Как работает выпрямитель электрического тока: принцип действия и устройство — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроен выпрямитель электрического тока. Из каких основных компонентов он состоит. Как происходит преобразование переменного тока в постоянный. Какие виды выпрямителей существуют. Где применяются выпрямители.

Содержание

Что такое выпрямитель электрического тока

Выпрямитель электрического тока — это устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Его основная задача — получить из синусоидального переменного напряжения однонаправленное постоянное напряжение.

Принцип работы выпрямителя основан на свойстве полупроводниковых элементов (диодов) пропускать электрический ток только в одном направлении. Благодаря этому из переменного напряжения «отсекаются» отрицательные полуволны, и на выходе получается пульсирующее, но однонаправленное напряжение.

Основные компоненты выпрямителя

В состав типичного выпрямителя входят следующие основные элементы:

Трансформатор — для понижения сетевого напряжения до нужного уровня
Диодный мост — для выпрямления переменного тока

Сглаживающий фильтр — для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения
Стабилизатор напряжения — для поддержания постоянного значения выходного напряжения

Рассмотрим подробнее назначение и принцип работы каждого из этих компонентов.

Трансформатор в составе выпрямителя

Трансформатор в выпрямителе выполняет две важные функции:

Понижает высокое сетевое напряжение (220В) до более низкого уровня, необходимого для питания электронных устройств (обычно 5-24В).
Обеспечивает гальваническую развязку между первичной и вторичной цепью, что повышает электробезопасность.

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле в сердечнике, которое индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Соотношение числа витков в обмотках определяет коэффициент трансформации напряжения.

Диодный мост — основа выпрямителя

Диодный мост представляет собой схему из четырех диодов, соединенных определенным образом. Он выполняет основную функцию выпрямления переменного тока.

Принцип работы диодного моста:

В положительный полупериод ток проходит через два диода в одном направлении
В отрицательный полупериод — через два других диода в том же направлении
В результате на выходе моста получается пульсирующее, но однонаправленное напряжение

Таким образом, диодный мост преобразует двухполярный переменный ток в однополярный пульсирующий.

Сглаживающий фильтр выпрямителя

После диодного моста напряжение имеет форму пульсирующих импульсов. Для уменьшения пульсаций применяется сглаживающий фильтр.

Простейший сглаживающий фильтр состоит из конденсатора большой емкости, включенного параллельно нагрузке. Принцип его работы:

Конденсатор заряжается в моменты максимального напряжения
В промежутках между импульсами конденсатор разряжается на нагрузку
В результате напряжение на выходе становится более сглаженным

Более сложные LC-фильтры позволяют еще эффективнее сгладить пульсации выходного напряжения.

Стабилизатор напряжения в выпрямителе

Для получения стабильного постоянного напряжения на выходе выпрямителя применяются стабилизаторы напряжения. Они бывают линейные и импульсные.

Принцип работы линейного стабилизатора:

Непрерывно сравнивает выходное напряжение с опорным
При отклонении изменяет свое внутреннее сопротивление
Поддерживает постоянство выходного напряжения

Импульсные стабилизаторы работают на высокой частоте и имеют более высокий КПД, но сложнее по устройству.

Виды выпрямителей электрического тока

По схеме построения различают следующие основные виды выпрямителей:

Однополупериодные — простейшие, но с большими пульсациями
Двухполупериодные со средней точкой — более эффективные
Мостовые — наиболее распространенные
Многофазные — для мощных промышленных установок

По типу используемых компонентов выделяют:

Диодные выпрямители — на полупроводниковых диодах
Тиристорные — с возможностью регулировки выходного напряжения
Транзисторные — для малых токов

Где применяются выпрямители электрического тока

Выпрямители нашли широкое применение в различных областях техники:

В блоках питания электронных устройств
В зарядных устройствах для аккумуляторов
В системах электроснабжения постоянного тока
В сварочных аппаратах
В электротранспорте
В гальванических установках

Фактически выпрямитель есть в любом устройстве, работающем от сети переменного тока, но использующем постоянный ток для питания своих узлов.

Выпрямитель напряжения: принцип работы и разновидности

Выпрямитель напряжения – это устройство для преобразования переменного электричества в постоянный ток. В его основе находится полупроводниковый прибор, имеющий одностороннюю проводимость. Такими приборами служат диод или тиристор. Если существует небольшая мощность, несколько сотен Ватт, используется однофазный выпрямитель. Они применяются в самых различных электрических устройствах.

Существуют преобразователи, рассчитанные на тысячи и более Ватт. Здесь используются другие элементы электроники, рассчитанные на такие высокие мощности. В данной статье будут рассмотрены все типы выпрямителей тока, зачем они нужны и по каким принципам они функционируют. В качестве дополнения материал содержит несколько видеороликов и одну научно-популярную статью.

Выпрямитель напряжения (стабилизатор)

Структура и особенности

Выпрямители это электротехнические устройства, которые служат для получения из переменного напряжения, постоянного. Главными компонентами выпрямителей являются вентили и трансформатор. Они создают условия протекания тока в нагрузочной цепи в одну сторону, то есть, выпрямляют его. Из переменного напряжения образуется постоянное с наличием пульсаций.

Чтобы сгладить полученные импульсы выпрямленного напряжения, после выхода выпрямителя подключают выравнивающий фильтр, состоящий из емкостей, дросселей и сопротивлений. Для выравнивания и регулировки полученного тока и напряжения к выходу сглаживающего фильтра подключают схему стабилизатора. Такие устройства часто подключают и на входе устройства на переменный ток.

Выпрямителем называется электронное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный. В основе выпрямителей лежат полупроводниковые приборы с односторонней проводимостью – диоды и тиристоры.

Режимы функционирования и свойства отдельных компонентов выпрямителя, стабилизатора, регулятора и фильтра согласовывают с определенными условиями эксплуатации нагрузки потребителя. Поэтому главной задачей при проектировании устройств выпрямления является расчет соотношений, дающих возможность определить по режиму эксплуатации потребителя электрические свойства и параметры компонентов стабилизатора и других частей. Далее необходимо рассчитать эти элементы и выбрать по каталогу в торговой сети.

Стабилизатор напряжения

Полупроводниковые схемы

Любой выпрямитель — это схема. Она включает в себя вторичную обмотку трансформатора, выпрямляющий элемент, электрический фильтр и нагрузку. При этом существует возможность получать умножение напряжения. Выпрямленное напряжение — это сумма постоянного и переменного напряжений. Переменная составляющая — это нежелательная компонента, которую уменьшают тем или иным способом. Но поскольку используются полуволны переменного напряжения, иначе быть не может.

Его можно уменьшить двумя способами:

улучшая эффективность электрического фильтра;
улучшая параметры выпрямляемого переменного напряжения.

Простейший выпрямитель однополупериодный. Он отсекает одну из полуволн переменного напряжения. Поэтому коэффициент пульсаций в такой схеме получается самым большим. Но если выпрямляется трехфазное напряжение с одним диодом в каждой фазе, а также одним и тем же фильтром, получится в три раза меньший коэффициент пульсаций. Однако наилучшими характеристиками обладают двухполупериодные выпрямители.

Интересно почитать! Что такое варистор и где его применяют.

Использовать обе полуволны переменного напряжения можно двумя способами:

по схеме моста;
по схеме со средней точкой обмотки (схема Миткевича).

Сравним обе эти схемы для одного и того же значения выпрямленного напряжения. В схеме моста используется меньше витков вторичной обмотки трансформатора, что является преимуществом. Но при этом в однофазном выпрямительном мосте необходимы четыре диода. В схеме со средней точкой необходимо в два раза больше витков вторичной обмотки со средней точкой, что является недостатком. Еще один недостаток этой схемы — необходимость симметрии частей обмотки относительно средней точки.

Схема устройства стабилизатора напряжения

Асимметрия будет дополнительным источником пульсаций. Но зато в этой схеме нужны только два диода, что является преимуществом. При выпрямлении на диоде существует напряжение. Его величина почти не изменяется в зависимости от силы тока, протекающего через этот диод. Поэтому мощность, рассеиваемая на полупроводниковом диоде, растет по мере увеличения силы выпрямленного тока.

Это весьма ощутимо при большой силе тока, и поэтому полупроводниковые диоды размещаются на охлаждающих радиаторах и при необходимости обдуваются.

При выпрямлении тока большой силы два диода схемы со средней точкой будут экономичнее и компактнее в сравнении с четырьмя диодами выпрямительного моста. Схемы выпрямителей в свое время не появились из ниоткуда. Их изобрели инженеры. Поэтому схемы выпрямителей в литературе иногда называются в связи с именами своих первооткрывателей. Мостовая схема именуется как «полный мост Гретца». Схема со средней точкой — «выпрямитель Миткевича».

Силовой трансформатор

Это устройство предназначено для согласования напряжений на входе и выходе выпрямительного устройства. Другими словами, трансформатор осуществляет разделение сети нагрузки и сети питания. Существуют всевозможные варианты схем соединения обмоток этого трансформатора, выбор которых зависит от типа схемы выпрямления устройством. На величину выходного напряжения трансформатора U₂ влияет величина напряжения на выходе выпрямительного моста U_н.

Трансформатор способен выполнить гальваническую развязку частоты f₁ с сетью питания U₁, I₁, и нагрузочную цепь с U_н, I_н одновременно. В настоящее время появилась возможность проектировать и производить инверторы высокого напряжения, функционирующие на повышенной частоте и выпрямляющие напряжение. Для этого применяются схемы бестрансформаторного выпрямления, в которых блок вентилей подключается сразу к первичной сети питания.

Силовой трансформатор

Диодный мост

Этот блок выполняет основную функцию в устройстве выпрямителя, преобразуя переменный ток в постоянный. В блоке применяются чаще всего элементы в виде диодов. На выходе блока вентилей снимается постоянное напряжение, имеющее повышенный уровень импульсов, который зависит от числа фаз сети питания и схемой выпрямителя.

Диодный мост

Устройство фильтрования

Фильтрующая часть выпрямителя обеспечивает необходимый уровень пульсаций напряжения на выходе выпрямителя в соответствии с предъявляемыми требованиями нагрузки. В схеме фильтрующего устройства применяются сглаживающий дроссель или сопротивление, подключенные последовательно, и конденсаторы, подключенные параллельно выходу питания.

Однако чаще всего фильтры выполняют по схемам несколько сложнее. В маломощных выпрямителях нет необходимости в применении дросселя и резистора. В схемах выпрямителей для трехфазной сети величина импульсов меньше, тем самым становятся легче условия функционирования фильтра.

Интересно почитать: что такое клистроны.

Отличия выпрямителя и стабилизатора

В связи с ростом энергопотребления домохозяйств подстанции не редко приходится модернизировать. В ином случае качество энергоснабжения заметно снижается. Решением проблемы может стать установка стабилизатора или выпрямителя напряжения. Под выпрямителем тока понимается полупроводниковое, механическое, электровакуумное устройство. Большинство таких приборов создают «пульсирующий» ток. Их основные преимущества заключаются в следующем:

незначительные пульсации напряжения, неразрывная форма выходного тока;
высокий КПД во всем регулировочном диапазоне;
эффективное воздушное охлаждение;
герметичность конструкции обеспечивает защиту от проникновения внутрь агрессивных сред;
современные модели имеют промышленный интерфейс для управления с пульта или компьютера при различной удаленности;
возможность задать автоматический режим работы;
модульная конструкция выпрямителей высокой мощности позволяет работать при неисправности одного силового модуля;
оптимальные массогабаритные параметры;
возможность использования в качестве устройства выпрямления одно- и трехфазного тока.

Представленные в продаже выпрямители тока просты в обслуживании и отличаются высокой степенью ремонтопригодности. Для них характерен высокой энергетический фактор, то есть небольшое реактивное энергопотребление (за исключением тиристорных моделей).

Стабилизаторы напряжения – уникальная техника для автоматической регулировки сетевых параметров на прикрепленных зажимах с заранее установленными пределами. Основное отличие стабилизаторов от выпрямителей заключается в принципе их действия. Например, в стабилизирующих устройствах параметрического типа в основу положено использование свойств нелинейных элементов: карборундовых резисторов, насыщенных дросселей, нелинейных конденсаторов.

Стабилизаторы компенсационного типа работают за счет воздействия колебаний выходного напряжения через цепочку обратной связи на регулирующий элемент. Как правило, это замкнутые системы автоматической регулировки, поэтому их иногда именуют регуляторами напряжения. Через регулирующий орган ток проходит импульсно или непрерывно. Преимущества стабилизаторов напряжения:

многофункциональность в отличие от выпрямителей. Современные модели стабилизаторов не только регулируют напряжение, но и могут включать задержку его подачи;
возможность сетевого мониторинга посредством вольтметров встроенного типа;
наличие дополнительной защиты от замыканий в подключенной сети и перенапряжений с внешней стороны;
позволяют владельцу быть в курсе происходящего с электросетью.

В качестве еще одного примера схемы выпрямления переменного тока рассмотрим двухтактный выпрямитель. Его еще называют однофазным диодным мостом. Принципиальная схема двухтактного выпрямителя переменного напряжения приведена на рисунке

схема двухтактного выпрямителя переменного напряжения

Временные диаграммы токов и напряжений этого устройства совпадают с временными диаграммами двухфазного однотактного выпрямителя тока, приведенными на рисунке 4. В выпрямителе переменного тока на диодном мосте присутствует только одна вторичная обмотка, поэтому k = 1. В то же самое время количество импульсов тока за период равно 2, поэтому пульсность в данной схеме равна p= k · q = 1 · 2 = 2. По этой формуле полное название устройства, приведенного на рисунке 5, это двухтактный однофазный выпрямитель тока.

Частота первой гармоники пульсаций в данном случае, как и для двухфазного однотактного выпрямителя вдвое выше частоты сети. Тем не менее, области применения этих типов выпрямителей тока несколько отличаются. Для низковольтных устройств лучше подходит схема, показанная на рисунке 3, так как в ней падение напряжения происходит только на одном диоде.

В ряде случаев это настолько важно, что можно пренебречь возрастанием стоимости трансформатора. В преобразователях AC/DC с относительно высоким выходным напряжением лучше применять схему, приведенную на рисунке 5, так как на ее диодах действует одинарное обратное напряжение (в схеме двухфазного однотактного выпрямителя — удвоенное, так как напряжение на нагрузке и напряжение обмотки трансформатора складываются).

Однофазный выпрямитель напряжения подходит только для схем с относительно небольшим потребляемым током. При необходимости получить значительные величины постоянного тока лучше использовать трехфазный выпрямитель тока. Его основным преимуществом является меньший уровень пульсаций выходного напряжения, что значительно снижает требования к сглаживающему фильтру. В качестве примера приведем схему трехфазного однотактного выпрямителя тока. Она показана на рисунке 6.

