Виды выпрямителей: типы, схемы и принцип работы | Подробный обзор — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие бывают виды выпрямителей. Как работают однополупериодные и двухполупериодные схемы. Для чего нужны выпрямители в электронике и сварке. Как выбрать подходящий выпрямитель.

Содержание

Что такое выпрямитель и для чего он нужен

Выпрямитель — это электронное устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. Основная задача выпрямителя — обеспечить протекание тока только в одном направлении. Это необходимо во многих областях электроники и электротехники, где требуется постоянный ток:

В блоках питания электронных устройств
В зарядных устройствах для аккумуляторов
В сварочных аппаратах
В системах электропривода
В электролизных установках

Выпрямители позволяют получить постоянный ток из переменного, который подается из электросети. Это дает возможность питать различные устройства и системы, работающие на постоянном токе.

Основные типы и схемы выпрямителей

Существует несколько основных типов выпрямителей, различающихся по схеме и принципу действия:

Однополупериодный выпрямитель

Это простейший тип выпрямителя, содержащий всего один диод. Он пропускает ток только в течение одного полупериода переменного напряжения. Недостаток — большие пульсации выходного напряжения.

Двухполупериодный выпрямитель

Использует оба полупериода переменного напряжения. Бывает двух видов:

Со средней точкой — содержит два диода и трансформатор со средней точкой
Мостовой — содержит 4 диода, соединенных по мостовой схеме

Двухполупериодные выпрямители обеспечивают меньшие пульсации выходного напряжения по сравнению с однополупериодными.

Трехфазный выпрямитель

Применяется для выпрямления трехфазного переменного тока. Содержит 6 диодов. Обеспечивает наименьшие пульсации выходного напряжения.

Принцип работы выпрямителя

Работа выпрямителя основана на свойстве полупроводникового диода проводить ток только в одном направлении. При подаче переменного напряжения диод пропускает ток только в течение положительного полупериода, а в течение отрицательного — запирается.

В результате на выходе выпрямителя формируется пульсирующее напряжение, которое затем сглаживается с помощью фильтров. Основные этапы работы выпрямителя:

Трансформация входного переменного напряжения
Выпрямление с помощью диодов
Сглаживание пульсаций с помощью фильтров
Стабилизация выходного напряжения (при необходимости)

Характеристики и параметры выпрямителей

Основные характеристики выпрямителей:

Выходное напряжение и ток
Коэффициент пульсаций выходного напряжения
КПД
Коэффициент мощности
Внешняя характеристика (зависимость выходного напряжения от тока нагрузки)

При выборе выпрямителя учитывают следующие параметры:

Максимальный выпрямленный ток

Максимальное обратное напряжение диодов
Допустимая температура p-n перехода
Частота преобразования

Применение выпрямителей в электронике

Выпрямители широко применяются в различных областях электроники:

В блоках питания компьютеров, телевизоров, аудиотехники и других электронных устройств
В зарядных устройствах для мобильных телефонов, ноутбуков, аккумуляторов
В импульсных источниках питания
В преобразователях напряжения
В системах бесперебойного питания

Выпрямители позволяют получить стабильное постоянное напряжение для питания электронных схем из переменного сетевого напряжения.

Сварочные выпрямители: особенности и применение

Сварочные выпрямители — это специализированные устройства для электродуговой сварки. Их особенности:

Большой выходной ток (до 500 А и более)
Крутопадающая внешняя характеристика
Возможность регулировки сварочного тока
Наличие устройств стабилизации дуги

Сварочные выпрямители применяются для:

Ручной дуговой сварки
Полуавтоматической сварки в защитных газах
Аргонодуговой сварки
Плазменной резки металлов

Они обеспечивают стабильное горение дуги и высокое качество сварного шва.

Как выбрать подходящий выпрямитель

При выборе выпрямителя следует учитывать следующие факторы:

Требуемые выходные параметры (напряжение, ток)
Допустимый коэффициент пульсаций
Требования к КПД и коэффициенту мощности
Условия эксплуатации (температура, влажность)
Габариты и масса
Стоимость

Для маломощных устройств подойдут простые однофазные выпрямители. Для промышленных применений используют трехфазные схемы с высоким КПД. Сварочные выпрямители выбирают по максимальному сварочному току и режиму работы.

Современные тенденции в разработке выпрямителей

Основные направления совершенствования выпрямителей:

Повышение КПД и коэффициента мощности
Уменьшение массогабаритных показателей
Применение высокочастотных схем преобразования
Использование цифровых систем управления
Интеграция с системами защиты и диагностики

Современные выпрямители становятся более компактными, экономичными и интеллектуальными устройствами, обеспечивающими высокое качество выходного напряжения.

Типы и схемы выпрямителей | Все своими руками

Нашел в своих конспектах кучу полезных заметок о радиотехнике, о принципах работы и о их свойствах. Этот материал полезен мне был на протяжении многих, уже многих, лет практики и поэтому решил открыть новую рубрику Полезных памяток, где я буду переписывать для вас свои конспекты.

Темой сегодняшнего дня будут выпрямители. Выпрямители, в основном, в радиоаппаратуре бывают: однополупериодный выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель и трехфазный выпрямитель

Однополупериодный однополярный выпрямитель

Такой выпрямитель можно использовать с маломощной нагрузкой, так как постоянная составляющая тока в обмотке трансформатора снижает его КПД. Я такие выпрямители стараюсь не пользовать, так как данный выпрямитель имеет большие пульсации и малый выхлоп.
Пульсацию можно на осциллограмме глянуть

Однополярный мостовой выпрямитель

Такой тип выпрямителя более подходит для устройств с большим и малым током потребления. Мостовые выпрямители я использую в основном в блоках питания и зарядных устройствах. Пульсации меньше да и ток выдавить можно больше
Пульсации мостового выпрямителя намного меньше

Однополярный выпрямитель на двух диодах

Отличный выпрямитель для аудиотехники с однополярным питанием и в низковольтных блоках питания, так как падение на диодах меньше. Пульсации намного меньше

Единственный недостаток такого выпрямителя, необходимость двух симметричных обмоток трансформатора

Двухполярный выпрямитель

Такой блок питания в основном применяется в усилителях и в схемах, где нужно двухполярное питание

Трехфазный выпрямитель

Трехфазный выпрямитель в основном используется в генераторах. Пульсации минимальны

На этом пока все. В следующей статье расскажу, как сделать дополнительные маломощные выходы и как сделать двух полярное напряжение с однополярного, читаем тут
С ув. Admin-чек

Похожие материалы: Загрузка…

Типы выпрямителей, двухполупериодная схема, однополупериодная схема, схема мостового выпрямления, двухполупериодная со средней точкой

Различные типы выпрямителей сущесвуют для преобразования переменного тока в постоянный. Но все выпрямители делятся на два главных типа: однополупериодные и двухполупериодные.

Двухполупериодная схема выпрямления

Ярчайшим представителем двухполупериодной схемы

является схема мостового выпрямления. Такой выпрямитель может состоять из четырёх отдельных диодов или быть в монолитном корпусе с четырьмя выводами, внутри которого находятся всё те же четыре диода. Двухполупериодной эта схема называется потому, что на выходе используются обе половины каждого периода колебания переменного тока.

Схема двухполупериодного выпрямителя

Существует ещё одна схема двухполупериодного выпрямления, так называемая двухполупериодная со средней точкой, имеющая на выходе такую же диаграмму. Она значительно менее популярна, хотя там и используется всего два диода вместо четырёх. Но зато там используется двойная вторичная обмотка с отводом от середины. Этот средний вывод обмотки используется как ноль, а с двух других обмоток ток идёт через свой диод. Диоды подключены одинаково и соединяются между собой либо катодами, либо анодами. Использовать четыре диода вместо двух значительно проще, чем делать двойную обмотку на трансформаторе.

Однополупериодная схема выпрямления

Однополупериодная схема выпрямления

подразумевает в качестве выпрямителя всего один диод. Поэтому на выходе такого выпрямителя из двух полупериодов остаётся только один. Отсюда и название — однополупериодная.

Схема однополупериодного выпрямителя

Такие пульсации довольно сложно сгладить до уровня, подходящего для питания электронных схем, если только это не слаботочные схемы. В слаботочных схемах сглаживающий конденсатор в фильтре не успевает полностью разрядиться между импульсами полупериодов.

Для чего нужен в генераторе переменного тока диодный выпрямитель? Виды выпрямителей

1. Аккумуляторная батарея автомобиля служит для хранения запаса электрической энергии и является устройством постоянного тока. Аккумулятор снабжает потребители энергии постоянным током и требует для своей подзарядки также постоянный ток.

2. Перед тем, как использовать энергию генератора переменного тока в автомобиле, необходимо преобразовать переменный ток в постоянный. Как видно из рис. 3.7, ток генератора движется по цепи сначала в одну сторону, затем в другую. Если убрать нижнюю полуволну синусоиды, то ток станет пульсирующим, но зато не будет менять направления. Для аккумулятора такая пульсация не имеет значения, а если к выходу генератора подключить амперметр, то он покажет среднее значение постоянного тока.

3. Устройство, которое пропускает ток в одном направлении и не пропускает в другом, называется выпрямителем. Современные выпрямители выполнены из полупроводниковых материалов и имеют высокий коэффициент полезного действия.

На рис. 3.7 показана простейшая схема подключения генератора переменного тока к нагрузке через диодный выпрямитель. Выпрямитель пропускает только верхнюю полуволну тока, отсекая нижнюю, поэтому с выпрямителя на нагрузку поступает пульсирующий ток всегда одного направления. По очевидным причинам такой выпрямитель известен под названием однополупериодного. Выпрямитель такого типа прост, но малоэффективен, потому что нижний полупериод тока просто теряется.

Рис. 3.7. Однополупериодный выпрямитель генератора переменного тока.

4. Более эффективным является двухполупериодный выпрямитель, который использует обе полуволны синусоиды тока генератора. Для его реализации требуется четыре диода (см. рис. 3.8(а)). Собранный по такой схеме выпрямитель называют мостом.

Рис. 3.8(а). Схема и работа двухполупериодного выпрямителя генератор переменного тока.

5. Ток от генератора проходит через диоды выпрямителя только в направлении стрелки, но не наоборот. Так, если верхний вывод генератора в некоторый момент имеет положительное напряжение, то ток от него пойдет на зарядку аккумулятора через одну пару диодов, как показано на рис. 3.8(б).

Рис. 3.8(б). Схема и работа двухполупериодного выпрямителя генератор переменного тока.

При смене полярности выводов генератора ток на аккумулятор пойдет через другую пару диодов (см. рис. 3.8(в)).

Рис. 3.8(в). Схема и работа двухполупериодного выпрямителя генератор переменного тока.

Таким образом, на аккумулятор пройдут обе полуволны синусоиды. На рис. З.9 показан для сравнения результирующий ток на выходе как одно-, так и двухполупериодного выпрямителя.

Однополупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель

Рис. 3.9. Ток на выходе генератора переменного тока и выпрямителя.

Одна из возможных конструкций двухполупериодного выпрямителя показана на рис. 3.10. Отдельные элементы выпрямителя называются диодами.

Рис. 3.10. Одна из конструкций двухполупериодного выпрямителя генератора переменного тока.

6. Трехфазный выпрямитель имеет тот же принцип действия, что и двухполупериодный.

На рис. 3.11 показано соединение трехфазного генератора с трехфазным выпрямителем.

Рис. 3.11. Трехфазный выпрямитель генератора переменного тока. Показан момент, когда на фазе R напряжение максимально.

Поскольку генератор имеет три пары полюсов, выпрямленный ток будет состоять из шести полуволн синусоид за один оборот генератора (см. рис. 3.12) и средний ток будет лишь не намного ниже пиковых значений каждой полуволны.

