Principiul îndreptării

Pentru funcționarea dispozitivelor electronice (amplificatoare, radiouri, computere etc.) este necesară o tensiune constantă, care poate fi obținută cu ajutorul bateriilor sau a bateriilor. Cu toate acestea, mai frecvent ca o sursă primară de alimentare cu energie este utilizată rețeaua industrială de tensiune alternativă

cu frecvență # 969; 1 = 2 πf. unde f = 50 Hz (Rusia) sau 60 Hz (US) și tensiunea efectivă Vrms - 380/220 V (380 - tensiunea între două faze, 220 - între faza de tensiune și "zero" sârmă), Um = Vrms - amplitudine tensiune. Tensiunea de curent alternativ are un număr de avantaje atunci când transmite energia electromagnetică la distanță. În special, este posibil să se reducă pierderile la căldură Joule dQ. a cărui valoare pe unitate de timp dt conform legii Joule-Lenz este determinată de valorile de rezistență ale conductorului R și de curentul care curge prin el:

Reducerea pierderilor poate fi obținută prin reducerea rezistenței firelor: folosiți materiale cu rezistivitate redusă (aur, argint, cupru); pentru a crește secțiunea transversală a firului; utilizați efectul supraconductivității. Cu toate acestea, este mai accesibil și mai eficient să se reducă curentul din linia de transmisie datorită efectului de transformare, și anume transformarea energiei electrice cu o valoare a curentului și a tensiunii către altele prin intermediul unui dispozitiv electromagnetic static numit transformator. Valorile de putere Wk = uk ik (k = 1, 2) pe înfășurările primare și secundare ale transformatorului sunt aproximativ egale: u1 i1 ≈u2 i2. Valoarea tensiunii pe bobina secundară este determinată de relația u2 = u1 n2 / n1. unde n1. n2 este numărul de curbe ale înfășurărilor primare și secundare ale transformatorului. Prin creșterea numărului de rotații ale înfășurării secundare, este posibilă creșterea tensiunii la ieșirea transformatorului și, în consecință, reducerea curentului în linia de transmisie. Linii de înaltă tensiune sunt utilizate pentru transmisia de energie electrică.

În sursele de alimentare secundară cu ajutorul unui transformator, tensiunea este redusă la valoarea necesară.

Pentru a obține o tensiune constantă, tensiunea AC este convertită prin intermediul unor dispozitive numite redresoare. Bazele acestor dispozitive sunt elemente care au conductivitate unidirecțională: diode electrovacuum și semiconductoare.

Fig. 1. Circuit redresor cu jumătate de undă

În Fig. 1. Schema unui redresor semiconductor cu jumătate de undă este prezentată pe care: transformator T, dioda VD, sarcină R, u2 (t). Ud. un - tensiunea pe bobina secundara a transformatorului, pe dioda si respectiv pe sarcina.

Caracteristicile curentului de tensiune ale diodelor semiconductoare din germaniu și silicon sunt prezentate în Fig. 2. Se pot distinge două ramuri, care corespund deplasării joncțiunii p-n în direcții diferite. Când anod de polarizare spre înainte (p-n straturi p joncțiune) este relativ pozitiv la catod (n-n straturi p joncțiune). O creștere a direcției directe conduce la o creștere a curentului în față prin diodă. Pentru deplasări mici curge prin dioda curent forward este relativ mică, atâta timp cât tensiunea la joncțiunea depășește o valoare de prag determinat de diferența de potențial între stratul de contact p-n joncțiune, creând un potențial obstacol pentru fluxul de curent în direcția înainte. Tensiunile de prag ale diferitelor diode diferă oarecum unele de altele și de obicei se ridică la zeci de volți: pentru diodele germaniu acest prag este de aproximativ 0,2 V, pentru siliciul de 0,6 V.

Când semnalul variază tensiunea aplicată (polaritatea inversă a joncțiunii p-n), polaritatea de tensiune dintre anod și catod este negativă. O creștere a polarității inverse are ca rezultat o ușoară creștere a curentului invers până la atingerea tensiunii de rupere a joncțiunii p-n (punctul A din figura 2). În regiunea de lucru a caracteristicilor de curent de tensiune ale diodei (până la punctul A), raportul dintre curentul de curent și cel inversat este foarte mare - sute și mii de ori.

rezistența dioda în direcția înainte este mult mai mică decât rezistența în direcția opusă, astfel încât acesta poate fi considerat caracteristic al valvei și înlocuiți-o efectiv pe porțiuni linie întreruptă constând numai din două segmente. Apoi pentru curentul din circuitul prezentat în Fig. 1, putem scrie expresie

unde S este tangenta pantei ramurii drepte a caracteristicilor ideale de tensiune curenta (panta caracteristicilor de tensiune curenta).

Dacă un idealizată curent-tensiune caracteristică (2) (o regiune superioară a părții stângi a fig. 3) pentru a impune o tensiune alternativă (1) (regiunea inferioară a părții stângi a fig. 3), sub acțiunea acestei tensiuni un curent va curge numai în timpul acelor semiperioade când placa supapei are un potențial mai mare în ceea ce privește catodul (partea dreaptă din figura 3). Când semnalul tensiunii se schimbă, curentul prin diodă devine zero. Curentul instantaneu pentru o perioadă este determinat de următoarea expresie:

unde RB = rp + rd este impedanța redresorului, rtr este rezistența înfășurării secundare a transformatorului, rd este rezistența porții (dioda) în direcția înainte. În general, atunci când se calculează redresorul, trebuie luată în considerare și rezistența reactivă a înfășurărilor transformatorului, care este importantă pentru curenții mari de sarcină și pentru numărul de faze ale curentului rectificat de peste 3. Pentru redresoare cu putere redusă cu curenți de sarcină redusă, reactanța este neglijată, considerând transformatorul ca sursă de EMF cu o rezistență internă mult mai mică decât rezistența circuitului extern. De asemenea, calculele nu iau în considerare rezistența supapelor în stare deschisă, deoarece acestea sunt de obicei mult mai mici decât rezistența la sarcină.

Astfel, curentul prin rezistența de sarcină RH are un caracter pulsatoriu și apare numai într-una dintre jumătățile perioadei de tensiune pe bobina secundară a transformatorului u2 (t).

Prin urmare, redresorul, asamblat conform schemei din Fig. 1, se numește o perioadă de jumătate de undă. Tensiunea și curentul rectificat conțin componente constante (media pe parcurs) U0. I0 și componentele variabile (pulsații) u. Ip.

Dezavantajele unui redresor cu jumătate de undă:

- raport ridicat de rupere;

- valori medii mici ale curentului și tensiunii rectificate;

Există și alte circuite redresoare în care se folosesc ambele jumătăți ale perioadei de tensiune. Astfel de redresoare se numesc redresoare cu undă de undă. Cel mai obișnuit redresor de punți, al cărui schemă este prezentată în Fig.

Tensiunea alternativă este aplicată la o diagonală a podului, iar rezistența la sarcină este conectată la o altă diagonală. In acest circuit, curentul trece supapele pereche VD 1, VD VD 2 și 4, VD 3. Într-o jumătate de ciclu al tensiunii atunci când potențialul punctului A este mai mare decât potențialul punctului B, o pereche de supape VD VD 1 și 4 va transporta un curent. În următoarea jumătate a ciclului de tensiune, o altă pereche de supape trece curentul. Astfel, în fiecare jumătate de ciclu de tensiune alternativă, un curent pulsatoriu al unei direcții curge prin rezistența la sarcină.

În Fig. 5 prezintă oscilograme ale tensiunilor și curenților în acest circuit. Figura superioară prezintă tensiunea inițială, urmând două - forma curenților din prima și cea de-a doua brață. Graficul inferior arată forma curentului care trece prin sarcina activă.

Calitatea funcționării redresoarelor este estimată prin coeficienții de rupere. Pentru tensiune, coeficientul de rupere

unde U0 este valoarea tensiunii constante, Uπ este amplitudinea pulsațiilor. Coeficientul de frecare poate fi măsurat folosind voltmetre de tensiuni constante și alternante. La măsurarea Un, este necesar să se ia în considerare tipul tensiunii măsurate: dacă valoarea efectivă este măsurată, atunci Un = Ueff.

Cu aceleași încărcări și valori U m, circuitul redresor cu undă de undă plină are un curent de curent mai mic prin sarcină, comparativ cu circuitul semicuplan.

Articole similare

• Determinați coeficientul de rectificare a diodei conform formulei (7

• Rezistența câmpului electric Principiul suprapunerii câmpurilor

• Inelar marocan pentru păr - keratina pentru îndreptarea părului

Trimiteți-le prietenilor: