Trong lịch sử, việc thu được điện ở dạng dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi các máy phát của các trạm điện có lợi hơn và rẻ hơn. Cách biểu diễn như vậy giúp nó có thể truyền nó một cách hiệu quả trên một khoảng cách rất xa. Ở đầu tiếp nhận, nó được chuyển đổi thành điện áp một pha, thuận tiện cho người tiêu dùng và ở dạng này đi vào đường dây điện. Tuy nhiên, các mạch điện bên trong của hầu hết các thiết bị tiêu thụ điện hiện đại yêu cầu nguồn điện liên tục, giá trị của nguồn điện này được chọn từ dải tiêu chuẩn là 5, 9, 12, 24, 36 hoặc 48 Volts. Để có được chúng, một bộ chỉnh lưu điện áp đặc biệt (ví dụ 24 Vôn) phải được đưa vào mạch của các thiết bị điện tử.
Nguyên lý làm việc của bộ chỉnh lưu
Để hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu DC, trước tiên bạn phải tính đến các phần tử bán dẫn (điốt) được sử dụng để chỉnh lưu điện áp xoay chiều. Đặc điểm nổi bật của chúng là khả năng chỉ dẫn dòng điện theo một hướng. Do tính chất này, điện áp xoay chiều đặt vào chúng ở đầu ra sẽ có dạng gợn sóng dương cắt ra ở các nửa dưới của chu kỳ dao động. Với nửa sóng dương, một dòng điện sẽ chạy qua điốt, đây là cơ sở để hình thành nguồn điện liên tục. Để có được nó, cần phải có các phần tử điện bổ sung.
Bất kỳ bộ chỉnh lưu hiện tại nào bao gồm các đơn vị chính sau:
- Một máy biến áp bước xuống có thể chuyển đổi 220 volt thành giá trị mong muốn;
- một bộ điốt (cầu);
- làm mịn (lọc) tụ điện;
- bộ ổn định được thực hiện trên cơ sở các phần tử bóng bán dẫn.
Nhiều biến thể của bộ chỉnh lưu điện tử đã được biết đến, khác nhau về số lượng và phương pháp kết nối điốt, cũng như các thông số hoạt động của chúng. Mối quan tâm đặc biệt là các cách tiếp cận khác nhau để đưa các phần tử diode vào mạch. Giai đoạn ổn định của bộ chỉnh lưu được lắp ráp trên các công tắc bán dẫn được gọi là rơ le điện tử.
Các loại chỉnh lưu
Tùy thuộc vào phương pháp đóng cắt trên điốt bán dẫn, tất cả các bộ chỉnh lưu xoay chiều được chia thành các loại sau:
- nửa sóng (nửa sóng);
- toàn sóng (toàn sóng với điểm giữa hoặc lược đồ Mitkevich);
- bộ chỉnh lưu cầu hoặc Gretz;
- bộ chỉnh lưu với điện áp hoạt động tăng gấp đôi và các mạch khác ít phổ biến hơn.
Nửa sóng là phương pháp đơn giản nhất được sử dụng để chỉnh lưu AC. Tên gọi khác là mạch chỉnh lưu số không.
Với sự trợ giúp của các thiết bị thuộc lớp này, chỉ có thể thu được dòng điện đầu ra xung (chỉ sử dụng một nửa). Các mạch dựa trên nguyên lý nửa sóng có đặc điểm là hiệu suất chuyển đổi thấp và ít được sử dụng. Các đối tác toàn sóng của chúng có hai điốt trong thành phần của chúng và cung cấp sự chỉnh lưu của các nửa sóng của cả hai cực. Chúng hiệu quả hơn và được sử dụng trong các nguồn cung cấp điện đơn giản nhất.
Chỉnh lưu cầu một pha hay còn gọi là mạch Gretz 4 diode có đặc điểm là hiệu suất cao, được hiểu là hiệu suất sử dụng nguồn điện nhận được từ máy biến áp.
Điện áp ở đầu ra của các cầu chỉnh lưu bán dẫn là cơ sở tốt để làm mịn và ổn định tiếp theo - thu được dòng điện một chiều.
Chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị có cường độ năng lượng tăng lên như máy phát điện với điện áp đầu ra từ hàng chục đến hàng trăm vôn. Ưu điểm của chúng bao gồm:
- điện áp ngược thấp (một phần của Volt);
- kích thước nhỏ;
- hiệu suất sử dụng máy biến áp cao (so với sơ đồ Mitkevich).
Một nhược điểm đáng kể của các mạch cầu là điện áp giảm hai lần trên các điốt, điều này làm cho việc chọn các thông số đầu ra của máy biến áp với biên độ trong quá trình phát triển của chúng là rất cần thiết. Phần công suất có thể sử dụng này sau đó sẽ bị mất tại các điểm nối của bốn điốt.
Các loại chỉnh lưu theo chức năng
Theo mục đích và chức năng của chúng, các mẫu chỉnh lưu nổi tiếng được chia thành các thiết bị một pha và ba pha. Loại trước đây được sử dụng trong mạng lưới điện của các tòa nhà chung cư và nhà riêng và được thiết kế để cấp điện cho các thiết bị gia dụng. Thứ hai là một mô-đun điện tử của 3 đơn vị cùng loại, được sản xuất theo một trong các sơ đồ sau:
- bộ chỉnh lưu một đầu;
- hệ thống đẩy-kéo;
- môđun kết hợp: với hai cuộn dây ba pha mắc nối tiếp và song song của điốt.
Việc sử dụng các mạch biến đổi một đầu bị hạn chế do hiệu suất thấp của điện áp chỉnh lưu. Các chất tương tự hai thì của chúng được sử dụng rộng rãi trong động cơ điện một chiều và các máy điện khác có chứa cụm chổi than trong thiết kế của chúng. Ngoài các bộ chỉnh lưu cổ điển được thiết kế để lắp đặt trong động cơ thu, có những mạch có thể tăng điện áp đầu ra lên nhiều lần. Một trường hợp đặc biệt của các giải pháp như vậy là một bộ chỉnh lưu tăng gấp đôi điện áp.
Mạch chỉnh lưu với điện áp tăng gấp đôi chỉ khác về chi tiết so với các tùy chọn đã được xem xét. Các thiết bị như vậy thường được gọi là bộ nhân, được lắp ráp dễ dàng bằng tay.
Các mối quan hệ cơ bản khi tính toán một bộ chỉnh lưu
- điện áp đầu vào tác dụng ở cuộn thứ cấp của máy biến áp;
- dòng điện trong điốt, chạy trong mạch, có tính đến tải;
- dung lượng của tụ điện, được chọn dựa trên hệ số làm mịn gợn sóng đã chỉ định;
- điện áp tối đa trên nó.
Điều quan trọng là phải xem xét sự sụt giảm điện áp trên các điốt trạng thái rắn khi mở.
Các tỷ lệ tính toán cho trường hợp này được trình bày dưới dạng sau.
- Dòng điện trong cuộn dây máy biến áp có độ lớn bằng giá trị cực đại của nó ở tải (Iwind = Iload).
- Điện áp ở cuộn thứ cấp ở chế độ không tải là U2 ≈ 0,75U tải.
- Nên lấy điốt chỉnh lưu có các thông số sau: Urev> 3,14Uload, và Imax> 1,57Iload.
Bộ chỉnh lưu được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, bao gồm cả các hệ thống điều khiển hiện đại. Vì vậy, điều quan trọng là phải hiểu bộ chỉnh lưu là gì và những loại của chúng được sử dụng để xây dựng các mạch hiệu quả nhất.
