dikkate alarak devrede akan diyotlardaki akım;
- belirtilen dalgalanma yumuşatma faktörüne göre seçilen elektrolitik kapasitörün kapasitesi;
- Üzerindeki maksimum voltaj.
Açıkken katı hal diyotları arasındaki voltaj düşüşünü dikkate almak önemlidir.
Bu durum için hesaplanan oranlar aşağıdaki biçimde sunulmuştur.
- Trafo sargısındaki akımın büyüklüğü, yükteki maksimum değerine eşittir (Iwind = Iload).
- Yüksüz modda sekonder sargıdaki voltaj U2 ≈ 0.75Uload'dır.
- Doğrultucu diyotların aşağıdaki parametrelerle alınması önerilir: Urev> 3.14Uload ve Imax> 1.57Iload.
Doğrultucular, modern kontrol sistemleri de dahil olmak üzere elektrik mühendisliği ve elektroniğin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, doğrultucuların ne olduğunu ve en verimli devreleri oluşturmak için ne tiplerinin kullanıldığını anlamak çok önemlidir.
