Принцип работы выпрямителя: Выпрямитель напряжения: классификация, применение, схема выпрямителя

Принцип работы выпрямителя

Маломощные выпрямители

Одними из самых  распространенных преобразователей тока являются выпрямители переменного тока в пульсирующий ток. Они имеют очень широкое применение. Условно их можно разделить на маломощные выпрямители (до нескольких сотен ватт)  и выпрямители большой мощности (киловатты и больше).

Принцип работы выпрямителя

Структурная схема выпрямителя:

Главною его частью является выпрямляющее устройство В, образованное из диодов, объединенных особым образом. Именно здесь и происходит преобразование переменного тока в пульсирующий постоянный. Переменное напряжение подается на выпрямляющее устройство через трансформатор Тр. В некоторых случаях трансформатора может и не быть (если напряжение силовой сети отвечает той, которая необходима для работы выпрямителя).

Трансформатор(если он есть) в большинстве также имеет особенности в соединении его обмоток. Пульсирующий ток , как правило не является постоянным по величине в каждое мгновение времени, и когда необходимо иметь более сглаженное его значение, чем полученный после выпрямляющего устройства, применяют фильтры Ф. В случае необходимости выпрямитель дополняют стабилизатором напряжения  или тока Ст, который поддерживает их на постоянном уровне, если параметры силовой сети изменяется по разным причинам. Структурную схему завершает нагрузка Н, которая значительно влияет на работу всего устройства и поэтому считается составляющей частью всего преобразователя.

Собственно выпрямителем является та его часть, которая обведена на рисунке пунктиром и состоит из трансформатора и выпрямительного устройства.

Нулевая схема выпрямления

Рассмотреть принцип действия самого простого выпрямителя однофазного тока целесообразно на нулевой схеме. 

Нулевая схема выглядит так:

Трансформатор Тр  имеет на вторичной стороне две обмотки, соединенные последовательно таким образом, что относительно средней точки а  напряжения  на свободных концах обмоток в и с одинаковые по величине, но противоположные по фазе. Выпрямительное устройство образовано двумя диодами D1 и D2, которые соединены вместе своими катодами, тогда как каждый анод соединен с соответствующей обмоткой. Нагрузка Zн присоединена между катодами диодов и точкой трансформатора.

Как возникает пульсирующее напряжение на нагрузке? Сначала будем считать нагрузку чисто активным сопротивлением, Zн=Rн.  Когда напряжение в обмотках будет изменяться по синусоидальному закону, то в тот полупериод, когда к аноду диода приложен положительный потенциал, будет проходить прямой ток.

Поскольку напряжение на диоде составляет доли вольта, пренебрежем им. Тогда вся положительная полуволна переменного напряжения будет приложена просто к нагрузке Rн.  Когда напряжение приложенное минусом к аноду, тока не будет (малым обратным током диода также пренебрежем). Таким образом, до нагрузки будем доходить лишь положительная полуволна переменного напряжения в течении половины периода. Вторая половина периода будет свободна от тока.

Вторичные обмотки соединены противофазно, нагрузка общая для обеих обмоток, таким образом, в то время, когда в одной из них (например в верхней) ток будет проходить, другая будет от него свободна и наоборот.

Поэтому в нагрузке каждый полупериод будет заполнен полуволной переменного напряжения:

И выпрямленное напряжение Ud будет иметь вид одинаковых полуволн, которые повторяются с периодом, вдвое меньшим, чем период переменного напряжения в сети питания (2π радиан). Для обобщения, что будет удобно, далее будем считать, что период изменения выпрямленного напряжения меньше 2π в m раз и равняется 2π/m (в нашем случае m-2). Если нагрузка активное сопротивление Rн, то и ток в нем id , будет повторять кривую напряжения.

Рассмотренная схема будет иметь тот недостаток, что во вторичных обмотках по сравнению с первичной имеют место значительные пульсации тока, потому что эти обмотки работают по очереди. Поскольку они намотаны на один сердечник, магнитный поток в последнем будет переменным, поэтому и в первичной обмотке ток будет переменным, имея как положительную, так и отрицательную полуволны.

Как известно из курса электротехники, действующие и средние значения тока или напряжения одинаковые только для постоянного тока. Чем больше пульсации, тем больше будет действующее значение относительно среднего. Поэтому мощности обеих сторон трансформатора не будут одинаковыми. Однако трансформатор один, и объем железа для его сердечника следует выбирать, исходя из какого-то одного значения мощности.

Поэтому условно ввели понятие типовой мощности трансформатора, которая равняется среднему мощностей обеих сторон:

Выпрямительный мост или схема Гретца

Указанный недостаток можно исправить, используя выпрямляющее устройство в виде так называемого моста (схема Гретца):

В этом случае первые полупериоды будут работать, например, диоды D2  и D4, а вторые полупериода — D1 и D3. На нагрузке каждый раз будет полная полуволна вторичного напряжения:

 Мостовая схема имеет менее сложный, более легкий и дешевый трансформатор. 

Эта схема появилась исторически раньше нулевой, однако распространения не получила, потому что имела четыре диода вместо двух. А при работе каждые полупериода ток проходит через два последовательно соединенных диода, на которые падает двойное напряжение.

Оказалось, что более сложный трансформатор нулевой схемы, но с одним диодом в кругу выпрямления тока экономично выгоднее, чем мостовая схема с удвоенным числом диодов и двойным расходом энергии на них. И только появление относительно дешевых полупроводниковых диодов с очень маленьким падением прямого напряжения позволило повернуться к мостовым схемам, которая сейчас практически вытеснила нулевую.

Основные соотношения для выпрямителя

Выведем некоторые важные формулы, которые описывают процессы, существующие в этой схеме. Будем считать, что заданными величинами являются средние значения напряжения на нагрузку Ud и среднее значение тока в нем Id.

Среднее значение выпрямленного напряжения

Запомним это выражение на дальнейшее. В нашем случае m=2 и 

 . Поскольку Ud считаем заданным, то

Амплитудное значение вторичного напряжения

Из предыдущего выражения имеем:

Коэффициент трансформации трансформатора

Этот коэффициент определяет отношения питающей сети к напряжению на обмотке вторичной стороны:

Действующее значение тока вторичной обмотки

Ток вторичной обмотки в то же время есть током в нагрузке. Поскольку нагрузка чисто активная и ток в ней повторяет по форме пульсирующее напряжение, то между его средним значением и его действующим значением существует такая же зависимость, что и для напряжений, то есть

Действующее значение тока первичной обмотки

Ток в первичной обмотке повторяет с учетом n ток вторичной обмотки :

Мощность трансформатора

Мощности первичной и вторичной сторон трансформатора в этой схеме одинаковые, поэтому:

Пульсация выпрямленного напряжения

Пульсирующее напряжение состоит из среднего значения Ud   и бесконечного количества гармоничных составляющих, амплитуды которых можно определить по формулам Фурье. Если начало координат выбрать так как на рисунке, то в гармоничном составе будут присутствовать только косинусные гармоники (т.к. кривая симметрична относительна оси координат). Амплитуда k-ой гармоники определяется по формуле:

Где: l – полупериод π/m;  

Наибольшую амплитуду будет иметь первая гармоника U(1)m, поэтому определим только ее, предположив, что k=1:

Заменив  

 получим:

Отношение первой гармоники к среднему значению называют коэффициентом пульсаций:

Запомним эту формулу на будущее, а сейчас отметим, что в нашем случае при m – 2, q – 2/3. Это большие пульсации – амплитуда первой гармоники составляет 67% от среднего значения выпрямленного напряжения.

 Средний ток диодов

Как мы уже видели диоды работают по очереди – каждый из них проводит в среднем половину общего тока , который есть в нагрузке. Поэтому каждый из диодов должен быть рассчитан на ток  Iв = Id/2

Наибольшее обратное напряжение на диоде

В то время когда диод B1 проводит его можно считать замкнутым, и тогда к диоду B2 будет приложено в обратном направлении напряжение вторичной обмотки. Поэтому каждый из диодов должен быть рассчитан на ее амплитудное значение:

Что такое однофазный выпрямитель, принцип работы, типы и схемы

Выпрямитель преобразует колеблющийся синусоидальный источник переменного напряжения в источник постоянного напряжения постоянного тока с помощью диодов, тиристоров, транзисторов или преобразователей. Этот процесс выпрямления может принимать различные формы с полуволновыми, двухполупериодными, неконтролируемыми и полностью управляемыми выпрямителями, преобразующими однофазный или трехфазный источник питания в постоянный уровень постоянного тока.  

Описание

Выпрямители являются одним из основных строительных блоков преобразования мощности переменного тока с полуволновым или двухволновым выпрямлением, обычно выполняемым полупроводниковыми диодами. Диоды позволяют переменным токам течь через них в прямом направлении, в то же время блокируя протекание тока в обратном направлении, создавая постоянный уровень напряжения постоянного тока, что делает их идеальными для выпрямления.

Однако постоянный ток, который выпрямляется диодами, не такой чистый, как ток, получаемый, скажем, от источника батареи, но имеет изменения напряжения в виде пульсаций, наложенных на него в результате переменного питания.

Но для однофазного выпрямления нам нужна синусоидальная форма переменного тока с фиксированным напряжением и частотой, как показано на рисунке.

Сигналы переменного тока обычно имеют два числа, связанных с ними. Первое число выражает степень вращения осциллограммы вдоль оси x, на которую генератор вращался от 0 до 360 o .

 Это значение известно как период (T), который определяется как интервал, взятый для завершения одного полного цикла сигнала. Периоды измеряются в градусах, времени или радианах. Соотношение между периодами синусоидальных волн и частотой определяется как: T = 1 / ƒ .

Второе число указывает амплитуду значения, тока или напряжения, вдоль оси y. Это число дает мгновенное значение от нуля до некоторого пикового или максимального значения (A MAX , V MAX или I MAX  ), указывающее наибольшую амплитуду синусоидальных волн, прежде чем снова вернуться к нулю. Для синусоидальной формы волны есть два максимальных или пиковых значения, одно для положительных и одно для отрицательных полупериодов.

Но помимо этих двух ценностей есть еще две, которые представляют интерес для нас в целях исправления. Один — это Среднее значение сигналов, а другой — его среднеквадратичное значение. Среднее значение формы сигнала получается путем добавления мгновенных значений напряжения (или тока) в течение одного полупериода и обнаруживаются как: 0,6365 * V P .  Обратите внимание, что среднее значение за один полный цикл симметричной синусоидальной волны равно нулю.

Среднеквадратическое значение или эффективное значение синусоиды (синусоида — это другое название синусоидальной волны) обеспечивает такое же количество энергии для сопротивления, что и источник постоянного тока того же значения. Среднеквадратическое значение (RMS) синусоидального напряжения (или тока) определяется следующим образом: 0,7071 * V P.

Принцип работы

Все однофазные выпрямители используют полупроводниковые устройства в качестве основного устройства преобразования переменного тока в постоянный. Однофазные неконтролируемые полуволновые выпрямители являются наиболее простой и, возможно, наиболее широко используемой схемой выпрямления для малых уровней мощности, поскольку на их выход сильно влияет реактивное сопротивление подключенной нагрузки.

Для неконтролируемых выпрямительных цепей полупроводниковые диоды являются наиболее часто используемым устройством и расположены таким образом, чтобы создавать либо полуволновую, либо двухполупериодную схему выпрямителя.  Преимущество использования диодов в качестве устройства выпрямления состоит в том, что по своей конструкции они являются однонаправленными устройствами, имеющими встроенный однонаправленный pn-переход.

Этот pn-переход преобразует двунаправленный переменный источник питания в однонаправленный ток, устраняя половину источника питания. В зависимости от подключения диода, он может, например, пропустить положительную половину сигнала переменного тока при прямом смещении, исключая при этом отрицательный полупериод, когда диод становится обратным смещением.

Обратное также верно, устраняя положительную половину или форму волны и передавая отрицательную половину. В любом случае, выход из одного диодного выпрямителя состоит только из одной половины формы сигнала 360 o, как показано на рисунке.

Полуволновое выпрямление

Приведенная выше конфигурация однофазного полуволнового выпрямителя пропускает положительную половину формы сигнала переменного тока, причем отрицательная половина исключается.  Меняя направление диода, мы можем пропустить отрицательные половины и устранить положительные половины формы сигнала переменного тока. Поэтому на выходе будет серия положительных или отрицательных импульсов.

Таким образом, на подключенную нагрузку не подается напряжение или ток, R L в течение половины каждого цикла. Другими словами, напряжение на сопротивлении нагрузки R L состоит только из половины сигналов, либо положительных, либо отрицательных, поскольку оно работает только в течение половины входного цикла, отсюда и название полуволнового выпрямителя.

Надеемся, что мы видим, что диод позволяет току течь в одном направлении, создавая только выход, который состоит из полупериодов. Эта пульсирующая форма выходного сигнала не только изменяется ВКЛ и ВЫКЛ каждый цикл, но присутствует только в 50% случаев, и при чисто резистивной нагрузке это содержание пульсации высокого напряжения и тока является максимальным.

Этот пульсирующий постоянный ток означает, что эквивалентное значение постоянного тока падает на нагрузочном резисторе, поэтому R L составляет только половину среднего значения синусоидальных сигналов.  Поскольку максимальное значение синусоидальной формы сигнала равно 1 (sin (90 o )), среднее значение постоянного тока, полученное для половины синусоиды, определяется как: 0,637 x максимальное значение амплитуды.

Таким образом, во время положительного полупериода A AVE составляет 0,637 * A MAX . Однако, поскольку отрицательные полупериоды удалены из-за выпрямления диодом, среднее значение в течение этого периода будет нулевым.

Среднее значение синусоиды

Таким образом, для полуволнового выпрямителя в 50% случаев среднее значение составляет 0,637 * A MAX, а в 50% случаев — ноль. Если максимальная амплитуда равна 1, среднее значение или эквивалент значения постоянного тока, видимый по сопротивлению нагрузки, R L будет:

Таким образом, соответствующие выражения для среднего значения напряжения или тока для полуволнового выпрямителя задаются как:

V AVE  = 0,318 * V MAX

I AVE  = 0,318 * I MAX

Обратите внимание, что максимальное значение A MAX — это значение входного сигнала, но мы также могли бы использовать его среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение, чтобы найти эквивалентное выходное значение постоянного тока однофазного полуволнового выпрямителя.  Чтобы определить среднее напряжение для полуволнового выпрямителя, мы умножаем среднеквадратичное значение на 0,9 (форм-фактор) и делим произведение на 2, то есть умножаем его на 0,45, получая:

V AVE  = 0,45 * V RMS

I AVE  = 0,45 * I RMS

Затем мы можем видеть, что схема полуволнового выпрямителя преобразует либо положительные, либо отрицательные половины формы сигнала переменного тока в импульсный выход постоянного тока, который имеет значение 0,318 * A MAX или 0,45 * A RMS, как показано.

Полноволновое выпрямление

Двухполупериодный выпрямитель использует обе половины входной синусоидальной формы волны для обеспечения однонаправленного выход, т.к. он состоит из двух полуволновых выпрямителей, соединенных вместе для питания нагрузки.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель делает это с помощью четырех диодов, расположенных в виде моста, пропускающих положительную половину формы волны, как и раньше, но инвертирующих отрицательную половину синусоидальной волны для создания пульсирующего выхода постоянного тока.  

Несмотря на то, что напряжение и ток на выходе выпрямителя пульсируют, оно не меняет направление, используя полные 100% формы входного сигнала и, таким образом, обеспечивает двухполупериодное выпрямление.

Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

Эта мостовая конфигурация диодов обеспечивает двухполупериодное выпрямление, потому что в любое время два из четырех диодов смещены в прямом направлении, а два других — в обратном. Таким образом, в проводящем тракте два диода вместо одного для полуволнового выпрямителя. Следовательно, будет разница в амплитуде напряжения между V IN и V OUT из-за двух прямых падений напряжения на последовательно соединенных диодах. Здесь, как и прежде, для простоты математики мы примем идеальные диоды.

Так как же работает однофазный двухполупериодный выпрямитель? Во время положительного полупериода V IN диоды D 1 и D 4 смещены в прямом направлении, а диоды D 2 и D 3 — в обратном. Затем для положительного полупериода входного сигнала ток течет по пути: D 1 — A — R L — B — D 4 и возвращается к источнику питания.

Во время отрицательного полупериода V IN диоды D 3 и D 2 смещены в прямом направлении, а диоды D 4 и D 1 — в обратном. Затем для отрицательного полупериода входного сигнала ток течет по пути: D 3 — A — R L — B — D 2 и возвращается к источнику питания.

В обоих случаях положительные и отрицательные полупериоды входного сигнала создают положительные выходные пики независимо от полярности входного сигнала и, как таковой, ток нагрузки I всегда течет в том же направлении через нагрузку, R L между точками или узлами A и B. Таким образом, отрицательный полупериод источника становится положительным полупериодом при нагрузке.

Таким образом, в зависимости от того множества проводящих диодов, узел А всегда более положительный, чем узел B. Поэтому ток и напряжение нагрузки являются однонаправленными или постоянными, что дает нам следующую форму выходного сигнала.

Форма волны на выходе выпрямителя

Хотя этот пульсирующий выходной сигнал использует 100% входного сигнала, его среднее напряжение постоянного тока не совпадает с этим значением.

Однако двухполупериодные выпрямители имеют два положительных полупериода на входной сигнал, что дает нам другое среднее значение.

Среднее значение двухполупериодного выпрямителя

Для двухполупериодного выпрямителя для каждого положительного пика имеется среднее значение 0,637 * A MAX, и, поскольку на входной сигнал имеется два пика, это означает, что есть две серии средних значений, суммируемых вместе. Таким образом, выходное напряжение постоянного тока двухполупериодного выпрямителя в два раза выше, чем у предыдущего полуволнового выпрямителя. Если максимальная амплитуда равна 1, среднее значение или эквивалент значения постоянного тока, видимый по сопротивлению нагрузки, R L будет:

Таким образом, соответствующие выражения для среднего значения напряжения или тока для двухполупериодного выпрямителя задаются как:

V AVE  = 0,637 * V MAX

I AVE  = 0,637 * I MAX

Чтобы определить среднее напряжение для двухполупериодного выпрямителя, мы умножаем среднеквадратичное значение на 0,9:

V AVE  = 0,9 * V RMS

I AVE  = 0,9 * I RMS

Двухполупериодная схема выпрямителя преобразует ОБЕ положительную или отрицательную половинки сигнала переменного тока в импульсный выход постоянного тока, который имеет значение 0,637 * A MAX или 0,9 * A RMS.

Полноволновой полууправляемый мостовой выпрямитель

Двухполупериодное выпрямление имеет много преимуществ по сравнению с более простым полуволновым выпрямителем, например, выходное напряжение более согласовано, имеет более высокое среднее выходное напряжение, входная частота удваивается в процессе выпрямления и требует меньшего значения емкости сглаживающего конденсатора, если таковой требуется. Но мы можем улучшить конструкцию мостового выпрямителя, используя тиристоры вместо диодов в его конструкции.

Заменив диоды внутри однофазного мостового выпрямителя тиристорами, мы можем создать фазо-управляемый выпрямитель переменного тока в постоянный для преобразования постоянного напряжения питания переменного тока в контролируемое выходное напряжение постоянного тока. Фазоуправляемые выпрямители, полууправляемые или полностью управляемые, имеют множество применений в источниках питания переменного тока и в управлении двигателями.

Однофазный мостовой выпрямитель — это то, что называется «неуправляемым выпрямителем» в том смысле, что приложенное входное напряжение передается непосредственно на выходные клеммы, обеспечивая фиксированное среднее значение эквивалентного значения постоянного тока.  Чтобы преобразовать неуправляемый мостовой выпрямитель в однофазную полууправляемую выпрямительную цепь, нам просто нужно заменить два диода тиристорами (SCR), как показано на рисунке.

В конфигурации с полууправляемым выпрямителем среднее напряжение нагрузки постоянного тока контролируется с использованием двух тиристоров и двух диодов. Как мы узнали из нашего урока о тиристорах, тиристор будет проводить (состояние «ВКЛ») только тогда, когда его анод (A) более положительный, чем его катод (K) и импульс запуска подается на его затвор (G). В противном случае он остается неактивным.

Таким образом, задерживая импульс запуска, подаваемый на клемму затвора тиристоров, на контролируемый период времени или угол ( α ) после того, как напряжение питания переменного тока прошло пересечение нулевого напряжения между анодным и катодным напряжением, мы можем контролировать, когда тиристор начинает проводить ток и, следовательно, контролировать среднее выходное напряжение.

Во время положительного полупериода входного сигнала ток течет по пути: SCR 1 и D 2 и обратно к источнику питания.  Во время отрицательного полупериода V INпроводимость проходит через SCR 2 и D 1 и возвращается к источнику питания.

Понятно, что один тиристор из верхней группы ( SCR 1 или SCR 2 ) и соответствующий ему диод из нижней группы ( D 2 или D 1 ) должны проводить вместе, чтобы протекать ток любой нагрузки.

Таким образом, среднее выходное напряжение V AVE зависит от угла включения α для двух тиристоров, включенных в полууправляемый выпрямитель, поскольку два диода неуправляются и пропускают ток всякий раз, когда смещено вперед. Таким образом, для любого угла срабатывания затвора α среднее выходное напряжение определяется как:

Обратите внимание, что максимальное среднее выходное напряжение возникает, когда α = 1, но все еще равно 0,637 * V MAX, как для однофазного неуправляемого мостового выпрямителя.

Мы можем использовать эту идею для контроля среднего выходного напряжения моста на один шаг вперед, заменив все четыре диода тиристорами, что дает нам полностью управляемую схему мостового выпрямителя .

Полностью управляемый мостовой выпрямитель

Однофазные мостовые выпрямители с полным управлением известны чаще как преобразователи переменного тока в постоянный. Полностью управляемые мостовые преобразователи широко используются в управлении скоростью машин постоянного тока и легко достигаются путем замены всех четырех диодов мостового выпрямителя тиристорами, как показано на рисунке.

В конфигурации с полностью управляемым выпрямителем среднее напряжение нагрузки постоянного тока контролируется с использованием двух тиристоров на полупериод. Тиристоры SCR 1 и SCR 4 запускаются вместе как пара во время положительного полупериода, в то время как тиристоры SCR 3 и SCR 4 также запускаются вместе как пара во время отрицательного полупериода. Это 180 oпосле SCR 1 и SCR 4 .

Затем в режиме работы с непрерывной проводимостью четыре тиристора постоянно переключаются в виде чередующихся пар для поддержания среднего или эквивалентного выходного напряжения постоянного тока.  Как и в случае полууправляемого выпрямителя, выходное напряжение можно полностью контролировать, изменяя угол задержки включения тиристоров ( α ).

Таким образом, выражение для среднего напряжения постоянного тока однофазного полностью управляемого выпрямителя в режиме непрерывной проводимости дается как:

со средним выходным напряжением, изменяющимся от V MAX / π до -V MAX / π путем изменения угла зажигания, α от π до 0 соответственно. Поэтому, когда α <90 o,среднее напряжение постоянного тока является положительным, а когда α> 90 oсреднее напряжение постоянного тока является отрицательным. То есть мощность течет от нагрузки постоянного тока к источнику переменного тока.

Резюме однофазного выпрямления

Однофазные выпрямители могут принимать различные формы для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение из неконтролируемых однофазных выпрямителей на полуволнах в полностью управляемые двухполупериодные мостовые выпрямители с использованием четырех тиристоров.

Преимуществами полуволнового выпрямителя являются его простота и низкая стоимость, так как для него требуется только один диод. Однако это не очень эффективно, так как используется только половина входного сигнала, дающего низкое среднее выходное напряжение.

Двухполупериодный выпрямитель более эффективен, чем полуволновой выпрямитель, поскольку он использует оба полупериода входной синусоидальной волны, создавая более высокое среднее или эквивалентное выходное напряжение постоянного тока. Недостатком двухполупериодной мостовой схемы является то, что она требует четырех диодов.

Фазоуправляемое выпрямление использует комбинации диодов и тиристоров (SCR) для преобразования входного напряжения переменного тока в контролируемое выходное напряжение постоянного тока. Полностью контролируемые выпрямители используют четыре тиристора в своей конфигурации, тогда как наполовину управляемые выпрямители используют комбинацию как тиристоров, так и диодов.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Сварочный выпрямитель – устройство и принцип работы

При выполнении сварочных работ важную роль играет обеспечение условий, в которых образуется ровный, аккуратный, прочный шов и сводится к минимуму разбрызгивание металла. Для создания именно таких условий служит сварочный выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный.

В этом аппарате, состоящем из нескольких блоков, осуществляется выпрямление входного переменного тока, снижение напряжения и увеличение силы тока до необходимого значения.

Устройство, назначение и принцип работы сварочного выпрямителя

Производители предлагают несколько конструктивных схем аппаратов, но их главные компоненты одинаковы.

Как устроен сварочный выпрямитель – основные составные части:

• понижающий трансформатор;
• полупроводниковые элементы – диоды;
• охлаждающий блок;
• регуляторы электротока;
• измерительные устройства.

Основные этапы преобразования тока, поступающего в аппарат:

• На первичную обмотку понижающего трансформатора поступает переменный одно- или трехфазный питающий ток.
• На вторичной обмотке, благодаря электромагнитной индукции, генерируется ток со сниженным значением напряжения и силой тока, повышенной до требуемого значения.
• Переменный ток с новыми параметрами поступает на выпрямительный блок, состоящий из полупроводниковых элементов.
• В сварочную зону подается постоянный ток с нужными параметрами. Для контроля силы тока и значения напряжения в составе сварочного выпрямителя предусмотрены амперметр и вольтметр.

При эксплуатации полупроводниковые элементы (диоды) нагреваются, поэтому для их охлаждения устанавливаются специальные радиаторы и вентилятор. Во время функционирования аппарата диоды постоянно охлаждаются воздушным потоком, что значительно продлевает беспрерывный период функционирования выпрямителя. В современных моделях устанавливаются датчики перегрева, которые дают сигнал на отключение возможности сварки при перегреве аппарата.

Для настройки требуемой силы тока предусмотрено несколько режимов регулировки:

• Витковая. Осуществляется в аппаратах с секционированными обмотками, входящими в устройство сварочного выпрямителя.
• Фазовая. Осуществляется с использованием тиристоров.
• Импульсная – широтная, частотная и амплитудная. Применяется в преобразователях с транзисторным регулятором или в инверторных моделях.
• Магнитная. Осуществляется благодаря присутствию в схеме сварочного выпрямителя дросселя насыщения, смонтированного между блоком выпрямления и понижающим трансформатором. Дроссель – это несколько катушек, через которые пропускаетсянапряжение. При переключении рычага изменяется путь прохождения тока, а следовательно, его сила.

Преимущества и недостатки применения сварочных выпрямителей

Сварочный выпрямительимеет ряд достоинств, по сравнению страдиционным сварочным трансформатором, от которого он отличается наличием выпрямительного блока.

Это:

• более стабильная дуга;
• минимальное разбрызгивание металлического расплава;
• качественная поверхность шва;
• возможность качественной сварки легированных сталей, цветных металлов и сплавов на их основе.

Минусами являются:

• чувствительность к колебаниям напряжения в электрической сети;
• быстрый выход из строя при КЗ в сети;
• чувствительность к условиям окружающей среды – высокой влажности и запыленности.

Для чего служит сварочный выпрямитель?

Преобразователь с блоком-выпрямителем используется как для сварки, так и для резки металлов.

Для каких видов сварки эффективны сварочные выпрямители:

• толщина свариваемыхзаготовок с разделкой кромок – 1-50 мм, конкретная минимальная и максимальная толщина зависит от возможностей аппарата-преобразователя;
• при использовании плавящихся электродов с сечением 2-6 мм;
• при работе неплавящимися электродами – угольными и вольфрамовыми;
• свариваемые металлы – нелегированная и легированная сталь, чугун, цветные металлы и сплавы на их основе.

Виды сварочных выпрямителей по количеству фаз

В зависимости от числа фаз первичного тока питания различают одно- и трехфазные преобразователи. Однофазные модели, работающие от бытовой электросети переменного тока с напряжением 220 В,имеют небольшую и среднюю мощность.В основном применяются в бытовых целях. Имеют однополупериодное или двухполупериодное выпрямительное устройство (мостовое или с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора). Двухполупериодные устройства имеют большую мощность и КПД, по сравнению с однополупериодными. Наиболее популярныдвухполупериодные мостовые модели, состоящие из понижающего трансформатора и четырех диодов, сформированных в диодный мост.

Трехфазные аппараты, бывающие одно- и многопостовыми,работают от сети напряжением 380 В, имеют среднюю и большую мощность, эффективны для сварки и резки металлов значительной толщины.

Типы сварочных выпрямителей – одно- и многопостовые

В зависимости от модели выпрямительного аппарата, к нему могут подключаться один или несколько сварочных кабелей.

Описание однопостового сварочного выпрямителя

Однопостовые аппараты, к которым может подключаться только один сварочный кабель, используются для выполнения работ небольших объемов. Это компактное устройство, обладающее невысокой мощностью, чаще всего используется в бытовых целях или в небольших мастерских. Имеет небольшие размеры и массу, поэтому его легко перемещать на новые рабочие места. В конструкции современных аппаратов предусмотрены защиты от перегрева и слишком высокого напряжения. В помещениях с естественной вентиляцией часто используются выпрямительные устройства серии ВД.

Однопостовые аппараты работают отодно- или трехфазного тока. Для бытовых целей обычно используются однофазные модели.

Характеристики многопостовых сварочных выпрямителей

Многопостовые аппараты востребованы для ручной и механизированной сварки. Модели для ручной сварки серии ВДМ имеют несложную конструкцию. Управление силой тока осуществляется балластными реостатами. Такие выпрямители часто используются при организации систем, питающихся от общецехового магистрального шинопровода. Отличаются стабильной выходной вольтамперной характеристикой.

Многопостовые аппараты для механизированной сварки могут обслуживать до 30 рабочих мест сварщиков. Применяются для наплавки и сваривания под флюсом. Взаимное влияние постов друг на друга исключено.

Подготовка к эксплуатации и эксплуатационные условия для сварочных выпрямителей

Эксплуатацию выпрямительных аппаратов можно начинать только после тщательного изучения сопроводительной документации, в которой изложена информация об устройстве модели, допустимых условиях работы, правилах безопасности. Перед использованием устройство очищается от пыли, заземляется и проверяется в соответствии с инструкцией.

Установку, подключение к электросети и регулировку должен осуществлять электромонтажник с третьей и выше группой электробезопасности. Сварочные работы может вести сварщик, прошедший обучение по использованию аппарата, имеющий удостоверение на право сварки и группу электробезопасности вторую и выше.

Поскольку сварочные выпрямительные устройства чувствительны к качеству питающего тока, в сетях с нестабильным электроснабжением их подключают через источники бесперебойного питания (ИБП) соответствующей мощности. Также следует контролировать уровни запыленности и влажности, максимальный уровень которых указывается в техдокументации.

Обслуживание и ремонт сварочных выпрямителей

Для обеспечения бесперебойной работы выпрямительное устройство нуждается в периодическом техобслуживании и своевременном ремонте. Перед эксплуатацией необходимо проверить надежность заземления. Обязательное условие – наличие защитного кожуха.

Основные этапы технического обслуживания:

• контроль целостности изоляции всех конструктивных элементов, находящихся под напряжением;
• обследование прочности фиксации клемм;
• удаление пыли и загрязнений с внутренних механизмов.

Распространенными неисправностями, требующими незамедлительного ремонта, являются появление гула и перегрев устройства. Вероятные причины этих проблем:

• неправильно подобранная крыльчатка вентилятора;
• заклинивание вала вентилятора;
• замыкание первичной обмотки понижающего трансформатора;
• нарушение изоляции токоведущих частей.

Падение выходного напряжения ниже заданного значения может произойти из-за обрыва вторичной обмотки или замыкания витков. Одной из причин выхода из строя оборудования является поломка выпрямительного диодного моста.

Если напряжение холостого хода и рабочего режима нестабильно, то необходимо проверить:

• ручку регулятора;
• предохранители первичной обмотки;
• устойчивость фиксации клемм пускателя.

Для ремонта выпрямителей требуются определенные знания и навыки, поэтому диагностику и восстановление рабочих характеристик аппаратоврекомендуется доверить работникам специализированногосервис-центра.

Принцип работы и принцип действия сварочного выпрямителя

Назначение сварочного выпрямителя состоит в преобразовании переменного тока сети (однофазной или трехфазной) с частотой 50Гц и напряжением 220/380в на постоянный

ток, питающий сварочную дугу между электродом и свариваемой деталью. Принцип действия сварочного выпрямителя любого типа, а существует много различных схем, как преобразования, так и управления процессом преобразования тока. Принцип работы сварочного выпрямителя можно разделить на три части:

• понижение напряжения сети до напряжения холостого тока сварки;
• преобразование переменного тока в постоянный;
• регулировка сварочного тока, для создания управляемого процесса.

Понижение напряжения сети до напряжения холостого происходит в силовом трансформаторе низкочастотных устройств или в импульсном высокочастотном трансформаторе у выпрямителей с двойным преобразованием тока (инверторный тип выпрямителей). Силовые трансформаторы рассчитываются исходя из заданных параметров мощности (тока сварки), необходимого времени непрерывной работы и формы магнитопровода (стержневой, тороидальный и др.). Принцип действия сварочного выпрямителя инверторного типа отличается от обычного предварительным преобразованием частоты тока сети от 50Гц до 40-100кГц. Дальнейшее преобразование напряжения не требует массивного силового прибора. Высокочастотный трансформатор импульсного типа имеет минимальные габариты, и выпрямитель-инвертор получает значительные преимущества в габаритах и весе.

Для преобразование переменного тока в постоянный используются выпрямители на диодных схемах. На выходе выпрямителя получается напряжение холостого тока. Оно обычно выше напряжения дуги. Падающая вольтамперная характеристика понижает напряжение при возрастании тока сварки. Это способствует переносу металла электрода на соединяемые детали. Для сглаживания пульсаций используются емкостные фильтры.

Процесс регулировки сварочного тока, для создания управляемого процесса сварки позволяет производить сварочные работы при необходимой величине тока. Подобная регулировка позволяет варить металлические детали разной толщины или с разной скоростью сварки без прожогов металла свариваемых деталей. Высокий ток требует сварки с большей скоростью. Принцип работы сварочного выпрямителя, помимо создания нужного напряжения, основан на возможности плавного регулирования тока сварки с помощью активного переменного сопротивления (обычного реостата).

Читайте также

Назначение, схема и принцип работы однополупериодного выпрямителя

Рис.1. Схема однополупериодного выпрямителя.

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.^[1][2]

Большинство выпрямителей создаёт не постоянные, а пульсирующие однонаправленные напряжение и ток, для сглаживания пульсаций которых применяют фильтры.

Устройство, выполняющее обратную функцию — преобразование постоянных напряжения и тока в переменные напряжение и ток — называется инвертором.

Из-за принципа обратимости электрических машин выпрямитель и инвертор являются двумя разновидностями одной и той же электрической машины (справедливо только для инвертора на базе электрической машины).

Данные выпрямители применяются также для обеспеченияпитанием в системах наблюдения и сигнализации. В области малыхмощностей они находят применение для заряда стартерных батарейдизельных двигателей и газовых турбин.

Принцип действия выпрямителя очевиден из приведенного рисунка. Схема с самозапуском – операционный усилитель (ОУ) питается от выпрямленного напряжения.

24.Назначение, схема и принцип работы двухполупериодного выпрямителя со средней точкой

В том случае если при выпрямлении переменного тока необходимо использовать оба полупериода, то нам потребуется выпрямитель совершенного иного типа. Такая схема называется двухполупериодным выпрямителем. В одной разновидности двухполупериодного выпрямителя, называемой выпрямителем со средней точкой, используется трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки и два диода, как показано на рисунке ниже.

Выпрямитель Миткевича «два четвертьмоста параллельно» на двуханодной лампе. Здесь вторичная обмотка Н служит для накала катода лампы.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Принцип работы этой схемы нетрудно понять путём анализа по отдельности каждого полупериода. Сначала рассмотрим первый полупериод, когда напряжение источника будет положительным (+) сверху и отрицательным (-) снизу. В этот момент проводит только верхний диод, а нижний блокирует ток, и, следовательно, нагрузка «видит» только первый полупериод синусоиды. В этой части цикла ток протекает только по верхней половине вторичной обмотки трансформатора (см. рисунок ниже).

в этом выпрямителе выпрямленные полупериоды имеют колоколообразную форму, то есть форму близкую к функции .

Площадь под интегральной кривой равна:

Относительное эквивалентное активное внутреннее сопротивление равно , то есть вдвое больше, чем в однофазном полномостовом, следовательно больше потери энергии на нагрев меди обмоток трансформатора (или расход меди).

25.Назначение, схема и принцип работы двухполупериодного мостового выпрямителя

Принцип работы двухполупериодного мостового выпрямителя Двухполупериодный мостовой выпрямитель состоит из трансформатора Тр и четырх диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста подсоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой нагрузочный резистор Rн. Каждая пара диодов Д1, Д3 и Д2, Д4 работает поочередно.

В течение положительной полуволны входного напряжения открываются диоды VD₁ и VD₃, и в цепи нагрузки возникает импульс тока. Отрицательная волна напряжения открывает диоды VD₂ и VD₄, что также приводит к протеканию импульса тока через нагрузку. Мостовая схема имеет характеристики, аналогичные предыдущей схеме. Достоинством мостовой схемы является меньшее число витков вторичной обмотки, чем в предыдущей схеме. В настоящее время в схемах выпрямителя наиболее часто используют не отдельные диоды, а диодные сборки (КЦ 402, КД 405 и т.д.), состоящие из 4-х диодов, образующих мостовую схему

Как устроен и работает сварочный выпрямитель?

Сварочный выпрямитель – аппарат, служащий для преобразования переменного тока, присутствующего в сети, в постоянный с использованием кремниевых или селеновых полупроводниковых диодов. Наиболее популярны селеновые диоды. В конструкцию преобразователя входят: устройства защиты и измерения, трансформатор, управляющий прибор. Все элементы расположены в одном блоке. Аппараты могут работать при повышенных и пониженных температурах, нестабильных характеристиках входного напряжения однофазной или трехфазной питающей сети.

Устройство и принцип работы сварочного выпрямителя

В конструкцию агрегата входят:

• трансформатор, преобразующий входное переменное напряжение в низковольтное переменное;
• диодный мост, трансформирующий переменное напряжение в постоянное пульсирующее;
• конденсаторный фильтр, обладающий большой мощностью, служит для преобразования пульсирующего тока в линейный постоянный;
• блок, регулирующий силу тока;
• дроссели, предназначенные для предотвращения запредельного роста сварочного тока.

Эта упрощенная схема может несколько видоизменяться или дополняться другими элементами, улучшающими технические характеристики сварочного выпрямителя.

Выпрямление тока может осуществляться по одной из схем:

• однофазное, применяется в аппаратах бытового применения;
• трехфазное, пульсации сглаживаются в обмотках – первичной и вторичной;
• шестифазное, позволяет организовать многопостовой пункт сварки.

Выходные характеристики регулируются следующими способами:

• трансформаторное регулирование с помощью изменения схемы подключения обмоток;
• с использованием дросселя и реостата;

тиристорное или транзисторное регулирование.

Виды сварочных выпрямителей

Выпускаемые виды выпрямителей:

• Однопостовой. Предназначается для ручной дуговой сварки плавящимися покрытыми электродами. Могут применяться штучные электроды с рутиловым, целлюлозным, основным покрытием. Присутствие клинового шунта позволяет быстро менять режим работы. Агрегаты могут использоваться для сварки ответственных изделий и создания конструкций, запланированных для работы под высокими нагрузками.
• Универсальный многопостовой. Питается от трехфазной сети переменного тока. Каждый вывод оснащен собственным блоком управления, в который входят реостат и дроссель. Выдерживает знакопеременные нагрузки, формирует надежную устойчивую дугу, способен работать без перерыва в течение длительного времени. Многопостовые сварочные выпрямители используются для осуществления масштабных интенсивных работ по ручной или полуавтоматической сварке. Устанавливаются в производственных цехах и на строительных площадках.

Особенности применения сварочных выпрямителей

Эти агрегаты применяются для проведения дуговой сварки низкоуглеродистых нелегированных сталей, коррозионностойких марок, цветных металлов и сплавов на их основе. Используются также при необходимости сварки обратной полярности. Обеспечивают глубокий провар и снижение разбрызгивания металла. К минусам агрегатов относятся – восприимчивость к длительным коротким замыканиям и скачкам сетевого напряжения.

Преимущества сварочных выпрямителей:

• экономичность;
• высокий КПД;
• надежность;
• простота управления.

Для продления срока службы аппаратов необходимы – проведение плановых осмотров, своевременная чистка и замена изношенных деталей, использование в условиях нормальной влажности.

принцип работы, типы и схемы

Принцип работы

Видя, что 3-фазный источник питания — это просто три однофазные комбинации, мы можем использовать это многофазное свойство для создания 3-фазных цепей выпрямителя.

Как и в случае однофазного выпрямления, в трехфазном выпрямлении используются диоды, тиристоры, транзисторы или преобразователи для создания полуволновых, двухволновых, неконтролируемых и полностью управляемых выпрямительных цепей, преобразующих данный трехфазный источник питания в постоянный выходной уровень постоянного тока. В большинстве случаев трехфазный выпрямитель подается напрямую от электросети или от трехфазного трансформатора, если подключенная нагрузка требует другого уровня выхода постоянного тока.

Как и в случае предыдущего однофазного выпрямителя, наиболее простой трехфазной выпрямительной схемой является схема неуправляемого полуволнового выпрямителя, в которой используются три полупроводниковых диода, по одному диоду на фазу, как показано ниже.

Принцип работы диодного моста

Диод в цепи переменного напряжения

Итак, в статье про диод мы рассматривал, что будет на выходе диода, если подать на него переменный ток. Для этого мы даже собирали вот такую схему, где G – это синусоидальный генератор. С клемм X1 и X2 уже снимали сигнал.

Мы на диод подавали переменное напряжение.

А на выходе после диода получали уже вот такой сигнал.

То есть у нас получилось вот так.

Да, мы получили постоянный ток из переменного, но стоило ли это того? В этом случае у нас получился постоянный пульсирующий ток, где половина мощности сигнала была вообще вырезана.

Как работает диодный мост в теории

Как вы знаете, переменный ток меняет свое направление несколько раз в секунду. Поэтому, его можно разбить на положительные полуволны и отрицательные полуволны. Положительные полуволны я пометил красным, а отрицательные – синим.

Для того, чтобы диодный мост работал, ему нужна какая-либо нагрузка. Пусть это будет резистор. Следовательно, когда на диодный мост приходит положительная полуволна, протекание тока через него будет выглядеть вот так.

Как вы видите, при положительной полуволне не задействованы диоды, которые я показал штриховой линией.

После положительной полуволны приходит отрицательная полуволна, и в этом случае протекание тока в диодном мосте выглядит так.

В этом случае, диоды, которые работали при положительной полуволне, при отрицательной полуволне они отдыхают). Эстафету принимает на себя другая пара диодов. Можно даже сказать, что в диодном мосте они работают попарно. Одна пара диодов работает на положительную полуволну, а другая пара – на отрицательную.

Обратите внимание на нагрузку. На нее всегда приходит одна и та же полярность тока при любом стечении обстоятельств

Работа диодного моста на практике

Давайте и мы посмотрим, что получается на выходе диодного моста, если подать на него переменное напряжение. Для этого возьмем 4 простых кремниевых диода и соединим их в диодный мост

Важно, чтобы диоды были одной марки

На вход диодного моста будем подавать переменное напряжение, и посмотрим, что у нас получается на выходе.

Итак, на вход я подаю вот такой сигнал.

На выходе получаю постоянное пульсирующее напряжение.

Здесь мы видим, что отрицательная полуволна в диодном мосте не срезается, а превращается в положительную. Мощность сигнала при этом не теряется, так как отрицательная полуволна просто инвертируется в положительную полуволну. Ну разве не чудо?

Наблюдательный читатель также может заметить, что амплитуда сигнала чуть-чуть просела. Если мы на вход подавали синусоидальный сигнал с амплитудой в 6 Вольт, то на выходе диодного моста имеем чуть меньше 6 Вольт, а точнее где-то 4,8 Вольта. Почему так произошло? Дело все в том, что на кремниевом диоде падает напряжение 0,6-0,7 Вольт. Так как переменное напряжение проходит через 2 диода при каждой полуволне, то на каждом диоде падает по 0,6 Вольт. 2×0,6=1,2 Вольта. 6-1,2=4,8 Вольта.

Теперь можно с гордостью нарисовать рисунок.

Однофазный однополупериодный выпрямитель

Однофазный однополупериодный выпрямитель, схема которого приведена на рис. 30.2 а, является простейшим.
 

