Ви́прямлення — перетворення змінного струму у постійний. Для випрямлення використовуються електричні пристрої, які пропускають струм тільки в одному напрямку — вентилі або діоди.
Випрямляч електричної енергії — механічний, електровакуумний, напівпровідниковий або інший пристрій, призначений для перетворення змінного вхідного електричного струму в постійний вихідний електричний струм.
Пристрій, що виконує зворотну функцію — перетворення постійних напруги і струму в змінні напругу і струм — називається інвертором. За принципом оборотності електричних машин випрямляч і інвертор є двома різновидами однієї і тієї ж електричної машини (справедливо тільки для інвертора на базі електричної машини — двомашинного агрегату).
Типи випрямлячів
Цей розділ потребує додаткових для поліпшення його . (Жовтень 2015) |
Випрямлячі класифікують за такими ознаками:
- за видом перемикача (комутатора)
- механічні синхронні з щітковоколекторним комутатором струму;
- механічні синхронні з контактним перемикачем (випрямлячем) струму;
- з електронною керованою комутацією струму (наприклад, тиристорні);
- з електронною пасивною комутацією струму (наприклад, діодні);
- за потужністю
- силові випрямлячі;
- випрямлячі сигналів;
- за рівнем використання напівперіодів змінної напруги
- однопівперіодні — пропускають в навантаження тільки одну півхвилю;
- двопівперіодні — пропускають в навантаження обидві півхвилі;
- неповноперіодні — не повністю використовують синусоїдальні півхвилі;
- повноперіодні — повністю використовують синусоїдальні півхвилі;
- за схемою випрямлення — мостові, з множенням напруги, трансформаторні, з гальванічною розв'язкою, безтрансформаторні тощо;
- за кількістю використовуваних фаз — однофазні, двофазні, трифазні і багатофазні;
- за типом електронного вентиля — напівпровідникові діодні, напівпровідникові тиристорні, лампові діодні (кенотрони), газотрони, ігнітрони, електрохімічні тощо;
- за керованістю — некеровані (діодні), керовані (тиристорні);
- за кількістю каналів — одноканальні, багатоканальні;
- за величиною випрямленої напруги — низьковольтні (до 100 В), средневольтні (від 100 до 1000 В), високовольтні (понад 1000 В);
- за призначенням — зварювальний, для живлення мікроелектронної схеми, для живлення лампових анодних кіл, для гальваніки тощо;
- за ступенем повноти мостів — повномостові, півмостові, чвертьмостові;
- за наявністю пристроїв стабілізації — стабілізовані, нестабілізовані;
- за управлінням вихідними параметрами — регульовані, нерегульовані;
- за індикацією вихідних параметрів — без індикації, з індикацією (аналоговою, цифровою);
- за способом з'єднання — паралельні, послідовні, паралельно-послідовні;
- за способом об'єднання — роздільні, об'єднані зірками, об'єднані кільцями;
- за частотою струму, що випрямляється — низькочастотні, середньочастотні, високочастотні.
Схемотехнічні рішення
Напівперіодний випрямляч
На рисунку показана схема й принцип дії напівперіодного випрямляча. Використовуючи односторонню провідність напівпровідникового діода, струм у зворотному напрямку відтинається.
При встановленні на верхній частині вторинної обмотки трансформатора полярності "+", а на нижній "-" вентиль D відкривається і струм протікає від вторинної обмотки трансформатора через навантаження R. При зміні полярності напруги на первинній обмотці трансформатора — вентиль D закритий і струм через навантаження не протікає.
Перевагою однонапівперіодної схеми є те, що використовується лише один діод.
Недоліками даної схеми є малий ККД і велика пульсація напруги на схемі.
Випрямляч з нульовим виводом трансформатора
На відміну від однофазного однопівперіодного випрямляча в однофазному випрямлячі з нульовим виводом струм у навантаженні протікає двічі за період у тому ж самому напрямку.
При встановленні на верхній частині вторинної обмотки трансформатора полярності "+", а на нижній "-" вікривається вентиль D1 (D2 закритий) і струм протікає від вторинної обмотки через навантаження R. При зміні полярності на виводах вторинної обмотки трансформатора — вентиль D2 відкритий (D1 закритий), струм проходить через навантаження R. При цьому зворотня напруга на діодах буде вдвічі більшою, ніж на навантаженні R.
Магніторушійні сили, що зумовлені постійними складовими струмів вторинних обмоток направлені зустрічно. Тому перевагою схеми є відсутність вимушеного підмагнічування осердя трансформатора.
Недоліком цієї схеми є неповне використання трансформатора — в кожен момент часу працює лише одна половина вторинної обмотки.
Мостова схема
Для збільшення потужності випрямленого струму використовується мостова схема. Чотири діоди під'єднані таким чином, що під час половини періоду працюють лише два з них, а під час наступної половини — два інші, даючи корисний струм в тому ж напрямку.
При встановленні на верхній частині вторинної обмотки трансформатора полярності "+", а на нижній "-" струм від вторинної обмотки протікає по колу D1, R, D4. При зміні полярності на виводах вторинної обмотки трансформатора — по колу D3, R, D2.
Перевагою мостового однофазного мостового випрямляча є те, що у цієї схеми вдвічі менша зворотня напруга на вентилі, порівняно зі схемою з нульовим виводом та високий коефіцієнт використання потужності трансформатора.
Недоліком схеми є необхідність застосування чотирьох вентилів, що призводить до підвищених втрат в них і більшому падінню напруги в випрямлячі.
Трифазні випрямлячі
Найбільш поширені трифазні випрямлячі за схемою Міткевича В. Ф. (на трьох діодах, запропонована ним у 1901 р.) і за схемою Ларіонова А. Н. (на шести діодах, запропонована в 1923 р.). Випрямляч за схемою Міткевича є чвертьмостовим паралельним, за схемою Ларіонова — напівмостовим паралельним.
Схема Міткевича
Площа під інтегральною кривою рівна:
,
де — максимальне (найбільше) миттєве значення ЕРС,
— ефективне (діюче) значення ЕРС вторинної обмотки трансформатора або генератора.
Середня ЕРС рівна:
На холостому ходу і близьких до нього режимах ЕРС в колі з найбільшою на даному відрізку періоді ЕРС зміщує (закриває) діоди в колі з меншою на даному відрізку періоду ЕРС. Відносний еквівалентний активний опір при цьому рівний опору однієї гілки 3•r. При збільшенні навантаження (зменшенні Rn) з'являються і збільшуються відрізки періоду на яких обидві гілки працюють на одне навантаження паралельно. Відносний еквівалентний внутрішній активний опір на цих відрізках рівний 3•r/2. В режимі короткого замикання ці відрізки максимальні, але корисна потужність в цьому режимі рівна нулю.
Від'ємні напівперіоди у випрямлячі Міткевича не використовуються. Через це випрямляч Міткевича має дуже низький коефіцієнт використання габаритної потужності трансформатора і застосовується при невеликих потужностях.
Частота пульсації рівна 3• f, где f — частота мережі.
Абсолютна амплітуда пульсацій рівна .
Відносна амплітуда пульсацій рівна 0,5/0,83 = 0,6 (60%).
Фільтрація
Більшість випрямлячів створює не постійні, а пульсуючі односпрямовані напругу і струм, для згладжування пульсацій яких застосовують низькочастотні фільтри.
Області використання
Застосування випрямлячів у блоках живлення радіо- і електроапаратури зумовлено тим, що зазвичай у системах електропостачання будівель або транспортних засобів (літаків, поїздів) застосовується змінний струм, і вихідний струм будь-якого електромагнітного трансформатора, застосованого для гальванічної розв'язки кіл або для зниження напруги, завжди змінний, тоді як у більшості випадків електронні схеми і електродвигуни цільової апаратури розраховані на живлення струмом постійної напруги.
У зварювальних апаратах постійного струму застосовуються найчастіше мостові схеми на потужних кремнієвих випрямних діодах — вентилях, з метою отримання постійної зварювальної напруги та струму. Він відрізняється від змінного тим, що при використанні його сильніше нагрівається область дуги близько позитивного (+) її полюсу, що дозволяє або здійснювати ощадливе зварювання деталей, або заощаджувати електроди, здійснюючи різання металу електродуговим зварюванням.
Випрямлячі автономних транспортних засобів
Як правило, на автономних транспортних засобах (автомобілях, тракторах, тепловозах, теплоходах, атомоходах, літаках) для отримання електроенергії застосовують генератори змінного струму, так як вони мають велику потужність при менших габаритах і вазі, ніж генератори постійного струму. Але для приводів рушіїв транспорту зазвичай застосовуються двигуни постійного струму, так як вони дозволяють простим перемиканням полюсів живильного струму управляти напрямком руху. Це дозволяє відмовитися від складних, важких і ненадійних коробок перемикання передач. Також застосовується і для приводу бурильних верстатів бурових вишок.
Перетворювачі бортового електропостачання постійного струму автономних транспортних засобів використовуються для автотракторної, залізничної, водної, авіаційної та іншої техніки.
Генерація електроенергії на транспортному засобі зазвичай проводиться генератором змінного струму, але для живлення бортової апаратури необхідний постійний струм. Наприклад, в легкових автомобілях застосовуються електромеханічні або напівпровідникові випрямлячі.
Випрямлячі електросилових установок
Енергопостачання заводів здійснюється електромережею змінного струму, але для приводів прокатних станів та інших агрегатів вигідніше використовувати двигуни постійного струму з тієї ж причини, що і для двигунів транспортних засобів.
Для гальванічних ванн (електролізерів) для отримання кольорових металів і сталі, нанесення металевих покриттів і гальванопластики.
Зварювальні апарати
У зварювальних апаратах постійного струму застосовуються найчастіше мостові схеми на потужних кремнієвих випрямних діодах — вентилях, з метою отримання постійної зварювальної напруги і струму. Він відрізняється від змінного тим, що при використанні його сильніше нагрівається область дуги близько позитивного її полюса, що дозволяє або здійснювати зварювання деталей, що зварюються, переважно, плавким зварювальним електродом, або економити електроди, здійснюючи різання металів електродуговим зварюванням.
Див. також
Посилання
- Що таке випрямляч [ 22 травня 2014 у Wayback Machine.] // Сайт Національного гірничого університету.
![]() | Це незавершена стаття з фізики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Vi pryamlennya peretvorennya zminnogo strumu u postijnij Dlya vipryamlennya vikoristovuyutsya elektrichni pristroyi yaki propuskayut strum tilki v odnomu napryamku ventili abo diodi Vipryamlyach elektrichnoyi energiyi mehanichnij elektrovakuumnij napivprovidnikovij abo inshij pristrij priznachenij dlya peretvorennya zminnogo vhidnogo elektrichnogo strumu v postijnij vihidnij elektrichnij strum Pristrij sho vikonuye zvorotnu funkciyu peretvorennya postijnih naprugi i strumu v zminni naprugu i strum nazivayetsya invertorom Za principom oborotnosti elektrichnih mashin vipryamlyach i invertor ye dvoma riznovidami odniyeyi i tiyeyi zh elektrichnoyi mashini spravedlivo tilki dlya invertora na bazi elektrichnoyi mashini dvomashinnogo agregatu Tipi vipryamlyachivCej rozdil potrebuye dodatkovih posilan na dzherela dlya polipshennya jogo perevirnosti Bud laska dopomozhit udoskonaliti cej rozdil dodavshi posilannya na nadijni avtoritetni dzherela Zvernitsya na storinku obgovorennya za poyasnennyami ta dopomozhit vipraviti nedoliki Material bez dzherel mozhe buti piddano sumnivu ta vilucheno Zhovten 2015 Vipryamlyachi klasifikuyut za takimi oznakami za vidom peremikacha komutatora mehanichni sinhronni z shitkovokolektornim komutatorom strumu mehanichni sinhronni z kontaktnim peremikachem vipryamlyachem strumu z elektronnoyu kerovanoyu komutaciyeyu strumu napriklad tiristorni z elektronnoyu pasivnoyu komutaciyeyu strumu napriklad diodni za potuzhnistyu silovi vipryamlyachi vipryamlyachi signaliv za rivnem vikoristannya napivperiodiv zminnoyi naprugi odnopivperiodni propuskayut v navantazhennya tilki odnu pivhvilyu dvopivperiodni propuskayut v navantazhennya obidvi pivhvili nepovnoperiodni ne povnistyu vikoristovuyut sinusoyidalni pivhvili povnoperiodni povnistyu vikoristovuyut sinusoyidalni pivhvili za shemoyu vipryamlennya mostovi z mnozhennyam naprugi transformatorni z galvanichnoyu rozv yazkoyu beztransformatorni tosho za kilkistyu vikoristovuvanih faz odnofazni dvofazni trifazni i bagatofazni za tipom elektronnogo ventilya napivprovidnikovi diodni napivprovidnikovi tiristorni lampovi diodni kenotroni gazotroni ignitroni elektrohimichni tosho za kerovanistyu nekerovani diodni kerovani tiristorni za kilkistyu kanaliv odnokanalni bagatokanalni za velichinoyu vipryamlenoyi naprugi nizkovoltni do 100 V srednevoltni vid 100 do 1000 V visokovoltni ponad 1000 V za priznachennyam zvaryuvalnij dlya zhivlennya mikroelektronnoyi shemi dlya zhivlennya lampovih anodnih kil dlya galvaniki tosho za stupenem povnoti mostiv povnomostovi pivmostovi chvertmostovi za nayavnistyu pristroyiv stabilizaciyi stabilizovani nestabilizovani za upravlinnyam vihidnimi parametrami regulovani neregulovani za indikaciyeyu vihidnih parametriv bez indikaciyi z indikaciyeyu analogovoyu cifrovoyu za sposobom z yednannya paralelni poslidovni paralelno poslidovni za sposobom ob yednannya rozdilni ob yednani zirkami ob yednani kilcyami za chastotoyu strumu sho vipryamlyayetsya nizkochastotni serednochastotni visokochastotni Shemotehnichni rishennyaNapivperiodnij vipryamlyach Na risunku pokazana shema j princip diyi napivperiodnogo vipryamlyacha Vikoristovuyuchi odnostoronnyu providnist napivprovidnikovogo dioda strum u zvorotnomu napryamku vidtinayetsya Pri vstanovlenni na verhnij chastini vtorinnoyi obmotki transformatora polyarnosti a na nizhnij ventil D vidkrivayetsya i strum protikaye vid vtorinnoyi obmotki transformatora cherez navantazhennya R Pri zmini polyarnosti naprugi na pervinnij obmotci transformatora ventil D zakritij i strum cherez navantazhennya ne protikaye Perevagoyu odnonapivperiodnoyi shemi ye te sho vikoristovuyetsya lishe odin diod Nedolikami danoyi shemi ye malij KKD i velika pulsaciya naprugi na shemi Vipryamlyach z nulovim vivodom transformatora Na vidminu vid odnofaznogo odnopivperiodnogo vipryamlyacha v odnofaznomu vipryamlyachi z nulovim vivodom strum u navantazhenni protikaye dvichi za period u tomu zh samomu napryamku Pri vstanovlenni na verhnij chastini vtorinnoyi obmotki transformatora polyarnosti a na nizhnij vikrivayetsya ventil D1 D2 zakritij i strum protikaye vid vtorinnoyi obmotki cherez navantazhennya R Pri zmini polyarnosti na vivodah vtorinnoyi obmotki transformatora ventil D2 vidkritij D1 zakritij strum prohodit cherez navantazhennya R Pri comu zvorotnya napruga na diodah bude vdvichi bilshoyu nizh na navantazhenni R Magnitorushijni sili sho zumovleni postijnimi skladovimi strumiv vtorinnih obmotok napravleni zustrichno Tomu perevagoyu shemi ye vidsutnist vimushenogo pidmagnichuvannya oserdya transformatora Nedolikom ciyeyi shemi ye nepovne vikoristannya transformatora v kozhen moment chasu pracyuye lishe odna polovina vtorinnoyi obmotki Mostova shema Dlya zbilshennya potuzhnosti vipryamlenogo strumu vikoristovuyetsya mostova shema Chotiri diodi pid yednani takim chinom sho pid chas polovini periodu pracyuyut lishe dva z nih a pid chas nastupnoyi polovini dva inshi dayuchi korisnij strum v tomu zh napryamku Pri vstanovlenni na verhnij chastini vtorinnoyi obmotki transformatora polyarnosti a na nizhnij strum vid vtorinnoyi obmotki protikaye po kolu D1 R D4 Pri zmini polyarnosti na vivodah vtorinnoyi obmotki transformatora po kolu D3 R D2 Perevagoyu mostovogo odnofaznogo mostovogo vipryamlyacha ye te sho u ciyeyi shemi vdvichi mensha zvorotnya napruga na ventili porivnyano zi shemoyu z nulovim vivodom ta visokij koeficiyent vikoristannya potuzhnosti transformatora Nedolikom shemi ye neobhidnist zastosuvannya chotiroh ventiliv sho prizvodit do pidvishenih vtrat v nih i bilshomu padinnyu naprugi v vipryamlyachi Trifazni vipryamlyachiDokladnishe Bagatofazni vipryamlyachi Najbilsh poshireni trifazni vipryamlyachi za shemoyu Mitkevicha V F na troh diodah zaproponovana nim u 1901 r i za shemoyu Larionova A N na shesti diodah zaproponovana v 1923 r Vipryamlyach za shemoyu Mitkevicha ye chvertmostovim paralelnim za shemoyu Larionova napivmostovim paralelnim Shema Mitkevicha Tri chetvertmosta paralelno Shema Mitkevicha V F Vid ERS na vhodi tochkami i na vihodi sucilnij Plosha pid integralnoyu krivoyu rivna S 6 p 6p 2Emsin wt d wt 632Em 33Em displaystyle S 6 int limits pi 6 pi 2 E text m sin omega t d omega t 6 frac sqrt 3 2 E text m 3 sqrt 3 E text m de Em 2E2eff displaystyle E text m sqrt 2 E text 2eff maksimalne najbilshe mittyeve znachennya ERS E2eff displaystyle E text 2eff efektivne diyuche znachennya ERS vtorinnoyi obmotki transformatora abo generatora Serednya ERS rivna Esr 33Em2p 0 83Em 1 17E2eff displaystyle E text sr frac 3 sqrt 3 E text m 2 pi 0 83E text m 1 17E text 2eff Na holostomu hodu i blizkih do nogo rezhimah ERS v koli z najbilshoyu na danomu vidrizku periodi ERS zmishuye zakrivaye diodi v koli z menshoyu na danomu vidrizku periodu ERS Vidnosnij ekvivalentnij aktivnij opir pri comu rivnij oporu odniyeyi gilki 3 r Pri zbilshenni navantazhennya zmenshenni Rn z yavlyayutsya i zbilshuyutsya vidrizki periodu na yakih obidvi gilki pracyuyut na odne navantazhennya paralelno Vidnosnij ekvivalentnij vnutrishnij aktivnij opir na cih vidrizkah rivnij 3 r 2 V rezhimi korotkogo zamikannya ci vidrizki maksimalni ale korisna potuzhnist v comu rezhimi rivna nulyu Vid yemni napivperiodi u vipryamlyachi Mitkevicha ne vikoristovuyutsya Cherez ce vipryamlyach Mitkevicha maye duzhe nizkij koeficiyent vikoristannya gabaritnoyi potuzhnosti transformatora i zastosovuyetsya pri nevelikih potuzhnostyah Chastota pulsaciyi rivna 3 f gde f chastota merezhi Absolyutna amplituda pulsacij rivna 0 5Em displaystyle 0 5E text m Vidnosna amplituda pulsacij rivna 0 5 0 83 0 6 60 FiltraciyaBilshist vipryamlyachiv stvoryuye ne postijni a pulsuyuchi odnospryamovani naprugu i strum dlya zgladzhuvannya pulsacij yakih zastosovuyut nizkochastotni filtri Oblasti vikoristannyaZastosuvannya vipryamlyachiv u blokah zhivlennya radio i elektroaparaturi zumovleno tim sho zazvichaj u sistemah elektropostachannya budivel abo transportnih zasobiv litakiv poyizdiv zastosovuyetsya zminnij strum i vihidnij strum bud yakogo elektromagnitnogo transformatora zastosovanogo dlya galvanichnoyi rozv yazki kil abo dlya znizhennya naprugi zavzhdi zminnij todi yak u bilshosti vipadkiv elektronni shemi i elektrodviguni cilovoyi aparaturi rozrahovani na zhivlennya strumom postijnoyi naprugi U zvaryuvalnih aparatah postijnogo strumu zastosovuyutsya najchastishe mostovi shemi na potuzhnih kremniyevih vipryamnih diodah ventilyah z metoyu otrimannya postijnoyi zvaryuvalnoyi naprugi ta strumu Vin vidriznyayetsya vid zminnogo tim sho pri vikoristanni jogo silnishe nagrivayetsya oblast dugi blizko pozitivnogo yiyi polyusu sho dozvolyaye abo zdijsnyuvati oshadlive zvaryuvannya detalej abo zaoshadzhuvati elektrodi zdijsnyuyuchi rizannya metalu elektrodugovim zvaryuvannyam Vipryamlyachi avtonomnih transportnih zasobiv Yak pravilo na avtonomnih transportnih zasobah avtomobilyah traktorah teplovozah teplohodah atomohodah litakah dlya otrimannya elektroenergiyi zastosovuyut generatori zminnogo strumu tak yak voni mayut veliku potuzhnist pri menshih gabaritah i vazi nizh generatori postijnogo strumu Ale dlya privodiv rushiyiv transportu zazvichaj zastosovuyutsya dviguni postijnogo strumu tak yak voni dozvolyayut prostim peremikannyam polyusiv zhivilnogo strumu upravlyati napryamkom ruhu Ce dozvolyaye vidmovitisya vid skladnih vazhkih i nenadijnih korobok peremikannya peredach Takozh zastosovuyetsya i dlya privodu burilnih verstativ burovih vishok Peretvoryuvachi bortovogo elektropostachannya postijnogo strumu avtonomnih transportnih zasobiv vikoristovuyutsya dlya avtotraktornoyi zaliznichnoyi vodnoyi aviacijnoyi ta inshoyi tehniki Generaciya elektroenergiyi na transportnomu zasobi zazvichaj provoditsya generatorom zminnogo strumu ale dlya zhivlennya bortovoyi aparaturi neobhidnij postijnij strum Napriklad v legkovih avtomobilyah zastosovuyutsya elektromehanichni abo napivprovidnikovi vipryamlyachi Vipryamlyachi elektrosilovih ustanovok Energopostachannya zavodiv zdijsnyuyetsya elektromerezheyu zminnogo strumu ale dlya privodiv prokatnih staniv ta inshih agregativ vigidnishe vikoristovuvati dviguni postijnogo strumu z tiyeyi zh prichini sho i dlya dviguniv transportnih zasobiv Dlya galvanichnih vann elektrolizeriv dlya otrimannya kolorovih metaliv i stali nanesennya metalevih pokrittiv i galvanoplastiki Zvaryuvalni aparati U zvaryuvalnih aparatah postijnogo strumu zastosovuyutsya najchastishe mostovi shemi na potuzhnih kremniyevih vipryamnih diodah ventilyah z metoyu otrimannya postijnoyi zvaryuvalnoyi naprugi i strumu Vin vidriznyayetsya vid zminnogo tim sho pri vikoristanni jogo silnishe nagrivayetsya oblast dugi blizko pozitivnogo yiyi polyusa sho dozvolyaye abo zdijsnyuvati zvaryuvannya detalej sho zvaryuyutsya perevazhno plavkim zvaryuvalnim elektrodom abo ekonomiti elektrodi zdijsnyuyuchi rizannya metaliv elektrodugovim zvaryuvannyam Div takozhInvertor avtonomnij Zvaryuvalnij avtomatPosilannyaSho take vipryamlyach 22 travnya 2014 u Wayback Machine Sajt Nacionalnogo girnichogo universitetu Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi