Ιστορικά, είναι πιο κερδοφόρο και φθηνότερο να παίρνουμε ηλεκτρισμό με τη μορφή εναλλασσόμενου ρεύματος που παράγεται από ηλεκτροπαραγωγούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Μια τέτοια αναπαράσταση επέτρεψε την αποτελεσματική μετάδοσή της σε μεγάλες αποστάσεις. Στο άκρο λήψης, μετατράπηκε σε μονοφασική τάση, κατάλληλη για τους καταναλωτές, και με αυτήν τη μορφή εισήλθε στο καλώδιο τροφοδοσίας. Ωστόσο, τα εσωτερικά κυκλώματα των περισσότερων σύγχρονων δεκτών ισχύος χρειάζονται σταθερή παροχή ρεύματος, η τιμή των οποίων επιλέγεται από μια τυπική σειρά τιμών 5, 9, 12, 24, 36 ή 48 Volts. Για να τα αποκτήσετε, ένας ειδικός ανορθωτής τάσης (για 24 Volt, για παράδειγμα) έπρεπε να εισαχθεί στο κύκλωμα των ηλεκτρονικών συσκευών.
Η αρχή της λειτουργίας του ανορθωτή
Για μια σαφή κατανόηση της αρχής λειτουργίας ενός ανορθωτή DC, θα πρέπει πρώτα να λάβετε υπόψη ότι τα στοιχεία ημιαγωγών (δίοδοι) χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση εναλλασσόμενης τάσης. Το διακριτικό τους χαρακτηριστικό είναι η ικανότητα να ρέει ρεύμα σε μία μόνο κατεύθυνση. Λόγω αυτής της ιδιότητας, η εναλλασσόμενη τάση που εφαρμόζεται σε αυτά στην έξοδο θα έχει τη μορφή θετικών κυματισμών με τα κάτω μισά της περιόδου μισής ταλάντωσης. Με θετικά μισά κύματα, ένα ρεύμα θα ρέει μέσα από τη δίοδο, η οποία είναι η βάση για το σχηματισμό μιας σταθερής τροφοδοσίας. Για να το αποκτήσετε, απαιτούνται επιπλέον ηλεκτρικά στοιχεία.
Κάθε τρέχων ανορθωτής ενσωματώνει τους ακόλουθους κύριους κόμβους:
- Ένας μετασχηματιστής προς τα κάτω που μετατρέπει 220 βολτ στην επιθυμητή τιμή.
- ένα σύνολο διόδων (γέφυρα) ·
- πυκνωτής εξομάλυνσης (φιλτράρισμα)
- σταθεροποιητής με βάση στοιχεία τρανζίστορ.
Υπάρχουν πολλές επιλογές για ηλεκτρονικούς ανορθωτές, που διαφέρουν ως προς τον αριθμό και τη μέθοδο σύνδεσης των διόδων, καθώς και τις παραμέτρους λειτουργίας τους. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι διάφορες προσεγγίσεις για τη συμπερίληψη στοιχείων διόδων στο κύκλωμα. Ο σταθεροποιητικός καταρράκτης της συσκευής ανορθωτή συναρμολογείται σε διακόπτες τρανζίστορ, που ονομάζονται ηλεκτρονικά ρελέ.
Τύποι ανορθωτών
Ανάλογα με τη μέθοδο ενεργοποίησης των διόδων ημιαγωγών, όλοι οι ανορθωτές AC χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:
- μισό κύμα (μισό κύμα);
- δύο μισά κύματα (πλήρες κύμα με μεσαίο σημείο ή σχήμα Mitkevich).
- Γέφυρα Gretz ή ανορθωτές ·
- ανορθωτές με διπλασιασμό της τάσης λειτουργίας και άλλων, λιγότερο κοινών κυκλωμάτων.
Η εναλλαγή μισού κύματος είναι η απλούστερη μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη διόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος. Ένα άλλο όνομα είναι κύκλωμα μηδενικού ανορθωτή.
Χρησιμοποιώντας συσκευές αυτής της κλάσης, είναι δυνατή η λήψη μόνο παλμικού (μόνο μισού) ρεύματος εξόδου. Τα σχήματα που βασίζονται στην αρχή του μισού κύματος χαρακτηρίζονται από χαμηλή απόδοση μετατροπής και σπάνια χρησιμοποιούνται. Τα αντίστοιχα μισά κύματα περιλαμβάνουν δύο διόδους και παρέχουν διόρθωση μισού κύματος και των δύο πολικότητες. Είναι πιο αποτελεσματικά και χρησιμοποιούνται σε απλά τροφοδοτικά.
Μονοφασικοί ανορθωτές γεφυρών, τα λεγόμενα κυκλώματα Gretz με 4 διόδους, χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση, η οποία θεωρείται ως η αποτελεσματικότητα της χρήσης της ισχύος που λαμβάνεται από τον μετασχηματιστή.
Η τάση στην έξοδο των γεφυρών ανορθωτή ημιαγωγών είναι μια καλή βάση για επακόλουθη εξομάλυνση και σταθεροποίηση - για να ληφθεί συνεχές ρεύμα.
Χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές αυξημένης έντασης ενέργειας, όπως γεννήτριες με τάσεις εξόδου από δεκάδες έως εκατοντάδες βολτ. Τα πλεονεκτήματά τους περιλαμβάνουν:
- χαμηλή αντίστροφη τάση (κλάσματα Volta)
- μικρές διαστάσεις
- υψηλή απόδοση χρήσης μετασχηματιστή (σε σύγκριση με το σχήμα Mitkevich).
Ένα σημαντικό μειονέκτημα των κυκλωμάτων γέφυρας είναι μια διπλάσια πτώση τάσης στις διόδους, η οποία τους αναγκάζει να επιλέξουν τις παραμέτρους εξόδου του μετασχηματιστή με περιθώριο κατά την ανάπτυξή τους. Αυτό το μέρος της ωφέλιμης ισχύος χάνεται στη συνέχεια στους κόμβους των τεσσάρων διόδων.
Τύποι ανορθωτών ανά λειτουργικότητα
Ανάλογα με το σκοπό και τη λειτουργικότητά τους, τα γνωστά δείγματα ανορθωτή χωρίζονται σε μονοφασικές και τριφασικές συσκευές. Τα πρώτα χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά δίκτυα πολυκατοικιών και ιδιωτικών σπιτιών και προορίζονται για την τροφοδοσία οικιακών συσκευών. Οι δεύτερες είναι μια ηλεκτρονική μονάδα 3 μονάδων του ίδιου τύπου, κατασκευασμένη σύμφωνα με ένα από τα ακόλουθα σχήματα:
- ανορθωτές ενός κύκλου
- συστήματα ώθησης-έλξης ·
- συνδυασμένες ενότητες: με δύο τριφασικές περιελίξεις με παράλληλη και σειριακή σύνδεση διόδων.
Η χρήση συστημάτων μετασχηματισμού ενός κύκλου είναι περιορισμένη λόγω της χαμηλής απόδοσης της διορθωμένης τάσης. Τα ανάλογα push-pull τους χρησιμοποιούνται ευρέως σε κινητήρες DC και άλλες ηλεκτρικές μηχανές που περιέχουν συγκροτήματα βουρτσών στο σχεδιασμό τους. Εκτός από τους κλασικούς ανορθωτές που προορίζονται για εγκατάσταση σε κινητήρες μετατροπής, υπάρχουν σχήματα που μπορούν να αυξήσουν την τάση εξόδου αρκετές φορές. Μια ειδική περίπτωση τέτοιων λύσεων είναι ένας ανορθωτής διπλασιασμού τάσης.
Το κύκλωμα ανορθωτή με διπλασιασμό τάσης διαφέρει μόνο σε λεπτομέρειες από τις επιλογές που έχουν ήδη εξεταστεί. Τέτοιες συσκευές ονομάζονται συνήθως πολλαπλασιαστές, οι οποίοι συναρμολογούνται εύκολα με τα χέρια τους.
Βασικές σχέσεις κατά τον υπολογισμό του ανορθωτή
Για να υπολογίσετε έναν ανορθωτή 2 μισών κυμάτων που επιλέγεται ως παράδειγμα, πρέπει να γνωρίζετε τα ακόλουθα αρχικά δεδομένα:
- τάση εισόδου που δρα στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή.
- ρεύμα σε διόδους που ρέουν στο κύκλωμα λαμβάνοντας υπόψη το φορτίο.
- χωρητικότητα ενός ηλεκτρολυτικού πυκνωτή, που επιλέγεται βάσει ενός δεδομένου συντελεστή εξομάλυνσης κυματισμών ·
- μέγιστη τάση σε αυτό.
Είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη η πτώση τάσης σε διόδους στερεάς κατάστασης σε ανοιχτή κατάσταση.
Οι υπολογισμένες αναλογίες για αυτήν την περίπτωση παρουσιάζονται στην ακόλουθη μορφή.
- Το ρεύμα στην περιέλιξη του μετασχηματιστή είναι ίσο σε μέγεθος με τη μέγιστη τιμή του στο φορτίο (Iobm = Inagr).
- Η τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη σε κατάσταση αδράνειας είναι U2≈ 0,75Uload.
- Συνιστώνται διόδους ανορθωτή με τις ακόλουθες παραμέτρους: Ureb> 3,14Unag και Imax> 1,57Inag.
Οι ανορθωτές χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της ηλεκτρολογίας και της ηλεκτρονικής, συμπεριλαμβανομένων των σύγχρονων συστημάτων ελέγχου. Επομένως, είναι τόσο σημαντικό να κατανοήσουμε ποιοι είναι οι τρέχοντες ανορθωτές και ποιες είναι οι ποικιλίες τους που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των πιο αποτελεσματικών κυκλωμάτων.