Однофазный однополупериодный выпрямитель имеет ограниченное применение. Он используется главным образом в маломощных усилителях и в измерительных схемах при условии применения фильтра для сглаживания пульсаций. Основными недостатками этой схемы являются следующие: высокий уровень пульсаций тока, низкий коэффициент использования трансформатора; значительное изменение выходного напряжения при большом внутреннем сопротивлении вентиля, большое обратное напряжение; малый КПД выпрямителя из-за больших потерь на внутреннем сопротивлении вентиля.
 

Благодаря простоте устройства однофазные однополупериодные выпрямители часто применяются в маломощных цепях измерительных приборов, в радий — и телевизионной технике.
 

Таким образом, для однофазного однополупериодного выпрямителя следует выбирать анод, у которого максимально допустимое обратное напряжение больше или равно амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке трансформатора.
 

Так как УЗ-400 и УЗ-401 имеют однофазные однополупериодные выпрямители, то для сглаживания выходного напряжения необходим конденсатор в 50 — 100 мкф. Чтобы конденсатор успевал зарядиться и обеспечить достаточное сглаживание напряжения на обмотке реле, изменять напряжение на входе УЗ-400 необходимо очень медленно. После каждого срабатывания проверяемого реле необходимо снизить входное напряжение до нуля и обождать некоторое время, чтобы конденсатор разрядился на реле. Необходимо помнить, что проверять от УЗ-400 или УЗ-401 можно только аппаратуру с номинальным током, не превышающим номинальный ток диодов в выпрямителях зарядного устройства.
 

На рис. 14.6, а изображена схема простейшего однофазного однополупериодного выпрямителя на ТИ-рИСТОре VS. Управление выпрямленным напряжением в управляемых выпрямителях сводится к задержке во времени момента включения тиристора по отношению к моменту его естественного включения. Это осуществляется за счет сдвига фаз между анодным напряжением и напряжением, подаваемым на управляющий электрод тиристора. Такой сдвиг фаз называют углом управления а. В зависимости от сопротивления переменного резистора R1 угол управления а может изменяться от 0 до 90, что позволяет плавно регулировать выпрямленное напряжение от наибольшей величины до ее половины. Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения Ua от угла управления а называют характеристикой управления. Для однофазного двухполупериодного выпрямителя эта характеристика представлена на рис. 14.7, где максимальное значение угла управления атахл.
 

Однофазный выпрямитель с удвоением напряжения ( рис. 30.2 г) представляет собой последовательное соединение двух однофазных однополупериодных выпрямителей. В первом полупериоде при положительном напряжении на аноде диода VD заряжается конденсатор Сь а во втором полупериоде проводит диод VD2 и конденсатор С2 заряжается напряжением противоположной полярности. Так как эти конденсаторы включены последовательно, то выходное напряжение почти удваивается. Конденсаторы С ] и С2 могут использоваться как элементы фильтра. Трансформатор в этой схеме используется так же полно, как и в мостовой. В связи с этим такой выпрямитель часто называют полумостовым.
 

Основным элементом современных управляемых выпрямителей является тиристор. На рис. 9.30, а представлена схема простейшего однофазного однополупериодного выпрямителя на тиристоре.
 

Емкостный фильтр ( рис. 5.5 о) состоит из конденсатора, подключаемого параллельно нагрузке; применяется в маломощных цепях. Процесс сглаживания пульсаций емкостным фильтром показан на рис. 5.6. Положительные полуволны напряжения, выпрямленного однофазным однополупериодным выпрямителем, разделены паузами.
 

Расчет основан на допущении, что R — С Rn. Это допущение почти всегда соблюдается, давая основание считать, что переходные процессы в схеме выпрямления весьма быстро проходят, и время установления режима работы вентиля меньше времени протекания тока через него. Переходные процессы снова возникают при повторном включении вентиля, в результате чего форма кривой напряжения на конденсаторе несколько отличается от формы кривых, ранее изображенных на графиках. Чтобы учесть потери в схеме однофазного однополупериодного выпрямителя, на рис. 3 — 12, а показано сопротивление R, включенное последовательно с нагрузкой.
 

Назначение и практическое использование

Область использования моста, набранного из диодов, довольно широка. Это могут быть блоки питания и узлы управления. Он стоит во всех устройствах, питающихся от промышленной сети 220 вольт. Например, телевизоры, приёмники, зарядки, посудомоечные машины, светодиодные лампы.

Не обходятся без него и автомобили. После запуска двигателя начинает работать генератор, вырабатывающий переменный ток. Так как бортовая сеть вся питается от постоянного напряжения, ставится выпрямительный мост, через который происходит подача выпрямленного напряжения. Этим же постоянным сигналом происходит и подзарядка аккумуляторной батареи.

Выпрямительное устройство используется для работы сварочного аппарата. Правда, для него применяются мощные устройства, способные выдерживать ток более 200 ампер. Использование в устройствах диодной сборки даёт ряд преимуществ по сравнению с простым диодом. Такое выпрямление позволяет:

• увеличить частоту пульсаций, которую затем просто сгладить, используя электролитический конденсатор;
• при совместной работе с трансформатором избавиться от тока подмагничивания, что даёт возможность эффективнее использовать габаритную мощность преобразователя;
• пропустить большую мощность с меньшим нагревом, тем самым увеличивая коэффициент полезного действия.

Но также стоит отметить и недостаток, из-за которого в некоторых случаях мост не используют. Прежде всего, это двойное падение напряжения, что особенно чувствительно в низковольтных схемах. А также при перегорании части диодов устройство начинает работать в однополупериодном режиме, из-за чего в схему проникают паразитные гармоники, способные вывести из строя чувствительные радиоэлементы.

Блок питания

Ни один современный блок питания не обходится без выпрямительного устройства. Качественные источники изготавливаются с использованием мостовых выпрямителей. Классическая схема состоит всего из трёх частей:

1. Понижающий трансформатор.
2. Выпрямительный мост.
3. Фильтр.

Синусоидальный сигнал с амплитудой 220 вольт подаётся на первичную обмотку трансформатора. Из-за явления электромагнитной индукции во вторичной его обмотке наводится электродвижущая сила, начинает течь ток. В зависимости от вида трансформатора величина напряжения за счёт коэффициента трансформации снижается на определённое значение.

Между выводами вторичной обмотки возникает переменный сигнал с пониженной амплитудой. В соответствии со схемой подключения диодного моста это напряжение подаётся на его вход. Проходя через диодную сборку, переменный сигнал преобразуется в пульсирующий.

Такая форма часто считается неприемлемой, например, для звукотехнической аппаратуры или источников освещения. Поэтому для сглаживания используется конденсатор, подключённый параллельно выходу выпрямителя.

Трёхфазный выпрямитель

На производствах и в местах, где используется трёхфазная сеть, применяют трёхфазный выпрямитель. Состоит он из шести диодов, по одной паре на каждую фазу. Использование такого рода устройства позволяет получить большее значение тока с малой пульсацией. А это, в свою очередь, снижает требования к выходному фильтру.

Наиболее популярными вариантами включения трёхфазных выпрямителей являются схемы Миткевича и Ларионова. При этом одновременно могут использоваться не только шесть диодов, но и 12 или даже 24. Трёхфазные мосты используются в тепловозах, электротранспорте, на буровых вышках, в промышленных установках очистки газов и воды.

15.3 Стабилизаторы напряжения и тока

Этим устройством называют электрический прибор, автоматически обеспечивающий поддержание напряжения (тока) нагрузки с заданной точностью. Электронные приборы могут нормально работать при вариации питающего напряжения 0,1 – 3,0%, а иногда и того меньше.

Стабилизаторы классифицируют по ряду признаков:

1. По роду стабилизируемой величины – стабилизаторы напряжения и тока.
2. По способу стабилизации – параметрические и компенсационные стабилизаторы.

Широкое применение получили компенсационные стабилизаторы, которые подразделяются на стабилизаторы непрерывного и импульсного регулирования. Стабилизация достигается за счет введения отрицательной обратной связи между выходом и регулирующим элементом, который изменяет свое сопротивление так, что компенсирует возникшее отклонение выходной величины.

Параметрические стабилизаторы напряжения и тока. Схема такого устройства имеет вид:

Рисунок 15. 14 — Схема параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне (а) и вольт — амперные характеристики R_б при ?U_вх параметрического стабилизатора (б).

С помощью такого простейшего стабилизатора, в котором применяется полупроводниковый стабилитрон VD, можно обеспечить стабилизацию напряжения от единиц до нескольких сотен вольт при токах от единиц мА до одного ампера. Если необходимо стабилизировать U<3В, то вместо стабилитрона используют стабисторы.

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне примерно равен 30 — 50. Его К.П.Д. не превышает 0,3; а диапазон стабилизируемого напряжения узок и не регулируется.

В параметрических стабилизаторах тока нелинейный элемент включается последовательно с нагрузкой.

Рисунок 15.14 — Схема (а) и объяснение принципа действия (б) параметрического стабилизатора тока.

В качестве нелинейного элемента используют биполярные и полевые транзисторы. Рабочая точка на вольт-амперной характеристике параметрического стабилизатора тока выбирается таким образом, чтобы при изменении питающего напряжения нагрузочный ток практически не изменялся. Коэффициент стабилизации тока в таком стабилизаторе составляет несколько десятков.

Рисунок 15.15 — Схемапараметрического стабилизатора тока на полевом транзисторе

Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения и тока являются АСР с отрицательной обратной связью, но их достоинства достигнуты усложнением схем. К > 1000, η = 0,5 – 0,6. Аналогично параметрическому стабилизатору, компенсационный стабилизатор включают между сглаживающим фильтром и нагрузочным резистором.

Рисунок 15.16-Схемы компенсационного стабилизатора напряжения на биполярных

транзисторах (а) и операционном усилителе (б).

Рисунок 15.17 — Схема компенсационного стабилизатора тока на биполярных транзисторах.

Компенсационные стабилизаторы непрерывного действия выпускаются в виде ИМС и применяются в качестве индивидуальных стабилизаторов отдельных блоков. В то же время общие источники ВП выполняют нестабилизированными.

Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения (ИСПН) имеют η = 0,80 – 0, 85, меньше габариты и массу. Это достигается использованием транзистора в режиме ключа, что позволяет получить прямоугольные импульсы, которые затем сглаживаются фильтром. Мощность потерь на транзисторе стремится к нулю и получают высокий К.П.Д. Изменение длительности импульсов или частоты их следования позволяет поддерживать U_вых = const.

Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения по способу управления регулирующим элементом разделяют на релейные (двухпозиционные) и с широтно–импульсной модуляцией (ШИМ). Частоты переключений регулирующего транзистора равны 2 – 50 кГц.

Рисунок 15.18 — Принципиальная электрическая схема релейного импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Что такое стабилизатор и для чего он нужен?

На сегодняшний день, рынок электроприборов предлагает большой выбор выпрямителей. Устройства можно подобрать по техническим характеристикам, которые будут подходить определенной электросети.

Но для начала нужно разобраться, что же такое трансформатор переменного тока. Если его правильно подобрать, он будет служить долгие годы. Устройство, как уже говорилось ранее, защищает электроприборы от перепада переменного тока.

С помощью выпрямителя тока, все электроприборы работают в щадящем режиме. Это позволяет сэкономить на электроэнергии и продлить эксплуатацию бытовой техники. Если подробно разобраться, то вся электротехника изготавливается со специальной программой и рассчитана на определенное напряжение в сети.

Если все условия соблюдены, бытовые приборы будут работать с высокой производительностью и минимальной затратой энергии. Переменный ток электрической сети часто меняется, поэтому выпрямитель выравнивает его.

Еще применяют трансформаторы напряжения для двигателей автомобилей. Они нужны для того, чтобы двигатель мог завестись без перегрузок с низкого напряжения. Пример двигателя автомобиля, можно взять мотор стиральной машины. При постоянных перепадах без стабилизатора тока, двигатель испытывает большие перегрузки, как следствие может сгореть.

Практическое применение

На практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется.

Примеры схем с диодным мостом и их описание

Одна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере

Как видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема.

На рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика.

Здесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д.

Оцените статью:

Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Схема. понятие. прин…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про двухполупериодный мостовой выпрямитель, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое
двухполупериодный мостовой выпрямитель,мостовой выпрямитель , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления (то есть однонаправленный ток), в частном случае — в постоянный выходной электрический ток.

Большинство выпрямителей создает не постоянный, а пульсирующий ток, для сглаживания пульсаций применяют фильтры.

Устройство, выполняющее обратную функцию — преобразование постоянного тока в переменный ток называется инвертором.

Из-за принципа обратимости электрических машин выпрямитель и инвертор являются двумя разновидностями одной и той же электрической машины (справедливо только для инвертора на базе электрической машины).

По способу подключения вентилей ко вторичной обмотке трансформатора – существуют следущие схемы выпрямления ( выпрямители )

• нулевые схемы,
• с использованием нулевой (средней) точки вторичной обмотки трансформатора
• и мостовые схемы,

в которых нулевая точка изолирована или вторичные обмотки трансформатора соединены в треугольник . рассмотрим третий вид в данной статье.

Схема двухполупериодного мостового выпрямителя

Рис.1
двухполупериодный
мостовой выпрямитель

Значение постоянного напряжение выходного сигнала

Здесь формула для расчета среднего значения напряжения такая же, как и для двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

Это уравнение говорит нам, что значение постоянного напряжения составляет около 63,6 процента от пикового значения . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Например, если пиковое переменное напряжение составляет 10 В, то постоянное напряжение будет 6,36 В.

Когда вы измеряете напряжение на выходе мостового выпрямителя с помощью вольтметра, показание будет равно среднему значению.

Аппроксимация второго порядка

В действительности мы не получаем идеальное напряжение на нагрузочном резисторе. Из-за потенциального барьера, диоды не включаются, пока источник напряжение не достигнет около 0,7 В.

И поскольку в мостовом выпрямителе работают по два диода за раз, то падение напряжения составит 0,7 x 2 = 1,4 В. Таким образом, пиковое выходное напряжение определяется следующим образом:

Выходная частота

Полноволновой выпрямитель инвертирует каждый отрицательный полупериод, удваивая количество положительных полупериодов. Из-за этого у такого выпрямителя на выходе в два раза больше циклов, чем на входе. Поэтому частота полноволнового сигнала в два раза превышает входную частоту.

Например, если частота на входе составляет 50 Гц, выходная частота будет 100 Гц.

Принцип работы мостового выпрямителя

Мостовая схема диодов, подключена ко вторичной обмотке трансформатора рис.1, каждая пара диодов работает поочередно VD1 VD3 и VD2VD4: на временных диаграммах рис.2

в интервал времени 0-T/2 открыты VD1VD3, закрыты VD2VD4 в нагрузке течет ток Iн;

в интервал времени T/2-T закрыты VD1VD3, открыты VD2VD4 в нагрузке течет ток Iн;

частота пульсаций выпрямленного напряжения в два раза больше сетевой частоты f п = 2fс = 100, Гц.

Рис.2. Временные диаграммы мостового выпрямителя

Основные параметры мостового выпрямителя

1. Средневыпрямленное напряжение:

2. Средневыпрямленный ток:

Прямой ток диода:

3. Разложив напряжение на нагрузке в ряд Фурье, получим числовое значение коэффициента пульсаций для мостовой схемы выпрямления:

Амплитуда основной второй гармоники частотой 2ω:

Следовательно, коэффициент пульсаций будет равен:

Максимальное обратное напряжение на каждом из закрытых диодов имеет такое значение, что и в однополупериодном выпрямителе, так как по отношению к входу они включены параллельно:

U2m = √2U2;

Uобрmax = π•Uнср; Uобрmax = √2U2

Основной недостаток – это большое количество диодов.

