Historiallisesti on edullisempaa ja halvempaa saada sähköä voimalaitosgeneraattorien tuottaman vaihtovirran muodossa. Tällainen esitys mahdollisti sen tehokkaan siirron laajoilla etäisyyksillä. Vastaanottopäässä se muutettiin yksivaiheiseksi jännitteeksi, kuluttajille sopivaksi, ja tuli tässä muodossa sähköjohtoon. Useimpien nykyaikaisten viritinvahvistimien sisäiset piirit tarvitsevat kuitenkin jatkuvan tehonsyötön, jonka arvo valitaan 5, 9, 12, 24, 36 tai 48 voltin standardisarjasarjasta. Niiden saamiseksi elektronisten laitteiden piiriin oli johdettava erityinen jännitesuuntaaja (esimerkiksi 24 V: lle).
Tasasuuntaajan toimintaperiaate
DC-tasasuuntaajan toimintaperiaatteen selkeäksi ymmärtämiseksi sinun on ensin otettava huomioon, että puolijohdeelementtejä (diodeja) käytetään vaihtojännitteen oikaisemiseen. Niiden erottava piirre on kyky johtaa virtaa vain yhteen suuntaan. Tästä ominaisuudesta johtuen heihin ulostuloon kohdistuva vaihtuva jännite tapahtuu positiivisina aaltoina, jolloin puoliheilahtelujakson alaosa on katkaistu. Positiivisilla puoliaalloilla diodi kulkee virta, joka on perustana vakiona olevan virtalähteen muodostumiselle. Sen saamiseksi tarvitaan lisää sähköelementtejä.
Jokainen nykyinen tasasuuntaaja sisältää seuraavat pääsolmut:
- Askelmuuntava muuntaja, joka muuntaa 220 volttia haluttuun arvoon;
- sarja diodeja (silta);
- tasoitus (suodatus) kondensaattori;
- transistorielementtien perusteella tehty stabilisaattori.
Elektronisiin tasasuuntaajiin on monia vaihtoehtoja, jotka eroavat diodien lukumäärästä ja kytkentätavasta sekä niiden toimintaparametreista. Erityisen kiinnostavia ovat erilaiset lähestymistavat diodielementtien sisällyttämiseksi piiriin. Tasasuuntaajalaitteen stabiloiva kaskadi on koottu transistorikytkimiin, joita kutsutaan elektronisiksi releiksi.
Tasasuuntaajien tyypit
Puolijohdediodien kytkentämenetelmästä riippuen kaikki AC-tasasuuntaajat jaetaan seuraaviin tyyppeihin:
- puoli-aalto (puoli-aalto);
- kaksi puoliaaltoa (täysaalto keskipisteellä tai Mitkevich-kaavio);
- Gretzin silta tai tasasuuntaajat;
- tasasuuntaajat, joissa käyttöjännite kaksinkertaistuu, ja muut, vähemmän yleiset piirit.
Puoliaaltokytkentä on yksinkertaisin menetelmä vaihtovirran tasasuuntaamiseen. Toinen nimi on nolla tasasuuntaajapiiri.
Tämän luokan laitteita käyttämällä on mahdollista saada vain sykkivä (käytetty vain puoli) lähtövirta. Puoliaalto-periaatteeseen perustuville järjestelmille on tunnusomaista alhainen muuntotehokkuus ja niitä käytetään harvoin. Niiden puoli-aalto-vastineissa on kaksi diodia ja ne tarjoavat molempien polaarisuuksien puoliaallon tasasuuntaamisen. Ne ovat tehokkaampia ja niitä käytetään yksinkertaisissa virtalähteissä.
Yksivaiheisilla siltasuuntaajilla, nk. Gretz-piireillä, joissa on 4 diodi, on ominaista korkea hyötysuhde, joka ymmärretään muuntajalta saadun tehon käytön tehokkuudeksi.
Puolijohdetasasuuntaajasiltojen lähdössä oleva jännite on hyvä perusta myöhemmälle tasoitukselle ja stabiloinnille - tasavirran saamiseksi.
Niitä käytetään laajalti laitteissa, joiden energiaintensiteetti on lisääntynyt, kuten generaattoreissa, joiden lähtöjännite on kymmenistä satoihin voltteihin. Niiden etuihin kuuluu:
- matala käänteinen jännite (Volta-jakeet);
- pienet mitat;
- korkea muuntajan käytön tehokkuus (verrattuna Mitkevich-malliin).
Siltapiirien merkittävä haitta on kaksinkertainen jännitteen pudotus diodien yli, joka pakottaa heidät valitsemaan muuntajan lähtöparametrit marginaalilla kehitysvaiheessaan. Tämä käyttökelpoisen tehon osa menetetään sitten neljän diodin risteyksissä.
Tasasuuntaajien tyypit toiminnallisuuden mukaan
Tunnetut tasasuuntaajanäytteet jaetaan tarkoituksensa ja toimivuutensa mukaan yksivaiheisiin ja kolmivaiheisiin laitteisiin. Entisiä käytetään kerrostalojen ja yksityistalojen sähköverkoissa ja ne on tarkoitettu kodinkoneiden virrankäyttöön. Toiset ovat samantyyppisiä 3 yksikön elektroninen moduuli, joka on valmistettu jonkin seuraavista kaavoista:
- yhden syklin tasasuuntaajat;
- push-pull-järjestelmät;
- yhdistetyt moduulit: kahdella kolmivaiheisella käämityksellä, diodien rinnankytkentä ja sarja.
Yhden jakson muunnosmenetelmien käyttö on rajoitettua puhdistetun jännitteen alhaisen hyötysuhteen vuoksi. Niiden push-pull-analogia käytetään laajasti tasavirtamoottoreissa ja muissa sähkökoneissa, joissa on harjakokoonpanot niiden suunnittelussa. Kommutaattoreihin asennettavien klassisten tasasuuntaajien lisäksi on olemassa järjestelmiä, jotka voivat lisätä lähtöjännitettä useita kertoja. Erityistapaus tällaisista ratkaisuista on jännitteen kaksinkertaistaminen.
Tasasuuntaajapiiri, jossa jännite kaksinkertaistuu, eroaa vain yksityiskohtaisesti jo tarkastelluista vaihtoehdoista. Sellaisia laitteita kutsutaan yleisesti kertojiksi, jotka kootaan helposti omilla käsillään.
Perussuhteet laskettaessa tasasuuntaajaa
Esimerkiksi valitun 2-puoliaalto-tasasuuntaajan laskemiseksi sinun on tiedettävä seuraavat perustiedot:
- tulojännite, joka toimii muuntajan toisiokäämissä;
- virta piireissä virtaavissa diodeissa ottaen huomioon kuorma;
- elektrolyyttikondensaattorin kapasitanssi, joka valitaan annetun ripple-tasoituskerroimen perusteella;
- sen suurin jännite.
On tärkeää ottaa huomioon jännitteen pudotukset puolijohdediodien välillä avoimessa tilassa.
Tämän tapauksen lasketut suhteet on esitetty seuraavassa muodossa.
- Virta muuntajan käämityksessä on yhtä suuri kuin sen maksimiarvo kuormassa (Iobm = Inagr).
- Toisiokäämin jännite joutokäytössä on U2≈ 0,75Uload.
- Tasasuuntaajadiodeja suositellaan seuraavilla parametreilla: Ureb> 3,14Unag ja Imax> 1,57Inag.
Tasasuuntaajia käytetään laajasti sähkötekniikan ja elektroniikan eri aloilla, mukaan lukien modernit ohjausjärjestelmät. Siksi on niin tärkeää ymmärtää, mitkä nykyiset tasasuuntaajat ovat ja mitä niiden lajikkeita käytetään tehokkaimpien piirien rakentamiseen.
