na 2024/06/17 477

Hrbtenica električnih sistemov: celovit vodnik za usmernike

Popravljanje je osnovni vidik elektrotehnike, dober za pretvorbo izmeničnega toka (AC) v neposredni tok (DC), ki je uporabna za delovanje številnih elektronskih naprav in sistemov.Ta članek preučuje podrobne vidike popravljanja, ki zajemajo osnovna načela, različne komponente in različne vrste usmernikov, prilagojenih za posebne aplikacije in potrebe po moči.Z raziskovanjem delovanja napol valovanja in polnih valov, vključno z naprednimi tipi, kot so mostni in polifazni usmerniki, pridobimo vpogled v njihove zmogljivosti, omejitve in tehnološki napredek, ki povečujejo njihovo učinkovitost in uporabo.Članek obravnava tudi praktične uporabe, kjer so potrebni usmerniki, od telekomunikacij do medicinskih pripomočkov, ki prikazujejo njihov širok vpliv na sodobno tehnologijo.Poudarja vlogo komponent, kot so diode in kondenzatorji, pri zagotavljanju stalnega DC-izhoda iz nestabilnega vhoda izmeničnega toka, s ciljem ponudbe poglobljenega razumevanja tehnologij za popravljanje in njihovega pomena v vsakodnevnih in specializiranih električnih namenih.

Katalog

Slika 1: usmerni vezje

Kaj je popravljanje?

Popravljanje je postopek spreminjanja vedenja električnega toka iz teka v več smereh, da teče samo v eni smeri.V večini elektronskih naprav obstajata dve vrsti tokov: izmenični tok (AC) in neposredni tok (DC).AC v določenem obdobju večkrat spreminja smer, medtem ko DC vztrajno teče v eno smer.Da bi elektronske naprave in naprave prejemale neprekinjeno napajalno napajanje, je treba AC pretvoriti v DC, postopek, znan kot AC rektifikacija.

Slika 2: Shematski diagram popravljanja

Usmernik, sestavni del, ki opravlja to nalogo, lahko ima različne oblike, vključno z diodami v trdnem stanju, diodami vakuumske cevi, živosrebrnimi ventili, silicijevim nadzorom usmernikov in drugimi polprevodniškimi stikali na osnovi silicija.Med njimi je še posebej pomembna polprevodniška dioda, saj deluje kot enosmerni ventil za električni naboj.Tok omogoča, da teče samo v eno smer, kar olajša pretvorbo iz AC v DC.Napol-valovni usmernik, enostavnejša oblika popravljanja, podpira naprednejše usmerjevalne sisteme in številne aplikacije, ki zahtevajo DC moč, pri čemer temeljijo funkcionalnost neštetih elektronskih naprav pri vsakodnevni uporabi.

Komponente usmeritve

P-N Junction Dioda: Ta naprava omogoča, da tok pretaka samo v eno smer.Kadar ima P stran diode večji potencial od N strani, je naprej pristranska in omogoča prehod toka.Nasprotno, ko ima n stran večji potencial, je obrnjen in blokira tok toka.

Izmenični tok (AC): AC je električni tok, ki občasno spreminja smer.

Neposredni tok (DC): Za razliko od AC je DC vrsta električnega toka, ki dosledno teče v eno smer, ne da bi se občasno spreminjal.

Valovna oblika: To je grafični prikaz, ki sčasoma prikazuje velikost in smer električnega toka ali napetosti.

VRMS in IRMS: to so korenske povprečne kvadratne vrednosti napetosti (VRMS) in toka (IRMS) za AC.Izračunajo se kot 1/√2 -krat večji od največje napetosti ali toka, kar zagotavlja merilo efektivne vrednosti nihajočega AC.

Kondenzator: Kondenzator je dvo-končna naprava, ki hrani energijo v električnem polju.Lahko napolni in odvaja znotraj vezja, kar pomaga zgladiti nihanja napetosti in zagotoviti stabilen DC izhod.

Funkcijski generator: Ta naprava ustvarja različne električne valovne oblike, vključno z AC, s specifičnimi napetostmi in frekvencami, potrebnimi za testiranje in delovanje elektronskih vezij.

Različne vrste usmernikov

Slika 3: Nenadzorovani usmernik

Nenadzorovani usmerniki

Nenadzorovani usmernik je vrsta usmernika, katerega izhodne napetosti ni mogoče prilagoditi.Obstajata dve glavni vrsti nenadzorovanih usmernikov: napol valovni usmernik in polni valovni usmernik.

Napol-valovni usmernik pretvori le polovico izmeničnega cikla v DC.Omogoča prehod pozitivne ali negativne polovice izmeničnega vala, ki blokira drugo polovico.

Polno valovni usmernik pretvori pozitivne in negativne polovice izmeničnega cikla v DC.Primer celotnega usmernika je mostni usmernik, ki za dosego te pretvorbe uporablja štiri diode, razporejene v konfiguraciji mostu iz pšeničnega mostu.

Nadzorovani usmerniki

Nadzorovani usmernik omogoča nastavitev izhodne napetosti.Za ustvarjanje teh usmernikov se uporabljajo komponente, kot so silicijev nadzorovani usmerniki (SCRS), kovinsko-oksidno-polprevodniški tranzistorji (MOSFET) in izolirani bipolarni tranzistorji (IGBT).Nadzorovani usmerniki so zaradi vsestranskosti pogosto raje pred nenadzorovanimi.

Napol-val nadzorovan usmernik je podoben pol-valovni nenadzorovani usmernik, vendar diodo nadomesti z SCR, kar omogoča nadzor nad izhodno napetostjo.

Popolno valovni kontralirani usmernik pretvori obe polovici izmeničnega cikla v DC, vendar omogoča uravnavanje napetosti z uporabo SCRS ali drugih podobnih komponent.

Slika 4: Nadzorovani usmernik

Napol valovanja

Napol-valovni popravljanje, čeprav preprosta po oblikovanju, ima opazne omejitve, zlasti kadar sta potrebna visoka učinkovitost in nizka harmonična popačenje.Ta metoda obdeluje le polovico izmenične oblike valov, pri čemer ne upošteva druge polovice.Kot rezultat, ustvarja neučinkovitost in v izhod uvaja visoko harmonično vsebino, kar zaplete, kar zaplete.

Ta vrsta popravljanja se običajno uporablja v manj zahtevnih aplikacijah.Na primer, primeren je za nekatere osvetlitvene zatemnilnike, ki ne potrebujejo neprekinjenega napajanja.V teh zatemnitvah stikala izmenjujejo med polno izmenično močjo za največjo svetlost in pol valovnim odpravnim izhodom za zatemnitev.Ta tehnika ugasne napajanje svetilke, kar preprečuje, da bi filament hitrih temperaturnih sprememb.To postopno ogrevanje in hlajenje vzdržuje dosleden, zatemnjen svetlobni izhod in zmanjšuje utripanje, kar učinkovito upravlja s pretokom energije do počasnejših odzivnih obremenitev.

Kljub svojemu osnovnemu delovanju je lahko pol valovna popravljanje energijsko učinkovito v določenih scenarijih, kjer napredni nadzor moči in neprekinjeni izhod nista želena.Ta pristop poudarja praktično uporabo usmernikov na pol vala v aplikacijah, ki imajo koristi od preproste, a učinkovite modulacije moči.

Slika 5: Polovični vezje usmernikov

Pozitiven polovični cikel v popravljanju na pol vala

Med pozitivnim napol ciklom izmeničnega vhoda dioda postane vezana naprej in deluje kot kratek stik.To omogoča, da tok teče skozi vezje, kar povzroči, da se vhod izmeničnega toka ponovi v izhodu DC.Vendar je v praktičnih aplikacijah izhodna napetost nekoliko nižja od vhodne napetosti zaradi padca napetosti čez diodo.

Slika 6: Pozitiven usmernik na pol vala

Negativni polkrog v popravilu na pol vala

Med negativnim napol ciklom izmeničnega vhoda je dioda obrnjena nazaj in se obnaša kot odprt vezje.Kot rezultat, v tem obdobju noben tok ne teče skozi vezje, izhod pa ne vključuje negativnega pol cikla vhoda.

Slika 7: Negativni usmernik na pol vala

Prednosti in slabosti usmernika pol vala

Napol-valovni usmerniki ponujajo več prednosti, zaradi česar so primerni za določene aplikacije.Ena glavnih prednosti je njihova preprostost;Vezje je enostavno in enostavno izvesti.Ta preprostost pomeni poceni modele, saj so potrebne komponente poceni.Poleg tega nezapletena zasnova napol valovanja omogoča enostavno in obsežno proizvodnjo.

Vendar imajo tudi napol valovni usmerniki opazne pomanjkljivosti.Resna pomanjkljivost je visok faktor valovanja.To povzroča znatna nihanja izhodne napetosti DC, kar je lahko problematično v mnogih aplikacijah.Napol-valovni usmerniki trpijo zaradi velike izgube energije, ker uporabljajo le polovico vhodne valovne oblike.To ima za posledico znatno razprševanje moči in zmanjšano učinkovitost.V primerjavi s polnimi valovi so napol valovni usmerniki na splošno manj učinkoviti, saj uporabljajo le polovico vhodnega cikla.Poleg tega je izhodna napetost polžičnega usmernika nižja od napetosti s polnim valom, kar omejuje njegovo uporabnost v sistemih, ki zahtevajo višje napetosti.

Polno valovni usmerniki

Slika 8: Polno valovni usmernik

Popolni valovni usmerniki izboljšajo popravljanje z uporabo celotne AC valovne oblike in povečajo učinkovitost pretvorbe.Za razliko od napol valovanja, ki uporabljajo le polovico izmeničnega cikla, polni valovni usmerniki pretvorijo obe polovici v DC.Ta postopek učinkovito podvoji izhodno moč.Pogosta zasnova za polno valovanje usmernikov je konfiguracija centra.Ta nastavitev uporablja transformator s srednjo zaposlitvijo sekundarnega navitja in dvema diodama.Usmeritelj na sredini top deluje tako, da se med dvema diodama na podlagi polarnosti izmeničnosti izmenjuje.Vsaka dioda se pomeri po vrsti in zagotavlja, da se uporabljata obe polovici izmenične valovne oblike.Ta metoda zagotavlja neprekinjen in stabilnejši DC izhod, povečuje izhodno napetost in zmanjšuje frekvenco valovanja.Nastali DC je bolj gladki od tistega, ki ga je pripravil napol valovni usmernik.Celotni usmerniki so pomembni za situacije, ki potrebujejo stalno in zanesljivo DC oskrbo, kot so napajalniki za elektronske pripomočke.Z uporabo celotnega izmeničnega vhoda polno valovni usmerniki ponujajo močno rešitev za zahtevne naloge, ki zagotavljajo dosledno DC moč.

Pozitiven polkrog v polnem popravljanju

Slika 9: Pozitiven usmernik polnega vala

Dosleden DC izhod v polno valovanju z zasnovo centra je odvisen od vedenja vezja med pozitivnim polkrogom.Ko vir AC kaže pozitivno napetost, zgornja dioda postane večnamenska naprej, kar omogoča, da tok teče skozi zgornjo polovico sekundarnega navijanja transformatorja.Ta postopek usmeri pozitivno polovico izmenične valovne oblike na obremenitev.

Delovanje zgornje diode v tej fazi je dragoceno.Izvaja pozitivno napetost do obremenitve, medtem ko blokira negativne napetostne komponente.Ta selektivna prevodnost zagotavlja, da se pozitiven segment valovne oblike učinkovito pretvori v DC brez motenj iz negativne polovice.Vzdrževanje enakomerne in zanesljive oskrbe z DC vključuje izvedbo tega dejanja.

Z osredotočanjem na pozitivno polovico izmeničnega cikla, center-dotični usmernik s polnim dotikom maksimira uporabno energijo iz vira AC.Ta podroben pogled na vlogo pozitivnega polovičnega cikla v vezju usmernikov poudarja njegov pomen pri učinkovito in stabilno pretvorbo AC v DC Power, kar zagotavlja visokokakovosten in dosleden izhod DC.

Negativni polkrog v polnem popravljanju

Slika 10: Negativni usmernik polnega vala

V negativnem pol ciklu centra-tap-valovalnega usmernika se delovanje vezja premakne, da se ohrani neprekinjeno dovajanje energije.Ko se polarnost AC obrne, spodnja dioda postane nanašanje naprej in vodi in prinaša spodnjo polovico sekundarnega navitja transformatorja.Ta postopek pretvori negativno polovico izmenične valovne oblike v pozitiven rezultat, tako kot med pozitivnim polovičnim ciklom.

Izmenljiva prevodnost med zgornjo in spodnjo diodo je ključna za popravljanje polnega vala.Zagotavlja neprekinjeno in stabilno DC oskrbo z uporabo obeh polovic izmenične valovne oblike.Za naprave, ki zahtevajo konstantno DC moč, ta dvojna prevodnost ne samo poveča učinkovitost pretvorbe moči, ampak tudi stabilizira izhod z ohranjanjem konsistentne polarnosti in amplitude.

Natančno usklajevanje aktivnosti diode med vsakim pol cikla maksimira potencial izmeničnega vhoda, zmanjša odpadke in poveča učinkovitost izhoda.Analiza negativnega polovičnega cikla prikazuje, kako se polno valovanje dinamično prilagaja spreminjajočim se vhodnim pogojem, kar zagotavlja zanesljivo in neprekinjeno oskrbo z DC.Ta metoda prikazuje svojo superiornost pred enostavnejšimi rektifikacijskimi tehnikami z učinkovitim upravljanjem zapletenih potreb po energiji.

Slabosti dizajna polnega vala usmernika

Celotni usmerniki so učinkovitejši od usmernikov na pol vala, vendar imajo pomanjkljivosti, ki vplivajo na njihovo uporabo.Glavno vprašanje je potreba po transformatorju s srednjo zaposlitvijo sekundarnega navitja.Ta zahteva je še posebej problematična pri aplikacijah z veliko močjo, kjer morajo biti transformatorji trpežni in sposobni ravnati z velikimi obremenitvami električne energije brez pomembnih izgub.

Ti transformatorji z visoko močjo so dragi in fizično veliki.Zaradi povečane velikosti in stroškov so polni usmerniki manj praktični v aplikacijah, kjer je prostor omejen ali so proračunske omejitve tesne.Obseg in stroški ovirajo njihovo uporabo v prenosnih ali majhnih napravah, kjer sta potrebna kompaktnost in cenovno dostopnost.Vplivajo na odločitve o tem, kdaj in kje uporabiti polno valovanje.Kljub njihovi učinkovitosti in stabilnosti izhoda te praktične omejitve zahtevajo skrbno oceno predvidene aplikacije, potreb po električni energiji in celotnega oblikovanja sistema.

Vsestranskost v konfiguracijah polnovljskega usmernika

Celotna zasnova usmernikov s sredinskim dotikom je zelo vsestranska, kar omogoča modifikacije, kot je obračanje polarnosti obremenitve.To je mogoče storiti s spreminjanjem orientacije diod ali njihovo integracijo vzporedno z obstoječim ustreznikom s pozitivnim izhodom.Ta prilagodljivost za ustvarjanje pozitivnih in negativnih napetosti iz enega samega vira energije kaže na prilagodljivost polnih valov.Ta prilagodljivost oblikovanja zagotavlja, da je mogoče te usmernike prilagoditi specifičnim električnim potrebam, kar izboljšuje njihovo uporabo v zapletenih vezjih.To je še posebej koristno za aplikacije, ki potrebujejo različne polarnosti napetosti, kot so bipolarni tranzistorski ojačevalniki ali operacijski ojačevalni sistemi, kjer se priporoča dve napajalni napetosti.

Sposobnost spreminjanja in razširitve funkcionalnosti polnilnih usmernikov, ki presegajo osnovno usmerjanje, poudarja njihov pomen pri napredni elektronski zasnovi.Ta prilagodljivost ne samo povečuje uporabnost polnih valov, ampak tudi spodbuja inovacije in učinkovitost pri razvoju elektronskih sistemov, pri čemer izpolnjuje široko paleto tehničnih zahtev in scenarijev aplikacij.

Mostni usmerniki

Slika 11: mostni usmerniki

Med usmerniki mostni usmernik je najučinkovitejši usmerni vezje.Mostične usmernike lahko definiramo kot vrsto polno-valovnega usmernika, ki uporablja štiri ali več diod v konfiguraciji mostu za učinkovito pretvorbo izmeničnega (AC) toka v neposreden (DC) tok.

Popolnoma valovni mostni usmernik je pogosto prednostni pred zasnovo centra za njegovo zanesljivost in učinkovito upravljanje polarnosti.Uporablja štiri diode v konfiguraciji mostu, da ohrani dosledno polarnost izhoda, ne glede na vhodno polarnost.Ta zasnova pretvori celotno izmenično valovno obliko v stabilen DC izhod, zaradi česar je zelo zanesljiv za različne elektronske aplikacije.

Moč mostnih usmernikov je njegova sposobnost, da tok pretok ohranja neprekinjeno, tudi ko se polarnost vira AC spreminja.Vendar ima konfiguracija mostu pomanjkljivosti.Vsaka od štirih diod vnese padec napetosti, običajno približno 0,7 voltov na diodo, kar lahko znatno zmanjša izhodno napetost.

Kljub tem padcem napetosti prednosti usmernika polno valovanja mostov pogosto odtehtajo njene pomanjkljivosti, zlasti pri večjih napetostnih aplikacijah, kjer so kapljice napetosti diode manjše glede na celotno napetost.Njegova sposobnost zagotavljanja zanesljivega in stabilnega DC izhoda pod različnimi vhodnimi pogoji poudarja svojo superiornost, zaradi česar je najboljša sestavina v številnih sodobnih elektronskih sistemih.

Shema vezja s polnim mostom

Vizualni pripomočki lahko izjemno izboljšajo razumevanje za tiste, ki so novi v elektroniki.Alternativni diagram vezja usmernika za polno valovanje mostov, zasnovan z vzgoji, je lahko zelo koristen.Ta različica diagrama razporedi vse diode vodoravno, kar poenostavi vizualizacijo toka vezja.Ta postavitev razjasnjuje funkcijo vsake diode znotraj usmernika in načela mostovske rektifikacije naredi bolj dostopna.

Slika 12: Polno valovni mostni usmernik

Vodoravna razporeditev diod pomaga uporabnikom jasno opaziti, kako tok teče skozi vezje med obema polovicama izmeničnega cikla.Ta nastavitev poenostavi postopek pretvorbe AC ​​v DC z mostomskim usmernik.Z jasnim prikazom komponent in njihovih povezav je lažje razumeti, kako vsak del zagotavlja kontinuiteto in stabilnost izhodnega toka.

Polifazni mostni usmerniki

Prilagajanje mostnih usmernikov za polifazne sisteme AC poveča njihovo uporabnost, zlasti pri aplikacijah z veliko močjo.Z povezovanjem vsake faze polifaznega sistema z usmernikom z namenskim parom diod vezje učinkovito porazdeli moč tako v pozitivnih kot negativnih obremenitvah.Ta nastavitev zmanjšuje količino vsebnosti AC v končnem izhodu DC, kar je pomembno v industrijskih aplikacijah, z uporabo inherentnih faznih sprememb v polifaznih sistemih.

Fazno premikajoči se impulzi iz več izmeničnih virov se prekrivajo, kar ima za posledico veliko bolj gladek DC izhod.Ta gladkost je nujna za aplikacije, ki zahtevajo visoko električno stabilnost in minimalno valovanje, kot so občutljiva elektronska oprema ali veliki industrijski stroji.Z zmanjšanjem učinka valovanja, značilnega za enofazne usmernike, usmernik polifaznega mostu ne le izboljšuje kakovost in učinkovitost izhoda DC, ampak tudi poveča celotno zanesljivost in zmogljivost napajalnega sistema.

Prednosti in slabosti polifaznih mostnih usmernikov

Prednosti

Mostični usmerniki so učinkovitejši od usmernikov na pol vala.DC izhod mostu usmernika je bolj gladko v primerjavi s polžičnim usmernikom, ker uporablja tako pozitivne kot negativne polovične cikle izmeničnega signala.

Polifazni usmerniki uporabljajo več izmeničnih virov s prekrivajočimi se fazno premikanimi impulzi, kar ima za posledico lažji DC izhod kot enofazni usmerniki.Polifazni usmerniki zmanjšujejo napetostno in tokovno nihanje (Ripple), kar zagotavlja večjo električno stabilnost, dobro za natančne instrumente in medicinsko opremo.

Mlikejši DC izhod iz polifaznih usmernikov zmanjšuje stres na električnih komponentah, povečuje zmogljivosti in zmanjšuje potrebe po vzdrževanju.Zmanjšani učinki valovanja vodijo do zanesljivejšega napajalnega sistema.

Učinkovitost polifaznih usmernikov zmanjšuje potrebo po dodatnih filtrirnih in stabilizacijskih vezjih, kar zmanjšuje stroške porabe in vzdrževanja energije.Sčasoma to vodi do prihrankov, zlasti v industrijskih okoljih.

Slabosti

Mostični usmerniki imajo bolj zapleteno vezje v primerjavi s pol valovnimi in sredinskimi valovnimi usmerniki, pri čemer uporabljajo štiri diode namesto dveh.

Uporaba več diod v mostnih usmernicah povzroči večjo izgubo energije.Medtem ko srednje kopni polno valovni usmernik uporablja eno diodo na pol cikel, mostni usmernik uporablja dve diodi v seriji na pol cikel, kar vodi do večjega padca napetosti.

Zmanjšanje napetosti valovanja v popravljenih izhodih

Napetost valovanja, preostali AC znotraj DC izhoda, predstavlja izziv pri odpravljanju.To nihanje lahko negativno vpliva na elektronske naprave, ki potrebujejo stabilno DC napajanje.Zato je v elektronskih aplikacijah z visoko natančnostjo potrebno upravljanje in zmanjšanje napetosti valovanja.

Za zmanjšanje valovanja se pogosto uporabljajo filtrirna omrežja.Ta omrežja običajno združujejo kondenzatorje in induktorje za izravnavo nihanj napetosti.Kondenzatorji shranijo naboj in ga sproščajo med padci napetosti, s stabilizacijo izhoda.Induktorji pomagajo z omejevanjem hitrosti sprememb toka, kar še dodatno gladi napetostno krivuljo.Učinkovitost teh filtrov je odvisna od vključenih ravni moči.Za sisteme z nižjimi zahtevami moči lahko zadostujejo preprosti kondenzatorski filtri.Vendar pa bodo morda večja moč ali bolj občutljive aplikacije potrebovali bolj zapletene ureditve filtriranja.Potrebna je nadzor napetosti valovanja, saj neposredno vpliva na zanesljivost, učinkovitost in stabilnost elektronskih sistemov.Manjši DC izhod omogoča, da elektronske naprave delujejo optimalno, brez motečih motenj, ki jih povzroča prekomerno valovanje.

Razvrščanje usmernikov po številu, načinu in fazi impulzov

Ukrepni vezji so razvrščeni po značilnostih faze, poti in impulzov.

Impulzna značilnost

Značilnosti "impulza" kaže na število izhodnih impulzov DC, ustvarjenih na izmenični cikel.Več impulzov na cikel ima za posledico lažji in stabilnejši DC izhod.Na primer, 1-impulzni usmernik ponuja osnovno funkcionalnost, medtem ko 6-impulzni usmernik zagotavlja veliko bolj gladek izhod, primeren za občutljive in visoko povpraševanje.

Značilna

Značilnost "Way" opisuje, kako se AC pretvori v DC, bodisi na enosmerni (pol valovni) bodisi dvosmerni (polni) modi.

Enostranski usmerniki so preprosti, vendar omejeni na učinkovitost in kakovost proizvodnje.Odpravijo le eno polovico izmeničnega cikla, kar ima za posledico izgubo energije in zelo nihajoč izhod DC.

Dvosmerni usmerniki odpravijo tako pozitivne kot negativne polovice valovne oblike, izboljšajo učinkovitost pretvorbe moči in povečajo gladkost izhoda DC.

Fazna značilnost

Značilnost "faze" se nanaša na število izmeničnih vhodov, uporabljenih v usmerju.Usmerniki so lahko enofazni ali trifazni.

Enofazni usmerniki se običajno uporabljajo za manjše potrebe po moči.Enofazni usmernik na pol vala omogoča, da se skozi prehaja le ena polovica izmenične valovne oblike, kar blokira drugo polovico, kar ima za posledico en sam impulz na izmenični cikel, zaradi česar je 1-impulzna enota.Vendar je izhod z enim utripom manj gladek in bolj pulzilen, kar morda ni primerno za aplikacije, ki zahtevajo stabilen DC izhod.

Enofazni polni usmernik v nasprotju s tem omogoča, da obe polovici izmenične valovne oblike prenašata, tako da jih pretvorita v pulzirajoči DC izhod z dvema impulzoma na cikel, zaradi česar je 2-impulzna enota.Ta razporeditev izboljšuje gladkost in učinkovitost izhoda DC, zaradi česar je primeren za širši razpon aplikacij v primerjavi s svojim pol valom.

Trifazni usmerniki se uporabljajo v zahtevnejših okoljih, kot so industrijska oprema in aplikacije z visoko močjo.Trifazni polni usmernik uporablja fazne premike, ki so v trifaznem sistemu, ki proizvaja šest impulzov na izmenični cikel, in ga razvrsti kot 6-impulzno enoto.Ta zasnova daje veliko bolj gladko in učinkovitejšo proizvodnjo, kar je še posebej koristno za aplikacije, ki zahtevajo dosledno, kakovostno dovajanje moči.

Slika 13: Trifazni usmerni vezje

Napredek v sistemu polifaznih usmernikov

V naprednih sistemih polifaznih usmernikov je ustvarjanje števila impulzov večje od dvakratnega števila faz dosegljivo z inovativnimi konfiguracijami transformatorjev in strateško vzporednico usmernikov.S spretnim premikom faz lahko inženirji zmanjšajo učinke valovanja in s tem povečajo splošno kakovost izhoda DC.

Ti prefinjeni modeli so še posebej koristni pri aplikacijah z veliko močjo, kjer je pomembno zmanjšanje valovanja, vendar je prostor za obsežne komponente filtriranja omejen.Povečanje števila impulzov gladi izhod DC in izboljša učinkovitost in zanesljivost električnega sistema, zaradi česar je idealen za zahtevna okolja, ki zahtevajo robustne in dosledne električne zmogljivosti.

To napredovanje v tehnologiji polifaznih usmernikov pomeni poseben korak pri izpolnjevanju zapletenih električnih zahtev ob upravljanju fizičnih in gospodarskih omejitev.Strateško povečanje števila impulzov s pomočjo naprednih konfiguracij vezja ne samo optimizira ustrezne sisteme, ampak tudi poudarja pomen neprekinjenih inovacij v elektrotehniki za reševanje in premagovanje sodobnih izzivov.

Aplikacije in uporabe usmernikov

Televizorji, radijski sprejemniki in računalniki: Ta skupna gospodinjska elektronika so odvisna od usmernikov za stabilno DC moč, čeprav so običajno priključeni v AC odprtine.Usmerki se uporabljajo za odkrivanje signalov za zagotovitev ustreznega radijskega delovanja.

Polnilniki telefonov: usmerniki pretvorijo AC iz stenskih vtičnic v DC, potrebne za polnjenje mobilnih naprav.

Stroji in krmilni sistemi: Industrijski stroji in avtomatizirani procesi se za dosledno moč DC zanašajo na usmernike.

Telekomunikacije: Oprema, kot so celični stolpi in podatkovni centri, je odvisna od usmernikov za vzdrževanje stabilnih napajalnikov.

Oprema za varjenje: Zagotavlja, da varilni stroji delujejo z močjo DC za natančno delo.Dobavijo polarizirano napetost, ki je dobra za postopek varjenja.

Električna vozila (EV) in železnice: usmerniki pretvorijo AC iz polnilnih postaj ali nadzemnih linij v uporabno DC moč za pogonske sisteme.

Sončni pretvorniki: Te naprave uporabljajo usmernike za preoblikovanje DC, ki ga ustvarijo sončni paneli, v AC, ki je primeren za uporabo doma in omrežja.

Medicinske naprave: MRI stroji in rentgenski generatorji se za natančno DC moči zanašajo na usmernike.

AVIACIJSKI SISTEMI: Pretvorijo moč za avioniko, razsvetljavo in druge sisteme na krovu.

Radarski sistemi: usmerniki se uporabljajo tako za napajanje kot za obdelavo signalov.

Zaključek

Popravljanje je pomembno na številnih različnih vrstah električnih sistemov in naprav, ki delujejo z optimalno učinkovitostjo.Od preprostih usmernikov na pol valov, ki se uporabljajo v zatemnitvah gospodinjstev do zapletenih polifaznih mostov v industrijskih strojih, vloga vsake vrste pri pretvorbi AC v uporabno DC moč.Raziskali smo tehnične podrobnosti in operativna načela različnih vrst usmernikov, s poudarkom na njihovih prednostih in omejitvah.S preučevanjem funkcij različnih komponent in modelov vezja prepoznamo vlogo usmernika pri stabilizaciji napajanja in izboljšanju zmogljivosti naprav.Nenehni napredek v tehnologiji usmernikov, zlasti v polifaznih sistemih, poudarja dinamično polje, namenjeno izpolnjevanju naraščajočih potreb po električni energiji, hkrati pa reševanje učinkovitosti in vesoljskih izzivov.Vključevanje usmernikov v različne aplikacije, od potrošniške elektronike do medicinskih sistemov poudarja njihovo drugačno vlogo v sodobni tehnologiji.Ta članek predvideva prihodnje dogodke, ki strokovnjakom in navdušencem zagotavlja znanje o inovacijah v vse bolj elektrificiranem svetu.

Pogosto zastavljena vprašanja [FAQ]

1. Kakšno je delovno načelo usmernika?

Usmernik deluje predvsem za pretvorbo izmeničnega toka (AC) v neposredni tok (DC).Ta postopek je temeljni v različnih električnih aplikacijah, kjer je potrebna DC napajanje, kot so polnjenje baterij, upravljanje DC motorjev in napajanje elektronskih vezij.Usmernik to doseže z uporabo polprevodniških naprav, kot so diode, ki omogočajo, da tok teče samo v eno smer.Sčasoma diode blokirajo del izmeničnega signala (bodisi pozitivna ali negativna polovica valovne oblike) ali spremenita obe polovici, da tečeta v eno smer in tako ustvarita DC.

2. Kako usmernik pretvori AC v DC?

Pretvorba AC v DC se izvede tako, da omogoča, da se izmenična napetost prehaja skozi eno ali več diod, razporejenih v specifičnih konfiguracijah-na primer napol valovni, polni valovi in ​​mostni usmerniki.V napol valovni usmernik je dovoljena le ena polovica izmenične valovne oblike, kar učinkovito blokira drugo polovico.Po drugi strani polno valovni usmernik uporablja več diod, da negativno polovico izmenične valovne oblike obrne v pozitivno, kar omogoča celotni valovni obliki, da prispeva k izhodu.Mostični usmerniki s štirimi diodami, razporejenimi v konfiguraciji mostu, izboljšajo ta postopek, tako da omogočijo uporabo obeh polovic izmeničnega vhoda, kar ima za posledico bolj dosleden in višji napetostni izhod DC.

3. Kakšna je glavna funkcija usmerniškega vezja?

Glavna funkcija usmerniškega vezja je, da iz AC vhoda ustvari enakomeren DC izhod.To je potrebno v aplikacijah, kjer je potrebna stabilna moč DC.Poleg samo pretvorbe AC ​​v DC, usmerniki pomagajo tudi pri izračunavanju izhoda z uporabo komponent, kot so kondenzatorji in induktorji, ki zmanjšujejo valovanje v izhodnem toku, zaradi česar je bolj enakomeren.

4. Kaj povzroča, da usmernik ne uspe?

Napake usmeritve lahko izhajajo iz več dejavnikov, kot so toplotni stres, električna preobremenitev in nova komponente.Pregrevanje, ki ga povzroča prekomerni tok ali slabo hlajenje, lahko poškoduje polprevodniški material v diodah.Električni sunki lahko presežejo napetostno toleranco diod, kar vodi do razpada.Podobno lahko dolgotrajna uporaba izprazni diode in pripadajoče komponente, kar zmanjša njihovo učinkovitost in življenjsko dobo.

5. Kaj je primer usmernika?

Pogost primer usmernika je mostni usmernik, ki se uporablja v gospodinjskih napajanju.Ta vrsta usmernika pretvori vhod AC iz električnega napajanja omrežja v DC izhod, ki se nato uporablja za polnjenje naprav, kot so prenosni računalniki in mobilni telefoni, kar prikazuje njegovo praktično uporabo v vsakodnevnih elektronskih napravah.

6. Kateri je najboljši usmerni vezje?

"Najboljši" usmerni vezje je odvisno od posebnih zahtev aplikacije, vključno z dejavniki, kot so želena učinkovitost, stroški in zapletenost.Na splošno se mostni usmerniki štejejo za vrhunske za večino standardnih aplikacij, ker učinkovito uporabljajo obe polovici izmenične valovne oblike, kar ima za posledico večjo izhodno napetost in manj valovanja v primerjavi s napol valovnimi in polnimi usmerniki.Za visoko natančne aplikacije se lahko za zagotovitev zelo stabilnega DC izhoda uporabijo zapletena večstopenjska vezja z dodatnimi fazami glajenja in regulacije.