Выпрямители тока: принцип работы, схема. Выпрямитель напряжения 220
220 вольт постоянного тока, как сделать сетевое напряжение 220 постоянным.
Тема: как можно получить постоянное напряжение величиной 220 вольт из переменного.
Как известно в обычной электрической сети (бытовой) имеется переменное напряжение величиной 220 вольт (с небольшим отклонением, зависящее от различных факторов). Переменный тип тока достаточно легко поддается преобразованию, то есть при необходимости одну величину переменного напряжения и силы тока можно трансформировать в другую, при этом используется (обычно) всего одно устройство, называемое трансформатором. Но порой возникает необходимость в наличии именно постоянного типа электрического тока, величиной сетевого напряжения в 220 вольт. В этой статье мы рассмотрим способы, которыми можно сделать преобразование переменного напряжения в постоянное.
Для получения постоянного тока из переменного обычно используют полупроводниковые выпрямительные диоды. Они способны пропускать электрический ток только в одном направлении. При попытке подать на них ток в обратном направлении они закрываются и становятся диэлектриками. Переменный ток, как известно из курса физики, представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, которые периодически меняют свое направление. Данный тип тока (переменный) имеет синусоидальную форму. Если просто поставить один диод последовательно нагрузке, то мы уже получим постоянный ток после этого диода, но он будет иметь следующую форму.
В этом случае просто срезается одна часть волны переменного синусоидального тока. Остается лишь одна полуволна. Следовательно мощность на выходы (после этого диода) будет снижена в 2 раза. При подключении обычной лампочки накаливания мы увидим значительные мерцания света. Такой вариант получения постоянного тока с напряжением в 220 вольт используется крайне редко.
Более распространенным и правильным способом получения постоянного тока и напряжения 220 вольт является использование так называемого выпрямительного моста, состоящего из 4 диодов. В этом случае мы на выходе получим оба полупериода, которые имеют один и тот же полюс. Хотя и в этом случае постоянный ток не будет иметь ровную и прямую форму. Он будет скачкообразным. Решить данную проблему можно при использовании фильтрующего конденсатора электролита. В зависимости от того с какой мощность мы имеем дело, будет зависеть емкость и величина напряжения этого конденсатора.
Стоит заметить, что после добавления фильтрующего конденсатора электролита величина постоянного напряжения (его амплитуда) на выходе выпрямителя увеличиться где-то на 1,4 раза. Следовательно, в итоге на выходе простого преобразователя переменного тока в постоянный мы уже получим более чем 220 вольт (если на вход мы подаем переменку 220). Зато форма постоянного тока будет достаточно ровной. Лишнее напряжение всегда можно убрать (срезать) различными способами: ограничительным резистором, электронной схемой стабилизатора, простым параметрическим стабилизатором напряжения на стабилитроне и т.д.
Теперь по поводу вопроса конкретных диодов. Какие, собственно, диоды нужны для выпрямителя, чтобы получить постоянный ток из переменного для сетевого напряжения 220 вольт? Тут важны два основных параметра, это максимальное напряжение, на который рассчитан диод и максимальная сила тока, который он способен через себя пропускать. Поскольку мы имеем дело с величиной напряжения в 220 вольт, то и диоды нужно брать те, у которых максимальное напряжение раза в 1,5 больше сетевого напряжения. Ну, и с током, также. Берем полупроводник с запасом по максимальному току. Наиболее распространенными диодами являются серия 1n4007, у который максимальное напряжение 1000 вольт, ну а сила тока до 1 ампера.
Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение более того, что подается на него. В нашем случае (при использовании 220 вольт) напряжение конденсатора должно быть не менее 500 вольт (с учетом увеличения амплитуды после моста). Емкость должна быть от 1 до 10 000 микрофарад (чем больше емкость, тем сильнее будут сглаживаться импульсы, но и тем больше будут размеры конденсатора, и дороже он будет стоить). Старайтесь найти наиболее оптимальный вариант, воспользовавшись формулами или онлайн калькуляторами по расчету емкости конденсатора для выпрямительного диодного моста под конкретное напряжение и мощность.
Учтите, что напряжение 220 вольт (хоть переменного, хоть постоянного типа) считается опасным, оно легко может травмировать и даже убить человека! Для гальванической развязки между городской сетью и вашим преобразователем переменного тока желательно поставить силовой трансформатор, у которого входное и выходное напряжение будет одинаковым (220 вольт). Силу тока можно ограничить путем правильного подбора диаметра провода вторичной обмотки на этом трансформаторе. В итоге это позволит снизить риск значительных повреждений и последствий в случае аварии или несчастного случая.
Если вам нужно, чтобы постоянное напряжение выпрямленного сетевого тока было регулируемым, то стоит сделать или приобрести готовое устройство (электронную плату, которая стоит относительно недорого) — регулируемый преобразователь сетевого напряжения с постоянным током на выходе. Такие схемы работают на тиристорах, симисторах вместо диодов. Они управляются дополнительными элементами, что срезают лишнии части напряжения. В итоге мы получаем диммер, что способен выдавать нужное постоянное напряжение от 0 до 220 вольт.
P.S. В настоящее время широко распространены электронные блоки питания (используются в блоках питания компьютера, зарядных устройствах мобильных телефонов и т.д.). Именно в них применяется вариант, когда необходимо сетевое переменное напряжение преобразовать в постоянное, без снижения амплитуды. В самой начале схемы и ставятся выпрямительные диодные мосты с фильтрующим конденсатором электролитом, о которых и был разговор выше. Внимание! Учтите, что напряжение 220 вольт считается опасным для жизни. Соблюдайте правила электробезопасности!
electrohobby.ru
| В этой статье мы разберем какие бывают выпрямители, для какой цели служат, в чем заключаются особенности того или иного выпрямителя. Если мы решаем собрать какое-либо устройство или просто необходимо запитать готовое, то мы можем использовать питание от гальванических элементов (батареек), либо воспользоваться для этих целей аккумуляторами. Но как быть, если радиоустройство не планируется носить с собой и оно потребляет значительный ток? В таких случаях запитывают устройство от сети 220 вольт.
Фотография трансформатора Понизить напряжение мы можем с помощью трансформатора, о нем мы поговорим в одной из следующих статей, пока нам достаточно знать, что с помощью трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение при переменном токе. Далее нам необходимо сделать из переменного тока постоянный, для этих целей и служит выпрямитель. Существуют три основных типа выпрямителей.Однополупериодный выпрямитель
Схема однополупериодный выпрямитель Этот выпрямитель работает только в течение положительного полупериода синусоиды. Это можно видеть на следующем графике: Выпрямленный ток после однополупериодного выпрямителя На выходе после диода мы получаем пульсирующее напряжение, нам нужно сделать из него постоянное, то есть из пульсирующего тока получить постоянный. Для этих целей служит электролитический конденсатор большой емкости, подключенный параллельно выходу питания в соответствии с полярностью. На фотографии ниже можно увидеть внешний вид подобного конденсатора:
Электролитический конденсатор большой емкости Такой конденсатор благодаря большой емкости разряжается в течении отрицательного полупериода синусоиды. Обычно для фильтрации напряжения в выпрямителях применяют электролитические конденсаторы от 2200 микрофарад. В усилителях и других устройствах, где важно чтобы напряжение не проседало при увеличении мощности нагрузки, ставят конденсаторы на большую емкость, чем 2200 микрофарад. Для устройств питающих бытовую аппаратуру обычно конденсаторов такой емкости бывает достаточно. На следующем графике (выделено красным), мы можем видеть, как конденсатор поддерживает напряжение стабильным во время прохождения отрицательной полуволны. Выпрямленный ток в однополупериодном выпрямителе после конденсатора Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой
Схема двухполупериодный выпрямитель со средней точкой Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Напряжение на диодах в два раза выше, чем при включении схемы с однополупериодным выпрямителем или при включении мостовой схемы. В этой схеме попеременно работают оба полупериода. В течении положительного полупериода работает одна часть схемы обозначенная В1, во время отрицательного полупериода работает вторая часть схемы обозначенная В2. Эта схема является менее экономичной, чем мостовая схема, в частности у неё более низкий коэффициент использования трансформатора. В этой схеме после диодов получается также пульсирующее напряжение, но частота пульсаций в два раза выше. Что мы и можем видеть на следующем графике:
График двухполупериодного выпрямителя Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема
Схема двухполупериодный выпрямитель мостовая схема И наконец, рассмотрим схему мостового выпрямителя, самую распространенную схему, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. Сейчас объясню принцип работы диодного моста:
Диодный мост рисунок Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление. Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один, ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому.
Объяснение работы диодного моста Рассмотрим, что происходит с диодным мостом при подаче напряжения, мы видим, на рисунке обозначен красным путь тока, напрямую пройти к выводу диодного моста соединенного с переменным током не позволит диод, который получается у нас включенный в обратном включении, а в обратном включении, как мы помним, диоды не пропускают ток. Току остается только один путь (выделено на рисунке синим), через нагрузку и через диод уйти в провод соединенный с выводом переменного тока. Когда у нас ток меняет свое направление, то вступает в действие вторая часть диодного моста, которая действует аналогично той, что описал выше. В итоге у нас получается на выходе такой же график напряжения, как и у двухполупериодного выпрямителя со средней точкой: График мостого выпрямителя При сборке выпрямителя нужно учитывать полярность на выходе диодного моста, если мы подключим электролитический конденсатор неправильно, то рискуем испортить конденсатор и можно считать, что повезло, если этим все ограничится. Поэтому при сборке диодного моста важно помнить одно правило, плюс на выходе с моста всегда будет в точке соединения 2 катодов диодов, а минус в точке соединения анодов. Встречается и такое обозначение на схемах диодного моста:
Еще одно изображение диодного моста Диодный мост можно собрать как из отдельных диодов, так и взять специальную сборку из 4 диодов, уже соединенных по мостовой схеме, и имеющий 4 вывода. В таком случае остается только подать переменный ток, идущий обычно с вторичной обмотки трансформатора на два вывода моста, а с оставшихся двух выводов снимать плюс и минус. Обычно на самой детали бывает обозначено, где какой вывод у моста. Так выглядит импортный диодный мост: Фото импортного диодного моста На фото далее изображен отечественный диодный мост КЦ405.
Фото диодный мост кц405 Трехфазные выпрямителиСуществуют и трехфазные трансформаторы. Обычным однофазным диодным мостом с такого трансформатора не получится на выходе постоянный ток. Конечно, если нагрузка небольшая можно подключиться к одной фазе и к нулевому проводу трансформатора, но экономичным такое решение не назовешь.
Фото трехфазного трансформатора Для трехфазного тока существуют специальные схемы выпрямителей, две таких схемы приведены на рисунках ниже. Первая, известная как схема Миткевича, имеет низкий коэффициент габаритной мощности трансформатора. Эта схема применяется при небольших мощностях нагрузки.
Схема Миткевича Вторая схема, известная как Схема Ларионова, нашла широкое применение в электротехнике, так как имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению со схемой Миткевича.
Схема Ларионова Схема Ларионова может использоваться как "звезда-Ларионов” и "треугольник-Ларионов”. Вид подключения зависит от схемы подключения трансформатора, либо генератора, с выходом которого соединен этот выпрямитель. Автор статьи - AKV.Форум Обсудить статью ВЫПРЯМИТЕЛИ |
radioskot.ru
Выпрямители тока: принцип работы, схема
Выпрямитель - это устройство, которое создано для преобразования тока. Многие модели устанавливаются с фильтрами. Сфера применения выпрямителей очень широкая. Они активно используются в блоках питания, подстанциях, а также сварочных аппаратах.
В первую очередь модели делятся по фазам. Существуют двухфазные, а также трехфазные модификации. Мостовые устройства изготавливаются исключительно для преобразователей. По мощности выделяют силовые элементы, а также модели сигналов. По наличию устройств стабилизации они делятся на полноволновые, неполноволновые, двухпериодные и трансформаторные модификации. Для того чтобы разобраться в выпрямителях, необходимо рассмотреть схему обычной модели.
Схема выпрямителя
Схема выпрямителя тока включает в себя проводники с различной проводимостью тока. Также в устройствах используются каналы. Электронные вентили устанавливаются различной чувствительности. Если рассматривать мостовые модификации, то у них применяются стабилитроны. Также на рынке представлены диодные устройства.
Принцип действия
Принцип работы выпрямителя основывается на преобразовании тока. Осуществляется данный процесс за счет изменения частоты. Для этого в устройстве имеется электронный вентиль. Для стабилизации процесса преобразования используются каналы. Чтобы избежать проблем с отрицательной полярностью, устанавливаются стабилитроны. Непосредственно подключение устройства осуществляется через проводники.
Силовые устройства
Выпрямители тока данного типа используются в различных блоках питания. Наиболее часто их можно встретить в персональных компьютерах. Схема устройства предполагает использование векторного транзистора. Если рассматривать двухканальную модификацию, то подключение осуществляется через расширитель.
В некоторых устройствах используются тетроды. Если рассматривать трехканальные элементы, то они рассчитаны для блоков питания на 20 В. В данном случае тетроды никогда не применяются. Принцип работы выпрямителей построен на изменении частоты. Многие модификации продаются с электронными вентилями. Если говорить про параметры, то чувствительность устройства колеблется в районе 23 мВ. Непосредственно проводимость тока у моделей не превышает 2 мк.
Принцип работы выпрямителей сигналов
Выпрямители сигналов работают от обратной связи. Использоваться модели могут только в сети с переменным током. Если рассматривать устройства на 12 Вт, то следует отметить, что фильтры применяются только полудуплексного типа. Также стандартная схема выпрямителя подразумевает использование транзистора с ресивером.
У моделей на три канала обязательно используются триггеры. Данные устройства устанавливаются через изоляторы. Выходное напряжение у моделей, как правило, не превышает 20 В. Силовая электроника у выпрямителей позволила решить проблему с перепадами напряжения за счет установки диодных мостов.
Мостовые устройства
Мостовые выпрямители продаются для блоков питания и преобразователей. Действуют устройства в сети с переменным током. Непосредственно изменение частоты осуществляется за счет работы расширителя. Указанный элемент в выпрямителе играет роль проводника. В некоторых случаях он устанавливается с изоляторами. По системе защиты мостовые выпрямители довольно сильно отличаются.
Если рассматривать модификации на три канала, то у них используются триггеры. Данные элементы могут устанавливаться с обкладкой и без нее. Модификации на четыре канала встречаются очень редко. Показатель проводимости тока у выпрямителей не превышает 40 мк. В данном случае чувствительность устройства равняется 2,5 мк.
Двухфазные модификации
Двухфазные выпрямители тока производятся для транспортных средств. Работают модели по принципу изменения частоты. Осуществляться этот процесс может за счет расширителя либо триггера. Наиболее часто модели встречаются без тетродов. Параметр предельной перегрузки у модификаций не превышает 6 А. Фильтры используются, как правило, проводного типа.
Если рассматривать модификации на три канала, то у них есть двухразрядный триггер. Показатель его чувствительности составляет не более 3 мк. В свою очередь, выходное напряжение максимум равняется 35 В. Силовая электроника у двухфазных устройств дала возможность решить проблему с перегрузками напряжения благодаря использованию диодных мотов.
Трехфазные модели
Трехфазный выпрямитель встретить можно только в трансформаторных подстанциях. Работают устройства от высоковольтной чети. В данном случае принцип работы модели построен то резком увеличении частоты. Параметр выходного напряжения при этом остается неизменными. Выпускаются модели на три и четыре канала. Подсоединение у них происходит через проводники.
Трехфазный выпрямитель на три канала выпускается с тетродами. В некоторых случаях для стабилизации процесса преобразования применяются расширители. Если говорить про выпрямители на четыре канала, то важно отметить, что они производятся всегда с усилителями. В данном случае показатель проводимости тока лежит в пределах 70 мк. Чувствительность выпрямителя равняется не более 4,2 мВ.
Полноволновые устройства
Полноволновый выпрямитель напряжения тока работает за счет смены полярности на расширителях. Транзисторы, как правило, используются открытого типа. Подходят данные устройства для преобразователей на 20 и 30 В. Непосредственно параметр чувствительности у них равняется 3 мВ. В свою очередь, проводимость тока находится в районе 4,5 мк.
Если говорить про модификации на три канала, то они устанавливаются только в блоки питания с усилителями. Фильтры для выпрямителей подходят в основном расширительного типа. Если говорить про устройства на четыре канала, то у них показатель проводимости тока лежит в районе 3 мк. Для трансформаторных подстанций модели не подходят.
Неполноволновые модификации
Неполноволновые выпрямители тока отличаются отсутствием электронного вентиля. Выпускаются элементы только с двумя каналами. Непосредственно подсоединение модификации осуществляется через контакты. Изоляторы используются как с обкладкой, так и без нее. В некоторых случаях применяются усилители.
Также важно отметить, что устанавливаются выпрямители данного типа в контроллерах. Параметр выходного напряжения у них, как правило, не превышает 30 В. В среднем чувствительность устройств составляет 75 мВ. В данном случае проводимость тока зависит от типа используемых фильтров.
Однопериодные модификации
Однопериодные выпрямители тока производятся для различных ресиверов. Отличительной чертой элементов принято считать высокий параметр проводимости тока. Работают устройства от обратной полярности. Выпускаются модели на два и три канала. Если рассматривать первый вариант, то важно отметить, что проводники используются с обкладкой. В данном случае расширители устанавливаются редко. Параметр проводимости тока у выпрямителей колеблется в районе 3 мк.
Если говорить про устройства на три канала, то они всегда выпускаются с тетродами. Также схема модификации подразумевает использование модуляторов. Для низкочастотных ресиверов указанные выпрямители подходят идеально. В данном случае чувствительность составляет не более 60 мВ.
Схема двухпериодных устройств
Двухпериодный выпрямитель тока 220 В производится для преобразования тока от приводных устройств. В данном случае процесс происходит за счет изменения частоты напряжения. Расширители у моделей используются, как правило, отрытого типа. Если говорить про модификации на два канала, то у них применяются распределительные фильтры. В некоторых случаях устанавливаются триггеры. Для подключения устройств к приводным установкам необходимы транзисторы полевого типа. Выпускаются они с различной емкостью. Как правило, на рынке представлены модификации на 20 пФ.
Особенности трансформаторных устройств
Трансформаторный выпрямитель (преобразователь электрической энергии) способен работать в сети с постоянным и переменным током. В данном случае триггеры используются трехразрядного типа. Для подключения устройств применяются проводники. Встретить трансформаторные выпрямители можно на подстанциях. Данные устройства рассчитаны на высокое выходное напряжение.
