Low-putere, redresoare monofazate
Una dintre convertoarele actuale cele mai frecvente sunt redresoare într-un pulsator (constant în direcția de mișcare a purtătorilor, dar variabilă valoare instantanee) curent. Ei au o aplicație foarte largă. Convențional, acestea pot fi împărțite în redresoare de putere mică (până la câteva sute de wați și redresoare de mare putere (kilowați sau mai mult)).
Principiul de funcționare al redresorului
Circuit redresor structurală este prezentată mai jos:
Partea sa principală este dispozitivul de rectificare B format din diode încorporate într-un mod special. Este aici și există curent alternativ la pulsatorie DC. O tensiune alternativă este aplicată dispozitivului de rectificare prin intermediul transformatorului Tr. În unele cazuri, transformatorul nu poate fi (dacă tensiunea din rețea corespunde cu ceea ce este necesar pentru funcționarea redresorului). Transformatorul (dacă există) este, de asemenea, mai ales în legătură cu înfășurări sale. riplul curentului. de obicei, nu este constantă în mărime în fiecare moment de timp, și când este necesar să existe o mai netezite valoarea sa decât cele obținute după dispozitiv de rectificare, se aplică filtre F. Dacă este necesar, completează regulatorul de tensiune redresor sau Art DC, care le menține la un nivel constant în cazul în care parametrii de rețea modificări pentru diverse motive. Întregește blocul de încărcare diagrama H, care afectează foarte mult funcționarea întregului dispozitiv și, prin urmare, este considerată o parte integrantă a întregului convertor.
De fapt, redresor este acea porțiune care este încercuit în figura de deasupra liniei punctate și include un transformator și redresor.
În această secțiune sunt considerate redresoare de mică putere, care sunt necesare pentru a asigura o tensiune constantă de orice dispozitive în domeniile de management, control, amplificatoare de putere, generatoare de mică putere și așa mai departe. De obicei, ele sunt alimentate cu o tensiune de curent alternativ monofazat de 220 sau 380 V, 50 Hz.
Circuit Zero rectificare
Luați în considerare principiul cel mai simplu curent redresor monofazat recomandabil așa-numitul sistem de la zero. Deși este în prezent relativ rare (așa cum sa discutat mai jos), cunoașterea proceselor fizice care au loc în acest sistem, este foarte important pentru înțelegerea materialului în continuare.
Zero schema este după cum urmează:
Transformatorul Tr are două înfășurări laterale secundare conectate în serie, astfel încât despre punctul de mijloc al unei tensiuni peste capetele libere ale înfășurărilor și cu aceeași magnitudine dar faza opusă. dispozitiv redresor este format din două diode D1 și D2, care sunt conectate împreună la catozii lor, în timp ce fiecare anod este conectat la bobina corespunzătoare. Load ZL este conectat între catozii diode și un punct de transformare.
Luați în considerare modul în care are loc ondulație de tensiune în întreaga sarcină. În primul rând, presupunem că rezistența de sarcină pură, Zl = RL. Când tensiunea în înfășurările variază sinusoidal, atunci timpul de înjumătățire atunci când este aplicat la potențialul pozitiv dioda anod, va fi un curent continuu. Deoarece tensiunea pe dioda este o fracțiune de volt, neglija. Apoi, toate pozitive jumătate de undă a tensiunii de curent alternativ este aplicată o sarcină RL. Atunci când tensiunea aplicată curent minus anod nu va (mic dioda de curent invers, de asemenea, neglijare). Astfel, numai pozitiv pe jumătate val de tensiune alternativă în timpul perioadei de jumătate va fi de până la sarcina. A doua perioadă de jumătate este liber de curent.
Înfășurările secundare sunt conectate în antifază, sarcina totală pentru ambele înfășurări, astfel, în momentul în care unul dintre ele (de exemplu, partea de sus) curent va curge, iar celălalt va fi liber de ea, și vice-versa.
Prin urmare, sarcina fiecărui ciclu jumătate va fi umplut cu jumătate de undă de tensiune AC:
Iar tensiunea de rectificat Ud va avea forma identice jumătăți de valuri, care se repetă cu o perioadă de două ori mai mică decât perioada a rețelei de alimentare de tensiune alternativă (2tt radiani). Pentru a rezuma, este convenabil, vom presupune că perioada de schimbare a tensiunii redresate este mai mică de 2p m ori și este egală cu 2tt / m (în acest caz, m -2). În cazul în care rezistența de sarcină RL. și ID-ul curent în ea, se va repeta curba de tensiune.
