Tenaga elektrik diangkut dengan mudah dan ditukar dalam magnitud dalam bentuk voltan ulang-alik. Dalam bentuk inilah ia dihantar kepada pengguna akhir. Tetapi untuk memberi kuasa kepada banyak peranti, anda masih memerlukan voltan malar.
Kandungan
Mengapa kita memerlukan penerus dalam kejuruteraan elektrik
Tugas menukar voltan AC kepada DC diberikan kepada penerus. Peranti ini digunakan secara meluas, dan bidang utama penggunaan peranti pembetulan dalam radio dan kejuruteraan elektrik ialah:
- pembentukan arus terus untuk pemasangan elektrik kuasa (pencawang daya tarikan, loji elektrolisis, sistem pengujaan penjana segerak) dan motor DC berkuasa;
- bekalan kuasa untuk peranti elektronik;
- pengesanan isyarat radio termodulat;
- pembentukan voltan malar berkadar dengan tahap isyarat input untuk membina sistem kawalan keuntungan automatik.
Skop penuh penerus adalah luas, dan adalah mustahil untuk menyenaraikannya dalam rangka kerja satu semakan.
Prinsip operasi penerus
Operasi peranti membetulkan adalah berdasarkan sifat kekonduksian satu sisi unsur. Anda boleh melakukan ini dengan cara yang berbeza. Banyak cara untuk aplikasi perindustrian telah menjadi perkara yang lama, seperti penggunaan mesin segerak mekanikal atau peranti elektrovakum. Kini injap digunakan yang mengalirkan arus dalam satu arah. Tidak lama dahulu, peranti merkuri digunakan untuk penerus kuasa tinggi. Pada masa ini, mereka secara praktikal digantikan oleh unsur semikonduktor (silikon).
Litar penerus biasa
Peranti pembetulan boleh dibina mengikut pelbagai prinsip. Apabila menganalisis litar peranti, mesti diingat bahawa voltan malar pada output mana-mana penerus hanya boleh dipanggil secara bersyarat. Nod ini menghasilkan voltan satu arah berdenyut, yang dalam kebanyakan kes mesti dilicinkan oleh penapis. Sesetengah pengguna juga memerlukan penstabilan voltan diperbetulkan.
Penerus fasa tunggal
Penerus voltan AC yang paling mudah ialah diod tunggal.
Ia menghantar separuh gelombang positif sinusoid kepada pengguna dan "memotong" gelombang negatif.
Skop peranti sedemikian adalah kecil - terutamanya, menukar penerus bekalan kuasaberoperasi pada frekuensi yang agak tinggi. Walaupun ia menghasilkan arus yang mengalir dalam satu arah, ia mempunyai kelemahan yang ketara:
- tahap riak yang tinggi - untuk melicinkan dan mendapatkan arus terus, anda memerlukan kapasitor yang besar dan besar;
- penggunaan tidak lengkap kuasa pengubah injak turun (atau naik naik), yang membawa kepada peningkatan dalam penunjuk berat dan saiz yang diperlukan;
- purata EMF pada output adalah kurang daripada separuh daripada EMF yang dibekalkan;
- peningkatan keperluan untuk diod (sebaliknya, hanya satu injap diperlukan).
Oleh itu, lebih meluas litar gelombang penuh (jambatan)..
Di sini, arus mengalir melalui beban dua kali setiap tempoh dalam satu arah:
- gelombang separuh positif di sepanjang laluan yang ditunjukkan oleh anak panah merah;
- separuh gelombang negatif di sepanjang laluan yang ditunjukkan oleh anak panah hijau.
Gelombang negatif tidak hilang, tetapi juga digunakan, jadi kuasa pengubah input digunakan dengan lebih sepenuhnya. Purata EMF adalah dua kali ganda daripada versi setengah gelombang. Bentuk arus riak adalah lebih hampir kepada garis lurus, tetapi kapasitor pelicin masih diperlukan. Kapasiti dan dimensinya akan lebih kecil daripada dalam kes sebelumnya, kerana kekerapan riak adalah dua kali kekerapan voltan utama.
