Single-phase rectifier: karaniwang mga circuit, waveforms at pagmomolde

Ang isang rectifier ay ginagamit sa isang AC circuit upang mai-convert ito sa DC. Ang pinaka-karaniwang ay isang paresukat na natipon mula sa diic semiconductor. Kasabay nito, maaari itong tipunin mula sa discrete (hiwalay) na diode, o maaari itong maging sa isang pabahay (diode Assembly).

Tingnan natin kung ano ang isang rectifier, kung ano sila, at sa dulo ng artikulo magsasagawa kami ng simulation sa isang kapaligiran sa Multisim. Ang pagmomolde ay tumutulong upang pagsamahin ang teorya sa pagsasanay, nang walang pagpupulong at totoong mga sangkap, tingnan ang mga anyo ng mga boltahe at mga alon sa circuit.

AC na mga circuit circuit

Ang mga imahe sa itaas ay nagpapakita ng hitsura ng mga tulay ng diode. Ngunit hindi lamang ito ang tuwid na pamamaraan. Para sa single-phase boltahe, mayroong tatlong karaniwang mga scheme ng pagwawasto:

1.1-kalahating-panahon (1ph1n).

2. 2-half-period (1ph2p).

3. 2-half-period na may midpoint (1ph2p).

Half wave rectification scheme

Ang pinakasimpleng circuit ay binubuo lamang ng isang diode, na nagbibigay ng isang palaging hindi matatag na ripple boltahe sa output. Ang mga diode ay konektado sa circuit ng kuryente sa pamamagitan ng isang phase wire, o sa pamamagitan ng isa sa mga terminal ng pag-ikot ng transpormer, ang pangalawang dulo sa pag-load, ang pangalawang poste ng pag-load sa neutral wire o ang pangalawang terminal ng pag-ikot ng transpormer.

Ang epektibong halaga ng boltahe sa pagkarga ay humigit-kumulang sa kalahati ng malawak. Ang halaga ng amplitude ng boltahe ay ang amplitude ng sine wave ng supply network sa pangkalahatang kaso para sa alternatibong kasalukuyang

Uampl = Uaction * √2.

Para sa mga electric network sa Russia, ang operating boltahe ng isang solong-phase network ay 220 V, at ang amplitude ay humigit-kumulang na 311

Sa mga simpleng salita - sa output ay nakakakuha tayo ng mga ripples kalahati ng haba ng panahon (20 ms para sa 50 Hz) mula 0 V hanggang 311 V. Karaniwan, ang boltahe ay mas mababa sa 220 volts, ginagamit ito sa kapangyarihan na hindi matukoy ang kalidad ng mga mamimili ng kalidad o i-on ang maliwanag na maliwanag na lampara sa mga utility room at utility room. Binabawasan nito ang paggamit ng kuryente at pinatataas ang buhay ng serbisyo.

Liriko digression:

Ang tibay ng naturang mga lampara ay napakalaki, napunta ako sa pagawaan sa isang taon na ang nakalilipas, at ang lampara ay na-install pabalik noong 2013, kaya nagliliwanag pa rin ng 12 oras bawat araw. Ngunit ang gayong ilaw ay hindi maaaring magamit sa mga silid-aralan, dahil sa mataas na ripple. Ang mga Oscillograms ng input at output voltages ay ipinapakita sa ibaba:

Ang circuit ng kalahating alon ay pumutol sa isang kalahating alon, na kung saan ay nakikita mo sa diagram sa itaas. Dahil sa suplay ng kuryente na ito, nakakakuha kami ng isang malaking kadahilanan ng ripple.

Ito ay nagkakahalaga na sabihin na kung binago mo ang paksa nang kaunti at lumipat mula sa mga rectifier ng network, kung gayon ang isang kalahating alon circuit ay malawakang ginagamit sa pulsed circuitry, pagwawasto ng boltahe pangalawang pangalawang transpormer ng pulso.

Sa mababang lakas ng paglipat ng mga suplay ng kuryente, ginagamit din ang circuit na ito. Ito ay eksakto kung paano ang iyong mobile phone charger ay pinaka-malamang na ginawa.

Half-wave circuit

Upang mabawasan ang koepisyent ng ripple at kapasidad ng filter, ang isa pang scheme ay ginagamit - two-half-cycle. Ito ay tinatawag na - tulay ng diode. Ang alternatibong boltahe ay ibinibigay sa koneksyon ng kabaligtaran na mga pole ng mga diode, at palagiang nasa pag-sign mula sa parehong pangalan. Ang output boltahe ng tulad ng isang tulay ay tinatawag na rectified pulsating (o hindi nagpapatatag). Ito ay ang pagsasama ng mga diode na pinaka-karaniwan sa lahat ng mga lugar ng electronics.

Sa mga diagram nakita mo na ang parehong pangalawang kalahating alon ng alternating boltahe na "flips" at pumapasok sa pag-load. Sa unang kalahati ng panahon, ang kasalukuyang daloy sa mga diode VD1-VD4, sa pangalawa sa pamamagitan ng isang pares ng VD2-VD3.

Ang output boltahe ng output sa dalas ng 100 Hz

Ang pangalawang circuit ay ginagamit sa mga supply ng kuryente na may isang midpoint, sa katunayan ito ay dalawang kalahating alon na sinamahan ng pangalawang paikot-ikot ng isang transpormer na may isang midpoint. Ang mga Anode ay konektado sa matinding mga dulo ng paikot-ikot na, ang mga katod ay konektado sa isang terminal ng pag-load (positibo), ang pangalawang terminal ng pag-load ay konektado sa gripo mula sa gitna ng paikot-ikot (midpoint).

Ang graph ng output boltahe ay pareho at hindi namin ito isasaalang-alang. Ang tanging makabuluhang pagkakaiba ay ang kasalukuyang daloy nang sabay-sabay sa pamamagitan ng isang diode, at hindi sa pamamagitan ng isang pares tulad ng sa isang tulay. Binabawasan nito ang pagkawala ng enerhiya sa tulay ng diode at ang labis na pag-init ng mga semiconductors.

Pagbabawas ng factor ng ripple

Ang kadahilanan ng ripple ay isang halaga na sumasalamin kung magkano ang output ng boltahe ng output. O kabaligtaran - kung gaano matatag at pantay ang kasalukuyang ibinibigay sa pagkarga.

Upang mabawasan ang koepisyent ng ripple na kahanay sa pag-load (ang output ng tulay ng diode), naka-install ang iba't ibang mga filter. Ang pinakamadaling opsyon ay ang pag-install ng isang kapasitor. Upang ang mga ripples ay mas maliit hangga't maaari, ang oras ng filter na palaging R ng pag-load ng filter ay dapat na isang pagkakasunud-sunod ng magnitude (o sa halip na maraming) mas malaki kaysa sa panahon ng ripple (sa aming kaso, 10 ms).

Para sa mga ito, ang pag-load ay dapat magkaroon ng mataas na pagtutol at mababang kasalukuyang, o ang kapasidad ng kapasitor ay sapat na.

Ang kinakalkula na ratio para sa pagpili ng isang kapasitor ay ang mga sumusunod:

Ang Kp ay ang kinakailangang kadahilanan ng ripple.

Kп = Uampl / Uavr

Upang mapabuti ang isang bilang ng mga katangian ng filter, ang mga circuit ng LC na konektado ayon sa D o P-filter scheme ay maaaring magamit, sa ilang mga kaso ng iba pang mga pagsasaayos. Ang kawalan ng paggamit ng mga filter ng LC sa kasanayan sa amateur radio ay ang kailangan upang pumili ng isang filter choke. At ang tama para sa nominal na halaga (inductance at kasalukuyang) ay madalas na hindi malapit sa kamay. Samakatuwid, kailangan mong i-wind ito sa iyong sarili, o lumabas sa kasalukuyang sitwasyon sa ibang paraan - sa pamamagitan ng pag-drop ng isang yunit ng supply ng kuryente na katulad sa kapasidad.

Simulation ng mga solong-phase na mga rectifier

Ayusin natin ang impormasyong ito sa pagsasanay at bumaba sa pagmomolde ng mga de-koryenteng circuit. Nagpasya ako na lumikha ng isang modelo ng tulad ng isang simpleng pamamaraan, perpekto ang pakete ng Multisim - ito ang pinakamadali upang matuto mula sa lahat ng alam ko at nangangailangan ng hindi bababa sa mga mapagkukunan.

Gayunpaman, ang kanyang mga algorithm ng pagmomolde ay mas simple kaysa sa Orcad o Simulink (kahit na ito ay matematikal na pagmomolde, hindi kunwa), samakatuwid, ang mga resulta ng pagmomodelo ng ilang mga scheme ay hindi maaasahan. Ang Multisim ay angkop para sa pag-aaral ng mga pangunahing kaalaman ng mga electronics, mga mode ng operasyon ng transistor, mga amplifier ng pagpapatakbo.

Huwag maliitin ang mga kakayahan ng programang ito, na may tamang diskarte, maipakita nito ang gawain ng mga kumplikadong aparato.

Isasaalang-alang namin ang mga modelo ng unang dalawang circuit, ang ikatlong circuit ay mahalagang katulad sa pangalawa, ngunit may mas kaunting pagkawala dahil sa pagbubukod ng dalawang mga susi at higit na pagiging kumplikado - dahil sa pangangailangan na gumamit ng isang transpormer na may isang gripo mula sa gitna ng pangalawang paikot-ikot.

Half-wave circuit

Ang pamamaraan kung saan ang kunwa

Ang pinagmulan ng kuryente ay ginagaya ang isang solong-phase network ng sambahayan na may mga sumusunod na katangian:

• sinusoidal kasalukuyang;

• 220 V rms boltahe;

• dalas - 50 Hz.

Hindi ako nakakita ng isang ammeter at voltmeter sa programa; nilalaro ng mga multimeter ang kanilang papel. Mamaya, bigyang-pansin ang kasaganaan ng kanilang mga setting, at ang kakayahang pumili ng uri ng kasalukuyang.

Sa naibigay na modelo, ang multimeter XMM1 - sumusukat sa kasalukuyang nasa pag-load, XMM3 - ang boltahe sa output ng rectifier, XMM2 - ang boltahe sa input, XSC2 - ang oscilloscope. Bigyang-pansin ang mga lagda ng mga elemento - ito ay magbubukod ng mga katanungan kapag sinusuri ang mga guhit, na magiging sa ibaba. Sa pamamagitan ng paraan, ang Multisim ay nagtatanghal ng mga modelo ng mga tunay na diode, pinili ko ang pinakakaraniwang 1n4007.

Ang alon sa input (channel A) sa patlang na may mga resulta ng pagsukat ay ipinapakita sa pula. Sa asul - output boltahe (channel B). Para sa unang channel, ang presyo ng vertical division ng isang cell ay 200 V / div, at para sa pangalawang channel ito ay 500. Sinadya kong gawin ito upang paghiwalayin ang mga waveform na biswal kung hindi man sila pinagsama.Ang dilaw na patayong linya sa kaliwang ikatlo ng screen ay isang metro, ang halaga ng boltahe sa isang punto na may pinakamataas na amplitude ay inilarawan sa ibaba ng itim na screen.

Ang amplitude ng pag-input ay 311.128 V, tulad ng sinabi sa simula ng artikulo, at ang output amplitude ay 310.281, isang pagkakaiba sa halos isang boltahe ay dahil sa isang pagbagsak sa diode. Sa kanang bahagi ng imahe ay mga pagsukat ng multimeter. Ang mga pangalan ng mga bintana ay tumutugma sa mga pangalan ng mga XMM multimeter sa circuit.

Mula sa diagram nakita namin na talagang isang kalahating alon ng boltahe ang ibinibigay sa pagkarga, at ang average na halaga nito ay 98 V, na higit sa dalawa mas mababa kaysa sa kasalukuyang input ng 220 V AC sa pag-sign.

Sa mga sumusunod na diagram, nagdagdag kami ng isang filter ng capacitor at isang multimeter upang masukat ang kasalukuyang load, alalahanin ang kanilang mga lagda upang hindi malito kapag pinag-aaralan ang mga guhit.

Ang risistor sa harap ng diode ay kinakailangan upang masukat ang singil ng kasalukuyang kapasitor upang malaman ang kasalukuyang - hatiin ang bilang ng mga volts sa pamamagitan ng 1 (paglaban). Gayunpaman, sa hinaharap ay mapapansin natin na sa mataas na mga alon ng isang makabuluhang pagbagsak ng boltahe sa buong risistor, na maaaring nakalilito sa panahon ng mga sukat, sa mga tunay na kondisyon - ito ay magiging sanhi ng risistor na magpainit at pagkawala ng kahusayan.

Ang waveform ay nagpapakita ng boltahe ng input sa orange at ang kasalukuyang kasalukuyang pula. Sa pamamagitan ng paraan, ang isang kasalukuyang paglilipat ay kapansin-pansin sa direksyon ng pagsulong ng boltahe.

Sa alon ng signal ng output, nakikita namin kung paano ito gumagana kapasitor - ang boltahe sa pagkarga habang sarado ang diode at ang isang kalahating alon ay pumasa, bumababa nang maayos, tumataas ang average na halaga nito, at bumababa ang ripple. Pagkatapos, sa isang positibong kalahating alon, ang capacitor recharges at ang proseso ay umuulit.

Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng paglaban ng pag-load sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng 10, binawasan namin ang kasalukuyang, ang kapasitor ay walang oras upang maalis, ang mga ripples ay naging mas kaunti, kaya namin napatunayan ang teoretikal na impormasyon na inilarawan sa nakaraang seksyon tungkol sa mga ripples at ang epekto ng kasalukuyang at kapasidad sa kanila. Upang maipakita ito, maaari naming baguhin ang kapasidad ng kapasitor.

Ang signal signal ay nagbago - ang mga alon ng pagsingil ay nabawasan, at ang kanilang hugis ay nanatiling pareho.

Half-wave circuit

Tingnan natin kung paano kumilos ang scheme ng pagwawasto ng parehong kalahating yugto. Nag-install kami ng isang diode tulay sa pasukan.

Ipinapakita ng mga oscillograms na ang parehong kalahating alon ay pumapasok sa pag-load, ngunit ang mga ripples ay napakalaking.

Ang mas mababang kalahati ng kalahating alon sa kasalukuyang (sa pula) ay lumitaw sa anyo ng pag-input.

Bawasan ang ripple sa pamamagitan ng pag-install ng isang filter ng electrolytic capacitor sa input. Sa pagsasagawa, kanais-nais na mag-install ng isang keramik na kaayon sa mga ito upang mabawasan ang mga mataas na dalas na bahagi ng sinusoid (pagkakatugma).

Ang input waveform ay nagpapakita na ang kabaligtaran na kalahating alon ay naidagdag kapag ang kapasitor ay sisingilin (ito ay magiging positibo pagkatapos ng tulay).

Ang output waveform ay nagpapakita na ang ripple ay naging mas mababa kaysa sa unang circuit na may isang filter ng capacitor, tandaan na ang boltahe ay may kaugaliang sa kalakhan, mas mababa ang ripple, mas malapit ang average na halaga nito sa amplitude.

Kung nadaragdagan namin ang pag-load ng kasalukuyang 20 beses, binabawasan ang pagtutol nito, makikita namin ang mga malakas na ripples sa output.

At ang mga mas malaking alon ng singil sa pag-input, ang kasalukuyang kasalukuyang paglilipat ay kapansin-pansin. Ang proseso ng pagsingil ng kapasitor ay hindi nangyayari nang magkakasunod, ngunit exponentially, kaya nakita namin na tumataas ang boltahe at ang kasalukuyang mga patak.

Konklusyon

Ang mga rectifier ay malawakang ginagamit sa lahat ng mga lugar ng electronics at koryente sa pangkalahatan. Ang mga circuit ng Rectifier ay naka-install sa lahat ng dako - mula sa mga pinaliit na suplay ng kuryente at mga radio sa mga circuit ng kuryente ng pinakamalakas na motor na DC sa mga kagamitan sa crane.

Ang kunwa ay perpektong nakakatulong upang maunawaan ang mga proseso na nagaganap sa mga circuit at pag-aralan kung paano nagbago ang mga alon habang nagbabago ang mga parameter ng circuit. Ang pagpapaunlad ng mga modernong teknolohiya ay nagbibigay-daan sa pag-aaral ng mga kumplikadong proseso ng elektrikal na walang mamahaling kagamitan tulad ng mga spectral analyzer, frequency meter, oscilloscope, recorder at ultra-tumpak na mga voltammeter. Iniiwasan nito ang mga error kapag nagdidisenyo ng mga circuit bago ang pagpupulong.