Redresor

Redresor ( curent electric ) - convertor de energie electrică ; un dispozitiv mecanic, electrovacuum, semiconductor sau alt dispozitiv conceput pentru a converti un curent electric de intrare dintr-o direcție alternativă într-un curent continuu [1] (adică un curent unidirecțional), într-un caz particular, într-un curent electric de ieșire directă .

Majoritatea redresoarelor nu creează curent direct, ci pulsatoriu , filtrele sunt folosite pentru a netezi ondulațiile .

Un dispozitiv care îndeplinește funcția opusă - conversia curentului continuu în curent alternativ se numește invertor .

Datorită principiului reversibilității mașinilor electrice, un redresor și un invertor sunt două variante ale aceleiași mașini electrice (valabile doar pentru un invertor bazat pe o mașină electrică).

Clasificare

Redresoarele sunt clasificate după următoarele criterii:

după tipul de întrerupător redresor
- sincron mecanic cu un comutator de curent perie-colector [2] ;
- sincron mecanic cu curent întrerupător de contact (redresoare);
- cu comutare de curent controlată electronic (de exemplu, tiristor );
- sincron electronic (de exemplu, tranzistor ) - ca un fel de redresoare de comutare controlate;
- cu comutare electronică pasivă a curentului (de exemplu, diodă );
prin putere
- redresoare de putere [3] ;
- redresoare de semnal [4] ;
după gradul de utilizare a semiciclurilor de tensiune alternativă
- semi-undă - trece doar o jumătate de undă în sarcină ;
- full-wave - trece ambele semi-unde în sarcină ;
- semi-undă - nu utilizați pe deplin semi-unde sinusoidale;
- full-wave - utilizați pe deplin semi-unde sinusoidale;
conform schemei de redresare - punte , cu multiplicare a tensiunii, transformator, cu izolare galvanica, fara transformator etc.;
după numărul de faze utilizate - monofazate, bifazate, trifazate și multifazate;
după tipul de supapă electronică - diodă semiconductoare, tiristor semiconductor , diodă lampă ( kenotron ), gastron , ignitron , electrochimic etc .;
în ceea ce privește controlabilitatea - necontrolat (diodă), controlat (tiristor);
după numărul de canale - un singur canal, multicanal;
după mărimea tensiunii redresate - joasă tensiune (până la 100 V), medie tensiune (de la 100 la 1000 V), înaltă tensiune (peste 1000 V);
la programare - sudare, pentru alimentarea unui circuit microelectronic, pentru alimentarea circuitelor anodice de lampă, pentru galvanizare etc.;
după gradul de completitudine al podurilor - pod complet, semipod, sfert de pod;
prin prezența dispozitivelor de stabilizare - stabilizate, nestabilizate;
privind controlul parametrilor de ieșire - reglabil, nereglat;
prin indicarea parametrilor de ieșire - fără indicație, cu indicație (analogic, digital);
prin metoda de conectare - paralel, serial, paralel-serial;
după metoda de asociere - separate, unite prin stele, unite prin inele;
prin frecvența curentului redresat - frecvență joasă, frecvență medie, frecvență înaltă.

Aplicație

Rectificarea curentului electric

Redresoarele sunt utilizate în mod obișnuit acolo unde curentul alternativ trebuie convertit în curent continuu. Utilizarea redresoarelor pentru a converti curentul alternativ în curent continuu a dat naștere conceptului de valoare medie a curentului modulo (adică fără a ține cont de semnul ordonatei) pentru perioadă. Cu o rectificare cu undă completă , valoarea medie modulo este determinată ca media aritmetică a tuturor ordonatelor ambelor semi-unde pentru o perioadă întreagă fără a lua în considerare semnele acestora (adică, presupunând că toate ordonatele pentru perioada sunt pozitive, ceea ce este cazul unei redresări ideale cu două jumătăţi de undă).

Receptoarele de energie electrică cu caracteristici neliniare sunt, în primul rând, tot felul de convertoare AC-DC care folosesc diferite supape.

Aceasta include redresoare pentru:

tractiune pe calea ferata
transportul electric urban
electroliza (producția de aluminiu, clor, sodă caustică etc., depunerea electrochimică a metalelor)
sursă de alimentare pentru antrenările laminoarelor
excitarea generatoarelor centralelor electrice

Până de curând, redresoarele cu mercur (necontrolate și controlate) erau folosite în principal ca supape. În prezent, redresoarele cu semiconductor din siliciu sunt utilizate pe scară largă. Sunt introduse redresoare cu tiristoare.

De regula, instalatiile redresoare sunt de mare putere si sunt conectate prin transformatoare speciale la reteaua de alimentare la o tensiune de 6-10 kV. Instalațiile redresoare de putere mică sunt realizate conform unui circuit trifazat cu ieșire zero.

Surse de alimentare echipamente

Utilizarea redresoarelor în sursele de alimentare pentru echipamente radio și electrice se datorează faptului că, de obicei , curentul alternativ este utilizat în sistemele de alimentare cu energie electrică a clădirilor sau vehiculelor (aeronave, trenuri) și curentul de ieșire al oricărui transformator electromagnetic utilizat pentru izolarea galvanică a circuitelor. sau pentru scăderea tensiunii este întotdeauna alternativă, în timp ce în majoritatea cazurilor circuitele electronice și motoarele electrice ale echipamentului țintă sunt proiectate pentru curent continuu .

Surse de alimentare pentru echipamente radio și electrice industriale și de uz casnic (inclusiv așa-numitele adaptoare ( adaptor AC-DC )) .
Surse de alimentare pentru echipamentele radio-electronice de bord ale vehiculelor.

Redresoare centrale

Redresoare de alimentare pentru motoarele de curent continuu principale ale vehiculelor autonome și instalațiilor de foraj.

De regulă, la vehiculele autonome ( mașini , tractoare , locomotive , nave cu motor , nave cu propulsie nucleară , avioane ) , alternatoarele sunt utilizate pentru a genera energie electrică , deoarece au mai multă putere cu dimensiuni și greutate mai mici decât generatoarele de curent continuu . Dar pentru acționarea vehiculelor de propulsie , se folosesc de obicei motoare cu curent continuu , deoarece vă permit să controlați direcția de mișcare prin simpla comutare a polilor curentului de alimentare și au caracteristica de tracțiune necesară (cuplu mare la viteză mică a rotorului). Acest lucru elimină cutiile de viteze complexe, grele și nesigure . De asemenea, este folosit pentru a conduce instalații de foraj instalații de foraj .

Convertoare de alimentare DC la bord pentru vehicule autonome: auto-tractor, cale ferată, apă, aviație și alte echipamente.

Generarea de energie electrică într-un vehicul este de obicei realizată de un alternator, dar este nevoie de curent continuu pentru alimentarea echipamentelor de bord. De exemplu, în mașinile de pasageri, rețeaua DC de la bord este alimentată de un redresor cu semiconductor încorporat în alternator.

Sudori _

La mașinile de sudat cu curent continuu, circuitele în punte sunt utilizate cel mai adesea pe diode redresoare cu siliciu puternice - supape, pentru a obține un curent de sudare constant. Diferă de cea alternativă prin aceea că, atunci când este utilizat, zona arcului din apropierea pozitivului ( ) al polului său se încălzește mai mult, ceea ce permite fie sudarea blândă a pieselor care urmează să fie sudate cu un electrod de sudare predominant consumabil, sau salvarea electrozilor prin tăierea metalului prin sudare cu arc electric. În unele cazuri, folosind electrozi speciali de sudare , sudarea cu arc electric cu curent alternativ nu este deloc posibilă. $+$

Blocuri de supape ale substațiilor de conversie ale sistemelor de alimentare cu energie

Pentru a alimenta principalele motoare de curent continuu ale laminoarelor, macaralelor și altor echipamente

Alimentarea fabricilor se realizează prin rețeaua de curent alternativ, dar este mai avantajoasă utilizarea motoarelor de curent continuu pentru antrenările laminoarelor și a altor unități din același motiv ca și pentru autovehicule.

Pentru băi de galvanizare ( electrolizoare ) pentru producția de metale neferoase și oțel , aplicarea de acoperiri metalice și electroformare.
Instalatii pentru purificarea electrostatica a gazelor industriale ( filtru electrostatic )
Instalatii de purificare si desalinizare a apei
Pentru alimentarea rețelelor de contact ale transportului electric DC ( tramvai , troleibuz , locomotivă electrică , metrou )
Pentru comunicarea nesincronă a sistemelor de alimentare CA [5]
Pentru transportul pe distanțe lungi a energiei electrice prin curent continuu [6] .

Redresoare de înaltă frecvență

Ca parte a rectenei :

în modele promițătoare de baterii solare ( eficiență peste 80%) [7] ;
în sistemele avansate de colectare a energiei a semnalelor electromagnetice de zgomot ambiental;
în sistemele avansate de transmisie a puterii fără fir .

Detectarea semnalului de înaltă frecvență

Redresor balistic

Redresorul balistic descris în Nanodispozitive balistice la temperatura camerei. Aimin M. Song [8] poate fi folosit pentru a detecta semnale de foarte înaltă frecvență (până la 50 GHz).

Caracteristici

Tensiunea de ieșire DC nominală și intervalul admisibil al modificării acesteia;
Curent nominal de sarcină;
Gama efectivă de tensiune de intrare AC (de exemplu, 220V ±10%);
Ondularea de ieșire permisă, caracteristicile sale amplitudine-frecvență;
Caracteristica de sarcină.
Rezistență complexă internă echivalentă (în prima aproximare, activă).
Factorul de utilizare a puterii totale a transformatorului.

Scheme tipice

Redresor cu undă completă

Poate fi construit pe un circuit în punte sau semipunte (când, de exemplu, în cazul redresării unui curent monofazat, se utilizează un transformator special cu o ieșire din punctul mijlociu al înfășurării secundare și jumătate din numărul de curent -elemente de redresare ; un astfel de circuit este acum rar utilizat, deoarece este mai intens în metal și are o rezistență internă activă echivalentă mai mare , adică pierderi mari pentru încălzirea înfășurărilor transformatorului).

Când construiți un redresor cu undă completă cu un condensator de netezire, trebuie să vă amintiți întotdeauna că tensiunea alternativă este întotdeauna măsurată în valoarea „efectivă”, care este de 1,41 ori mai mică decât amplitudinea maximă , iar tensiunea redresată pe condensator, în absența unei sarcini, va fi întotdeauna egală cu amplitudinea. Aceasta înseamnă că, de exemplu, cu o tensiune AC monofazată măsurată de 12 volți la un redresor de punte monofazat cu un condensator de netezire, va exista o tensiune de până la 17 volți pe condensator (în absența unei sarcini ). Sub sarcină, tensiunea redresată efectivă va fi mai mică (dar nu mai mică decât tensiunea AC redresată medie, deoarece aceasta va fi tensiunea nefiltrată dacă se presupune că rezistența internă a sursei AC este zero) și va depinde de capacitatea condensator de netezire.

