Istoriškai yra naudingiau ir pigiau gauti elektrą kintamosios srovės forma, kurią generuoja elektrinių generatoriai. Toks vaizdas leido efektyviai jį perduoti dideliais atstumais. Priėmimo gale jis buvo paverstas vienfazis įtampa, patogus vartotojams, ir tokia forma pateko į elektros liniją. Tačiau daugelio šiuolaikinių energijos imtuvų vidinėms grandinėms reikalingas nuolatinis energijos tiekimas, kurio vertė pasirenkama iš standartinių verčių serijos - 5, 9, 12, 24, 36 arba 48 voltų. Norint juos gauti, į elektroninių prietaisų grandinę reikėjo įvesti specialų įtampos lygintuvą (pavyzdžiui, 24 voltams).
Lygintuvo veikimo principas
Norėdami aiškiai suprasti nuolatinės srovės lygintuvo veikimo principą, pirmiausia turėsite atsižvelgti į tai, kad puslaidininkiniai elementai (diodai) yra naudojami kintamai įtampai ištaisyti. Jų skiriamasis bruožas yra gebėjimas srovę valdyti tik viena kryptimi. Dėl šios savybės kintamoji įtampa, taikoma jiems išėjime, bus teigiamų virpėjimų pavidalu, o apatinės pusės svyravimo laikotarpio pusės bus atjungtos. Esant teigiamoms pusiau bangoms, per diodą tekės srovė, kuri yra nuolatinio maitinimo šaltinio formavimo pagrindas. Norint jį gauti, reikalingi papildomi elektriniai elementai.
Bet kuris dabartinis lygintuvas turi šiuos pagrindinius mazgus:
- Transformatorius, kuris palaipsniui paverčia 220 voltų į norimą vertę;
- diodų rinkinys (tiltas);
- išlyginimo (filtravimo) kondensatorius;
- stabilizatorius, pagamintas tranzistoriaus elementų pagrindu.
Elektroninių lygintuvų variantų yra daugybė, jie skiriasi diodų skaičiumi ir prijungimo būdu, taip pat jų veikimo parametrais. Ypatingas susidomėjimas yra įvairus požiūris į diodų elementų įtraukimą į grandinę. Stabilizuojančioji lygintuvo kaskada yra surenkama ant tranzistorių jungiklių, vadinamų elektroninėmis relėmis.
Lygintuvų tipai
Atsižvelgiant į puslaidininkinių diodų įjungimo būdą, visi kintamos srovės lygintuvai yra skirstomi į šiuos tipus:
- pusiau banga (pusiau banga);
- dviejų pusių banga (visos bangos su vidurio tašku arba Mitkevičiaus schema);
- Gretz tiltas arba lygintuvai;
- lygintuvai su padvigubinta darbine įtampa ir kitos, mažiau įprastos grandinės.
Pusinės bangos perjungimas yra paprasčiausias kintamos srovės ištaisymo metodas. Kitas pavadinimas yra nulinė lygintuvo grandinė.
Naudojant šios klasės įtaisus, galima gauti tik pulsuojančią (naudojamą tik pusę) išėjimo srovę. Pusiau bangos principu pagrįstos schemos pasižymi mažu konversijos efektyvumu ir yra retai naudojamos. Jų pusiau bangos atitikmenis sudaro du diodai ir jie suteikia abiejų poliškumų pusiau bangos ištaisymą. Jie yra efektyvesni ir naudojami paprastuose maitinimo šaltiniuose.
Vienfaziai tiltiniai lygintuvai, vadinamosios Gretz grandinės, turinčios 4 diodus, pasižymi dideliu efektyvumu, kuris suprantamas kaip iš transformatoriaus gaunamos energijos naudojimo efektyvumas.
Puslaidininkinių lygintuvų tiltų išėjimo įtampa yra geras pagrindas vėlesniam išlyginimui ir stabilizavimui - norint gauti nuolatinę srovę.
Jie plačiai naudojami padidinto energijos intensyvumo įrenginiuose, tokiuose kaip generatoriai, kurių išėjimo įtampa yra nuo dešimčių iki šimtų voltų. Jų pranašumai:
- žemos atvirkštinės įtampos („Volta“ frakcijos);
- maži matmenys;
- didelis transformatoriaus naudojimo efektyvumas (palyginti su Mitkevičiaus schema).
Reikšmingas tiltų grandinių trūkumas yra dvigubas įtampos kritimas per diodus, verčiantis juos pasirinkti transformatoriaus išėjimo parametrus su marža jų kūrimo metu. Tada ši naudingos galios dalis prarandama keturių diodų sankryžose.
Lygintuvų tipai pagal funkcionalumą
Pagal paskirtį ir funkcionalumą žinomi lygintuvo pavyzdžiai yra suskirstyti į vienfazius ir trifazius įtaisus. Pirmieji naudojami daugiabučių ir privačių namų elektros tinkluose ir yra skirti buitiniams prietaisams maitinti. Antrieji yra 3 to paties tipo vienetų elektroninis modulis, pagamintas pagal vieną iš šių schemų:
- vieno ciklo lygintuvai;
- „push-pull“ sistemos;
- kombinuoti moduliai: su dviem trifaziais apvijomis su lygiagrečiu ir nuosekliu diodų sujungimu.
Vieno ciklo transformacijos schemų naudojimas yra ribotas dėl mažo ištaisytos įtampos efektyvumo. Jų stūmimo analogai yra plačiai naudojami nuolatinės srovės varikliuose ir kitose elektrinėse mašinose, kurių konstrukcijoje yra šepečių rinkiniai. Be klasikinių lygintuvų, skirtų montuoti į komutatorių variklius, yra ir schemų, kurios gali kelis kartus padidinti išėjimo įtampą. Ypatingas tokių sprendimų atvejis yra įtampos padvigubinimo lygintuvas.
Lygintuvo grandinė su įtampos padvigubėjimu skiriasi tik nuo jau svarstomų variantų. Tokie įtaisai paprastai vadinami daugikliais, kurie lengvai surenkami savo rankomis.
Pagrindiniai santykiai apskaičiuojant lygintuvą
Norėdami apskaičiuoti kaip pavyzdį pasirinktą dviejų bangų lygintuvą, turite žinoti šiuos pradinius duomenis:
- įėjimo įtampa, veikianti transformatoriaus antrinę apviją;
- srovė dioduose, tekančiuose grandinėje, atsižvelgiant į apkrovą;
- elektrolitinio kondensatoriaus talpa, parinkta remiantis nurodytu virpėjimo išlyginimo koeficientu;
- maksimali įtampa jame.
Svarbu atsižvelgti į įtampos kritimą atvirosios būsenos kietojo kūno dioduose.
Apskaičiuoti santykiai šiuo atveju pateikiami tokia forma.
- Srovė transformatoriaus apvijoje yra lygi jos maksimaliai apkrovos vertei (Iobm = Inagr).
- Įtampa antrinėje apvijoje tuščiosios eigos režimu yra U2≈ 0,75Uload.
- Rekomenduojami lygintuvo diodai, turintys šiuos parametrus: Ureb> 3,14Unag, o Imax> 1,57Inag.
Lygintuvai plačiai naudojami įvairiose elektrotechnikos ir elektronikos srityse, įskaitant modernias valdymo sistemas. Todėl taip svarbu suprasti, kokie yra dabartiniai lygintuvai ir kokios jų veislės yra naudojamos efektyviausioms grandinėms sukurti.