В настоящее время выпускаются полупроводниковые выпрямительные блоки по мостовой схеме (КЦ402, КЦ403 и др

Запоминание правильного соединения диодов схемы мостового выпрямителя иногда может вызвать проблемы у того кто начинает понимать данную проблему.

Альтернативное начертание этой схемы может облегчить запоминание и понимание.

Это точно полнотью анологичная схема, за исключением того, что все диоды расположены в горизонтальном положении и указывают в одном направлении (рисунок ниже).

См. также

А как ты думаешь, при улучшении двухполупериодный мостовой выпрямитель, будет лучше нам? Надеюсь, что теперь ты понял что такое двухполупериодный мостовой выпрямитель,мостовой выпрямитель
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

полуволновой и полноволновой выпрямитель | Принцип работы | Принципиальная схема

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного тока в постоянный. За исключением батарей , которые являются небольшими источниками электроэнергии постоянного тока, или аккумуляторных батарей, которые накапливают электроэнергию, большинство бытовых устройств, работающих с электричеством постоянного тока, используют выпрямители.

На промышленном уровне есть отрасли, которым требуется электричество постоянного тока для работы двигателей постоянного тока или процессы, которые могут работать только с постоянным током; они либо должны иметь свои собственные генераторы, либо получать постоянный ток от источников переменного тока с помощью выпрямителей.

Однофазный и трехфазный переменный ток можно преобразовать в постоянный. Для бытовых продуктов и небольших приложений достаточно однофазных выпрямителей, но для больших нагрузок на промышленном уровне, таких как гальваника, электролитическое рафинирование металлов и передача высокого напряжения постоянного тока (HVDC) и более мелких, таких как приводы двигателей постоянного тока, три -фазовые преобразователи применяются.

Преобразователь — это термин, который используется как для выпрямителя, так и для инвертора (инвертор выполняет противоположную работу по обеспечению переменного тока от постоянного.

В простейшем виде выпрямитель состоит из диодов , и поэтому мы можем назвать его диодным выпрямителем. Диодные выпрямители проще, чем другие типы, в которых используются переключающие устройства. Наиболее распространенным и широко используемым однофазным выпрямителем является мостовой выпрямитель , но также можно использовать двухполупериодные выпрямители и полуволновые выпрямители .

Мостовой выпрямитель: Двухполупериодный выпрямитель переменного тока с использованием четырех диодов (для однофазных) или шести диодов (для трехфазных) для получения постоянного тока из переменного тока.

Двухполупериодный выпрямитель: Выпрямитель, в котором оба полупериода формы волны переменного тока выпрямляются и подаются на выход как постоянный ток, в отличие от однополупериодного выпрямителя, в котором только половина каждого цикла достигает выхода.

Однополупериодный выпрямитель: Простейший тип выпрямителя для переменного тока, состоящий только из одного диода (для однофазного) и трех диодов (для трехфазного), которые блокируют отрицательный полупериод переменного тока, так что только положительный полупериоды переходят на выход.

Полупериодный выпрямитель

На рисунке 1 показана схема полуволнового выпрямителя, который является самым простым и низкокачественным типом выпрямителя. Но он демонстрирует принцип работы выпрямителя.

Он состоит только из одного диода, включенного в цепь переменного тока. В результате для каждого полного цикла переменного тока диод проводит только половину цикла, но блокирует ток в течение другой половины. Результат показан на рисунке Рисунок 1c , который представляет собой напряжение постоянного тока, видимое нагрузкой.

Характеристики однополупериодного выпрямителя очень плохие, а напряжение постоянного тока сильно колеблется. Напряжение постоянного тока здесь, по сути, представляет собой серию полусинусоидальных импульсов (импульс — это короткий сигнал постоянного тока). Это изменение уровня напряжения, называемое пульсацией , может быть до некоторой степени сглажено с помощью фильтра.

Обратите внимание, что изменение напряжения отражается на нагрузке в зависимости от того, из чего она состоит. Если не указано иное, нагрузка для этого выпрямителя — это все, что подключено в цепи, и она представлена ​​ R в Рисунок 1 .

Пульсация: Колебания выпрямленного сигнала переменного тока. Быстрые колебания электрического значения, такого как напряжение, которое должно быть постоянным.

Рисунок 1 Однополупериодный выпрямитель. (а) Цепь переменного тока. (b) Напряжение переменного тока на резисторе без диода. (c) Напряжение на резисторе, когда в цепь добавлен диод.

Рисунок 2 Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя и влияние фильтра на выходное напряжение.

Самый распространенный фильтр — это один или несколько конденсаторов, подключенных между положительным и отрицательным полюсами постоянного напряжения, то есть параллельно нагрузке.

Однополупериодные выпрямители используются только в приложениях, для которых приемлемо грубое постоянное напряжение, например, для зарядки аккумуляторов.

Однополупериодный выпрямитель с фильтром и его выход на нагрузку (отфильтрованный выход) показаны на Рисунок 2 . Как можно видеть, в результате использования конденсатора (фильтра) выходное напряжение не такое, как раньше, а это означает, что напряжение не изменяется между нулем и пиковым значением переменного тока.Он варьируется от минимума до максимума.

Изменение напряжения на отфильтрованном выходе находится между пиковым значением и ненулевым положительным значением. Среднее значение DC в этом случае больше, чем в нефильтрованном случае.

Чем больше конденсатор, тем больше минимальное значение и разница между минимальным и максимальным (пульсация) меньше. В результате среднее значение постоянного тока выше.

В полуволновом выпрямителе амплитуда пульсаций довольно велика.Частота пульсаций такая же, как частота входного сигнала переменного тока.

Для преобразования постоянного тока в переменный однополупериодный выпрямитель устраняет отрицательную половину в каждом цикле переменного тока.

Полнополупериодный выпрямитель

Полупериодный выпрямитель использует только полупериод формы волны переменного тока. Двухполупериодный выпрямитель имеет два диода, и на его выходе используются обе половины сигнала переменного тока.

В течение периода, когда один диод блокирует ток, другой диод проводит и пропускает ток.

Схема (принципиальная схема) двухполупериодного выпрямителя показана на рис. 3 , где также показано нефильтрованное выходное напряжение. Источник переменного тока показан как трансформатор . Это реальность для многих выпрямителей. Сначала напряжение понижается (или увеличивается) до желаемого значения, а затем оно отправляется на выпрямитель.

Рисунок 3 Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя и его выходное напряжение

Как также видно из Рисунок 3 , две одинаковые стороны диодов соединены вместе и соединены с одним сторона груза.

Другая сторона (нагрузки) подключена к центральной точке вторичной обмотки трансформатора. Это означает, что трансформатор должен иметь центральный ответвитель, и требуется, чтобы доступ к этой точке был доступен.

Кроме того, в двухполупериодном выпрямителе полученное постоянное напряжение соответствует только половине подаваемого напряжения. Таким образом, для прямого преобразования сетевого питания 120 В в постоянный требуется трансформатор 1: 2 с центральным отводом. Это один из недостатков двухполупериодного выпрямителя.

Среднее значение нефильтрованного постоянного напряжения, полученного таким образом, составляет всего 45 процентов от эффективного напряжения вторичной обмотки трансформатора. В этом смысле, если пиковое напряжение на вторичной обмотке трансформатора Рис. 3 составляет, например, 240 В, среднее значение выпрямленного (постоянного) напряжения составляет

$ D {{C} _ {AV}} = 0,45 * {{V} _ {Eff}} = 0,45 * 240 = 108V $

Практически, это среднее значение не так полезно, за исключением простых и дешевых зарядных устройств. Это связано с тем, что на практике в большинстве случаев для уменьшения пульсаций используется конденсатор (или другой фильтр).

Среднее значение постоянного тока на выходе двухполупериодного выпрямителя в два раза больше, чем у сопоставимого (имеющего такое же пиковое значение выпрямленного импульса) полуволнового выпрямителя, потому что он имеет в два раза больше импульсов. Частота его ряби тоже в два раза.

Отфильтрованный выход имеет гораздо меньше пульсаций, чем у полуволнового выпрямителя. Частота пульсаций в 2 раза больше частоты сети.

Пульсация — это быстрые колебания напряжения постоянного тока, получаемого от выпрямленного переменного тока.

Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель аналогичен соединению двух двухполупериодных выпрямителей для получения полного напряжения источника на выходе вместо половины.

Таким образом, в дополнение к соотношению напряжений другим преимуществом является отсутствие необходимости в центральной точке отвода. Он использует четыре диода, как показано на Рисунок 4 .

Обратите внимание на то, как четыре диода соединены вместе и в цепь. В каждом полупериоде два диода проводят ток, а два блокируют ток.Результирующая выпрямленная форма волны, видимая нагрузкой, аналогична показанной для двухполупериодного выпрямителя, за исключением того, что на этот раз напряжение вдвое больше, чем у двухполупериодного выпрямителя, при всех тех же условиях.

На рисунке 4 показано направление тока для половины цикла. Обратите внимание, что мы использовали обычный способ отображения электронных схем; таким образом, путь тока завершается через землю.

Ток через нагрузку, подключенную к двухполупериодному выпрямителю или мостовому выпрямителю, течет только в одном направлении, как если бы все отрицательные полупериоды переменного тока преобразовывались в положительные.

Если вы проследите течение тока, вы заметите, что независимо от того, какая сторона трансформатора находится под более высоким напряжением, ток через нагрузку всегда идет в одном направлении. То есть это постоянный ток.

Обычно для фильтрации пульсаций используется конденсатор. Всегда для всех выпрямителей, чем выше емкость этого конденсатора, тем лучше эффект фильтрации. Среднее напряжение нефильтрованного постоянного напряжения можно определить из

\ [\ begin {matrix} {{V} _ {AN}} = \ frac {2 {{V} _ {peak}}} {\ pi} = \ frac {2 \ sqrt {2} {{V} _ {Eff}}} {\ pi} = 0.90 {{V} _ {Eff}} & {} & \ left (1 \ right) \\\ end {matrix} \]

Таким образом, для эффективного переменного напряжения 120 В среднее значение нефильтрованного выходного постоянного напряжения равно 90 процентов от 120 В, то есть 108 В. Тем не менее, после установки конденсатора это напряжение может увеличиться. Для чисто резистивной нагрузки отфильтрованное постоянное напряжение после включения конденсатора параллельно нагрузке составляет

. Рис. 4 Принципиальная схема мостового выпрямителя и его выходное напряжение

$ \ begin {matrix} {{V} _ {DC}} = {{V} _ {пик}} \ left (1- \ frac {1} {2fRC} \ right) & {} & \ left (2 \ right) \\\ end {matrix} $

Где R — сопротивление нагрузки, C — емкость фильтра, а f — частота пульсаций.Это уравнение показывает, что больший конденсатор или большая нагрузка дают гораздо более плавное напряжение постоянного тока; это также указывает на то, что с тем же конденсатором лучший результат получается, если частота пульсаций выше. нефильтрованное напряжение для конкретного случая. Эти цифры соответствуют эффективному напряжению 14 В переменного тока (размах напряжения 40 В), показанному на осциллографе .

Показание слева — эффективное значение пульсаций, а показание справа — среднее значение постоянного тока. (Обратите внимание, что на диодах всегда падает некоторый процент напряжений.)

На рисунке 6 показана та же выпрямленная форма волны. Напряжение пульсаций упало до 0,4 В, тогда как напряжение постоянного тока составляет 7 В при тех же условиях нагрузки.

Рисунок 5 Нефильтрованный выход мостового выпрямителя.

Рисунок 6 Отфильтрованный выход выхода постоянного тока, показанный на Рисунок 5 .

Рисунок 7 Влияние увеличения нагрузки на напряжение постоянного тока, показанное на рисунке 6

Сколько составляет среднее напряжение постоянного тока и сколько пульсаций остается в выпрямленном постоянном токе, зависит от характера нагрузки, ее потребляемой мощности ( ток цепи) и фильтр (емкость конденсатора), как можно определить из Уравнение 2 . Рисунок 7 изображает эффект увеличения всей резистивной нагрузки (увеличение тока) для того же случая в Рисунок 6 .

• Мостовой выпрямитель — практически самый распространенный и наиболее часто используемый выпрямитель для однофазного переменного тока. В настоящее время можно купить четыре диода, объединенные вместе в одном корпусе, как показано на Рисунок 8 .
• Они бывают разной формы. Он может быть больше одного диода, но размер зависит также от номинального напряжения и тока (мощности).
• Он имеет две входные клеммы для подключения к переменному току и две выходные клеммы, которые обеспечивают электричество постоянного тока.Любой конденсатор для фильтрации и нагрузка подключаются к стороне постоянного тока.
• На практике номинальная мощность выпрямителя и максимальное напряжение являются основными факторами при выборе правильного выпрямителя.
• Как и в случае постоянного тока, мощность — это произведение напряжения и тока. Таким образом, для конкретного применения выпрямительные диоды должны выдерживать приложенное напряжение и ток цепи.
• Когда диоды используются в выпрямителе в каждом полупериоде сигнала переменного тока, они подвергаются отрицательному напряжению на них, когда они смещены в обратном направлении.Диод должен выдерживать пиковое обратное напряжение. Для однофазного мостового выпрямителя это напряжение составляет около 1,57 от постоянного напряжения.

Рисунок 8 Интегральные схемы мостового выпрямителя .

Трехфазный диодный выпрямитель | Plexim

Принцип работы

Трехфазный диодный выпрямитель преобразует трехфазное переменное напряжение на входе в постоянное напряжение на выходе. Чтобы показать принцип работы схемы, индуктивности источника и нагрузки (L _s и L _d ) не учитываются для простоты.Напряжение постоянного тока делится на шесть сегментов в пределах одного периода основного источника, который соответствует различным комбинациям линейного напряжения источника (V _LL ). В каждом сегменте есть минимальное и максимальное напряжение постоянного тока:

• Минимальное напряжение постоянного тока: Если одно линейное напряжение равно нулю, то напряжение постоянного тока составляет минимум V _DC = V _LL · sin (60 °).
• Максимальное напряжение постоянного тока: напряжение постоянного тока увеличивается до максимального значения V _DC = V _LL , где два линейных напряжения равны.

Между минимальным и максимальным напряжениями постоянного тока находится среднее напряжение постоянного тока, которое определяется по формуле: V _{DC, av} = V _LL · 3 / pi. Пульсации постоянного напряжения возникают с частотой, в 6 раз превышающей частоту сети. Для шести интервалов знаки фазных токов (I _a , I _b , I _c ) задаются по формуле:

Влияние индукторов

Как и в случае с однофазным диодным выпрямителем, включение нагрузки (L _d ) и индуктивности источника (L _s ) приводит к интервалу коммутации тока между двумя парами диодов.Чем больше индуктивность источника, тем больше времени требуется для коммутации тока. Например, после фазового интервала 1 (0 ° <φ <60 °) ток коммутируется с пары диодов D ₅ / D ₆ на D ₁ / D ₆ . В течение этого интервала V _ca остается равным нулю, поскольку D ₁ и D ₅ оба являются проводящими, что приводит к уменьшению постоянного напряжения. Падение постоянного напряжения пропорционально индуктивности источника, то есть ΔV _out ~ L _s.

