Elektrik enerjisi uygun bir şekilde taşınır ve büyüklük olarak alternatif voltaj şeklinde dönüştürülür. Bu şekilde nihai tüketiciye ulaştırılır. Ancak birçok cihaza güç sağlamak için hala sabit bir voltaja ihtiyacınız var.
İçerik
Elektrik mühendisliğinde neden bir doğrultucuya ihtiyacımız var?
AC voltajı DC'ye dönüştürme görevi redresörlere verilir. Bu cihaz yaygın olarak kullanılmaktadır ve radyo ve elektrik mühendisliğinde doğrultucu cihazların ana kullanım alanları şunlardır:
- güç elektrik tesisatları (cer trafo merkezleri, elektroliz tesisleri, senkron jeneratörlerin uyarma sistemleri) ve güçlü DC motorlar için doğru akımın oluşumu;
- elektronik cihazlar için güç kaynakları;
- modüle edilmiş radyo sinyallerinin tespiti;
- otomatik kazanç kontrol sistemleri oluşturmak için giriş sinyalinin seviyesiyle orantılı sabit bir voltaj oluşumu.
Doğrultucuların tüm kapsamı geniştir ve tek bir inceleme çerçevesinde listelemek imkansızdır.
Doğrultucuların çalışma prensipleri
Doğrultucu cihazların çalışması, elemanların tek taraflı iletkenlik özelliğine dayanır. Bunu farklı şekillerde yapabilirsiniz. Mekanik senkron makinelerin veya elektrovakum cihazlarının kullanımı gibi endüstriyel uygulamalar için birçok yol geçmişte kaldı. Artık akımı tek yönde ileten valfler kullanılıyor. Çok uzun zaman önce, yüksek güçlü doğrultucular için cıva cihazları kullanıldı. Şu anda, yarı iletken (silikon) elemanların yerini pratik olarak alıyorlar.
Tipik doğrultucu devreleri
Doğrultucu cihaz çeşitli prensiplere göre oluşturulabilir. Cihaz devrelerini analiz ederken, herhangi bir doğrultucunun çıkışındaki sabit voltajın yalnızca şartlı olarak çağrılabileceği unutulmamalıdır. Bu düğüm, çoğu durumda filtrelerle düzeltilmesi gereken titreşimli tek yönlü bir voltaj üretir. Bazı tüketiciler ayrıca doğrultulmuş voltajın stabilizasyonunu gerektirir.
Tek fazlı doğrultucular
En basit AC voltaj doğrultucu, tek bir diyottur.
Sinüzoidin pozitif yarım dalgalarını tüketiciye iletir ve negatif olanları “keser”.
Böyle bir cihazın kapsamı küçüktür - esas olarak, anahtarlama güç kaynağı doğrultucularınispeten yüksek frekanslarda çalışır. Tek yönde akan akım üretse de önemli dezavantajları vardır:
- yüksek düzeyde dalgalanma - doğru akımı düzeltmek ve elde etmek için büyük ve hacimli bir kapasitöre ihtiyacınız olacak;
- kademeli (veya kademeli) transformatörün gücünün eksik kullanımı, gerekli ağırlık ve boyut göstergelerinde bir artışa yol açar;
- çıkıştaki ortalama EMF, sağlanan EMF'nin yarısından azdır;
- diyot için artan gereksinimler (öte yandan, yalnızca bir valf gereklidir).
Bu nedenle daha yaygın tam dalga (köprü) devresi.
Burada akım, bir yönde periyot başına iki kez yükten akar:
- kırmızı oklarla gösterilen yol boyunca pozitif yarım dalga;
- yeşil oklarla gösterilen yol boyunca negatif yarım dalga.
Negatif dalga kaybolmaz, aynı zamanda kullanılır, böylece giriş transformatörünün gücü daha tam olarak kullanılır. Ortalama EMF, yarım dalga versiyonunun iki katıdır. Dalgalanma akımının şekli düz bir çizgiye çok daha yakındır, ancak yine de bir yumuşatma kondansatörü gereklidir. Dalgalanma frekansı, şebeke voltajının frekansının iki katı olduğundan, kapasitesi ve boyutları önceki duruma göre daha küçük olacaktır.
