Vēsturiski ir izdevīgāk un lētāk iegūt elektrību maiņstrāvas veidā, ko ģenerē elektrostaciju ģeneratori. Šāds attēlojums ļāva to efektīvi pārsūtīt lielos attālumos. Saņemošajā galā tas tika pārveidots par vienfāzes spriegumu, ērts patērētājiem, un šajā formā ievadīja strāvas līniju. Tomēr modernāko enerģijas uztvērēju iekšējām ķēdēm ir nepieciešama pastāvīga barošana, kuras vērtību izvēlas no standarta vērtību sērijas - 5, 9, 12, 24, 36 vai 48 volti. Lai tos iegūtu, elektronisko ierīču ķēdē bija jāievieto īpašs sprieguma taisngriezis (piemēram, 24 voltiem).
Taisngrieža darbības princips
Lai skaidri saprastu līdzstrāvas taisngrieža darbības principu, vispirms būs jāņem vērā, ka pusvadītāju elementus (diodes) izmanto, lai koriģētu maiņstrāvu. To atšķirīgā iezīme ir spēja vadīt strāvu tikai vienā virzienā. Sakarā ar šo īpašību, mainīgajam spriegumam, kas viņiem tiek pievadīts pie izejas, būs pozitīvu pulsāciju forma ar pārtrauktām pusi svārstību perioda apakšējām pusēm. Ar pozitīviem pusviļņiem caur diodi plūst strāva, kas ir pamats pastāvīgas barošanas avota veidošanai. Lai to iegūtu, nepieciešami papildu elektriskie elementi.
Jebkurš pašreizējais taisngriezis ietver šādus galvenos mezglus:
- Pakāpju transformators, kas pārvērš 220 voltus vēlamajā vērtībā;
- diožu komplekts (tilts);
- izlīdzināšanas (filtrēšanas) kondensators;
- stabilizators, kas izgatavots, pamatojoties uz tranzistora elementiem.
Elektroniskajiem taisngriežiem ir daudz iespēju, kas atšķiras ar diožu savienošanas skaitu un metodi, kā arī ar to darbības parametriem. Īpaša interese ir dažādās pieejas diožu elementu iekļaušanai ķēdē. Taisngrieža ierīces stabilizējošā kaskāde ir samontēta uz tranzistora slēdžiem, ko sauc par elektroniskajiem relejiem.
Taisngriežu veidi
Atkarībā no pusvadītāju diožu ieslēgšanas metodes visi maiņstrāvas taisngrieži ir sadalīti šādos veidos:
- pusvilnis (pusvilnis);
- divpusējs vilnis (pilns vilnis ar viduspunktu vai Mitkeviča shēmu);
- Gretz tilts vai taisngrieži;
- taisngrieži ar darba sprieguma divkāršošanu un citas, mazāk izplatītas shēmas.
Pusviļņu komutācija ir vienkāršākā maiņstrāvas izlīdzināšanas metode. Vēl viens nosaukums ir nulles taisngrieža ķēde.
Izmantojot šīs klases ierīces, ir iespējams iegūt tikai pulsējošu (izmanto tikai pusi) izejas strāvu. Shēmas, kuru pamatā ir pusviļņu princips, raksturo zema pārveidošanas efektivitāte un tiek reti izmantotas. Viņu pusviļņu ekvivalenti ietver divas diodes un nodrošina abu polaritāšu pusviļņu korekciju. Tie ir efektīvāki un tiek izmantoti vienkāršās barošanas avotos.
Vienfāzes tilta taisngrieži, tā saucamās Gretz shēmas ar 4 diodēm, ir raksturīgas ar augstu efektivitāti, kas tiek saprasta kā no transformatora saņemtās enerģijas izmantošanas efektivitāte.
Spriegums pusvadītāju taisngrieža tiltu izejā ir labs pamats turpmākai izlīdzināšanai un stabilizēšanai - līdzstrāvas iegūšanai.
Tos plaši izmanto ierīcēs ar paaugstinātu enerģijas intensitāti, piemēram, ģeneratoros ar izejas spriegumu no desmitiem līdz simtiem voltu. To priekšrocības ir:
- zems reversais spriegums (Volta frakcijas);
- mazi izmēri;
- augsta transformatora izmantošanas efektivitāte (salīdzinājumā ar Mitkeviča shēmu).
Nozīmīgs tiltu shēmu trūkums ir divkāršs sprieguma kritums pāri diodēm, kas liek to attīstības laikā izvēlēties transformatora izejas parametrus ar rezervi. Tad šī lietderīgās jaudas daļa tiek zaudēta četru diožu krustojumos.
Taisngriežu veidi pēc funkcionalitātes
Atbilstoši to mērķim un funkcionalitātei zināmie taisngriežu paraugi tiek sadalīti vienfāzes un trīsfāžu ierīcēs. Pirmie tiek izmantoti daudzdzīvokļu ēku un privātmāju elektriskajos tīklos un ir paredzēti sadzīves tehnikas barošanai. Otrās ir trīs tāda paša veida vienību elektroniskais modulis, kas izgatavots saskaņā ar vienu no šīm shēmām:
- viencikla taisngrieži;
- push-pull sistēmas;
- kombinētie moduļi: ar diviem trīsfāžu tinumiem ar paralēlu un virkņu diožu savienojumu.
Viencikla pārveidošanas shēmu izmantošana ir ierobežota mazināta sprieguma efektivitātes dēļ. Viņu push-pull analogi tiek plaši izmantoti līdzstrāvas motoros un citās elektriskajās mašīnās, kuru konstrukcijā ir suku komplekti. Papildus klasiskajiem taisngriežiem, kas paredzēti uzstādīšanai komutatoru motoros, ir arī shēmas, kas var vairākas reizes palielināt izejas spriegumu. Īpašs šādu risinājumu gadījums ir sprieguma divkāršošanas taisngriezis.
Taisngrieža ķēde ar sprieguma divkāršošanu tikai detaļās atšķiras no jau apskatītajām iespējām. Šādas ierīces parasti sauc par reizinātājiem, kuras ir viegli saliekamas ar savām rokām.
Pamatattiecības, aprēķinot taisngriezi
Lai aprēķinātu kā piemēru izvēlētu taisngriezi ar 2-viļņu viļņiem, jums jāzina šādi sākotnējie dati:
- ieejas spriegums, kas darbojas transformatora sekundārajā tinumā;
- strāva diodēs, kas plūst ķēdē, ņemot vērā slodzi;
- elektrolītiskā kondensatora kapacitāte, kas izvēlēta, pamatojoties uz doto pulsācijas izlīdzināšanas koeficientu;
- maksimālais spriegums uz tā.
Ir svarīgi ņemt vērā sprieguma kritumu cietvielu diodēs atvērtā stāvoklī.
Aprēķinātās attiecības šajā gadījumā ir parādītas šādā formā.
- Strāva transformatora tinumā ir vienāda ar tās maksimālo vērtību slodzē (Iobm = Inagr).
- Sekundārā tinuma spriegums tukšgaitas režīmā ir U2≈ 0,75Uload.
- Taisngrieža diodes ir ieteicamas ar šādiem parametriem: Ureb> 3,14Unag un Imax> 1,57Inag.
Taisngrieži tiek plaši izmantoti dažādās elektrotehnikas un elektronikas jomās, ieskaitot modernās vadības sistēmas. Tāpēc ir tik svarīgi saprast, kādi ir pašreizējie taisngrieži un kādas ir to šķirnes, lai izveidotu visefektīvākās ķēdes.