Эксперименты

• Измените индуктивность источника с 0 мкГн на 50 мкГн и наблюдайте увеличение интервала коммутации тока, а также падение напряжения нагрузки.
• Убедитесь, что большая индуктивность нагрузки снижает пульсации постоянного напряжения.

Полнопериодный выпрямитель

— Принципиальная схема и принцип работы »

Здравствуйте, друзья! С возвращением в ElectroDuino. Этот блог основан на Full Wave Rectifier . Здесь мы обсудим, что такое полноволновой выпрямитель, принцип работы, принципиальная схема, формы сигналов, формула, преимущества и недостатки.

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это простая электронная схема, состоящая из одного или нескольких диодов с pn переходом, которая преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC). Процесс преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC) называется Rectification .

Что такое выпрямитель

Выпрямители в основном делятся на две категории: полуволновый выпрямитель и полнополупериодный выпрямитель . Здесь мы в основном обсуждаем полноволновой выпрямитель.

Что такое полнополупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель — это форма выпрямителя, которая позволяет пропускать как положительный полупериод, так и отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока (AC) для преобразования переменного напряжения в пульсирующее напряжение постоянного тока.

Схема однополупериодного выпрямителя пропускает либо положительный полупериод, либо отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока и блокирует оставшийся полупериод.Поэтому значительная часть энергии теряется, а на выходе не получается ровное и стабильное постоянное напряжение (ток), поэтому мы не можем использовать его для всех устройств постоянного тока. Но в двухполупериодном выпрямителе через него проходят оба полупериода (положительный и отрицательный). Вот почему он производит более высокое выходное напряжение постоянного тока, а на выходе постоянное напряжение постоянного тока (ток). По этой причине двухполупериодные выпрямители предпочтительнее однополупериодных выпрямителей в устройствах постоянного тока.

Далее мы можем разделить двухполупериодные выпрямители на два типа:

Здесь мы в основном обсуждаем полнополупериодные выпрямители с центральным отводом.

Что такое центральный двухполупериодный выпрямитель с отводом

Схема выпрямителя, в которой используется трансформатор с центральным отводом и 2 диода для преобразования полного сигнала переменного тока (AC) в сигнал постоянного тока (DC), известный как центр двухполупериодный выпрямитель .

Конструкция и принципиальная схема полнополупериодного выпрямителя с центральным отводом

Полная схема полноволнового выпрямителя с центральным отводом состоит из четырех основных частей, это трансформатор с центральным отводом, два диода, резистивная нагрузка, а также необходим источник переменного напряжения.На следующем рисунке представлена ​​принципиальная схема полнополупериодного выпрямителя с центральным отводом.

Первичная обмотка трансформатора с центральным отводом подключена к источнику переменного напряжения. Клемма -A вторичной обмотки подключена к аноду или положительной (+) клемме диода D1 , а клемма-B вторичной обмотки подключена к аноду или положительной (+ ) клемма диода D2 . Катод или отрицательная (-) клемма обоих диодов (D1 и D2) подключены к одной стороне нагрузочного резистора (RL) .Другая сторона нагрузочного резистора (RL) подключена к общей клемме (CT) вторичной обмотки.

Трансформатор с центральным ответвлением

Когда дополнительный провод подключается точно к середине вторичной обмотки трансформатора, он известен как трансформатор с центральным ответвлением .

Трансформатор с центральным ответвлением Символ

Трансформатор с центральным ответвлением обеспечивает двухфазное трехпроводное питание. Вторичная обмотка трансформатора с центральным отводом разделена на две части: верхняя часть (UP) и нижняя часть (LP) .Таким образом, трансформатор с центральным отводом делит входной сигнал переменного тока (VP) на два равных, но противоположных вторичных напряжения (Va и Vb). Вторичная обмотка трансформатора с центральным отводом имеет три вывода. Клемма A подключена к верхней части, а клемма B подключена к нижней части вторичной обмотки. Дополнительный провод подключается точно в средней точке вторичной обмотки (вторичной катушки), эта точка известна как точка ответвления .Этот провод или точка ответвления находится точно под нулевым напряжением сигнала переменного тока и обеспечивает общее соединение (общая клемма (CT)) для двух клемм (A и B).

Работа центрального трансформатора с отводом

Напряжения Va и Vb равны по величине, но противоположны по направлению. Если клемма A вторичной обмотки создает положительное напряжение (+ Va), то клемма B вторичной обмотки создает отрицательное напряжение (-Vb). Когда мы объединяем эти два напряжения (+ Va и -Vb) на выходной нагрузке, мы получаем полный сигнал переменного тока.

Т.е. Vp = Va + Vb

Вот почему они на 180 электрических градусов не совпадают по фазе друг с другом.

Рабочий / Эксплуатация Полноволнового выпрямителя с центральным отводом (Теория)

Когда мы подаем сигнал напряжения переменного тока в качестве входа на первичную обмотку трансформатора. Во время положительного полупериода сигнала переменного напряжения, клемма-A вторичной обмотки трансформатора будет положительной (+) по отношению к общей клемме (CT) и клемма-B вторичной обмотки будет отрицательный (-) относительно общей клеммы (CT).В этом состоянии диод D1 является смещенным в прямом направлении , а диод D2 имеет значение с обратным смещением . Таким образом, диод D1 работает как замкнутый переключатель , который позволяет току течь через него, а диод D2 работает как разомкнутый переключатель , который блокирует прохождение тока через него. Следовательно, только положительное выходное напряжение клеммы A проходит через диод D1 и появляется на нагрузочном резисторе.

Выход отрицательного полнополупериодного выпрямителя для положительного полупериода

Во время отрицательного полупериода сигнала переменного напряжения клемма B вторичной обмотки будет положительной (+) относительно общей клеммы C, и клемма-A вторичной обмотки трансформатора будет отрицательной (-) по отношению к общей клемме C.В этом состоянии диод D2 имеет прямое смещение , а диод D1 — обратное смещение . Таким образом, диод D2 работает как замкнутый переключатель , который позволяет току течь через него, а диод D1 работает как разомкнутый переключатель , который блокирует прохождение тока через него. Следовательно, только положительное выходное напряжение клеммы B проходит через диод D2 и появляется на нагрузочном резисторе.

Выход отрицательного полнополупериодного выпрямителя для отрицательного полупериода

В результате во время положительного полупериода входного переменного напряжения диод D1 проводит, а во время отрицательного полупериода входного переменного напряжения диод D2 проводит.Таким образом, ток появляется на нагрузочном резисторе в течение обоих полупериодов (положительного и отрицательного) входного переменного напряжения, и мы получаем выходное напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе. На следующем рисунке показана форма выходного напряжения постоянного тока на нагрузочном резисторе:

Полноволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром

Наблюдая за формой выходного сигнала полнополупериодного выпрямителя, мы можем легко понять, что выходной сигнал полнополупериодного выпрямителя не является чистым постоянным напряжением.Это пульсирующее напряжение постоянного тока с множеством пульсаций, которое увеличивается до максимума, а затем уменьшается до нуля. Этот тип пульсирующего постоянного напряжения не имеет практического применения. Итак, нам нужно преобразовать пульсирующее постоянное напряжение в чистое постоянное напряжение. Мы можем использовать фильтр для преобразования пульсирующего постоянного тока в постоянный. Мы можем использовать фильтр для преобразования пульсирующего постоянного тока в постоянный. Здесь мы используем конденсаторный фильтр (C1) , который параллельно подключен к нагрузочному резистору.

Изначально конденсатор не заряжен.Во время первого положительного полупериода диод D1 смещен в прямом направлении, в то же время конденсатор начинает заряжаться. Зарядка конденсатора продолжается до тех пор, пока входной сигнал не достигнет пикового значения (Vp). В этот момент входное напряжение равно напряжению конденсатора. Когда входное напряжение достигает пикового значения, оно начинает уменьшаться. Когда входное напряжение меньше Vp, в то же время конденсатор начинает разряжаться через нагрузочный резистор и подает ток нагрузки, пока не наступит следующий пик.

Во время отрицательного полупериода наступает следующий пик, на этот раз диод D2 проводит, и снова конденсатор начинает заряжаться, пока вход не достигнет своего пикового значения (Vp). Когда входное напряжение меньше Vp, конденсатор снова начинает разряжаться через нагрузочный резистор и подает ток нагрузки, пока не наступит следующий пик.

Этот процесс повторяется снова и снова. В результате мы получаем плавное выходное напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе.

Преимущества и Недостатки полнополупериодного выпрямителя

Преимущества

• Высокий КПД выпрямителя : КПД выпрямления двухполупериодных выпрямителей (81.2%) вдвое больше, чем у однополупериодных выпрямителей (40,6%). Таким образом, этот выпрямитель может преобразовывать входное напряжение переменного тока в выходное напряжение постоянного тока более эффективно, чем полуволновой выпрямитель.
• Нет потери мощности : Эта схема выпрямителя допускает как положительный полупериод, так и отрицательный полупериод переменного тока на входе. Следовательно, сигнал напряжения не теряется.
• Низкие пульсации : Выход двухполупериодного выпрямителя имеет более низкие пульсации, чем полуволновый выпрямитель. Таким образом, он обеспечивает плавный выход постоянного тока более чем на полуволновой выпрямитель.

Недостатки

• Сложная схема : Для разработки и построения этой схемы используется больше компонентов. Итак, схема двухполупериодного выпрямителя сложнее, чем схема однополупериодного выпрямителя.
• Высокая стоимость : Трансформатор с центральным отводом используется в цепи, которая является дорогой и занимает много места. Так что стоимость построения схемы высока.

Полуволновой выпрямитель: принцип и работа

Полупериодный выпрямитель — это простая схема, которая в основном используется для преобразования переменного напряжения в постоянное.Это простой диод или группа диодов, которые преобразуют переменное напряжение (переменный ток) в постоянный ток. Он используется в конечном числе электронных устройств.

Принцип полуволнового выпрямителя

Схема однополупериодного выпрямителя — диод. И диод работает и пропускает ток только в одном направлении и блокирует его в другом. Итак, основной принцип работы выпрямителя — это работа только диода.

Если схема содержит группу диодов, то правильное расположение всех диодов является обязательным.Самая простая из известных форм — полуволна.

форма волны полуволнового выпрямителя

Принципиальная схема полуволнового выпрямителя

Необходимые компоненты

• Понижающий трансформатор используется для уменьшения или увеличения переменного напряжения.
• Повышающий трансформатор используется для увеличения напряжения от низкого к высокому, тогда как понижающий трансформатор используется для понижения переменного напряжения с высокого до низкого, то есть, наоборот, повышающего трансформатора
• понижающие трансформаторы являются основными компонентами трансформатора напряжения, который выполняет совсем другие функции, чем выпрямитель.

В выпрямителях в основном используются понижающие трансформаторы, так как диод требует очень мало источника переменного напряжения.

рабочая

А, понижающий трансформатор имеет количество витков в первичной обмотке, чем во вторичной обмотке; именно поэтому напряжение переменного тока уменьшается при переходе от первичной обмотки ко вторичной.

• Источник переменного тока подает переменный ток (переменный ток) в нашу схему выпрямителя.
• Резистор или нагрузка — это электрический компонент, который используется для ограничения прохождения тока до определенного уровня.
• Диод является основным и важным компонентом выпрямителя. Электронное устройство, которое блокирует движение тока в другом направлении, когда он движется в одном направлении.
• Электролитические конденсаторы обычно действуют как фильтр в цепях выпрямителя. Они используются в схеме для уменьшения пульсаций напряжения. Присоединяя конденсатор к схеме выпрямителя, вы должны правильно подключить его, соблюдая полярность, потому что тогда через него может проходить только ток.Это следует иметь в виду, потому что, если электролитический конденсатор подключен с обратной полярностью, он может выйти из строя.

Диод всегда следует размещать между трансформатором и резистором.

Выпрямители бывают двух типов:

1. Положительный цикл
2. Отрицательный цикл

Работа полуволнового выпрямителя

Работа однополупериодного выпрямителя завершается за два цикла: положительный и отрицательный.

• Диод находится в состоянии прямого смещения в течение положительного полупериода. И ток проходит через сопротивление нагрузки.
• Итак, на диоде установилось напряжение.
• И, диод находится в состоянии обратного смещения во время отрицательного полупериода. Итак, в цепи нет движения, и ток равен нулю.
• Итак, есть только то напряжение, которое установилось на диоде; что является чистым результатом положительного полупериода схемы.
• И, генерируемое выходное напряжение отвечает за пульсации постоянного напряжения из схемы выпрямителя.

См. Также трехфазный трансформатор

Как работает выпрямитель?

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S. Hussain Ather

Вы можете задаться вопросом, как линии электропередач посылают электрические токи на большие расстояния для различных целей. И есть разные «виды» электричества. Электроэнергия, питающая электрические железнодорожные системы, может не подходить для бытовых приборов, таких как телефоны и телевизоры.Выпрямители помогают, преобразуя эти разные типы электричества.

Мостовой выпрямитель и выпрямительный диод

Выпрямители позволяют преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный (DC). Переменный ток — это ток, который переключается между течением вперед и назад через равные промежутки времени, а постоянный ток течет в одном направлении. Обычно они используют мостовой выпрямитель или выпрямительный диод.

Все выпрямители используют P-N переходов , полупроводниковые устройства, которые пропускают электрический ток только в одном направлении от образования полупроводников p-типа с полупроводниками n-типа.Сторона «p» имеет избыток дырок (места, где нет электронов), поэтому она заряжена положительно. Сторона «n» отрицательно заряжена электронами в их внешних оболочках.

Многие схемы с этой технологией построены с мостовым выпрямителем . Мостовые выпрямители преобразуют переменный ток в постоянный, используя систему диодов, изготовленных из полупроводникового материала, либо полуволновым методом, который выпрямляет одно направление переменного сигнала, либо полноволновым методом, который выпрямляет оба направления входного переменного тока.

Полупроводники — это материалы, которые пропускают ток, потому что они сделаны из металлов, таких как галлий, или металлоидов, таких как кремний, которые загрязнены такими материалами, как фосфор, в качестве средства контроля тока. Вы можете использовать мостовой выпрямитель для различных применений в широком диапазоне токов.

Мостовые выпрямители также имеют то преимущество, что они выдают больше напряжения и мощности, чем другие выпрямители. Несмотря на эти преимущества, мостовые выпрямители страдают от необходимости использовать четыре диода с дополнительными диодами по сравнению с другими выпрямителями, что вызывает падение напряжения, которое снижает выходное напряжение.

Кремниевые и германиевые диоды

Ученые и инженеры обычно используют кремний при создании диодов чаще, чем германий. Кремниевые p-n-переходы работают более эффективно при более высоких температурах, чем германиевые. Кремниевые полупроводники облегчают прохождение электрического тока и могут быть созданы с меньшими затратами.

Эти диоды используют p-n переход для преобразования переменного тока в постоянный как своего рода электрический «переключатель», который позволяет току течь в прямом или обратном направлении в зависимости от направления p-n перехода.Диоды с прямым смещением позволяют току продолжать течь, в то время как диоды с обратным смещением блокируют его. Это то, что заставляет кремниевые диоды иметь прямое напряжение около 0,7 вольт, так что они пропускают ток, только если он превышает вольт. Для германиевых диодов прямое напряжение составляет 0,3 В.

Анодный вывод батареи, электрода или другого источника напряжения, где в цепи происходит окисление, снабжает отверстия катодом диода при формировании p-n перехода. Напротив, катод источника напряжения, где происходит восстановление, обеспечивает электроны, которые отправляются на анод диода.

Схема полуволнового выпрямителя

Вы можете изучить, как полуволновые выпрямители соединены в схемах, чтобы понять, как они работают. Полупериодные выпрямители переключаются между прямым и обратным смещением в зависимости от положительного или отрицательного полупериода входной волны переменного тока. Он отправляет этот сигнал на нагрузочный резистор, так что ток, протекающий через резистор, пропорционален напряжению. Это происходит из-за закона Ома, который представляет напряжение В как произведение тока I и сопротивления R в

В = IR

. Напряжение на нагрузочном резисторе можно измерить как напряжение питания В _с , что равно выходному постоянному напряжению В _{на выходе} .Сопротивление, связанное с этим напряжением, также зависит от диода самой схемы. Затем схема выпрямителя переключается на обратное смещение, в котором она принимает отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока. В этом случае ток не течет через диод или схему, и выходное напряжение падает до 0. Таким образом, выходной ток является однонаправленным.

Схема двухполупериодного выпрямителя

••• Syed Hussain Ather

Двухполупериодные выпрямители, напротив, используют полный цикл (с положительными и отрицательными полупериодами) входного сигнала переменного тока.Четыре диода в схеме двухполупериодного выпрямителя расположены так, что, когда входной сигнал переменного тока является положительным, ток течет через диод от D ₁ к сопротивлению нагрузки и обратно к источнику переменного тока через Д ₂ . Когда сигнал переменного тока отрицательный, ток принимает вместо этого путь D ₃ -load- D ₄ . Сопротивление нагрузки также выводит напряжение постоянного тока от двухполупериодного выпрямителя.

Среднее значение напряжения двухполупериодного выпрямителя вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя, а среднеквадратичное значение напряжения , метод измерения переменного напряжения, двухполупериодного выпрямителя в √2 раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя однополупериодный выпрямитель.

Компоненты и приложения выпрямителя

Большинство электронных устройств в вашем доме используют переменный ток, но некоторые устройства, такие как ноутбуки, перед использованием преобразуют этот ток в постоянный ток. В большинстве ноутбуков используется источник питания с переключаемым режимом (SMPS), который позволяет выходному напряжению постоянного тока больше мощности для размера, стоимости и веса адаптера.

SMPS работают с использованием выпрямителя, генератора и фильтра, которые управляют широтно-импульсной модуляцией (метод уменьшения мощности электрического сигнала), напряжением и током.Генератор — это источник сигнала переменного тока, по которому вы можете определить амплитуду тока и направление, в котором он течет. Затем адаптер переменного тока ноутбука использует это для подключения к источнику переменного тока и преобразует высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение постоянного тока, форму, которую он может использовать для питания самого себя во время зарядки.

В некоторых выпрямительных системах также используется сглаживающая цепь или конденсатор, который позволяет им выдавать постоянное напряжение, а не то, которое изменяется во времени. Электролитический конденсатор сглаживающих конденсаторов может достигать емкости от 10 до тысяч микрофарад (мкФ).Для большего входного напряжения требуется большая емкость.

В других выпрямителях используются трансформаторы, которые изменяют напряжение с использованием четырехслойных полупроводников, известных как тиристоры , и диоды. Выпрямитель с кремниевым управлением , другое название тиристора, использует катод и анод, разделенные затвором и его четырьмя слоями, для создания двух p-n-переходов, расположенных один поверх другого.

Использование выпрямительных систем

Типы выпрямительных систем различаются в зависимости от приложений, в которых необходимо изменять напряжение или ток.Помимо уже рассмотренных приложений, выпрямители находят применение в паяльном оборудовании, электросварке, радиосигналах AM, генераторах импульсов, умножителях напряжения и схемах питания.

Паяльники, которые используются для соединения частей электрических цепей, используют полуволновые выпрямители для одного направления входного переменного тока. Методы электросварки, в которых используются мостовые выпрямительные схемы, являются идеальными кандидатами для обеспечения стабильного поляризованного постоянного напряжения.

AM-радио, модулирующее амплитуду, может использовать полуволновые выпрямители для обнаружения изменений входящего электрического сигнала.В схемах генерации импульсов, которые генерируют прямоугольные импульсы для цифровых схем, используются полуволновые выпрямители для изменения входного сигнала.

Выпрямители в цепях питания преобразуют переменный ток в постоянный от различных источников питания. Это полезно, поскольку постоянный ток обычно передается на большие расстояния, прежде чем он будет преобразован в переменный ток для бытовой электроэнергии и электронных устройств. В этих технологиях широко используется мостовой выпрямитель, который может справляться с изменением напряжения. Схема полуволнового выпрямителя

со схемой

Принципиальная схема полуволнового выпрямителя

Простой полуволновой выпрямитель — это не что иное, как диод с одним pn переходом, подключенный последовательно к нагрузочному резистору.Как вы знаете, диод относится к электрическому току, как односторонний клапан — к воде, он позволяет электрическому току течь только в одном направлении. Это свойство диода очень полезно при создании простых выпрямителей, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный.

Если вы посмотрите на диаграмму выше, мы подаем переменный ток в качестве входа. Входное напряжение подается на понижающий трансформатор, а результирующее уменьшенное выходное напряжение трансформатора передается на диод «D» и нагрузочный резистор RL. Выходное напряжение измеряется на нагрузочном резисторе RL.

В рамках серии «Учебное пособие по базовой электронике» мы увидели, что выпрямление — это наиболее важное применение диода с PN переходом. Процесс выпрямления — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC).

Работа полуволнового выпрямителя

Проще говоря, полуволновой выпрямитель удаляет отрицательный полупериод переменного тока на входе и позволяет проходить только положительным циклам, создавая поток постоянного тока.

Чтобы полностью понять принцип работы полуволнового выпрямителя, вы должны хорошо знать теоретическую часть .Если вы плохо знакомы с концепцией PN-перехода и его характеристиками, я рекомендую вам сначала прочитать часть теории полуволнового выпрямителя.

Работа полуволнового выпрямителя довольно проста. С теоретической части вы должны знать, что диод с pn переходом проводит ток только в одном направлении. Другими словами, диод с pn переходом проводит ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении. Тот же принцип используется в полуволновом выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Здесь вводится переменный ток.Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Пониженное напряжение подается на диод «D» и сопротивление нагрузки RL. Во время положительных полупериодов входной волны диод «D» будет смещен в прямом направлении, а во время отрицательных полупериодов входной волны диод «D» будет смещен в обратном направлении. Возьмем выход через резистор нагрузки RL. Поскольку диод пропускает ток только в течение половины периода входной волны, мы получаем выходной сигнал, как показано на диаграмме. Выход является положительным и значительным во время положительных полупериодов входной волны.При этом выход равен нулю или незначителен во время отрицательных полупериодов входной волны. Это называется полуволновым выпрямлением .

Объяснение полуволнового выпрямления академическими словами!

Когда одиночный выпрямительный диодный блок включен последовательно с нагрузкой на источнике переменного тока, он преобразует переменное напряжение в однонаправленное пульсирующее напряжение, используя половину цикла приложенного напряжения, а другой полупериод подавляется, потому что он проводит только в одном направлении.Следовательно, если в цепи нет индуктивности или батареи, ток будет нулевым в течение половины времени. Это называется полуволновым выпрямлением . Как уже говорилось, диод — это электронное устройство, состоящее из двух элементов, известных как катод и анод. Поскольку в диоде электроны могут течь только в одном направлении , то есть от катода к аноду, диод обеспечивает одностороннюю проводимость, необходимую для выпрямления. Это справедливо для диодов всех типов — вакуумных, газонаполненных, кристаллических или полупроводниковых, металлических (типа оксида меди и селена) диодов. Полупроводниковые диоды, из-за присущих им преимуществ обычно используются в качестве выпрямительного устройства. Однако для очень высоких напряжений можно использовать вакуумные диоды.

Работа однополупериодного выпрямителя

Схема однополупериодного выпрямителя с полупроводниковым диодом (D) с сопротивлением нагрузки R _L , но без сглаживающего фильтра, не представлена ​​на рисунке. Диод включен последовательно с вторичной обмоткой трансформатора и сопротивлением нагрузки R _L. Первичная обмотка трансформатора подключается к сети переменного тока.

Переменное напряжение на вторичной обмотке меняет полярность после каждого полупериода входной волны. Во время положительных полупериодов входного переменного напряжения , т. Е. , когда верхний конец вторичной обмотки положительный относительно нижний конец диода смещен в прямом направлении и, следовательно, проводит ток. Если прямое сопротивление диода предполагается равным нулю (на практике, однако, существует небольшое сопротивление), входное напряжение во время положительных полупериодов прикладывается непосредственно к сопротивлению нагрузки R _L , делая его верхний конец положительным. ш.r.t. его нижний конец. Формы сигналов выходного тока и выходного напряжения имеют ту же форму, что и входное переменное напряжение.

Во время отрицательных полупериодов входного переменного напряжения , т. Е. , когда нижний конец вторичной обмотки положительный относительно. его верхний конец диод имеет обратное смещение и поэтому не проводит. Таким образом, во время отрицательных полупериодов входного переменного напряжения ток и напряжение на нагрузке остаются равными нулю. Обратный ток, будучи очень малым по величине, не учитывается.Таким образом, в течение отрицательных полупериодов питание на нагрузку не подается.

Таким образом, выходное напряжение (VL), возникающее на сопротивлении нагрузки R _L , представляет собой серию положительных полупериодов переменного напряжения с промежуточными очень небольшими постоянными уровнями отрицательного напряжения. Из рисунка очевидно, что выход не является постоянным постоянным током. , но только пульсирующая волна постоянного тока. Чтобы сделать выходную волну гладкой и полезной в источнике питания постоянного тока, мы должны использовать фильтр по нагрузке.Поскольку используются только полупериоды входной волны, он называется полуволновым выпрямителем .

Теория полуволнового выпрямителя

Выпрямление — это применение диода с pn переходом. Полуволновой выпрямитель — это устройство, в котором используются основные свойства диода с pn переходом. Итак, чтобы понять основную теорию, лежащую в основе полуволнового выпрямителя, вам необходимо понять pn-переход и характеристики диода pn-перехода. Мы разработали две статьи, чтобы помочь вам понять их обе.

1) Понимание PN-перехода — Эта статья поможет вам понять pn-переход и основную теорию, лежащую в основе использования PN-перехода в качестве выпрямителя.

2) Характеристики диода с pn переходом — Эта статья поможет вам разобраться в характеристиках диода с pn переходом с помощью графиков. Вы можете понять поведение диода при различных уровнях напряжения и его проводимость.

Примечание: — За изобретением диода с PN переходом стоит интересная история .История вращается вокруг настойчивости молодого ученого из Bell Laboratories в США, г-на Рассела Ола. Из этого рассказа вы узнаете, как происходят великие изобретения и как некоторые яркие умы 1930-х годов, такие как Уолтер Браттейн (один из трех изобретателей транзисторов), работали вместе, чтобы принести великие изобретения в нашу жизнь

Характеристики блока питания выпрямителя

Наиболее важными характеристиками, которые необходимо указать для источника питания, являются требуемое выходное постоянное напряжение, средний и пиковый токи в диоде, пиковое обратное напряжение (PIV) диода, регулирование и коэффициент пульсации.

Преимущества и недостатки однополупериодного выпрямителя:

Однополупериодный выпрямитель на практике используется редко. Его никогда не используют в качестве источника питания аудиосхемы из-за очень высокого коэффициента пульсаций. Высокий коэффициент пульсации приведет к появлению шумов во входном аудиосигнале, что, в свою очередь, повлияет на качество звука.

Преимущество полуволнового выпрямителя только в том, что он дешев, прост и прост в изготовлении. Это дешево из-за небольшого количества задействованных компонентов.Просто благодаря прямолинейности схемотехники. Кроме того, у однополупериодного выпрямителя больше недостатков, чем достоинств!

Недостатки однополупериодного выпрямителя

1. Выходной ток в нагрузке содержит, помимо постоянной составляющей, составляющие переменного тока основной частоты, равной частоте входного напряжения. Коэффициент пульсаций высок, поэтому для обеспечения стабильного выхода постоянного тока требуется сложная фильтрация.

2.Выходная мощность и, следовательно, эффективность выпрямления довольно низкие. Это связано с тем, что мощность подается только в течение половины цикла входного переменного напряжения.

3. Низкий коэффициент использования трансформатора.

4. Насыщение сердечника трансформатора постоянным током, приводящее к току намагничивания, гистерезисным потерям и генерации гармоник.

Выход постоянного тока от однополупериодного выпрямителя не подходит для обычного источника питания. Однако его можно использовать для некоторых приложений, например для зарядки аккумулятора.

Полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром

Выходное напряжение полуволнового выпрямителя не является постоянным напряжением постоянного тока. На выходной диаграмме видно, что это пульсирующее постоянное напряжение с пульсациями переменного тока. В реальных приложениях нам нужен источник питания с плавной формой волны. Другими словами, нам нужен источник питания постоянного тока с постоянным выходным напряжением. Постоянное выходное напряжение от источника постоянного тока очень важно, поскольку оно напрямую влияет на надежность электронного устройства, которое мы подключаем к источнику питания.

Мы можем сделать выход полуволнового выпрямителя сглаженным, используя фильтр (конденсаторный фильтр или индуктивный фильтр) на диоде. В некоторых случаях также используется резистивно-конденсаторный фильтр (RC). На схеме ниже показан полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром.

Полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром — принципиальная схема и форма выходного сигнала

Анализ полуволнового выпрямителя

Следующие параметры будут объяснены для анализа полуволнового выпрямителя: —

1. Пиковое обратное напряжение (PIV)

Пиковое обратное напряжение (PIV) диода важно на этапах его проектирования. Это максимальное напряжение, которое выпрямительный диод должен выдерживать в течение периода обратного смещения.

Когда диод смещен в обратном направлении, в течение отрицательного полупериода ток через нагрузочный резистор RL не протекает. Следовательно, на сопротивлении нагрузки RL не будет падения напряжения, которое приведет к появлению всего входного напряжения на диоде.Таким образом, V _SMAX , пиковое вторичное напряжение, появляется на диоде. Следовательно,

Пиковое обратное напряжение (PIV) однополупериодного выпрямителя = В _SMAX

2. Средние и пиковые токи в диоде

Если предположить, что напряжение на вторичной обмотке трансформатора синусоидально пиковых значений V _SMAX , мгновенное значение напряжения, подаваемого на выпрямитель, можно записать как

Мгновенное значение напряжения, приложенного к полуволновому выпрямителю

Предполагая, что диод имеет прямое сопротивление ВЧ Ом и бесконечное значение обратного сопротивления, ток, протекающий через выходное сопротивление нагрузки RL, равен

.
Ток, протекающий через диод

I _MAX = V _SMAX / (R _F + R _L )

3. Выходной постоянный ток

Выходной постоянный ток равен

.
Выходной постоянный ток полуволнового выпрямителя

Подставив значение I _MAX в уравнение I _MAX = V _SMAX / (R _F + R

80 ), имеем

I _{постоянного тока} = В _SMAX / = V _SMAX / R _L если R _L >> R _F

4. Выходное напряжение постоянного тока

Значение постоянного напряжения на нагрузке равно

.

В _{постоянного тока} = I _{постоянного тока} R _L = В _SMAX / pi (R _F + R _L)

_XR В _SMAX / {1 + R _{F / R L} }

Если R _L >> R _F , V _dc = V _SMAX / pi

5. Среднеквадратичное значение тока

Действующее значение тока, протекающего через диод, равно

.
Среднеквадратичное значение тока, протекающего через диод в полуволновом выпрямителе

6. Среднеквадратичное значение выходного напряжения

Действующее значение напряжения на нагрузке равно

.

V _Lrms = I _rms R _L = V _SMAX R _L /2 (R _F = V _SMAX /2 {1 + R _{F / R L} }

Если R _L >> R _F , V _Lrms = V _SMAX /2

7. Эффективность выпрямления

Эффективность выпрямления определяется как отношение выходной мощности к входной мощности переменного тока.

КПД, Ƞ = мощность постоянного тока, подаваемая на нагрузку / мощность переменного тока на входе от трансформатора = P _dc / P _ac

Мощность постоянного тока, подаваемая на нагрузку, P _{постоянного тока} = I ² _{постоянного тока} R _L = (I _{макс. л}

Входная мощность переменного тока на трансформатор, P _ac = мощность, рассеиваемая на диодном переходе + мощность, рассеиваемая в сопротивлении нагрузки R _L

= I ² _{среднеквадратичное значение} R _F + I ² _{среднеквадратичное значение} R _L = {I ^{9 2} 80} R _F + R _L ]

Итак, эффективность выпрямления, Ƞ = P _dc / P _ac = {4/ ² } [ R _L / (R _F + _L ) ] = 0.406/ {1+ R _{F / R L} }

Максимальный КПД, который может быть получен с помощью полуволнового выпрямителя, составляет 40,6%. Это получается, если пренебречь R _F .

8. Коэффициент пульсации

Фактически коэффициент пульсаций является мерой оставшихся переменных компонентов на выходе выпрямителя с фильтром. Это отношение действующего значения составляющих переменного тока напряжения (или тока), присутствующих на выходе выпрямителя, к составляющей постоянного тока в выходном напряжении (или токе).

Действующее значение тока нагрузки равно

.

I ² = I ² _{пост. I ² постоянного тока + I ² ac}

Где, I ₁ , I ₂ , I ₄ и т. Д. — среднеквадратичные значения основной, второй, четвертой и т. Д. Гармоник и I ² _ac — это сумма квадратов среднеквадратичных значений компонентов переменного тока.

Итак, коэффициент пульсации, γ = I _ac / I _dc = I ² — I ² _dc ) / I _dc4 I = _dc4 = _rms / I _dc ² ) -1} = K _f ² — 1)

Где K _f — форм-фактор входного напряжения. Для однополупериодного выпрямителя форм-фактор равен

.

K _f = I _rms / I _avg = (I _max / ₂ ) / (I _max / pi) = pi / 2 = 1.57

Итак, коэффициент пульсации, γ = (1,57 ² — 1) = 1,21

9. Постановление

Изменение выходного напряжения в зависимости от постоянного тока нагрузки называется регулированием. Регулирование в процентах составляет

.

% Регулировка = {(Vno-load — Vfull-load) / Vfull-load} * 100

В случае идеального источника питания выходное напряжение не должно зависеть от тока нагрузки, а регулировка в процентах должна быть равна нулю.

Применение полупериодного выпрямителя

Для построения источников постоянного тока используется любой выпрямитель.Практическое применение любого выпрямителя (будь то полуволновой или двухполупериодный) должно использоваться в качестве компонента в источниках питания постоянного тока. Полупериодный выпрямитель ничем не отличается от двухполупериодного выпрямителя. Для создания эффективного и бесперебойного источника питания постоянного тока всегда предпочтительнее двухполупериодный выпрямитель. Однако для приложений, в которых постоянное напряжение постоянного тока не очень важно, вы можете использовать блоки питания с полуволновым выпрямителем.

Мостовой выпрямитель — определение, изготовление и работа

Раньше
собираясь на мостовой выпрямитель, нам нужно знать, что на самом деле
выпрямитель есть и зачем нужен выпрямитель.Так
Сначала давайте посмотрим на эволюцию выпрямителей.

Эволюция
выпрямители

Выпрямители
находятся
в основном подразделяется на три типа: полуволна
выпрямитель, Центр
двухполупериодный выпрямитель с отводом и мостовой выпрямитель. Все
у этих трех выпрямителей есть общая цель — преобразовать
Чередование
Ток (переменный ток) в постоянный
Ток (постоянный ток).

Нет
все эти три выпрямителя эффективно преобразуют
Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC), только
двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и мостовой выпрямитель
эффективно преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный
Ток (постоянный ток).

В
однополупериодный выпрямитель, допускается только 1 полупериод и
оставшаяся половина цикла заблокирована.В результате почти половина
приложенная мощность тратится на полуволновой выпрямитель. В
в дополнение к этому, выходной ток
или напряжение
производимый однополупериодным выпрямителем — это не чистый постоянный ток, а
пульсирующий постоянный ток, который не очень полезен.

В
чтобы преодолеть эту проблему, ученые разработали новый
тип выпрямителя, известный как двухполупериодный с отводом по центру
выпрямитель.

Основным преимуществом двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением является то, что
пропускает электрический ток как во время положительного, так и отрицательного
полупериоды входного сигнала переменного тока. В результате DC
выходная мощность двухполупериодного выпрямителя с отводом в два раза больше
то из полуволнового выпрямителя. В дополнение к этому DC
выход двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением содержит очень
меньше ряби.В результате выход постоянного тока центра
двухполупериодный выпрямитель с ответвлениями более плавный, чем полуволновой
выпрямитель.

Однако
двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением имеет один недостаток:
трансформатор с центральным отводом, используемый в нем, очень
дорого и занимает большую площадь.

Кому
сократить эти дополнительные расходы, ученые разработали новый тип
выпрямитель, известный как мостовой выпрямитель.В мостовом выпрямителе,
центральный кран не требуется. Если уйти или подняться
напряжения не требуется, тогда даже трансформатор можно
устраняется в мостовом выпрямителе.

выпрямительный КПД мостового выпрямителя практически равен
к центру двухполупериодного выпрямителя. Единственное преимущество
мостового выпрямителя над двухполупериодным выпрямителем с отводом по центру
это снижение стоимости.

В
мостовой выпрямитель, вместо использования центрального отвода
трансформатор, используются четыре диода.

Сейчас
мы получаем представление о трех типах выпрямителей. Половина
волновой выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру
(двухполупериодный выпрямитель) уже обсуждались в предыдущем
учебные пособия. В этом уроке основное внимание уделяется мосту.
выпрямитель.

Let’s
взгляните на мостовой выпрямитель…!

Мост
выпрямитель определение

А
мостовой выпрямитель — это тип двухполупериодного выпрямителя, в котором используется
четыре или более диодов
в конфигурации мостовой схемы для эффективного
преобразовать переменный ток (AC) в постоянный ток
(ОКРУГ КОЛУМБИЯ).

Мост
выпрямитель строительный

строительство
Схема мостового выпрямителя показана на рисунке ниже.
Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов.
а именно D ₁ , D ₂ , D ₃ , D ₄
и нагрузочный резистор R _L . Четыре диода
подключены в конфигурации с замкнутым контуром (мостом) к
эффективно преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный
Ток (постоянный ток).Главное достоинство этой мостовой схемы
конфигурация такова, что нам не нужен дорогой центр
трансформатор с ответвлениями, что снижает его стоимость и габариты.

входной сигнал переменного тока подается на две клеммы A и B и
выходной сигнал постоянного тока получается через нагрузочный резистор
R _L , который подключается между клеммами C и
Д.

четыре диода D ₁ , D ₂ , D ₃ , D ₄
расположены последовательно только с двумя диодами, что позволяет электрическое
ток в течение каждого полупериода. Например, диоды D ₁
и D ₃ рассматриваются как одна пара, которая позволяет
электрический ток в течение положительного полупериода, тогда как
диоды D ₂ и D ₄ считаются
другая пара, которая пропускает электрический ток во время
отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока.

Как мост
выпрямитель работает?

Когда
входной сигнал переменного тока подается на мостовой выпрямитель,
во время положительного полупериода диоды D ₁ и D ₃
имеют прямое смещение и пропускают электрический ток, в то время как
диоды D ₂ и D ₄ имеют обратное смещение
и блокирует электрический ток.С другой стороны, во время
отрицательные полупериодные диоды D ₂ и D ₄
имеют прямое смещение и пропускают электрический ток, а диоды
D ₁ и D ₃ имеют обратное смещение и
блокирует электрический ток.

Во время
положительный полупериод, клемма A становится положительной
в то время как клемма B становится отрицательной.Это вызывает
диоды D ₁ и D ₃ с прямым смещением и при
при этом вызывает диоды D ₂ и D ₄
обратный смещенный.

направление тока в течение положительного полупериода равно
показано на рисунке A (то есть от A до D, от C до B).

Во время
отрицательный полупериод, клемма B становится положительной
в то время как клемма A становится отрицательной.Это вызывает
диоды D ₂ и D ₄ с прямым смещением и при
при этом вызывает диоды D ₁ и D ₃
обратный смещенный.

показано текущее направление потока во время отрицательного полупериода
на рисунке B (то есть от B до D, от C до A).

От
два вышеупомянутых рисунка (A и B), мы можем заметить, что
направление тока через нагрузочный резистор R _L
то же самое в течение положительного полупериода и отрицательного полупериода
цикл.Следовательно, полярность выходного сигнала постоянного тока
то же самое как для положительных, так и для отрицательных полупериодов. Выход
Полярность сигнала постоянного тока может быть либо полностью положительной, либо
отрицательный. В нашем случае это полностью положительно. Если направление
диодов перевернут, то мы получаем полный отрицательный постоянный ток
Напряжение.

Таким образом,
мостовой выпрямитель пропускает электрический ток во время обоих
положительные и отрицательные полупериоды входного сигнала переменного тока.

формы выходных сигналов мостового выпрямителя показаны на
рисунок ниже.

Характеристики
из
мостовой выпрямитель

Пик обратный
Напряжение (PIV)

максимальное напряжение, которое диод может выдержать при обратном смещении
состояние называется пиковым обратным напряжением (PIV)

или

максимальное напряжение, которое может выдержать непроводящий диод
называется пиковым обратным напряжением (PIV).

Во время
положительный полупериод, диоды D ₁ и D ₃
находятся в проводящем состоянии, а диоды D ₂
и D ₄ находятся в непроводящем состоянии. На
с другой стороны, во время отрицательного полупериода диоды D ₂
и D ₄ находятся в проводящем состоянии, в то время как
диоды D ₁ и D ₃ находятся в
непроводящее состояние.

Пиковое обратное напряжение (PIV) для мостового выпрямителя дано
по

PIV
= V _Smax

Коэффициент пульсации

гладкость
выходного сигнала постоянного тока измеряется с использованием известного коэффициента
как фактор пульсации. Выходной сигнал постоянного тока с очень меньшим
рябь рассматривается как плавный сигнал постоянного тока, в то время как
выходной сигнал постоянного тока с высокой пульсацией считается высоким
пульсирующий сигнал постоянного тока.

Пульсация
фактор
математически определяется как отношение пульсации напряжения к
чистое постоянное напряжение.

коэффициент пульсации для мостового выпрямителя равен

.

коэффициент пульсаций мостового выпрямителя составляет 0,48, что аналогично
как центральный выпрямитель с отводом.

Выпрямитель
КПД

выпрямитель
КПД определяет, насколько эффективно выпрямитель преобразует
Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).

Высокая
выпрямитель
КПД указывает на самый надежный выпрямитель, в то время как низкий
КПД выпрямителя указывает на плохой выпрямитель.

Выпрямитель
эффективность
определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к мощности переменного тока.
входная мощность.

Максимальный выпрямительный КПД мостового выпрямителя — 81.2%
который аналогичен двухполупериодному выпрямителю с отводом по центру.

Преимущества
выпрямителя моста

Низкий
пульсации в выходном сигнале постоянного тока

Выходной сигнал постоянного тока мостового выпрямителя более плавный, чем
однополупериодный выпрямитель. Другими словами, мост
выпрямитель имеет меньше пульсаций по сравнению с полуволновым
выпрямитель.Однако коэффициент пульсации моста
выпрямитель такой же, как двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом.

Высокая
выпрямитель
эффективность

выпрямитель
КПД мостового выпрямителя очень высок по сравнению с
к однополупериодному выпрямителю. Однако выпрямитель
КПД мостового выпрямителя и двухполупериодного отвода с центральным ответвлением
выпрямитель такой же.

Низкий
потеря мощности

В
однополупериодный выпрямитель только на один полупериод входного переменного тока
сигнал разрешен, а оставшийся полупериод ввода
Сигнал переменного тока заблокирован. В результате почти половина
приложенная входная мощность тратится зря.

Однако
в мостовом выпрямителе допускается наличие электрического тока
в течение как положительных, так и отрицательных полупериодов ввода
Сигнал переменного тока.Таким образом, выходная мощность постоянного тока почти равна
входная мощность переменного тока.

Недостатки
из
мостовой выпрямитель

Мост
выпрямитель
схема выглядит очень сложной

В
полуволновой выпрямитель, используется только один диод, тогда как
в двухполупериодном выпрямителе с отводом по центру используются два диода.
Но в мостовом выпрямителе мы используем четыре диода для
схема работы.Так выглядит схема мостового выпрямителя
сложнее, чем однополупериодный выпрямитель и с отводом по центру
двухполупериодный выпрямитель.

Подробнее
потеря мощности по сравнению с полной волной с центральным ответвлением
выпрямитель

В
электронный
цепей, чем больше диодов мы используем, тем больше будет падение напряжения
происходить. Потери мощности в мостовом выпрямителе почти равны
двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру.Однако в мосту
выпрямитель, падение напряжения немного выше по сравнению с
двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру. Это связано с двумя
дополнительные диоды (всего четыре диода).

В
двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, проводит только один диод
в течение каждого полупериода. Значит падение напряжения в цепи
составляет 0,7 вольт. Но в мостовом выпрямителе два диода, которые
соединены последовательно в течение каждого полупериода.Так
падение напряжения происходит из-за двух диодов, что равно
1,4 вольта (0,7 + 0,7 = 1,4 вольта). Однако потеря мощности
из-за этого падение напряжения очень мало.

«Это
статья посвящена только мостовому выпрямителю. Если вы хотите
читайте про мостовой выпрямитель с посещением фильтра: мостовой выпрямитель
с фильтром «

.