Hoe werkt AC-rectificatie

Zoals u weet, produceren energiecentrales wisselstroom. AC converteert gemakkelijk met behulp van transformatoren, het wordt overgebracht via draden met minimale verliezen, veel elektromotoren werken op wisselstroom, uiteindelijk werken alle industriële en binnenlandse netwerken tegenwoordig op wisselstroom.

Voor sommige toepassingen is wisselstroom echter fundamenteel ongeschikt. Batterijen moeten worden opgeladen met gelijkstroom, elektrolyse-installaties worden gevoed door gelijkstroom, LED's vereisen gelijkstroom, en er is nog veel meer te doen zonder gelijkstroom, om nog maar te zwijgen over de gadgets die oorspronkelijk werden gebruikt batterijen. Op de een of andere manier, soms is het nodig om gelijkstroom uit een wisselstroom te extraheren door deze om te zetten, om dit probleem op te lossen, nemen ze hun toevlucht tot het corrigeren van de wisselstroom.

Voor rectificatie van wisselstroomgebruik diode gelijkrichters. Het eenvoudigste gelijkrichtercircuit met slechts één halfgeleiderdiodewordt een halfgolfgelijkrichter genoemd. De wisselstroom gaat hier door de primaire wikkeling van de transformator, waarvan de secundaire wikkeling is verbonden met de anode van de diode met een van zijn klemmen en met het belastingscircuit met de andere, die op zijn beurt, verbonden met de kathode van de diode, het secundaire circuit van de transformator sluit.

Overweeg wat er gebeurt op het eerste moment, wanneer een positieve spanning wordt aangelegd op de anode van de diode ten opzichte van zijn kathode, die optreedt tijdens de eerste halve periode van de wisselstroom.

Op dit moment bewegen de elektronen van de kathode naar de anode van de diode, door de draad van de secundaire wikkeling van de transformator, door de inductor en vervolgens door de belasting - zo sluit het circuit. Wanneer de tegenovergestelde halve cyclus begint, kunnen elektronen niet van de anode naar de kathode doordringen, daarom is er tijdens deze halve periode geen stroom in het circuit. Met het begin van de volgende halve cyclus herhaalt het proces zich.

Omdat de stroom in het circuit alleen gedurende een van de halve periodes stroomt, wordt dit type rectificatie halfgolf-rectificatie genoemd. En vanwege het feit dat tijdens negatieve halve periodes de stroom niet in het belastingscircuit komt, blijkt de vorm ervan pulserend te zijn, omdat deze in één richting werkt, hoewel deze van grootte verandert.

Een afvlakfilter bestaande uit een smoorspoel (inductor) en condensatoren wordt in dit circuit gebruikt om het rimpelniveau op de belasting te verminderen en de stroom bijna perfect constant te maken. Het filtercircuit laat praktisch de filtercomponent niet in de belasting passeren, het passeert alleen de constante component.

De spoel heeft een inductieve weerstand, die afhangt van de frequentie van de stroom, en hoe hoger de frequentie, hoe groter de inductieve weerstand van de spoel, dus de spoel is bestand tegen de alternerende component van de pulserende stroom. De spoel passeert gemakkelijk de constante component.

De condensator passeert echter de variabele component, maar passeert niet de constante, en hoe hoger de frequentie van de stroom, hoe sterker de condensator deze passeert. In het algemeen geldt dat hoe groter de capaciteit van de condensator en hoe hoger de inductantie van de inductiespoel, des te minder is de onnodige componentverandering in de gelijkstroom die specifiek door de belasting vloeit.

Dus, wanneer een positieve halve golfstroom in het circuit werkt, wordt de eerste condensator opgeladen tot de amplitude van de wisselspanning van de secundaire wikkeling (minus de spanningsval over de diode). Wanneer de negatieve halve golf inwerkt, komt elektriciteit de condensator niet binnen en deze, die ontlaadt naar de belasting, handhaaft een constante stroom erin.

Als er geen inductor zou zijn, zou de stroom op de belasting op de een of andere manier sterke rimpelingen hebben, omdat de spanning over de condensator tijdens dit proces zou afnemen. Om de rimpel te verminderen, wordt een choke (spoel) aan het circuit toegevoegd, en zelfs met een extra condensator erachter. De tweede condensator neemt de stroom over die door de spoel loopt, die al bijna geen rimpel bevat.

Gebruik een halfgolfgelijkrichter om de rimpel nog gladder te maken. Een halfgolfgelijkrichter kan op twee manieren worden geïmplementeerd. Het kan worden uitgevoerd over de brug (bestaande uit vier diodes), of slechts twee diodes bevatten, maar dan moet de secundaire wikkeling van de transformator tweemaal het aantal windingen hebben en de output in het midden tussen de helften van de wikkelingen.

Een halfgolfgelijkrichter werkt als volgt. Gedurende een van de halve periodes (bijvoorbeeld positief), wordt de stroom van de anode naar de kathode van de bovenste geleid volgens het diodecircuit en de onderste diode laat op dat moment geen stroom door, deze is vergrendeld (de enige diode in de halfgolfgelijkrichter gedraagt ​​zich hetzelfde tijdens de negatieve halfgolfstroom ).

De stroom sluit door het filter, de belasting en vervolgens door de middelste uitgang naar de transformatorwikkeling. Wanneer de tweede halve cyclus optreedt, is de polariteit van de stroom zodanig dat de onderste diode volgens het circuit stroom door het filter en door de belasting laat gaan, en de bovenste diode vergrendeld is. Vervolgens worden de processen herhaald.

Aangezien de stroom wordt geleverd aan de belasting gedurende elk van de twee periodes, wordt deze rectificatie halfgolf-rectificatie genoemd en wordt de gelijkrichter een halfgolf-gelijkrichter genoemd. De uitgangspulsatie is weduwe minder dan die van een halve golf rectificatie, omdat de frequentie van de gelijkgerichte pulsen twee keer zo hoog is, de inductie van de inductor twee keer zo groot is en de condensatoren geen tijd hebben om aanzienlijk te ontladen.

In meer detail worden typische schema's van verschillende gelijkrichters hier overwogen: Regelingen van eenfase gelijkrichters