Система защиты у них устанавливается с хроматическими фильтрами. В данном случае параметр чувствительности лежит в пределах 80 мВ. Для приводных механизмов указанные устройства не подходят однозначно. Показатель приводимости тока у них равняется 20 мк. Триггеры для цепей подбираются как открытого, так и закрытого типа. В среднем параметр пороговой перегрузки находится на уровне 5 А.
Модели с умножением напряжения
Выпрямители данного типа на сегодняшний день активно используются в преобразователях. Стандартная схема модификации включает в себя вентиль, а также транзисторы. В среднем показатель их емкости равняется 2 пФ. Непосредственно проводимость тока составляет не более 3 мк.
Если говорить про модификации на два канала, то у них используются расширители. Устанавливаются они как открытого, так и закрытого типа. Во многих моделях есть регуляторы. Если говорить про выпрямители на четыре канала, то они производятся с модуляторами. Для их работы используются различные триггеры. Чаще всего они встречаются трехразрядного типа.
Модификации с гальванической развязкой
Устройства с гальванической развязкой работают по принципу понижения частоты. Подключаются они только от сети с переменным током. В данном случае транзисторы устанавливаются на 20 пФ. Непосредственно показатель чувствительности равняется 88 мВ. Если говорить про модификации на три канала, то у них применяются импульсные модуляторы. Во многих моделях есть защитные системы, которые помогают справляться с перегрузами. Фильтры используются с лучевыми тетродами.
fb.ru
Выпрямители напряжения | sones.ru
Выпрямители напряжения служат для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение. Схема выпрямителя состоит из следующих частей:
Силовой трансформатор – устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети.
Выпрямительный элемент, имеющий одностороннюю проводимость – для преобразования переменного напряжения в пульсирующее напряжение.
Фильтр – для сглаживания пульсирующего напряжения.
Выпрямители могут быть разделены по таким схемам, как, схемы выпрямления – однополупериодные, двухполупериодные, мостовые, с удвоением (умножением) напряжения, многофазные и др.
По типу выпрямительного элемента – ламповые (кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др.
По величине выпрямленного напряжения – низкого напряжения и высокого.
По назначению – для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др.
Основные характеристики выпрямителей:
Номинальное напряжение постоянного тока – среднее значение выпрямленного напряжения, заданное техническими требованиями. Обычно указывается напряжение до фильтра U0 и напряжение после фильтра (или отдельных его звеньев – U. Определяется значением напряжения, необходимым для питаемых выпрямителем устройств.
Номинальный выпрямленный ток I0 – среднее значение выпрямленного тока, т.е. его постоянная составляющая, заданная техническими требованиями. Определяется результирующим током всех цепей питаемых выпрямителем.
Напряжение сети Uсети – напряжение сети переменного тока, питающей выпрямитель. Стандартное значение этого напряжения для бытовой сети –220 вольт с допускаемыми отклонениями не более 10 %.
Пульсация – переменная составляющая напряжения или тока на выходе выпрямителя. Это качественный показатель выпрямителя.
Частота пульсаций – частота наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя. Для самой простой однополупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна частоте питающей сети. Двухполупериодные, мостовые схемы и схемы удвоения напряжения дают пульсации, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. Многофазные схемы выпрямления имеют частоту пульсаций, зависящую от схемы выпрямителя и числа фаз.
Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока. Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (p0 %) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (p %). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки.
Коэффициент фильтрации (коэффициент сглаживания) – отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра k с = p0 / p. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев.
Колебания (нестабильность) напряжения на выходе выпрямителя – изменение напряжения постоянного тока относительно номинального. При отсутствии стабилизаторов напряжения определяются отклонениями напряжения сети.
Схема однополупериодного выпрямителя:
Схема двухполупериодного выпрямителя:
Схема двухполупериодного мостового выпрямителя:
Увеличение числа диодов в мостовой схеме окупается вдвое меньшим числом витков вторичной обмотки, уменьшением пульсаций, относительно небольшим обратным напряжением, хорошим использованием трансформатора, возможностью работать от сети переменного тока без трансформатора. К недостаткам такой схемы можно отнести повышенное падение напряжения на диодном комплекте. (падение напряжения на кремневом диоде может достигать порядка 1В. А на двух последовательных - соответственно 2В как в мостовой схеме. Таким образом, если выпрямитель рассчитан на низкое напряжение, соизмеримое с падением напряжения на диодах, нужно будет увеличивать напряжение вторичной обмотки трансформатора), невозможность установки, используемых диодов на одном радиаторе без изолирующих прокладок.
Выбор диодов для выпрямителя.
Диоды для выпрямителя выбирают по двум основным параметрам постоянному (выпрямленному) току, который должен давать выпрямитель, и обратному напряжению. Эти параметры выпрямительных диодов всегда приводятся в справочниках. Выпрямленный ток диода должен быть не меньше полного тока, потребляемого нагрузкой. Чтобы в процессе работы диоды меньше нагревались, желательно применять такие из них, у которых выпрямленный ток был бы в 2..3 раза больше, чем требуемый.
sones.ru
Тиристорный выпрямитель
Изготовим промышленный тиристорный выпрямитель, выпрямительные агрегаты мощностью до 2МВт, напряжениями до 12кВ и токами до 30кА. Выпрямитель предназначен для питания напряжением постоянного тока активной (нагревательные элементы), активно-индуктивной (обмотки возбуждения) или емкостной (конденсаторные батареи, аккумуляторы) нагрузки.
Выпрямители промышленные с нашими системами управления поставляются в полностью укомплектованном виде включая силовые автоматы, если требуется понижающий или повышающим трансформатором, ЗИП, комплект кабельной продукции. Комплектация и исполнение выпрямителя может меняться по заявке заказчика, так же поставляем только системы управления без силовой части.
Выпрямители предназначены для тяжёлых условий работы с диапазоном температур от -35 до +45°С, с повышенными вибрациями, в агрессивных средах и плохим качеством питающего напряжения (не требуют дополнительного стабилизированного напряжения для системы управления).
Обозначение:
ТВ3-440/500 УХЛ3 – трёхфазный тиристорный выпрямитель, выпрямленное напряжение 440В, номинальный ток 500А, с аналоговой системой управления.
ТВ3-220/100-Ц УХЛ3 – трёхфазный тиристорный выпрямитель, выпрямленное напряжение 220В, номинальный ток 100А, с цифровой системой управления.
Скачать опросный лист ТВ
Система управления выпрямителей обеспечивает все необходимые виды защит по току и напряжению. Так же возможно введение дополнительных не стандартных видов защит по заявке заказчика.
Тиристорный выпрямитель, обеспечивает:регулирование выходного напряжения (тока) в диапазоне от нуля до номинальной величины;возможность регулирования выходного напряжения (тока) по входным сигналам с датчиков температуры, давления и т.п.;необходимые виды защит (максимальная, тепловая, нулевая, контроль наличия и правильности чередования фаз) и индикацию.Исполнение выпрямителя может быть трехфазным, однофазным или специальным. Выходные параметры выпрямителя зависят от технического задания заказчика и могут обсуждаться в каждом конкретном случае.Выпрямитель тиристорный комплектуется по необходимости и заказу силовым согласующим (повышающим или понижающим) трансформатором и сглаживающим дросселем.
Со стоимостью трёхфазного выпрямителя в базовой комплектации вы можете ознакомиться перейдя на страницу ПРАЙС
Изготовим аналоги выпрямителей В-ОПЕ, В-ТПЕ, В-ТПВ, ВАК, ВАКР, ВАКЭЛ, ОПЕ, ОТЕР, ТВР, ТВ, ТЕ, ТПВ, ТПЕ и других производителей.
sibelec.ru
Маломощные однофазные выпрямители
Одними из самых распространенных преобразователей тока являются выпрямители переменного тока в пульсирующий (постоянный по направлению движения носителей, но переменный по мгновенной величине) ток. Они имеют очень широкое применение. Условно их можно разделить на маломощные выпрямители (до нескольких сотен ватт и выпрямители большой мощности (киловатты и больше)).
Содержание:Принцип работы выпрямителя
Структурная схема выпрямителя показана ниже:
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 выше пунктиром и состоит из трансформатора и выпрямительного устройства.
В этом подразделе рассматриваются выпрямители малой мощности, которые необходимы для обеспечения постоянным напряжением всяких устройств в областях управления, регулирования, усилителях тока, генераторах малой мощности и так далее. Как правило, они питаются от однофазного переменного напряжения 220 или 380 В частотою 50 Гц.
Нулевая схема выпрямления
Рассмотреть принцип действия самого простого выпрямителя однофазного тока целесообразно на так называемой нулевой схеме. Хотя она сейчас встречается относительно редко (о чем речь пойдет далее), знание физических процессов, которые происходят в этой схеме, очень важны для понимания дальнейшего материала.
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.
Рассмотрим, 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 кроме того имеет менее сложный, более легкий и дешевый трансформатор. Как мы увидим далее, у нее есть еще несколько преимуществ.
Интересно, что эта схема появилась исторически раньше нулевой однако распространения не получила, потому что имела во-первых четыре диода вместо двух. Однако главным было не их количество, а то что при работе каждые полупериода ток проходит через два последовательно соединенных диода, на которые падает двойное напряжение. На то время полупроводниковых диодов еще не было, а вакуумные или ртутные имели значительное падение напряжения при прохождении прямого тока, что существенно понижало коэффициент полезного действия. 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 ( в этом при желании можно усмотреть проявление одного из диалектических законов – развитие по спирали).
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:
elenergi.ru
Выпрямители с умножением напряжения. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
В заключение приводим описание бестрансформаторного выпрямителя с учетверением напряжения, рассчитанного для питания анодных цепей радиолюбительского телевизора, потребляющего ток около 150 мА при напряжении свыше 400 в. Выпрямитель может включаться в сеть переменного тока с напряжением 110-127 или 220 в.
Из всех приведённых выше схем выпрямителей с умножением напряжения самой подходящей для выпрямителя такой мощности является симметричная схема с учетверением напряжения (фиг. 5). При составлении окончательной рабочей схемы предусмотрена возможность переключения его на питание от сети с напряжением 220 в. В этом случае выпрямитель работает по двухполупериодной схеме, но не с учетверением, а только с удвоением напряжения (фиг. 1, а).
Полная схема выпрямителя приведена на фиг. 13.
Фиг. 13. Схема универсального бестрансформаторного выпрямителя.
Переключение на питание от электросети 120 или 220 в, производится перестановкой специальной колодки в ламповой панельке. Чтобы легче разобраться в схеме переключения, соединения в ламповой панельке при питании от сети 120 в показаны на фиг. 13 сплошными стрелками, а при питании от сети 220 в - пунктирными линиями. При включении выпрямителя в сеть напряжением 220 в конденсаторы С1 и С2 отключаются. Отдельно от схемы выпрямителя на фиг. 13 изображена схема соединений в переключающей колодке (вид со стороны штырьков), которая изготовляется из октального цоколя от негодной радиолампы. В переключаемой панельке для направляющего ключа колодки (цоколя от радиолампы) против имеющегося в ней паза прорезается второй паз.
Сглаживание выпрямленного напряжения осуществляется однозвенным ёмкостно-дроссельным фильтром (С5, Др1) с коэффициентом фильтрации около 30.
Фиг. 14. Собранный выпрямитель. а - вид справа: б - вид слева.
Выпрямитель собран на металлическом шасси размером 185х130х70 мм. Вид собранного выпрямителя показан на фиг. 14. На верхней панели шасси расположены два селеновых столбика, содержащие каждый по 26 шайб с выводами от середины. Все шайбы в столбиках собираются в одну сторону. Столбики устанавливаются на шасси рядом, так чтобы их крайние шайбы были разной полярности (в этом случае соединяющий их провод будет самым коротким). Количество шайб в столбиках выбрано минимальным. Если имеются запасные шайбы, число их в каждой половине столбика следует увеличить до 15-16 шт.
Сборка селеновых столбиков должна проводиться весьма тщательно и сопровождаться проверкой годности селеновых шайб с помощью омметра или пробника, составленного из батареи с напряжением 5-10 в и низкоомного вольтметра, к которым последовательно подключается испытуемая селеновая шайба. Показания прибора должны резко отличаться (в 15-20 раз) при изменении полярности подключения шайбы. При меньшем изменении показаний прибора испытуемую шайбу надо считать негодной, и ставить её в столбик нельзя.
После такой проверки необходимо тщательно очистить от коррозии и краски селеновые, пружинные и разделительные шайбы, а также выводные контакты в местах их соприкосновения друг с другом. Чистку рекомендуется производить тонкой наждачной бумагой и тряпочкой, смоченной в ацетоне или амилацетате (грушевая эссенция). Собранные столбики должны быть крепко стянуты гайками стяжных болтов, которые необходимо надёжно изолировать соответствующими изоляционными трубками и шайбами от токонесущих деталей. Эту работу необходимо проделать особо внимательно, ибо плохие контакты и слабая стяжка вызывают увеличение внутреннего сопротивления столбика и приводят к уменьшению выпрямленного тока, перегреву (селеновые столбики допускают нагрев до 70-75° С) и искрению (искрение создаёт помехи как для питающихся от этого выпрямителя радиотехнических устройств, так и для других радиотехнических устройств, расположенных поблизости).
Кроме двух выпрямительных столбиков, на верхней панели шасси расположено проволочное сопротивление R = 10...12 Ом с мощностью рассеяния не менее 5 Вт. Оно берётся готовым или изготовляется из нихромового провода диаметром 0,5 мм и длиной около 2 м. Провод для сопротивления можно намотать на готовом керамическом каркасике от сопротивления типа ВС-5,0. Сопротивление R ограничивает пусковой ток, достигающий без него значительной величины (что приводит к обгоранию контактов выключателя, к сильным помехам при включении электросети и т. п.).
Все остальные детали выпрямителя размещены внутри шасси, причём выключатель Вк и выходные зажимы выведены на одну боковую панель, а предохранитель Пр, шнур и панелька переключения питания - на другую (противоположную). Конденсаторы и дроссель располагаются на свободных местах.
Все конденсаторы в выпрямителе - электролитические типа КЭ-1 (диаметром 26 мм и высотой 60 мм). Для изоляции конденсаторов из тонкого прессшпана склеиваются цилиндры, которые затем пропитываются парафином и надеваются на корпусы конденсаторов. Корпусы конденсаторов можно также оклеить 2-3 слоями лакоткани или обмотать изоляционной лентой. Все это необходимо для изоляции корпусов конденсатора друг от друга, а также от шасси и других деталей, к которым они прикасаются. Надёжность изоляции конденсаторов весьма важна, так как нарушение её может привести к выходу выпрямителя из строя.
Если невозможно достать электролитические конденсаторы нужной ёмкости, то можно вместо одного поставить два или три конденсатора меньшей ёмкости, соединённых параллельно. Важно лишь, чтобы их суммарная ёмкость и рабочее напряжение были не менее указанных на схеме. Для конденсаторов С1 и С2, работающих при значительной величине переменной составляющей, применение группы параллельно соединённых конденсаторов более желательно. Указанная на схеме ёмкость этих конденсаторов минимальная. Её лучше увеличить до 100 мкФ.
Дроссель Др1 содержит 2500-3000 витков провода ПЭ 0,3-0,35. Сопротивление его обмотки равно 70-100 Ом, а индуктивность - порядка 4 Гн. Сердечник дросселя сечением 6 см2 состоит из готовых пластин типа Ш-20 и собран с зазором 0,5 мм.
Монтаж выпрямителя выполняется обычным порядком. Детали прикрепляются к шасси и соединяются в соответствии со схемой хорошо изолированным проводом не тоньше 1 мм. Электролитические конденсаторы располагаются возможно дальше от нагревающихся деталей (селеновых столбиков и сопротивления R). При монтаже нужно внимательно следить за правильностью соединения полярности селеновых столбиков и электролитических конденсаторов.
Правильно собранный выпрямитель ни в каких регулировках не нуждается и работает устойчиво и надёжно. Перед включением выпрямителя необходимо убедиться в том, что к его выходным зажимам приключена соответствующая нагрузка. Отсутствие ее может .привести к пробою конденсаторов, так как без нагрузки напряжение на выходе выпрямителя достигает 700 в.
Прямое заземление какого-либо полюса в выпрямителе или в питаемых от него приборах не допускается; землю можно присоединять только через конденсатор ёмкостью 0,1-0,25 мкф.
Испытание выпрямителя показало его хорошие эксплуатационные качества. Как видно из нагрузочной характеристики (фиг. 15), снятой в условиях реальной работы выпрямителя (на выходе фильтра), в схеме с учетверением напряжения (от электросети 127 в) он дает с нагрузкой 3000 Ом выпрямленное напряжение 450 в при токе 0,15 А, а при переключении на схему с удвоением (от электросети 220 в) - напряжение 475 в при токе 0,158 А. При указанной нагрузке отдаваемая выпрямителем мощность. составляет 70-75 Вт, а потребляемая мощность от электросети - 90...100 Вт. Таким образом, к.п.д. всего устройства оказывается довольно высоким (около 75%). Следует заметить, что в схеме с удвоением напряжения селеновые столбики оказываются в более выгодном режиме работы, так как при этой схеме выбранные размеры селеновых шайб допускают ток 0,3 А, тогда как в схеме с учетверением максимальный выпрямленный ток не должен быть выше 0,15 А (табл, 3).
Фиг. 15. Нагрузочные характеристики универсального бестрансформаторного выпрямителя.I - для схемы с учетверением напряжения; II - для схемы с удвоением напряжения.
Наряду со снятием нагрузочной характеристики были определены значения коэффициента пульсаций при нагрузке выпрямителя сопротивлением 3000 Ом. Измерения показали, что коэффициент пульсации на входе фильтра составляет 6%, а на выходе - около 0,2%. Эти величины мало зависят от того, работает ли выпрямитель от сети напряжением 127 или 220 в. Такая величина пульсации допустима при питании выходных ступеней усилителей низкой частоты. Для питания других ступеней усилителей и приёмников, а также видеоусилителей и генераторов развёрток телевизоров к выпрямителю необходимо подключить дополнительные фильтры. Ввиду того что выпрямленное напряжение, даваемое выпрямителем, достаточно высоко, дополнительную фильтрацию можно осуществить включением в соответствующие цепи реостатно-ёмкостных фильтров. Можно, конечно, сделать и ещё одну ячейку дроссельно-ёмкостного фильтра.
Опыт работы с бестрансформаторными выпрямителями, собранными по схемам с умножением напряжения, показывает рациональность их применения. Поэтому подобные выпрямители вполне можно рекомендовать для широкого использования их в радиолюбительской практике.
Начало. СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ С УМНОЖЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫПРЯМЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
НАКАПЛИВАЮЩИЕ ЁМКОСТИ
А. Г. ДОЛЬНИК, 1952 год.
BACK MAIN PAGE
zpostbox.ru