Jika terdapat pengubah dengan dua belitan yang sama yang boleh disambung secara bersiri atau dengan belitan yang mempunyai paip dari tengah, penerus gelombang penuh boleh dibina mengikut skema yang berbeza.
Pilihan ini sebenarnya adalah litar berganda bagi penerus separuh gelombang, tetapi mempunyai semua kelebihan penerus gelombang penuh. Kelemahannya ialah keperluan untuk menggunakan pengubah reka bentuk tertentu.
Jika pengubah dibuat dalam keadaan amatur, tiada halangan untuk menggulung belitan sekunder seperti yang diperlukan, tetapi besi yang lebih besar sedikit perlu digunakan. Tetapi bukannya 4 diod, hanya 2 digunakan. Ini akan memungkinkan untuk mengimbangi kehilangan penunjuk berat dan saiz, dan juga menang.
Jika penerus direka untuk arus tinggi dan injap mesti dipasang pada radiator, kemudian memasang separuh bilangan diod memberikan penjimatan yang ketara. Ia juga harus diambil kira bahawa penerus sedemikian mempunyai dua kali ganda rintangan dalaman berbanding dengan yang dipasang dalam litar jambatan, jadi pemanasan belitan pengubah dan kerugian yang berkaitan juga akan lebih tinggi.
Penerus tiga fasa
Dari litar sebelumnya, adalah logik untuk beralih ke penerus voltan tiga fasa, dipasang mengikut prinsip yang sama.
Bentuk voltan keluaran adalah lebih hampir kepada garis lurus, paras riak hanya 14%, dan frekuensi adalah sama dengan tiga kali frekuensi voltan utama.
Namun sumber litar ini adalah penerus separuh gelombang, jadi banyak kelemahan tidak dapat diatasi walaupun dengan sumber voltan tiga fasa. Yang utama ialah penggunaan kuasa pengubah yang tidak lengkap, dan purata EMF ialah 1.17⋅E2eff (nilai berkesan EMF penggulungan sekunder pengubah).
Parameter terbaik mempunyai litar jambatan tiga fasa.
Di sini, amplitud riak voltan keluaran adalah sama 14%, tetapi kekerapan adalah sama dengan frekuensi heksagon voltan AC input, jadi kapasitansi kapasitor penapis akan menjadi yang terkecil daripada semua pilihan yang dibentangkan. Dan EMF keluaran akan dua kali lebih tinggi daripada litar sebelumnya.
Penerus ini digunakan dengan pengubah keluaran yang mempunyai belitan sekunder bintang, tetapi pemasangan injap yang sama akan menjadi kurang cekap apabila digunakan bersama dengan pengubah yang outputnya disambungkan dalam delta.
Di sini amplitud dan kekerapan denyutan adalah sama seperti dalam litar sebelumnya. Tetapi purata EMF adalah kurang daripada dalam skim sebelumnya pada masa. Oleh itu, kemasukan ini jarang digunakan.
Penerus pengganda voltan
Adalah mungkin untuk membina penerus yang voltan keluarannya akan menjadi gandaan voltan masukan. Sebagai contoh, terdapat litar dengan penggandaan voltan:
Di sini, kapasitor C1 mengecas semasa separuh kitaran negatif dan ditukar secara bersiri dengan gelombang positif gelombang sinus input. Kelemahan pembinaan ini adalah kapasiti beban rendah penerus, serta hakikat bahawa kapasitor C2 berada di bawah dua kali nilai voltan. Oleh itu, litar sedemikian digunakan dalam kejuruteraan radio untuk menggandakan pembetulan isyarat kuasa rendah untuk pengesan amplitud, sebagai elemen pengukur dalam litar kawalan keuntungan automatik, dsb.
Dalam kejuruteraan elektrik dan elektronik kuasa, satu lagi versi skema penggandaan digunakan.
Pengganda, dipasang mengikut skema Latour, mempunyai kapasiti beban yang besar. Setiap kapasitor berada di bawah voltan input, oleh itu, dari segi berat dan saiz, pilihan ini juga mengatasi yang sebelumnya. Semasa separuh kitaran positif, kapasitor C1 dicas, semasa negatif - C2. Kapasitor disambung secara bersiri, dan berhubung dengan beban - selari, jadi voltan merentasi beban adalah sama dengan jumlah voltan kapasitor bercas. Kekerapan riak adalah sama dengan dua kali kekerapan voltan sesalur, dan nilainya bergantung daripada nilai kapasiti. Lebih besar mereka, semakin kurang riak. Dan di sini adalah perlu untuk mencari kompromi yang munasabah.
Kelemahan litar adalah larangan untuk membumikan salah satu terminal beban - salah satu diod atau kapasitor dalam kes ini akan dipendekkan.
Litar ini boleh dilantunkan beberapa kali. Jadi, mengulangi prinsip kemasukan dua kali, anda boleh mendapatkan litar dengan voltan empat kali ganda, dsb.
Kapasitor pertama dalam litar mesti menahan voltan bekalan kuasa, selebihnya - dua kali ganda voltan bekalan. Semua injap mesti dinilai untuk voltan terbalik dua kali. Sudah tentu, untuk operasi litar yang boleh dipercayai, semua parameter mesti mempunyai margin sekurang-kurangnya 20%.
Sekiranya tiada diod yang sesuai, ia boleh disambungkan secara bersiri - dalam kes ini, voltan maksimum yang dibenarkan akan meningkat dengan faktor 1. Tetapi selari dengan setiap diod, perintang penyamaan mesti disambungkan. Ini mesti dilakukan, kerana jika tidak, disebabkan oleh penyebaran parameter injap, voltan terbalik boleh diedarkan secara tidak sekata antara diod. Hasilnya mungkin lebihan nilai terbesar untuk salah satu diod. Dan jika setiap elemen rantai didorong dengan perintang (nilainya mestilah sama), maka voltan terbalik akan diedarkan dengan tepat sama. Rintangan setiap perintang hendaklah kira-kira 10 kali kurang daripada rintangan terbalik diod. Dalam kes ini, kesan elemen tambahan pada pengendalian litar akan diminimumkan.
Sambungan selari diod dalam litar ini tidak mungkin diperlukan, arus di sini adalah kecil. Tetapi ia boleh berguna dalam litar penerus lain di mana beban menggunakan kuasa yang serius. Sambungan selari mendarabkan arus yang dibenarkan melalui injap, tetapi semuanya merosakkan sisihan parameter. Akibatnya, satu diod boleh mengambil arus paling terkini dan tidak menahannya. Untuk mengelakkan ini, perintang diletakkan secara bersiri dengan setiap diod.
Nilai rintangan dipilih supaya pada arus maksimum penurunan voltan merentasinya ialah 1 volt. Jadi, pada arus 1 A, rintangan hendaklah 1 ohm. Kuasa dalam kes ini hendaklah sekurang-kurangnya 1 watt.
Secara teori, kepelbagaian voltan boleh ditingkatkan selama-lamanya. Dalam amalan, harus diingat bahawa kapasiti beban penerus tersebut menurun dengan mendadak dengan setiap peringkat tambahan. Akibatnya, anda boleh mengalami situasi di mana penurunan voltan merentasi beban melebihi faktor pendaraban dan menjadikan operasi penerus tidak bermakna. Kelemahan ini wujud dalam semua skim tersebut.
Selalunya pengganda voltan tersebut dihasilkan sebagai modul tunggal dalam penebat yang baik. Peranti serupa digunakan, sebagai contoh, untuk mencipta voltan tinggi dalam televisyen atau osiloskop dengan tiub sinar katod sebagai monitor. Skim penggandaan menggunakan pencekik juga diketahui, tetapi mereka tidak menerima pengedaran - bahagian penggulungan sukar untuk dihasilkan dan tidak begitu dipercayai dalam operasi.
Terdapat banyak litar penerus. Memandangkan skop luas nod ini, adalah penting untuk mendekati pilihan litar dan pengiraan elemen secara sedar. Hanya dalam kes ini operasi yang panjang dan boleh dipercayai dijamin.
Artikel yang serupa:
