• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Выпрямитель тока. Принцип работы и назначение

Большинство электроприборов, так или иначе, работают на постоянном токе. Но передавать на дальние расстояния – невыгодно, так как используются чаще всего низкие напряжения, а для них коэффициент потерь слишком высок. Поэтому линии электропередач передают высокие напряжения переменного тока, которые затем понижаются на трансформаторных подстанциях (трансформатор постоянного тока невозможен технически) до более низких значений. Соответственно, переменный ток необходимо преобразовать в постоянный для нормальной работы бытовой техники. Преобразователи переменного тока в постоянный называются выпрямителями (так как преобразуют «кривую» синусоидального тока в «прямую» постоянного).схема работы

Классификация и принцип работы

Выпрямители переменного тока классифицируются по нескольким признакам:

- по использованию периодов (однополупериодные, двухполупериодные, неполноволновые и полновоновые);

- по схеме работы (мостовые, умножающие, трансформаторные, бестрансформаторные и так далее);

- по фазности (одно-, двух-, трех- и более фазные);

- по типу электронного вентиля (диодные, тиристорные, неполупроводниковые, механические);

- по типу сигнала (импульсные, цифровые, аналоговые).

Принцип работы простейшего выпрямителя использует свойство диода пропускать ток только в одном направлении. Проходя через диод, синусоидальная волна обрезается (положительная полуволна идет в схему, а отрицательная гасится на диоде). Такой ток называется однополупериодным пульсирующим, так как диод пропускает ток только в половине случаев, а ток при этом пульсирует от нуля до максимума.

Двухполупериодный выпрямитель тока представляет собой схему их четырех диодов, соединенных таким образом, чтобы обе полуволны попадали в схему, но отрицательная полуволна при этом «переворачивается». Такой ток тоже будет пульсирующим, но в схему будет попадать двухполупериодный ток. Двухполупериодный выпрямитель представляет собой два однополупериодных, включенных встречно-параллельно друг другу.

Сглаживание пульсирующего тока

После простейших выпрямителей ток трудно назвать постоянным, так как напряжение постоянно изменяется от нуля до максимума (но никогда не уходит в отрицательные значения). Поэтому к выпрямителю добавляется фильтр, который замедляет скорость нарастания напряжения и его угасания. Таким образом до максимального уровня сети напряжение не успевает подняться до начала спада, но и опуститься до нуля ему тоже не удается. Напряжение на выходе выпрямителя со сглаживающими фильтрами примерно равно половине напряжения сети.

Из-за инерционности элементов и потерь абсолютно постоянного тока достичь практически невозможно, но колебания в 5-10% (в зависимости от требований схемы может быть и больше) не влияют на работоспособность электроприборов.

Применение выпрямителей

Выпрямители применяются повсеместно в устройствах самых различных назначений, от зарядных устройств для мобильных телефонов, до двигателей электропоездов. Для мелкой бытовой техники (мобильные телефоны, ноутбуки, телевизоры и так далее) перед выпрямителем в схеме установлен понижающий трансформатор, который понижает напряжение до необходимого уровня, прежде чем подать его на выпрямитель. Далее ток выпрямляется, и на устройство приходит низкое постоянное напряжение (чаще всего 5-12В), вместо 220В переменного тока из сети.

Силовые выпрямители для электропоездов работают несколько иначе, чем диодные для бытовой техники, но общий принцип работы сохраняется – нижняя полуволна «переворачивается», затем происходит сглаживание пульсаций. Разница лишь в размерах элементов и значениях силы тока и напряжения.


Биография и исследования В. В. Петрова

После смерти Крофта, заведовавшего физическим кабинетом академии, Петров получил звание ординарного академика по предмету физики и заведывание...

читать далее

Другие исследования Яблочкова

рименение Яблочковым трансформаторов для разделения электрического тока имело фундаментальное значение в электротехнике...

читать далее

Трансформаторы трёхфазного переменного тока Доливо-Добровольского

Доливо-Добровольским в 1890. г. были изобретены трансформаторы трёхфазного переменного тока, созданы специальные пусковые реостаты...

читать далее