Ανορθωτές με πολλαπλασιαστή τάσης
Ο ανορθωτής είναι μια συσκευή για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές ρεύμα, καθώς και για τη σταθεροποίηση και τη ρύθμιση μιας ανορθωμένης τάσης.
Στο διάγραμμα του σχ. 1, και ο μετασχηματιστής δεν έχει περιέλιξη ενίσχυσης διπλής τάσης με μεσαίο σημείο, αλλά ταυτόχρονα διόρθωση πλήρους κύματος ο ανορθωτής διπλασιάζει την τάση.
Κατά τη διάρκεια του πρώτου μισού κύκλου, μέσω της διόδου D1, της οποίας η τάση είναι άμεση, ο πυκνωτής C1 φορτίζεται περίπου στην τάση πλάτους της δευτερεύουσας περιέλιξης. Κατά τη διάρκεια του δεύτερου μισού κύκλου, η μπροστινή τάση θα είναι κατά μήκος της διόδου D2 και ο πυκνωτής C2 φορτίζεται κατά μήκος της με τον ίδιο τρόπο.
Οι πυκνωτές C1 και C2 συνδέονται σε σειρά και η συνολική τάση σε αυτούς είναι περίπου ίση με το διπλάσιο της τάσης πλάτους του μετασχηματιστή. Η ίδια μέγιστη αντίστροφη τάση θα είναι σε κάθε δίοδο. Ταυτόχρονα με τη φόρτιση των πυκνωτών C1 και C2, αποφορτίζονται μέσω του φορτίου R, με αποτέλεσμα να μειώνεται η τάση στους πυκνωτές.
Όσο μικρότερη είναι η αντίσταση φορτίου R, δηλαδή όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα φορτίου και όσο μικρότερη είναι η χωρητικότητα των πυκνωτών C1 και C2, τόσο πιο γρήγορα εκφορτίζονται και τόσο χαμηλότερη είναι η τάση σε αυτούς. Επομένως, είναι αδύνατο να διπλασιαστεί πρακτικά η τάση. Με χωρητικότητα πυκνωτή τουλάχιστον 10 μF και ρεύμα φορτίου όχι μεγαλύτερο από 100 mA, μπορεί να ληφθεί τάση που είναι 1,7 ή και 1,9 φορές υψηλότερη από αυτή που δίνει ο μετασχηματιστής.
Ρύζι. 1. Κυκλώματα ανορθωτή με τάση διπλασιασμού (α) και τετραπλασιασμού (β)
Το πλεονέκτημα του κυκλώματος είναι ότι οι πυκνωτές εξομαλύνουν τους κυματισμούς στο ανορθωμένο ρεύμα.
Τα κυκλώματα ανορθωτή με πολλαπλασιαστή τάσης μπορούν να εφαρμοστούν πολλές φορές. Στο σχ. Το 1b δείχνει ένα κύκλωμα που τριπλασιάζει την τάση και έχει τέσσερις διόδους και τέσσερις πυκνωτές. Σε περιττούς μισούς κύκλους, ο πυκνωτής C1 φορτίζεται μέσω της διόδου D1 σχεδόν στην τιμή κορυφής της τάσης του μετασχηματιστή Et. Ο φορτισμένος πυκνωτής C1 είναι ο ίδιος πηγή.
Επομένως, ακόμη και σε μισούς κύκλους για τους οποίους η πολικότητα της τάσης του μετασχηματιστή θα αντιστραφεί, ο πυκνωτής C2 φορτίζεται μέσω της διόδου D2 σε περίπου διπλάσια τάση από την τάση 2Em. Αυτή η τάση είναι η μέγιστη τιμή της συνολικής τάσης του συνδεδεμένου σε σειρά μετασχηματιστή και του πυκνωτή C1.
Ομοίως, ο πυκνωτής C3 φορτίζεται σε περίεργους μισούς κύκλους μέσω της διόδου D3 επίσης σε τάση 2Em, που είναι η συνολική τάση του συνδεδεμένου σε σειρά C1, του μετασχηματιστή και του C2 (πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι τάσεις του Το C1 και το C2 δρουν το ένα πάνω στο άλλο).
Συλλογιζόμενοι παρομοίως περαιτέρω, διαπιστώνουμε ότι ο πυκνωτής C4 θα φορτίσει ακόμη και μισούς κύκλους μέσω της διόδου D4.Και πάλι στην τάση 2Em που είναι το άθροισμα των τάσεων των C1, C3, του μετασχηματιστή και C2. Φυσικά, οι πυκνωτές φορτίζονται στις καθορισμένες τάσεις σταδιακά σε αρκετούς μισούς κύκλους μετά την ενεργοποίηση του ανορθωτή. Ως αποτέλεσμα, από τους πυκνωτές C1 και C4 μπορείτε να πάρετε μια τετραπλή τάση 4Et.
Ταυτόχρονα με τους πυκνωτές C1 και C3 μπορείτε να πάρετε μια τριπλή τάση ZET. Εάν προσθέσουμε στο κύκλωμα περισσότερους πυκνωτές και διόδους συνδεδεμένους σύμφωνα με την ίδια αρχή, τότε από έναν αριθμό πυκνωτών C1, C3, C5 κ.λπ., θα προκύψουν τάσεις που αυξάνονται περιττές φορές (3, 5, 7 , κ.λπ. n.), και από έναν αριθμό πυκνωτών C2, C4, C6, κ.λπ. θα είναι δυνατό να ληφθούν τάσεις αυξημένες κατά ζυγό αριθμό φορές (2, 4, 6, κ.λπ.).
Όταν το φορτίο είναι ενεργοποιημένο, οι πυκνωτές θα εκφορτιστούν και η τάση σε αυτούς θα μειωθεί.Όσο μικρότερη είναι η αντίσταση φορτίου, τόσο πιο γρήγορα θα εκφορτιστούν οι πυκνωτές και θα μειωθεί η τάση σε αυτούς. Επομένως, με ανεπαρκώς μεγάλες αντιστάσεις φορτίου, η χρήση τέτοιων σχημάτων γίνεται παράλογη.
Στην πράξη, τέτοια σχήματα παρέχουν αποτελεσματικό πολλαπλασιασμό τάσης μόνο σε ρεύματα χαμηλού φορτίου. Φυσικά, μπορείτε να πάρετε υψηλότερα ρεύματα εάν αυξήσετε την χωρητικότητα των πυκνωτών. Το πλεονέκτημα του παραπάνω σχήματος είναι η δυνατότητα λήψης υψηλής τάσης χωρίς μετασχηματιστή υψηλής τάσης. Επιπλέον, οι πυκνωτές πρέπει να έχουν τάση λειτουργίας μόνο 2Em, όσες φορές και αν πολλαπλασιαστεί η τάση, και κάθε δίοδος λειτουργεί με μέγιστη αντίστροφη τάση μόνο 2Em.
Ανορθωτικά μέρη
Διόδους επιλέγονται σύμφωνα με τις κύριες παραμέτρους τους: μέγιστο ανορθωμένο ρεύμα I0max και περιοριστική αντίστροφη τάση Urev. Παρουσία πυκνωτή στην είσοδο του φίλτρου, η πραγματική τιμή της τάσης της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή U2 σε όλα τα κυκλώματα ανορθωτή, εκτός από το κύκλωμα γέφυρας, δεν πρέπει να υπερβαίνει — το 35% της τιμής του Urev. Σε ένα κύκλωμα πλήρους κύματος μηδενικού σημείου, η τάση U2 αναφέρεται στο μισό της περιέλιξης. Στο κύκλωμα γέφυρας, το y δεν πρέπει να υπερβαίνει το 70% της τιμής Urev.
Για τη διόρθωση υψηλότερων τάσεων, ο κατάλληλος αριθμός διόδων συνδέεται σε σειρά.
Όταν οι δίοδοι γερμανίου και πυριτίου συνδέονται σε σειρά, αναγκαστικά χειρίζονται αντιστάσεις της ίδιας αντίστασης της τάξης των δεκάδων ή εκατοντάδων kilo-ohms (Εικ. 2). Εάν αυτό δεν γίνει, τότε λόγω σημαντικής εξάπλωσης στην αντίστροφη αντίσταση των διόδων, η αντίστροφη τάση κατανέμεται άνισα μεταξύ τους και είναι δυνατή η διάσπαση της διόδου. Και με την παρουσία αντιστάσεων διακλάδωσης, η αντίστροφη τάση πρακτικά κατανέμεται εξίσου μεταξύ των διόδων.
Η παράλληλη σύνδεση των διόδων για τη λήψη μεγάλων ρευμάτων είναι ανεπιθύμητη, επειδή λόγω της εξάπλωσης των παραμέτρων και των χαρακτηριστικών των μεμονωμένων διόδων, θα φορτωθούν άνισα με ρεύμα. Για την εξίσωση των ρευμάτων σε αυτή την περίπτωση, οι αντιστάσεις εξισορρόπησης συνδέονται σε σειρά με μεμονωμένες διόδους, οι αντιστάσεις των οποίων επιλέγονται εμπειρικά.
Για τους μετασχηματιστές ανορθωτή, το πρωτεύον τύλιγμα έχει συνήθως πολλά τμήματα που αλλάζουν σε τάση δικτύου 110, 127 και 220 V.
Ρύζι. 2. Σειρά σύνδεση διόδων ημιαγωγών
Ρύζι. 3.Τρόποι ρύθμισης τάσης
Η δευτερεύουσα περιέλιξη έχει σχεδιαστεί για την απαιτούμενη τάση. Με κύκλωμα πλήρους κύματος, έχει έξοδο μεσαίου σημείου. Για να μειωθούν οι παρεμβολές από το δίκτυο στους μετασχηματιστές ανορθωτή που τροφοδοτούν τους δέκτες, τοποθετείται ένα πηνίο θωράκισης μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος, το ένα άκρο του οποίου συνδέεται με ένα κοινό αρνητικό.
Τα τσοκ για το φίλτρο, κατά κανόνα, έχουν στον πυρήνα διαμαγνητικό κενό για την εξάλειψη του μαγνητικού κορεσμού, που οδηγεί σε μείωση της επαγωγής. Η αντίσταση του πηνίου του επαγωγέα στο συνεχές ρεύμα είναι συνήθως ίση με αρκετές δεκάδες ή εκατοντάδες ohms. Μέρος της ανορθωμένης τάσης πέφτει πάνω του και στην ανοδική περιέλιξη του μετασχηματιστή.
Ένας διακόπτης και μια ασφάλεια είναι εγκατεστημένοι στο κύκλωμα περιέλιξης του δικτύου για να κλείνουν αυτόματα τον ανορθωτή σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Εάν, για παράδειγμα, ο πυκνωτής του φίλτρου σπάσει, τότε θα προκύψει βραχυκύκλωμα στο κύκλωμα ανορθωμένου ρεύματος. Το πρωτεύον ρεύμα θα γίνει σημαντικά υψηλότερο από το κανονικό και η ασφάλεια θα καεί. Χωρίς αυτό, ο μετασχηματιστής μπορεί να καεί. Επιπλέον, ένα τέτοιο βραχυκύκλωμα είναι πολύ επικίνδυνο για τη δίοδο, η οποία μπορεί να καταστραφεί από υπερθέρμανση με πάρα πολύ ρεύμα.
Μερικές φορές η κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή γίνεται με εξόδους για διαφορετικές τάσεις, για παράδειγμα 190, 200, 210, 220 και 230 V, έτσι με τη βοήθεια του διακόπτη ήταν δυνατό να διατηρηθεί μια περίπου σταθερή τάση του ανορθωτή χρησιμοποιώντας το διακόπτη κατά τη διάρκεια διακυμάνσεων της τάσης δικτύου (Εικ. 3, α).Ένας άλλος τρόπος ρύθμισης είναι να συμπεριλάβετε έναν ρυθμιστικό αυτομετασχηματιστή που έχει εξόδους για διαφορετικές τάσεις και έναν διακόπτη.
Ανάβω ρυθμιστικός αυτομετασχηματιστής επιτρέπει, όταν η τάση του δικτύου είναι χαμηλωμένη, να τροφοδοτεί κανονική τάση στο πρωτεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή ισχύος (Εικ. 3, β). Υπάρχουν επίσης ειδικοί αυτομετασχηματιστές ρύθμισης για την τάση δικτύου 127 και 220 V, επιτρέποντας την ομαλή ρύθμιση της τάσης από 0 έως 250 V.
Όταν εργάζεστε με ανορθωτή, ειδικά εάν δίνει υψηλή τάση, πρέπει να λαμβάνονται προφυλάξεις, γιατί ο τραυματισμός ενός ατόμου με τάση πολλών εκατοντάδων βολτ είναι απειλητικός για τη ζωή.
Σύκο. 4. Ενεργοποίηση διαχωριστή για τρεις διαφορετικές τάσεις
Όλα τα μέρη υψηλής τάσης του ανορθωτή πρέπει να προστατεύονται από τυχαία επαφή. Μην αγγίζετε ποτέ κανένα μέρος του ανορθωτή που λειτουργεί. Όλες οι συνδέσεις ή οι αλλαγές στο κύκλωμα ανορθωτή γίνονται όταν ο ανορθωτής είναι απενεργοποιημένος και οι πυκνωτές του φίλτρου έχουν αποφορτιστεί. Είναι χρήσιμο να συμπεριλάβετε μια λάμπα νέον στην ανορθωμένη τάση ως δείκτη (δείκτη) υψηλής τάσης. Η λάμψη του δείχνει την παρουσία υψηλής τάσης.
Ο λαμπτήρας νέον ανάβει με μια περιοριστική αντίσταση με αντίσταση πολλών δεκάδων κιλών ohms. Η παρουσία ενός σταθερού φορτίου με τη μορφή μιας τέτοιας λάμπας προστατεύει τους πυκνωτές φίλτρου από καταστροφή υπέρτασης. Το τελευταίο μπορεί να συμβεί εάν ο ανορθωτής λειτουργεί σε ταχύτητα ρελαντί. Χωρίς φορτίο, δεν υπάρχει πτώση τάσης μέσα στον ανορθωτή και επομένως η τάση στους πυκνωτές του φίλτρου θα είναι μέγιστη.
Διαβάστε επίσης: Συντονισμός τάσης