Сетевой выпрямитель - стабилизатор напряжения и тока

Виды выпрямителей и их характеристики. Выпрямителем называется устройство для преобразования пере­менного напряжения в постоянное . Основное назначение выпрями­теля заключается в сохранении направления тока в нагрузке при изменении полярности приложенного напряжения. Выпрямитель можно рассматривать как один из типов инверторов напряжения. Обоб-щенная структурная схема выпрямителя приведена на рис.17.1. В состав выпрямителя могут входить: силовой трансформатор СТ, вентильный блок ВБ, фильтрующее устройство ФУ и стабили­затор напряжения СН. Трансформатор СТ выполняет следующие фун­к­ции: преобразует значение напряжения сети, обеспечивает гальваническую изоляцию нагрузки от силовой сети, преобразует количество

Рис.17.1. Обобщенная структурная схема выпрямителя

фаз силовой сети. В импульсных источниках питания трансформатор обычно отсутствует, так как его функции выпол­няет высокочастотный инвертор.

Вентильный блок ВБ является основным звеном выпрямителя, обеспечивая однонаправленное протекание тока в нагрузке. В каче­стве вентилей могут использоваться электровакуумные, газораз­рядные или полупроводниковые приборы, обладающие односто­ронней электропроводностью, например, диоды, тиристоры, тран­зисторы и др. Идеальные вентильные элементы должны пропускать ток только в одном (прямом) направлении и совсем не пропускать его в другом (обратном) направлении. Реальные вентильные эле­менты отличаются от идеальных прежде всего тем, что они пропус­кают некоторый ток в обратном направлении и имеют падение на­пряжения при протекании прямого тока. Это сказывается на сни­жении КПД вентильного блока и снижении эффективности выпря­мителя в целом.

Фильтрующее устройство ФУ используется для ослабления пульсаций выходного напряжения. В качестве фильтрующего уст­ройства обычно используются фильтры нижних частот (ФНЧ), вы­полненные на пассивных R, L, С элементах или, иногда, с примене­нием активных элементов - транзисторов, операционных усилите­лей и пр. Качество ФУ оценивают по его способности увеличивать коэффициент фильтрации q , равный отношению коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра.

Стабилизатор напряжения СН предназначен для уменьшения влияния внешних воздействий: изменения напряжения питающей сети, температуры окружающей среды, изменения нагрузки и др., - на выходное напряжение выпрямителя. Стабилизатор напряже­ния можно установить не только на выходе выпрямителя, но и на его входе. Если к стабильности выходного напряжения не предъяв­ляется особых требований, то стабилизатор может быть или совсем исключен или его функции переданы другим узлам. Например, в импульсных источниках питания функции стабилизатора может выполнять регулируемый инвертор (РИ) или регулируемый вен­тильный блок.

Кроме основных узлов в состав выпрямителя могут входить различные вспомогательные элементы и узлы, предназначенные для повышения его надежности: узлы контроля и автоматики, узлы защиты и др., например, узлы автоматического переключения на­пряжения питающей сети 110-220 В.

Классификация выпрямителей. Для классификации выпря­мителей используют различные признаки: количество выпрямлен­ных полуволн (полупериодов) напряжения, число фаз силовой сети, схему вентильного блока, тип сглаживающего фильтра, наличие трансформатора и др.

По количеству выпрямленных полуволн различают однополу­периодные и двухполупериодные выпрямители. По числу фаз пи­тающего напряжения различают однофазные, двухфазные, трех­фазные и шестифазные выпрямители. При этом под числом фаз пи­тающего напряжения понимают число питающих напряжений с от­личными друг от друга начальными фазами. Так, например, если для работы выпрямителя требуется одно-единственное питающее напряжение, то такой выпрямитель будет однофазным. Если же для работы выпрямителя требуются два питающих напряжения, сдви­нутых друг относительно друга на какой-либо угол (чаще всего на 180°), то такой выпрямитель называют двухфазным. Аналогично, если для работы выпрямителя требуются три питающих напряже­ния, сдвинутые друг относительно друга на угол, равный 120°, то такой выпрямитель называют трехфазным. Шестифазные выпрями­тели состоят из двух групп трехфазных выпрямителей, питаемых противофазными напряжениями трехфазной сети.

По схеме вентильного блока различают выпрямители с парал­лельным, последовательным и мостовым включением однофазных выпрямителей. Схемы таких выпрямителей приведены на рис.17.2.

Однофазный однополупериодный выпрямитель , схема кото­рого приведена на рис.17.2,a, является простейшим.

Такой выпрямитель пропускает на выход только одну полу­волну питающего напряжения, как показано на рис.17.3а. Такие выпрямители находят ограниченное применение в маломощных устройствах, так как они характеризуются плохим использованием трансформатора и сглаживающего фильтра.

Двухфазный двухполупериодный выпрямитель , приведенный на рис.17.2,б, представляет собой параллельное соединение двух одно-

фазных выпрямителей, питаемых от двух половин вторичной обмотки и . С помощью этих полуобмоток создаются два противофаз-

Защита своего дома от перепада напряжения — одна из главных задач. Часто бывает, что электрический ток «прыгает», это может быть обусловлено рядом причин. Основная нагрузка на сеть приходится холодным зимним периодом, но может быть жарким летом.

В том случае, когда перегреваются от горячих солнечных лучей, такие перегрузки грозят многими неприятностями. Прежде всего, бытовая техника, которая включена в сеть, может сгореть.

Это касается не только бытовой техники, но и компьютеров, ноутбуков или разнообразных гаджетов, стоящих на зарядном устройстве. Сгоревшая техника не всегда подлежит ремонту, а если она еще находится на гарантии, то делать ее никто не будет. Большинство случаев не предусматривает гарантии на перепады напряжения и повреждения приборов.

На помощь со стабилизированием электропитания в доме и регулировании перепада электрического напряжения, придет выпрямитель переменного тока. Он устанавливается дома, управляет электрическим током, поступающим на помещение. Еще его называют трансформатором или выпрямителем. Но все это одно и то же устройство, которое направлено на защиту электроприборов.

Какой стабилизатор выбрать для дома?

Выбор стабилизаторов происходит между однофазовым и трехфазовым.

Для этого нужно:

1. Выяснить, какие приборы и переменный ток есть в помещение. Если это однофазовое напряжение, тогда стабилизатор подойдет с одной фазой.
2. Когда в доме имеются мощные электрические приборы , тут нужен стабилизатор с 3 фазами.
3. Бывают ситуации , что к дому подходит 3 фазы, а надобности в этом нет. Если все электроприборы одинаковой мощности, можно на каждую фазу установить по одному выпрямителю. В случае, когда требуются более мощные трехфазовые выпрямители, можно установить на несколько фаз один, а остальные приборы пустить как обход трансформатору.

Также, при выборе выпрямителя, нужно учитывать его мощность для каждого электрического прибора.

Для механизмов с электродвигателями, берут определенный коэффициент, который кратный:

1. Стиральная машина – от 3 до 5.
2. Микроволновая печь – 2.
3. Холодильник – от 5 до 10.
4. Электрическая – от 7 до 10.

При таких коэффициентах, нужно останавливать свой выбор на трансформаторе с запасом мощности больше 30%. Еще это полезно для будущих приборов.

Приобретение стабилизатора напряжения — очень важное и ответственное мероприятие. К нему рекомендуется тщательно подготовиться. В первую очередь, следует определиться, нужен ли он вообще.

Как показывает практика, напряжение в электрических сетях часто различается, поэтому выпрямитель необходим даже для профилактики.

Важно отметить, что свое внимание нужно обращать на основные характеристики:

1. Мощность на выходе.
2. Количество фаз.
3. Общая масса.
4. Размер устройства.
5. Срок эксплуатации.
6. Рабочий спектр напряжения.
7. Скорость реагирования на перепады напряжения.

Также, нужно уточнить, какая нагрузка и для какого прибора требуется? Если это несколько бытовых приборов небольшой мощности, подойдет однофазовый стабилизатор. В случае, когда приборов много и нагрузку требуется распределять, то тут не обойтись без трехфазового выпрямителя.

Обзор моделей

На мировом рынке электротехники представлен огромный выбор стабилизаторов напряжения.

Очень важно не растеряться и приобрести действительно необходимый трансформатор для определенных условий.

Например:

АСН-1000 Н2/1-Ц

Это однофазовый цифровой стабилизатор, его стоимость на рынке 2600 рублей. Он вешается на стену.

Штиль R-600

Более дорогая, примерная цена в пределах 4000 рублей. Предназначен для защиты электропитания приборов при переменном напряжении. В особенности подходит для электронной техники.

Модель FoxweldSmart 500

Это бытовой однофазовый напольный выпрямитель. Издает высокий уровень шума, цена регулируется пределами 1000 рублей.

TEPLOCOM ST-555 (400ВА, 220В) БАСТИОН

Трехфазовый мощный трансформатор , используется при больших нагрузках электрической сети. Стоимость 3700 рублей.

Модель SKAT-ST

Трехфазовый стабилизатор , используется исключительно в промышленных целях. Цена его от 5000 рублей.

LIDER PS-400W

Электрический трехфазовый выпрямитель. Мощность от 400 ватт, что позволяет использовать на больших промышленных помещений. Быстродействующий широкоспекторный. Стоимость в пределах 7500 рублей.

PROGRESS

Бывают как трехфазовые, так и однофазовые. Применяются для дома, офиса и большого производства. Защищает от низкого напряжения и его перепадов.

Выбор представлен очень широкий, главное, определиться, для каких нужд нужен стабилизатор напряжения.

Большинство потребителей советуют приобретать трехфазовые трансформаторы. Они подходят как для дома, так и для дачи. Выбирая стабилизатор, потребители опираются не только на его мощность, но и шумовой эффект.

Если трансформатор напряжения работает очень громко, то он влияет ночью. Также, покупатели благоприятно отзываются о внешнем виде некоторых моделей. Важно, чтобы они прекрасно вписывались в интерьер дома.

Что такое стабилизатор и для чего он нужен?

На сегодняшний день, рынок электроприборов предлагает большой выбор выпрямителей. Устройства можно подобрать по техническим характеристикам, которые будут подходить определенной электросети.

Но для начала нужно разобраться, что же такое трансформатор переменного тока. Если его правильно подобрать, он будет служить долгие годы. Устройство, как уже говорилось ранее, защищает электроприборы от перепада переменного тока.

С помощью выпрямителя тока, все электроприборы работают в щадящем режиме. Это позволяет сэкономить на электроэнергии и продлить эксплуатацию бытовой техники. Если подробно разобраться, то вся электротехника изготавливается со специальной программой и рассчитана на определенное напряжение в сети.

Если все условия соблюдены, бытовые приборы будут работать с высокой производительностью и минимальной затратой энергии. Переменный ток электрической сети часто меняется, поэтому выпрямитель выравнивает его.

Еще применяют трансформаторы напряжения для двигателей автомобилей. Они нужны для того, чтобы двигатель мог завестись без перегрузок с низкого напряжения. Пример двигателя автомобиля, можно взять мотор стиральной машины. При постоянных перепадах без стабилизатора тока, двигатель испытывает большие перегрузки, как следствие может сгореть.

Виды, их характеристики

Самые популярные виды приборов:

Ступенчатые выпрямители

Это устройства переменного напряжения самое распространенное. Оно удобно тем, что у такого стабилизатора одни из самых лучших характеристик. Также, ценовая политика достаточно демократична. Работает выравниватель при помощи специальных ключей отводов с различным коэффициентом переменного тока.

Феррорезонансные устройства

Этот трансформатор считается первым, уже не так современен, как другие. Из-за его недостатков, трансформатор не пользуется популярностью. Он слишком шумный и большой по габаритам. Также, высокая чувствительность к перепадам напряжения не дает устройству эффективно работать.

Электромеханические трансформаторы тока

Работают с помощью двигателя, который управляет ползунком. Он очень высокоточный, регулируется с помощью специальных витков. Имеет широкий диапазон стабилизации. Но есть существенные недостатки такого выпрямителя. Он очень быстро изнашивается, механизм работает только с течением одного года. Нет шумоизоляции, очень громко работает.

Бестрансформаторные устройства

Один из самых новых типов трансформаторов. Он имеет ряд положительных сторон, что значительным образом выделяет его из всех имеющихся моделей. В первую очередь — это расширенный спектр напряжения на входе, высокая мощность, легкий, малогабаритный. Единственный весомый недостаток такого трансформатора, это слишком высокая цена. Обычный потребитель не всегда сможет его себе позволить.

Также, они все различаются по фазам:

1. Однофазовые.
2. Трехфазовые.

Рассматривая подробно однофазовые трансформаторы, можно выделить несколько особенностей. Он нужен при пользовании бытовой техникой с напряжением сети 220 вольт. Они могут решить много задач, что касается электроснабжения дома.

Расчёт мощности

Перед тем, как приобрести стабилизатор напряжения, очень важно сделать расчет мощности всего, чему необходима электроэнергия. То есть, требуется подсчитать сумму всех электрических приборов дома.

Рекомендуется также учесть тот факт, что некоторые виды электродвигателей по мощности намного больше, чем установлено. Тогда, в свою очередь, выпрямитель напряжения должен быть намного мощнее всех двигателей и компрессоров в пять раз.

Чтобы правильно рассчитать мощность, нужно не только сложить все бытовые приборы, но учитывать впускаемый ток. Чтобы узнать мощность электрическийх приборов, рекомендуется посмотреть этикетку или технический паспорт. Еще одним моментов является тип нагрузки, который также следует учесть при расчетах.

Она бывает 2 типов:

– это преобразование приборами различных типов энергии. Таких как световая или тепловая. Большинство электрических приборов имеют только активную нагрузку. Они потребляют приблизительно один квт электроэнергии. – к ней относятся разнообразные двигатели. Эти бытовые приборы имеют как полную мощность, так активную. Она имеет условное обозначение. Если требуется вычислить мощность такого электроприбора, нужно активную мощность разделить на указанное условное обозначение.

Также, в расчетах учитываются пусковые токи, то есть потребление электроэнергии при запуске прибора. Такие токи есть наличием у приборов с электродвигателем. Если поставили трансформатор, то нужно мощность таких приборов умножать на пять. В противном случае, трансформатор не предоставит возможность включить прибор.

Двухполупериодный выпрямитель (рис. 85, а) образуют трансформатор Т1, понижающий напряжение сети до 12... 13 В, диоды VI — V4, включенные по мостовой схеме, и конденсатор С1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения. Трансформатор первичной обмоткой I присоединяют к электроосветительной сети через плавкий предохранитель F1 на ток 0,5 А. Нагрузку или стабилизатор напряжения подключают к разъему X1, являющемуся выходом выпрямителя. Сила тока, потребляемого нагрузкой, может достигать 0,4...0,5 А при значительных пульсациях выпрямленного напряжения.

Параметрический стабилизатор (рис. 85, б) состоит из резистора R1 и стабилитрона V5. Его вход подключают к выходу выпрямителя через разъем Х2, а нагрузку к выходу стабилизатора через разъем ХЗ. Выходное напряжение 9 В (зависит от напряжения стабилизации используемого стабилитрона), максимальный ток нагрузки — 15...20 мА.

Компенсационный стабилизатор (рис. 85, в) входным разъемом Х4 подсоединяют к выходу выпрямителя, а стабилизированное напряжение питания нагрузки снимают с выходного разъема Х5. Транзистор V6 — регулирующий элемент стабилизатора. Постоянное напряжение на его базу подается с параметрического стабилизатора R2V5. Балластный резистор R3 поддерживает рабочий режим регулирующего транзистора при отключенной нагрузке. Максимальный ток, потребляемый нагрузкой, может составлять 200 мА. Коэффициент стабилизации выходного напряжения около 30, выходное сопротивление не более 2 Ом.

Возможные конструкции выпрямителя и стабилизаторов напряжения (Разработаны В. Васильевым г. Москва), показаны на рис. 86. Стабилизаторы выполнены в виде сменных приставок к выпрямителю.

Рис. 85. Схемы выпрямителя и стабилизаторов напряжения блока питания транзисторной аппаратуры

Рис. 86. Конструкции выпрямителя и стабилизаторов напряжения

Сетевой трансформатор 77 выпрямителя — ТВК-110ЛМ (его данные приведены в табл. 7 приложения). Фильтрующий конденсатор С1 составлен из двух, соединенных параллельно конденсаторов типа К50-3Б емкостью по 500 мкФ, на номинальное напряжение 25 В (можно использовать конденсатор К50-6 емкостью 1000 мкФ на такое же номинальное напряжение). Трансформатор, диоды выпрямительного моста и фильтрующий конденсатор размещены и смонтированы на панели из листового изоляционного материала (гетинакс, стеклотекстолит), размеры которой определяются габаритами деталей. С помощью металлических уголков панель крепится к боковым стенкам — стойкам. Функцию выходного разъема выпрямителя выполняют два гнезда на передней стенке. Держатель плавкого предохранителя находится на задней стенке, через которую выведен и сетевой шнур с двухполюсной вилкой на конце.

При правильном монтаже деталей выпрямитель налаживать не придется. Надо только измерить напряжение на его выходе при различных нагрузках. При подключении эквивалента нагрузки сопротивлением 30...40 Ом (проволочный резистор) потребляемый ток должен быть в пределах 0,5...0,6 А при напряжении 15... 17 В. Увеличить потребляемый ток до 1,2... 1,4 А можно заменой диодов Д226 выпрямительного моста на более мощные диоды серии Д229.

Параметрический стабилизатор напряжения выполнен в виде переходной колодки, которую входными штепсельными вилками Х2 подключают к выходным гнездам выпрямителя X/, а нагрузку — к ее выходным гнездам ХЗ. Колодка состоит из двух планок, скрепленных между собой с помощью металлических полосок, согнутых наподобие буквы П. Задняя планка, на которой укреплены входные вилки, должна быть из изоляционного материала (гетинакс, текстолит). Передняя планка металлическая, но выходные гнезда должны быть изолированы от нее. Стабилитрон и гасящий резистор выводами припаяны непосредственно к соответствующим гнездам и вилкам.

Чтобы не ошибиться при подключении стабилизатора к выпрямителю, возле вилок и гнезд приставки необходимо пометить полярность напряжения.
Компенсационный стабилизатор напряжения также выполнен в виде переходной колодки, состоящей из передней металлической панели с выходными гнездами Х5 и задней планки с входными вилками Х49 которыми стабилизатор подключают к выходу выпрямителя XL Панель и планка скреплены между собой такими же, как в параметрическом стабилизаторе, металлическими уголками.

Передняя панель — пластина размерами 70 х 50 мм из листового дюралюминия (или алюминия) толщиной 3 мм, она выполняет функцию теплоотводящего радиатора регулирующего транзистора V6. Стабилитрон V5, гасящий и балластный резисторы R2 и R3 смонтированы на контактах входного и выходного разъемов.
Безошибочно смонтированный компенсационный стабилизатор налаживания не требует. Его выходные параметры можно проверить, подключая к нему эквиваленты нагрузок разных сопротивлений.

В любом из описанных здесь стабилизаторов можно использовать маломощный стабилитрон с иным напряжением стабилизации. Соответственно изменится и выходное стабилизированное напряжение. Несколько таких приставок-стабилизаторов с разными выходными напряжениями позволят питать от одного и того же выпрямителя разные по сложности радиотехнические устройства и приборы, конструируемые в кружке.

При изготовлении стабилизаторов по приведенным схемам следует учитывать, что нельзя заранее предугадать, какие точно получатся напряжения на их выходах. Объясняется это разбросом параметров стабилитронов одной и той же серии. Например, напряжение стабилизации стабилитрона Д814Б, наиболее часто используемого радиолюбителями для сетевых блоков питания, может быть 8...9,5 В. Примерно в таких же пределах может быть и выходное напряжение стабилизатора. Чтобы это напряжение было вполне определенного значения, например 9 В, приходится опытным путем подбирать соответствующий стабилитрон. Для питания любительской аппаратуры это необязательно, потому что подобный разброс значений выходного напряжения не имеет практического значения.
При использовании сконструированных стабилизаторов кружковцы должны помнить, что стабилитрон параметрического стабилизатора или регулирующий транзистор компенсационного стабилизатора из-за длительных перегрузок или коротких замыканий в цепях питающейся нагрузки могут перегреться и выйти из строя.

Поэтому перед подключением к сетевым блокам питания любого радиотехнического устройства надо убедиться, что замыканий в нем нет, а сразу же после подключения измерить потребляемый ток — он не должен быть больше допустимого.
Можно усложнить стабилизатор, включив в него защитное устройство от перегрузок. Подобный стабилизатор, схема которого приведена на рис. 87, с двумя фиксированными выходными напряжениями: при включении стабилитрона Д810 (V2) напряжение на входе стабилизатора будет 9 В, при включении стабилитрона Д814Д (V3) — 12 В. Резистор R1 и подсоединенный к нему (переключателем S2) стабилитрон образуют параметрический стабилизатор, создающий на базе управляющего транзистора V4 (относительно минусового проводника) положительное напряжение, соответствующее напряжению стабилизации включенного стабилитрона. Коллекторной нагрузкой этого транзистор; служит эмнттерный переход регулирующего транзистора V5. Нагрузка, подключенная к выходу стабилизатора, оказывается включенной в коллекторную цепь регулирующего транзистора. Диодь V6 и V7 — элементы защиты от перегрузок.

Рис. 87. Схема стабилизатора напряжения с двумя фиксированными выходными напряжениями и защитой от перегрузок

Пока ток нагрузки не превышает 250...300 мА, диод V7 открыт и образует с резистором R3 делитель напряжения, обусловливающего момент срабатывания защиты. Диод V6 в это время закрыт и не влияет на работу стабилизатора.
При коротком замыкании или чрезмерно большом потребляемом токе анодный вывод диода V7 оказывается соединенным с минусовым проводником через малое сопротивление нагрузки и диод закрывается. Диод же V6, наоборот, в это время открывается и шунтирует включенный стабилитрон. При этом оба транзистора закрываются и ток во внешней цепи падает до 20...30 мА.

Регулирующий транзистор V5 (П213, П214, П217) должен быть с теплоотводящим радиатором. Транзистор КТ315 можно заменить кремниевыми п-р-п транзисторами КТ301, КТ312, МП111 — МП111З с коэффициентом передачи тока 40...50, а диод Д223 —диодами Д20, Д206, Д226 с любыми буквенными индексами.

Налаживают этот стабилизатор так. К зажимам XI и Х2 подключают вольтметр постоянного тока и последовательно соединенные проволочный переменный резистор (он имитирует нагрузку) сопротивлением 400...500 Ом и миллиамперметр на ток 500 мА. Движок резистора устанавливают в положение наибольшего введенного сопротивления и подключают вход стабилизатора к выходу выпрямителя. Вольтметр должен показывать напряжение, соответствующее включенному стабилитрону, а миллиамперметр — ток, не превышающий 30 мА.
С уменьшением сопротивления переменного резистора ток через нагрузку должен увеличиваться, а напряжение на нем оставаться практически неизменным. При замыкании выводов переменного резистора должно резко уменьшиться выходное напряжение!— почти до нуля — и ток через нагрузку — до 20...30 мА.

После наладки стабилизатора надо подобрать резистор R3 такого сопротивления, чтобы система защиты срабатывала при токе нагрузки 250...300 мА.

Ненадлежащее качество работы электросетей пагубно влияет на всю без исключения бытовую технику и энергозависимое оборудование. Причем, эта ситуация знакома как жителям отдаленных поселков, так и крупных мегаполисов. Для защиты самых различных приборов от скачков в сети и преобразования переменного тока в постоянный используется специальное оборудование, такое как выпрямитель-стабилизатор напряжения.

Это устройство с успехом применяется как в квартирах, так и на производстве, при условии соответствия поставленной перед ним задачи. Рассмотрим на какие характеристики прибора следует обращать внимание при его выборе, чтобы защитить бытовую технику от колебаний напряжения в сети.

Устройство выпрямителя

Не все оборудование может работать на переменном токе. Для их подключения к сети приходится использовать выпрямители-стабилизаторы напряжения. Они предназначены для создания в нагрузке постоянного тока. Основу такого прибора составляет схема, содержащая диод или вентиль, который может быть, как управляемым, так и не управляемым. В зависимости от используемых элементов различают следующие виды:

• Механический;
• Вакуумный;
• Электронный.

Их главным назначением является преобразование тока. Однако большинство моделей создают пульсации сглаживание которых осуществляют фильтры.

Принцип работы оборудования

В основу функционирования таких приборов положено свойство диода пропускать ток в одном направлении. Это происходит следующим образом. При прохождении через диод синусоидальной волны ее отрицательная составляющая гасится, а положительная пропускается в схему. Отсюда ток на выходе получил название однополупериодного пульсирующего.

Классификация приборов

Оборудование, предназначенное для преобразования тока, подразделяется в зависимости от различных факторов. По числу выпрямляемых фаз различают следующие виды приборов:

1. Одно;
2. Трех;
3. Многофазные.

Первый тип устройств используется в бытовой технике, зарядных устройствах мобильных гаджетов. Трехфазные выпрямители предназначены для электротранспорта и промышленных установок.

Смотрим видео, устройство, виды и принцип работы:

Устройства обоих типов могут быть мостовыми, имеющими схему «моста». Они наиболее часто используются для выпрямления переменного тока при этом имеют минимальные пульсации и лучшее качество постоянного. Мостовые схемы обычно применяют в приборах предназначенных для питания сварочных аппаратов.

Кроме рассмотренного выше параметра классификация выпрямителей осуществляется по таким признакам, как:

• Использование периодов (одно-, двухполупериодные, неполно-, полноволновые);
• Схема работы (умножающие, трансформаторные);
• Тип электронного вентиля (диод, тиристор, полупроводниковый, механический);
• Вид сигнала (цифровой, аналоговый, импульсный).

До недавнего времени в качестве вентилей использовали ртутные выпрямители, но сегодня их заменили полупроводниковые кремниевые. В некоторых моделях применяют тиристоры.

Схема однополупериодного выпрямителя напряжения 12 В состоит из двух диодов и на ее основе собирается двухполупериодный. Он включает в себя два таких прибора, которые включены встречно-параллельно.

Критерии выбора выпрямителей

Приобретая сложное техническое устройство ориентируются на его основные характеристики. Для выпрямителя к таким относятся:

• Номинальное напряжение;
• Выпрямленный ток;
• Частота пульсаций.

Первый параметр обычно указывается двумя переменными. Одна – это напряжение до фильтра, вторая – после него.

Номинальный выпрямленный ток - это среднее значение. Он задается техническими условиями.

Необходимо обращать внимание и на напряжение сети. Для бытовых приборов оно должно составлять 220В с отклонением в любую сторону не более 10%.

Качественным показателем каждого сетевого выпрямителя-стабилизатора напряжения и тока является пульсация. В зависимости от схемы устройства частота гармоники выходных параметров должна быть равна аналогичной величине питающей сети для однопериодных и удвоенному значению ее для двухполупериодных приборов.

Что касается многофазных выпрямителей, то у них этот параметр зависит от схемы и числа фаз.

Важными характеристиками таких приборов являются коэффициенты:

1. Фильтрации;
2. Пульсаций.

Первый – это отношение коэффициента на входе к аналогичной величине на выходе. Второй определяется как соотношение амплитуды гармонической составляющей напряжения или тока к их среднему значению.

Смотрим видео, критерии выбора прибора:

Еще одним параметром, на который ориентируются, выбирая выпрямитель, является нестабильность или колебания напряжения на его выходе. Этот параметр определяется как разница между реальным и номинальным значениями. Если же прибор используется без стабилизатора, то колебания определяются по отклонения напряжения в сети.

Обзор нескольких моделей

Оборудование этого класса выпускается различными производителями и представлено достаточно широко на отечественном рынке. Но не все модели пользуются большим спросом. Одни из-за своей высокой стоимости, вторые по причине низкого качества. Поэтому прежде, чем купить выпрямитель для дома следует внимательно изучить техническую документацию на различные виды устройств, а также ознакомиться с отзывами в сети. Часто в них можно найти много полезной информации. Не лишней будет и консультация со специалистом.

Чтобы несколько упростить выбор необходимого оборудования рассмотрим несколько самых популярных моделей выпрямителей для напряжения.

Одним из них является прибор PRS380. Он способен преобразовать синусоидальное входное напряжение переменного тока в выходное постоянного. Выпрямитель оснащен разъемам для установки в полку 19», которые располагаются на задней панели корпуса.

Современная структура цепи прибора позволило свести потери к минимуму, получив компактное устройство небольшого веса. Сфера применения этого оборудования достаточно широка и рассчитана на все системы постоянного тока, как с аккумуляторами, так и без них.

Номинальная мощность прибора составляет 8000 Вт, а при необходимости ее повышения допускается параллельное подключение нескольких модулей.

Поскольку существуют выпрямители, которые не только устанавливаются на горизонтальных поверхностях, но и могут крепиться на стене, то стоит рассмотреть и такую модель.

Модель PSR06

Это прибор под маркой PSR06-W. Он оснащен дисплеем, установленным на передней панели и предназначенным для контроля значений напряжения и тока на выходе. Устройство отличается компактными размерами и предназначено для монтажа на стену.

При его создании были учтены современные технологии, поэтому прибор отличается широким диапазоном входного напряжения, позволяя получать синусоидальный ток с коэффициентов мощности равным 1.

Выпрямитель оснащен платой контроля и коррекции величин на входе и выполняет их настройку в течение 1,5 мс. Эта особенность позволяет устройству поддерживать заданное значение тока практически до КЗ. При этом настройка выполняется с использованием клавиш, расположенных на лицевой части корпуса. Допускается подключение температурного датчика для компенсации этого параметра при зарядке аккумулятора.

Выбирая данный прибор, обращают внимание не только на технические характеристики прибора, но и на его стоимость. Какую модель купить? Дешевую? Дорогую? Эти вопросы актуальны для всех. Но какие ответы на них дают специалисты?

Выпрямитель - это устройство, преобразующее переменное разнополярное напряжение в пульсирующее однополярное. Такое преобразование можно осуществить с помощью одного или нескольких вентилей - приборов с односторонней проводимостью, включенных по определенной схеме.

Для выпрямителей в качестве вентилей можно использовать электровакуумные (кенотроны), ионные (газотроны) и полупроводниковые диоды, обеспечивающие протекание тока только в одном направлении.

Наиболее распространены полупроводниковые диоды, имеющие по сравнению с кенотронами и газотронами меньшие габариты и вес, большие срок службы и механическую прочность. Полупроводниковые диоды потребляют малую мощность, так как не нуждаются в цепи накала.

Недостатком полупровониковых диодов является сильная зависимость их параметров от температуры. Предельная рабочая температура для германиевых диодов, для кремниевых.

Если обратное напряжение в схеме выпрямителя превышает допустимое обратное напряжение данного типа вентиля, то для обеспечения надежной работы выпрямителя можно использовать последовательное соединение вентилей. В этом случае при одинаковых обратных сопротивлениях вентилей напряжение распределяется поровну между отдельными вентилями. Например, если имеем три последовательно включенных Вентиля (рис. 8.1), то обратное напряжение, приложенное к каждому из них, равно .

При разбросе значений обратных сопротивлений, что харатерно для полупроводниковых диодов, обратное напряжение, приложенное к каждому из диодов, различно. Наибольшее обратное напряжение падает на диоде с наибольшим обратным сопротивлением и может превысить для данного типа диода.

Для равномерного распределения обратного напряжения между последовательно включенными диодами каждый из них шунтируют резистором (рис. 8.1), сопротивление которого на порядок меньше обратного сопротивления данного типа диодов.

При выборе типа вентиля для выпрямителя кроме необходимо также знать максимально допустимый прямой ток через вентиль. Этот параметр связан с максимально допустимой мощностью, выделяемой на диоде, соотношением

где - падение напряжения на открытом диоде при протекании тока , которое составляет для германиевых диодов примерно , а для кремниевых - .

По значению полупроводниковые диоды условно разделяют на маломощные , средней мощности и мощные .

Для выпрямления токов, больших , можно использовать параллельное включение вентилей (рис. 8.2). Выпрямленный ток распределяется поровну между параллельно соединенными вентилями, если их прямые сопротивления равны.

Включении полупроводниковых диодов необходимо учитывать разброс сопротивлений . Наибольший ток протекает через диод с меньшим прямым сопротивлением. Для равномерного распределения токов в каждую ветвь последовательно с диодом включают небольшое добавочное сопротивление .

Обычно выпрямители используются как основные элементы источников питания радиоэлектронной аппаратуры постоянным током. Общая структурная схема такого источника питания представлена на рис. 8.3. В схеме силовой трансформатор изменяет стандартное переменное напряжение сети до такого значения, при котором на выходе выпрямителя обеспечивается заданное постоянное напряжение.

Наличие пульсаций на выходе выпрямителя ухудшает работу большинства потребителей энергии постоянного тока. Например, колебания напряжения питания усилителя могут, накладываясь на полезный сигнал, существенно исказить форму выходного сигнала.

Пульсации на выходе выпрямителя уменьшаются при включении сглаживающих фильтров и стабилизаторов постоянного напряжения.

Для оценки пульсаций на выходе выпрямителя вводится коэффициент пульсаций , определяемый как отношение амплитуды основной (первой) гармоники к постоянной составляющей выпрямленного напряжения, т. е.

Постоянная составляющая представляет собой среднее значение выпрямленного напряжения за период Т

и обычно является исходной величиной при расчете выпрямителя.

Постоянная составляющая выпрямленного тока также задается при расчете выпрямителя