Механическое выпрямление напряжения

Определение выпрямления означает получение однонаправленного электрического тока. Его величина при этом будет зависеть от формы переменного напряжения в каждом полупериоде. Но однонаправленный электрический ток при этом получается, как при положительном полупериоде напряжения, так и при его отрицательном значении. При этом нагрузка при переходе напряжения через ноль должна отключаться от ненужной полуволны напряжения. Первые выпрямители выполняли эту задачу механическими контактами.

Они либо приводились в движение синхронным двигателем, либо перемещались достаточно быстродействующим соленоидом. В обеих схемах контакты, переключающие напряжение, перемещаются синхронно с напряжением. В схеме с двигателем они вращаются, замыкаясь в нужный момент времени. Узел, предназначенный для выпрямления напряжения, при вращении аналогичен коллектору двигателя постоянного тока. Количество ламелей – контактов определяется числом оборотов синхронного двигателя.

Схема получения повышенного напряжения.

При переходе синусоиды выпрямляемого напряжения через ноль обе щетки контактируют либо с началом, либо с концом ламели. Начало ламели совпадает с острием стрелки, указывающей направление вращения двигателя. Время контакта щеток с ламелью совпадает с длительностью половины периода выпрямляемого напряжения.

Синхронный двигатель вращается точно и кратно частоте питающего напряжения, которое он выпрямляет присоединенным к нему коллектором. Но его инерционность не позволит выпрямить скачкообразное изменение частоты питающего напряжения. Поэтому он эффективен только как выпрямитель напряжения электросети.

Таблица параметров популярных моделей выпрямителей напряжения с фото.

Выпрямитель на соленоиде замыкает контакт либо на время, когда сердечник втягивается, либо наоборот. Он может сработать только при некотором минимальном напряжении, которое достаточно для перемещения контактов. Поэтому часть полуволны вблизи перехода напряжения через ноль не будет обработана как следует.

Но зато такой выпрямитель может быть изготовлен довольно-таки небольшим. Поэтому он был широко распространен в свое время. Очевидно то, что без коммутации электрической цепи выпрямления напряжения не может быть. А возможности механического контакта ограничены мощностью искры, которая возникает в момент разрыва электрической цепи. Она постепенно уничтожает этот контакт тем быстрее, чем больше электрическая мощность при его размыкании.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Более подробно о том, что такое выпрямитель тока, рассказано в статье Выпрямитель тока: Лекция. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.electrosam.ru

www.digteh.ru

www.stihl-msk.ru

www.electricalschool.info

www.domelectrik.ru

ТеорияЧто такое электрический ток, виды и условия его существования

ТеорияКак устроен однополупериодный выпрямитель и где применяется

Сварочный выпрямитель — описание, устройство, как работает, разновидности и рейтинг сварочных выпрямителей

Выпрямитель – источник сварочного тока. Он преобразует переменный ток в постоянный, поддерживая работу дуги. Сварочные выпрямители используют для работы с цветными металлами, низкоуглеродистой и высоколегированной сталью, а также всевозможными сплавами. Выпрямители необходимы и при сварке обратной полярности, основанной на отрицательном заряде. Конструкция включает силовой трансформатор. Этот элемент принимает нагрузку, чтобы затем передать в сегмент, который непосредственно преобразует ток в импульсный. Также есть выпрямляющий трансформатор, который отвечает за превращение импульсного тока в постоянный. На данном этапе ток проходит через резисторы, которые увеличивают его силу, но повышают напряжение. Также конструкция всех выпрямителей предусматривает регуляторы, кабели и охлаждающую систему.

В процессе работы на входную обмотку силового элемента поступает сетевой ток. Его величина уменьшается до значения, которая соответствует холостому ходу сварки. Когда он поступает на выпрямляющий элемент, он стабилизируется до постоянной величины. За превращение импульсного в постоянный отвечает полупроводниковый диод. Регуляторы же отвечают за стабилизацию и поддержку значений силы.

Сварочные выпрямители позволяют с высокой точностью регулировать показатели тока. От трансформаторов это оборудование отличается способностью не только увеличивать силу тока, но также делать показатели постоянными. Это необходимо для высокой устойчивости дуги. Во время работы полупроводниковые диоды сильно нагреваются, и поэтому необходима система охлаждения. В этом качестве чаще всего используют вентиляторы.

У оборудования множество преимуществ:

высокий коэффициент полезного действия,
гарантия устойчивого горения дуги,
высокое качество сварного шва,
надежность и долговечность,
минимум брызг при работе,
равномерная нагрузка фаз,
простота управления,
экономичность.

Однако для выпрямителей характерны и недостатки. Они чувствительны к перепадам напряжения в сети, восприимчивы к коротким замыканиям. Также для этого оборудования свойственно частично терять мощность при работе.

Он неприхотливый в обслуживании, редко требует ремонта, поскольку в его конструкции мало слабых мест. Тем не менее, важно перед началом работы и после ее окончания осматривать оборудование, чтобы убедиться в целостности контактов, а также проверить исправность вентилятора, которые отвечает за охлаждение диодов.
Техника безопасности требует исключить контакты оборудования с влагой, тем более – попадание ее внутрь механизмов. Периодически аппарат нужно продувать сухим чистым воздухом, чтобы удалить пыль и мелкую грязь. Желательно делать это хотя бы раз в месяц.

В продаже представлены сварочные выпрямители, рассчитанные на сваривание металлов до 5 см толщиной. Благодаря тому, что показатели тока регулируются, даже такие аппараты подходят для сварки металла около 1 мм. Кроме непосредственно сварки, оборудование используют для плавки кромки металла, а также его резки. Для резки следует увеличить силу тока, и тогда дуга сможет прожечь сталь, чугун.

Аппараты классифицируют по разным показателям. Например, по сфере применения: бытовые, профессиональные и полупрофессиональные модели. Разница между тремя этими классами выпрямителей заключается в рабочем напряжении. Различают аппараты и по способу регулировки напряжения: витковому, магнитному, импульсному и фазовому.

Сварочные выпрямители, в свою очередь, могут различаться количеством фаз: от 1 до 3. Однофазное оборудование – бытовое, его применяют только при одном держателе электродов. Трехфазные модели состоят из 6-12 полупроводниковых диодов, подключенных параллельно. Для двухфазного оборудования характерно последовательное или параллельное подключение мостов. Наибольшим спросом пользуются трехфазные, поскольку они способны работать с металлом разной толщины.

Для бытового использования обычно выбирают инверторные модели. Конструктивно они отличаются тем, что напряжение понижает трансформатор, а за подачу постоянного напряжения – выпрямляющий блок. Преобразование значений происходит при высокой частоте.

Чтобы облегчить выбор аппаратов, мы составили рейтинг профессиональных выпрямителей. При этом мы учитывали не только технические характеристики, длительность гарантии и соотношение цены/качества, но также отзывы покупателей.

1. Почетное первое место рейтинга достается ВДМ-1601С У3. Это надежное промышленное оборудование на 10 постов, которое подключается к трехфазной сети. Оно работает в закрытых помещениях, но не подходит для работы в среде, насыщенной взрывоопасной пылью или газами, воздействующими на изоляцию и металлы. Номинальная частота тока – 50 Герц, номинальный сварочный ток – 1600-3000 Ампер. Внешняя характеристика – жесткая, а коэффициент одновременности работы постов – 0,5. Номинальный ток одного поста – 315 Ампер.

2. «Серебро» достается модели ВДМ-1600С У3 на 8 постов. Она предназначена для сварки, резки и наплавки металлов в закрытых помещениях. Этот мощный выпрямитель не рассчитан на температуру окружающей среды выше 40̊C и влажности окружающей среды выше 80%. Оборудование подключается к трехфазной промышленной сети, частота – 50 Герц. Номинальный сварочный ток – 1600 Ампер, а напряжение холостого хода – 70 Вольт. Масса модели – 300 кг.

3. Модель сварочного выпрямителя ВДМ-1200С У3. Это многопостовая модель: она предусматривает 4 поста. Аппарат рассчитан на работу в закрытых помещениях, но важно, чтобы относительная влажность воздуха не превышала 80%. Использование этого выпрямителя, когда воздух насыщен взрывоопасной пылью, запрещено. Также нельзя его включать при попадании в воздух значительного количества газов, разрушающих металл. Номинальный сварочный ток – до 1200 Ампер. Напряжение холостого хода – не более 70 Вольт. Вес оборудования значительный: 180 кг.

4. ВДМ-561С У3.

Рекомендуемые товары

Это еще одна модель российского производства, она предусматривает 2 сварочных поста. Выпрямитель рассчитан на работу в помещениях с естественной вентиляцией. Температура воздуха не должна превышать 40̊C, а относительная влажность должна быть не выше 80%. Нельзя использовать эту модель, если воздух насыщен токопроводящей пылью, едкими парами и газами. Выпрямитель подключается к трехфазной сети, номинальный сварочный ток – 560 Ампер.

5. Трехфазная модель ВД-401. Она рассчитана на работу с низкоуглеродистой, нержавеющей и низколегированной сталью. Система охлаждения использует стандартный вентилятор, для большего удобства предусмотрен амперметр. Сварочный ток регулируется механически, ход регулировки плавный. Аппарат работает от трехфазной сети, частота – 50 Герц. Пределы регулирования сварочного тока – 60-400 Ампер. Напряжение холостого хода – не более 80 Вольт.

6. Модель от российского бренда«Кавик»: ВД-306 У3. Это надежное и долговечное оборудование для сварки, резки и наплавки. Оно предназначено для работы в помещении с температурой воздуха не выше 40̊C, использовать его во взрывоопасной среде запрещено. Модель не рассчитана на работу со сталью, которая разрушается, а также с поврежденной изоляцией. При работе с этим аппаратом нельзя допускать попадания в воздух большого количества пыли, проводящей ток. Выпрямитель работает от трехфазной сети, частота – 50 Герц. Пределы регулирования – 30-315 Ампер.

7. Трехфазный ВД-301 — еще одна модель от «Кавик». Эта модель рассчитана на ручную сварку сталей: нержавейки, низколегированной, низкоуглеродистой. Система охлаждения у аппарата стандартная: вентилятор. Зато для большего удобства работы предусмотрен надежный амперметр. Он пригодится, ведь регулятор механический, он работает плавно. Подключается оборудование к трехфазной сети, частота – 50 Герц. Номинальный сварочный ток – 315 Ампер, пределы регулирования – 30-315 Ампер.

8. Российская модель Дуга 318М1. Это профессиональное оборудование, способное работать от однофазной и трехфазной сети. Его задействуют в таких сферах, как машиностроение, строительство и обслуживание газопроводов. Большой плюс модели, который завоевал ей место в рейтинге лучших, – это практически полное отсутствие брызг при сварке. Аппарат способен непрерывно работать при значении 200 Ампер, а при максимальном токе гарантирована стабильная работа оборудования в течение часа. Модель надежная, предусматривает 1 пост. Напряжение холостого хода – 60-75 Вольт.

При выборе оборудования нужно учитывать не только технические характеристики, но также условия работы. Соблюдение техники безопасности – важное условие при эксплуатации сварочных аппаратов.

Как работает выпрямитель электрического тока?

Что такое выпрямитель.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного тока в постоянный ток. Переменный ток (AC) течет в обоих направлениях, много раз меняя направление движения каждую секунду. Постоянный ток (DC) течет только в одном направлении. Мощные линии по транспортировке электроэнергии используют переменный ток, но большинство необходимых в быту приборов используют для своей работы постоянный ток. Внутри почти каждого электрического устройства расположен выпрямитель, обеспечивающий питание постоянным током.

Трансформатор.

Переменный ток поступает на трансформатор. Трансформатор имеет две катушки, установленных бок о бок. Движущееся магнитное поле в одной катушке будет вызывать ток в другой. Если вторая обмотка имеет меньше витков, чем первая, устройство будет называться понижающим трансформатором — девайсом, который снижает напряжение.

На выпрямитель из сети поступает переменный ток, который сразу попадает на первую катушку. В ней создается движущееся магнитное поле, которое индуцирует ток во второй катушке. Напряжение электрической сети составляет 220 вольт, но большинству электрических приборов нужно около 1/10 от этого значения. Поэтому, как правило, трансформатор понижает напряжение.

Диоды.

Функция диодов похожа на работу клапанов. Они позволяют движение электрического тока в одном направлении практически беспрепятственно, но остановят его, когда он попытается течь в обратную сторону. В выпрямителях, диоды используются для разделения тока на две составляющих. Когда переменный ток течет в отрицательной фазе, он уходит вниз, на отрицательный провод и положительный провод закрыт. Когда ток течет в его положительной фазе, он попадает на положительный вывод, а отрицательный вывод закрыт. В этот момент происходит преобразование переменного тока в постоянный.

Сглаживание тока.

Переменный ток выглядит как синусоида. Он течет вверх и вниз от отрицательного значения к положительному. Диоды в выпрямителе отделят положительные и отрицательные составляющие тока, но они не устраняют колебания. Многие схемы требуют плавного, постоянного тока для нормальной работы. Один из способов сгладить ток, добавить в схему конденсатор. Конденсатор действует как миниатюрный аккумулятор. Когда происходит скачек тока, конденсатор поглощает часть всплеска, выравнивая значение. Когда значение опять падает, конденсатор высвобождает немного электроэнергии, исключения колебания. Очень хорошие блоки питания имеют сложную систему регулирования выходной мощности, чтобы получить прогнозируемо стабильный ток, но для многих бытовых устройств простейший конденсатор надёжно выполняет нужную работу.

Выпрямители. Назначение, классификация, основные схемы и расчет. Однополупериодный выпрямитель, принцип его работы и схема

Ещё в начале ХХ века имел место очень принципиальный спор между корифеями электротехники. Какой ток выгоднее передавать потребителю на большие расстояния: постоянный или переменный? Научный спор выиграли сторонники передачи переменного тока по проводам высоковольтных линий от подстанции к потребителю. Эта система принята во всём мире и успешно эксплуатируется до сих пор.

Но большинство электронной техники и не только бытовой, но и промышленной питается постоянными напряжениями и это привело к созданию целой отрасли электрики – преобразование (выпрямление) переменного тока. После того как электронная лампа была забыта, главным элементом любого выпрямителя стал полупроводниковый диод .

Схемотехника выпрямителей весьма обширна, но самым простым является однополупериодный выпрямитель .

Однополупериодный выпрямитель.

Напряжение с вторичной обмотки силового трансформатора подаётся на один единственный диод. Вот схема.

Поэтому выпрямитель и назван однополупериодным. Выпрямляется только один полупериод и на выходе получается импульсное напряжение. Форма его показана на рисунке.

Схема проста и не требует большого количества элементов. Это и сказывается на качестве выпрямленного напряжения. При низких частотах переменного напряжения (например, как в электросети — 50 Гц) выпрямленное напряжение получается сильно пульсирующим. А это очень плохо.

Для того чтобы снизить величину пульсации выпрямленного напряжения приходится брать величину конденсатора С1 очень большую, порядка 2000 – 5000 микрофарад, что увеличивает размер блока питания, так как электролиты на 2000 — 5000 мкф имеют довольно большие размеры. Поэтому на низких частотах эта схема практически не используется. Зато однополупериодные выпрямители прекрасно зарекомендовали себя в импульсных блоках питания работающих на частотах 10 – 15 кГц (килогерц). На таких частотах величина ёмкости фильтра может быть очень небольшой, а простота схемы уже не столь сильно влияет на качество выпрямленного напряжения.

Примером использования однополупериодного выпрямителя может служить простой зарядник от сотового телефона. Так как зарядник сам по себе маломощный, то в нём применяется однополупериодная схема, причём как во входном сетевом выпрямителе 220V (50Гц), так и в выходном, где требуется выпрямить переменное напряжение высокой частоты со вторичной обмотки импульсного трансформатора.

К несомненным достоинствам такого выпрямителя следует отнести минимум деталей, низкую стоимость и простые схемные решения. В обычных (не импульсных) блоках питания многие десятилетия успешно работают двухполупериодные выпрямители.

Двухполупериодные выпрямители.

Они бывают двух схемных решений: выпрямитель со средней точкой и мостовая схема, известная, как схема Гретца. Выпрямитель со средней точкой требует более сложного в исполнении силового трансформатора, хотя диодов там используется в два раза меньше чем в мостовой схеме. К недостаткам двухполупериодного выпрямителя со средней точкой можно отнести то, что для получения одинакового напряжения, число витков во вторичной обмотке трансформатора должно быть в два раза больше, чем при использовании мостовой схемы. А это уже не совсем экономично с точки зрения расходования медного провода.

Величина пульсаций выпрямленного напряжения меньше чем у однополупериодного выпрямителя и величину конденсатора фильтра так же можно использовать гораздо меньшую. Наглядно увидеть, как работает двухполупериодная схема можно по рисунку.

Как видим, на выходе выпрямителя уже в два раза меньше «провалов» напряжения — тех самых пульсаций.

Активно применяется схема выпрямителя со средней точкой в выходных выпрямителях импульсных блоков питания для ПК . Так как во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора требуется меньшее число витков медного провода, то гораздо эффективнее применять именно эту схему. Диоды же применяются сдвоенные, т.е. такие, у которых общий корпус и три вывода (два диода внутри). Один из выводов — общий (как правило катод). По виду сдвоенный диод очень похож на транзистор .

Наибольшую популярность приобрела в бытовой и промышленной аппаратуре мостовая схема . Взгляните.

Можно без преувеличения сказать, что это самая распространённая схема. На практике вы с ней ещё не раз встретитесь. Она содержит четыре полупроводниковых диода, а на выходе, как правило, ставится RC-фильтр или только электролитический конденсатор для сглаживания пульсаций напряжения.

О данной схеме уже рассказывалось на странице про диодный мост . Стоит отметить, что и у мостовой схемы есть недостатки. Как известно, у любого полупроводникового диода есть так называемое прямое падение напряжения (Forward voltage drop — V F ). Для обычных выпрямительных диодов оно может быть 1 — 1,2 V (зависит от типа диода). Так вот, при использовании мостовой схемы на диодах теряется напряжение, равное 2 x V F , т.е. около 2 вольт. Это происходит потому, что в выпрямлении одной полуволны переменного тока участвуют 2 диода (затем другие 2). Получается, что на диодном мосте теряется часть напряжения, которое мы снимаем со вторичной обмотки трансформатора, а это явные потери. Поэтому в некоторых случаях в составе диодного моста применяются диоды Шоттки, у которых прямое падение напряжения невелико (около 0,5 вольта). Правда, стоит учесть, что диод Шоттки не рассчитан на большое обратное напряжение и очень чувствителен к его превышению.

Большой интерес вызывает выпрямитель с удвоением напряжения .

Выпрямитель с удвоением напряжения.

Принцип удвоителя напряжения Латура-Делона-Гренашера основан на поочерёдном заряде-разряде конденсаторов С1 и С2 разными по полярности полуволнами входного напряжения. В результате между катодом одного диода и анодом второго диода возникает напряжение в два раза превышающее входное. Схема в студию:)

Стоит отметить, что данная схема применяется в блоках питания нечасто. Но её можно смело использовать, если необходимо вдвое увеличить напряжение, которое снимается со вторичной обмотки трансформатора. Это будет более логичным и правильным решением, чем перематывать вторичную обмотку трансформатора с целью увеличить выходное напряжение вторичной обмотки в 2 раза (ведь при этом придётся наматывать вторичную обмотку с вдвое большим числом витков). Так что, если не удалось найти подходящий трансформатор — смело применяем данную схему.

Развитием схемы стало создание умножителя на полупроводниковых диодах.

Умножитель напряжения.

Каждый диод и конденсатор образуют «звено» и эти звенья можно соединять последовательно до получения напряжения в несколько десятков киловольт. Конечно, для этого входное напряжение тоже должно быть достаточно большим.

На рисунке изображён четырёхзвенный умножитель и на выходе мы получаем напряжение в четыре раза превышающее входное (U ). Эти выпрямители получили большое распространение там, где нужно получить высокое напряжение при достаточно малом токе. Например, по такой схеме были выполнены источники высокого напряжения в старых телевизорах и осциллографах для питания анода электронно-лучевой трубки.

Сейчас такие источники питания используются в научных лабораториях, в детекторах элементарных частиц, в медицинской аппаратуре (люстра Чижевского) и в оружии самообороны (электрошокер). При повторении подобных конструкций и подборе деталей, следует учитывать рабочее напряжение , как диодов, так и конденсаторов исходя из напряжения, которое вы хотите получить. Весь умножитель, как правило, заливается специальным компаундом или эпоксидной смолой во избежание высоковольтных пробоев между элементами схемы.

Для нормальной работы некоторых устройств как, например, люстры Чижевского необходимы достаточно высокие напряжения. Как считают специалисты, излучатель отрицательных аэроионов, эффективен только при напряжении не менее 60 киловольт.

Трёхфазные выпрямители.

Устройства, которые используются для получения постоянного тока из переменного трёхфазного тока, называются трёхфазными выпрямителями. Трёхфазные выпрямители в бытовой технике, конечно, не используются. Единственный прибор, который может использоваться в быту это сварочный аппарат. В качестве трёхфазных выпрямителей используются наработки двух известных электротехников Миткевича и Ларионова. Самая простая схема Миткевича называется «три четверти моста параллельно», что означает три силовых диода включенных параллельно через вторичные обмотки трёхфазного трансформатора. Схема.

Коэффициент пульсаций на нагрузке очень мал, что позволяет использовать конденсаторы фильтра небольшой ёмкости и малых габаритов.

Более сложной является схема Ларионова, которая называется «три полумоста параллельно», что это такое хорошо видно из рисунка.

В схеме используется уже шесть диодов и немного другая схема включения. Вообще схем трёхфазных выпрямителей достаточно много и наиболее совершенной, хотя редко употребляемой является схема «шесть мостов параллельно», а это уже 24 диода! Зато эта схема может выдавать высокое напряжение при большой мощности.

Трёхфазные мощные выпрямители используются в электровозах, городском электротранспорте (трамвай, троллейбус, метро), в промышленных установках для электролиза. Так же промышленные системы очистки газовых смесей, буровое и сварочное оборудование используют трёхфазные выпрямители.

Теперь вы знаете, какие бывают выпрямители переменного тока и сможете легко обнаружить их на принципиальной схеме или печатной плате любого прибора. А для тех, кто хочет знать больше, рекомендуем ознакомиться с

Выпрямители относятся ко вторичным источникам электропитания, для которых первичным источником являются сети переменного тока.
Выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменное напряжение питающей сети в однонаправленное пульсирующее. Именно однонаправленное пульсирующее так как назвать его постоянным немного некорректно. Существует и несколько иное определение: выпрямитель предназначен для преобразования переменного напряжения в импульсное напряжение одной полярности.

Выпрямители могут быть однополупериодные и двуполупериодные . К тому же они разделяются на однофазные и многофазные .

Итак, начнем с однофазного однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде.

Однополупериодный выпрямитель

Схема однополупериодного выпрямителя до боли проста и объяснять тут нечего. Для наглядности положительные и отрицательные полуволны показаны разными цветами. Поскольку диод обладает свойствами односторонней проводимости, на выходе получается пульсирующее напряжение одной полярности. Для схемы характерны следующие параметры:

Среднее значение выпрямленного напряжения

Действующее значение входного напряжения

Среднее значение выпрямленного тока

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

Коэффициент пульсаций

К достоинствам схемы можно отнести простоту конструкции. Недостатки — большие пульсации, малые значения выпрямленного тока и напряжения, низкий КПД. Применяется такая схема для питания низкоомных нагрузок, некритичных к высоким пульсациям.

В бытовой технике однолупериодные выпрямители применяются в основном в импульсных источниках питания: из-за большой рабочей частоты (около 15 кГц а иногда и выше) пульсации не столь чувствительны и их легче сгладить.

Двухполупериодный выпрямитель

Схема выпрямления с выводом от средней точки трансформатора

Пунктиром показано напряжение на входе второго диода. Как видно из графиков, во время первого полупериода первый диод открыт и на нагрузке создается падение напряжения. Во время второго полупериода первый диод закрывается, поскольку оказывается включенным в обратном направлении, а второй, наоборот, открывается и на нагрузке снова выделяется положительная полуволна. На схеме плюсиками и минусами обозначено действие полуволн переменного тока. Частота пульсаций двуполупериодного выпрямителя вдвое больше, что является его достоинством. Для такой схемы характерны следующие параметры:

U ср = 0.9U вх
U вх = 1.11U ср
I ср = 0.9U вх /R н
I 2 = 0.78I ср
p = 0.67

Достоинства: удвоенные значения U ср и I ср , вдвое меньший коэффициент пульсаций по сравнению с однополупериодной схемой. Недостатки: наличие трансформатора с двумя симметричными обмотками (что увеличивает его массогабаритные показатели). К тому же на диодах удвоенное обратное напряжение.

В этой статье мы разберем какие бывают выпрямители, для какой цели служат, в чем заключаются особенности того или иного выпрямителя. Если мы решаем собрать какое-либо устройство или просто необходимо запитать готовое, то мы можем использовать питание от гальванических элементов (батареек), либо воспользоваться для этих целей аккумуляторами. Но как быть, если радиоустройство не планируется носить с собой и оно потребляет значительный ток? В таких случаях запитывают устройство от сети 220 вольт.

Напрямую запитать от 220 вольт, разумеется, мы не можем, напряжение слишком высокое и ток переменный, а для питания электронных устройств почти всегда необходим постоянный ток и более низкое напряжение. Необходим так называемый сетевой адаптер .

Фотография трансформатора

Понизить напряжение мы можем с помощью трансформатора, о нем мы поговорим в одной из следующих статей, пока нам достаточно знать, что с помощью трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение при переменном токе. Далее нам необходимо сделать из переменного тока постоянный, для этих целей и служит выпрямитель. Существуют три основных типа выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель

Этот выпрямитель работает только в течение положительного полупериода синусоиды. Это можно видеть на следующем графике:

На выходе после диода мы получаем пульсирующее напряжение, нам нужно сделать из него постоянное, то есть из пульсирующего тока получить постоянный. Для этих целей служит электролитический конденсатор большой емкости, подключенный параллельно выходу питания в соответствии с полярностью. На фотографии ниже можно увидеть внешний вид подобного конденсатора:

Такой конденсатор благодаря большой емкости разряжается в течении отрицательного полупериода синусоиды. Обычно для фильтрации напряжения в выпрямителях применяют электролитические конденсаторы от 2200 микрофарад. В усилителях и других устройствах, где важно чтобы напряжение не проседало при увеличении мощности нагрузки, ставят конденсаторы на большую емкость, чем 2200 микрофарад. Для устройств питающих бытовую аппаратуру обычно конденсаторов такой емкости бывает достаточно. На следующем графике (выделено красным), мы можем видеть, как конденсатор поддерживает напряжение стабильным во время прохождения отрицательной полуволны.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Напряжение на диодах в два раза выше, чем при включении схемы с однополупериодным выпрямителем или при включении мостовой схемы. В этой схеме попеременно работают оба полупериода. В течении положительного полупериода работает одна часть схемы обозначенная В1 , во время отрицательного полупериода работает вторая часть схемы обозначенная В2 . Эта схема является менее экономичной, чем мостовая схема, в частности у неё более низкий коэффициент использования трансформатора. В этой схеме после диодов получается также пульсирующее напряжение, но частота пульсаций в два раза выше. Что мы и можем видеть на следующем графике:

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема

И наконец, рассмотрим схему мостового выпрямителя, самую распространенную схему, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. Сейчас объясню принцип работы :

Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление. Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один , ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому.

Рассмотрим, что происходит с диодным мостом при подаче напряжения, мы видим, на рисунке обозначен красным путь тока, напрямую пройти к выводу диодного моста соединенного с переменным током не позволит диод, который получается у нас включенный в обратном включении, а в обратном включении, как мы помним, диоды не пропускают ток. Току остается только один путь (выделено на рисунке синим), через нагрузку и через диод уйти в провод соединенный с выводом переменного тока. Когда у нас ток меняет свое направление, то вступает в действие вторая часть диодного моста, которая действует аналогично той, что описал выше. В итоге у нас получается на выходе такой же график напряжения, как и у двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

При сборке выпрямителя нужно учитывать полярность на выходе диодного моста, если мы подключим электролитический конденсатор неправильно, то рискуем испортить конденсатор и можно считать, что повезло, если этим все ограничится. Поэтому при сборке диодного моста важно помнить одно правило, плюс на выходе с моста всегда будет в точке соединения 2 катодов диодов, а минус в точке соединения анодов. Встречается и такое обозначение на схемах диодного моста:

Диодный мост можно собрать как из отдельных диодов, так и взять специальную сборку из 4 диодов, уже соединенных по мостовой схеме, и имеющий 4 вывода. В таком случае остается только подать переменный ток, идущий обычно с вторичной обмотки трансформатора на два вывода моста, а с оставшихся двух выводов снимать плюс и минус. Обычно на самой детали бывает обозначено, где какой вывод у моста. Так выглядит импортный диодный мост:

Фото диодный мост кц405

Трехфазные выпрямители

Существуют и трехфазные трансформаторы. Обычным однофазным диодным мостом с такого трансформатора не получится на выходе постоянный ток. Конечно, если нагрузка небольшая можно подключиться к одной фазе и к нулевому проводу трансформатора, но экономичным такое решение не назовешь.

Для трехфазного тока существуют специальные схемы выпрямителей, две таких схемы приведены на рисунках ниже. Первая, известная как схема Миткевича , имеет низкий коэффициент габаритной мощности трансформатора. Эта схема применяется при небольших мощностях нагрузки.

Вторая схема, известная как , нашла широкое применение в электротехнике, так как имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению со схемой Миткевича.

Схема Ларионова может использоваться как «звезда-Ларионов” и «треугольник-Ларионов”. Вид подключения зависит от схемы подключения трансформатора, либо генератора, с выходом которого соединен этот выпрямитель. Автор статьи — AKV .

Обсудить статью ВЫПРЯМИТЕЛИ

Выпрямители бывают однополупериодными или двухполупериодными в зависимости от того сколько полупериодов переменного тока используется — один или два. По однополупериодной схеме выполняют выпрямители, от которых требуется небольшой ток.

Рис.3.2. Однофазный однополупериодный выпрямитель (рисунок выполнен авторами)

(а — схема однополупериодного выпрямителя; б — диаграмма входного напряжения; в — диаграмма и среднее значение напряжения на нагрузке; г — диаграмма и среднее значение тока в нагрузке)

Во время положительной полуволны (в интервале 0 ÷ π) плюс напряжения на вторичной обмотке трансформатора приложен к аноду диода, а минус — к катоду (рис.3.2,а). Диод открывается, и ток проходит от плюса вторичной обмотки трансформатора через диод и сопротивление нагрузки Rн на минус вторичной обмотки трансформатора.

Во время отрицательной полуволны (в интервале π ÷ 2π) на анод диода поступает минус, а на катод — плюс входного напряжения, т.е. к диоду прикладывается обратное напряжение, и он закрыт.

На графике в этот момент на сопротивлении нагрузки нет падения напряжения (рис.3.2, в). Трансформатор Т играет двойную роль: он служит для подачи на вход выпрямителя ЭДС е 2 соответствующей заданной величине выпрямленного напряжения E d и обеспечивает гальваническую развязку цепи нагрузки и питающей сети. Параметры, относящиеся к цепи постоянного тока, то есть к выходной цепи выпрямителя, принято обозначать с индексом d (от английского словаdirect — прямой): R d — сопротивление нагрузки; u d — мгновенное значение выпрямленного напряжения; i d — мгновенное значение выпрямленного тока. Для однополупериодного выпрямителя имеются следующие соотношения.

ЭДС обмотки трансформатора синусоидадьна —

e 2 =√2·E 2 ·sin Θ, где

θ=ωt, E 2 — действующее значение ЭДС.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения:

Постоянная составляющая выпрямленного тока:

Для данной схемы выпрямления среднее значение анодного тока вентиля I аср = I d . Максимальное значение анодного тока:

i a max =√2·E 2 /R d =I d ·π.

Максимальное значение обратного напряжения на вентиле:

U обр max = √2·E 2 = E d ·π.

Коэффициент пульсаций, равный отношению амплитуды низшей (основной) гармоники пульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения равен:

K п =U пульс max 01 /U d = (√2E 2 /2)/(√2E 2 /π) = π/2= 1,57

Эта схема применяется редко из-за большого коэффициента пульсаций.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Рис.3.3. Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой (рисунок выполнен авторами)

(а — схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой; б — диаграмма входного напряжения на диодах VD1 и VD2; в — диаграмма и среднее значение напряжения на нагрузке; г — диаграмма и среднее значение тока в нагрузке; д — ток в первичной обмотке трансформатора)

Эта схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, работающих на общую нагрузку Rd и питающихся от находящихся в противофазе ЭДС (рис.3.3,б) e2a и e2b.

Схема обеспечивает прохождение тока через нагрузку в течение обоих полупериодов. Во время положительного полупериода работает первая половина вторичной обмотки (2а). Ток идёт от плюса вторичной обмотки трансформатора через диод VD1, нагрузку R d и на среднюю точку вторичной обмотки. В это время к аноду диода VD2 приложен минус, а к катоду — плюс, и диод закрыт. Во время отрицательного полупериода картина меняется: будет открыт диод VD2, а диод VD1 — закрыт. В этот полупериод ток протекает за счёт напряжения на обмотке 2b. На рис. 3.3, б, в, г, д представлены временные диаграммы для двухполупериодной схемы выпрямителя со средней точкой. В случае активной нагрузки для рассматриваемой схемы действуют следующие соотношения:

E d =2√2 ·E 2 /π; U d =2√2 ·E 2 /π; I d =U d /R d ;

i a max = √2 ·E 2 /R d ; i а ср = I d /2; Uобр max= 2√2 ·E 2; K П ´= 0,66

Однофазная мостовая схема

Рис.3.4. Однофазный мостовой выпрямитель (рисунок выполнен авторами)

(а — схема двухполупериодного выпрямитель, мостовая схема; б — диаграмма входного напряжения на диодах мостовой схемы; в — диаграмма и среднее значение напряжения на нагрузке; г — диаграмма и среднее значение тока в нагрузке)

Мостовая схема является наиболее распространённой. Она также двухполупериодная. Во время положительного полупериода ток проходит от плюса вторичной обмотки трансформатора через диод VD1, сопротивление нагрузки R d , диод VD3 на минус вторичной обмотки. В это время ко второй паре диодов VD2, VD4 приложено обратное напряжение. Они закрыты. Во время отрицательного полупериода ток протекает через диод VD2, нагрузку R d , диод VD4. В случае чисто активной нагрузки, пренебрежении индуктивностью обмотки трансформатора и идеальных диодах эта схема имеет следующие основные соотношения:

U d = 0,9 E 2 ; I d = U d /R d ; i a max = √2·E 2 ;

I a cp = I d /2; U обр max = √2·E 2 ; K П = 0,66.

Если сравнить мостовую схему и схему со средней точкой, то для получения одинакового напряжения в схеме со средней точкой вторичная обмотка должна иметь большее количество витков, чем в мостовой схеме. Это увеличивает размеры трансформатора. В этой же схеме к диодам прикладывается вдвое большее напряжение, чем в мостовой. Учитывая это, предпочтение отдаётся мостовой схеме, хотя здесь и требуется больше диодов. При выборе диодов для выпрямителя выбирают диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают расчетные.

Сглаживающие фильтры

Рассмотрим следующую схему сглаживания выпрямленного напряжения.

Рис.3.5. Сглаживание пульсаций с помощью емкостного фильтра (рисунок выполнен авторами)

(а — схема однополупериодного выпрямителя; б — диаграмма входного напряжения; в — диаграмма и среднее значение напряжения на нагрузке (пунктирной линией — без сглаживающего фильтра, красной линией — с емкостным фильтром)

На сопротивлении нагрузки выделяется пульсирующее напряжение, форма которого значительно отличается от формы постоянного напряжения. Для сглаживания пульсирующего напряжения используются сглаживающие фильтры, которые состоят в большинстве случаев из конденсатора и дросселя. Конденсатор сглаживает пульсирующее напряжение, а дроссель задерживает переменную составляющую сглаженного напряжения от попадания в нагрузку. В настоящее время функции дросселя выполняют стабилизаторы напряжения. Принцип сглаживания можно проследить по графику (рис.3.5,в). Красной линией показано напряжение на конденсаторе (или сопротивлении нагрузки). Сглаживание напряжения происходит за счёт того, что во время уменьшения пульсирующего напряжения ток в нагрузке, а, следовательно, и напряжение на R н, поддерживаются напряжением зарядившегося конденсатора. При возрастании пульсирующего напряжения конденсатор снова подзаряжается и так далее. Конденсатор хорошо сглаживает пульсации, если его емкость такова, что выполняется условие:

Xc= 1/mωC, где m — пульсность схемы, т.е. количество пульсаций за период.

Для однофазного однополупериодного выпрямителя m = 1, для однофазного двухполупериодного со средней точкой и мостового выпрямителя m = 2.

Режим работы выпрямителя в значительной степени определяется типом сглаживающего фильтра, включенного на его выходе. В маломощных выпрямителях, питающихся от однофазной сети переменного тока, применяются простейшие ёмкостные фильтры, в выпрямителях средней и большой мощности используются Г-образные LC и RC-фильтры и П-образные СLC и СRC-фильтры. Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания:

k= k Псх /k Пн,

где k псх — коэффициент пульсаций на входе фильтра; k пн — коэффициент пульсаций на нагрузке. Ёмкостный фильтр является наиболее простым из всех видов сглаживающих фильтров. Применение ёмкостного фильтра рационально при достаточно больших значениях сопротивления нагрузки и коэффициента пульсаций на нагрузке. Фильтр состоит из конденсатора, включенного параллельно нагрузке (рис. 3.5,а). Коэффициент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя с ёмкостным фильтром находят по выражению:

k П = 1/mωR н

Индуктивно-ёмкостные фильтры (Г-образный LC-фильтр и П-образный CLC-фильтр) широко применяются при повышенных токах нагрузки, поскольку падение напряжения на них можно сделать сравнительно небольшим. КПД у таких фильтров достаточно высокий. Недостатки индуктивно-ёмкостных фильтров: большие габаритные размеры и масса, повышенный уровень электромагнитного излучения от элементов фильтра, сравнительно высокая стоимость и трудоемкость изготовления.

Наиболее широко используется Г-образный LC-фильтр (рис. 3.6). Для эффективного сглаживания пульсаций таким фильтром необходимо выполнение следующих условий:

X c = 1/mωC> X c.

Рис.3.6. Индуктивно-ёмкостный сглаживающий фильтр —

Г — образный при учитывании только LC 1 и П — образный C 0 LC 1 (рисунок выполнен авторами)

При их выполнении, пренебрегая потерями в дросселе L, для коэффициента сглаживания можно записать:

g = (mω) 2 LC — 1

Для того, чтобы избежать резонансных явлений в фильтре необходимо выбирать q>3. Кроме этого, одним из основных условий является обеспечение явно выраженной индуктивной реакции фильтра на выпрямитель, необходимой для большей стабильности внешней характеристики выпрямителя. Для обеспечения индуктивной реакции необходимо, чтобы:

L ≥ 2U d /(m 2 — 1)mω·I d = 2R н /(m 2 — 1)mω.

П-образный CLC-фильтр отличается от описанного LC-фильтра наличием еще одной ёмкости C 0 , включаемой на входе фильтра. Расчет таких фильтров производят в два этапа, сначала рассчитывают ёмкость конденсатора C 0 , исходя из допустимой величины пульсации напряжения на нем, затем по приведенным выше формулам рассчитывают Г-образное звено. Наибольший коэффициент сглаживания в П-образном фильтре достигается при C 0 = C 1 .

При выборе конденсаторов фильтра следует следить за тем, чтобы они были рассчитаны на напряжение на 15…20% превышающее напряжение холостого хода выпрямителя при максимальном напряжении сети (чтобы учесть перенапряжения, возникающие при включении выпрямителя). Необходимо также, чтобы амплитуда переменной составляющей напряжения на них не превышала предельно допустимого значения.

Резистивно-ёмкостные фильтры целесообразно применять при малых токах нагрузки (менее 10…15 мА) и небольших требуемых коэффициентах сглаживания. Достоинства этих фильтров — малые габариты и масса, низкая стоимость. Недостаток — сравнительно большое падение напряжения на фильтре (что снижает КПД устройства выпрямления в целом).

Простейший Г-образный RC-фильтр (рис. 3.7) состоит из балластного резистора Rф и конденсатора С 1 . Коэффициент сглаживания такого фильтра вычисляется по формуле:

g = mωC · R н R ф / (R н +R ф).

Рис. 3.7. Резистивно-ёмкостный сглаживающий фильтр — Г — образный при учитывании только R Ф C 1 и П — образный C 0 R Ф C 1 (рисунок выполнен авторами)

Сопротивление фильтра R ф выбирают из условия допустимого падения напряжения на фильтре или исходя из заданного КПД η по формуле:

R ф = R н (1-η)/η

Комбинированные фильтры применяются при необходимости получения больших коэффициентов сглаживания на выходе выпрямителя. Они представляют собой последовательное включение нескольких фильтров. При каскадном включении LC-фильтров можно считать, что суммарный коэффициент сглаживания (q ф) равен произведению коэффициентов сглаживания составляющих фильтр звеньев:

q ф = q 1 q 2 q 3 …q n

(Петрович В. П., 2008). Для нахождения оптимального числа звеньев такого фильтра n опт при заданном q ф можно воспользоваться формулой.

Выпрямление электрических колебаний , это процесс, в результате которого переменное входное колебание преобразуется в выходное колебание только одного знака (рисунок 1.5). Процесс выпрямления используется в устройствах электропитания (блоках питания) и демодуляторах.

Выпрямление всегда осуществляется при использовании нелинейных элементов, обладающих свойством однонаправленного пропускания электрического тока. Благодаря таким свойствам на выходе выпрямляющего элемента получают ток одного знака.

Для выпрямления применяют полупроводниковые и вакуумные (кенотроны) диоды, газоразрядные диоды (газотроны), тиратроны, кремниевые и селеновые элементы, тиристоры и другие элементы с нелинейными свойствами в зависимости от применения,

значений выпрямленных напряжений и токов, отбираемых нагрузкой. В маломощных электронных устройствах для выпрямления чаще всего применяют полупроводниковые диоды.

Название “выпрямитель” используется, прежде всего, для схем, преобразующих переменный ток в постоянный. Выпрямителем называется также и сам элемент с однонаправленными свойствами, используемые в процессе выпрямления.

Однополупериодным выпрямителем называется такой выпрямитель, на выходе которого после процесса выпрямления остаются колебания одного знака. Схема однополупериодного выпрямителя, возбуждаемого синусоидальным сигналом, представлена на рисунке 1.6.

Диод, включенный таким образом, что приводит ток только при положительных полупериодах входного колебания, т.е. когда напряжение на его аноде больше потенциала катода. Среднее значение колебания, полученного в результате выпрямления синусоидального напряжения с действующим значением и максимальным значением , равно

Например, при выпрямлении напряжения с действующим значением , после выпрямления получаем напряжение .

В отрицательный полупериод диод не проводит ток, и все подведенное к выпрямителю напряжение действует на диоде как обратное напряжение выпрямителя. При изменение направления включения диода он будет проводить в отрицательные полупериоды и не проводить в положительные.

Рассматриваемая схема выпрямителя называется последовательной. Название связано с тем, что нагрузка включается последовательно с нелинейным элементом (вентилем).

Двухполупериодным выпрямителем называют такой выпрямитель, в котором после процесса выпрямления остаются участки входного колебания, имеющие один знак. К ним после изменения знака добавляются участки, имеющие противоположный знак.

Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя, управляемого синусоидальным сигналом от трансформатора, показана на рисунке 1.7.

В периоды времени, когда на аноде диода Д1 действует положительное напряжение, на аноде диода Д2 присутствует отрицательное и наоборот. Это происходит потому, что средняя точка вторичной обмотки трансформатора заземлена, и, следовательно, она имеет нулевой потенциал. При положительной полуволне напряжения на вторичной обмотке диод Д1 пропускает ток, а диод Д2 не пропускает. При отрицательной полуволне положительное напряжение действует на диоде Д2, который при этом проводит, а диод Д1, смещенный в обратном направлении, не проводит. Среднее значение напряжения, получено

го на выходе двухполупериодного выпрямителя в 2 раза больше напряжения, полученного на выходе однополупериодного выпрямителя.

Технические параметры выпрямителя:

— Коэффициент пульсаций выпрямителя называется отношение максимального значения переменной составляющей напряжения на выходе выпрямителя к значению его постоянной составляющей на этом выходе. В большинстве применений желательно, чтобы коэффициент пульсаций был как можно меньше. Уменьшение пульсаций достигается путем применения соответствующих фильтров.

— Коэффициент использования трансформатора в выпрямительной схеме , определяется как отношение двух мощностей: выходной мощности постоянного тока и номинальной мощности вторичной обмотки трансформатора.

— Коэффициент полезного действия , это параметр, характеризующий эффективность схемы выпрямителя при преобразовании переменного напряжения в постоянное. КПД выпрямителя выражается отношением мощности постоянного тока, выделяемой в нагрузке, к входной мощности переменного тока. Коэффициент полезного действия определяется для резистивной нагрузки.

— Частотная пульсация выпрямителя , это основная частота переменной составляющей, существующей на выходе выпрямителя. В случае однополупериодного выпрямителя частота пульсаций равна частоте входного колебания. Фильтрация пульсаций тем проще, чем выше частота пульсации.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Принцип действия, схема, расчет

Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации с четырьмя диодами. Такая конструкция известна как двухполупериодный мостовой выпрямитель или просто мостовой выпрямитель.

Преимущество этого типа выпрямителя по сравнению с версией выпрямителя с центральным отводом заключается в том, что для него не требуется сетевой трансформатор с центральным отводом во вторичной обмотке, что резко снижает его размер и стоимость.

Также эта конструкция использует полностью все вторичное напряжение в качестве входного. Используя тот же трансформатор, мы получаем вдвое больше пикового напряжения и вдвое больше постоянного напряжения с мостовым выпрямителем, чем с двухполупериодным выпрямителем с центральным отводом. Именно поэтому мостовые выпрямители используются гораздо чаще, чем двухполупериодные со средней точкой.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Чтобы выпрямить оба полупериода синусоидальной волны, как мы уже говорили ранее, в мостовом выпрямителе используются четыре диода, соединенных вместе в конфигурации «моста». Вторичная обмотка трансформатора подключена с одной стороны диодного моста, а нагрузка — с другой.

На следующем рисунке показана схема мостового выпрямителя.

Во время положительного полупериода переменного напряжения диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении. Это создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе (обратите внимание на плюс-минус полярности на нагрузочном резисторе).

В течение следующего полупериода полярность переменного напряжения меняется на противоположную. Теперь диоды D3 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D2 — в обратном. Это также создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе, как и раньше.

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Обратите внимание, что независимо от полярности напряжения на входе, полярность на нагрузке постоянная, а ток в нагрузке течет в одном направлении. Таким образом, схема преобразует входное переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение.

Если вам трудно запомнить правильное расположение диодов в схеме мостового выпрямителя, вы можете обратиться к альтернативному представлению схемы. Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды расположены горизонтально и направлены в одном направлении.

Значение постоянного напряжение выходного сигнала

Здесь формула для расчета среднего значения напряжения такая же, как и для двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

Это уравнение говорит нам, что значение постоянного напряжения составляет около 63,6 процента от пикового значения. Например, если пиковое переменное напряжение составляет 10 В, то постоянное напряжение будет 6,36 В.

Когда вы измеряете напряжение на выходе мостового выпрямителя с помощью вольтметра, показание будет равно среднему значению.

Аппроксимация второго порядка

В действительности мы не получаем идеальное напряжение на нагрузочном резисторе. Из-за потенциального барьера, диоды не включаются, пока источник напряжение не достигнет около 0,7 В.

И поскольку в мостовом выпрямителе работают по два диода за раз, то падение напряжения составит 0,7 x 2 = 1,4 В. Таким образом, пиковое выходное напряжение определяется следующим образом:

Выходная частота

Полноволновой выпрямитель инвертирует каждый отрицательный полупериод, удваивая количество положительных полупериодов. Из-за этого у такого выпрямителя на выходе в два раза больше циклов, чем на входе. Поэтому частота полноволнового сигнала в два раза превышает входную частоту.

Например, если частота на входе составляет 50 Гц, выходная частота будет 100 Гц.

Фильтрация постоянного напряжения

Сигнал на выходе, который мы получаем от двухполупериодного мостового выпрямителя, является по сути пульсирующим постоянным напряжением, которое вырастает до максимума, а затем снижается до нуля.

Для того чтобы избавиться от пульсаций, нам необходимо отфильтровать двухволновой сигнал. Один из способов сделать это — подключить сглаживающий конденсатор.

Первоначально конденсатор разряжен. На протяжении первой четверти цикла диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении и из-за этого сглаживающий конденсатор начинает заряжаться. Процесс заряда длится до тех пор, пока напряжение с мостового выпрямителя не достигнет своего пикового значения. В этот момент напряжение на конденсаторе будет равно Vp.

После того, как напряжение с выпрямителя достигает своего пика, оно начинает уменьшаться. Как только напряжение снизиться ниже Vp соответствующая пара диодов (D1 и D2) не будет проводить.

Когда диоды выключены, конденсатор разряжается через нагрузку, пока не будет достигнут следующий пик. Когда наступает следующий пик, конденсатор заряжается уже через диоды D3 и D4 до пикового значения.

Недостатки мостового выпрямителя

Единственным недостатком мостового выпрямителя является то, что выходное напряжение меньше, чем входное напряжение на 1,4 В, в результате падения на двух диодах.

Этот недостаток ощутим только в источниках питания с очень низким напряжением. Например, если пиковое напряжение источника составляет всего 5 В, то напряжение нагрузки будет иметь только 3,6 В.

Но если пиковое напряжение источника составляет 100 В, напряжение нагрузки будет близко к идеальному двухполупериодному напряжению и влияние падения на диодах будет не значительным.

Кенотронный выпрямитель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Кенотронный выпрямитель

Cтраница 3

Питание схемы осуществляется Кенотронным выпрямителем со стабилизированным напряжением. [31]

Постоянное напряжение вырабатывается кенотронным выпрямителем, состоящим из испытательного трансформатора Tpl, четырех высоковольтных кенотронов Л1 — Л4, соединенных параллельно, и емкостной нагрузки СЗ. Трансформатор ТрЗ служит для питания нитей накала кенотронов. Для испытания постоянным током контролируемое изделие подключается к клеммам К. Контроль величины испытательного напряжения и индикация пробоя осуществляются так же, как и при испытании переменным током. [32]

Из-за значительного внутреннего сопротивления кенотронный выпрямитель имеет невысокий кпд. [33]

В электронной аппаратуре применяются полупроводниковые и кенотронные выпрямители малой мощности. Качественное выпрямление тока обеспечивает выпрямитель, работающий по двухполу-периодной или мостовой схеме и имеющий блок фильтров. [35]

Как работает однополупериодная схема кенотронного выпрямителя. [36]

Мощность вторичной обмотки трансформатора кенотронного выпрямителя, питающей нить накала кенотрона 6Ц4П, составляет 3 78 вт, а напряжение для питания нити равно 6 3 в. [37]

Мощность, потребляемая трансформатором кенотронного выпрямителя от сети переменного тока, равна 120 вт, а напряжение сети 115 в. [38]

Мощность, потребляемая трансформатором кенотронного выпрямителя от сети переменного тока, равна 120 вт, а напряжение сети равно 115 в. [39]

Мощность вторичной обмотки трансформатора кенотронного выпрямителя, питающей нить накала кенотрона 6Ц4П, составляет 3 78 вт, а напряжение для питания нити равно 6 3 в. [40]

Поэтому общее сопротивление цепи кенотронного выпрямителя снижается, ток выпрямителя возрастает, увеличивается минус в точке а. Таким образом, отрицательное смещение на сетке предварительного усилителя возрастает, а экранное напряжение падает, в результате усилитель запирается. [41]

Работа широко применяемого в практике кенотронного выпрямителя основана на способности сильно нагретых металлов испускать электроны. [43]

Питание передатчика осуществляется через стабилизатор от кенотронного выпрямителя. Скорость вращения оси измерителя определяет в этой схеме частоту импульсов светового потока, а следовательно, и частоту переменного тока, передаваемого по линии связи. [44]

Как подбирают сердечник для силового трансформатора кенотронного выпрямителя. [45]

Страницы: 1 2 3 4

ВЫПРЯМИТЕЛИ

Фото трансформаторный блок питания

Фотография трансформатора

Однополупериодный выпрямитель

Схема однополупериодный выпрямитель

Выпрямленный ток после однополупериодного выпрямителя

Электролитический конденсатор большой емкости

Выпрямленный ток в однополупериодном выпрямителе после конденсатора

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Схема двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Напряжение на диодах в два раза выше, чем при включении схемы с однополупериодным выпрямителем или при включении мостовой схемы. В этой схеме попеременно работают оба полупериода. В течении положительного полупериода работает одна часть схемы обозначенная В1, во время отрицательного полупериода работает вторая часть схемы обозначенная В2. Эта схема является менее экономичной, чем мостовая схема, в частности у неё более низкий коэффициент использования трансформатора. В этой схеме после диодов получается также пульсирующее напряжение, но частота пульсаций в два раза выше. Что мы и можем видеть на следующем графике:

График двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема

Схема двухполупериодный выпрямитель мостовая схема

Диодный мост рисунок

Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление. Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один, ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому.

Объяснение работы диодного моста

График мостого выпрямителя

Еще одно изображение диодного моста

Фото импортного диодного моста

На фото далее изображен отечественный диодный мост КЦ405.

Фото диодный мост кц405

Трехфазные выпрямители

Фото трехфазного трансформатора

Для трехфазного тока существуют специальные схемы выпрямителей, две таких схемы приведены на рисунках ниже. Первая, известная как схема Миткевича, имеет низкий коэффициент габаритной мощности трансформатора. Эта схема применяется при небольших мощностях нагрузки.

Схема Миткевича

Вторая схема, известная как Схема Ларионова, нашла широкое применение в электротехнике, так как имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению со схемой Миткевича.

Схема Ларионова

Форум

Форум по обсуждению материала ВЫПРЯМИТЕЛИ

полноволновой мостовой выпрямитель, конденсаторные фильтры, полуволновой выпрямитель

Изучите двухполупериодный мостовой выпрямитель, полуволновой выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель, трансформаторы с центральным ответвлением, диоды, нагрузку, осциллограф, форму волны, постоянный и переменный ток, ток напряжения, конденсаторы, спускной резистор, чтобы узнать, как работают двухполупериодные мостовые выпрямители.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство YouTube.

Это двухполупериодный мостовой выпрямитель. Он используется для питания наших электронных схем, поэтому в этой статье мы подробно узнаем, как они работают.

Электричество опасно и может быть смертельным, вы должны быть квалифицированными и компетентными для выполнения любых электромонтажных работ .

Что такое мостовой выпрямитель

Полномостовые выпрямители выглядят следующим образом, существуют разные формы и размеры, но по существу они состоят из 4 диодов в определенном расположении. Обычно они выравниваются в конфигурации Dimond, но они также могут быть выровнены другими способами, такими как эти.

Обычно мы находим их изображенными на таких инженерных чертежах.

Это символ диода. Стрелка указывает в направлении обычного тока. Это показывает, что электричество переменного тока является входом, а электричество постоянного тока — выходом.

Полный мостовой выпрямитель преобразует переменный переменный ток в постоянный постоянный ток. Почему это важно? Поскольку розетки в наших домах обеспечивают переменный ток, а наши электронные устройства используют постоянный ток, нам необходимо преобразовать переменный ток в постоянный ток.

Например, зарядное устройство для ноутбука берет переменный ток от розетки и преобразует его в постоянный ток для питания ноутбука.Если вы посмотрите на адаптер питания для ноутбука и электронных устройств, на этикетке производителя указано, что он преобразует переменный ток в постоянный. В этом примере он заявляет, что ему требуется входное напряжение от 100 до 240 В с обозначением электричества переменного тока, и он потребляет 1,5 А тока. Затем он будет выдавать 19,5 В постоянного тока и 3,33 А тока. Обратите внимание, что здесь также указано 50-60 Гц, это частота переменного тока, и мы рассмотрим это через мгновение.

В сети переменного тока напряжение и ток постоянно меняют направление с прямого на обратное.Это потому, что в генераторе переменного тока есть магнитное поле, которое, по сути, толкает и притягивает электроны в проводах. Таким образом, он изменяется между положительными и отрицательными значениями, когда он течет вперед и назад, напряжение не является постоянным, даже если мультиметр делает его похожим на него. Если мы построим это, мы получим синусоидальную волну. Напряжение изменяется от пикового положительного до пикового отрицательного значения, когда максимальная напряженность магнитного поля проходит через катушки с проволокой.

В этом примере пики достигаются 170 В, поэтому, если мы построим эти значения, мы получим положительные и отрицательные пики 170 В.Если мы возьмем среднее значение этих значений, мы получим ноль вольт. Это не очень полезно, поэтому умный инженер решил использовать среднеквадратичное значение напряжения. Это то, что рассчитывают наши мультиметры, когда мы подключаем их к розеткам.

Чтобы найти пиковое напряжение, мы умножаем среднеквадратичное значение напряжения на квадратный корень из 2, что составляет примерно 1,41.
Чтобы найти среднеквадратичное значение напряжения, мы разделим пиковое напряжение на 0,707.

Например, у меня есть розетка для Северной Америки, Великобритании, Австралии и Европы.Этот мультиметр показывает основные формы сигналов, и когда я подключаюсь к любому из них между фазой и нейтралью, мы видим синусоидальную волну, указывающую на то, что это электричество переменного тока. Обратите внимание, что британская и европейская розетки — 230 В, австралийская — 240 В, но все три имеют частоту 50 Гц, однако розетка в Северной Америке показывает 120 В с частотой 60 Гц.

Частота измеряется в герцах, но это просто означает, что синусоидальная волна повторяется 60 раз в секунду в электрических системах Северной Америки и 50 раз в секунду в остальном мире.Напряжение ниже в североамериканской системе и составляет 120 В, тогда как в остальном мире оно составляет 230–240 В. Таким образом, пиковое напряжение каждой электрической системы выглядит следующим образом.

В электричестве постоянного тока напряжение постоянно, и в положительной области электроны не меняют направление, они все текут только в одном направлении. Итак, если я измерю эту батарею, мы увидим плоскую линию в положительной области около 1,5 В, так что это электричество постоянного тока.

Эта солнечная панель также вырабатывает постоянный ток, мы видим, что на мультиметре она выдает ровную линию около 4 В.Мы можем использовать этот адаптер для измерения USB-порта, мы видим, что он обеспечивает около 5 В, и если мы построим это с помощью другого мультиметра, мы снова увидим постоянную ровную линию, указывающую, что это электричество постоянного тока.

Это двухполупериодный мостовой выпрямитель. На этих входных клеммах мы видим около 12 В переменного тока с синусоидальной волной. И на этих выходных клеммах мы видим около 14 В постоянного тока. Итак, это устройство преобразует переменный ток в постоянный. Напряжение немного выше из-за конденсатора, и мы увидим почему это позже в этом видео.

Преобразует только переменный ток в постоянный, но не преобразует постоянный ток в переменный. Для этого нам понадобится инвертор, в котором для этого используются специальные электронные компоненты, но мы не будем рассматривать это в этой статье.

Кстати, мы подробно рассмотрели, как работают силовые инверторы в нашей предыдущей статье, посмотрите ЗДЕСЬ.

Как это работает

Выпрямитель состоит из диодов. Диод — это полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь через него, но только в одном направлении.Итак, если мы подключим эту лампу к источнику постоянного тока, она загорится. Мы можем поменять местами провода, и он все равно будет светиться. Если я поставлю диод на красный провод и подключу его к плюсу, он снова загорится. Но теперь, когда я меняю местами провода, диод блокирует ток, а лампа остается выключенной. Таким образом, он позволяет току течь только в одном направлении, и мы можем использовать это для управления направлением тока в цепи, чтобы сформировать электричество постоянного тока.

Полуволновой выпрямитель

Если мы посмотрим на источник переменного тока с понижающим трансформатором, который снижает напряжение, электроны текут вперед и назад.Итак, нагрузка испытывает синусоидальную волну. Нагрузкой может быть что угодно: резистор, лампа, двигатель и т. Д.

Если мы вставим диод, он будет пропускать ток только в одном направлении, поэтому теперь нагрузка будет иметь пульсирующую форму волны. Отрицательная половина синусоиды заблокирована. Мы можем перевернуть диод, чтобы заблокировать положительную половину и разрешить только отрицательную половину. Следовательно, это полуволновой выпрямитель. Выходной сигнал технически постоянный ток, поскольку электроны текут только в одном направлении, это просто не очень хороший выход постоянного тока, поскольку он не полностью плоский.

Здесь у меня есть резистор, подключенный к низковольтному источнику переменного тока. Мы видим на осцископе синусоидальную волну переменного тока. Когда я подключаю к нему последовательно диод, осцилископ показывает пульсирующую диаграмму в положительной области. Если я переверну диод, осцилископ покажет пульсирующую картину в отрицательной области.

Если я соединю две лампы параллельно, одну с диодом, мы увидим, что лампа без диода ярче, потому что в ней используется полная форма волны. Другая лампа более тусклая, потому что использует только половину этой лампы.Если мы рассмотрим это в замедленном режиме, мы увидим, что подключенная диодная лампа мигает больше из-за перерывов в питании.

Таким образом, мы можем использовать его для простых схем, таких как освещение или зарядка некоторых батарей, но мы не можем использовать его для электроники, поскольку компонентам требуется постоянное питание, иначе они не будут работать правильно.

Мы можем добавить конденсатор параллельно нагрузке, чтобы улучшить этот выход. Мы рассмотрим это позже в этой статье. Лучшее улучшение — использовать двухполупериодный выпрямитель, и есть два основных способа сделать это.

Полноволновой выпрямитель

Мы можем создать двухполупериодный выпрямитель, просто используя трансформатор с центральным ответвлением и два диода. Трансформатор с центральным ответвлением просто имеет другой провод на вторичной стороне, который подключен к центру катушки трансформатора, что позволяет нам использовать всю длину трансформатора или только половину ее.

Потому что в электричестве переменного тока ток постоянно меняется на противоположный, в то время как в положительной или передней половине ток течет через диод 1 в нагрузку, а затем обратно к трансформатору через центральный провод с ответвлениями.Диод 2 блокирует ток, поэтому он не может вернуться сюда. Таким образом, используется только половина катушки трансформатора. В обратной или отрицательной половине ток течет через диод 2, через нагрузку, а затем обратно к трансформатору. Диод 1 блокирует ток.

Ток протекает через нагрузку в одном направлении, поэтому он считается постоянным, но он все еще пульсирует, хотя зазоров нет. Отрицательная половина преобразована в положительную. Форма волны не гладкая, поэтому нам нужно применить некоторую фильтрацию, например, конденсатор.Мы рассмотрим это подробно позже в этой статье.

Полноволновой мостовой выпрямитель

Чаще всего используется двухполупериодный мостовой выпрямитель. Здесь используются 4 диода. Источник переменного тока подключается между диодами 1 и 2, а нейтраль между 3 и 4. Положительный выход постоянного тока подключен между диодами 2 и 3, а отрицательный — между диодами 1 и 4.

В положительной половине синусоиды ток протекает через диод 1, через нагрузку, через диод 2 и затем обратно к трансформатору.В отрицательной половине ток течет через диод 3, а через нагрузку — через диод 1 и обратно к трансформатору. Таким образом, трансформатор подает синусоидальную волну переменного тока, но нагрузка испытывает волнообразную форму волны постоянного тока, потому что ток течет в одном направлении.

На этой схеме мы можем видеть выпрямленный сигнал на осциллографе. Но это не плоский выход постоянного тока, поэтому нам нужно улучшить его, добавив фильтрацию.

Фильтрация

Использование выпрямителя приведет к пульсации формы волны.Чтобы сгладить это, нам нужно добавить несколько фильтров.

Основной метод — просто добавить электролитический конденсатор параллельно нагрузке. Конденсатор заряжается при повышении напряжения и накапливает электроны. Затем он освобождает их во время уменьшения, поэтому это снижает пульсацию. Осциллограф покажет пики каждого импульса, но теперь напряжение не падает до нуля, оно медленно снижается, пока импульс снова не зарядит конденсатор. Мы можем еще больше уменьшить это, используя конденсатор большего размера или несколько конденсаторов.

В этом простом примере вы можете увидеть, как светодиод гаснет при отключении питания. Но если я помещу конденсатор параллельно светодиоду, он останется включенным, потому что теперь конденсатор разряжается и питает светодиод.

В этой схеме у меня в качестве нагрузки подключена лампа. Осциллограф показывает волнообразную форму волны. Когда я добавляю небольшой конденсатор на 10 микрофаррад, мы видим, что он очень мало влияет на форму сигнала. Когда я использую конденсатор на 100 мкФ, мы видим, что провал больше не падает до нуля вольт.На 1000 микрофаррад пульсация очень мала. На 2200 микрофаррадах это почти полностью гладко, хотя это можно было бы использовать для многих схем. Мы также могли бы использовать несколько конденсаторов, здесь у нас есть конденсатор на 470 мкФ, который имеет некоторое значение, но если я использую два конденсатора параллельно, мы видим, что форма волны значительно улучшается.

При использовании конденсатора необходимо установить на выходе резистор утечки. Это резистор высокого номинала, который будет разряжать конденсатор, когда цепь отключена, чтобы обеспечить нашу безопасность.Обратите внимание: когда я включаю эту схему, конденсатор быстро заряжается до более 15 В. Когда я выключаю его, выход постоянного тока все еще составляет 15 В, потому что нет нагрузки, поэтому энергия все еще сохраняется. Это может быть опасно при высоком напряжении. В этом примере я помещаю резистор 4,7 кОм на выход, мы видим, что конденсатор заряжается до 15 В, и когда я его выключаю, конденсатор быстро разряжается. Электроны проходят через резистор, который разряжает конденсатор.

Мы также видим, что без конденсатора выходное напряжение ниже входного из-за падения напряжения на диодах.

Вот простой двухполупериодный мостовой выпрямитель. На входе мы видим 12 В переменного тока, на выходе 10,5 В постоянного тока. Напряжение на выходе ниже из-за диодов. Каждый диод имеет падение напряжения около 0,7 В. Если мы посмотрим на эту схему, с диодом и светодиодом. Мы можем измерить напряжение на диоде и увидеть падение напряжения около 0,7 В. Ток в нашем полном мостовом выпрямителе должен проходить через 2 диода на положительной половине и 2 на отрицательной половине. Итак, падение напряжения складывается и составляет около 1.От 4 до 1,5 В. Так что выход снижается.

Однако, если мы подключим конденсатор к выходу, мы увидим, что выходное напряжение теперь выше входного. Как такое возможно? Это потому, что вход переменного тока измеряет действующее значение напряжения, а не пиковое напряжение. Пиковое напряжение в 1,41 раза выше среднеквадратичного напряжения. Конденсаторы заряжаются до пикового напряжения, а затем отпускаются. По-прежнему существует небольшое падение напряжения из-за диодов, поэтому выходной сигнал меньше пикового входа, но все равно будет выше, чем входной среднеквадратичный.

Например, если бы на входе было среднеквадратичное значение 12 В, пиковое напряжение было бы умножено на 12 В на 1,41, что составляет 16,9 В.

Здесь и здесь падение 0,7 В. Таким образом, 16,9, вычесть 1,4 В, составляет 15,5 В. Конденсаторы заряжаются до этого напряжения. Это только приблизительный ответ, количество пульсаций и фактическое падение напряжения на диодах будут немного отличаться в действительности, но мы видим, что выходное значение выше входного.

Другой распространенный фильтр — это размещение двух конденсаторов параллельно с последовательной катушкой индуктивности между ними.Это используется для цепей с большими нагрузками. Первый конденсатор сглаживает пульсацию. Катушка индуктивности противодействует изменению тока и пытается поддерживать его постоянным, а второй конденсатор, который намного меньше, затем сглаживает окончательную оставшуюся пульсацию.

Дополнительно к выходу можно подключить регулятор напряжения. Это очень распространено и допускает некоторые изменения на входе, но обеспечивает постоянное выходное напряжение. Здесь снова есть конденсаторы по обе стороны от регулятора, чтобы обеспечить плавный выход постоянного тока.Вот настоящая версия, которая подключена к источнику переменного тока 12 В, и мы видим, что она имеет выходное напряжение около 5 В постоянного тока.

Вы можете научиться создавать собственный стабилизатор напряжения в нашей предыдущей статье ЗДЕСЬ.

Что делает выпрямитель на мотоцикле?

Нет ничего лучше ветра в волосах и открытой дороги. Поклонники мотоциклов хорошо знают, какие чувства возникают при езде по дороге.

Владеть мотоциклом — огромное удовольствие.И часть владения мотоциклом — это уход. Как и в случае с любым другим транспортным средством, вашей кабине необходимо проводить определенное техническое обслуживание, чтобы поддерживать ее в отличной форме. И, как и в случае с другими автомобилями, иногда что-то выходит из строя.

Хотя между мотоциклом и автомобилем есть очевидные различия, есть и общие черты. Одно из этих сходств — использование выпрямителя. Это важная часть электрической системы мотоцикла.

Кстати, если вы собираетесь менять моторное масло, мы рассмотрим для вас лучшее мотоциклетное масло, позвольте выбрать одно.

Что делает выпрямитель на мотоцикле?

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель работает совместно с регулятором. Эти двое работают вместе, чтобы обеспечить прохождение электричества от батареи. Обе части должны работать правильно, чтобы мотоцикл мог работать.

Мотоциклы сегодня работают от аккумулятора, в котором используется электрическая схема зарядки. Регулятор-выпрямитель является частью этой системы. Как следует из названия, выпрямитель регулятора отвечает за выпрямление и регулирование напряжения.Переменный ток запускается в обмотке статора, которая находится в генераторе переменного тока.

Как работает выпрямитель в мотоцикле?

Большинство мотоциклов работают от 3-х фазной системы для повышения эффективности движения. Это означает, что есть 3 провода, которые соединяют статор и выпрямитель регулятора.

Выпрямитель сначала преобразует мощность переменного тока в импульс постоянного тока. Затем мощность постоянного тока нормализуется так, чтобы она не превышала 14.5 вольт. После нормализации питания напряжение постоянного тока направляется на аккумулятор. Любое избыточное тепло от этого процесса направляется регулятору, чтобы избавиться от него. Генерируемый ток будет течь только в одном направлении.

Как выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный?

Вы заметите, что к внешним ответвлениям подключены два диода. Центральный отвод используется в качестве общей земли для выпрямленного тока. Выпрямитель преобразует обе половины синусоидальной волны переменного тока в положительное напряжение постоянного тока.В этот момент напряжение постоянного тока пульсирует с частотой, вдвое превышающей частоту переменного тока.

Как я узнаю, что у меня проблемы с выпрямителем?

Как и другие части автомобиля, у вас могут возникнуть проблемы с выпрямителем. Ключ в том, чтобы выяснить, является ли это проблемой, а затем как ее решить.

Некоторые признаки неисправности выпрямителя.

Если вы заметили, что у вас начинаются проблемы с запуском или с напряжением, это будет признаком того, что у вас могут быть проблемы с выпрямителем.Приглушенный свет фар, неправильные показания счетчиков и плохой запуск являются признаками проблемы. Хорошая идея — проверить это самостоятельно дома или отдать свой мотоцикл механику.

Почему мой выпрямитель выходит из строя?

Обычно выпрямитель выходит из строя по двум причинам.

1. Перегорание диода

Плохой диод приведет к разрядке аккумулятора. Рекомендуется проверить наличие признаков коррозии и плохих соединений.Также можно использовать вольтметр для проверки показаний. Если ваши показания упадут ниже 13 вольт, значит, у вас проблема. Это означает, что мотоцикл начнет разряжать аккумулятор, а затем ваш двигатель остановится.

2. Перегорание регулятора шунтирования

Это еще одна причина, по которой у вас могут возникнуть проблемы с выпрямителем. Этот регулятор помогает управлять напряжением и контролировать его. Если напряжение не контролируется, это приведет к перезарядке аккумулятора. Этот перезаряд приводит к нагрузке на аккумулятор.Здесь также можно использовать вольтметр; показания выше 17 вольт означают, что выпрямитель не преобразует избыточную мощность.

Что еще может повлиять на выпрямитель?

Поскольку выпрямитель является частью электрической системы, рекомендуется проверить все остальные компоненты, чтобы убедиться, что все они работают правильно. Если только одна часть системы выходит из строя, это может вызвать перегрев и отрицательно сказаться на остальной части системы.

Рекомендуется проверить аккумулятор.Вы можете использовать вольтметр, чтобы проверить аккумулятор и убедиться, что он заряжен. Вам также следует использовать генератор переменного тока. И пока вы находитесь под капотом, есть смысл еще и регуляторы проверить.

Вы можете визуально осмотреть аккумулятор и выпрямитель на предмет коррозии. Если вы заметили их, очистите их. Содержание контактов в чистоте гарантирует, что между частями всегда будет правильное соединение. Также визуально проверьте, нет ли ослабленных проводов. Вы также должны проверить, нет ли изношенных или поврежденных проводов.Обязательно замените все изношенное.

Где я могу получить новый выпрямитель регулятора?

Вы можете купить новые детали для своего мотоцикла в местном магазине автозапчастей или в местном представительстве. Убедитесь, что вы покупаете правильные запчасти для своего мотоцикла. Полезно иметь под рукой марку, модель и год выпуска.

Последние мысли

Нет ничего лучше, чем отправиться в путь со своей свиньей. Но, как и в случае с другими автомобилями, вы должны знать о проблемах, которые могут возникнуть.

Мотоциклы работают с использованием электрической системы. Эта система принимает переменный ток и преобразует его в постоянный ток. Эта энергия подается в аккумулятор и помогает двигателю работать. Если вы замечаете такие вещи, как затемнение фар, неправильные показания счетчиков и плохой запуск, у вас может быть проблема.

Это могут быть признаки проблемы с выпрямителем вашего велосипеда. Выпрямитель работает с регулятором. Он отвечает за преобразование переменного тока в постоянный.Если выпрямитель не работает должным образом, у вас возникнут проблемы с управлением мотоциклом.

Правильное обслуживание, включающее проверку выпрямителя, поможет быть уверенным, что ваш мотоцикл готов отправиться в путь каждый раз, когда вы собираетесь.

Что такое клапанные выпрямители? — CSGuitars

Клапан или твердотельный?
Еще в 50-х клапаны были единственным способом исправить ситуацию. Выпрямительные клапаны, содержащие по два диода на лампу, присутствуют во многих теперь уже классических усилителях, таких как Vox AC30 и Fender Tweed Deluxe.
Выпрямительные клапаны, однако, несовершенны и испытывают «провисание», кратковременное падение напряжения при увеличении нагрузки на систему.
Углубление в игру предъявляет дополнительные требования к силовым клапанам, которые полагаются на выпрямитель, обеспечивающий их постоянным напряжением постоянного тока. Эта дополнительная потребность в мощности передается на клапан выпрямителя, который не может справиться с повышенной нагрузкой и «проседаниями» напряжения.

Это вызывает стук силовых клапанов, поскольку у них больше нет напряжения пластины, достаточного для эффективного усиления сигнала.Это приводит к губчатой, менее выраженной атаке на громкие ноты, когда усилители с вентильным выпрямлением не могут достаточно быстро реагировать на агрессивную игру, чтобы звук оставался стабильным.

Большинство современных усилителей, которые вы встретите, оснащены твердотельными выпрямителями. Эти диодные блоки меньше, дешевле, эффективнее, надежнее и быстрее реагируют по сравнению с клапанами.
Они не испытывают такого же изнурительного эффекта провисания, что делает их идеальными для быстрого и агрессивного выбора, сохраняя при этом четкую и последовательную реакцию.
Кроме того, благодаря своей превосходной мощности, твердотельные выпрямители позволили увеличить мощность ламповых усилителей. Вы найдете очень мало усилителей мощностью 50 и 100 Вт, которые не являются твердотельными выпрямителями.

Что лучше?

Хотя может показаться, что, по крайней мере, объективно, твердотельное выпрямление — явный победитель, в мире гитарного звука никогда не бывает так чисто.

Изменение звука, вызванное провисанием клапана выпрямителя под давлением, по-прежнему популярно среди гитаристов, ностальгирующих по старинному гитарному тембру.Это уникальное состояние отказа, которое невозможно воссоздать никаким другим способом.

Однако для более современных музыкантов, особенно тех, кто предпочитает хард-рок и хэви-метал, провисание выпрямителя нежелательно, и гитаристы выбирают мощные твердотельные выпрямительные усилители с высоким коэффициентом усиления для их плотного, последовательного звука.

Это вопрос стилистических предпочтений, и оба имеют свои достоинства.

Диоды | Клуб электроники

Сигнал | Выпрямитель | Мостовой выпрямитель | Зенер

Смотрите также: светодиоды | Блоки питания

Диоды позволяют электричеству течь только в одном направлении.Стрелка символа схемы показывает направление, в котором может течь ток. Диоды — электрическая версия вентиль и первые диоды на самом деле назывались вентилями.

Типы диодов

Обычные диоды можно разделить на два типа:

Дополнительно есть:

Подключение и пайка

Диоды должны быть подключены правильно, на схеме может быть указано , или + для анода и k или — для катода (да, это действительно k, а не c, для катода!).Катод отмечен линией, нарисованной на корпусе. Диоды обозначены своим кодом мелким шрифтом, вам может потребоваться ручная линза, чтобы прочитать его.

Сигнальные диоды могут быть повреждены нагреванием при пайке, но риск невелик, если только вы используете германиевый диод (коды начинаются OA …), и в этом случае вы должны использовать радиатор (например, зажим «крокодил»), прикрепленный к проводу между соединением и корпусом диода.

Выпрямительные диоды достаточно прочные, и при их пайке не требуется специальных мер предосторожности.

Испытательные диоды

Вы можете использовать мультиметр или простой тестер. проект (батарея, резистор и светодиод), чтобы проверить, что диод проводит только в одном направлении.

Лампу можно использовать для проверки выпрямительного диода, но НЕ используйте лампу для проверки сигнальный диод, потому что большой ток, пропускаемый лампой, разрушит диод.

Падение напряжения в прямом направлении

Электричество потребляет немного энергии, проталкиваясь через диод, как человек. толкая дверь пружиной.Это означает, что есть небольшое прямое падение напряжения через проводящий диод. Для большинства диодов, сделанных из кремния, оно составляет около 0,7 В.

Прямое падение напряжения на диоде почти постоянно, независимо от тока, протекающего через диода, поэтому они имеют очень крутую характеристику (вольт-амперный график).

обратное напряжение

При подаче обратного напряжения проводит не идеальный диод, а настоящие диоды утечка очень небольшого тока (обычно несколько мкА).Это можно игнорировать в большинстве схем. потому что он будет намного меньше, чем ток, текущий в прямом направлении. Однако все диоды имеют максимальное обратное напряжение (обычно 50 В или более), и если при превышении этого значения диод выйдет из строя и будет пропускать большой ток в обратном направлении, это называется разбивка .

Диоды сигнальные (малоточные)

Сигнальные диоды обычно используются для обработки информации (электрических сигналов) в цепях, поэтому они требуются только для пропускания небольших токов до 100 мА.

Сигнальные диоды общего назначения, такие как 1N4148, изготовлены из кремния и имеют прямое падение напряжения 0,7 В.

Rapid Electronics: 1N4148

Германиевые диоды , такие как OA90, имеют меньшее прямое падение напряжения 0,2 В, что делает Их можно использовать в радиосхемах в качестве детекторов, выделяющих звуковой сигнал из слабого радиосигнала. Сейчас они используются редко, и их может быть трудно найти.

Для общего использования, где величина прямого падения напряжения менее важна, кремниевые диоды лучше, потому что они менее легко повреждаются теплом при пайке, имеют меньшее сопротивление при проводке и имеют очень низкие токи утечки при приложении обратного напряжения.

Защитные диоды для реле

Сигнальные диоды также используются для защиты транзисторов и микросхем от кратковременного высокого напряжения, возникающего при обмотке реле. выключен. На схеме показано, как защитный диод подключен к катушке реле «в обратном направлении».

Зачем нужен защитный диод?

Ток, протекающий через катушку, создает магнитное поле, которое внезапно схлопывается. при отключении тока. Внезапный коллапс магнитного поля вызывает кратковременное высокое напряжение на катушке, которое может повредить транзисторы и микросхемы.Защитный диод позволяет индуцированному напряжению пропускать кратковременный ток через катушку. (и диод), поэтому магнитное поле исчезает быстро, а не мгновенно. Это предотвращает индуцированное напряжение становится достаточно высоким, чтобы вызвать повреждение транзисторов и микросхем.

Выпрямительные диоды (большой ток)

Выпрямительные диоды используются в источниках питания для преобразования переменного тока (AC). к постоянному току (DC) этот процесс называется выпрямлением. Они также используются в других схемах, где через диод должен проходить большой ток.

Все выпрямительные диоды изготовлены из кремния и поэтому имеют прямое падение напряжения 0,7 В. В таблице указаны максимальный ток и максимальное обратное напряжение для некоторых популярных выпрямительных диодов. 1N4001 подходит для большинства цепей низкого напряжения с током менее 1 А.

Rapid Electronics: 1N4001

3131 10013 903 903 903 903 1A 903

Диод	Максимальный Ток	Максимум Обратный Напряжение
1N4001	1A	50V
1N4002
1N5401	3A	100V
1N5408	3A	1000V

Книг по комплектующим:

Выпрямители мостовые

Есть несколько способов подключения диодов, чтобы выпрямитель преобразовывал переменный ток в постоянный.Мостовой выпрямитель — один из них, и он доступен в специальных пакетах, содержащих четыре необходимых диода. Мостовые выпрямители рассчитаны на максимальный ток и максимальное обратное напряжение. У них есть четыре вывода или клеммы: два выхода постоянного тока помечены + и -, два входа переменного тока помечены .

На схеме показана работа мостового выпрямителя при преобразовании переменного тока в постоянный. Обратите внимание, как проводят чередующиеся пары диодов.

Rapid Electronics: мостовые выпрямители

Мостовые выпрямители различных типов

Обратите внимание, что у некоторых есть отверстие в центре для крепления к радиатору

Стабилитроны

используются для поддержания постоянного напряжения.Они рассчитаны на «поломку» в надежном и неразрушающим способом, чтобы их можно было использовать в обратном направлении для поддержания фиксированного напряжения на их выводах.

Стабилитроны

можно отличить от обычных диодов по их коду и напряжению пробоя. которые напечатаны на них. Коды стабилитронов начинаются BZX … или BZY … Их напряжение пробоя обычно печатается с буквой V вместо десятичной точки, поэтому 4V7 означает, например, 4,7 В.

a = анод, k = катод

Rapid Electronics: стабилитроны

На схеме показано, как подключен стабилитрон с последовательно включенным резистором для ограничения тока.

Стабилитроны

имеют номинальное напряжение пробоя и максимальную мощность . Минимальное доступное напряжение пробоя составляет 2,4 В. Широко доступны номинальные мощности 400 мВт и 1,3 Вт.

Для получения дополнительной информации см. Страницу источников питания.

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому.На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google.Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

Что делает выпрямитель с мотоциклом?

Что такое выпрямители и для чего они нужны на велосипедах? На этот вопрос мы ответим в этой статье.

Мотоциклы — увлекательные машины. Эти двухколесные двигатели не перестают удивлять мотоциклистов и продолжают заниматься любимым делом — ездой.

Сущность свободы в дороге — очень полезный опыт для байкеров.Адреналин на этих грунтовых велосипедных дорожках также дает то уникальное возбуждение, которое ищут гонщики на внедорожниках, как в профессиональном, так и в любительском мире.

Что такое выпрямитель?

По определению, выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC). Указанный процесс известен и называется «ректификацией».

Если смотреть на физическую форму, выпрямители проявляются по-разному. Он может иметь выпрямители на основе оксида меди и селена, ламповые диоды, полупроводниковые диоды, кремниевые выпрямители и полупроводниковые переключатели на основе кремния.

Чтобы упростить задачу, вот видео, объясняющее, что такое выпрямитель и для чего он нужен. Большое спасибо AllAmericanFiveRadio за то, что разместили это и позволили всем узнать об этом:

Что такое AC и DC снова? Я слышал, что они отличная группа.

Нет, AC и DC не были названы в честь группы, на самом деле все наоборот.В электричестве переменный ток (AC) возникает, когда проводник или полупроводник имеет носители заряда, которые периодически меняют свое движение или направление.

Таким образом, термин «переменный» ток. В домах или практически в любом учреждении ток, который выходит из электрической розетки, будет переменным током и обычно составляет 60 герц, 50 для других стран.

С другой стороны, постоянный ток (постоянный ток) — это однонаправленный поток в отличие от переменного тока. Термин «постоянный ток» используется для обозначения напряжения, полярность которого никогда не меняется.

Вот видео о переменном и постоянном токе:

Каковы применения выпрямителей?

На протяжении всей истории также использовались синхронные электромеханические двигатели и переключатели. В ранних радиоприемниках, также известных как кристаллические радиоприемники, использовалась тонкая проволока (толщиной с кошачий ус), прижимавшаяся к кристаллическому сульфиду свинца, служившая точечным выпрямителем или другим его термином: «детектор кристалла».

Выпрямители

имеют множество применений, но они часто используются в качестве компонентов систем передачи постоянного тока высокого напряжения и источников питания постоянного тока.Выпрямление может быть предназначено не для создания постоянного тока в качестве источника энергии. Выпрямители в основном используются для питания радиоприемников, телевизоров, компьютеров, компьютерного оборудования, мониторов, игрушек, телефонов и других устройств, которым требуется постоянный источник постоянного тока.

Думайте об этом как о батарее, которая подключена к розетке, вырабатывающей переменный ток. Кроме того, электронный фильтр, в основном в виде конденсаторов, сглаживает выходной сигнал выпрямителя, создавая постоянный ток. С другой стороны, компонент, преобразующий постоянный ток в переменный, называется инвертором, а это отдельная история.

Зачем мотоциклу выпрямитель?