Seri bağlanabilen iki özdeş sargıya sahip bir transformatör veya ortasından bir kademe olan bir sargıya sahip bir transformatör varsa, farklı bir şemaya göre bir tam dalga doğrultucu yapılabilir.
Bu seçenek aslında yarım dalga doğrultucunun çift devresidir, ancak tam dalga doğrultucunun tüm avantajlarına sahiptir. Dezavantajı, belirli bir tasarıma sahip bir transformatör kullanma ihtiyacıdır.
Transformatör amatör koşullarda yapılırsa sekonder sargının gerektiği gibi sarılmasına herhangi bir engel yoktur ancak biraz daha büyük demir kullanılması gerekecektir. Ancak 4 diyot yerine sadece 2 adet kullanılır Bu, ağırlık ve boyut göstergelerindeki kaybı telafi etmeyi ve hatta kazanmayı mümkün kılacaktır.
Doğrultucu yüksek akım için tasarlanmışsa ve vanaların radyatörlere takılması gerekiyorsa, diyot sayısının yarısının takılması önemli tasarruf sağlar. Ayrıca, böyle bir doğrultucunun, bir köprü devresine monte edilene kıyasla iki kat daha fazla iç dirence sahip olduğu dikkate alınmalıdır, bu nedenle transformatör sargılarının ısınması ve ilgili kayıplar da daha yüksek olacaktır.
Üç fazlı doğrultucular
Önceki devreden, benzer bir prensibe göre monte edilmiş üç fazlı bir voltaj doğrultucuya geçmek mantıklıdır.
Çıkış voltajı şekli düz bir çizgiye çok daha yakındır, dalgalanma seviyesi sadece %14'tür ve frekans, şebeke voltajının frekansının üç katına eşittir.
Ve yine de bu devrenin kaynağı bir yarım dalga doğrultucudur, bu yüzden eksikliklerin çoğu üç fazlı bir voltaj kaynağı ile bile üstesinden gelinemez. Ana olan, trafo gücünün eksik kullanımıdır ve ortalama EMF 1.17⋅E'dir.2eff (trafonun sekonder sargısının EMF'sinin etkin değeri).
En iyi parametreler üç fazlı bir köprü devresine sahiptir.
Burada, çıkış voltajı dalgalanmasının genliği aynı %14'tür, ancak frekans giriş AC voltajının altıgen frekansına eşittir, bu nedenle filtre kapasitörünün kapasitansı sunulan tüm seçeneklerin en küçüğü olacaktır. Ve çıkış EMF'si önceki devrede olduğundan iki kat daha yüksek olacaktır.
Bu redresör, yıldız sekonder sargısına sahip bir çıkış transformatörü ile kullanılır, ancak aynı valf tertibatı, çıkışı delta olarak bağlanan bir transformatör ile birlikte kullanıldığında çok daha az verimli olacaktır.
Burada titreşimlerin genliği ve frekansı önceki devredekiyle aynıdır. Ancak ortalama EMF, zamanlarda önceki şemadan daha azdır. Bu nedenle, bu dahil etme nadiren kullanılır.
Gerilim çarpanı doğrultucuları
Çıkış voltajı giriş voltajının katı olacak bir doğrultucu oluşturmak mümkündür. Örneğin, voltaj katlamalı devreler vardır:
Burada, C1 kondansatörü negatif yarı çevrim sırasında şarj olur ve giriş sinüs dalgasının pozitif dalgası ile seri olarak anahtarlanır. Bu yapının dezavantajı, doğrultucunun düşük yük kapasitesinin yanı sıra C2 kondansatörünün voltaj değerinin iki katı altında olmasıdır. Bu nedenle, böyle bir devre, radyo mühendisliğinde, otomatik kazanç kontrol devrelerinde vb. bir ölçüm elemanı olarak, genlik dedektörleri için düşük güçlü sinyallerin doğrultulmasını iki katına çıkarmak için kullanılır.
Elektrik mühendisliği ve güç elektroniğinde, ikiye katlama şemasının başka bir versiyonu kullanılır.
Latour şemasına göre monte edilen katlayıcı, büyük bir yük kapasitesine sahiptir. Kondansatörlerin her biri giriş voltajı altındadır, bu nedenle ağırlık ve boyut açısından bu seçenek de öncekinden daha iyi performans gösterir. Pozitif yarı çevrim sırasında, C1 kondansatörü, negatif - C2 sırasında şarj edilir. Kondansatörler seri olarak ve yüke göre - paralel olarak bağlanır, bu nedenle yük üzerindeki voltaj toplamına eşittir. yüklü kapasitörlerin voltajı. Dalgalanma frekansı, şebeke voltajının frekansının iki katına eşittir ve değer, kapasitelerin değerinden. Ne kadar büyüklerse, dalgalanma o kadar az olur. Ve burada makul bir uzlaşma bulmak gerekiyor.
Devrenin dezavantajı, yük terminallerinden birinin topraklanmasının yasaklanmasıdır - bu durumda diyotlardan veya kapasitörlerden biri kısa devre yapacaktır.
Bu devre herhangi bir sayıda basamaklandırılabilir. Böylece, dahil etme ilkesini iki kez tekrarlayarak, dörtlü voltajlı bir devre vb.
Devredeki ilk kapasitör, güç kaynağının voltajına, geri kalanı - besleme voltajının iki katına dayanmalıdır. Tüm vanalar çift ters voltaj için derecelendirilmelidir. Elbette devrenin güvenilir çalışması için tüm parametrelerin en az %20 marjı olmalıdır.
Uygun diyot yoksa, seri olarak bağlanabilirler - bu durumda izin verilen maksimum voltaj 1 kat artacaktır. Ancak her diyot ile paralel olarak dengeleme dirençleri bağlanmalıdır. Bu yapılmalıdır, çünkü aksi takdirde, valf parametrelerinin yayılması nedeniyle, ters voltaj diyotlar arasında eşit olmayan bir şekilde dağıtılabilir. Sonuç, diyotlardan biri için en büyük değerin fazlası olabilir. Ve zincirin her elemanı bir dirençle şöntlenirse (değerleri aynı olmalıdır), ters voltaj tamamen aynı şekilde dağıtılacaktır. Her direncin direnci, diyotun ters direncinden yaklaşık 10 kat daha az olmalıdır. Bu durumda ek elemanların devrenin çalışması üzerindeki etkisi en aza indirilecektir.
Bu devrede diyotların paralel bağlanmasına gerek yoktur, buradaki akımlar küçüktür. Ancak yükün ciddi güç tükettiği diğer doğrultucu devrelerinde faydalı olabilir. Paralel bağlantı, valf üzerinden izin verilen akımı çoğaltır, ancak her şey parametrelerin sapmasını bozar. Sonuç olarak, bir diyot en akımı alabilir ve buna dayanamaz. Bunu önlemek için, her diyot ile seri olarak bir direnç yerleştirilir.
Direnç değeri, maksimum akımda üzerindeki voltaj düşüşü 1 volt olacak şekilde seçilir. Yani 1 A akımda direnç 1 ohm olmalıdır. Bu durumda güç en az 1 watt olmalıdır.
Teoride, voltaj çokluğu süresiz olarak arttırılabilir. Uygulamada, bu tür doğrultucuların yük kapasitesinin her ek aşamada keskin bir şekilde düştüğü unutulmamalıdır. Sonuç olarak, yük üzerindeki voltaj düşüşünün çarpma faktörünü aştığı ve doğrultucunun çalışmasını anlamsız hale getirdiği bir duruma gelebilirsiniz. Bu dezavantaj, bu tür tüm şemalarda doğaldır.
Genellikle bu tür voltaj çoğaltıcılar, iyi yalıtımda tek bir modül olarak üretilir. Örneğin, monitör olarak katot ışın tüplü televizyonlarda veya osiloskoplarda yüksek voltaj oluşturmak için benzer cihazlar kullanıldı. Boğucuları kullanan ikiye katlama şemaları da bilinmektedir, ancak dağıtım almamışlardır - sarım parçalarının üretimi zordur ve operasyonda çok güvenilir değildir.
Çok sayıda doğrultucu devre vardır. Bu düğümün geniş kapsamı göz önüne alındığında, devre seçimine ve elemanların hesaplanmasına bilinçli yaklaşmak önemlidir. Sadece bu durumda uzun ve güvenilir bir çalışma garanti edilir.
Benzer makaleler:
