Trong lịch sử, có nhiều lợi nhuận hơn và rẻ hơn để có được điện dưới dạng dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi các máy phát điện của nhà máy điện. Một đại diện như vậy làm cho nó có thể truyền nó một cách hiệu quả trên khoảng cách rộng lớn. Ở đầu nhận, nó được chuyển đổi thành điện áp một pha, thuận tiện cho người tiêu dùng và ở dạng này được đưa vào đường dây điện. Tuy nhiên, các mạch bên trong của hầu hết các máy thu công suất hiện đại cần nguồn điện liên tục, giá trị được chọn từ một loạt các giá trị tiêu chuẩn là 5, 9, 12, 24, 36 hoặc 48 Volts. Để có được chúng, một bộ chỉnh lưu điện áp đặc biệt (ví dụ 24 Vôn) phải được đưa vào mạch của các thiết bị điện tử.
Nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu
Để hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu DC, trước tiên bạn sẽ phải xem xét rằng các phần tử bán dẫn (điốt) được sử dụng để chỉnh lưu điện áp xoay chiều. Đặc điểm nổi bật của chúng là khả năng dẫn dòng điện chỉ theo một hướng. Do tính chất này, điện áp xoay chiều đặt vào chúng ở đầu ra sẽ có dạng các gợn dương với nửa dưới của chu kỳ nửa dao động bị cắt. Với nửa sóng dương, một dòng điện sẽ chạy qua diode, là cơ sở cho sự hình thành nguồn cung cấp năng lượng không đổi. Để có được nó, các yếu tố điện bổ sung là cần thiết.
Bất kỳ bộ chỉnh lưu hiện tại nào cũng kết hợp các nút chính sau:
- Một máy biến áp bước xuống chuyển đổi 220 volt thành giá trị mong muốn;
- một bộ điốt (cầu);
- làm mịn (lọc) tụ điện;
- chất ổn định được thực hiện trên cơ sở các yếu tố bóng bán dẫn.
Có nhiều tùy chọn cho các bộ chỉnh lưu điện tử, khác nhau về số lượng và phương thức kết nối các điốt, cũng như các thông số vận hành của chúng. Quan tâm đặc biệt là các cách tiếp cận khác nhau để bao gồm các yếu tố diode trong mạch. Dòng ổn định của thiết bị chỉnh lưu được lắp ráp trên các công tắc bóng bán dẫn, được gọi là rơle điện tử.
Các loại chỉnh lưu
Tùy thuộc vào phương pháp chuyển đổi trên điốt bán dẫn, tất cả các bộ chỉnh lưu AC được chia thành các loại sau:
- nửa sóng (nửa sóng);
- hai nửa sóng (toàn sóng với sơ đồ trung điểm hoặc Mitkevich);
- Cầu Gretz hoặc chỉnh lưu;
- chỉnh lưu với tăng gấp đôi điện áp hoạt động và các mạch khác, ít phổ biến hơn.
Chuyển mạch nửa sóng là phương pháp đơn giản nhất được sử dụng để điều chỉnh dòng điện xoay chiều. Một tên khác là mạch chỉnh lưu bằng không.
Sử dụng các thiết bị của lớp này, có thể chỉ thu được dòng điện đầu ra xung (chỉ sử dụng một nửa). Các sơ đồ dựa trên nguyên lý nửa sóng được đặc trưng bởi hiệu suất chuyển đổi thấp và hiếm khi được sử dụng. Các đối tác nửa sóng của họ bao gồm hai điốt và cung cấp chỉnh lưu nửa sóng của cả hai cực. Chúng hiệu quả hơn và được sử dụng trong các nguồn cung cấp năng lượng đơn giản.
Các bộ chỉnh lưu cầu một pha, được gọi là mạch Gretz với 4 điốt, được đặc trưng bởi hiệu suất cao, được hiểu là hiệu quả của việc sử dụng năng lượng nhận được từ máy biến áp.
Điện áp ở đầu ra của cầu chỉnh lưu bán dẫn là cơ sở tốt cho việc làm mịn và ổn định tiếp theo - để có được dòng điện trực tiếp.
Chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị có cường độ năng lượng tăng như máy phát điện có điện áp đầu ra từ hàng chục đến hàng trăm volt. Ưu điểm của chúng bao gồm:
- điện áp ngược thấp (phân số Volta);
- kích thước nhỏ;
- hiệu quả cao của việc sử dụng máy biến áp (so với sơ đồ Mitkevich).
Một nhược điểm đáng kể của các mạch cầu là sự sụt giảm điện áp lớn gấp đôi trên các điốt, điều này buộc chúng phải chọn các tham số đầu ra của máy biến áp có lề trong quá trình phát triển của chúng. Phần năng lượng hữu ích này sau đó bị mất tại các điểm nối của bốn điốt.
Các loại chỉnh lưu theo chức năng
Theo mục đích và chức năng của chúng, các mẫu chỉnh lưu đã biết được chia thành các thiết bị một pha và ba pha. Cái trước được sử dụng trong các mạng điện của các tòa nhà chung cư và nhà riêng và được dùng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị gia dụng. Những cái thứ hai là một mô-đun điện tử gồm 3 đơn vị cùng loại, được sản xuất theo một trong các sơ đồ sau:
- chỉnh lưu đơn chu kỳ;
- hệ thống kéo đẩy;
- mô-đun kết hợp: với hai cuộn dây ba pha với kết nối song song và nối tiếp của điốt.
Việc sử dụng các sơ đồ biến đổi chu kỳ đơn bị hạn chế do hiệu suất thấp của điện áp được chỉnh lưu. Các chất tương tự kéo đẩy của chúng được sử dụng rộng rãi trong động cơ DC và các máy điện khác có chứa cụm bàn chải trong thiết kế của chúng. Ngoài các bộ chỉnh lưu cổ điển được thiết kế để lắp đặt trong động cơ cổ góp, có những sơ đồ có thể tăng điện áp đầu ra nhiều lần. Một trường hợp đặc biệt của các giải pháp như vậy là một bộ chỉnh lưu nhân đôi điện áp.
Mạch chỉnh lưu với điện áp nhân đôi chỉ khác về chi tiết so với các tùy chọn đã được xem xét. Các thiết bị như vậy thường được gọi là số nhân, dễ dàng lắp ráp bằng tay của chính họ.
Các mối quan hệ cơ bản khi tính toán bộ chỉnh lưu
Để tính toán bộ chỉnh lưu 2 nửa sóng được chọn làm ví dụ, bạn cần biết dữ liệu ban đầu sau:
- điện áp đầu vào tác động trong cuộn dây thứ cấp của máy biến áp;
- dòng điện trong điốt chảy trong mạch có tính đến tải;
- điện dung của một tụ điện điện phân, được lựa chọn dựa trên một hệ số làm mịn gợn cho trước;
- điện áp tối đa trên nó.
Điều quan trọng là phải xem xét sự sụt giảm điện áp trên các điốt trạng thái rắn ở trạng thái mở.
Các tỷ lệ tính toán cho trường hợp này được trình bày theo mẫu sau.
- Dòng điện trong cuộn dây máy biến áp có độ lớn bằng giá trị cực đại của nó trong tải (Iobm = Inagr).
- Điện áp trong cuộn thứ cấp ở chế độ không tải là U2≈ 0,75Uload.
- Các điốt chỉnh lưu được khuyến nghị với các tham số sau: Ureb> 3.14Unag và Imax> 1.57Inag.
Các bộ chỉnh lưu được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của kỹ thuật điện và điện tử, bao gồm các hệ thống điều khiển hiện đại. Do đó, điều rất quan trọng là phải hiểu các bộ chỉnh lưu hiện tại là gì và giống của chúng được sử dụng để xây dựng các mạch hiệu quả nhất.
