Povijesno, isplativije je i jeftinije primati struju u obliku naizmjenične struje koju generiraju proizvođači elektrana. Takav je prikaz omogućio njegov učinkovit prijenos na velikim daljinama. Na kraju prijema pretvoren je u jednofazni napon, pogodan za potrošače, i u tom je obliku ulazio u dalekovod. Međutim, unutarnji krugovi većine modernih prijemnika snage trebaju konstantno napajanje, čija se vrijednost odabire iz standardnog niza vrijednosti od 5, 9, 12, 24, 36 ili 48 V. Da bi se dobili, u krug elektroničkih uređaja mora se uvesti poseban ispravljač napona (na primjer 24 volta).
Princip rada ispravljača
Za jasno razumijevanje principa rada istosmjernog ispravljača, prvo morate uzeti u obzir da se poluvodički elementi (diode) koriste za ispravljanje izmjeničnog napona. Njihova odlika je sposobnost provođenja struje u samo jednom smjeru. Zbog ovog svojstva naizmjenični napon koji se na njih primjenjuje na izlazu imat će oblik pozitivnih pulsacija s odsječenim donjim polovicama razdoblja polu-oscilacije. Uz pozitivne polu-valove, kroz diodu će strujati struja, što je osnova za stvaranje konstantnog napajanja. Da biste ga dobili, potrebni su dodatni električni elementi.
Bilo koji trenutni ispravljač sadrži sljedeće glavne čvorove:
- Transcendirajući transformator koji pretvara 220 volti u željenu vrijednost;
- skup dioda (most);
- kondenzator za izglađivanje (filtriranje);
- stabilizator izrađen na osnovi elemenata tranzistora.
Postoje mnoge mogućnosti elektronskih ispravljača, koji se razlikuju u broju i načinu spajanja dioda, kao i njihovim radnim parametrima. Posebno su zanimljivi različiti pristupi uključivanju diodnih elemenata u krug. Stabilizacijska kaskada ispravljačkog uređaja sastavljena je na tranzistorskim prekidačima, nazvanim elektronskim relejima.
Vrste ispravljača
Ovisno o načinu uključivanja poluvodičkih dioda, svi izmjenični ispravljači podijeljeni su u sljedeće vrste:
- polu-val (polu-val);
- dvo-valni val (puni val s srednjoročnom ili Mitkevićevom shemom);
- Gretzov most ili ispravljači;
- ispravljači s udvostručenjem radnog napona i ostali, rjeđi krugovi.
Polvučno prebacivanje je najjednostavnija metoda koja se koristi za ispravljanje izmjenične struje. Drugi naziv je nulte ispravljački krug.
Korištenjem uređaja ove klase moguće je dobiti samo pulsirajuću (iskorištenu samo polovicu) izlaznu struju. Za sheme temeljene na poluvalnom principu karakteristična je niska učinkovitost pretvorbe i rijetko se koriste. Njihove polu-valne kolege sadrže dvije diode i pružaju polu-valovno ispravljanje oba polariteta. Učinkovitije su i koriste se u jednostavnim izvorima napajanja.
Jednofazni mostni ispravljači, takozvani Gretz-krugovi s 4 diode, karakterizira visoka učinkovitost, što se podrazumijeva kao učinkovitost korištenja snage dobivene od transformatora.
Napon na izlazu poluvodičkih ispravljačkih mostova dobra je osnova za naknadno izglađivanje i stabilizaciju - za dobivanje istosmjerne struje.
Oni se široko koriste u uređajima povećanog intenziteta energije, poput generatora s izlaznim naponima od desetaka do stotina volti. Njihove prednosti uključuju:
- niski povratni napon (Volta frakcije);
- male dimenzije;
- visoka učinkovitost korištenja transformatora (u usporedbi sa Mitkevićevom shemom).
Značajan nedostatak mostovnih krugova je dvostruko veći pad napona preko dioda, što ih prisiljava na odabir izlaznih parametara transformatora s marginom tijekom razvoja. Taj se dio korisne snage tada gubi na spojevima četiri diode.
Vrste ispravljača po funkcionalnosti
Prema svojoj namjeni i funkciji, poznati uzorci ispravljača podijeljeni su na jednofazne i trofazne uređaje. Prvi se koriste u električnim mrežama stambenih zgrada i privatnih kuća, a namijenjeni su za napajanje kućanskih aparata. Drugi su elektronički modul od 3 jedinice iste vrste, izrađen prema jednoj od sljedećih shema:
- jednociklični ispravljači;
- push-pull sustavi;
- kombinirani moduli: s dva trofazna namota s paralelnim i serijskim spajanjem dioda.
Uporaba jednocikličkih shema transformacije ograničena je zbog male učinkovitosti ispravljanog napona. Njihovi push-pull analozi široko se koriste u istosmjernim motorima i ostalim električnim strojevima koji u svom dizajnu sadrže sklopove četkica. Osim klasičnih ispravljača dizajniranih za ugradnju u motore komutatora, postoje sheme koje mogu povećati izlazni napon nekoliko puta. Poseban je slučaj takvih rješenja ispravljač dupliranja napona.
Krug ispravljača s udvostručenjem napona razlikuje se samo u pojedinostima od već razmatranih opcija. Takvi se uređaji obično nazivaju množitelji, koji se lako sastavljaju vlastitim rukama.
Osnovni odnosi prilikom izračuna ispravljača
Za izračunavanje 2-valovnog ispravljača odabranog kao primjer, trebate znati sljedeće početne podatke:
- ulazni napon koji djeluje u sekundarnom namotu transformatora;
- struja u diodama koja teče u krugu uzimajući u obzir opterećenje;
- kapacitivnost elektrolitičkog kondenzatora, odabrana na temelju određenog koeficijenta zaglađivanja valovitosti;
- maksimalni napon na njemu.
Važno je uzeti u obzir pad napona preko krutih dioda u otvorenom stanju.
Izračunati omjeri za ovaj slučaj predstavljeni su u sljedećem obliku.
- Struja u namotu transformatora jednaka je veličini s njegovom maksimalnom vrijednošću u opterećenju (Iobm = Inagr).
- Napon u sekundarnom namotu u načinu mirovanja je U2≈ 0,75 Učitavanje.
- Preporučuju se diode ispravljača sa sljedećim parametrima: Ureb> 3.14Unag i Imax> 1.57Inag.
Ispravljači se široko koriste u raznim područjima elektrotehnike i elektronike, uključujući moderne upravljačke sustave. Stoga je tako važno razumjeti što su trenutni ispravljači i koje se njihove sorte koriste za izgradnju najučinkovitijih krugova.