Назначение выпрямителя на мотоцикле — то же самое, что обычный выпрямитель выполняет с другими электронными устройствами в доме, офисе или практически везде, где устройство подключено к электрической розетке. Он преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC).

Зачем вам это нужно на вашем байке, квадроцикле, внедорожнике, мотоцикле и т. Д.? Все просто, ваш велосипед оснащен генератором переменного тока. Это означает, что ваша двухколесная (четырех или трех для некоторых) современная лошадь получает энергию от работающего двигателя и преобразует ее во что-то вроде питания ваших лампочек, звуковых сигналов и других вещей, которые ваш велосипед делает, требуя питания постоянного тока.

Чтобы проиллюстрировать это дальше, представьте, что генератор на вашем велосипеде — это генератор. Этот генератор представляет собой электростанцию в вашем городе или просто электрогенератор. Всем известно, что мы получаем электроэнергию от наших местных электростанций.

То же самое с вашим велосипедом, у него есть генератор переменного тока, который подключен к двигателю, чтобы преобразовать эту мощность в постоянный ток и сохранить ее в батарее вашего велосипеда, которая в конечном итоге используется различными способами: фары, звуковые сигналы, считыватели и другие вещи.

Теперь вам нужно что-то, чтобы преобразовать эту мощность переменного тока, которая исходит от двигателя или двигателя, и преобразовать ее в постоянный ток. Здесь на помощь приходят выпрямители, поскольку ток, идущий от вашего двигателя, а затем через ваш генератор переменного тока, является чистым переменным током.

Вы не можете просто подключить генератор и ожидать, что ваши фары, счетчики и звуковой сигнал заработают. По сути, задача выпрямителя — преобразовать всю эту мощность переменного тока в постоянный и подготовить ее к напряжению 12 вольт.

Это требование к напряжению для электронных устройств вашего велосипеда.Чтобы обеспечить стабильное питание 12 В и не получить больше, чем требуется, стабилизатор напряжения соединяется с выпрямителем.

Если генератор на вашем велосипеде генерирует слишком высокое напряжение, риск перезарядки аккумулятора будет высоким. Не говоря уже о том, что он также сожжет электронику вашего велосипеда.

С другой стороны, если ваш генератор вырабатывает намного меньшее напряжение, чем необходимо, он разрядит аккумулятор и оставит вас в затруднительном положении. В настоящее время комбинация выпрямителя / регулятора в основном устанавливается для сопряжения с генератором переменного тока.

Теперь, когда вы узнали, для чего нужен выпрямитель на мотоцикле, вот что-то вроде рецензента в виде короткого видео, которое включает объяснение выпрямителя велосипеда:

Что это такое? — Пользовательские усилители Carl

Исторический контекст

Ламповые выпрямители

В свое время все выпрямители были ламповыми. Ламповый выпрямитель можно найти практически в любом продукте на основе вакуумной трубки, практически во всей электронике.Они есть в телевизорах, радио, усилителях, передатчиках и т. Д. Ламповые выпрямители были далеки от совершенства и были ограничены двумя важными способами:

1. У них есть внутренний импеданс, который вызывает провисание при большом потреблении тока (например, когда усилитель запускается и вы нажимаете ноту). Это важно для гитарных усилителей, потому что некоторые музыканты хотят провисания лампового выпрямителя. Нижняя часть более рыхлая, а тон более певучий при подъёме.

2. Трубчатые выпрямители могут выдавать ограниченный ток.Вот почему вы редко встретите усилители с ламповыми выпрямителями мощностью более 40 Вт.

3. Падение напряжения на ламповых выпрямителях также влияет на звук.

Твердотельные выпрямители

Позже появились твердотельные выпрямители и диоды (части, из которых состоит выпрямитель). Сначала твердотельные выпрямители были дороже, но быстро стали намного дешевле ламповых. У них мало провисания или нет, они могут обеспечивать большой ток и не имеют перепадов напряжения.К тому же они намного надежнее. Результат — более устойчивый звук и лучшая надежность.

Что такое двух- и трехтрубные выпрямители?

До появления твердотельных выпрямителей предпринимались попытки уменьшить провисание и увеличить ток в ламповых усилителях. Целью было увеличить мощность и укрепить нижнюю часть. Некоторые компании использовали бы несколько выпрямительных трубок для достижения этой цели. Это было более распространено в Hi-Fi и органах, чем в гитарных усилителях, но примеров мало.

Почему Mesa Boogies и другие компании используют двойные и тройные выпрямители?

Маркетинг — единственная причина. Практически никто не играет на одном из этих усилителей на достаточно высокой громкости, чтобы получить большой провал силовой части, но если они делают высокий уровень усиления этого усилителя, это означает, что уровни громкости будут настолько высокими, что вы все равно не сможете его услышать. В довершение всего, блок питания имеет очень небольшой провисание, иначе эффект еще больше уменьшится. Наличие нескольких выпрямителей — дорогое удовольствие, так как у вас есть стоимость ламп и силовых трансформаторов, изготовленных по индивидуальному заказу.Хотя там продаются усилители. Много их. И Mesa Dual, и Triple Rectifiers — это просто копии Soldano SLO с небольшими изменениями, дополнительными функциями и выпрямительными трубками. Это классные усилители с тяжелым звуком, но ламповые выпрямители их не обманывают; они здесь для галочки.

Вы также должны усомниться в целесообразности использования двойного выпрямителя в усилителе в более винтажном стиле. Как с точки зрения звука, так и с точки зрения надежности, это просто не лучшая практика.

Еще один момент:
Спроектировать величину прогиба усилителя довольно просто.Вам действительно не нужна трубка, чтобы получить ее провисание. Пуристы откажутся верить, что провисание невозможно без трубок. Технология проста, эффективна и неотличима от провисания трубы. Лампы — это круто, но твердотельные выпрямители со схемами провисания могут быть более универсальными, более надежными и более дешевыми. Также возможны активные регуляторы SAG и сжатия, которые даже более полезны.

Конечно, эстетическое или ностальгическое желание ламповых выпрямителей — это еще один вопрос и законная причина использовать ламповые.Также может пригодиться возможность переключения типов выпрямителей. Вот почему Carl Custom Amps использует ламповые выпрямители в своих усилителях Tweed Amps.

Блок трансформатора-выпрямителя

: принцип, работа и применение

Трансформаторный выпрямитель, также известный как трансформаторно-выпрямительный блок (TRU), имеет универсальное применение благодаря своей надежности и эффективности. Он в основном используется в авиационной промышленности из-за его мобильности и легкости. Блок трансформаторного выпрямителя сочетает в себе характеристики трансформатора и выпрямителя.При использовании этого устройства переменное постоянное напряжение получается из переменного напряжения. Первоначально напряжение переменного тока изменяется до другого уровня, обычно понижается с использованием принципа трансформатора, а затем переменный ток преобразуется в постоянный ток по принципу выпрямителя.

Что такое трансформаторный выпрямитель?

Его можно определить как «Это статическое электромеханическое устройство преобразования энергии, которое передает энергию от одной части к другой и преобразует постоянный переменный ток в переменный постоянный ток». Он состоит из двух частей, одна из которых является трансформатором, а другая — выпрямителем.Трансформатор повышает или понижает напряжение в зависимости от количества оборотов. Блок трансформатора-выпрямителя, который в основном состоит из понижающего трансформатора, принимает входной источник переменного тока и понижает его до более низкого уровня в зависимости от применения.

Трансформаторный выпрямитель

Как показано на рисунке выше, трансформатор, имеющий входное напряжение 240 В, понижает напряжение и передает его на выпрямительный блок в качестве входа.

Принцип трансформатора

Он работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея.Когда первичные обмотки, подключенные к источнику питания, возбуждаются источником переменного тока, они создают переменный поток, который связывает первичную обмотку. Тот же первичный переменный поток соединяется со вторичной обмоткой, проходя через сердечник трансформатора.

Сердечник образует магнитный путь для потока потока от первичной обмотки к вторичной. Когда поток связывает вторичную обмотку, индуцируется вторичная ЭДС. Это называется взаимной индукцией. По количеству витков вторичной обмотки определяется величина наведенной ЭДС.Уравнение ЭДС трансформатора равно

E = 4,44∅Nf

Как видно из уравнения, наведенная ЭДС пропорциональна количеству витков, частоте и магнитному потоку. Следует помнить, что трансформатор представляет собой устройство постоянной мощности, постоянного потока и постоянной частоты. Следовательно, наведенная ЭДС прямо пропорциональна количеству витков. Отношение наведенных ЭДС на первичной и вторичной обмотках также известно как отношение витков. Тот же принцип действует и для асинхронного двигателя.

E1 / E2 = N1 / N2 = k

Принцип выпрямителя

Выпрямитель — это статическое устройство, которое преобразует постоянный переменный ток в переменный постоянный ток. Входное переменное напряжение преобразуется диодами в постоянное. Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя показана ниже

Полноволновой выпрямитель

Как показано на принципиальной схеме, четыре диода используются для преобразования переменного тока в постоянный. Такая схема называется двухполупериодным выпрямителем. Работу выпрямителя можно разделить на два режима.

Режим 1: В этом режиме, то есть во время положительного полупериода напряжения питания, диоды D1 и D2 работают одновременно. Путь проводимости для этого цикла — A-D1-Load-P-D2-B. В этом режиме получается первая половина выходного напряжения (как показано на рисунке 1). Нагрузка принимается за резистивную нагрузку.

Режим 2: В этом режиме, то есть во время второго полупериода напряжения питания, диоды D3 и D4 работают одновременно. Путь проводимости для этого цикла — B-D3-Load-P-D4-A.В этом режиме получается вторая половина выходного напряжения, как показано на рисунке 1.

За один полный цикл мы получаем два положительных импульса, по этой причине он называется двухполупериодным выпрямителем. Вместо двух положительных импульсов, если бы мы получили по импульсу за цикл, это было бы названо полуволновым выпрямителем. Точно так же у нас есть однофазный и трехфазный выпрямители. Мобильное зарядное устройство — один из распространенных сегодня примеров выпрямителя, который преобразует переменный ток в постоянный для зарядки мобильных устройств.

Если в выпрямительном блоке используются диоды, он классифицируется как неуправляемый выпрямитель. В неуправляемом выпрямителе мы не можем контролировать величину преобразованного постоянного напряжения. Только мы получаем фиксированный постоянный ток из фиксированного переменного тока. Более того, если мы использовали такие устройства, как кремниевый контроллер-выпрямитель (SCR) или другие устройства, принадлежащие к семейству тиристоров, то это классифицируется как контроллер-выпрямитель. Мы можем контролировать выходное постоянное напряжение, изменяя угол включения тиристоров. Они также известны как выпрямители с фазовым управлением.Вместе трансформатор и выпрямитель образуют трансформаторно-выпрямительный блок (TRU). Следовательно, это устройство может понижать входное напряжение питания переменного тока и преобразовывать его в постоянный ток для дальнейшего использования.

Трансформатор полуволнового выпрямителя

В блоке трансформатора однополупериодного выпрямителя входное напряжение переменного тока понижается до напряжения переменного тока на основе количества витков. Пониженное переменное напряжение преобразуется в постоянное с помощью схемы однополупериодного выпрямителя. Разница между полуволновым и двухполупериодным выпрямителем составляет

В двухполупериодном выпрямительном блоке используются четыре диода или тиристоры, а в полуволновом выпрямительном блоке используется только один диод.
В блоке полуволнового выпрямителя мы получаем один импульс за цикл, тогда как в блоке двухполупериодного выпрямителя мы получаем два импульса за цикл.

Полуволновой выпрямитель

Как показано на рисунке, входное напряжение питания преобразуется в импульсный постоянный ток с помощью одного диода. У него не будет отрицательного цикла. Поскольку количество используемых диодов меньше, блок однополупериодного трансформатора дешевле, чем двухполупериодный трансформатор. КПД и среднее выходное напряжение высоки для двухполупериодного трансформаторного блока по сравнению с полуволновым трансформаторным блоком.

Коэффициент пульсаций, коэффициент мощности, форм-фактор и т. Д. У однополупериодного выпрямителя меньше, чем у двухполупериодного выпрямителя.

Характеристики трансформаторного выпрямительного блока

Другие особенности трансформаторного выпрямительного блока включают следующее.

Доступен с воздушным охлаждением. Для правильного отвода тепла необходимо охлаждение.
Поскольку вход подается от трансформатора, с выходной стороны могут быть предусмотрены ленты для регулирования напряжения.
Агрегат может управляться дистанционно или с помощью SCADA. Последние технологии включают даже трансформаторные выпрямители на основе Интернета вещей.
Из-за трансформатора он долговечен и требует меньше обслуживания.
Поскольку у нас есть полный выпрямитель в качестве выходного блока, двухполупериодный выпрямитель состоит из множества гармоник, так как формы выходных сигналов не симметричны. Таким образом, трансформаторные выпрямительные блоки также являются блоками фильтрации гармоник.
Диапазон выходного напряжения варьируется от 30 В до 110 В постоянного тока.Как правило, у нас больше приложений, основанных на низковольтном постоянном токе, то есть 30 В.
Диапазон выходного тока от 10 до 40 А.

Применение трансформаторного выпрямителя

Как упоминалось ранее, из-за своей прочной конструкции он имеет ряд применений. Некоторые из них показаны ниже

Самолеты военного назначения
Отрасли промышленности
Вертолеты военного назначения
Лабораторные приложения

Часто задаваемые вопросы

1).Обеспечивает ли блок трансформаторного выпрямителя выходное напряжение переменного тока?

Нет, трансформатор-выпрямитель обеспечивает выходное напряжение постоянного тока.

2). Вход к трансформаторному выпрямителю — постоянный ток?

Нет, на входе блока выпрямителя трансформатора АС

3). Увеличивает ли блок трансформаторного выпрямителя входное напряжение?

Нет, трансформатор-выпрямитель понижает входное напряжение, а затем преобразует его в постоянный ток.

4). Можно ли использовать трансформатор-выпрямитель в качестве аккумулятора?

Да, трансформаторный выпрямительный блок можно использовать как аккумулятор. Поскольку выходное напряжение составляет

постоянного тока

5). Может ли трансформаторный выпрямительный блок работать от источника постоянного тока?

Нет, на входе трансформаторного выпрямителя должен быть источник постоянного тока

Таким образом, мы увидели, как трансформаторный выпрямительный блок работает со своими приложениями. Благодаря преобразованию переменного напряжения в постоянное, этот блок имеет множество применений и универсален по своей природе.Кроме того, выходное постоянное напряжение может быть подключено к прерывателю, то есть преобразователю постоянного тока в постоянный, и, следовательно, мы можем получить стабилизированное постоянное напряжение. А изменяя угол включения устройства, можно легко получить постоянное напряжение разной величины.