În consecință, alegerea valorii tensiunii alternative a înfășurării secundare a transformatorului ar trebui să se bazeze pe valoarea maximă admisă a tensiunii furnizate, iar capacitatea condensatorului de netezire ar trebui să fie suficient de mare pentru ca tensiunea sub sarcină să nu fie scade sub minimul admisibil. În practică, se ia în considerare și căderea inevitabilă de tensiune sub sarcină - asupra rezistenței firelor, a înfășurării transformatorului, a diodelor de punte redresoare, precum și a posibilei abateri de la valoarea nominală a tensiunii de alimentare a transformatorului.

În redresoarele cu un condensator de netezire, diodele nu se deschid pentru întregul semiciclu al tensiunii, ci pentru perioade scurte de timp când valoarea instantanee a tensiunii AC depășește tensiunea DC de pe condensatorul filtrului (adică la momente aproape de maximele sinusoidei). Prin urmare, curentul care curge prin diode (și înfășurarea transformatorului) este impulsuri scurte și puternice de formă complexă, a căror amplitudine depășește semnificativ curentul mediu consumat de sarcina redresorului. Acest fapt ar trebui să fie luat în considerare la calcularea transformatorului (opțiune de calcul pentru a lucra nu pe o sarcină activă, ci pe un redresor cu filtru capacitiv) și trebuie luate măsuri pentru a suprima zgomotul de impuls rezultat. $U(t)=U_{m}\sin(\omega t)$

Redresoare monofazate

Redresor semiundă (sfert de punte)

Cel mai simplu circuit redresor cu jumătate de undă este format dintr-un singur element de redresare a curentului ( diodă ). Ieșirea este un curent continuu pulsatoriu. La frecvențele industriale (50-60 Hz) nu este utilizat pe scară largă, deoarece filtrele de netezire cu capacitate și inductanță mari sunt necesare pentru alimentarea echipamentului, ceea ce duce la o creștere a caracteristicilor totale de greutate ale redresorului. Cu toate acestea, circuitul de redresare cu jumătate de undă a găsit o distribuție foarte largă în sursele de alimentare cu comutație cu o frecvență de tensiune alternativă mai mare de 10 kHz, care sunt utilizate pe scară largă în echipamentele moderne de uz casnic și industrial. Acest lucru se explică prin faptul că, la frecvențe de ondulare mai mari ale tensiunii redresate, pentru a obține caracteristicile necesare (coeficient de ondulare dat sau permis), sunt necesare elemente de netezire cu valori mai mici de capacități (inductanță). Greutatea și dimensiunile surselor de alimentare scad odată cu creșterea frecvenței tensiunii de intrare AC.

Un redresor cu jumătate de undă sau un sfert de punte este cel mai simplu redresor și include o supapă (diodă sau tiristor ).

Ipoteze: sarcina este pur rezistivă, supapa este un întrerupător electric ideal.

Tensiunea de la înfășurarea secundară a transformatorului trece prin supapă la sarcină numai în semiciclurile pozitive ale tensiunii alternative. În semicicluri negative, supapa este închisă, întreaga cădere de tensiune are loc la supapă, iar tensiunea la sarcina Un este zero. Valoarea medie a tensiunii alternative în raport cu curentul însumat va fi:

Us={\frac {1}{2\pi }}\int \limits _{0}^{\pi }{\sqrt {2}}U_{2}\sin(\omega t)d( \omega t)={\frac {{\sqrt {2}}U_{2}}{\pi }}=0,45U_{2}.

Această valoare este jumătate din cea a unui redresor cu punte completă. Valoarea tensiunii rădăcină pătrată medie (nume învechit - efectiv, efectiv ) la ieșirea unui redresor cu jumătate de undă va fi mai mică decât curentul însumat, iar puterea consumată de sarcină este de 2 ori mai mică (pentru o formă de undă sinusoidală) . ${\sqrt {2}}$

Dezavantaje [9] :

Cantitate mare de undă
Sarcină mare pe supapă (necesită o diodă cu un curent redresat mediu mare)
Factorul de utilizare scăzut al puterii totale a transformatorului (aproximativ 0,45) (a nu se confunda cu eficiența, care depinde de pierderile în cupru și pierderile în oțel și într-un redresor cu jumătate de undă este aproape la fel ca într-un undă completă unu)
Curentul care circulă prin înfășurarea transformatorului are o componentă constantă, ceea ce înrăutățește proprietățile magnetice ale miezului datorită polarizării acestuia [10] .

Avantaje:

Economii la numărul de supape
Reducerea căderii de tensiune și a pierderilor de putere la redresor (într-un circuit în punte, curentul de sarcină circulă prin două supape conectate în serie, într-un circuit cu jumătate de undă - printr-una).

Jumătate de pod

Pe două diode și doi condensatori, cunoscute în mod obișnuit ca „dublare a tensiunii” sau „ dublator Latour -Delon-Grenacher”.

Se cunoaște, de asemenea, o schemă de dublare a curentului: în paralel cu înfășurarea secundară unică a transformatorului, sunt conectate două bobine conectate în serie, punctul de mijloc al conexiunii dintre care este folosit ca punct de mijloc în „redresorul de mijloc cu jumătate de undă”. [unsprezece]

Podul plin (Grätz)

Pe patru diode, cunoscute în mod obișnuit ca „undă completă”, inventate de fizicianul german Leo Graetz . Aria de sub curba integrală este:

S=2\cdot \int \limits _{0}^{\pi}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)=4\cdot E_{ m}.

EMF medie este:

Esr={\frac {4\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {2\cdot E_{m}}{\pi }}={\frac {2{ \sqrt {2}}\cdot E_{d}}{\pi }}\aproximativ 0,9\cdot E_{d},

adică de două ori mai mult decât într-un redresor cu sfert de punte.

Rezistența activă internă echivalentă este . $r$

Frecvența de ondulare este , unde este frecvența rețelei. $2\cdot f$ $f$

Cea mai mare tensiune instantanee pe diode este $U_{m}={\sqrt {2}}*U_{d}.$

Redresoare bifazate cu defazare de 180°

Două sferturi de poduri în paralel („punctul de mijloc al valului complet”)

Cunoscut în mod obișnuit ca „punctul de mijloc cu jumătate de undă”, propus în 1901 de profesorul V. F. Mitkevich . În acest redresor, două înfășurări antifază creează un curent alternativ bifazat cu o schimbare de fază de 180 de grade. Curentul alternativ bifazat este redresat de două redresoare cu un sfert de punte cu jumătate de undă conectate în paralel și care funcționează la o sarcină comună. În timpul unui semiciclu, curentul curge în sarcină dintr-o jumătate a înfășurării secundare printr-o supapă, în cealaltă jumătate de ciclu - din cealaltă jumătate a înfășurării, prin cealaltă supapă. A fost folosit când cuprul era mai ieftin decât diodele. Dezavantajul circuitului este proiectarea mai complexă și mai puțin rațională (pentru cupru și oțel) a transformatorului [12] . În condiții moderne, utilizarea sa este justificată atunci când amplitudinea tensiunii redresate este comparabilă cu scăderea de tensiune la joncțiunea unei diode în stare solidă (adică redresoare pentru o tensiune de ordinul mai multor volți), deoarece în aceste condiții are o eficienta mult mai buna in comparatie cu un circuit bridge.

Aria de sub curba integrală este:

S=2\cdot \int \limits _{0}^{\pi}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)=4\cdot E_{ m}.

EMF medie:

Esr={\frac {4\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {2\cdot E_{m}}{\pi }}.

Rezistența internă activă echivalentă relativă este egală cu , adică de două ori mai mult decât într-un redresor monofazat cu punte completă, prin urmare, are pierderi mari de energie pentru încălzirea cuprului înfășurărilor transformatorului (sau consumul de cupru). $2\cdot r$

Frecvența pulsațiilor:

2\cdot f,

unde este frecvența rețelei.

f

Două poduri pline în paralel

Permite utilizarea diodelor cu un curent mediu de aproape jumătate față de cel al unui redresor monofazat cu punte completă.

Redresoare bifazate cu defazare de 90°

Două poduri pline în paralel

Aria de sub curba integrală este:

S=8\cdot \int \limits _{\pi /4}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)= 8\cdot {\frac {\sqrt {2}}{2}}\cdot E_{m}=4\cdot {\sqrt {2}}\cdot E_{m}.

EMF medie este:

Esr={\frac {4\cdot {\sqrt {2}}\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {2\cdot {\sqrt {2}}\cdot E_{ m)){\pi )),

adică de ori mai mult decât într-un pod complet monofazat. ${\sqrt {2}}$

În modul inactiv și aproape de acesta, EMF în podul cu cel mai mare EMF într-un anumit segment al perioadei, diodele punte sunt blocate cu un EMF mai mic într-un anumit segment al perioadei. În acest caz, rezistența activă internă echivalentă este egală Când sarcina crește, adică atunci când sarcina scade , apar și cresc părți din perioada pe care ambele punți funcționează în paralel cu sarcina totală, rezistența activă internă echivalentă în aceste segmente ale perioadei este În modul scurtcircuit, ambele punți funcționează în paralel cu sarcina pe întreaga perioadă, dar puterea utilă în acest mod este zero. $2\cdot r.$ $Rn$ $r.$

Două poduri pline în serie

Aria de sub curba integrală este:

S=8\cdot \left(\int \limits _{\pi /4}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)+\int \limits _{0}^{\pi /4}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)\right)=8\cdot \left (-0+{\frac {\sqrt {2}}{2}}-{\frac {\sqrt {2}}{2}}+1\right)\cdot E_{m}=8\cdot E_{ m}.

EMF medie este: adică de două ori mai mult decât într-un redresor monofazat cu punte completă. $Esr={\frac {8\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {4\cdot E_{m}}{\pi }},$

Rezistența activă internă echivalentă relativă este egală cu $4\cdot r.$

Redresoare trifazate

Cele mai comune sunt redresoarele trifazate după schema Mitkevich V.F. (pe trei diode, propusă de acesta în 1901) și după schema Larionov A.N. (pe șase diode, propusă în 1923). Redresorul conform schemei Mitkevich este un sfert de pod paralel, conform schemei Larionov - semipunt paralel [13] .

Trei sferturi de poduri în paralel (schema lui Mitkevich)

("Parțial trei jumătăți de undă cu un punct de mijloc"). Aria de sub curba integrală este:

S=6\cdot \int \limits _{\pi /6}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)= 6\cdot {\frac {\sqrt {3}}{2}}\cdot E_{m}=3{\sqrt {3}}\cdot E_{m}.

EMF medie este:

Esr={\frac {3{\sqrt {3}}\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}=1,17\cdot E_{2}eff.

La relanti și aproape de acesta, EMF din ramura cu cea mai mare într-o perioadă dată a perioadei închide diodele din ramurile cu cel mai mic EMF într-o anumită perioadă a perioadei și rezistența activă echivalentă relativă este egală cu rezistența. a unei ramuri.Cand sarcina creste (scade ), apar si cresc parti din perioada pe care ambele ramuri functioneaza in paralel pentru o sarcina si rezistenta activa relativa echivalenta pe aceste parti este egala.In modul de scurtcircuit, aceste parti sunt maxim, dar puterea utilă în acest mod este zero. $3\cdot r.$ $Rn$ $3\cdot r/2.$

Frecvența de ondulare este , unde este frecvența rețelei. $3\cdot f$ $f$

Trei semi-poduri în paralel, unite printr-un inel/triunghi („triunghiul lui Larionov”)

În unele literaturi electrice, uneori nu fac distincția între circuitele „triunghi-Larionov” și „stea-Larionov”, care au valori diferite ale tensiunii medii redresate, curentului maxim, rezistență internă activă echivalentă etc.

În redresorul „triunghi-Larionov”, pierderile ohmice în înfășurarea de cupru a transformatorului sunt mai mari decât în redresorul „star-Larionov”, prin urmare, în practică, schema „star-Larionov” este mai des utilizată.

În plus, redresoarele Larionov sunt adesea numite redresoare în punte, de fapt sunt semipunte paralele.

În unele literaturi, redresoarele lui Larionov și altele asemenea sunt numite „undă completă” ( ing. val plină ), de fapt, redresoarele „punți din trei serii” și altele asemenea sunt cu undă completă.

Aria de sub curba integrală este:

S=12\cdot \int \limits _{\pi /3}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)= 12\cdot {\frac {1}{2}}\cdot E_{m}=6\cdot E_{m}.

EMF medie este:

E_{sr}={\frac {6\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {3\cdot E_{m}}{\pi }}=1,35 \cdot E_{2eff}

, adică mai mult decât în redresorul Mitkevich.

Există două perioade în lucrarea schemei „triunghi-Larionov”. Perioada mare este egală cu 360° sau perioada mică este egală cu 60° și se repetă în interiorul celei mari de 6 ori. Perioada mică constă din două semicicluri mici de 30° fiecare, care sunt simetrice în oglindă și, prin urmare, este suficient să se analizeze funcționarea circuitului pe un mic semiciclu de 30°. $2\cdot \pi .$ $(\pi /3),$ $(\pi /6),$

La repaus și în modurile apropiate de acesta, EMF în ramura cu cea mai mare într-un anumit segment al perioadei, se aplică o tensiune negativă în raport cu catodul anodului diodelor, care le închide cu un EMF mai mic într-un un anumit segment al perioadei.

La momentul inițial ( ), EMF într-una dintre ramuri este zero, iar EMF în celelalte două ramuri este egală , în timp ce două diode superioare și o diodă inferioară sunt deschise. Circuitul echivalent este format din două ramuri paralele cu același EMF (0,86) și aceeași rezistență fiecare, rezistența echivalentă a ambelor ramuri este . În plus, pe o jumătate de ciclu mic, una dintre cele două EMF egal cu 0,86 crește la 1,0, altele scade la 0,5, iar a treia crește de la 0,0 la 0,5. Una dintre cele două diode superioare deschise se închide, iar circuitul echivalent este o conexiune paralelă a două ramuri, în una dintre care există un EMF mare și rezistența sa este egală cu în cealaltă ramură, se formează o conexiune în serie a două EMF mai mici. , iar rezistența sa este egală cu rezistența echivalentă a ambelor ramuri este $\omega \cdot t=0$ $0,86\cdot E_{m},$ $3\cdot r$ $3\cdot r/2.$ $3\cdot r,$ $2\cdot 3\cdot r=6\cdot r,$

3\cdot r\cdot 6\cdot r/(3\cdot r+6\cdot r)=18\cdot r^{2}/(9\cdot r)=2\cdot r.

Frecvența de ondulare este , unde este frecvența rețelei. $6\cdot f$ $f$

Amplitudinea absolută a pulsațiilor este egală cu:

\left(1-{\frac {\sqrt {3}}{2}}\right)\cdot E_{m}=(1-0,87)\cdot E_{m}=0,13\cdot E_{m }.

Amplitudinea relativă a pulsațiilor este egală cu $0,13/0,95=0,14(14\%).$

Trei semipoduri în paralel, unite de o stea („Star-Larionov”)

Redresorul Star-Larionov (șase impulsuri) este utilizat în generatoarele de alimentare ale rețelei de bord în aproape toate mijloacele de transport (tractor, apă, subacvatic, aer etc.). În acționarea electrică a locomotivelor diesel și a navelor diesel-electrice , aproape toată puterea trece prin redresorul star-Larionov.

Aria de sub curba integrală este:

S=12\cdot \left(\int \limits _{\pi /3}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)+\int \limits _{\pi /6}^{\pi /3}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)\right)=12\ cdot \left({\frac {1}{2}}+{\frac {\sqrt {3}}{2}}-{\frac {1}{2}}\right)\cdot E_{m}= 6\cdot {\sqrt {3}}\cdot E_{m}.

EMF medie este:

Esr={\frac {6\cdot {\sqrt {3}}\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {3\cdot {\sqrt {3}}\ cdot E_{m}}{\pi }}=2,34\cdot E_{2}eff,

adică de ori mai mult decât în schemele „triunghi-Larionov” și „trei poduri paralele pline” și de două ori mai mult decât în schema Mitkevich. ${\sqrt {3}}$

Acest redresor are o perioadă lungă de 360° și o perioadă scurtă de 60°. Sunt 6 perioade mici în perioada mare. O perioadă mică de 60 ° constă din două părți simetrice în oglindă de 30 ° fiecare, prin urmare, pentru a descrie funcționarea acestui circuit, este suficient să analizați funcționarea acestuia pe o parte de 30 ° a unei perioade mici.

La începutul unei perioade mici ( ), EMF într-una dintre ramuri este zero, în celelalte două - cu. Aceste două ramuri sunt conectate în serie. În acest caz, rezistența activă internă echivalentă este egală cu Next, unul dintre EMF. crește de la 0,86 la 1,0, un altul scade de la 0,86 la 0,5 și o treime crește de la 0,0 la 0,5. $w\cdot t=0$ $0,86E_{m}.$ $6\cdot r.$

În acest caz, circuitul echivalent este format din două ramuri conectate în serie, în una dintre care un EMF și rezistența sa este egală cu rezistența unei înfășurări; în cealaltă, două EMF conectate în paralel cu rezistență fiecare, rezistența echivalentă de două ramuri paralele este egală cu Rezistența internă activă echivalentă a întregului circuit este În modurile apropiate la ralanti (la sarcini mici) în ramurile paralele ale EMF în ramura cu un EMF mai mare închide dioda în ramura cu un EMF mai mic , în timp ce circuitul echivalent se modifică. Odată cu creșterea sarcinii, apar și cresc segmente ale perioadei în care ambele ramuri lucrează la sarcină în paralel. În modul de scurtcircuit, segmentele de funcționare în paralel cresc pe durata întregii perioade, dar puterea utilă în acest mod este zero. $3r,$ $3r$ ${\frac {3r}{2}}.$ ${\frac {3r}{2}}+3r={\frac {9r}{2}}=4,5\cdot r.$

Frecvența de ondulare este unde este frecvența rețelei. $6\cdot f,$ $f$

Amplitudinea absolută a pulsațiilor este egală cu $({\sqrt {3}}-1,5)\cdot E_{m}=(1,73-1,5)\cdot E_{m}=0,23\cdot E_{m}.$

Amplitudinea relativă a pulsațiilor este egală cu ${\frac {0,23}{1,65}}=0,14(14\%).$

Trei redresoare Mitkiewicz paralele cu două faze și două sferturi de punte în paralel (6 diode)

Uneori denumit în literatură „în șase faze” (vezi și Gleichrichter für Dreiphasenwechselstrom fig. Sechspuls-Sternschaltung (M6): 6-Phasen-Gleichrichter mit Mittelpunktanzapfungen am Drehstromtransformator) germană. .

Este aproape un analog al redresorului „trei punți pline în paralel” și are aproape aceleași proprietăți ca și redresorul „trei punți pline în paralel”, dar rezistența activă internă echivalentă este aproape de două ori mai mare, numărul de diode este jumătate. la fel de mult, curentul mediu printr-o diodă este aproape de două ori mai mare.

Aria de sub curba integrală este:

S=12\cdot \int \limits _{\pi /3}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)= 12\cdot {\frac {1}{2}}\cdot E_{m}=6\cdot E_{m}.

EMF medie este:

Esr={\frac {6\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {3\cdot E_{m}}{\pi }}=1,35\cdot E_ {2 }eff,

adică este la fel ca în schema „triunghi-Larionov” și este de câteva ori mai mică decât în schema „stea-Larionov”. ${\sqrt {3}}$

Trei redresoare Mitkiewicz cu două faze și două sferturi de punte paralele în serie (6 diode)

Este aproape analog cu redresorul „trei punți complete în serie” și are aproape aceleași proprietăți, dar rezistența activă internă echivalentă este aproape de două ori mai mare, numărul de diode este jumătate, curentul mediu printr-o diodă este aproape de două ori mai mare. de doua ori mai mult.

Trei poduri pline în paralel (12 diode)

Mai puțin cunoscute sunt redresoarele trifazate cu punte completă conform schemei „trei punți paralele” (pe douăsprezece diode), „trei punți în serie” (pe douăsprezece diode) etc., care în multe privințe depășesc redresorul Larionov.

Conform diagramelor redresorului, se poate observa că redresorul Mitkevich este un redresor Larionov incomplet și redresorul Larionov. este un redresor incomplet „cu trei punți paralele”.

Aria de sub curba sub integrand este:

S=12\cdot \int \limits _{\pi /3}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)=

=12\cdot {\frac {1}{2}}\cdot E_{m}=6\cdot E_{m}.

EMF medie este:

Esr={\frac {6\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {3\cdot E_{m}}{\pi }}=1,35\cdot E_ {2eff },

adică este la fel ca în schema „triunghi-Larionov” și este de câteva ori mai mică decât în schema „stea-Larionov”. ${\sqrt {3}}$

În modul inactiv, EMF în puntea cu cel mai mare EMF într-un segment dat de o perioadă lungă închide diodele în punți cu EMF mai mic într-un segment dat de o perioadă lungă. În acest caz, rezistența activă internă echivalentă este egală cu rezistența unei punți Când sarcina crește (descrește ), apar și cresc perioadele perioadei în care două punți lucrează la sarcină în paralel, rezistența activă internă echivalentă în aceste segmente ale perioadei sunt egale cu rezistența a două punți paralele, iar segmentele perioadei în care toate cele trei punți lucrează la sarcina în paralel cresc, rezistența activă internă echivalentă pe aceste segmente ale perioadei este egală cu rezistența. dintre cele trei punți paralele În modul scurtcircuit, toate cele trei punți paralele lucrează la sarcină, dar puterea utilă în acest mod este zero. $3\cdot r.$ $Rn$ $3\cdot r/2=1,5\cdot r.$ $r.$

Redresorul „trei punți întregi paralele” la relanti are aceeași EMF medie ca în redresorul „triunghi-Larionov” și aceleași rezistențe de înfășurare, dar, având în vedere un circuit cu diode independente de fazele învecinate, momentele de comutare ale diodelor diferă de momentele de comutare a diodei în circuitul „triunghi-Larionov”. Caracteristicile de sarcină ale acestor două redresoare sunt diferite.

Frecvența de ondulare este , unde este frecvența rețelei. $6\cdot f$ $f$

Amplitudinea absolută a pulsațiilor este egală cu $(1-{\frac {\sqrt {3}}{2}})\cdot E_{m}=(1-0,87)\cdot E_{m}=0,13\cdot E_{m}.$

Amplitudinea relativă a pulsațiilor este egală cu $\ 0,13/0,95=0,14(14\%).$

Trei punți complete în serie (12 diode)

Aria de sub curba integrală este:

S=12\cdot (\int \limits _{0}^{\pi /6}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)+\int \limits _{\pi /6}^{\pi /3}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)+\int \limits _{\pi /3 }^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t))=12\cdot (1-{\frac {\sqrt {3)){ 2))+{\frac {\sqrt {3}}{2}}-{\frac {1}{2}}+{\frac {1}{2}})\cdot E_{m}=12\ cdot E_{m}.

EMF medie este:

Esr={\frac {12\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {6\cdot E_{m}}{\pi }}=2,7\cdot E_ {2}eff

, adică mai mult decât în schema „star-Larionov”.

Rezistența activă internă echivalentă este egală cu rezistența a trei punți conectate în serie cu rezistență fiecare, adică $3r$ $9\cdot r.$

Frecvența de ondulare este unde este frecvența rețelei. $6\cdot f,$ $f$

Acest redresor are cel mai mare EMF mediu și poate fi utilizat în surse de tensiune de înaltă tensiune (în instalații de epurare electrostatică a gazelor industriale etc.).

Redresoare cu fază N

Pe lângă redresoarele trifazate, multifazate pot fi punte întreagă, semipunte și sfert de punte, stele paralele, paralele combinate, inele paralele combinate, serie, serie paralelă.

Redresor static cu douăsprezece impulsuri

Este o conexiune paralelă (sau uneori în serie) a două redresoare Larionov cu o defazare a curenților trifazici de intrare. În acest caz, numărul de semicicluri redresate se dublează în comparație cu redresorul convențional Larionov, datorită căruia amplitudinea relativă a ondulațiilor de tensiune redresată scade și frecvența ondulațiilor de tensiune redresată se dublează, ceea ce facilitează, de asemenea, netezirea tensiunii redresate. În practică, o astfel de schemă este destul de populară, este utilizată atât în redresoare puternice ale substațiilor de tracțiune ale transportului electric, unde este important să se furnizeze energie motoarelor de tracțiune colectoare cu ondulații minime, cât și în dispozitivele de redresare ale aeronavei, unde compatibilitatea electromagnetică este important [14] [15] .

Redresoare multiplicatoare de tensiune

Redresoarele multiplicatoare de tensiune sunt utilizate în cazurile în care, din anumite motive, tensiunea de intrare AC trebuie să fie mai mică decât cea de ieșire DC. De exemplu, la televizoarele de uz casnic, începând cu unele modele din cea mai recentă serie ULPCT și până la 4USCT, a fost folosit un multiplicator de înaltă tensiune în circuitul anodului cinescopului .

Redresorul lui Willard

Propus de Willard în 1901 [16] . Este format dintr-un condensator conectat în serie cu înfășurarea și o diodă conectată în paralel cu sarcina. În timpul semiciclului negativ, curentul circulă prin circuit: "Sursă AC - condensator - diodă", condensatorul este încărcat. În timpul semiciclului pozitiv, un condensator încărcat este conectat în serie cu înfășurarea transformatorului, iar tensiunile între condensator și înfășurare sunt însumate.

Particularitatea acestui redresor este că un șoc trebuie utilizat ca filtru de netezire, deoarece condensatorul va fi descărcat în timpul semiciclului negativ.

Greinacher redresor

Propus de Greinacher în 1913 (publicat în 1914 [17] ). Acest redresor conține 2 supape. Principiul de funcționare este același cu cel al redresorului Willard, dar un condensator poate fi folosit ca filtru de netezire. Un astfel de circuit este adesea folosit ca detector de amplitudine în receptoarele radio.

Dublator de tensiune în punte

Dublatorul de tensiune a podului seamănă cu puntea Graetz, dar spre deosebire de acesta, condensatorii sunt instalați într-unul dintre brațele podului în loc de diode. Din acest motiv, în timpul fiecărei semi-undă, unul sau celălalt condensator este conectat la circuitul de intrare, iar tensiunea la ieșirea redresorului este suma tensiunilor de pe cei doi condensatori.

Multiplicator Cockcroft-Walton

Multiplicatorul Cockcroft-Walton vă permite să creșteți de mai multe ori tensiunea de ieșire. Se foloseste in circuite in care este necesara obtinerea unei tensiuni foarte ridicate.

Dezavantaje

Există dezavantaje ale multiplicatorilor de tensiune față de redresoarele convenționale:

nivel mai ridicat de pulsații;
de obicei rezistență internă mai mare, în funcție de capacitatea condensatoarelor utilizate în ele.

Aceste caracteristici au determinat domeniul de aplicare al multiplicatorilor de tensiune - cel mai adesea în dispozitivele de putere scăzută și de înaltă tensiune care nu necesită calitatea sursei de alimentare.

Vezi și

Note

↑ TSB, 1970 .
↑ Redresoarele mecanice sincrone cu comutator de curent perie-colector sunt utilizate în generatoarele de curent continuu colector, în redresoarele mecanice în producția de aluminiu .
↑ Redresoarele de putere sunt folosite în electronica de putere , în sectorul energetic.
↑ Redresoarele de semnal sunt utilizate în electronica radio și automatizare.
↑ NIIPT. Substația de conversie Vyborg (link indisponibil) (link indisponibil din 13-05-2013 [3451 de zile])
↑ Proiectul unic Ekibastuz-Centru de transport de curent continuu cu o capacitate de 6000 MW, o tensiune de 1500 kV pentru transportul energiei electrice din GRES Ekibastuz către regiunile centrale ale țării, pe o distanță de peste 2400 km, a dezvoltat la NIIPT (link inaccesibil din 13-05-2013 [3451 zile) ] Arhivat 23 decembrie 2008 la Wayback Machine ]
↑ First Optical Rectenna - Redresor și antenă combinate - Convertește lumina în curent continuu (Georgia Institute of Technology) . Preluat la 8 iunie 2017. Arhivat din original la 27 mai 2017. (nedefinit)
↑ Nanodispozitive balistice la temperatura camerei. Aimin M Song. Departamentul de Inginerie Electrică și Electronică, Universitatea din Manchester Institutul de Știință și Tehnologie, Manchester M60 1QD, Anglia http://personalpages.manchester.ac.uk/staff/A.Song/publications/Enn.pdf Arhivat 5 martie 2016 la mașina Wayback
↑ Filenko N. Redresoare pentru tensiune alternativă. . Portalul tehnic al radioamatorilor din Rusia - Cqham.ru . Y. Bogdanov (2004). - La pregătirea articolului s-a folosit literatura de specialitate: V. Ya. Bruskin „Nomograme pentru radioamatori” MRB 1972, B. Bogdanovich, E. Vakser „Brief Radio Engineering Reference” Belarus 1968 .. Data accesării: 22 ianuarie 2010. Arhivat la 20 februarie 2012 . (Rusă)
↑ O posibilă soluție a problemei: utilizarea unui transformator cu două înfășurări secundare independente, la care , în antifază (o înfășurare are o ieșire cu diodă conectată la început, o ieșire a condensatorului de netezire până la sfârșit și invers, cealaltă are redresoare cu jumătate de undă cu curent de sarcină aproximativ egal, ceea ce duce la compensarea efectului de magnetizare al miezului transformatorului. În același timp, acest lucru înlătură problema utilizării incomplete a puterii totale a transformatorului.
↑ Kastrov M. Redresoare full-wave cu dublator de curent. . Consultat la 29 decembrie 2008. Arhivat din original pe 21 decembrie 2008. (nedefinit)
↑ [1] Arhivat pe 20 februarie 2012 la Wayback Machine AC voltage redresers.
↑ http://andserkul.narod2.ru/tryohfaznie_vipryamiteli/ Arhivat 4 septembrie 2012 la Wayback Machine Redresoare trifazate
↑ Echipament de aviație. Ed. Dobrolensky Yu. P. - M.: Editura Militară, 1989
↑ http://www.css-rzd.ru/zdm/02-1999/8073.htm (link inaccesibil) Convertor pentru alimentarea rețelei de alimentare cu energie de tracțiune. Fig.3.
↑ Villard, P. (1901), Transformateur à haut voltage. A survolteur cathodique , Journal de Physique Théorique et Appliquée , seria a 4-a vol. 10:28–32, doi : 10.1051/jphystap:019010010002801 , < https://archive.org/stream/journaldephysiq62physiq62physgoog > /#page/2n3up5 . Schema lui Willard este prezentată în fig. 1 la pagina 31.
↑ Greinacher, H. (1914), Das Ionometer und seine Verwendung zur Messung von Radium- und Röntgenstrahlen , Physikalische Zeitschrift T. 15: 410–415 , < https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=nyp .33433090815022 ;view=1up;seq=450 > Arhivat 24 mai 2021 la Wayback Machine 4 la pagina 412. A folosit redresoare electrochimice, care sunt marcate cu „Z” ( Zellen , celule).

Literatură

Redresor / M.M. Gelman // Bari - Bratara. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1970. - ( Marea Enciclopedie Sovietică : [în 30 de volume] / redactor-șef A. M. Prokhorov ; 1969-1978, vol. 3).
Tarasov F. I. Cum se construiește un redresor . - M. : Gosenergoizdat, 1949. - 50000 p. (link indisponibil)
Veresov GP Alimentarea echipamentelor radio-electronice de uz casnic . - M . : Radio şi comunicare, 1983. - 128 p. — 60.000 de exemplare. Arhivat pe 27 iulie 2009 la Wayback Machine
Kitaev VV et al. Alimentarea cu energie a dispozitivelor de comunicație . - M . : Comunicare, 1975. - 328 p. — 24.000 de exemplare. Arhivat pe 17 martie 2013 la Wayback Machine
Kostikov V. G. Parfenov E. M. Shakhnov V. A. Surse de alimentare pentru dispozitive electronice. Circuiterie și design: manual pentru licee. - 2. - M . : Hot line - Telecom, 2001. - 344 p. - 3000 de exemplare. — ISBN 5-93517-052-3 .
Abdullaev G. B. Redresoare cu semiconductor. Ed. AN Az. SSR, Bakı, Azərb.SSR Elmlər Akademiyası Nəşriyatı 1958, 204 p.

Link -uri

GOST R 52907-2008 „Surse de alimentare pentru echipamente electronice radio. Termeni și definiții"

Dicționare și enciclopedii

În cataloagele bibliografice
BNF : 11966722s GND : 4021239-7 J9U : 987007535942805171 LCCN : sh85041638 NDL : 00570368 NKC : ph136801