Имейте в виду, что приведенные схемы еще не являются схемами зарядки аккумулятора, поскольку они должны быть дополнены устройствами регулирования выходных параметров генератора.

Рис. 3.12. Напряжение или ток на выходе трехфазного выпрямителя генератора переменного тока.

7. Генератор делается трехфазным, чтобы с максимальной пользой использовать габариты статора, так что практически весь статор занят обмотками. Каждая из обмоток работает как однофазная, т.е. дает на выходе одну синусоиду напряжения.

8. Некоторые французские фирмы выпускают однофазные генераторы для автомобилей, которые не требуют большого потребления тока. Однофазные генераторы дешевле трехфазных и, к тому же требуют установки только однофазного двухполупериодного выпрямителя.

Сварочный выпрямитель: виды, назначение, конструкция

Сварочный выпрямитель необходим для выпрямления переменного напряжения в постоянное. Такой ток необходим для качественной сварки. Именно он отвечает за образование дуги, снижающей разбрызгивание металла во время работы. Подобное оборудование позволяет использовать электроды до 1,2 мм, что облегчает работу с самыми разнообразными металлами, сплавами. А с помощью универсального выпрямителя можно работать под флюсом, угольной дугой или аргонодуговой сваркой.

Разновидности выпрямляющего оборудования

Современный рынок предлагает разные сварочные выпрямители, которые отличаются между собой по внешнему виду и по типу. Самые распространённые из них следующие:

Все они применяются в сфере коммунальных услуг, а также в бытовых условиях. Конечно, этим сфера их применения не ограничивается, и их можно встретить даже на крупных производственных предприятиях. Основное преимущество моделей данного типа – низкая цена. Всё подобное оборудование классифицируется по методу горения, преобразования и регулирования. То есть некоторые из них регулируются дросселем, другие трансформатором, третьи транзисторами и т.д.

Если регулировка осуществляется трансформатором, то сварочный выпрямитель имеет не обычные трансформаторы, как в стандартных сварочных аппаратах, а трехфазные. Это самые распространённые модели. Кроме этого, любой прибор такого типа обязательно содержит защитную систему пусковой регуляции. Поэтому ему не страшны перепады напряжения в сети.

Сварочные выпрямители выпрямляют переменный ток сети и делают его постоянным. Благодаря этому количество брызг при сварке значительно уменьшается, а шов получается качественней и тоньше. Снижается и расход электродов, особенно при резке металла. Постоянный ток позволяет работать с разными видами электродов даже в среде защитных газов.

Из чего состоит прибор?

В таком оборудовании любого типа есть такие элементы, как блок выпрямления и понижающий силовой трансформатор. В основном все выпрямляющие устройства 3-х фазные, но могут встречаться и однофазные схемы. В однофазном устройстве потребляемая мощность невысока, поэтому применяются сглаживающие фильтры, которые необходимы для получения напряжения, схожего по своим показателям с постоянным.

В трехфазной системе выпрямляемый ток стабильнее, пульсация его значительно ниже, чем в однофазном устройстве. Благодаря этому легко получить постоянный ток. Это идеальное решение для работы с током до 500А, который часто используется при дуговой сварке. Но есть и 6-ти фазные агрегаты. В данном случае применяется трансформатор с двумя вторичными группами обмотки, соединяющимися в звезду. Обязательным условием для полноценной работы такого прибора является наличие симметричного дросселя.

Виды сварочного выпрямителя:

с трансформаторной регулировкой;
с кремниевыми диодами;
с регулируемым тиристором;
многопостовой прибор.

Прибор с трансформаторной регулировкой и кремниевыми диодами

Устройство с трансформаторной регулировкой одно из самых простых. Данный тип снабжён силовыми трансформаторами с большим рассеиванием. Внутри него расположены шунт и подвижная катушка, а также два слоя обмотки — первичный и вторичный. Это позволяет производить неточную регулировку напряжения. Первое переключение отвечает за работу с небольшими напряжениями сети, второе — за работу с большими, делая такое устройство в какой-то мере универсальным.

Устройство с кремниевыми диодами обязательно оснащается мощным вентилятором — он отвечает за принудительное охлаждение диодов во время работы (без него они быстро перегорят). Запуск механизма, как и его выключение, осуществляется посредством магнитного пускателя.

Если диоды не охлаждаются, то автоматическая система не позволит произвести включение оборудования: она сработает и при поломке одного из диодов или при пробивании корпуса напряжением.

Благодаря системе сварочный выпрямитель полностью защищает пользователя. Данные модели недороги и их легко использовать. Единственный минус – нет возможности дистанционного управления при изменении сетевого напряжения.

Прибор с регулируемым тиристором и многопостовое устройство

В схеме механизма с регулируемым тиристором используется трансформатор, в силовой цепи установлен дроссель-фильтр и блок вентилей. Система управления состоит из датчиков и блоков электроники. Нередко в них применяют дроссели насыщения, расположенные между трансформаторами и выпрямляющими блоками. Все эти модели носят маркировку ВДУ, и считаются универсальными.

Многопостовое устройство используется для ручной или полуавтоматической многопостовой сварки. В последнем случае выходное напряжение регулируется, а вот при ручной сварке регулировка не предусмотрена.

1. Электронные выпрямители — СтудИзба

1.Электронные выпрямители их виды и характеристика.

Одним из основных источников энергии в быту и в промышленноти является электрический ток. Электрический ток бывает двух видов: постоянный и переменный. Переменный ток имеет следующие преимущества перед постоянным:

1.Переменный ток в промышленном масштабе легче получить, так как генераторы переменного тока имеют более простое техничекое устройство, чем генераторы постоянного тока ( динамомашины ).

2. Переменный ток легко транспортировать на любые расстояния без значительных потерь энергии.

При необходимости переменный ток может быть преобразован в постоянный ток с помощью электронного устройства, который называется выпрямителем.

Электронный выпрямитель — это электротехническое устройство для преобразования переменного тока в постоянный.

Структурная схема выпрямителя:

Выпрямительный диод — виды, принцип работы и применение

Существует немало устройств, созданных с целью преобразования электрического тока, и выпрямительные диоды – одни из них.

Выпрямительный диод – преобразователь тока переменного в постоянный. Является одним из видов полупроводников. Широкое применение получил благодаря основной характеристике – переводу электрического тока строго в одном направлении.

Принцип действия

Необходимый эффект при работе устройства создают особенности p-n перехода. Заключаются в том, что рядом с переходом двух полупроводников встраивается слой, который характеризуется двумя моментами: большим сопротивлением и отсутствием носителей заряда. Далее при воздействии на данный запирающий слой переменного напряжения извне толщина его уменьшается и впоследствии исчезает. Возрастающий во время этого ток и является прямым током, который проходит от анода к катоду. В случае перемены полярности внешнего переменного напряжения запирающий слой будет больше, и сопротивление неминуемо возрастет.

ВАХ выпрямительного диода (вольт-амперная характеристика) также дает представление о специфике работы выпрямителя и является нелинейной. Выглядит следующим образом: существует две ветви – прямая и обратная. Первая отражает наибольшую проводимость полупроводника при возникновении прямой разницы потенциалов. Вторая указывает на значение низкой проводимости при обратной разнице потенциалов.

Вольт-амперные характеристики выпрямителя прямо пропорциональны температуре, с повышением которой разность потенциалов сокращается. Электрический ток не пройдет через устройство в случае низкой проводимости, но лавинный пробой происходит в случае возросшего до определенного уровня обратного напряжения.

Использование сборки

При эксплуатации выпрямительного полупроводникового диода польза извлекается только из половины волн переменного тока, соответственно, безвозвратно теряется более половины входного напряжения.

С целью улучшить качество преобразования переменного тока в постоянный используется сборка из четырех устройств – диодный мост. Выгодно отличается тем, что пропускает ток на протяжении каждого полупериода. Диодные мосты производят в виде комплекта, заключенного в пластиковый корпус.

Принципиальная схема диодного моста

Физико-технические параметры

Основные параметры выпрямительных диодов базируются на таких значениях:

максимально допустимом значении разницы потенциалов при выпрямлении тока, при котором устройство не выйдет из строя;
наибольшем среднем выпрямленном токе;
наибольшем значении обратного напряжения.

Выпрямители промышленность выпускает с разными физическими характеристиками. Соответственно, устройства имеют разную форму и способ монтажа. Разделяются при этом на три группы:

Выпрямительные диоды большой мощности. Характеризуются пропускной способностью тока до 400 А и являются высоковольтными. Высоковольтные выпрямительные диоды производятся в корпусах двух видов –штыревом, где корпус герметичный и стеклянный, и таблеточном, где корпус из керамики.
Выпрямительные диоды средней мощности. Обладают пропускной способность от 300 мА до 10А.
Выпрямительные диоды малой мощности. Максимально допустимое значение тока – до 300 мА.

Выбор выпрямительных диодов

При приобретении устройства необходимо руководствоваться такими параметрами:

значениями вольт-амперной характеристики максимально обратного и пикового тока;
максимально допустимым обратным и прямым напряжением;
средней силой выпрямленного тока;
материалом прибора и типом монтажа.

В зависимости от физических характеристик на корпус устройства наносится соответствующее обозначение. Каталог с маркировкой выпрямительных диодов представлен в специализированном справочнике. Необходимо знать, что маркировка импортных аналогов отличается от отечественных.

Также стоит обратить внимание на то, что выпрямительные схемы отличаются по количеству фаз:

Однофазные. Широко применяются для бытовых электроприборов. Существуют диоды автомобильные и для электродуговой сварки.
Многофазные. Незаменимы для промышленного оборудования, общественного и специального транспорта.

Диод Шоттки

Отдельную позицию занимает диод Шоттки. Изобрели его в связи с растущими потребностями в развивающейся отрасли радиоэлектроники. Основное отличие его от остальных диодов заключается в том, что в его конструкцию заложен металл-полупроводник как альтернатива p-n переходу. Соответственно, диод Шоттки обладает своими, уникальными свойствами, которыми не могут похвастаться кремниевые выпрямительные диоды. Некоторые из них:

оперативная возобновляемость заряда благодаря его низкому значению;
минимальное падение напряжения на переходе при прямом включении;
ток утечки обладает большим значением.

При изготовлении диода Шоттки применяют такие материалы, как кремний и арсенид галлия, но иногда применяется и германий. Свойства материалов немного отличаются, но в любом случае, максимально допустимое обратное напряжение для выпрямителя Шоттки составляет не более 1200 V.

В противовес всем достоинствам конструкция данного вида имеет и минусы. Например, в сборке моста устройство категорически не воспринимает превышение обратного тока. Нарушение условия приводит к поломке выпрямителя. Также малое падение напряжения происходит при невысоком напряжении около 60-70 V. Если значение превышает этот показатель, то устройство превращается в обыкновенный выпрямитель.

Стоит отметить, что достоинства диода мощного выпрямительного Шоттки значительно превышают недостатки.

Диод-стабилитрон

Для стабилизации напряжения используют специальное приспособление, способное работать в режиме пробоя, – стабилитрон, зарубежное название которого «диод Зенера». Выполняет свою функцию устройство, работая в режиме пробоя при напряжении обратного смещения. Возрастание силы тока происходит в момент пробоя, одновременно опускается до минимума дифференциальное значение, вследствие чего напряжение стабильное и охватывает достаточно серьезный диапазон обратных токов.

Практическое использование выпрямительного диода

В связи с неудержимым развитием научно-технического прогресса применение выпрямителей затронуло все сферы жизнедеятельности человека. Диоды силовые выпрямительные эксплуатируются в таких узлах и механизмах:

в блоках питания главных двигателей транспортных средств (наземных, воздушных и водных), промышленных станков и техники, буровых установок;
в комплектации диодного моста для сварочных аппаратов;
в выпрямительных установках для гальванических ванн, используемых для получения цветных металлов или нанесения защитного покрытия на деталь или изделие;
в выпрямительных установках для очистки воды и воздуха, фильтрах различного рода;
для передачи электроэнергии на дальние расстояния посредством высоковольтной линии электропередач.

