Tarihsel olarak, elektrik santrali jeneratörleri tarafından üretilen alternatif akım şeklinde elektrik elde etmek daha karlı ve daha ucuzdur. Böyle bir temsil, onu geniş mesafelerden verimli bir şekilde iletmeyi mümkün kıldı. Alıcı sonunda, tüketiciler için uygun olan tek fazlı bir voltaja dönüştürüldü ve bu formda güç hattına girdi. Bununla birlikte, çoğu modern güç alıcısının iç devreleri, değeri 5, 9, 12, 24, 36 veya 48 Volt'luk standart bir değer serisinden seçilen sabit güç kaynağına ihtiyaç duyar. Bunları elde etmek için, elektronik cihazların devresine özel bir voltaj doğrultucu (örneğin 24 Volt için) sokulması gerekiyordu.
Doğrultucunun çalışma prensibi
Bir DC redresörünün çalışma prensibini net bir şekilde anlamak için, önce alternatif bir voltajı düzeltmek için yarı iletken elemanların (diyotlar) kullanıldığını düşünmeniz gerekir. Onların ayırt edici özelliği, akımı sadece bir yönde yürütme yeteneğidir. Bu özellik nedeniyle, çıkışta kendilerine uygulanan alternatif voltaj, yarım salınım periyodunun alt yarıları kesilerek pozitif titreşimler şeklinde olacaktır. Pozitif yarım dalgalarda, sabit bir güç kaynağının oluşumunun temeli olan diyottan bir akım akacaktır. Bunu elde etmek için ek elektrikli elemanlara ihtiyaç vardır.
Herhangi bir akım doğrultucu aşağıdaki ana düğümleri içerir:
- 220 volt istenen değere dönüştüren bir aşağı inen transformatör;
- bir dizi diyot (köprü);
- yumuşatma (filtreleme) kondansatörü;
- transistör elemanları temelinde yapılan stabilizatör.
Elektronik doğrultucular için, diyotların bağlanma sayısı ve yönteminin yanı sıra çalışma parametrelerine göre birçok seçenek vardır. Diyot elemanlarının devreye dahil edilmesine yönelik çeşitli yaklaşımlar özellikle ilgi çekicidir. Doğrultucu cihazın stabilize edici kaskadı, elektronik röleler adı verilen transistör anahtarları üzerine monte edilmiştir.
Doğrultucu çeşitleri
Yarı iletken diyotları açma yöntemine bağlı olarak, tüm AC doğrultucular aşağıdaki tiplere ayrılır:
- yarım dalga (yarım dalga);
- iki buçuk dalga (orta nokta veya Mitkevich şeması ile tam dalga);
- Gretz köprüsü veya doğrultucular;
- çalışma voltajı ve diğer daha az yaygın devrelerin iki katına çıkardığı doğrultucular.
Yarım dalga anahtarlama, alternatif akımı düzeltmek için kullanılan en basit yöntemdir. Başka bir isim sıfır doğrultucu devredir.
Bu sınıftaki cihazları kullanarak, sadece titreşimli (sadece yarım kullanılır) bir çıkış akımı elde etmek mümkündür. Yarım dalga prensibine dayanan şemalar düşük dönüşüm verimliliği ile karakterize edilir ve nadiren kullanılır. Yarım dalga muadilleri iki diyot içerir ve her iki polaritenin yarım dalga düzeltmesini sağlar. Daha verimlidirler ve basit güç kaynaklarında kullanılırlar.
4 diyotlu Gretz devreleri olarak adlandırılan tek fazlı köprü doğrultucular, transformatörden alınan gücü kullanma verimliliği olarak anlaşılan yüksek verimlilik ile karakterize edilir.
Yarı iletken doğrultucu köprülerin çıkışındaki voltaj, daha sonraki düzleştirme ve stabilizasyon için - doğru akım elde etmek için iyi bir temeldir.
Onlarca yüzlerce volt çıkış voltajına sahip jeneratörler gibi artan enerji yoğunluğuna sahip cihazlarda yaygın olarak kullanılırlar. Avantajları şunları içerir:
- düşük ters voltaj (Volta kesirleri);
- küçük boyutlar;
- bir transformatör kullanmanın yüksek verimliliği (Mitkevich şemasına kıyasla).
Köprü devrelerinin önemli bir dezavantajı, diyotlar boyunca çift voltaj düşüşüdür, bu da onları geliştirmeleri sırasında transformatörün çıkış parametrelerini marjla seçmeye zorlar. Faydalı gücün bu kısmı dört diyotun birleşme yerlerinde kaybolur.
İşleve Göre Doğrultucu Çeşitleri
Amaçlarına ve işlevlerine göre, bilinen doğrultucu örnekleri tek fazlı ve üç fazlı cihazlara ayrılır. İlki apartmanların ve özel evlerin elektrik şebekelerinde kullanılır ve ev aletlerine güç sağlamak için tasarlanmıştır. İkincisi, aşağıdaki şemalardan birine göre üretilen aynı tip 3 üniteden oluşan bir elektronik modüldür:
- tek çevrimli doğrultucular;
- itme-çekme sistemleri;
- kombine modüller: diyotların paralel ve seri bağlantılı iki üç fazlı sargılı.
Tek çevrim dönüşüm şemalarının kullanımı, düzeltilmiş voltajın düşük verimliliği nedeniyle sınırlıdır. İtme-çekme analogları, DC motorlarda ve tasarımlarında fırça düzenekleri içeren diğer elektrikli makinelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Komütatör motorlarına kurulum için tasarlanmış klasik doğrultuculara ek olarak, çıkış voltajını birkaç kez artırabilecek şemalar vardır. Bu tür çözümlerin özel bir durumu, bir voltaj ikiye katlamalı doğrultucu.
Gerilim iki katına sahip doğrultucu devre sadece detaylarda zaten dikkate alınan seçeneklerden farklıdır. Bu tür cihazlara genellikle kendi elleriyle kolayca monte edilen çarpanlar denir.
Doğrultucu hesaplanırken temel ilişkiler
Örnek olarak seçilen 2 yarı dalga doğrultucu hesaplamak için, aşağıdaki başlangıç verilerini bilmeniz gerekir:
- transformatörün sekonder sargısına etki eden giriş voltajı;
- yükü dikkate alarak devrede akan diyotlarda akım;
- belirli bir dalgalanma düzeltme katsayısına göre seçilen bir elektrolitik kapasitörün kapasitansı;
- maksimum voltaj.
Açık durumda katı hal diyotları arasındaki voltaj düşüşünü dikkate almak önemlidir.
Bu vaka için hesaplanan oranlar aşağıdaki biçimde sunulmaktadır.
- Transformatör sargısındaki akım, yükteki maksimum değerine eşittir (Iobm = Inagr).
- Bekleme modunda ikincil sargıdaki voltaj U2≈ 0.75Uload'dur.
- Doğrultucu diyotlar aşağıdaki parametrelerle önerilir: Ureb> 3.14Unag ve Imax> 1.57Inag.
Doğrultucular, modern kontrol sistemleri de dahil olmak üzere çeşitli elektrik mühendisliği ve elektronik alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, mevcut doğrultucuların ne olduğunu ve çeşitlerinin en verimli devreleri oluşturmak için ne kullanıldığını anlamak çok önemlidir.
