AC kuni DC. Kuidas dioodid muudavad vahelduvvoolu alalisvooluks.

Kasutage sisse Igapäevane elu erinevad elektriseadmed ja seadmed, mis töötavad tänu elektrile, kohustab meid omama minimaalseid teadmisi elektrotehnika valdkonnas. See on teadmine, mis hoiab meid elus. Vastused küsimustele, kuidas teha alalisvoolust vahelduvvoolu, milline pinge peaks korteris olema ja mida peaks tänapäeva inimene teadma, et vältida lüüasaamist ja surma.

Elektri hankimise viisid

Täna on võimatu ette kujutada oma elu ilma elektrita. Iga päev kasutab kogu meie planeedi elanikkond normaalse elu tagamiseks miljoneid vatti elektrit. Kuid taaskord ei mõtle inimene veekeetjat sisse lülitades, millist teed pidi elekter läbima, et ta saaks hommikuse tassi aromaatset kohvi keeta.

Elektrienergia tootmiseks on mitu võimalust:

• soojusenergiast;
• vee energiast;
• aatomi (tuuma)energiast;
• tuuleenergiast;
• päikeseenergiast jne.

Elektrienergia päritolu olemuse mõistmiseks kaaluge mõnda näidet.

Elekter tuuleenergiast

Elektrivool on laetud osakeste suunatud liikumine. Lihtsaim viis selle saamiseks on loodusjõudude energia.

Antud näites tuuleenergiast. Loodusnähtust, milleks on erineva tugevusega tuul, on inimesed juba pikka aega õppinud kasutama. Tuule taltsutamine on lihtne tuuleveski, mis on varustatud ajamiga ja ühendatud generaatoriga. Generaator ja toodab elektrienergiat.

Tuuleveski pideva kasutamise korral võib liigne vool koguneda akudesse. Tekkivat keskkonnasõbralikku alalisvoolu igapäevaelus ja tootmises ei kasutata.

vastu võetud ja ümber tehtud vahelduvvoolu, see sobib koduseks kasutamiseks. Kogunenud üleliigne elekter salvestatakse akudesse. Tuule puudumisel muundatakse akudesse salvestatud elektrivarud ja tarnitakse inimeste vajadustele.

Elekter veest

Kahjuks pole seda tüüpi looduslikku energiat, mis võimaldab elektrit vastu võtta, kõikjal saada. Mõelge elektrienergia tootmise meetodile, kus on palju vett.

Lihtsaim, veski põhimõttel puidust valmistatud hüdroelektrijaam, mille suurus on ca 1,5 meetrit, on võimeline tagama kütteks kasutatava elektrienergia, privaatsed tütarkrundid. Sellise tammita hüdroelektrijaama valmistas vene leiutaja, Altai põliselanik Nikolai Lenev. Ta lõi hüdroelektrijaama, mida saavad liigutada kaks täiskasvanud meest. Kõik edasised toimingud sarnanevad tuulikust elektri hankimisega.

Elektrit toodavad ka suured elektrijaamad ja hüdroelektrijaamad. Elektri tööstuslikuks tootmiseks kasutatakse auru tootmiseks suuri katlaid. Auru temperatuur ulatub 800 kraadini ja rõhk torustikus tõuseb 200 atmosfäärini. See ülekuumutatud aur kõrge temperatuur ja suure rõhuga siseneb turbiini, mis hakkab pöörlema ​​ja genereerima voolu.

Sama juhtub hüdroelektrijaamades. Ainult siin toimub pöörlemine suurelt kõrguselt langeva vee suure kiiruse ja mahu tõttu.

Voolu määramine ja selle kasutamine igapäevaelus

Alalisvoolu tähistatakse alalisvooluna. peal inglise keel kirjutatud alalisvooluna. See ei muuda oma omadusi ja suunda tööprotsessis aja jooksul. Alalisvoolu sagedus on null. Nad tähistavad seda joonistel ja seadmetel sirge lühikese horisontaalse kriipsuga või kahe paralleelse kriipsuga, millest üks on katkendlik.

kasutatud D.C. meile tuttavates akudes ja patareides, mida kasutatakse väga paljudes erinevat tüüpi seadmetes, näiteks:

• loendusmasinad;
• Laste mänguasjad;
• kuuldeaparaadid;
• muud mehhanismid.

Kõik kasutavad mobiiltelefoni iga päev. Seda laaditakse toiteallika, kompaktse DC / AC muunduri kaudu, mis on ühendatud majapidamises pistikupessa.

Elektriseadmed tarbivad ühefaasilist vahelduvvoolu. Elektriseadmed töötavad ainult siis, kui on ühendatud trafo ja paljud tootjad paigaldavad alalis-/ vahelduvvoolumuunduri otse seadmesse. See lihtsustab oluliselt elektriseadmete tööd.

Kuidas teha alalisvoolust vahelduvvoolu?

Eespool oli öeldud, et kõik patareid, taskulampide patareid, teleka puldid on alalisvooluga. Voolu muundamiseks on kaasaegne seade nimega inverter, sellega saab lihtsalt alalisvoolust vahelduvvoolu teha. Vaatame, kuidas see igapäevaelus käib.

Juhtub, et autos viibides peab inimene kiiresti koopiamasinale dokumendi printima. Koopiamasin on olemas, masin töötab ja sigaretisüütajas oleva inverteri adapteri sisse lülitades saab ta sellega ühendada koopiamasina ja printida dokumente. Konverteri ahel on üsna keeruline, eriti inimestele, kellel on kaugteadmised elektri toimimisest. Seetõttu on ohutuse huvides parem mitte proovida inverterit ise ehitada.

Vahelduvvool ja selle omadused

Voolamise ajal muudab vahelduvvool ühe sekundi jooksul suunda ja tugevust 50 korda. Voolu liikumise muutus on selle sagedus. Sagedus on näidatud hertsides.

Meil on voolusagedus 50 hertsi. Paljudes riikides, näiteks USA-s, on sagedus 60 hertsi. Samuti on kolmefaasiline ja ühefaasiline vahelduvvool.

Majapidamisvajaduste jaoks tuleb elekter 220 volti. seda efektiivne väärtus vahelduvvoolu. Kuid maksimaalse väärtuse voolu amplituud on kahe ruutjuure võrra suurem. Mis lõpuks annab 311 volti. See tähendab, et majapidamisvõrgu tegelik pinge on 311 volti. Alalisvoolu muutmiseks vahelduvvooluks kasutatakse trafosid, mis kasutavad erinevaid muunduriahelaid.

Voolu edastamine kõrgepingeliinide kaudu

Kõik elektrilised välisvõrgud kannavad läbi oma juhtmete erineva pingega vahelduvvoolu. See võib olla vahemikus 330 000 volti kuni 380 volti. Edastamine toimub ainult vahelduvvoolu abil. See transpordiviis on kõige lihtsam ja odavam. Kuidas teha vahelduvvoolust alalisvoolu, on juba ammu teada. Trafo õigesse kohta asetades saame vajaliku pinge ja voolutugevuse.

Konverteri ahelad

Lihtsaim skeem, kuidas lahendada alalisvoolust 220 V vahelduvvoolu, pole olemas. Seda saab teha dioodsilla abil. DC/AC muunduri ahelas on neli võimsat dioodi. Nendest kokkupandud sild tekitab voolu ühes suunas. Sild lõikab ära muutuvate sinusoidide ülemised piirid. Dioodid on kokku pandud järjestikku.

Vahelduvvoolu muunduri teine ​​ahel on dioodidest, kondensaatorist või filtrist kokkupandud silla väljundisse, mis silub ja korrigeerib siinuste tippude vahelisi langusi.

Muudab suurepäraselt alalisvoolu muutuvaks inverteriks. Selle skeem on keeruline. Kasutatud osad ei ole odavast tellimusest. Seetõttu on inverteri hind üsna suur.

Kumb elektrivool on ohtlikum – otsene või vahelduv?

Igapäevaelus puutume tööl ja kodus pidevalt kokku pistikupesadesse ühendatud elektriseadmetega. alates elektriline paneel pistikupessa, ühefaasiline muutuja. On elektrilöögi juhtumeid. Ohutusmeetmed ja teadmised elektrilöögist on olulised.

Mis on vahelduv- ja alalispinge põhimõtteline erinevus? Statistika kohaselt on vahelduvvoolu ühefaasiline alalisvool viis korda ohtlikum kui alalisvool. Elektrilöök, olenemata selle tüübist, on iseenesest negatiivne fakt.

Elektrilöögi tagajärjed

Elektriseadmete hooletu ümberkäimine võib pehmelt öeldes kahjustada inimeste tervist. Seetõttu ei tasu elektriga katsetada, kui selleks spetsiaalsed oskused puuduvad.

Voolu mõju inimesele sõltub mitmest tegurist:

• ohvri keha vastupanuvõime;
• stress, et inimene on all.
• voolu tugevusest inimese kokkupuutel elektriga.

Arvestades kõike ülaltoodut, võime öelda, et vahelduvvool on palju ohtlikum kui alalisvool. Eksperimentaalsed andmed kinnitavad tõsiasja, et löögi korral võrdse tulemuse saamiseks peab alalisvoolu tugevus olema vahelduvvoolust neli kuni viis korda suurem.

Vahelduvvoolu olemus mõjutab südame tööd negatiivselt. Elektrilöök põhjustab südame vatsakeste tahtmatut kokkutõmbumist. See võib põhjustada selle seiskumise. Kokkupuude paljaste veenidega on eriti ohtlik südamestimulaatoriga inimestele.

Alalisvoolul pole sagedust. Aga kõrgepinge ja praegune tugevus võib viia ka surmani. Alalisvooluga kontaktist on lihtsam väljuda kui vahelduvvooluga.

See väike ülevaade elektrivoolu olemusest, selle muundamisest peaks olema kasulik inimestele, kes on elektrist kaugel. Minimaalsed teadmised elektri tekke ja töötamise valdkonnas aitavad mõista tavaliste kodumasinate töö olemust, mis on mugavaks ja rahulikuks eluks nii vajalikud.

Autor: elremont alates 22-08-2013

Selles juhendis käsitlen ränidioode, dioodisildu ja vahelduvvoolu alalisvooluks teisendamist. See on dioodi ja piltide sümbol. Triip dioodi lõpus ütleb teile, kuidas see oma vooluringi panna, kuid mis on diood?

Diood on seade, mis võimaldab voolul liikuda ainult ühes suunas. Seda on mugav meeles pidada, kui võrrelda dioode segistitega, mis lasevad vett ainult ühes suunas voolata. Nii et kui juhite vahelduvpinget või voolu läbi dioodi, blokeeritakse negatiivne pinge ja teile jääb ainult positiivne poollaine. Seda protsessi nimetatakse voolu alaldamiseks... see ei tööta ainult siinuslainetega. See töötab ka ruutlainete, kolmnurklainete või mis tahes muu lainekujuga, millel on negatiivne pooltsükkel. Oota hetk...
Kui tõstate ja asetate signaale üksteise peale, näete, et pinge on langenud! Seda seetõttu, et täiuslikku dioodi pole olemas. Kõigil dioodidel on päripinge langus, mida tähistatakse "Vf". See tähendab, et kui vool läbib dioodi edasi, tekib pingelangus, mis on tavaliselt umbes 0,7 volti. Täpne väärtus sõltub temperatuurist, voolust ja dioodi tüübist, kuid oletame praegu, et see on 0,7 V, nii et ränidiood ei lülitu isegi sisse enne, kui selle klemmide vahel on 0,7 V ja pingelangus on alati 0,7 V. diood pärast selle sisselülitamist. Katsetage seda eksperimentaalselt, et näha, mida ma mõtlen: negatiivse sisendpinge korral ei saa diood sisse lülituda, nii et te ei saa väljundis midagi. 0,3 volti sisendis ei piisa ikkagi dioodi avamiseks, nii et jälle ei saa midagi. Dioodi avamiseks piisab 0,9 voltist sisendis, kuid pingelanguse tõttu jääb teil ainult 0,2 V. Ja 10 volti juures, miinus 0,7 volti, saate 9,3 volti.
Mõnikord on pingelangus dioodil probleemiks... mõnikord ei ole see nii... Näitena näitan teile, et 10 volti tipust tipuni sisendis on see peaaegu märkamatu.
Aga kui proovin alaldada 0,5 V voolu nagu MP3-mängijalt tuleva signaal, muutub 0,7 V langus probleemiks ja see ei tööta. Selle probleemiga toimetulemiseks tuleb kasutada täiustatud tehnoloogiaid, näiteks superdioode. Kuid praegu ei pea te selle pärast muretsema. Ükski seade pole 100% efektiivne, seega räägime võimsusest. Kas diood kuumeneb, kas saate ennustada? Noh, dioodi võimsuskadu määrab Vf ja dioodi läbiv vool. Tüüpilise ränidioodi puhul, mille Vf = 0,7 V, läheb ühe milliampi läbimisel soojuseks kaotsi vaid 0,7 mW, seega pole see probleem. Kuid juba 3 A juures tekib 2,1 W soojust, mis on päris palju, seega tuleb kasutada suuremat dioodi või kasutada madala päripingelangusega dioodi, näiteks Schottky dioodi. Ma käsitlen neid teises videos. Muide, hoolimata sellest, mida keegi teile ütleb, ei suuda paralleelsed dioodid rohkem voolu kanda.
Mis juhtub, kui üks diood sulgub? Sellel tekkinud soojus eraldub teistele dioodidele. Vanad dioodid pole täiuslikud, kuid ma tahan rääkida kiirdioodide vahetamisest. Ma kasutan 1N4007 dioode, need on mõeldud jõuelektroonika jaoks madala sagedusega AC 50-60 Hz, nagu teie majas.
Nüüd vaatame, mis juhtub, kui ma sagedust suurendan. Umbes 15 kHz pärast muutub diood kasutuks, kuna hakkab juhtima vastupidises suunas. Selle põhjuseks on asjaolu, et dioodil kulub teatud aja jooksul, et lülituda avatud, võimaldades voolul edasi liikuda, ja suletud oleku vahel. Erinevatel dioodidel on erinev lülituskiirus. Seega, kui ma asendan 1N4007 1N4148-ga, töötab see hästi, kuni 100 kHz ja isegi rohkem. Raadiosagedustega töötamiseks peate kasutama dioode, mis lülituvad veelgi kiiremini. Nii et kui te midagi kavandate, peate mõtlema oma dioodi maksimaalsele pöördpingele, päripingele, voolutugevusele ja lülituskiirusele. Google aitab teid alati dioodide kohta viiteteabe leidmisel. Hea, et enamikul juhtudel pole vaja teada dioodide tööteooriat. Nii et kasutame dioode millegi ehitamiseks. Dioodide levinuim kasutusala on vahelduvvoolu konverteerimine alalisvooluks, et toita erinevaid kodus olevaid seadmeid. Ma näitan teile, kuidas luua lihtsat reguleeritud allikas Alalisvoolu toiteallikas on sellele väga sarnane. Alustan väikese vooluga ja seejärel näitan teile, kuidas disaini täiustada, et see saaks hakkama suurema koormusega. Alustuseks muudame võrgupinge madalamaks ohutuks vahelduvpingeks. Näitan teile, kuidas seda teha oma Transformeri juhendis. Ilma koormuseta annab mu trafo mulle kena puhta siinuslaine umbes 39 volti tipust tipuni 60 Hz juures. Paigaldasin 1N4007 dioodi ja mõõtsin pinge enne ja pärast dioodi, on näha, et negatiivne pinge katkeb. Tehniliselt teisendasin vahelduvvoolu alalisvooluks ainult ühe dioodiga, kuna eemaldasin kogu negatiivse pinge. Aga see pole väga hea DC, eks? Pool korda on teil imelik pingekübar ja poolel korral pole meil üldse midagi.
Kui vajate oma kasuliku koormuse toiteks veidi rohkem stabiilsust, lisame asjade õigeks seadmiseks kondensaatori. Alustan 1uF-st, kuid mida suurem on mahtuvus, seda parem, sest teil on rohkem energiat. See on rohkem nagu tõde! Nüüd on mul ideaalne 18,7 V alalisvoolu toide. Alati, kui teete toiteallika pidev pinge parim asi, mida ostsilloskoobi ekraanil näha on, on pidev stabiilne pinge. Kahjuks on ainuke põhjus, miks praegu kõik täiuslik välja näeb, vaid see, et mul polnud aega koormuse ühendamiseks. Kondensaator laeb läbi dioodi ja nüüd pole kondensaatorit midagi tühjendada. Nii et vaatame, mis juhtub, kui lisan koormuseks takisti 4,7 kΩ. Ohmi seadus ennustab, et koormust peaks olema ainult 4 mA (mis on väga väike), kuid vaadake, mis juhtub. Siin näete, et kui sisendpinge on positiivne, laseb diood voolul voolata, laadides seega kondensaatorit. Kuid niipea, kui sisendpinge läheb negatiivseks, blokeerib diood voolu vastupidise voolu ja ainus energiaallikas on 1uF kondensaator. Ja nagu näete, kulub selle energia kiiresti isegi väikese koormuse korral. Mida me siis sellega tegema peame? Suurendame oma energiareservuaari suurust nii, et see oleks piisavalt suur, et hoida meid energias kuni järgmise positiivse poollaineni. Asendame pisikese 1uF kondensaatori suure 470uF kondensaatori vastu ja vaatame, mis juhtub.
See töötab väga hästi! Nüüd on meil alalisvoolu toiteallikas, mis suudab anda mõne milliampriga voolu, millest piisab mõne anduri ja operatsioonivõimendid. Olgu, uuendame seda astme võrra. Kümne oomi koormuse korral peaks see ahel võtma palju rohkem voolu. No mida kuradit... oleme tagasi olukorras, kus pinge langeb iga löögiga. Keskmine pinge on 8 volti, voolutugevus umbes 0,8 amprit, kuid pinge pulsatsiooni suurus on tohutu. Kujutage ette, kui me proovime nendega midagi ühendada... pinge langeb pidevalt nii madalale, et see ei püsi kunagi konstantsena! Seega ei piisa enam isegi 470 uF-st energiasalvestusseadmena. Saame proovida probleemi otsekohe lahendada ja võimsust veelgi suurendada.
Nii et vaatame, kuidas ahel töötab 3400uF-ga. Noh... see on parem... Nüüd saime keskmiseks pingeks umbes 12,5 volti vooluga umbes 1,25 A, kuid näeme 5 volti vahelduvvoolu pulsatsioone, mis on palju. Tsüklitevahelise languse vähendamiseks võite jätkata mahtuvuse lisamist lõputult. Kuid mitme amprise koormuse puhul muutub see ebapraktiliseks ja kulukaks. Kuid on väike nipp. Kui me võtame neli dioodi ja paigutame need sel viisil, saame "dioodi silla". See toimib järgmiselt: siinuslaine esimeses pooles saabub ülemisele juhtmele positiivne siinuslaine, need kaks dioodi lülituvad sisse ja lasevad voolu läbi. Järgmisena dioodid sulguvad, blokeerides kõik võimalikud voolu suuna muutused. Nüüd siinuslaine teises pooles, kus ülemine juhe muutub alumise juhtme suhtes negatiivseks, lülituvad teised kaks dioodi sisse ja ülejäänud kaks lülituvad välja. Nii et selle asemel, et kaotada vahelduvvoolu lainekuju alumine pool, lõigates selle ära ja mitte kunagi kasutamata, keerake see lihtsalt ümber ja suunake see ümber. Ja väljundis saate pideva voolu, mille pulsatsioon on 60 Hz asemel 120 Hz.
Ja nagu varemgi, saab väljundsignaali töödelda kondensaatoritega, et saada mõnus sujuv pinge. Saate osta valmis sillaalaldeid, kuid neid on lihtne ise ehitada. Siin on minu trafoga ühendatud sillaalaldi. Tegin selle nelja 1N4007 dioodiga ja kulutasin nende peale umbes 4 senti. Vaadake, kuidas pinge muutub positiivsest negatiivseks sagedusel 60 Hz ja nüüd ei lähe see kunagi alla nulli volti ja me saame need positiivsed konstantse pinge poollained sagedusel 120 Hz. Seda nimetatakse täielikuks alaldamiseks, kuna me kasutame mõlemat vahelduvvoolu laineid. Nüüd läheme tagasi oma kümne oomi leivaplaadi juurde ja vaatame, kuidas sildalaldi toimib 470 uF juures võrreldes varem testitud üksikdioodiga.
Nüüd on meil keskmiselt 11,6 volti 8 volti asemel, mille saime ühest dioodist. Ja näete, et see on tingitud sellest, et sildalaldi laeb kondensaatorit kaks korda sagedamini, kuna kasutame 60 Hz vahelduvvooluvõrgu mõlemat poollaineid. Mõelge nüüd, kui palju see vahe on, arvestades, et need lisadioodid maksavad mulle ainult kolm senti.
Sillalalditest võib olla pisut raske aru saada, kuid kuna need töötavad nii hästi, kasutavad neid kõik. Võrdleme nüüd ühte dioodi 3400uF ja sildalaldit 3400uF. Nüüd on meil keskmiselt 13,5 volti 12,5 volti asemel ja meil on ainult umbes üks või kaks volti. Teisisõnu saab teisendada suure võimsusega sildalaldi kombinatsioon kõrge vool Vahelduvvoolu toiteallikas suureks kasutatavaks alalisvoolu toiteallikaks. Pidage meeles, et teie dioodid ja kondensaatorid peavad vastama töötavale pingele.
Põhimõtteliselt on meil praegu see, mis on nende odavate väikeste reguleerimata vahelduvvoolu-alalisvoolu toiteallikate sees, mis toidavad raadioid, kellasid ja muid majapidamisseadmeid. Võiksime teha 9-voldise versiooni ja see võiks toita vana Sega või Nintendo. Kuid ma tahan rõhutada, et need kõik on reguleerimata toiteallikad. See tähendab, et isegi kui pinge pulsatsiooni edukalt tasandada, seisame endiselt silmitsi keskmise pinge muutmise probleemiga koormuse all.
Ilma koormuseta on see 18,7 volti. Ja 1 amprise koormuse korral saate 13 volti. Mõne vooluahela puhul pole sellel tähtsust, kui need on ette nähtud mitmesuguste pingetega toimetulemiseks. Kuid paljud seadmed, nagu mikrokontrollerid ja muu digitaalne elektroonika, nõuavad väga stabiilset pingeallikat ja selleks peate looma nn reguleeritud pingeallika. Pingeregulaatoritest räägin teises videos. Nüüd teate, mida dioodid teevad ja kuidas nad muudavad vahelduvvoolu alalisvooluks.
_

Kahjuks on meie kodude elektrikatkestused muutumas traditsiooniks. Kas tõesti peab laps küünlavalgel kodutöid tegema? Või lihtsalt mõni huvitav film telekast, mis oleks vaatamiseks. Kõik see on parandatav, kui teil on auto aku. Selle jaoks saate kokku panna seadme, mida nimetatakse DC-AC-muunduriks (lääne terminoloogias DC-AC converter).

Joonistel 1 ja 2 on kujutatud selliste muundurite kahte põhiahelat. Joonisel 1 olev vooluahel kasutab nelja võimsat transistorit VT1 ... VT4, mis töötavad võtmerežiimis. Ühes poolperioodis pingega 50 Hz on transistorid VT1 ja VT4 avatud. Aku GB1 vool voolab läbi transistori VT1, trafo T1 primaarmähise (skeemil vasakult paremale) ja transistori VT4. Teisel poolperioodil on transistorid VT2 ja VT3 avatud, akust GB1 tulev vool läbib transistori VT3, TV1 trafo primaarmähise (skeemil paremalt vasakule) ja transistori VT2. Selle tulemusena on vool trafo TV1 mähises vahelduv ja ajal sekundaarmähis pinge tõuseb 220-ni 6. 12-voldise aku kasutamisel on koefitsient K \u003d 220 / 12 \u003d 18,3.

Impulssgeneraatori sagedusega 50 Hz saab ehitada transistoridele, loogikaahelatele ja mis tahes muudele elementidele. Väljundist DA1 läbivad impulsid sagedusega 50 Hz läbi kahe transistoride VT7, VT8 inverteri. Esimesest neist juhitakse impulsid läbi vooluvõimendi VT5 paarile VT2, VT3, teisest - läbi vooluvõimendi VT6 paarile VT1, VT4. Kui VT1 ... VT4-na kasutatakse suure vooluülekandeteguriga ("superbet") transistore, näiteks KT827B või võimsaid väljatransistore, näiteks KP912A, siis võib vooluvõimendid VT5, VT6 ära jätta. .

Joonisel 2 kujutatud vooluahel kasutab ainult kahte võimsat transistorit VT1 ja VT2, kuid trafo primaarmähisel on kaks korda rohkem pöördeid ja keskpunkt. Impulssgeneraator selles skeemis on sama, transistoride VT1 ja VT2 alused on ühendatud joonisel 1 näidatud impulssgeneraatori ahela punktidega A ja B.

Konverteri tööaja määrab aku mahutavus ja koormusvõimsus. Kui lubame akul tühjeneda 80% (sellist tühjenemist lubavad pliiakud), on muunduri tööaja avaldis järgmine:

T(h) = (0,7 WU)/P, kus W on aku mahutavus, Ah; U - aku nimipinge, V; P - koormusvõimsus, W. See avaldis võtab arvesse ka muunduri efektiivsust, mis on 0,85 ... 0,9.

Siis näiteks 55 Ah võimsusega autoaku kasutamisel nimipingega 12 V ja 40 W võimsusega hõõglambi koormusega on tööaeg 10 ...

Trafo T1 andmed anname kahel juhul: maksimaalse koormuse jaoks 40 W ja maksimaalse koormuse kohta 150 W.

Tabelis: S - magnetahela ristlõikepindala; W1, W2 - primaar- ja sekundaarmähiste keerdude arv; D1, D2 - primaar- ja sekundaarmähiste juhtmete läbimõõt.

Võite kasutada valmis jõutrafot, ärge puudutage võrgu mähist, vaid kerige primaarmähist. Sel juhul peate pärast mähistamist võrgumähise sisse lülitama ja veenduma, et primaarmähise pinge on 12 V.

Kui kasutate VT1 ... VT4 võimsate transistoridena joonisel 1 kujutatud ahelas või VT1, VT2 ahelas joonisel 2 KT819A, siis peaksite meeles pidama järgmist. Nende transistoride maksimaalne töövool on 15 A, nii et kui kasutate konverteri võimsust üle 150 W, peate kas installima transistorid, mille maksimaalne vool on üle 15 A (näiteks KT879A) või sisse lülitama kaks transistorit paralleelselt. Maksimaalse töövooluga 15A on iga transistori võimsuse hajumine ligikaudu 5 W, samas kui ilma jahutusradiaatorita on maksimaalne võimsuse hajumine 3 W. Seetõttu on nendele transistoridele vaja paigaldada väikesed radiaatorid metallplaadi kujul, mille pindala on 15-20 cm.

Konverteri väljundpinge on bipolaarsete impulsside kujul amplituudiga 220 V. See pinge on üsna sobiv erinevate raadioseadmete toiteks, rääkimata lambipirnidest. Sellise pingega ühefaasilised elektrimootorid ei tööta aga hästi. Seetõttu ei tasu sellisesse muundurisse kaasata tolmuimejat ega magnetofoni. Väljapääsu leiate trafole T1 lisamähise kerides ja kondensaatorile Cp laadimisest (joonisel 2 näidatud punktiirjoonega). See kondensaator valitakse nii, et moodustub vooluahel, mis on häälestatud sagedusele 50 Hz. Konverteri võimsusega 150 W saab sellise kondensaatori mahtuvuse arvutada valemiga C \u003d 0,25 / U2, kus U on lisamähisel genereeritud pinge, näiteks U \u003d 100 V, C \ u003d 25 μF. Sel juhul peab kondensaator töötama vahelduvpingel (võite kasutada metall-paberkondensaatoreid K42U vms) ja tal peab olema tööpinge vähemalt 2U. Selline ahel võtab osa muunduri võimsusest. See osa võimsusest sõltub kondensaatori kvaliteeditegurist. Niisiis on metall-paberkondensaatorite dielektrilise kao puutuja 0,02 ... 0,05, seega väheneb muunduri efektiivsus umbes 2 ... 5%.

Aku rikke vältimiseks ei sega muundur selle tühjenemise indikaatoriga varustamist. Sellise signaalimisseadme lihtne skeem on näidatud joonisel 3. Transistor VT1 on läveelement. Kui aku pinge on normaalne, on transistor VT1 avatud ja selle kollektori pinge on alla DD1.1 mikrolülituse lävipinge, seega signaaligeneraator helisagedus ei tööta sellel kiibil. Kui aku pinge langeb kriitilise väärtuseni, lülitub transistor VT1 välja (lukustuspunkti seab muutuv takisti R2), DD1 kiibil olev generaator hakkab tööle ja akustiline element HA1 hakkab "piiksuma". Piesoelektrilise elemendi asemel võib kasutada väikese võimsusega dünaamilist valjuhääldit.

Pärast muunduri kasutamist tuleb akut laadida. Sest laadija võite kasutada sama trafot T1, kuid primaarmähise pöörete arvust ei piisa, kuna see on ette nähtud 12 V jaoks, kuid teil on vaja vähemalt 17 V. Seetõttu on trafo valmistamisel lisamähis laadija peaks olema kaasas. Loomulikult tuleb aku laadimisel konverteri vooluring välja lülitada.

V. D. Panchenko, Kiiev

"Valgevenelane Riiklik Ülikool informaatika ja raadioelektroonika”

Infoturbe osakond

« ELEKTRIKONVERTERID »

inverter- Muudab alalisvoolu vahelduvvooluks.

Konverter- DC-DC muundur, kuid erineva tasemega (sisendpinge vahelduvvoolu konverteerimisega ja soovitud tasemele teisendamisega).

Keskseks lüliks on DC-AC-muundur.

Selliste seadmete erinevaid skeeme kasutatakse:

Transistor ja elektroonikatorud;

Ehitatud küllastuvate tuumadega transistoridele;

Lõõgastusgeneraatorid, päästikud, multivibraatorid;

Vastavalt ühetaktilistele, kahetaktilistele ja sildahelatele;

Türistori liht- ja sildahelad (võimsates seadmetes).

Tõuke-tõmbe-türistori inverteri lihtne ahel

Joonis 1 - push-pull türistori inverteri lihtne ahel

T2-st saadetakse juhtimpulsid türistori ahelasse.

Pidevast allikast antakse pinge ahela sisendisse. See läheb läbi

VD anoodidel. laetud sisendpinge kahekordistamiseks. Kui nüüd rakendame VD2-le impulsse, siis VD1 sulgub kohe, laadib uuesti, kõik märgid T1-s muutuvad vastupidiseks ja vool liigub läbi VD2.

Nagu ahela tööst näha, lülitusmahtuvusel

türistori sulgemise hetkel toimib pinge, mis võrdub kahekordse toitepingega, mis on ahela jaoks puudus.

See kõrvaldatakse türistori inverteri sillaahela abil.

Sildahela türistori inverter

Joonis 2 - Türistori inverteri sillaahel

Juhtahel avab esmalt VD1 ja VD4 ning seejärel, kui võimsus on laetud kuni

, kui avate teised türistorid, sulguvad VD1 ja VD4 koheselt.

Selles vooluringis toimib suletud türistoritele ainult toiteallika pinge.

Türistor-alaldid on tõhusad paljulubavad inverterid. Neid kasutatakse märkimisväärse võimsusega ja neid kasutatakse praegu sideettevõtete seadmete katkematute toiteallikate (UGP) elektriliste masinaüksuste asendamiseks, mis muudavad varuakude alalisenergia vahelduvvooluks.

Alalisvoolu pingemuundurid

Sageli söömise ajal elektroonilised seadmed IP-d on madalpinge ja tarbimisahelate toiteks on vaja märkimisväärseid pingeid. Sel juhul kasutatakse pinge muundamist. Selleks kasutage invertereid ja muundureid. P / n seadmetes kasutatakse elektromagnetmuundureid, vibratsioonimuundureid ja staatilisi muundureid.

Elektromagnetmuundurid genereerivad sinusoidaalset pinget, pooljuht- ja vibratsioonimuundurid aga ristkülikukujulist pinget. Praegu on staatilised muundurid, mille väljundpinge on sinusoidaalse kujuga. Elektromagnetmuunduri puudus: suured mõõtmed ja kaal. Vibratsiooniandurid on väikese võimsusega ja ebausaldusväärsed. Seetõttu kasutatakse kõige laialdasemalt väikeste mõõtmete ja kaaluga, kõrge efektiivsuse ja töökindlusega pooljuhtmuundureid.

Türistoritel ja transistoridel põhinevate muundurite ehitus peaks olema seotud toitepinge suuruse, vajaliku võimsuse ja koormuse muutuse iseloomuga.

Transistori pingemuundurid

Ergutusmeetodi järgi jagunevad need kahte tüüpi: iseergastusega ja võimsusvõimendusega muundurid.

Transistore saab skeemi järgi sisse lülitada OE, OK, OB abil, kuid kõige laialdasemalt kasutatakse OE-ga sisselülitamist, kuna sel juhul realiseeritakse transistoride maksimaalne võimendus võimsuse osas ja lisaks on ka iseergastumistingimused. lihtsalt saavutatud.

Iseergutusega muundurid töötavad võimsa, kuni mitmekümne vatti võimsusega ühetsükliliste ja tõukeahelate järgi. Lihtsaim vooluringühe otsaga muundur on tagasisidega lõõgastusostsillaator.

Tagurpidi diood.Otsese sh. diood.

Kui toitepinge on ühendatud takisti kaudu, rakendatakse transistori alusele võrdluspotentsiaali. Transistor avaneb ja trafo primaarmähise Wk läbib vool, mis tekitab transistori magnetahelates magnetvoo. Pinge, mis ilmub mähisele Wk, muundatakse tagasisidemähises Wb, mille ühenduspolaarsus on selline, mis aitab kaasa transistori lahtilukustamisele. Kui kollektori vool saavutab maksimaalse väärtuse: Ik \u003d Ib * h21e, magnetvoo kasv peatub, trafo mähiste pingete polaarsus muutub vastupidiseks ja toimub transistori väljalülitamise laviinilaadne protsess. Trafo sekundaarmähisel olev pinge on ristkülikukujuline.

Trafo sekundaarse küljega ühendatud alaldi võimsusdioodi polaarsus määrab, kuidas võimsus koormusele üle kantakse. Diood avaneb, kui transistor sulgub, kondensaator laetakse, mis hoiab koormuses konstantset voolu.

Kui diood on otse sisse lülitatud, toimub toiteallika energiaülekanne Kuni koormuseni Rn ajavahemikul tu, mil transistor ja toitediood VD1 on avatud. Energia salvestatakse drosselisse W = 0,5 * Lf * In ^ 2 * tu. Sel juhul laetakse silumisfiltri kondensaatorit Cf alaldatud pingega kuni Up.

Pausi ajal tp, kui transistor on suletud, suletakse vooluahel In läbi induktiivpooli Lf ja blokeerimisdioodi VD2, nagu järjestikuse reguleerimisega lülitusregulaatoris.

Ühetsüklilistes muundurites töötab trafo eelpingega, millest saab üle laenguga südamiku kasutamisega. Tori kasutamisel see aga ei sobi. transistor. Meie puhul kasutatakse blokeerivat kondensaatorit, mis pausi ajal tp tühjendatakse läbi mähise W1, magnetiseerides südamiku tühjendusvooluga.

Maht Cbl. See valitakse tingimusest, et maksimaalse töötsükli φmax korral on pausi tp kestus vähemalt veerand võnkeahela perioodist L, Cbl.

Selline dioodiga pöördmuundur tagab väljundpinge lahtisidumise ja kaitse sisendjõu rööbaste müra eest.

Transistormuundurid määratakse järgmiste valemitega:

Üles \u003d Üles (Ikm / 2In-W1 / W2)

tu \u003d Ikm * L1 / üles

tp \u003d Ikm * L2 / Un * W2

φ = fp*Ikm*L1/Up = tu/(tu+tp)

Parimatel kaalu- ja suurusenäitajatel on tõuke-tõmbemuundurid koos astmelise trafoga.

Trafod on valmistatud ristkülikukujulise hüstereesiahelaga magnetahelal. Siin kasutatakse ka positiivset OS-i. Generaator töötab järgmiselt. Toitepinge Up sisselülitamisel hakkab parameetrite mitteidentsuse tõttu üks transistoridest, näiteks VT1, avanema ja selle kollektorivool suureneb. OS Wb mähised on ühendatud nii, et neis indutseeritud EMF avab täielikult transistori VT1 ja sulgeb transistori VT2.

Transistoride ümberlülitamine algab transistori küllastumise hetkest. Selle tulemusena indutseerisid trafod kõigis mähistes. Pinge langeb nullini ja seejärel pöörab polaarsust.

Nüüd rakendatakse varem avatud transistori VT1 alusele negatiivne pinge ja varem suletud transistori VT2 alusele antakse positiivne pinge ja see hakkab avanema. See väljundpinge esiosa moodustamise regeneratiivne protsess on väga kiire. Edaspidi korratakse skeemis olevaid protsesse.

Lülitussagedus sõltub toitepinge väärtusest, trafo ja transistoride parameetritest ning arvutatakse järgmise valemiga: fp \u003d ((Up-Uke us) * 10000) / 4 * B * s * Wk * Sc * Kc.

See režiim on kollektori piirava voolu tõttu säästlikum kui ümberlülitamisel ja muunduri töö on stabiilsem.

Selliseid muundureid kasutatakse võimsusvõimendite peaostsillaatoritena ja autonoomsete väikese võimsusega toiteallikatena. Peamised eelised: vooluahela lihtsus, samuti tundlikkus lühise suhtes koormusahelas.

Küllastuva südamikuga muunduri miinuseks on kollektorivoolu liigpingete olemasolu transistori lülitamise hetkel, mis suurendab muunduris tekkivaid kadusid.

Suletud transistori pinge võib ulatuda väärtuseni:

Uкem \u003d (2,2: 2,4) Maksimaalne

kaks pinget on tühikäigumähise Up + EMF summa, lisaks võetakse arvesse pinge hüppeid lülitamise ajal. Viimase vähendamiseks on mõnikord ahelasse kaasatud šundi dioodid.

Suurte võimsuste teisendamisel kasutatakse enim võimsusvõimendit kasutavaid muundureid. Iseergastavaid muundureid saab kasutada peaostsillaatorina. Selliste muundurite kasutamine on soovitav, kui on vaja tagada väljundi sageduse ja pinge püsivus, samuti kõvera kuju muutumatus. Vahelduvpinge kui muunduri koormus muutub.

Kõrge sisendpinge korral kasutatakse sildvõimsusvõimendeid.

Oletame, et transistorid T1, T2 töötavad esimesel poolperioodil samaaegselt. Teises T2, T3. Toitepinge rakendatakse transistori primaarmähisele, selle polaarsus muutub iga poole tsükli järel. Suletud transistori pinge on võrdne toiteallika pingega. Väljundtransistor töötab küllastumata režiimis, see on valmistatud materjalist, millel on mitteristkülikukujuline hüstereesisilmus.

Türistormuundurid

Türistoritel on erinevalt transistoridest ühesuunaline juhtimine. Türistorite lukustamiseks muunduriahelates kasutatakse reaktiivelemente peamiselt lülituskondensaatorite kujul.

Kui esimene türistor on lukustamata, laetakse mahtuvus pingeni 2Up. Kui teine ​​türistor on lukustamata, rakendatakse kondensaatori pinget esimesele transistorile vastupidises suunas, mille toimel see lukustub. Kondensaator laetakse uuesti ning selle mähiste ja türistori primaarmähise pinge muutub märgiks (potentsiaalid on diagrammil näidatud sulgudes). Järgmisel pooltsüklil türistor T1 lukustatakse uuesti ja protsessi korratakse.

Türistorite lukustumise tagamiseks on vajalik, et lülituskondensaatori energia oleks piisav, et laadimisprotsessi käigus langeks türistorite vastaspinge piisavalt aeglaselt, et tagada nende lukustusomaduste taastumine.

Sellise inverteri puuduseks on väljundpinge tugev sõltuvus koormusvoolust.

Koormuse olemuse ja suuruse mõju vähendamiseks väljundpinge kujule ja suurusele kasutatakse pöörddioodidega ahelaid, mis omakorda on vajalikud induktiivkoormusesse ja reaktiivsetesse lülituselementidesse kogunenud reaktiivenergia tagastamiseks. muunduri toiteallikas.

Toiteallikas trafodeta sisendiga

Selliste allikate eripäraks on sisendpinge muundamise protsessi kasutamine kõrge sagedusega.

Toitetransistori puudumine sisendis ja transistoride kasutamine kõrgendatud sagedusel parandab oluliselt kaalu ja suuruse omadusi.

Reguleeritaval muunduril põhineva IPBV funktsionaalskeemil on järgmine vorm:

VChF - takistab IPBV häirete tungimist sisendahelatesse ja vastupidi.

VU - alaldi,

SF - silumisfilter;

RP - reguleeritav muundur;

ZG - sünkroniseeriv peaostsillaator;

GPN - saehamba pingegeneraator.

IPBV tööd koos sisendpinge stabiliseerimisega PWM-i abil on lihtne ette kujutada, võttes arvesse vooluahela üksikute sektsioonide pingeskeeme.

Reguleerimise lihtsustamiseks ehitatakse muundur reeglina ühetsüklilise ahela järgi osa reaktiivelementidesse kogunenud energiast sisendpingeallikasse rekuperatsiooniga. Pingetel 5–10 V muunduri väljundisse asetatakse keskpunktiga alaldi. Võimsustransistoride lülitusaja vähendamiseks kasutatakse nende sisendites vooluahelaid, mis annavad blokeerimispingest märkimisväärselt üle negatiivse pinge.

KIRJANDUS

1. Ivanov-Tsyganov A.I. Raadiosüsteemide elektrotehnilised seadmed: Õpik. - Toim. 3., muudetud. ja lisa.-Mn: Kõrgkool, 200

2. Alekseev O.V., Kitaev V.E., Shikhin A.Ya. Elektriseadmed / Toim. A. Ya Shikhina: Õpik. – M.: Energoizdat, 200–336 lk.

3. Berezin O.K., Kostikov V.G., Šahnov V.A. raadioelektroonikaseadmete toiteallikad. – M.: Tri L, 2000. – 400 lk.

4. Shustov M.A. Praktiline skeem. Toiteallikad ja stabilisaatorid. Raamat. 2. - M.: Alteks a, 2002. -191 lk.

Vahelduvvoolu-alalisvoolu muundur on seade, mis muundab vahelduvvoolu alalisvooluks. See seade on mittelineaarne, mistõttu selle väljundis olev pingespekter erineb sisendist. Väliskirjanduses nimetatakse selliseid seadmeid AC / DC muunduriteks (vahelduv / alalisvool). Joonisel 1 on näidatud AC/DC muunduri graafiline tähistus. Selle sisendis ja väljundis on näidatud ostsillogrammid ja pingespektrogrammid.

Joonis 1. Alaldi tingimuslik graafiline tähistus

AC/DC muundur sisaldab nii alaldit kui ka filtrit, mis summutab soovimatud väljundpinge komponendid. Alaldi väljundiga ühendatud filtri ülesanne on valida ainult konstantne komponent U 0 (alalduse kasulik mõju) ja suruge maha kõik muud pingespektri komponendid U d (laine). Seda toimingut nimetatakse sageli väljundpinge "tasumiseks". Seetõttu nimetatakse sellist filtrit silumisfiltriks. Seda teostatakse madalpääsfiltri (tavaliselt LC-filtri) kujul ribalaiusega Δ f f c .

Kui AC / DC muunduri osaks olev alaldi kasutab töötamise ajal üht poollainet vahelduvpinget, siis nimetatakse seda ühetsükliliseks või poollaineks ja kui kasutatakse mõlemat poollainet, siis push-pull või täislaine. Joonisel 2 on kujutatud ühe otsaga vahelduvvoolu-alalisvoolu muunduri lihtsustatud skeem.

Joonis 2. Ühe otsaga vahelduvvoolu-alalisvoolu muunduri ekvivalentskeem

Sellel joonisel ühendab klahv K sünkroonselt allika U1 sagedusega koormuse allikaga. Koormus tekitab sagedusega pulseeriva pinge ω c. Sisendvõnkumise sageduse perioodil läbib koormust ja allikat ainult üks vooluimpulss. Voolu esimese harmoonilise sagedus (ja koormuse pulsatsioonipinge) on võrdne võrgu sagedusega ω c. Selle vooluahela koormusvoolu alaliskomponent voolab läbi sisendpingeallika. Kui selle koostises on trafo, põhjustab see selle magnetiseerumist ning kaalu ja suuruse parameetrite halvenemist. Kui poollaine alaldi sisendis on võrgupinge harmooniline U 1 = U m patt ω c t, siis näevad selle vooluahela sisendi ja väljundi pingediagrammid välja sellised, nagu on näidatud joonisel 3.

Joonis 3. Poollainemuunduri sisendi ja väljundi pinge ajastusskeemid

Nagu sellelt jooniselt näha, on ühe otsaga vahelduv-alalisvoolu muunduri ahela väljundis oleva voolu alaliskomponendi tase üsna väike. Seetõttu kasutatakse sagedamini kahetaktilist skeemi. Tõmbava vahelduvvoolu-alalisvoolu muunduri skeem on näidatud joonisel 4.

Joonis 4. Push-pull AC/DC muunduri ekvivalentahel

Selles skeemis ühendavad lülitid K1 ja K2 koormuse ühe poollaine (T / 2) ajaks kaks korda perioodi jooksul. Seetõttu läbib võrgu pinge muutumise perioodil koormust ja allikat kaks vooluimpulssi ning lülitumise tõttu liigub vool läbi koormuse ühes suunas. Koormusvoolu alaliskomponent ei voola läbi primaarallika ega mõjuta selle tööd. Voolu- ja pingeimpulsside sagedus koormusel U H on kaks korda suurem võrgusagedusest ω c, mis võimaldab silumisfiltri mõõtmeid vähendada. Kõik need tegurid võivad märkimisväärselt parandada vahelduvvoolu-alalisvoolu muunduri kaalu ja mõõtmeid. Tõmbava vahelduvvoolu-alalisvoolu muunduri sisendis ja väljundis pingete ja voolude ajastusskeemid on näidatud joonisel 5.

Joonis 5. Täislainemuunduri sisendi ja väljundi pingete ja voolude ajastusskeemid

Vahelduv-alalisvoolu muundurite ahelates kasutatakse võtmetena kontrollimata ja juhitavaid ventiile, milleks on dioodid, türistorid, bipolaarsed ja väljatransistorid. Kõige laialdasemalt kasutatakse kontrollimatuid ventiile, mida kasutatakse võimsate pooljuhtdioodidena.

Tuleb märkida, et kaasaegsed AC / DC muundurid on ehitatud keerukama skeemi järgi. Nad esmalt alaldavad ja filtreerivad sisendvõnkumist, seejärel genereerivad kõrgsageduse, mille pinge muundatakse väljundis soovitud pingeks ning seejärel taas alaldavad ja filtreerivad kõik soovimatud spektrikomponendid. See võimaldab teil oluliselt vähendada muunduri suurust ja suurendada selle efektiivsust. Sageli on need valmistatud väikese suurusega ühes tükis.

Joonis 6. AC/DC muunduri välisvaade

Kirjandus:

1. Sažnev A.M., Rogulina L.G., Abramov S.S. "Seadmete ja sidesüsteemide toiteallikas": Õpetus/ GOU VPO SibGUTI. Novosibirsk, 2008 - 112 lk.
2. Aliev I.I. Elektrotehniline teatmeteos. - 4. väljaanne. õige - M.: IP Radio Soft, 2006. - 384 lk.
3. Geytenko E.N. Sekundaarse toiteallika allikad. Ahel ja arvutus. Õpetus. - M., 2008. - 448 lk.
4. Seadmete ja telekommunikatsioonisüsteemide toiteallikas: õpik ülikoolidele / V.M. Bushuev, V.A. Deminsky, L.F. Zahharov ja teised - M., 2009. – 384 lk.
5. Denisov A.I., Zvolinsky V.M., Rudenko Yu.V. Väravamuundurid täppisstabiliseerimissüsteemides. - K .: Naukova Dumka, 1997. - 250 lk.

Koos artikliga "AC konverteerimine alalisvooluks" on kirjas:

http://website/BP/Ventil/