В повседневной жизни выпрямители используют в различных транзисторных схемах. Применяют в основном маломощные устройства как в виде однополупериодного выпрямителя, так и виде диодного моста. Например, диоды выпрямительного блока генератора хорошо известны автолюбителям.

Сварочные выпрямители, аппараты и источники сварочного тока

Сварочное оборудование

Каталог оборудования

Однопостовые выпрямители для ручной дуговой сварки

Наименование	Питающая сеть, В	Номинальный ток, А (ПВ %)	Диаметр используемых электродов, мм	Потребляемая мощность, кВа,	Габаритные размеры, мм	Вес, кг
	2*380	315 (20)	2…5	21	360360930	73
	3*380	315 (60)	3,,,5	23	660660720	126
	3*380	315 (60)	2,,,5	21	645505560	100
	3*380	315 (60)	2,,,5	25	390700600	125
	3*380	330 (20)	3,,,5	21	530305630	75
	3*380	400 (60)	2,,,6	36	740410750	125
	3*380	500 (60)	2,,,6	36	390730690	165

Многопостовые выпрямители для ручной дуговой сварки

Наименование	Питающая сеть, В	Номинальный ток, А (ПВ %)	Диаметр используемых электродов	Потребляемая мощность, кВа,	Габаритные размеры, мм	Вес, кг
	3*380	300 (60)	3,,,5	27	660505710	160
	3*380	300 (70)	3,,,5	30	730700700	180
	3*380	400 (80)	3,,,5	36	730700700	210
	3*380	300 (50)	3,,,5	30	7307001150	290
	3*380	400 (60)	3,,,5	36	7307001150	350
	3*380	4*315 (60) / 630 (100)	3,,,5	55	810620820	250
	3*380	4*315 (60) / 630 (100)	3,,,5	46	650580630	205
	3*380	4*315 (100) / 630 (100)	3,,,5	48	770800940	270
	3*380	8*315 (60) / 1250 (100)	3,,,6	95	6001130800	350
	3*380	8*315 (60) / 1250 (100)	3,,,6	102	1010690810	400
	3*380	9*315 (60) / 1250 (100)	3,,,6	96	1050650800	350

Выпрямители для полуавтоматической и автоматической сварки

Наименование	Питающая сеть, В	Номинальный ток, А (ПВ %)	Потребляемая мощность, кВа,	Габаритные размеры, мм	Вес, кг
	3*380	315 (60)	19	595720630	170
	3*380	315 (80)	25	850420800	120
	3*380	320 (60)	12	550330730	75
	3*380	300 (60)	18	775595715	120
	3*380	400 (60)	24	775595715	130
	3*380	500 (60)	34	8304201080	290
	3*380	500 (60)	30	7506501150	260
	3*380	500 (60)	23	7506501150	260
	3*380	500 (60)	29	775595715	140
	3*380	630 (60)	40	600740920	230
	3*380	630 (100)	37	600850775	257
	3*380	1000 (60)	57	6956101105	360
	3*380	1000 (100)	82	11606901025	500
	3*380	1250 (60)	102	1000685885	550
	3*380	1250 (100)	50	6007801410	520
	3*380	1600 (60)	132	68011601025	600
	3*380	2000 (100)	164	11606901025	630

Сварочный выпрямитель – это аппарат, который преобразует переменный ток от сети в постоянный ток, который предназначен для питания сварочной дуги.

Происходит это благодаря полупроводниковым (селеновым, кремниевым или германиевым) выпрямительным элементам.

Селеновые вентили имеют большую перегрузочную способность, но обладают небольшим КПД, в сравнении с кремниевыми. Как следствие, селеновые вентили используются в выпрямителях которые имеют как падающую, так и жесткую характеристику. Кремниевые элементы применяют в выпрямителях с падающей внешней характеристикой, там, где ток короткого замыкания немногим превышает сварочный ток. При этом кремниевым вентилям требуется охлаждение и, соответственно, выпрямители с данными элементами оснащаются вентиляторами.

Сварочный выпрямитель имеет следующие технические решения:

понижающий трехфазный трансформатор с подвижной катушкой
выпрямительного блока с охлаждающим вентилятором
пускорегулирующая и защитная аппаратура, смонтированная в одном корпусе

Понижающий трансформатор уменьшает напряжение питающей сети до рабочего значения, и служит для регулировки сварочного тока, с помощью изменения расстояния между первичной и вторичной обмоткой. Внутри сердечника у трансформатора есть ходовой винт с закрепленной на нем первичной обмоткой.

Силовой трансформатор преобразует энергию питающей сети в необходимую энергию для сварки, и производит соответствие между значениями напряжения питающей сети с выходным напряжением. В выпрямителях для однопостовой сварки, чаще всего используется трехфазный трансформатор.

Для формирования жесткой или падающей внешней характеристики используется регулятор тока (регулятор напряжения).

Падающая внешняя хар-ка в выпрямителе получается при использовании трансформатора с увеличенным магнитным рассеянием или при включении в цепь реактивной катушки. Часто встречаются выпрямители в которых используется трансформатор с подвижной первичной обмоткой. В таких выпрямителях сварочный ток регулируют секционированной обмоткой трансформатора, изменяя расстояния между специальным дросселем насыщения или обмотками.

Выпрямительные блоки часто собирают по трехфазной мостовой схеме, иногда – по однофазной. В первом случае получается наиболее равномерная загрузка трехфазной сети и в итоге достигается наиболее высокие технико-экономические показатели.

Типы сварочных выпрямителей:

1. Конструкция силовой части сварочные выпрямители разделяют на следующие виды:

инверторные
регулируемый трансформатором
с дросселем насыщения
с транзисторным регулятором
тиристорные

2. Также сварочные выпрямители разделяют на типы по формированию вольт-амперных характеристик.

При механизированной сварке под слоем флюса или в среде защитных газов в сварочном выпрямителе с саморегулирующейся дугой используется однопостовой выпрямитель с жесткой внешней характеристикой. Как правило, в выпрямителях такого типа используется трансформатор с нормальным магнитным рассеянием.

При ручной дуговой сварке используется выпрямитель с падающей внешней характеристикой. В таких аппаратах применяют нижеследующие способы формирования характеристик:

повышение сопротивления у трансформатора с подвижной обмоткой, или с магнитным шунтом, или с разнесенными обмотками
применение обратной связи по току – в транзисторных, тиристорных или инверторных выпрямителях

На рынке очень популярны универсальные сварочные выпрямители, в которых формируется как жесткая, так и падающая характеристики. Данный тип выпрямителей используется при сварке электродной проволокой под слоем флюса, в среде защитных газов, а также порошковой проволокой.

Введение в выпрямитель — инженерные знания

Здравствуйте, друзья, надеюсь, вы все наслаждаетесь жизнью. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим Введение в Rectifier . Выпрямители — это такие схемы, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный. Существует множество электронных устройств, которые работают с постоянным током, но в нашей электрической системе генерируется переменное напряжение. Чтобы сделать эти напряжения пригодными для использования в устройствах, которые работают в цепях выпрямителя постоянного тока, используются.Существует 2 типа выпрямителей: первый — это однополупериодный выпрямитель, а второй — двухполупериодный.

До изобретения выпрямителя, созданного на основе силиконовых полупроводниковых вакуумных трубок, использовались термоэмиссионные диоды или селеновые выпрямители. Но с изобретением полупроводниковых диодов ламповые диоды стали редкостью. в сегодняшнем посте мы подробно рассмотрим его работу, схемы, типы и некоторые другие связанные параметры. Итак, давайте начнем с Introduction to Rectifier.

Введение в выпрямитель

Выпрямитель представляет собой электрическую схему, которая преобразует переменный ток в постоянный. Процесс преобразования переменного тока в постоянный известен как выпрямление.
Существует множество категорий диодов, некоторые из которых использовались в прошлом году, такие как вакуумные ламповые диоды, ртутные дуговые клапаны и т. Д.
В настоящее время полупроводниковые диоды используются в качестве выпрямительных схем.

Выпрямители используются во многих сферах, но чаще всего используются в системах электропитания и передачи постоянного тока, которые передают постоянный ток высокого напряжения.
Существует 2 основных типа выпрямителей, первый — это однополупериодный выпрямитель, а второй — двухполупериодный выпрямитель.
Полупериодный выпрямитель преобразует положительный цикл переменного тока в постоянный, а его цепь состоит из одного диода.
Двухполупериодный выпрямитель преобразует полный цикл переменного тока в постоянный, а его схема использует 2 или 4 диода для выпрямления.
Выходной сигнал, полученный этой схемой фильтра, не является чистым постоянным током и имеет некоторую рябь, чтобы сделать его чистым постоянным током, и используются различные сглаженные схемы фильтра.

Типы выпрямителей

Существует множество типов выпрямителей, все эти типы определяются в зависимости от схемотехники и применения. Давайте обсудим их подробнее.

Однофазные выпрямители

Полуволновое выпрямление

В этом типе выпрямителя полуволна на входе преобразуется в постоянный ток. В схеме полуволнового диода используется только один диод.

Этот диод работает только в режиме прямого смещения и преобразует положительную половину сигнала переменного тока в постоянный.
На входе питание однофазное, тогда требуется только один диод, а если питание трехфазное, то для процесса выпрямления используются 3 диода.
Выходная полуволна не является чистым постоянным током и имеет некоторые колебания, называемые рябью. Для устранения этих пульсаций используются схемы фильтров.

Выпрямленное выходное напряжение однополупериодного выпрямителя при отсутствии нагрузки показано ниже.

В _СКЗ = В _пик/2

В _{постоянного тока} = В _пик / Π

В этих уравнениях.
V _dc — выходное напряжение постоянного тока
В _пик — пиковое значение входного напряжения
V _rms — среднеквадратичное значение выходного напряжения.

Полноволновой выпрямитель

В процессе двухполупериодного выпрямления полный входной сигнал преобразуется в постоянный ток.
Эта схема выпрямителя работает как для положительной, так и для отрицательной части синусоиды.
Обычно для двухполупериодного выпрямления используются две конфигурации: первая — это мостовой выпрямитель с четырьмя диодами, а вторая — с двумя диодами и центральная ленточная конфигурация.

Если на входе используется однофазный переменный ток, а используемый трансформатор — с центральным отводом, то для двухполупериодного выпрямителя можно использовать 2 диода с схемами подключения: катод, соединенный с катодом, и анод, соединенный с анодом, или соединения «спина к спине».
Чтобы сделать выходное напряжение промежуточного трансформатора равным мостовому выпрямителю, удвойте количество витков на вторичных обмотках трансформатора с центральным отводом.

Выход двухполупериодного выпрямителя выдается, когда нагрузка не подключена.

В _{постоянного тока} = В _ср. = 2 В _пик / Π

В _СКЗ = В _пик / √2

Управляющий выпрямитель

Вышеупомянутый выпрямитель является неуправляемым выпрямителем, поскольку их выходное напряжение не контролируется. Такие выпрямители, выходное напряжение которых может изменяться, называются управляемым выпрямителем.
Для изготовления неуправляемого выпрямителя, управляемого выпрямителем SCR, используются MOSFET и IGBT.
Эти тиристоры работают как переключатель, который регулирует выходное напряжение выпрямителей.
В этих схемах используется один или несколько тиристоров в соответствии с требованиями схемы.
SCR (кремниевый выпрямитель), также называемый тиристором, имеет 3 вывода. Это анод-катод и затвор.
Принцип работы кремниевого выпрямителя аналогичен работе обычного диода, поскольку он также работает в режиме прямого смещения, а не в режиме обратного смещения.

Поскольку он имеет три оконечных анода, катод и затвор, его затвор работает как переключатель и управляет работой SCR. SCR работает только тогда, когда сигнал также подается на затвор.

Типы управляемых выпрямителей

Есть 2 основных типа управляемых выпрямителей.
Полуволновой управляемый выпрямитель
Полноволновой управляемый выпрямитель
Давайте обсудим их поподробнее.

Полуволновой управляемый выпрямитель

Как и неуправляемый однополупериодный выпрямитель, этот выпрямитель также использует только один тиристор для процесса выпрямления.
Схема схем полуволнового управляемого выпрямителя аналогична неуправляемому выпрямителю, но отличается тем, что он имеет тиристор, чем диод.
SCR работает только в режиме прямого смещения и преобразует полупериод входного сигнала в постоянный ток.
Работает только при подаче сигнала на вентиль
Его выходное напряжение также имеет импульсы, как неуправляемый выпрямитель для удаления этих импульсов. Конденсаторы используются в качестве схемы фильтра.

Полноволновой управляемый выпрямитель

Подобно схеме неуправляемого выпрямителя, эта схема также преобразует полный входной сигнал в постоянный ток, но разница в том, что эта схема также регулирует амплитуду выпрямленного выхода.

Типы управляемого выпрямителя

Есть 2 основных типа управляемых выпрямителей.

Управляемый мостовой выпрямитель

В этой схеме вместо диода используется кремниевый управляющий выпрямитель для создания мостовой схемы.

Положительный полупериод управляемого выпрямителя:

Когда в схему подается положительный цикл входного питания, то тиристоры T1 и T2 будут работать, поскольку они находятся в состоянии прямого смещения.
Хотя тиристоры T3 и T4 не будут работать, поскольку они находятся в режиме обратного смещения, на сопротивлении нагрузки будет отображаться положительный цикл постоянного тока.

Отрицательный полупериод управляемого выпрямителя:

Когда отрицательная половина входа попадает в цепь, тиристоры T3 и T4 будут работать, поскольку они находятся в состоянии прямого смещения.
T1 и T2 будут в обратном смещении и будут блокировать ток.

Управляемый Выпрямитель с центральным отводом

Расположение схемы управляемого выпрямителя с центральным отводом показано на рисунке ниже.
Схема этого выпрямителя похожа на неуправляемый выпрямитель, но разница в том, что он использует два тиристора для процесса выпрямления.
Он преобразует полный входной сигнал переменного тока в постоянный ток, как обычный выпрямитель с центральным отводом.

Выпрямитель сравнения

На приведенном ниже рисунке показано сравнение различных типов выпрямителей.

Применение выпрямителя

Вот некоторые распространенные применения выпрямителей.
Используется в различных батареях для преобразования переменного тока в постоянный.
Используется в электрической обмотке для поляризованного напряжения.
Применяется в тяговых двигателях для движения поездов.
Паяльник имеет схемы однополупериодного выпрямителя.
Эти схемы также используются в схемах модуляции, демодуляции и различных схем усиления.

Итак, друзья, которые представляют собой полное руководство по выпрямителям, я упомянул каждый параметр, связанный с выпрямителями. Надеюсь, вам понравился этот урок. Хорошего дня. увидимся в следующем посте. Спасибо за прочтение.

Автор: Генри

http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Что такое выпрямитель и типы выпрямителей

Любое электрическое устройство, которое обеспечивает низкое сопротивление току в одном направлении, но высокое сопротивление току в противоположном направлении, называется выпрямителем.Такое устройство способно преобразовывать синусоидальную форму входного сигнала, среднее значение которой равно нулю, в однонаправленную форму волны с ненулевым средним компонентом. Выпрямитель — это устройство, преобразующее переменный ток. напряжение (двунаправленное) до пульсирующего постоянного тока напряжение (однонаправленное).

Характеристики выпрямительной цепи:

Выпрямитель — это устройство, преобразующее переменный ток. напряжение (двунаправленное) до пульсирующего постоянного тока .. Токи нагрузки: это два типа выходного тока. Они средние или постоянные. токи и среднеквадратичные токи.

Средний или постоянный ток: Средний ток периодической функции определяется как площадь одного цикла кривой, деленная на основание.

Математически выражается как: —

Среднее значение / значение постоянного тока / среднее значение = Площадь за один период / Общий период времени
Действующий (или) R.M.S. ток: Действующий (или) R.M.S. Текущий квадрат периодической функции времени задается площадью одного цикла кривой, которая представляет собой квадрат функции, деленной на основание.
Пик-фактор: Это отношение пикового значения к среднеквадратичному значению
Форм-фактор: Отношение среднеквадратичного значения к среднему значению
Коэффициент пульсации (): Определяется как отношение R.РС. значение переменного тока компонент к постоянному току компонент на выходе известен как «коэффициент пульсации».
КПД (): Это отношение выходной мощности постоянного тока к мощности переменного тока. входная мощность. Это означает, насколько эффективно схема выпрямителя преобразует переменный ток. мощность в постоянный ток власть.
Пиковое обратное напряжение (PIV): Определяется как максимальное обратное напряжение, которое диод может выдержать без разрушения перехода.
Коэффициент использования трансформатора (UTF): d.c. мощность, подаваемая на нагрузку в цепи выпрямителя, определяет номинал трансформатора, используемого в цепи. Таким образом, коэффициент использования трансформатора определен как
% Регулировка: Изменение постоянного тока выходное напряжение как функция постоянного тока ток нагрузки называется регулированием. Регулировка в процентах определяется как для идеального источника питания регулировка в процентах равна нулю.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ:
Используя один или несколько диодов в схеме, можно спроектировать следующие схемы выпрямителя.

1) Полупериодный выпрямитель
2) Полноволновой выпрямитель
3) Мостовой выпрямитель

Полупериодный выпрямитель:
Полупериодный выпрямитель, как показано на рис. 1 — это тот, который преобразует переменный ток. напряжение в пульсирующее напряжение с использованием только одного полупериода приложенного переменного тока. Напряжение.

ПОЛОВИНА-ВЫПРЯМИТЕЛЬ- FIG-1

Переменный ток Напряжение подается на схему выпрямителя с помощью понижающего трансформаторно-выпрямительного элемента, то есть диода с p-n переходом и источника a.c. напряжение, все подключено последовательно. Переменный ток напряжение подается на схему выпрямителя с помощью понижающего трансформатора

Рис. 2 Форма волны на входе и выходе Полуволновой выпрямитель

V = V _м sin (wt)

Вход в схему выпрямителя, где V _m — пиковое значение вторичного переменного тока. Напряжение.

Работа:
Для положительного полупериода входного переменного тока. напряжения диод D смещен в прямом направлении и, следовательно, проводит.Теперь в цепи течет ток, и на RL наблюдается падение напряжения. Форма волны тока диода (или) тока нагрузки показана на рис. 2 .

Для отрицательного полупериода входа диод D имеет обратное смещение и, следовательно, не

Поведение. Теперь в цепи не течет ток, т.е. i = 0 и Vo = 0. Таким образом, в течение отрицательного полупериода мощность на нагрузку не подается.

ПОЛНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ:
Двухполупериодный выпрямитель преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение, используя оба полупериода приложенного переменного напряжения.Чтобы исправить оба полупериода переменного тока на входе, в этой схеме используются два диода. Диоды питают общую нагрузку RL с помощью трансформатора с центральным отводом. Трансформатор с центральным отводом — это трансформатор, который выдает две синусоидальные формы волны одинаковой величины и частоты, но не в фазе относительно земли во вторичной обмотке трансформатора. Двухполупериодный выпрямитель показан на рис. 3 ниже

. Рис.3 Двухполупериодный выпрямитель

Рис.4 показаны формы входных и выходных сигналов ККТ.

Во время положительной половины входного сигнала анод диода D1 становится положительным, а анод диода D2 становится отрицательным. Следовательно, D1 проводит, а D2 — нет. Ток нагрузки протекает через D1, и падение напряжения на RL будет равно входному напряжению.

Во время отрицательного полупериода входа анод D1 становится отрицательным, а анод D2 становится положительным. Следовательно, D1 не проводит, а D2 проводит.Ток нагрузки протекает через D2, и падение напряжения на RL будет равно входному напряжению. Следует отметить, что ток нагрузки течет в обоих полупериодах переменного напряжения и в одном и том же направлении через сопротивление нагрузки.

МОСТ ВЫПРЯМИТЕЛЬ.

Другой тип схемы, которая выдает ту же форму выходного сигнала, что и схема двухполупериодного выпрямителя, описанная выше, — это схема полноволнового мостового выпрямителя . В этом типе однофазного выпрямителя используются четыре отдельных выпрямительных диода, соединенных в виде «мостовой» конфигурации с обратной связью для получения желаемого выходного сигнала.Основное преимущество этой мостовой схемы заключается в том, что она не требует специального трансформатора с центральным ответвлением, что снижает ее размер и стоимость. Одиночная вторичная обмотка подключена к одной стороне сети диодного моста, а нагрузка — к другой, как показано ниже.

Диодный мостовой выпрямитель

Рис. 5 Мостовой выпрямитель

Четыре диода с маркировкой от D ₁ до D ₄ расположены «последовательными парами», при этом только два диода проводят ток в течение каждого полупериода.Во время положительного полупериода питания диоды D1 и D2 проходят последовательно, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку, как показано ниже (рис. 6).

Положительный полупериод

Рис.6 Положительный полупериод

Отрицательный полупериод

Во время отрицательного полупериода питания диоды D3 и D4 проходят последовательно (рис. 7), но диоды D1 и D2 переключаются в положение «ВЫКЛ», поскольку теперь они смещены в обратном направлении.Ток, протекающий через нагрузку, имеет то же направление, что и раньше.

Рис. 7 Отрицательный полупериод

Поскольку ток, протекающий через нагрузку, является однонаправленным, напряжение, развиваемое на нагрузке, также однонаправленное, такое же, как и в двухполупериодном двухполупериодном выпрямителе с двумя предыдущими диодами, поэтому среднее напряжение постоянного тока на нагрузке составляет 0,637 В _макс. Однако в действительности в течение каждого полупериода ток протекает через два диода вместо одного, поэтому амплитуда выходного напряжения составляет два падения напряжения (2 x 0.7 = 1,4 В) меньше амплитуды входного V _MAX. Частота пульсаций теперь в два раза превышает частоту источника питания (например, 100 Гц для источника питания 50 Гц)

Полупериодный выпрямитель

— обзор

В этом подразделе характеристики упомянутых выше выпрямителей будут оцениваться по следующим параметрам.

10.2.3.1 Взаимосвязь напряжений

Среднее значение напряжения нагрузки В _L составляет В _{постоянного тока} и определяется как

(10.1) Vdc = 1T∫0TvL (t) dt

В случае однополупериодного выпрямителя на рис. 10.2 показано, что напряжение нагрузки В _L ( t ) = 0 для отрицательной половины цикл. Обратите внимание, что угловая частота источника ω = 2 π = T , и уравнение. (10.1) можно переписать как

(10.2) Vdc = 12π∫0Tvmsin ω t d (ωt)

Следовательно,

(10.3) Полуволна Vdc = Vmπ = 0,318 Вм

В случае двухполупериодный выпрямитель, рис. 10.4 и 10.6 показывают, что v _L ( t ) = V _m | sin ωt | как для положительного, так и для отрицательного полупериода. Следовательно, уравнение. (10.1) можно переписать как

(10.4) Vdc = 1π∫0πVmsinωt d (ω t)

Следовательно,

(10.5) Двухполупериодный Vdc = 2Vmπ = 0,636Vm

Среднеквадратичный (действующее значение) значение напряжения нагрузки В _L, составляет В _L , которое определяется как

(10,6) VL = [1T∫0πvL2 (t) dt] 1/2

In в случае однополупериодного выпрямителя, v _L ( t ) = 0 для отрицательного полупериода, поэтому уравнение.(10.6) можно переписать как

(10.7) VL = 12π∫0π (Vmsin ω t) 2d (ωt)

или

(10,8) Полуволновое VL = Vm2 = 0,5 Vm

В случае двухполупериодного выпрямителя, В _L ( т ) = В _м | sin ω t | как для положительного, так и для отрицательного полупериода. Следовательно, уравнение. (10.6) можно переписать как

(10.9) VL = 1π∫0π (Vmsin ω t) 2d (ωt)

или

(10.10) Двухполупериодный VL = Vm2 = 0,707 Vm

Результат Уравнение(10.10) соответствует ожидаемому, поскольку действующее значение двухполупериодного выпрямленного напряжения должно быть равно значению исходного переменного напряжения.

10.2.3.2 Текущие отношения

Среднее значение тока нагрузки i _L составляет I _dc , а поскольку нагрузка R является чисто резистивной, его можно найти как

(10.11) Idc = VdcR

Действующее значение тока нагрузки i _L равно I _L и может быть найдено как

(10.12) IL = VLR

В случае однополупериодного выпрямителя из уравнения. (10,3)

(10,13) Idc полуволны = 0,318 VmR

и из уравнения. (10,8)

(10,14) Полупериодный IL = 0,5 ВмР

В случае двухполупериодного выпрямителя из уравнения. (10,5)

(10,15) Двухполупериодный Idc = 0,636 VmR

и из уравнения. (10.10)

(10.16) Двухполупериодный IL = 0,707 VmR

10.2.3.3 Коэффициент выпрямления

Коэффициент выпрямления, который является показателем качества для сравнения эффективности исправления, определяется как

(10.17) σ = PdcPL = VdcTdcVLIL

В случае полуволнового диодного выпрямителя коэффициент выпрямления можно определить, подставив уравнения (10.3), (10.13), (10.8) и (10.14) в уравнение. (10.17).

(10,18) Полуволна σ = (0,318 Вм) 2 (0,5 Вм) 2 = 40,5%

В случае двухполупериодного выпрямителя коэффициент выпрямления получается заменой уравнений. (10.5), (10.15), (10.10) и (10.16) в уравнение. (10.17).

(10,19) Двухполупериодный σ = (0,318 Вм) 2 (0,707 Вм) 2 = 81%

10.2.3.4 Форм-фактор

Форм-фактор (FF) определяется как отношение среднеквадратичного значение (нагревательная составляющая) напряжения или тока до его среднего значения,

(10.20) FF = VLVdc или ILIdc

В случае полуволнового выпрямителя FF можно найти, подставив уравнения (10.8) и (10.3) в уравнение. (10.20).

(10.21) Полупериодный FF = 0,5 Vm0,318 Vm = 1,57

В случае двухполупериодного выпрямителя FF можно найти, подставив уравнения (10.16) и (10.15) в уравнение. (10.20).

(10,22) Полноволновой FF = 0,707 Вм 0,636 Вм = 1,11

10.2.3.5 Коэффициент пульсаций

Коэффициент пульсаций (RF), который является мерой содержания пульсаций, определяется как

(10.23) RF = VacVdc

, где V _ac — эффективное (действующее) значение переменной составляющей напряжения нагрузки v _L.

Подставляя уравнение. (10.24) в уравнение. (10,23) RF может быть выражен как

(10,25) RF = (VLVdc) 2-1 = FF2-1

В случае полуволнового выпрямителя

(10,26) Полупериодный RF = 1,572- 1 = 1,21

В случае двухполупериодного выпрямителя

(10,27) Двухполупериодный RF = 1,112-1 = 0,482

10.2.3.6 Коэффициент использования трансформатора

Коэффициент использования трансформатора (TUF), который является мерой качества выпрямительной схемы, определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к номинальной мощности трансформатора, требуемой в соответствии с требованиями вторичной обмотки,

(10,28) TUF = PdcVsIs = VdcIdcVsIs

, где В, _с и I _с — номинальные значения действующего напряжения и действующего тока вторичного трансформатора.

Действующее значение вторичного тока трансформатора I _с такое же, как у тока нагрузки I _L .Для однополупериодного выпрямителя I _s можно найти по формуле. (10.14).

(10.30) Полупериодное Is = 0,5 ВмР

Для двухполупериодного выпрямителя I _с находится из уравнения. (10.16).

(10,31) Двухполупериодный Is = 0,707 ВмР

Следовательно, TUF полуволнового выпрямителя можно получить, подставив уравнения (10.3), (10.13), (10.29) и (10.30) в уравнение. (10.28).

(10,32) Полуволновое значение TUF = 0,31820,707 × 0,5 = 0,286

Плохое значение TUF полуволнового выпрямителя означает, что используемый трансформатор должен иметь коэффициент 3.Номинальная мощность 496 (1 / 0,286) ВА для обеспечения выходной мощности 1 Вт постоянного тока на нагрузку. Кроме того, вторичная обмотка трансформатора должна пропускать постоянный ток, который может вызвать насыщение магнитопровода. В результате однополупериодные выпрямители используются только тогда, когда потребность в токе невелика.

В случае двухполупериодного выпрямителя с центральным трансформатором, схему можно рассматривать как два полуволновых выпрямителя, работающих вместе. Следовательно, номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора, В _с I _с , вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя, но выходная мощность постоянного тока увеличивается в четыре раза из-за более высокого коэффициента выпрямления, как показано Уравнения.(10.5) и (10.15). Следовательно, TUF двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом можно найти из уравнения. (10,32)

(10,33) Full-wavw TUF = 4 × 0,31822 × 0,707 × 0,5 = 0,572

В случае мостового выпрямителя он имеет самый высокий TUF в схемах однофазного выпрямителя, потому что токи, протекающие в обоих первичная и вторичная обмотки представляют собой сплошные синусоидальные волны. Подставляя уравнения. (10.5), (10.15), (10.29) и (10.31) в уравнение. (10.28) можно найти TUF мостового выпрямителя.

(10,34) Мост TUF = 0,6362 (0,707) 2 = 0,81

Номинальная мощность двухполупериодного выпрямителя в первичной обмотке трансформатора равна номинальной мощности мостового выпрямителя, поскольку ток, протекающий в первичной обмотке, также является непрерывным синусоидальным колебанием.

Топ-6 типов выпрямителей

Эта статья проливает свет на шесть основных типов выпрямителей, используемых на угольных шахтах. Типы: 1. Выпрямитель с металлической пластиной 2. Полупроводниковые (диодные) выпрямители 3. Тиристоры 4. Ртутно-дуговые выпрямители 5.Строительство выпрямительных мостов 6. Искробезопасность и выпрямители.

Выпрямитель: Тип #

1. Выпрямитель с металлической пластиной :

Мы видели, что некоторые металлические пластины, покрытые другими веществами, обладают высоким сопротивлением прохождению тока в одном направлении, в то же время предлагая гораздо меньшее сопротивление току в противоположном направлении.

Обычно используются два типа металлических пластин: выпрямитель из оксида меди и выпрямитель из селена.Выпрямитель из оксида меди состоит из медной пластины, покрытой с одной стороны тонким слоем оксида меди (рис. 4.1a). Селеновый выпрямитель состоит из слоя сплава и слоя селена на стальной пластине, как показано на рис. 4.1 (b).

Выпрямитель из оксида меди обеспечивает очень высокое сопротивление прохождению тока, если пластина положительна по отношению к покрытию из оксида меди. Если закись меди положительна по отношению к медной пластине, выпрямитель имеет очень низкое сопротивление.

Точно так же пластины выпрямителя из селена обеспечивают высокое сопротивление прохождению тока, если слой селена является положительным по отношению к слою сплава, и очень низкое сопротивление, если слой сплава является положительным по отношению к слою селена.

Максимум Напряжение:

Выпрямитель с металлической пластиной предотвращает протекание тока в направлении высокого сопротивления только в том случае, если приложенное к нему напряжение меньше определенного критического значения. Для пластин выпрямителя из селена критическое значение составляет 18 вольт, для пластин выпрямителя из оксида меди — 8 вольт.При превышении критического напряжения выпрямитель быстро выходит из строя, а его выпрямляющие свойства навсегда разрушаются.

Выпрямитель для работы при более высоком напряжении создается путем последовательного соединения нескольких пластин. Стандартный метод создания выпрямителя более высокого напряжения — установить пластины на центральном стержне, разделив их металлическими шайбами.

Затем они скрепляются болтами, образуя плотно уложенную стопку (см. Рис. 4.2a). Максимальное рабочее напряжение выпрямителя в сборе можно рассчитать, умножив максимальное рабочее напряжение одной пластины на количество пластин в стопке.

Текущая Вместимость:

Текущая емкость выпрямителя с металлической пластиной прямо пропорциональна поверхности одиночной пластины. Если номинальная токовая нагрузка выпрямителя превышена, пластина имеет тенденцию к перегреву, и выпрямитель в конечном итоге выходит из строя. При работе металлического выпрямителя обязательно выделяется некоторое количество тепла, поэтому выпрямитель обычно снабжен охлаждающими вентиляторами, что придает ему внешний вид, аналогичный показанному на рис.4.2 (б).

Выпрямители с металлическими пластинами обычно используются только там, где требуется относительно небольшой выходной ток, например, в цепях сигнализации, схемах управления и измерительных приборах. Выпрямители с металлическими пластинами для сильноточных выходов громоздки и плохо поддаются охлаждению.

Выпрямитель: Тип #

2. Полупроводниковые (диодные) выпрямители :

В настоящее время чаще всего используются полупроводниковые выпрямители. Большинство обычных проводящих материалов, таких как медь и алюминий, легче всего проводят электричество, когда они находятся в чистом состоянии, т.е.е. когда они не сочетаются или не смешиваются с другими веществами. Однако полупроводники — это материалы, которые ведут себя прямо противоположным образом.

В чистом виде полупроводники обладают очень высоким сопротивлением электрическому току и фактически являются изоляторами. Когда крошечные количества других веществ (то есть примесей) соединяются с ними, они гораздо легче проводят электричество. В настоящее время используются два полупроводниковых материала: германий и кремний.

Большинство обычных проводящих материалов, таких как медь, проводят электричество, допуская отрицательный заряд (т.е.е. дополнительный электрон), чтобы пройти через них. Когда в чистый полупроводник добавляются определенные примеси, он ведет себя именно так и позволяет отрицательному заряду проходить через него. Тогда его называют полупроводником «P-типа» (положительным).

Например, германий, к которому были добавлены примеси сурьмы или фосфора, является полупроводником «N-типа», в то время как германий, к которому были добавлены примеси алюминия или бора, является полупроводником «P-типа». Полупроводниковый выпрямитель изготавливается путем соединения полупроводника «P-типа» с полупроводником «N-типа».

Когда полупроводник «P-типа» является положительным по отношению к полупроводнику «N-типа», положительный заряд в полупроводнике «P-типа» имеет тенденцию течь к переходу, и аналогично отрицательный заряд в полупроводнике «N». полупроводник типа ‘также имеет тенденцию течь к стыку.

Поток двух противоположных зарядов к одной и той же точке поддерживается взаимным притяжением, которое существует между ними, так что ток очень легко течет в этом направлении.

Однако, когда полупроводник «N-типа» является положительным по отношению к полупроводнику «P-типа», положительный и отрицательный заряды имеют тенденцию перемещаться от соединения, и движению в этом направлении препятствует притяжение между обвинения.Таким образом, выпрямитель имеет гораздо более высокое сопротивление в этом направлении.

Как и в случае выпрямителя с металлической пластиной, допустимая токовая нагрузка полупроводникового выпрямителя зависит от его функции. Прямое сопротивление выпрямителя составляет; однако он ниже, чем у выпрямителя с металлической пластиной аналогичного размера, так что полупроводниковый выпрямитель можно удобно сделать так, чтобы он пропускал больший ток.

Например, типичное прямое падение напряжения на переходе составляет 0,3 В для германия и 0.6 вольт для кремниевых устройств. Полупроводниковый выпрямитель можно удобно сделать так, чтобы он пропускал больший ток. Полупроводниковые переходы могут выдерживать большее обратное напряжение, чем пластины выпрямителя. Например, одиночный переход может выдерживать обратное напряжение более 800 вольт.

Однако, как и выпрямители с металлическими пластинами, полупроводниковый выпрямитель может выйти из строя при превышении максимального обратного напряжения.

Кремниевые диоды подходящего номинала могут использоваться для замены выпрямителей с металлическими пластинами, которые используются в существующем оборудовании и которые в настоящее время становится все труднее получить, с тем преимуществом, что диоды выделяют меньше тепла и можно ожидать небольшого увеличения выходного напряжения из-за до самого низкого прямого падения напряжения.

Выпрямитель: Тип #

3. Тиристоры :

Диод — это просто двухслойный P-N переход, который способен выпрямлять переменный ток, его условное обозначение —

Тиристор, однако, представляет собой четырехслойный P-N-P-N, который также может выпрямлять переменный ток, и его условное обозначение —

Как видно, устройство имеет дополнительный терминал, который называется «шлюз». Когда тиристор включен в цепь так же, как «простой» диод, ток не течет в прямом направлении до тех пор, пока сигнал не будет подан на вывод затвора.Посредством подходящей внешней схемы тиристор может быть выполнен с возможностью стробирования (или срабатывания) на любой конкретной части входной переменной формы волны.

Тиристоры или кремниевые выпрямители (S.C.R.) доступны с номиналами от 1/2 до 850 ампер. R.M.S. и до 1800 вольт в настоящее время. Однако при использовании в качестве усилителя самые маленькие S.C.R. могут быть включены с мощностью затвора всего в несколько микроватт и переключением в 200 Вт. Это дает прирост мощности более 10 миллионов, что делает S.C.R. — одно из самых чувствительных устройств управления, которые можно получить.

Выпрямитель: Тип #

4. Ртутно-дуговые выпрямители :

Ртутно-дуговый выпрямитель состоит из сосуда, сделанного из стекла или, возможно, из стали и содержащего вакуум. На дне контейнера находится лужа жидкой ртути, которая действует как отрицательная сторона выпрямителя (называемая катодом). Положительная сторона выпрямителя (называемая анодом) — это угольный электрод, вставленный в камеру над ртутным резервуаром.

На рис. 4.2 представлена схема ртутно-дугового выпрямителя. Выпрямитель запускается, пропуская ток через ртутный катод через электрод зажигания, который только касается верхней части ртутной ванны. Этот ток нагревает пятно на поверхности ртути, в результате чего часть ртути испаряется.

Таким образом, пространство между анодом и катодом заполняется парами ртути. Затем поджигающий электрод снимается с поверхности этой ртути, и возникает дуга за счет ионизации паров ртути.Если анод более положительный, чем катод, дуга передается от запального электрода к аноду, и ток течет через выпрямитель.

Если и когда переменный ток подается на выпрямитель через угольный анод и ртутный катод, ток течет через него только в течение полупериода, когда угольный анод является положительным по отношению к ртутному катоду.

Если, как во многих приложениях, ток от выпрямителя поступает только с перерывами, дуга поддерживается, позволяя небольшому току непрерывно проходить через выпрямитель через небольшой возбуждающий анод.

Ртутно-дуговые выпрямители

могут использоваться для подачи больших токов при высоком напряжении и, следовательно, могут питать большое оборудование постоянного тока. Важным применением в горнодобывающей промышленности является обеспечение оконных двигателей постоянного тока от сети переменного тока.

Half-Wave Исправления:

Если в цепь, к которой подключен источник переменного тока, включен одиночный выпрямитель, ток будет течь в этой цепи только в течение одной половины каждого цикла питания.Во время другой половины цикла, когда полярность источника питания меняется, ток пытается течь в противоположном направлении, но блокируется выпрямителем.

Таким образом, включение одного выпрямителя в схему приводит к получению серии импульсов тока в одном направлении с интервалами между ними, когда ток вообще не течет (рис. 4.3). Таким образом, один выпрямитель обеспечивает однополупериодное выпрямление.

Full-Wave Выпрямление:

Для получения более продолжительного источника постоянного тока требуется выпрямительный мост.Выпрямительный мост для однофазного источника переменного тока состоит из четырех выпрямителей, подключенных, как показано на рис. 4.4. Такое расположение позволяет току течь от источника переменного тока в линии постоянного тока в течение всего цикла переменного тока.

В течение одной половины цикла ток течет от переменного тока. линия «A» в положительный постоянный ток. линия через выпрямитель 3, и ток течет от отрицательного постоянного тока. линия в переменный ток линия «B» через выпрямитель 2. Во втором полупериоде ток течет от a.c. линия «B» в положительный постоянный ток. линия через выпрямитель 4, и ток течет от отрицательного постоянного тока. линия в переменный ток линия A через выпрямитель 1.

Таким образом, выпрямление с использованием мостовой сети известно как двухполупериодное выпрямление.

Двухполупериодное выпрямление однофазного источника переменного тока при использовании всего цикла переменного тока не дает постоянного постоянного тока. Он производит серию импульсов, каждый из которых соответствует половине цикла переменного тока.Напряжение на выходе постоянного тока мгновенно падает до нуля дважды в каждом цикле переменного тока.

Трехфазное питание Исправление:

Более плавный выход постоянного тока может быть получен путем выпрямления трехфазного источника питания, который дает выход постоянного тока, который является почти стабильным. Выходной сигнал имеет пульсацию, состоящую из шести небольших пиков в каждом цикле подачи питания. Текущие пути в сети также показаны на рисунке.

Выпрямитель: Тип #

5.Строительство выпрямительных мостов :

Принципы выпрямления применимы как к металлическим, так и к ртутным выпрямителям. Двухполупериодные металлические выпрямители могут быть получены с четырьмя или шестью секциями, прикрепленными к одному стержню, так что все выпрямительные блоки для мостовой сети содержатся в одном компоненте. Просто необходимо подключить предусмотренные клеммы к правильным точкам в цепи.

Типы ртутных выпрямителей, которые в основном используются в угольных шахтах, предназначены для плавного прямого исправления от трехфазного источника питания, аналогичного тому, который получается от моста с шестью выпрямителями.Такой выпрямитель имеет шесть анодов, и все они работают от единого ртутного пула.

Выпрямитель подключен к трехфазному источнику питания через трансформатор, имеющий шесть первичных обмоток, соединенных двойной звездой, что фактически обеспечивает шестифазное питание. Когда дуга затягивается, она всегда передается на анод, который в данный момент является наиболее положительным. Следовательно, он посещает каждый анод один раз в каждом цикле, и ток непрерывно течет через выпрямитель.

Выпрямитель: Тип #

6.Искробезопасность и выпрямители : Выпрямители

используются в некоторых типах искробезопасного оборудования для разряда энергии, выделяющейся при разрыве цепи. Один из способов — подключить выпрямитель параллельно индуктивной части цепи. Полярность выпрямителя устроена так, что он обеспечивает путь с низким сопротивлением для самоиндуцированной цепи в момент разряда, но не обеспечивает параллельный путь для нормальной рабочей цепи.

Осторожно:

Однако следует всегда помнить, что испытание высоким напряжением или испытание высоковольтным мегомметром с помощью Megger или Metro никогда не должно выполняться на какой-либо цепи, содержащей металлический или полупроводниковый выпрямитель.Использование тестера высокого напряжения с выпрямителем в цепи может привести к подаче высокого напряжения на пластины и выходу выпрямителя из строя.

Эта мера предосторожности особенно важна при испытании искробезопасных цепей или цепей управления.

Если выпрямитель в цепи выходит из строя, цепь может продолжать нормально работать, но это будет небезопасно, и дальнейшее использование может привести к несчастному случаю. Следовательно, при испытании высокого напряжения обязательно отключите выпрямительную цепь.

Диодные выпрямительные схемы

»Электроника

Цепи диодного выпрямителя

бывают разных форм, от простых диодов до полуволновых, двухполупериодных выпрямителей, использующих мостовые выпрямители, удвоители напряжения и многие другие.

Цепи диодного выпрямителя Включают:
Цепи диодного выпрямителя Полуволновой выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель Двухполупериодный мостовой выпрямитель Синхронный выпрямитель

Диодные выпрямительные схемы — одна из ключевых схем, используемых в электронном оборудовании.Их можно использовать в импульсных источниках питания и линейных источниках питания, в демодуляции радиочастотных сигналов, измерении мощности радиочастот и во многом другом.

Существует несколько различных типов схем диодного выпрямителя, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Решение о том, какой тип диодной схемы использовать, зависит от конкретной ситуации.

Основы схемы диодного выпрямителя

Ключевым компонентом любой схемы выпрямителя, естественно, является используемый диод или диоды. Эти устройства уникальны тем, что пропускают ток только в одном направлении.Интересно, что Амброуз Флеминг, который изобрел первую форму диода, назвал свою версию клапаном из-за его одностороннего действия. Полупроводниковые диоды теперь выполняют ту же функцию, но занимают небольшую часть пространства и обычно составляют лишь небольшую часть стоимости.

Полупроводниковый диод имеет характеристики, похожие на показанные ниже. В прямом направлении требуется небольшое напряжение на диоде, прежде чем он станет проводящим — это называется напряжением включения. Фактическое напряжение зависит от типа диодного выпрямителя и используемого материала.Для стандартного выпрямителя с кремниевым диодом это напряжение включения составляет около 0,6 В. Германиевые диоды имеют напряжение включения около 0,2 — 0,3 В, а кремниевые диоды Шоттки имеют аналогичное напряжение включения в диапазоне 0,2 — 0,3 В

PN диод VI характеристика

В обратном направлении диодный выпрямитель окончательно выйдет из строя. Напряжение пробоя обычно значительно превышает напряжение включения — шкалы на диаграмме были изменены (сжаты) в обратном направлении, чтобы показать, что происходит обратный пробой.

Примечание о типах диодов:

Хотя основная функция диода остается прежней, существует много различных типов с немного разными характеристиками. Некоторые из них оптимизированы для выпрямления мощности, другие — для выпрямления сигналов, третьи используют диодный переход для излучения света или имеют переменную емкость и т. Д.

Подробнее о типах полупроводниковых диодов .

Для выпрямления мощности обычно используются силовые диоды или диоды Шоттки.Для выпрямления сигналов можно использовать мелкоконтактные диоды, сигнальные диоды или диоды Шоттки. Преимущество диода Шоттки в том, что для прямой проводимости требуется только прямое напряжение около 0,2 — 0,3 вольт. Это особенно полезно при обнаружении слабых радиосигналов, а при использовании в качестве выпрямителя мощности потери мощности снижаются. Однако характеристики обратной утечки не так хороши, как у обычных кремниевых диодов.

Символ и упаковка диода

Обозначение диодной цепи широко известно.Диоды также поставляются в различных упаковках, хотя некоторые из наиболее распространенных форматов показаны на диаграмме ниже.

Обозначение диодной цепи

Действие диодного выпрямителя

Действие диода — пропускать ток только в одном направлении. Поэтому на диод подается переменная форма волны, тогда это позволит проводить только половину формы волны. Оставшаяся половина заблокирована.

Выпрямляющее действие диода

Схема диодного выпрямителя

Существует несколько различных конфигураций схемы диодного выпрямителя.Каждая из этих различных конфигураций имеет свои преимущества и недостатки и поэтому применима к различным приложениям.

