Usměrňovač – Mapa znalostí

Usměrňovač (elektrický proud) – měnič elektrické energie; mechanické, elektrovakuové, polovodičové nebo jiné zařízení určené k přeměně vstupního elektrického proudu ve střídavém směru na proud ve stejnosměrném směru (tj. jednosměrný proud), v konkrétním případě na konstantní výstupní elektrický proud.

Většina usměrňovačů vytváří pulsující proud spíše než stejnosměrný proud, filtry se používají k vyhlazení pulsací.

Zařízení, které plní opačnou funkci – přeměňuje stejnosměrný proud na střídavý – se nazývá invertor.

Kvůli principu reverzibility elektrických strojů jsou usměrňovač a invertor dvě varianty stejného elektrického stroje (platí pouze pro invertor na bázi elektrického stroje).

Související pojmy

Invertor je zařízení pro přeměnu stejnosměrného proudu na střídavý proud změnou hodnoty napětí. Obvykle je to generátor periodického napětí, tvarem blízký sinusoidě, nebo diskrétní signál.

Třífázový napájecí systém je speciálním případem vícefázových systémů střídavých elektrických obvodů, ve kterých působí sinusové EMF stejné frekvence vytvořené společným zdrojem, posunuté vůči sobě v čase o určitý fázový úhel. V třífázovém systému je tento úhel 2π/3 (120°).

Rezistor (anglicky rezistor, z latiny resisto – I resist) je pasivní prvek elektrických obvodů, který má určitou nebo proměnnou hodnotu elektrického odporu, určený k lineární přeměně proudu na napětí a napětí na proud, omezování proudu, pohlcování elektrické energie, atd. Velmi široce používaná součást téměř všech elektrických a elektronických zařízení.

Tyristor je polovodičová součástka vyrobená na bázi polovodičového monokrystalu se třemi nebo více pn přechody a se dvěma stabilními stavy.

Diodový můstek je elektrické zařízení určené k přeměně („usměrnění“) střídavého proudu na pulzující (stejnosměrný) proud. Tento typ usměrnění se nazývá celovlnné usměrnění.

Odkazy v literatuře

Dalším faktorem, který má velký vliv na činnost měniče, jsou setrvačné vlastnosti diod instalovaných v usměrňovači sekundárního okruhu. Tyto vlastnosti jsou charakterizovány dobou resorpce přebytečných nosičů náboje a dobou obnovy zpětného odporu. U diod používaných v usměrňovačích pulzních měničů musí mít hodnoty těchto parametrů minimální hodnotu (řádově několik nanosekund). Takové parametry mohou mít vysokofrekvenční nebo pulzní diody bez setrvačnosti. V provozním režimu jsou usměrňovací diody (viz obr. 1.8) střídavě v otevřeném stavu. V okamžiku sepnutí jsou obě diody nějakou dobu v otevřeném stavu, protože jedna z nich se začíná zavírat a druhá se právě otevírá. V důsledku toho je během přechodového spínacího procesu, jehož trvání je určeno setrvačnými vlastnostmi diod, sekundární vinutí těmito diodami na krátkou dobu zkratováno. To vede ke zvýšení kolektorového proudu v důsledku krátkodobého zvýšení zátěže, přehřátí tranzistorů a zkreslení tvaru čela pulzního napětí prodlužující jeho dobu trvání. Vliv inerciálních vlastností diod na výkonové tranzistory je takový, že tranzistory jsou současně po určitou dobu otevřené a protékají jimi proudy. To způsobuje další ztráty výkonu a může způsobit poruchu tranzistoru.

Paralelně s každou z diod v sestavě SBD1 jsou zapojeny tlumící RC obvody, které snižují úroveň parazitních kmitů, které se vyskytují na frontách impulsů. Na svorky vinutí W4 a W5 transformátoru je připojen proporcionální integrační filtr na prvcích R33 a C21. Obvod usměrňovače pro kanály +12 a -12 V využívá konvenční diody se zlepšenými pulzními charakteristikami. Pomocí proporcionálního integračního filtru R33, C21 se „vytahují“ čela impulsů a jsou vytvořeny příznivější podmínky pro spínání diod jak v sestavě SBD2, tak diod D21 a D22. Během zvýšeného čela impulsu se obnoví plný zpětný odpor diod.

Ve zjednodušené verzi je algoritmus provozu napájecího zdroje následující. Střídavé napětí, které přichází na vstup napájecího zdroje, je zpracováváno přepěťovou ochranou a vysokonapěťovým usměrňovačem. Napětí usměrněné vysokonapěťovým filtrem je přiváděno do pulzního transformátoru, který jej snižuje na požadovanou úroveň. Dále je redukované stejnosměrné napětí přiváděno do stabilizátoru, který sleduje napěťové charakteristiky a v případě potřeby je převádí. Výsledkem je soubor napětí, která mají potřebné charakteristiky: ?5 a ?12 V s požadovanou proudovou silou.

Modulární konstrukce umožňuje vyvinout přístup k vyhledávání a odstraňování vznikajících poruch. K tomu však potřebujete znát princip fungování každého napájecího modulu. Vypadá to takhle. Střídavé napětí, které přichází na vstup napájecího zdroje, je zpracováváno přepěťovou ochranou a vysokonapěťovým usměrňovačem. Napětí usměrněné vysokonapěťovým filtrem je přiváděno do pulzního transformátoru, který jej snižuje na požadovanou úroveň. Dále je redukované stejnosměrné napětí přenášeno do stabilizátoru, který sleduje napěťové charakteristiky a v případě potřeby je převádí. Výsledkem je sada napětí, která mají potřebné charakteristiky: +5 V a +12 V s požadovanou proudovou silou.

Svařování argonovým obloukem netavnou nebo tavnou elektrodou se provádí stejnosměrným a střídavým proudem. Zařízení pro ruční stejnosměrné svařování se skládá ze stejnosměrného svařovacího generátoru nebo svařovacího usměrňovače, předřadného reostatu, plyno-elektrického hořáku, plynové láhve, reduktoru a kontrolních přístrojů (ampérmetr, voltmetr a průtokoměr plynu).

Související pojmy (pokračování)

Třífázový usměrňovač je zařízení používané k získávání stejnosměrného proudu z třífázového střídavého proudu systému Dolivo-Dobrovolsky.

Transformátor (z latinského transformare – „transformovat, transformovat“) je statické elektromagnetické zařízení, které má dvě nebo více indukčně vázaných vinutí na jakémkoli magnetickém obvodu a je určeno k přeměně jednoho nebo více systémů (napětí) střídavého proudu prostřednictvím elektromagnetické indukce. do jednoho nebo více jiných systémů (napětí), bez změny frekvence.

Kartáčově komutátorová jednotka je jednotka elektrického stroje, která zajišťuje elektrické spojení mezi obvodem rotoru a obvody umístěnými ve stacionární části stroje. Skládá se z komutátoru (soubor kontaktů umístěných na rotoru) a kartáčů (kluzné kontakty umístěné vně rotoru a přitisknuté ke komutátoru).

Sekundární napájecí zdroj je zařízení, které převádí parametry elektrické energie hlavního napájecího zdroje (například průmyslové sítě) na elektrickou energii s parametry nezbytnými pro provoz pomocných zařízení Napájecí zdroj lze integrovat do celkového obvodu (. obvykle v jednoduchých zařízeních nebo když je i mírný pokles napětí na napájecích vodičích nepřijatelný – například základní deska počítače má vestavěné převodníky;

Induktor (někdy tlumivka) je šroubová, spirálová nebo spirálová cívka vyrobená z vinutého izolovaného vodiče, která má značnou indukčnost s relativně malou kapacitou a nízkým činným odporem. V důsledku toho, když cívkou protéká střídavý elektrický proud, je pozorována její významná setrvačnost.

Klíč (spínač, spínač) je elektrické spínací zařízení sloužící k uzavření a rozepnutí elektrického obvodu.

Autotransformátor je varianta transformátoru, ve které jsou primární a sekundární vinutí zapojeny přímo a díky tomu mají nejen magnetické, ale i elektrické spojení. Vinutí autotransformátoru má několik svorek (alespoň 3), jejichž připojením lze získat různá elektrická napětí.

Vyhlazovací filtr – zařízení pro vyhlazení vlnění po usměrnění střídavého proudu. Nejjednodušším vyhlazovacím filtrem je velkokapacitní elektrolytický kondenzátor zapojený paralelně se zátěží. Často je paralelně s elektrolytickým kondenzátorem instalována filmová (nebo keramická) kapacita frakcí nebo jednotek mikrofaradů, aby se eliminovalo vysokofrekvenční rušení.

Dioda (ze starořeckého δις – dvě a -od – z koncovky -od výrazu elektroda; lit. „dvouelektroda“; kořen -od pochází ze starořeckého ὁδός „cesta“) – elektronický prvek s rozdílná vodivost v závislosti na směru elektrického proudu.

Kondenzátor (z latinského condensare – „kompaktní“, „zahuštěný“ nebo z latinského condensatio – „akumulace“) je dvoupólová síť s konstantní nebo proměnnou hodnotou kapacity a nízkou vodivostí; zařízení pro akumulaci náboje a energie elektrického pole.

Kenotron (ze starořeckého kenos – prázdný a (elektr)tron) je elektronická elektronka určená pro usměrňování střídavého proudu. Jedná se o typ vakuové diody. Používá se v obvodech vysokonapěťových střídavých usměrňovačů, dříve byl široce používán v obvodech horizontálních snímacích koncových stupňů elektronkových televizorů a v rentgenových instalacích.

Rtuťový usměrňovač, ignitron (z latiny ignis – oheň a elektron) je jednoanodové iontové zařízení s rtuťovou katodou a řízeným obloukovým výbojem. Používá se jako rtuťový elektrický ventil ve výkonných usměrňovacích zařízeních, elektrických pohonech, elektrických svařovacích zařízeních, trakčních a usměrňovacích rozvodnách atd. s průměrným proudem stovek ampér a usměrněným napětím do 5 kV.

Regulátor napětí je elektromechanické nebo elektrické (elektronické) zařízení, které má napěťový vstup a výstup, navržený tak, aby udržoval výstupní napětí v úzkých mezích, s významnou změnou vstupního napětí a výstupního zatěžovacího proudu.

Měnič elektrické energie je elektrické zařízení, které přeměňuje elektrickou energii s určitými hodnotami parametrů a/nebo ukazatelů kvality na elektrickou energii s jinými hodnotami parametrů a/nebo ukazatelů kvality. Polovodičová zařízení jsou široce používána k implementaci měničů, protože poskytují vysokou účinnost.

Impulzní stabilizátor napětí (klíčový stabilizátor napětí, také nazývaný pulsní měnič, spínaný zdroj) je stabilizátor napětí, ve kterém regulační prvek (spínač) pracuje v pulsním režimu, to znamená, že regulační prvek periodicky otevírá a zavírá.

Proudový transformátor je transformátor, jehož primární vinutí je připojeno ke zdroji proudu a sekundární vinutí je připojeno k měřicím nebo ochranným zařízením, které mají nízký vnitřní odpor.

Galvanické oddělení – přenos energie nebo informačního signálu mezi elektrickými obvody, které mezi sebou nemají přímý elektrický kontakt.

Stykač (lat. contāctor „stykač“) je dvoupolohové elektromagnetické zařízení určené pro časté dálkové zapínání a vypínání silových elektrických obvodů v běžném provozu. Typ elektromagnetického relé.

Synchronní stroj je střídavý elektrický stroj, jehož otáčky rotoru se rovnají rychlosti magnetického pole ve vzduchové mezeře.

Motor-generátor (německy: Umformer, motor-generator) je elektrický stroj pro přeměnu elektrické energie z jedné formy na druhou, nebo v některých případech fungující jako vodič elektrické energie, který tuto přeměnu nakonec neprodukuje.

Bipolární tranzistor s izolovaným hradlem (IGBT) je tříelektrodové výkonové polovodičové zařízení, které kombinuje dva tranzistory v jedné polovodičové struktuře: bipolární (tvoří výkonový kanál) a pole s efektem pole (tvoří řídicí kanál). Používá se především jako výkonný elektronický spínač ve spínaných zdrojích, měničích a řídicích systémech elektrických pohonů.

Vibrační měnič je elektromechanické zařízení určené k přeměně nízkonapěťového stejnosměrného napětí na střídavé napětí přepínáním kontaktů.

Kondenzátorové motory jsou typem asynchronního motoru, ve kterém jsou kondenzátory součástí vinutí, aby vytvořily fázový posun proudu. Jsou připojeny k jednofázové síti pomocí speciálních obvodů. Podle počtu fází statoru se dělí na dvoufázové a třífázové.

Magnetický zesilovač (amplistat – z angl. zesilovač – zesilovač a statický – statický, bez pohyblivých částí, transductor – z angl. transductor) je elektromagnetické zařízení, jehož činnost je založena na využití nelineárních magnetických vlastností feromagnetických materiálů a je navržen tak, aby zesiloval nebo převáděl elektrické signály. Používá se v automatických regulačních, řídicích a monitorovacích systémech.

Síťové napětí je střední kvadratická (efektivní) hodnota napětí ve střídavé elektrické síti přístupné koncovým spotřebitelům.

Polovodičová dioda je polovodičové zařízení v širokém smyslu – elektronické zařízení vyrobené z polovodičového materiálu, které má dvě elektrické svorky (elektrody). V užším slova smyslu se jedná o polovodičovou součástku, v jejíž vnitřní struktuře je vytvořen jeden pn přechod.

Vnitřní odpor dvousvorkové sítě je impedance v ekvivalentním obvodu dvousvorkové sítě, skládající se z generátoru napětí a impedance zapojených do série (viz obrázek). Koncept se používá v teorii obvodů při nahrazení reálného zdroje ideálními prvky, tedy při přechodu na ekvivalentní obvod.

Stejnosměrný motor (stejnosměrný motor) je stejnosměrný elektrický stroj, který přeměňuje stejnosměrnou elektrickou energii na mechanickou energii.

Rtuťový usměrňovač je také rtuťový ventil, iontové zařízení s jednosměrnou vodivostí a používá se k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný proud pomocí obloukového výboje, který se vyskytuje ve rtuťových parách při nízkém tlaku.

Elektrický obvod (galvanický obvod) je soubor zařízení, prvků určených pro tok elektrického proudu, jehož elektromagnetické děje lze popsat pomocí pojmů síla proudu a napětí.

Reostat (potenciometr, proměnný odpor, proměnný rezistor; ze starořeckého ῥέος „průtok“ a στατός „stání“) je elektrické zařízení vynalezené Johannem Christianem Poggendorffem, které slouží k regulaci proudu a napětí v elektrickém obvodu získáním požadovaného odporu. hodnota . Zpravidla se skládá z vodivého prvku se zařízením pro regulaci elektrického odporu. Odpor lze měnit plynule nebo stupňovitě.

Frekvenční měnič je elektronické zařízení pro změnu frekvence elektrického proudu (napětí).

Relé (francouzsky relé) je prvek automatických zařízení, který při vystavení vnějším fyzikálním jevům přeskočí na konečný počet výstupních hodnot.

Voltmetr (volt + řecky μετρεω „Měřím“) je přímo čtecí měřicí zařízení pro stanovení napětí nebo EMF v elektrických obvodech. Připojeno paralelně k zátěži nebo zdroji elektrické energie.

Asynchronní stroj je střídavý elektrický stroj, jehož otáčky rotoru nejsou stejné (v režimu motoru menší) než rychlost otáčení magnetického pole vytvářeného proudem statorového vinutí.

Když je bipolární tranzistor zapnut podle obvodu se společným emitorem (CE), vstupní signál je aplikován na bázi vzhledem k emitoru a výstupní signál je odstraněn z kolektoru vzhledem k emitoru. V tomto případě je výstupní signál invertován vzhledem ke vstupnímu signálu (u harmonického signálu se fáze výstupního signálu liší od vstupního signálu o 180°). Toto zahrnutí tranzistoru umožňuje získat největší výkonový zisk, protože proud i napětí jsou zesíleny.

Stejnosměrný stroj je elektrický stroj určený k přeměně mechanické energie na stejnosměrnou elektrickou energii (generátor) nebo pro zpětnou přeměnu (motor). DC stroj je reverzibilní.

Zdroj proudu (v teorii elektrických obvodů) je prvek, dvousvorková síť, jejíž intenzita proudu nezávisí na napětí na jejích svorkách (pólech). Používají se také pojmy generátor proudu a ideální zdroj proudu.

Ampérmetr (od ampér + μετρέω „měřím“) je zařízení pro měření proudu v ampérech. Stupnice ampérmetrů je kalibrována v mikroampérech, miliampérech, ampérech nebo kiloampérech v souladu s měřicími limity přístroje.

Tetroda je elektronka, která má čtyři elektrody: termionickou katodu (přímou nebo nepřímo vyhřívanou), dvě mřížky (kontrolní a stínící) a anodu. Vynalezl Walter Schottky v roce 1919. Přijímací a zesilovací tetrody byly používány v rádiových přijímacích cestách, než se pentody rozšířily. Oscilační a modulátorové tetrody se dodnes používají ve výkonových stupních rádiových vysílačů. Svazkové tetrody našly uplatnění v koncových stupních nízkofrekvenčních zesilovačů (LF) a jsou široce používány dodnes.

Elektrický stroj je elektromechanický měnič fyzikální energie, založený na jevu elektromagnetické indukce a ampérové ​​síle působící na vodič s proudem pohybující se v magnetickém poli.

V elektrotechnice je ventil obecný název pro zařízení, jejichž odpor závisí na směru proudu, který jimi protéká (nebo na polaritě napětí, které je na ně aplikováno). Ventil si můžete představit jako spínač, který se zavírá při jedné polaritě napětí, které je na něj aplikováno, a otevírá se při druhé. Ideální ventil má nekonečnou vodivost v jednom směru proudu a nulovou ve druhém směru. Ve skutečnosti může odpor zařízení používaných jako ventily.

Složený tranzistor je elektrické spojení dvou (nebo více) bipolárních tranzistorů, tranzistorů s efektem pole nebo tranzistorů IGBT za účelem zlepšení jejich elektrických charakteristik. Mezi tyto obvody patří tzv. Darlingtonův pár, Szyklaiův pár, kaskádový obvod pro spínání tranzistorů, tzv. proudový zrcadlový obvod atd.

DC generátor je elektrický stroj, který přeměňuje mechanickou energii na stejnosměrnou elektrickou energii.

Elektrická impedance (komplexní elektrický odpor) (anglicky impedance z latinského impedio „bránit“) je komplexní odpor mezi dvěma uzly obvodu nebo dvoukoncové sítě pro harmonický signál.

Usměrňovač je zařízení pro přeměnu vstupního střídavého proudu na stejnosměrný výstupní elektrický proud.

Konstrukční schéma usměrňovače je znázorněno na obrázku níže.

Obrázek 1. Strukturní schéma usměrňovače. Author24 — online výměna studentských prací

Tr. — transformátor; B – usměrňovací zařízení; F — filtr; Umění. — stabilizátor napětí nebo proudu; H — zatížení.

Usměrňovače elektrického proudu jsou klasifikovány podle následujících vlastností:

1. Podle typu spínaného proudu mohou být usměrňovače s elektronickým pasivním spínáním, mechanické synchronní s proudovým spínačem kartáč-kolektor, mechanické synchronní s kontaktním usměrňovačem nebo s elektronicky řízeným spínáním.
2. Podle stupně využití půlperiod střídavého napětí mohou být usměrňovače celovlnné (využívají plně sinusové půlvlny), jednopůlvlnné (procházejí pouze jednou půlvlnou do zátěže), částečné (využívají pouze půlperiody sinusoidy) a dvoupůlvlnné (schopné procházet dvěma vlnami).
3. Usměrňovače mohou být podle výkonu usměrňovače signálů (používané v radiotechnice a automatizaci), stejně jako výkonové usměrňovače (používané v energetice a elektronice).
4. Podle rektifikačního schématu mohou být usměrňovače můstkové, s galvanickým oddělením, transformátorové, s násobením napětí, beztransformátorové atd.
5. Podle typu elektronického ventilu mohou být usměrňovače gas-tronic, ignitron, trubice atd.
6. V závislosti na počtu použitých fází mohou být usměrňovače jedno-, dvou-, tří- nebo vícefázové.
7. Podle počtu kanálů mohou být usměrňovače vícekanálové a jednokanálové.
8. Podle řiditelnosti mohou být usměrňovače tyristorové (řízené) a diodové (neřízené).
9. Podle stupně kompletnosti můstků mohou být usměrňovače čtvrtmůstkové, polomůstkové nebo celomůstkové.
10. Podle velikosti usměrněného napětí mohou být usměrňovače vysokonapěťové, nízkonapěťové a středněnapěťové.
11. Usměrňovače lze podle účelu použít pro svařování, zinkování, napájení anodových obvodů atd.
12. Na základě přítomnosti stabilizačních zařízení mohou být usměrňovače nestabilizované a stabilizované.
13. Podle způsobu připojení mohou být usměrňovače paralelní, sériové a paralelně-sériové.
14. Podle způsobu kombinace mohou být usměrňovače samostatné, nebo sloučené do prstenců nebo hvězd.
15. Podle frekvence usměrněného proudu mohou být usměrňovače nízko-, středně- a vysokofrekvenční.

“Usměrňovače napětí a elektrického proudu”
Pomoc od odborníka na téma práce
Řešení problému s AI za 2 minuty
Najděte řešení svého problému mezi 1 000 000 odpověďmi

Oblast použití usměrňovačů napětí a elektrického proudu

Usměrňovače elektrického proudu a napětí se používají v systémech, kde je potřeba přeměnit střídavý proud na stejnosměrný proud. Používají se například v:

1. Elektrické splachovací systémy. Zde se používají k napájení hlavních stejnosměrných motorů vrtných souprav a vozidel a také v palubních napájecích měničích pro autonomní vozidla.
2. Napájecí zdroje. Zde se používají jako napájecí zdroje pro různá zařízení.
3. Svařovací stroje.
4. Ventilové bloky konvertorových rozvoden napájecích soustav Zde se používají v úpravnách vody, galvanických lázních, napájení průmyslových podniků, v energetických přenosových soustavách atd.
5. Složení rectennas. Zde se používají v systémech pro získávání energie z okolních elektromagnetických signálů, stejně jako v bezdrátových systémech pro přenos elektrické energie.

Rekténa je nelineární anténa, která se používá k přeměně energie pole elektromagnetických vln, které na ni dopadá, na energii stejnosměrného proudu.

Usměrňovače násobiče napětí

Napěťové násobiče se používají tam, kde je potřeba, aby vstupní střídavé napětí bylo nižší než výstupní stejnosměrné napětí. Tento typ usměrňovače zahrnuje usměrňovač Willard, násobič Cockcroft-Walton, usměrňovač Greinacher a zdvojovač napětí můstku.

Usměrňovač Willard se skládá z kondenzátoru (zapojeného do série s vinutím) a diody (zapojené paralelně se zátěží). Jeho zvláštností je, že jako vyhlazovací filtr používá sytič. Usměrňovač Greinacher se skládá ze dvou diod a jako vyhlazovací filtr používá kondenzátor tento obvod se používá v amplitudových detektorech rádiových přijímačů. Multiplikátor Cockcroft-Walton poskytuje možnost několikanásobného zvýšení výstupního napětí. Cockcroft a Walton jej použili k provedení prvního experimentu štěpení atomových částic v urychlovači. V současnosti se používá v systémech, kde je potřeba získat velmi vysoké napětí.

Usměrňovače pro násobení napětí mají ve srovnání s jinými typy několik nevýhod. Patří mezi ně vysoké úrovně pulzace a vysoký vnitřní odpor.