전기 에너지는 편리하게 전송되고 교류 전압의 형태로 크기가 변환됩니다. 이 형태로 최종 소비자에게 전달됩니다. 그러나 많은 장치에 전원을 공급하려면 여전히 일정한 전압이 필요합니다.
전기 공학에서 정류기가 필요한 이유
AC 전압을 DC로 변환하는 작업은 정류기에 할당됩니다. 이 장치는 널리 사용되며 무선 및 전기 공학에서 정류 장치의 주요 사용 영역은 다음과 같습니다.
- 전력 전기 설비(견인 변전소, 전기 분해 설비, 동기 발전기의 여기 시스템) 및 강력한 DC 모터를 위한 직류 형성;
- 전자 장치용 전원 공급 장치;
- 변조된 무선 신호의 감지;
- 자동 이득 제어 시스템을 구축하기 위한 입력 신호의 레벨에 비례하는 일정한 전압의 형성.
정류기의 전체 범위는 광범위하며 하나의 검토 프레임워크 내에서 이를 나열하는 것은 불가능합니다.
정류기의 작동 원리
정류 장치의 작동은 요소의 단면 전도성 속성을 기반으로 합니다. 다양한 방법으로 이 작업을 수행할 수 있습니다. 기계식 동기 기계 또는 전기 진공 장치의 사용과 같은 산업 응용 분야를 위한 많은 방법은 과거의 일이 되었습니다. 이제 한 방향으로 전류를 전도하는 밸브가 사용됩니다. 얼마 전까지만 해도 고전력 정류기에 수은 소자가 사용되었습니다. 현재는 반도체(실리콘) 소자로 거의 대체되고 있습니다.
일반적인 정류기 회로
정류 장치는 다양한 원리에 따라 구축할 수 있습니다. 장치 회로를 분석할 때 정류기 출력의 정전압은 조건부로만 호출할 수 있다는 점을 기억해야 합니다. 이 노드는 맥동 단방향 전압을 생성하며, 대부분의 경우 필터로 이를 부드럽게 해야 합니다. 일부 소비자는 또한 정류된 전압의 안정화를 요구합니다.
단상 정류기
가장 간단한 AC 전압 정류기는 단일 다이오드입니다.
그것은 정현파의 양의 반파를 소비자에게 전달하고 음의 반파를 "차단"합니다.
이러한 장치의 범위는 작습니다. 주로, 스위칭 전원 공급 장치 정류기비교적 높은 주파수에서 작동합니다. 한 방향으로 흐르는 전류를 생성하지만 다음과 같은 심각한 단점이 있습니다.
- 높은 수준의 리플 - 직류를 매끄럽게 만들고 얻으려면 크고 부피가 큰 커패시터가 필요합니다.
- 강압 (또는 승압) 변압기의 전력을 불완전하게 사용하여 필요한 무게 및 크기 표시기를 증가시킵니다.
- 출력에서의 평균 EMF는 공급된 EMF의 절반 미만입니다.
- 다이오드에 대한 요구 사항 증가(반면에 하나의 밸브만 필요함).
따라서 보다 널리 전파(브리지) 회로.
여기에서 전류는 한 방향으로 주기당 두 번 부하를 통해 흐릅니다.
- 빨간색 화살표로 표시된 경로를 따라 양의 반파;
- 녹색 화살표로 표시된 경로를 따라 음의 반파.
음파는 사라지지 않고 사용되기 때문에 입력 트랜스포머의 전력을 더 많이 사용합니다. 평균 EMF는 반파 버전의 두 배입니다. 리플 전류의 모양은 훨씬 직선에 가깝지만 평활 콘덴서가 여전히 필요합니다. 리플 주파수가 주전원 전압의 주파수의 두 배이기 때문에 용량과 치수가 이전 경우보다 작아집니다.
직렬로 연결될 수 있는 두 개의 동일한 권선이 있거나 중간에 탭이 있는 권선이 있는 변압기가 있는 경우 전파 정류기는 다른 방식에 따라 구축할 수 있습니다.
이 옵션은 실제로 반파 정류기의 이중 회로이지만 전파 정류기의 모든 장점을 가지고 있습니다. 단점은 특정 디자인의 변압기를 사용해야 한다는 것입니다.
변압기가 아마추어 조건에서 만들어지면 필요에 따라 2차 권선을 감는 데 장애물이 없지만 약간 더 큰 철을 사용해야 합니다. 그러나 4 개의 다이오드 대신 2 개의 다이오드 만 사용하면 무게와 크기 표시기의 손실을 보상하고 승리 할 수 있습니다.
정류기가 고전류용으로 설계되고 밸브를 라디에이터에 설치해야 하는 경우 다이오드 수의 절반을 설치하면 상당한 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 이러한 정류기는 브리지 회로에 조립된 것보다 두 배의 내부 저항을 가지므로 변압기 권선의 가열 및 관련 손실도 더 높다는 점을 고려해야 합니다.
3상 정류기
이전 회로에서 유사한 원리에 따라 조립된 3상 전압 정류기로 이동하는 것이 논리적입니다.
출력 전압 모양은 직선에 훨씬 더 가깝고 리플 레벨은 14%에 불과하며 주파수는 주 전압 주파수의 3배입니다.
그러나 이 회로의 소스는 반파 정류기이므로 3상 전압 소스로도 극복할 수 없는 단점이 많습니다. 주된 것은 변압기 전력의 불완전한 사용이며 평균 EMF는 1.17⋅E입니다.2에프 (변압기의 2차 권선의 EMF의 유효 값).
최고의 매개 변수에는 3상 브리지 회로가 있습니다.
여기서 출력 전압 리플의 진폭은 14%로 동일하지만 주파수는 입력 AC 전압의 육각형 주파수와 같으므로 필터 커패시터의 커패시턴스는 제시된 모든 옵션 중에서 가장 작습니다. 그리고 출력 EMF는 이전 회로의 두 배입니다.
이 정류기는 별 모양의 2차 권선이 있는 출력 변압기와 함께 사용되지만 출력이 델타로 연결된 변압기와 함께 사용하면 동일한 밸브 어셈블리가 훨씬 덜 효율적입니다.
여기서 맥동의 진폭과 주파수는 이전 회로와 동일합니다. 그러나 평균 EMF는 이전 계획보다 적습니다. 따라서이 포함은 거의 사용되지 않습니다.
전압 증배기 정류기
출력 전압이 입력 전압의 배수인 정류기를 구축하는 것이 가능합니다. 예를 들어 전압이 2배가 되는 회로가 있습니다.
여기서 커패시터 C1은 음의 반주기 동안 충전되고 입력 사인파의 양의 파형과 직렬로 전환됩니다. 이 구성의 단점은 정류기의 낮은 부하 용량과 커패시터 C2가 전압 값의 두 배 미만이라는 사실입니다. 따라서 이러한 회로는 진폭 검출기용 저전력 신호의 이중 정류를 위한 무선 공학, 자동 이득 제어 회로의 측정 요소 등으로 사용됩니다.
전기 공학 및 전력 전자 분야에서는 배가 방식의 다른 버전이 사용됩니다.
Latour 방식에 따라 조립된 더블러는 하중 용량이 큽니다. 각 커패시터는 입력 전압이 낮으므로 무게와 크기 면에서 이 옵션도 이전 옵션보다 성능이 뛰어납니다. 양의 반주기 동안 커패시터 C1은 음의 C2 동안 충전됩니다. 커패시터는 직렬로 연결되고 부하와 관련하여 병렬로 연결되므로 부하 양단의 전압은 합과 같습니다 충전된 커패시터의 전압. 리플 주파수는 주전원 전압의 주파수의 두 배이며 값은 다음과 같습니다. 능력의 가치에서. 클수록 리플이 적습니다. 그리고 여기에서 합리적인 타협점을 찾아야 합니다.
회로의 단점은 부하 단자 중 하나를 접지하는 것이 금지되어 있다는 것입니다. 이 경우 다이오드 또는 커패시터 중 하나가 단락됩니다.
이 회로는 여러 번 계단식으로 연결할 수 있습니다. 따라서 포함의 원리를 두 번 반복하면 4 배 전압 등의 회로를 얻을 수 있습니다.
회로의 첫 번째 커패시터는 전원 공급 장치의 전압을 견뎌야하고 나머지는 공급 전압의 두 배입니다. 모든 밸브는 이중 역전압 정격이어야 합니다. 물론 회로의 안정적인 작동을 위해서는 모든 매개변수에 최소 20%의 여유가 있어야 합니다.
적절한 다이오드가 없으면 직렬로 연결할 수 있습니다. 이 경우 최대 허용 전압이 1배 증가합니다. 그러나 각 다이오드와 병렬로 이퀄라이징 저항을 연결해야 합니다. 그렇지 않으면 밸브 매개변수의 확산으로 인해 역전압이 다이오드 사이에 고르지 않게 분포될 수 있기 때문에 이 작업을 수행해야 합니다. 결과는 다이오드 중 하나에 대한 가장 큰 값의 초과일 수 있습니다. 그리고 체인의 각 요소가 저항으로 분로되면(그 값은 동일해야 함) 역 전압은 정확히 동일하게 분배됩니다. 각 저항의 저항은 다이오드의 역 저항보다 약 10배 작아야 합니다. 이 경우 회로 작동에 대한 추가 요소의 영향이 최소화됩니다.
이 회로에서 다이오드의 병렬 연결은 필요하지 않을 것이며 여기의 전류는 작습니다. 그러나 부하가 심각한 전력을 소비하는 다른 정류기 회로에서 유용할 수 있습니다. 병렬 연결은 밸브를 통해 허용되는 전류를 곱하지만 모든 것이 매개변수의 편차를 망칩니다. 결과적으로 하나의 다이오드가 가장 많은 전류를 받아 견딜 수 없습니다. 이를 피하기 위해 저항은 각 다이오드와 직렬로 배치됩니다.
저항 값은 최대 전류에서 전압 강하가 1볼트가 되도록 선택됩니다. 따라서 1A의 전류에서 저항은 1옴이어야 합니다. 이 경우 전력은 1와트 이상이어야 합니다.
이론적으로 전압 다중도는 무한정 증가할 수 있습니다. 실제로 이러한 정류기의 부하 용량은 추가 단계마다 급격히 떨어집니다. 결과적으로 부하 양단의 전압 강하가 곱셈 계수를 초과하여 정류기의 작동이 무의미해지는 상황에 이를 수 있습니다. 이 단점은 이러한 모든 계획에 내재되어 있습니다.
종종 이러한 전압 증배기는 우수한 절연 상태에서 단일 모듈로 생산됩니다. 예를 들어, 음극선관을 모니터로 사용하여 텔레비전이나 오실로스코프에서 고전압을 생성하기 위해 유사한 장치가 사용되었습니다. 초크를 사용하는 이중 방식도 알려져 있지만 유통을받지 못했습니다. 권선 부품은 제조하기 어렵고 작동이 매우 안정적이지 않습니다.
정류 회로가 많이 있습니다. 이 노드의 넓은 범위를 감안할 때 회로 선택과 요소 계산에 의식적으로 접근하는 것이 중요합니다. 이 경우에만 길고 안정적인 작동이 보장됩니다.
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