Схема однополупериодного выпрямителя: Это самая простая форма выпрямителя. Часто использование только одного диода блокирует половину цикла и пропускает другой. Таким образом, используется только половина формы волны.
Хотя преимуществом этой схемы является ее простота, недостатком является то, что между последовательными пиками выпрямленного сигнала больше времени.Это делает сглаживание менее эффективным и затрудняет подавление пульсаций высокого уровня.
Эта схема не используется для каких-либо источников питания — она чаще используется для обнаружения сигналов и уровней.
Двухполупериодная схема выпрямителя: Эта форма выпрямительной схемы использует обе половины формы волны. Это делает эту форму выпрямителя более эффективной, а поскольку в обеих половинах цикла присутствует проводимость, сглаживание становится намного проще и эффективнее.Есть два типа выпрямителей с полным выпрямителем.
- Двухдиодный двухдиодный двухполупериодный выпрямитель с ленточным трансформатором: Двухдиодная версия двухполупериодной схемы выпрямителя требует центрального отвода в трансформаторе. Когда использовались вакуумные трубки / термоэмиссионные клапаны, этот вариант широко использовался ввиду стоимости клапанов. Однако в случае с полупроводниками четырехдиодная мостовая схема позволяет сэкономить на стоимости трансформатора с центральным ответвлением и является столь же эффективной.
- Мостовая схема полного выпрямителя: Это особая форма двухполупериодного выпрямителя, в котором используются четыре диода в мостовой топологии. Мостовые выпрямители широко используются, особенно для выпрямления мощности, и их можно получить в виде единого компонента, содержащего четыре диода, соединенных в виде моста.
  В этом формате используются четыре диода, по два проводящих в каждой половине цикла. Это означает, что есть два падения напряжения на диодах, которые могут рассеивать некоторую мощность, но это экономит потребность в трансформаторе с центральным ответвлением, что дает значительную экономию затрат.Кроме того, диоды не обязательно должны иметь такое высокое номинальное обратное напряжение, как те, которые используются в конфигурации с двумя диодами.
  Ввиду того, что имеется два падения напряжения на диодах, эта схема редко используется для обнаружения сигналов. Однако он очень подходит для использования в линейных источниках питания, а также во многих случаях в импульсных источниках питания.
Схема синхронного выпрямителя: Синхронные или активные выпрямители используют активные элементы вместо диодов для обеспечения переключения.Это позволяет избежать потерь в диодах и значительно повысить эффективность.
Ввиду более высокого уровня эффективности, которую могут обеспечить синхронные выпрямители, они очень широко используются в высокоэффективных импульсных источниках питания. Их сложность более чем перевешивается гораздо более высоким достижимым уровнем эффективности.

Принимая во внимание разнообразие различных типов выпрямительных схем, существует хороший выбор того, какой тип использовать.Во многих случаях это продиктовано требуемым уровнем производительности, и в большинстве случаев требуется двухполупериодный выпрямитель. Благодаря доступности и низкой стоимости мостовых выпрямителей, это, как правило, самый дешевый вариант, а не экономия на диодах и необходимость в центральном ленточном трансформаторе.

Из-за современных источников питания, требующих еще более высокого уровня эффективности, многие разработчики обращаются к использованию синхронных выпрямителей. Хотя они более сложные и, следовательно, стоят дороже, эти затраты часто окупаются отдачей, которую они дают при повышении уровня эффективности.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Выпрямители

Многие устройства в самолетах требуют для работы большой силы тока и низкого напряжения постоянного тока. Эту мощность могут обеспечивать генераторы с приводом от двигателя постоянного тока, мотор-генераторные установки, ламповые выпрямители, сухие дисковые или твердотельные выпрямители.

В самолетах с системами переменного тока использование специального генератора постоянного тока нежелательно, поскольку для секции вспомогательного оборудования двигателя потребуется приводить в действие дополнительное оборудование. Мотор-генераторные установки, состоящие из двигателей переменного тока с воздушным охлаждением, которые приводят в действие генераторы постоянного тока, устраняют это препятствие, поскольку они работают непосредственно от системы питания переменного тока. Вакуумные лампы или твердотельные выпрямители различных типов обеспечивают простой и эффективный метод получения постоянного высокого напряжения при низкой силе тока.

Сухие дисковые и твердотельные выпрямители, с другой стороны, являются отличным источником высокого тока при низком напряжении.

Выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный, ограничивая или регулируя направление тока. Основные типы выпрямителей — сухие дисковые и твердотельные. Твердотельные или полупроводниковые выпрямители заменили практически все другие типы; и, поскольку сухие диски и двигатели-генераторы в значительной степени ограничены более старыми моделями самолетов, большая часть исследований выпрямителей посвящена твердотельным устройствам, используемым для выпрямления. В этом тексте обсуждаются два метода: однополупериодный выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель.

Полупериодный выпрямитель

На рисунке 12-215 показана основная концепция полуволнового выпрямителя. Когда сигнал переменного тока имеет положительный размах, как показано на Рисунке 12-215A, полярности на диоде и нагрузочном резисторе также положительны. В этом случае диод смещен в прямом направлении и может быть заменен коротким замыканием, как показано на рисунке. Положительная часть входного сигнала появляется на нагрузочном резисторе без потери потенциала на последовательном диоде.

Рисунок 12-215.Основная концепция однополупериодного выпрямителя.

Рисунок 12-215B теперь показывает, что входной сигнал переворачивается. Обратите внимание, что полярности на диоде и нагрузочном резисторе также поменялись местами. В этом случае диод теперь смещен в обратном направлении и может быть заменен эквивалентной разомкнутой цепью. Ток в цепи теперь равен 0 ампер, а падение напряжения на нагрузочном резисторе составляет 0 вольт. Результирующую форму сигнала для полного синусоидального входа можно увидеть в правом углу рисунка 12-215. Форма выходного сигнала является воспроизведением входного сигнала за вычетом отрицательного размаха напряжения волны.По этой причине этот тип выпрямителя называется однополупериодным.

Рисунок 12-215. Основная концепция однополупериодного выпрямителя.

Двухполупериодный выпрямитель

На рисунке 12-216 показано более частое использование диода в качестве выпрямителя. Этот тип выпрямителя называется двухполупериодным мостовым выпрямителем. Термин «двухполупериодный» указывает на то, что выходной сигнал представляет собой непрерывную последовательность импульсов, а не имеет промежутки, которые появляются в полуволновом выпрямителе.

Рисунок 12-216. Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

На рисунке 12-216C показано начальное состояние, во время которого в сеть подается положительная часть входного сигнала. Обратите внимание на полярность диодов. Диоды D2 и D4 имеют обратное смещение и могут быть заменены на разомкнутую цепь. Диоды D1 и D3 смещены в прямом направлении и работают как разомкнутая цепь. Путь тока через диоды хорошо виден, и результирующая форма волны проявляется на нагрузочном резисторе.

Во время отрицательной части приложенного сигнала диоды меняют свою полярность и состояние смещения.Результатом является сеть, показанная на Рисунке 12-216D. Теперь ток проходит через диоды D4 и D2, которые смещены в прямом направлении, в то время как диоды D1 и D3 по существу являются разомкнутыми цепями из-за смещения в обратном направлении. Обратите внимание, что во время обоих изменений формы входного сигнала ток проходит через нагрузочный резистор в одном и том же направлении. Это приводит к тому, что отрицательное колебание формы волны переворачивается вверх на положительную сторону временной шкалы.

Рисунок 12-216. Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Dry Disk

Сухие дисковые выпрямители работают по принципу, согласно которому электрический ток течет через соединение двух разнородных проводящих материалов быстрее в одном направлении, чем в противоположном.Это верно, потому что сопротивление току в одном направлении низкое, а в другом — высокое. В зависимости от используемых материалов, несколько ампер могут течь в направлении низкого сопротивления, но только несколько миллиампер в направлении высокого сопротивления.

В самолетах можно встретить три типа сухих дисковых выпрямителей: выпрямитель из оксида меди, выпрямитель из селена и выпрямитель на основе сульфида магния и меди. Выпрямитель из оксида меди состоит из медного диска, на котором в результате нагрева образован слой оксида меди.[Рис. 12-217] Он также может состоять из химического препарата оксида меди, равномерно распределенного по поверхности меди. Металлические пластины, обычно свинцовые, прижимаются к двум противоположным сторонам диска для обеспечения хорошего контакта. Ток идет от меди к оксиду меди.

Рисунок 12-217. Выпрямитель с сухим диском из оксида меди.

Селеновый выпрямитель состоит из железного диска, похожего на шайбу, с одной стороны, покрытой селеном. Его работа аналогична работе выпрямителя из оксида меди.Ток течет от селена к железу.

Магниево-медно-сульфидный выпрямитель изготовлен из магниевых дисков шайбовой формы, покрытых слоем сульфида меди. Диски устроены аналогично другим типам. Ток течет от магния к сульфиду меди.

Типы диодов

Сегодня существует множество разновидностей диодов, которые можно сгруппировать в одну из нескольких основных категорий.

Диоды выпрямителя мощности

Диод выпрямителя обычно используется в приложениях, где требуется большой ток, например, в источниках питания.Диапазон, в котором диод может выдерживать ток, может варьироваться от одного до сотен ампер. Одним из распространенных примеров диодов является серия диодов с номерами деталей от 1N4001 до 1N4007. «1N» указывает, что имеется только один переход PN или что устройство является диодом. Средний диапазон допустимого тока для этих выпрямительных диодов составляет около одного ампера с пиковым обратным напряжением от 50 до 1000 вольт. Выпрямительные диоды большего размера могут нести токи до 300 ампер при прямом смещении и иметь пиковое обратное напряжение 600 вольт.Отличительной особенностью выпрямительных диодов большего размера является то, что они заключены в металлический корпус для отвода тепла. [Рисунок 12-218] Рисунок 12-218. Диоды общего назначения.

Стабилитроны

Стабилитроны (иногда называемые «пробивными диодами») спроектированы так, что они пробиваются (пропускают ток), когда потенциал цепи равен или превышает желаемое напряжение обратного смещения. Обычно встречающийся диапазон пробивных напряжений обратного смещения может составлять от 2 до 200 вольт в зависимости от конструкции.Как только достигается определенное напряжение обратного смещения, диод проводит и ведет себя как источник постоянного напряжения. В нормальном рабочем диапазоне стабилитрон работает как регулятор напряжения, ограничитель формы сигнала и другие связанные функции.

Ниже желаемого напряжения стабилитрон блокирует схему, как и любой другой диод, смещенный в обратном направлении. Поскольку стабилитрон обеспечивает свободный поток в одном направлении, когда он используется в цепи переменного тока, необходимо использовать два диода, подключенных в противоположных направлениях.Это заботится о обоих изменениях тока. Номинальная мощность этих устройств варьируется от 250 милливатт до 50 Вт.

Диоды специального назначения

Уникальные характеристики полупроводникового материала позволили разработать многие специализированные типы диодов. Для общего ознакомления дано краткое описание некоторых наиболее распространенных типов диодов. [Рисунок 12-219] Рисунок 12-219. Условные обозначения диодов специального назначения.

Светоизлучающий диод (LED)

В диоде с прямым смещением электроны пересекают переход и попадают в дырки.Когда электроны попадают в валентную зону, они излучают энергию. В выпрямительном диоде эта энергия рассеивается в виде тепла. Однако в светоизлучающем диоде (СИД) энергия рассеивается в виде света. Используя такие элементы, как галлий, мышьяк и фосфор, светодиод может быть спроектирован так, чтобы излучать цвета, такие как красный, зеленый, желтый, синий и инфракрасный свет. Светодиоды, предназначенные для видимой части спектра, полезны для приборов, индикаторов и даже освещения кабины. Преимущества светодиодов перед лампами накаливания — более длительный срок службы, более низкое напряжение, более быстрое включение и выключение и меньшее нагревание.

Жидкокристаллические дисплеи (ЖКД)

Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) имеет преимущество перед светодиодами в том, что для работы требуется меньше энергии. Там, где светодиоды обычно работают в диапазоне милливатт, ЖК-дисплей работает в диапазоне микроватт. Жидкий кристалл заключен между двумя стеклянными пластинами. Когда на ЖК-дисплей не подается напряжение, дисплей четкий. Однако при приложении напряжения происходит изменение ориентации атомов кристаллов.Затем падающий свет отражается в другом направлении. Матовый вид приводит к областям, к которым приложено напряжение, и позволяет различать числовые значения.

Фотодиод

Тепловая энергия производит неосновные носители в диоде. Чем выше температура, тем больше ток в диоде обратного тока. Световая энергия также может производить неосновные носители. Используя небольшое окошко для открытия PN-перехода, можно построить фотодиод.Когда свет падает на переход фотодиода с обратным смещением, внутри обедненного слоя создаются пары электрон-дырка. Чем сильнее свет, тем больше количество светоносителей, что, в свою очередь, вызывает большую величину обратного тока. Благодаря этой характеристике фотодиод может использоваться в схемах детектирования света.

Варактор

Варактор — это просто диод переменной емкости. Подаваемое обратное напряжение регулирует переменную емкость диода.Переходная емкость уменьшается по мере увеличения обратного напряжения. Во многих приложениях варактор заменил старые механически настроенные конденсаторы. Варакторы могут быть размещены параллельно с индуктором и обеспечивать резонансный контур резервуара для схемы настройки. Путем простого изменения обратного напряжения на варакторе можно отрегулировать резонансную частоту контура.

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки предназначены для того, чтобы иметь металл, например золото, серебро или платину, на одной стороне перехода и легированный кремний, обычно N-типа, на другой стороне перехода .Этот тип диодов считается униполярным устройством, потому что свободные электроны являются основным носителем по обе стороны от перехода. Диод Шоттки не имеет зоны истощения или накопления заряда, что означает, что время переключения может достигать 300 МГц. Эта характеристика превосходит характеристики биполярного диода.

Идентификация диодов

На рисунке 12-218 показан ряд методов, используемых для идентификации диодов. Обычно производители помещают на диод какой-либо идентификатор, чтобы указать, какой конец является анодом, а какой — катодом.Точки, полосы, цветные полосы, буква «k» или необычная форма обозначают катодный конец диода.

Рисунок 12-218. Диоды общего назначения.

Flight Mechanic рекомендует

типов, приложений, принципиальных схем и форм сигналов в MATLAB

Выпрямитель — это устройство, которое используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC). Силовой диод, используемый в качестве силового электронного переключателя. Диод позволяет электрическому току течь только в одном направлении. Этот процесс известен как исправление.Для управляемого выпрямителя Power BJT используется как коммутирующее устройство.

Выходной сигнал выпрямителя не является чистой синусоидой, эта форма волны известна как пульсирующий постоянный ток. Если вам нужна чистая синусоида, вы должны использовать схемы сглаживания. Эти схемы сглаживания известны как фильтры. Если этот пульсирующий постоянный ток использовать напрямую, это приведет к снижению производительности устройства.

Приложение :

Выпрямители, используемые в блоках питания электронного оборудования.
Используется для обнаружения радиосигналов с амплитудной модуляцией.
Выпрямители подают поляризованное напряжение для сварки.
Используется для точного управления тяговыми двигателями.
Линия электропередачи HVDC
Используется в цепях зажигания и схемах генерации импульсов.
Используется в цепи умножителя напряжения, модуляции и демодуляции.

Типы :

Выпрямители, используемые для преобразования переменного тока в постоянный.Следовательно, на входе выпрямителя подается переменный ток. Есть два типа переменного тока: однофазный и трехфазный. Итак, по блоку питания различают два типа выпрямителей;

Однофазный выпрямитель
Трехфазный выпрямитель

Кроме того, выпрямители классифицируются по форме выходного сигнала.

Однополупериодный выпрямитель
Двухполупериодный Выпрямитель
- мостовой выпрямитель
- Выпрямитель с центральным отводом

Давайте кратко обсудим все типы выпрямителей.Все принципиальные схемы и формы сигналов смоделированы из MATLAB.

Однофазный выпрямитель

В выпрямителях этого типа входной источник питания — однофазный переменный ток. По форме выходного сигнала однофазный выпрямитель делится на две части;

A) Однофазное полуволновое

Это простой тип выпрямителя, который состоит только из одного силового диода. Для приложений малой мощности используется этот тип выпрямителя.Принципиальная схема показана на приведенной ниже схеме.

рисунок-1 принципиальная схема однофазной полуволны Рисунок-2 Форма выходного сигнала однофазного полумоста

В положительном полупериоде источника питания диод работает в прямом смещении. Следовательно, это позволяет току течь через диод. В отрицательном полупериоде питания диод работает в режиме обратного смещения. Следовательно, он не позволит току течь по цепи.

При этой операции диод пропускает ток только в положительном полупериоде.Таким образом, ток через нагрузку — это только положительный полупериод. Форма выходного сигнала показана на рисунке выше.

B) Однофазный Двухполупериодный

В однополупериодном выпрямителе он преобразуется только в положительный полупериод переменного тока. В двухполупериодном выпрямителе он преобразует как положительный, так и отрицательный цикл питания переменного тока в положительный и отрицательный. Есть два типа двухполупериодных выпрямителей.

Однофазный полный мост

В этом типе выпрямителя четыре диода подключены, как показано на приведенной ниже принципиальной схеме.В этих выпрямителях одновременно два диода в прямом смещении и два диода в обратном смещении.

Рисунок-3 принципиальная схема однофазного полнополупериодного сигнала Рисунок-4 Форма выходного сигнала однофазного полного моста

Согласно принципиальной схеме, для положительного полупериода питания переменного тока диоды D1 и D3 находятся в прямом смещении, а диоды D2 и D4 включены. обратное смещение. Итак, направление тока от нагрузки показано на рисунке 5. для отрицательного полупериода питания переменного тока диоды D2 и D4 находятся в прямом смещении, а диоды D1 и D3 — в обратном смещении.В этом состоянии также направление тока через нагрузку не изменяется в течение положительного и отрицательного полупериода питания переменного тока.

Рисунок 5A Работа однофазного полноволнового режима для положительного полупериода Рисунок-5B Работа однофазного полнополупериодного сигнала для отрицательного полупериода

Однофазный двухполупериодный центральный отвод

В выпрямителях этого типа два диода и один трансформатор подключены, как показано на схеме ниже. Этот трансформатор имеет средний отвод вторичной обмотки.Во время положительного полупериода входного переменного тока диод D1 работает как прямое смещение, а диод D2 — как обратное. Направление тока от нагрузки показано на рисунке 6. Во время отрицательного полупериода входного переменного тока диод D2 имеет прямое смещение, а диод D1 — обратное смещение. Как видно из рисунка ниже, направление тока от нагрузки не меняется в течение положительного и отрицательного полупериода входа переменного тока.

Рисунок 6 принципиальная схема Однофазный двухполупериодный центральный ответвления Рисунок 7 Форма волны однофазного двухполупериодного центрального ответвления

Трехфазный выпрямитель

Когда вход источника питания переменного тока трехфазный, используется выпрямитель, известный как трехфазный выпрямитель.Подобно однофазному выпрямителю, трехфазный выпрямитель также делится на две части в соответствии с формой выходного сигнала.

Трехфазная полуволна
Трехфазный двухполупериодный

Этот тип выпрямителей используется в отраслях, где подключаются большие нагрузки. В ЛЭП HVDC используются выпрямители этого типа. На вход устройства подается трехфазный переменный ток. Следовательно, для этого типа устройств необходимо трехфазное питание переменного тока.

Трехфазная полуволна

В трехфазных однополупериодных выпрямителях три диода подключены к каждой фазе трехфазного источника переменного тока.Трехфазный выпрямитель такой же, как три однофазных выпрямителя. Каждый диод работает (прямое смещение) в течение одной трети цикла входного переменного тока, а оставшиеся два диода остаются в разомкнутой цепи (обратное смещение). Принципиальная схема и формы сигналов показаны на рисунке ниже.

Рисунок 8 — принципиальная схема трехфазной полуволны Рисунок-9 — форма волны трехфазной полуволны

Трехфазная полуволна

В мостовых выпрямителях используется шесть диодов. Как мы видели в полумостовых выпрямителях, только полупериод переменного тока преобразуется в пульсирующий постоянный ток.Но в случае мостовых выпрямителей оба полупериода преобразуются в пульсирующий постоянный ток.

Шесть диодов, соединенных в виде моста, как показано на принципиальной схеме. Есть три руки. Как показано на принципиальной схеме, верхние диоды (D1, D3 и D5) подключены к положительной клемме, а нижние диоды (D2, D4 и D6) подключены к отрицательной клемме источника питания переменного тока.

Принципиальная схема и формы сигналов показаны на рисунке ниже.

Рисунок 10 — принципиальная схема трехфазного полнополупериодного сигнала.

1164 просмотров всего, сегодня 5 просмотров

Что такое выпрямитель и для чего он нужен

Основные типы и схемы выпрямителей

Однополупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель

Трехфазный выпрямитель

Принцип работы выпрямителя

Характеристики и параметры выпрямителей

Применение выпрямителей в электронике

Сварочные выпрямители: особенности и применение

Как выбрать подходящий выпрямитель

Современные тенденции в разработке выпрямителей

Типы и схемы выпрямителей | Все своими руками

Типы выпрямителей, двухполупериодная схема, однополупериодная схема, схема мостового выпрямления, двухполупериодная со средней точкой

Двухполупериодная схема выпрямления

Схема двухполупериодного выпрямителя

Однополупериодная схема выпрямления

Схема однополупериодного выпрямителя

Для чего нужен в генераторе переменного тока диодный выпрямитель? Виды выпрямителей

Сварочный выпрямитель: виды, назначение, конструкция

Разновидности выпрямляющего оборудования

Из чего состоит прибор?

Прибор с трансформаторной регулировкой и кремниевыми диодами

Прибор с регулируемым тиристором и многопостовое устройство

1. Электронные выпрямители — СтудИзба

Рекомендуемые файлы

Выпрямительный диод — виды, принцип работы и применение

Принцип действия

Использование сборки

Физико-технические параметры

Выбор выпрямительных диодов

Диод Шоттки

Диод-стабилитрон

Практическое использование выпрямительного диода

Сварочные выпрямители, аппараты и источники сварочного тока

Однопостовые выпрямители для ручной дуговой сварки

Многопостовые выпрямители для ручной дуговой сварки

Выпрямители для полуавтоматической и автоматической сварки

Введение в выпрямитель — инженерные знания

Введение в выпрямитель

Типы выпрямителей

Однофазные выпрямители

Полноволновой выпрямитель

Управляющий выпрямитель

Полноволновой управляемый выпрямитель

Выпрямитель сравнения

Применение выпрямителя

Автор: Генри

Что такое выпрямитель и типы выпрямителей

— обзор

10.2.3.1 Взаимосвязь напряжений

10.2.3.2 Текущие отношения

10.2.3.3 Коэффициент выпрямления

10.2.3.4 Форм-фактор

10.2.3.5 Коэффициент пульсаций

10.2.3.6 Коэффициент использования трансформатора

Топ-6 типов выпрямителей

Выпрямитель: Тип #

Выпрямитель: Тип #

Выпрямитель: Тип #

Выпрямитель: Тип #

Выпрямитель: Тип #

Выпрямитель: Тип #

»Электроника

бывают разных форм, от простых диодов до полуволновых, двухполупериодных выпрямителей, использующих мостовые выпрямители, удвоители напряжения и многие другие.

Основы схемы диодного выпрямителя

Примечание о типах диодов:

Символ и упаковка диода

Действие диодного выпрямителя

Схема диодного выпрямителя

Выпрямители

Полупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель

Dry Disk

Типы диодов

Идентификация диодов

Flight Mechanic рекомендует

типов, приложений, принципиальных схем и форм сигналов в MATLAB

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка