אנרגיה חשמלית מועברת בצורה נוחה ומומרת בגודלה בצורה של מתח חילופין. בצורה זו היא נמסרת לצרכן הסופי. אבל כדי להפעיל מכשירים רבים, אתה עדיין צריך מתח קבוע.
תוֹכֶן
למה אנחנו צריכים מיישר בהנדסת חשמל
המשימה של המרת מתח AC ל-DC מוקצית למיישרים. מכשיר זה נמצא בשימוש נרחב, ותחומי השימוש העיקריים של מכשירי תיקון בהנדסת רדיו וחשמל הם:
- היווצרות זרם ישר עבור מתקני חשמל (תחנות מתיחה, מפעלי אלקטרוליזה, מערכות עירור של גנרטורים סינכרוניים) ומנועי DC חזקים;
- ספקי כוח למכשירים אלקטרוניים;
- זיהוי אותות רדיו מאופננים;
- יצירת מתח קבוע פרופורציונלי לרמת אות הכניסה לבניית מערכות בקרת רווח אוטומטי.
היקף המיישרים המלא הוא נרחב, ואי אפשר לפרט אותו במסגרת סקירה אחת.
עקרונות הפעולה של מיישרים
פעולתם של התקני תיקון מבוססת על המאפיין של מוליכות חד-צדדית של אלמנטים. אתה יכול לעשות זאת בדרכים שונות. דרכים רבות ליישומים תעשייתיים הפכו לנחלת העבר, כגון שימוש במכונות סינכרוניות מכניות או מכשירי אלקטרו ואקום. כעת משתמשים בשסתומים שמוליכים זרם בכיוון אחד. לפני זמן לא רב, מכשירי כספית שימשו למיישרים בעלי הספק גבוה. כרגע, הם כמעט מוחלפים על ידי אלמנטים מוליכים למחצה (סיליקון).
מעגלי מיישר אופייניים
ניתן לבנות את מכשיר המתקן לפי עקרונות שונים. בעת ניתוח מעגלי מכשירים, יש לזכור כי המתח הקבוע במוצא של כל מיישר יכול להיקרא רק באופן מותנה. צומת זה מייצר מתח חד-כיווני פועם, שברוב המקרים חייב להיות מוחלק על ידי מסננים. חלק מהצרכנים דורשים גם ייצוב של המתח המיושר.
מיישרים חד פאזיים
מיישר מתח AC הפשוט ביותר הוא דיודה בודדת.
הוא מעביר את חצאי הגלים החיוביים של הסינוסואיד לצרכן ו"חותך" את השליליים.
ההיקף של מכשיר כזה קטן - בעיקר, החלפת מיישרים של ספק כוחפועל בתדרים גבוהים יחסית. למרות שהוא מייצר זרם זורם בכיוון אחד, יש לו חסרונות משמעותיים:
- רמה גבוהה של אדווה - כדי להחליק ולהשיג זרם ישר, תצטרך קבל גדול ומגושם;
- שימוש לא שלם בכוחו של השנאי הנמוך (או ההדרגה), המוביל לעלייה במחווני המשקל והגודל הנדרשים;
- ה-EMF הממוצע במוצא הוא פחות ממחצית מה-EMF המסופק;
- דרישות מוגברות לדיודה (מצד שני, יש צורך בשסתום אחד בלבד).
לכן, נפוץ יותר מעגל גל מלא (גשר)..
כאן, הזרם זורם דרך העומס פעמיים בכל תקופה בכיוון אחד:
- חצי גל חיובי לאורך השביל המצוין בחצים אדומים;
- חצי גל שלילי לאורך השביל המסומן בחצים ירוקים.
הגל השלילי אינו נעלם, אלא משמש גם, כך שהכוח של שנאי הקלט משמש באופן מלא יותר. EMF הממוצע הוא פי שניים מזה של גרסת חצי גל אחד. צורת זרם האדוות קרובה הרבה יותר לקו ישר, אך עדיין נדרש קבל החלקה. הקיבולת והממדים שלו יהיו קטנים יותר מאשר במקרה הקודם, מכיוון שתדר האדוות הוא פי שניים מתדירות מתח הרשת.
אם יש שנאי עם שני פיתולים זהים שניתן לחבר בטור או עם פיתול עם ברז מהאמצע, ניתן לבנות מיישר גל מלא לפי סכמה אחרת.
אפשרות זו היא למעשה מעגל כפול של מיישר חצי גל, אך יש לה את כל היתרונות של מיישר גל מלא. החיסרון הוא הצורך להשתמש בשנאי בעיצוב ספציפי.
אם השנאי מיוצר בתנאים חובבים, אין מכשולים לליפוף את הפיתול המשני כנדרש, אך יהיה צורך להשתמש בברזל מעט יותר גדול. אבל במקום 4 דיודות, משתמשים רק ב-2. זה יאפשר לפצות על הירידה במחווני משקל וגודל, ואפילו לנצח.
אם המיישר מיועד לזרם גבוה ויש להתקין את השסתומים על רדיאטורים, התקנת מחצית ממספר הדיודות נותנת חיסכון משמעותי. כמו כן, יש לקחת בחשבון שלמיישר כזה יש התנגדות פנימית כפולה מזו המורכבת במעגל גשר, כך שגם החימום של פיתולי השנאי וההפסדים הנלווים יהיו גבוהים יותר.
מיישרים תלת פאזיים
מהמעגל הקודם, הגיוני לעבור למיישר מתח תלת פאזי, המורכב על פי עיקרון דומה.
צורת מתח המוצא קרובה הרבה יותר לקו ישר, רמת האדוות היא רק 14%, והתדר שווה פי שלושה מהתדירות של מתח הרשת.
ובכל זאת המקור של המעגל הזה הוא מיישר חצי גל, כך שלא ניתן להתגבר על רבים מהחסרונות אפילו עם מקור מתח תלת פאזי. העיקרי שבהם הוא שימוש לא שלם בכוח השנאי, וה-EMF הממוצע הוא 1.17⋅E2eff (ערך אפקטיבי של EMF של הפיתול המשני של השנאי).
לפרמטרים הטובים ביותר יש מעגל גשר תלת פאזי.
כאן, משרעת אדוות מתח המוצא זהה ל-14%, אך התדר שווה לתדר המשושה של מתח AC הכניסה, כך שהקיבול של קבל המסנן יהיה הקטן ביותר מבין כל האפשרויות המוצגות. והפלט EMF יהיה גבוה פי שניים מאשר במעגל הקודם.
מיישר זה משמש עם שנאי מוצא בעל סלילה משנית כוכבית, אך אותו מכלול שסתומים יהיה הרבה פחות יעיל כאשר נעשה בו שימוש בשילוב עם שנאי שהמוצא שלו מחובר בדלתא.
כאן המשרעת ותדירות הפעימות זהים לאלו במעגל הקודם. אבל EMF הממוצע הוא פחות מאשר בתוכנית הקודמת בזמנים. לכן, הכללה זו משמשת לעתים רחוקות.
מיישרים מכפיל מתח
אפשר לבנות מיישר שמתח המוצא שלו יהיה כפול של מתח הכניסה. לדוגמה, ישנם מעגלים עם הכפלת מתח:
כאן, הקבל C1 נטען במהלך חצי המחזור השלילי ומועבר בסדרה עם הגל החיובי של גל הסינוס המבוא. החיסרון של בנייה זו הוא קיבולת העומס הנמוכה של המיישר, כמו גם העובדה שהקבל C2 נמוך פי שניים מערך המתח. לכן, מעגל כזה משמש בהנדסת רדיו לתיקון הכפלה של אותות בעלי הספק נמוך עבור גלאי משרעת, כאלמנט מדידה במעגלי בקרת רווח אוטומטי וכו'.
בהנדסת חשמל ואלקטרוניקה כוח, נעשה שימוש בגרסה אחרת של ערכת ההכפלה.
הכפיל, המורכב על פי תכנית Latour, בעל כושר עומס גדול. כל אחד מהקבלים נמצא במתח כניסה, לכן, מבחינת משקל וגודל, אפשרות זו עולה על הקודמת. במהלך חצי המחזור החיובי, הקבל C1 טעון, במהלך השלילי - C2. קבלים מחוברים בסדרה, וביחס לעומס - במקביל, כך שהמתח על פני העומס שווה לסכום מתח של קבלים טעונים. תדר האדוות שווה פי שניים מהתדר של מתח הרשת, והערך תלוי מערך היכולות. ככל שהם גדולים יותר, כך פחות אדווה. וכאן צריך למצוא פשרה סבירה.
החיסרון של המעגל הוא האיסור על הארקה של אחד ממסופי העומס - אחת מהדיודות או הקבלים במקרה זה תקצר.
מעגל זה יכול להיות מדורג בכל מספר פעמים. אז, חוזר על עקרון ההכללה פעמיים, אתה יכול לקבל מעגל עם מתח מרובע וכו '.
הקבל הראשון במעגל חייב לעמוד במתח של ספק הכוח, השאר - פי שניים ממתח האספקה. כל השסתומים חייבים להיות מדורגים למתח הפוך כפול. כמובן, עבור פעולה אמינה של המעגל, כל הפרמטרים חייבים להיות בעלי מרווח של לפחות 20%.
אם אין דיודות מתאימות, ניתן לחבר אותן בסדרה - במקרה זה, המתח המרבי המותר יגדל בפקטור של 1. אבל במקביל לכל דיודה, יש לחבר נגדי איזון. זה חייב להיעשות, כי אחרת, בגלל התפשטות הפרמטרים של השסתומים, המתח ההפוך עלול להתחלק בצורה לא אחידה בין הדיודות. התוצאה עשויה להיות עודף של הערך הגדול ביותר עבור אחת הדיודות. ואם כל אלמנט בשרשרת מנותב עם נגד (הערך שלהם חייב להיות זהה), אז המתח ההפוך יתחלק בדיוק זהה. ההתנגדות של כל נגד צריכה להיות בערך פי 10 פחות מההתנגדות ההפוכה של הדיודה. במקרה זה, ההשפעה של אלמנטים נוספים על פעולת המעגל תצטמצם.
לא סביר שיהיה צורך בחיבור מקביל של דיודות במעגל זה, הזרמים כאן קטנים. אבל זה יכול להיות שימושי במעגלי מיישר אחרים שבהם העומס צורך כוח רציני. חיבור מקביל מכפיל את הזרם המותר דרך השסתום, אבל הכל מקלקל את הסטייה של הפרמטרים. כתוצאה מכך, דיודה אחת יכולה לקבל את הזרם ביותר ולא לעמוד בכך. כדי למנוע זאת, מוצב נגד בטור עם כל דיודה.
ערך ההתנגדות נבחר כך שבזרם המקסימלי נפילת המתח על פניו היא 1 וולט. אז, בזרם של 1 A, ההתנגדות צריכה להיות 1 אוהם. הספק במקרה זה צריך להיות לפחות 1 וואט.
בתיאוריה, ניתן להגדיל את ריבוי המתח ללא הגבלה. בפועל, יש לזכור כי יכולת העומס של מיישרים כאלה יורדת בחדות עם כל שלב נוסף. כתוצאה מכך, ניתן להגיע למצב בו ירידת המתח על פני העומס עולה על מקדם הכפל והופכת את פעולת המיישר לחסרת משמעות. חסרון זה טמון בכל תוכניות כאלה.
לעתים קרובות מכפילי מתח כאלה מיוצרים כמודול בודד בבידוד טוב. מכשירים דומים שימשו, למשל, ליצירת מתח גבוה בטלוויזיות או אוסילוסקופים עם שפופרת קרן קתודית כצג. ידועות גם תוכניות הכפלה באמצעות משנקים, אך הן לא זכו להפצה - חלקים מתפתלים קשים לייצור ואינם אמינים במיוחד בפעולה.
יש הרבה מעגלי מיישרים. בהתחשב בהיקף הרחב של צומת זה, חשוב לגשת לבחירת המעגל ולחישוב האלמנטים באופן מודע. רק במקרה זה מובטחת פעולה ארוכה ואמינה.
מאמרים דומים:
