מבחינה היסטורית, משתלם יותר וזול להשיג חשמל בצורה של זרם חילופין שנוצר על ידי גנרטורים של תחנות כוח. ייצוג כזה איפשר להעביר אותו ביעילות למרחקים גדולים. בסוף הקליטה הוא הוסב למתח חד פאזי, נוח לצרכנים, ובצורה זו נכנס לקו החשמל. עם זאת, המעגלים הפנימיים של מרבית מקלטי הכוח המודרניים זקוקים לאספקת חשמל קבועה, שערכה נבחר מסדרת ערכים סטנדרטית של 5, 9, 12, 24, 36 או 48 וולט. כדי להשיג אותם היה צורך להכניס מיישר מתח מיוחד (24 וולט למשל) למעגל המכשירים האלקטרוניים.
עקרון פעולת המיישר
להבנה ברורה של עקרון הפעולה של מיישר DC, תחילה עליך לקחת בחשבון שאלמנטים של מוליכים למחצה (דיודות) משמשים לתיקון מתח לסירוגין. התכונה המבדילה שלהם היא היכולת להוביל זרם בכיוון אחד בלבד. בשל מאפיין זה, למתח המתחלף המופעל עליהם בפלט תהיה צורה של פעימות חיוביות כאשר החצאים התחתונים של תקופת התנודה למחצית מנותקים. עם חצי גלים חיוביים, זרם יזרום דרך הדיודה, שהיא הבסיס להיווצרות אספקת חשמל קבועה. כדי להשיג זאת, יש צורך באלמנטים חשמליים נוספים.
כל מיישר נוכחי כולל את הצמתים העיקריים הבאים:
- שנאי מוריד הממיר 220 וולט לערך הרצוי;
- סט דיודות (גשר);
- החלקה (סינון) קבלים;
- מייצב המיוצר על בסיס אלמנטים טרנזיסטורים.
ישנן אפשרויות רבות למיישרים אלקטרוניים, שונות זה מזה במספר ושיטת חיבור הדיודות, כמו גם בפרמטרי ההפעלה שלהם. מעניינים במיוחד גישות שונות להכללת אלמנטים דיודה במעגל. מפל הייצוב של מכשיר המיישר מורכב על מתגי טרנזיסטור, המכונים ממסרים אלקטרוניים.
סוגי מיישרים
בהתאם לשיטת ההפעלה של דיודות מוליכים למחצה, כל מיישרי ה- AC מחולקים לסוגים הבאים:
- חצי גל (חצי גל);
- שני-חצי-גל (גל מלא עם נקודת אמצע או ערכת מיטקביץ ');
- גשר גרץ או מיישרים;
- מיישרים עם הכפלת מתח ההפעלה ומעגלים אחרים ופחות נפוצים.
מיתוג חצי גל הוא השיטה הפשוטה ביותר המשמשת ליישור זרם חילופי. שם נוסף הוא מעגל מיישר אפס.
באמצעות מכשירים מסוג זה ניתן להשיג זרם פלט פועם (המשמש רק חצי). ערכות המבוססות על עיקרון חצי הגל מאופיינות ביעילות המרה נמוכה ולעיתים נדירות משתמשים בהן. מקביליהם למחצית הגלים כוללים שתי דיודות ומספקים תיקון חצי גל של שתי הקוטביות. הם יעילים יותר ומשמשים בספקי כוח פשוטים.
מיישרי גשר חד פאזיים, מה שמכונה מעגלי Gretz עם 4 דיודות, מאופיינים ביעילות גבוהה, המובנת כיעילות השימוש בכוח שמתקבל מהשנאי.
המתח ביציאה של גשרי מיישר המוליכים למחצה הוא בסיס טוב להחלקה וייצוב הבאים - להשגת זרם ישר.
הם נמצאים בשימוש נרחב במכשירים בעלי עוצמת אנרגיה מוגברת כמו גנרטורים עם מתח יציאה מעשרות למאות וולט. היתרונות שלהם כוללים:
- מתח הפוך נמוך (שברים של וולטה);
- מידות קטנות;
- יעילות גבוהה של שימוש בשנאי (בהשוואה לתכנית מיטקביץ ').
חיסרון משמעותי במעגלי הגשר הוא ירידת המתח הכפולה על פני הדיודות, מה שמאלץ אותם לבחור את פרמטרי הפלט של השנאי עם שוליים במהלך פיתוחם. חלק זה של הכוח השימושי אבד אז בצמתים של ארבע הדיודות.
סוגי מיישרים לפי פונקציונליות
על פי ייעודם ופונקציונליותם, דגימות מיישר ידועות מחולקות למכשירים חד-פאזיים ותלת-פאזיים. הראשונים משמשים ברשתות החשמל של בנייני דירות ובתים פרטיים ומיועדים להפעלת מכשירי חשמל ביתיים. השנייה היא מודול אלקטרוני של 3 יחידות מאותו סוג, המיוצר על פי אחת מהתכניות הבאות:
- מיישרים חד מחזוריים;
- מערכות דחיפת משיכה;
- מודולים משולבים: עם שני פיתולים תלת פאזיים עם חיבור מקביל לסדרות של דיודות.
השימוש בתכניות טרנספורמציה חד-מחזוריות מוגבל בגלל היעילות הנמוכה של המתח המתוקן. האנלוגים לדחיפת משיכה שלהם נמצאים בשימוש נרחב במנועי DC ומכונות חשמליות אחרות המכילות מכלולי מברשות בעיצובם. בנוסף למיישרים הקלאסיים המיועדים להתקנה במנועי קומוטטור, יש סכמות שיכולות להגדיל את מתח היציאה מספר פעמים. מקרה מיוחד של פתרונות כאלה הוא מיישר להכפלת מתח.
מעגל המיישר עם הכפלת המתח שונה רק בפרטים מהאפשרויות שכבר נשקלו. מכשירים כאלה מכונים בדרך כלל מכפילים, אשר מורכבים בקלות במו ידיהם.
מערכות יחסים בסיסיות בעת חישוב המיישר
כדי לחשב מיישר בעל חצי גל שנבחר כדוגמה, עליך לדעת את הנתונים הראשוניים הבאים:
- מתח כניסה הפועל בסלילה המשנית של השנאי;
- זרם בדיודות הזורמות במעגל תוך התחשבות בעומס;
- קיבול של קבל אלקטרוליטי, שנבחר על בסיס מקדם החלקה אדווה נתון;
- מתח מרבי עליו.
חשוב לקחת בחשבון את ירידת המתח על פני דיודות במצב מוצק במצב הפתוח.
היחסים המחושבים למקרה זה מוצגים בטופס הבא.
- הזרם המתפתל בשנאי שווה בעוצמתו לערכו המקסימלי בעומס (Iobm = Inagr).
- המתח בסלילה המשנית במצב סרק הוא U2≈ 0.75 עומס.
- מומלץ להשתמש בדיודות מיישר עם הפרמטרים הבאים: Ureb> 3.14Unag, ו- Imax> 1.57Inag.
מיישרים נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים של הנדסת חשמל ואלקטרוניקה, כולל מערכות בקרה מודרניות. לכן כל כך חשוב להבין מהם מיישרי זרם ומהם הזנים שלהם משמשים לבניית המעגלים היעילים ביותר.