Acest sistem ar avea dezavantajul că înfășurările secundare, comparativ cu primar au semnificative Locul de amplasare curent ondulație, pentru că activitatea de lichidare se transformă. Pe măsură ce sunt înfășurate pe un miez, fluxul magnetic, în acesta din urmă va fi variabilă, și, prin urmare, în actuala înfășurare primară va fi variabilă, având atât pozitive cât și negative jumătate de undă. După cum știm de la cursul de inginerie electrică, de operare și valorile medii ale curentului sau a tensiunii este doar egal cu DC. Cu cât ondulație, cu atât mai mare va fi valoarea curentă în raport cu media. Prin urmare, ambele părți ale transformatorului de putere nu va mai fi la fel. Cu toate acestea, un transformator, iar cantitatea de fier pentru nucleul său ar trebui să fie selectate pe baza oricăror valori de putere unice.
Prin urmare, în mod convențional am introdus conceptul unui transformator de putere tipic, care este egală cu puterea medie de ambele părți:
Podul de circuit redresor sau Graetz
Acest neajuns poate fi corectat prin folosirea dispozitivului de rectificare în formă de așa-numita punte (circuit Graetz):
În acest caz, prima jumatate de perioade vor lucra, de exemplu, diode D2 și D4, iar a doua jumătate a ciclului - D1 și D3. Sarcina de fiecare dată când va fi o tensiune completă jumătate de undă a secundar:
circuit punte are în plus un transformator mai puțin complicată, mai ușor și mai ieftin. După cum vom vedea, are mai multe avantaje.
Este interesant faptul că schema folosită în mod istoric a ieșit la zero, dar răspândirea nu a primit pentru că el a avut primele patru diode în loc de două. Cu toate acestea nu a existat nici o cantitate majoră, precum și faptul că, în timpul funcționării la fiecare jumătate de curent ciclu trece prin două diode conectate în serie, care se încadrează cu dublă tensiune. La momentul diode semiconductoare nu are sau vid de mercur și a avut o scădere semnificativă a tensiunii în timpul trecerii curentului direct, ceea ce a redus semnificativ eficiența. Sa dovedit că un mai complex de circuit transformator de zero, cu o diodă în cercul de rectificare economic avantajoasă decât circuit punte cu de două ori numărul de diode și consumul de energie duală a acestora. Numai apariția unor diode semiconductor relativ ieftine, cu o scădere foarte mică tensiune directă a permis să se întoarcă la circuitul de pod, care este acum practic suplinit zero (în care, dacă se dorește, poate fi văzută ca o manifestare a unuia dintre legile dialectice - dezvoltare în spirală).
Relații de bază redresor
Deducem câteva formule importante care descriu procesele care există în acest sistem. Presupunem că valorile țintă sunt valorile medii ale tensiunii de sarcină Ud și Id-ul mediu în acesta curent.
Valoarea medie a tensiunii redresate
Rețineți această expresie suplimentară. În acest caz, m = 2 și. Deoarece Ud considerate ca fiind dat, atunci
Valoarea de vârf a tensiunii secundare
Din expresia anterioară avem:
Raportul de transformare al transformatorului
Acest raport definește relația tensiunii de alimentare pe partea înfășurare secundară:
Valoarea efectivă a curentului secundar
Curentul secundar, în același timp, există curent în sarcină. Ca curent de sarcină pur activă și repetă forma pulseaza de tensiune, între valoarea medie și valoarea sa actuală există aceeași relație ca și pentru stresul, adică
Valoarea efectivă a curentului primar
Curentul în repetițiile bobinaj primare cu n secundar curent:
transformator de putere
Capacitatea laturile primare și secundare ale transformatorului în acest circuit sunt aceleași, cu toate acestea:
Pulsația tensiunii redresate
Pulsatoare Tensiunea este compus din valoarea medie Ud și un număr infinit de componente armonice ale căror amplitudini pot fi determinate prin ecuațiile Fourier. Dacă originea este aleasă astfel încât în imagine, compoziția armonioasă va fi prezentă doar cosinus armonică (deoarece curba este simetrică în raport cu axă de coordonate). Amplitudinea armonicii k este dată de:
În cazul în care: l - timp de înjumătățire de π / m;
Cea mai mare amplitudine va fi prima armonică a U (1) m. astfel încât să-l definim doar prin presupunând că k = 1:
Raportul primei armonici la valoarea medie se numește raportul pulsație:
Amintiți-vă această formulă pentru viitor, dar acum observăm că, în cazul nostru ca m - 2, q - 2/3. Este o unda mare - amplitudinea primei armonici este de 67% din valoarea medie a tensiunii redresate.
Media actuală dioda
După cum am văzut diode funcționează într-o succesiune - fiecare dintre ele petrece o medie de jumătate din curentul total de. care este sarcina. Prin urmare, fiecare dintre diode trebuie proiectate pentru curent Ic = Id / 2
Cea mai înaltă tensiune inversă pe dioda
In momentul in care dioda conduce B1 poate fi considerat închis, iar apoi la B2 dioda este aplicată în tensiunea direcția inversă a înfășurării secundare. Prin urmare, fiecare dintre diode trebuie calculată la valoarea sa de vârf: