مقوم نصف الموجة أو جسر الربع هو أبسط مقوم ويتضمن صمامًا واحدًا (صمام ثنائي أو ثايرستور).

الافتراضات: الحمل نشط تمامًا، والصمام هو مفتاح كهربائي مثالي.

يمر الجهد من اللف الثانوي للمحول عبر الصمام إلى الحمل فقط خلال نصف دورات موجبة AC الجهد. خلال نصف الدورات السالبة، يتم إغلاق الصمام، ويحدث انخفاض الجهد بالكامل عبر الصمام، ويكون الجهد عبر الحمل Un صفرًا. متوسط ​​قيمة التيار المتردد بالنسبة للتيار المتوفر سيكون:

هذه القيمة هي نصف قيمة الجسر الكامل. من المهم ملاحظة أن قيمة جذر متوسط ​​التربيع (الفعال القديم والفعال) عند خرج مقوم نصف الموجة ستكون جذرًا أقل بمقدار 2 من القيمة الفعالة الموردة، وتكون الطاقة التي يستهلكها الحمل أقل مرتين (لشكل موجة جيبية)

نسبة القيمة المتوسطة للجهد المصحح Un avg إلى القيمة الفعالة للجهد المتردد المدخلات Uin d تسمى معامل التصحيح (Kout). بالنسبة للمخطط قيد النظر، Kvyp = 0.45.

الحد الأقصى للجهد العكسي على الصمام الثنائي Uobr max=Uin max=πUn avg، أي. أكثر من ثلاثة أضعاف متوسط ​​​​الجهد المعدل (يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند اختيار الصمام الثنائي للمقوم).

معامل تموج، يساوي النسبةسعة التموج التوافقي الأدنى (الأساسي) لمتوسط ​​قيمة الجهد المصحح، لدائرة مقوم نصف الموجة الموصوفة تساوي:

Kp=Upulse max01Un av=π2=1.57.

27. مقوم الموجة الكاملة بنقطة المنتصف. مخططات العمل. مبدأ التشغيل. المؤشرات الرئيسية.

خلال الفاصل الزمني، تحت تأثير الجهد Uin1، يكون الصمام الثنائي VD1 متحيزًا في الاتجاه الأمامي (ينحرف الصمام الثنائي VD2 في الاتجاه العكسي) وبالتالي يتم تحديد التيار في مقاوم الحمل فقط بواسطة الجهد Uin1. خلال الفاصل الزمني، يكون الصمام الثنائي VD1 متحيزًا عكسيًا، ويتدفق تيار الحمل من خلال الصمام الثنائي المتحيز للأمام VD2 ويتم تحديده بواسطة الجهد Uin2. وبالتالي، فإن متوسط ​​قيم التيار والجهد عبر مقاوم الحمل في حالة تصحيح الموجة الكاملة سيكون ضعف تلك الخاصة بدائرة نصف الموجة:

Uin max و Iin max - قيم السعة القصوى لجهد الإدخال وتيار المقوم (لأحد جهد الإمداد)،

Uin d و Iin d هما القيمتان الفعالتان لجهد الإدخال وتيار المقوم.

الخاصية السلبية لدائرة تصحيح الموجة الكاملة ذات نقطة المنتصف هي أنه أثناء مرور التيار عبر أحد الثنائيات، يصل الجهد العكسي على الصمام الثنائي الآخر (المغلق) في ذروته إلى ضعف أقصى جهد دخل: Urev max = 2Umax . لا ينبغي أن ننسى هذا عند اختيار الثنائيات للمقوم.

سيكون تردد التموج الرئيسي للجهد المعدل في هذه الدائرة مساوياً لضعف تردد جهد الدخل. إن معامل التموج المحسوب باستخدام طريقة مشابهة لتلك الموصوفة لدائرة مقوم نصف موجة أحادي الطور (توسيع سلسلة فورييه وعزل مكون التموج الأول) سيكون مساوياً لـ: Kp=0.67.

انظر المعلمات في الفقرة السابقة.

28. مقوم الجسر أحادي الطور. مخططات التشغيل ومبدأ التشغيل. المعلمات الأساسية للمعدل.

مخططات التشغيل:

مبدأ التشغيل:

في دائرة الجسر أحادية الطور، يتم توصيل مصدر جهد متناوب (الملف الثانوي للمحول) بأحد قطري الجسر، ويتم توصيل الحمل بالآخر.

في دائرة الجسر، تعمل الثنائيات في أزواج: خلال نصف فترة جهد التيار الكهربائي، يتدفق التيار من الملف الثانوي للمحول عبر الدائرة VD1، RN، VD2، وخلال نصف الدورة الثاني - من خلال الدائرة VD3، RN، VD4، وفي كل نصف دورة يتدفق التيار عبر الحمل في اتجاه واحد، مما يضمن الاستقامة. يحدث تبديل الصمام الثنائي عندما يتجاوز الجهد المتردد الصفر.

حيث U2 هي القيمة الفعالة للجهد المتردد عند دخل المقوم.

خيارات:

قيمة الجهد الفعال عند دخل المقوم

متوسط ​​قيمة التيار عبر الصمام الثنائي أقل مرتين من متوسط ​​قيمة معرف تيار الحمل:

الحد الأقصى للتيار المتدفق عبر الصمام الثنائي

القيمة الفعالة للديود الحالي

قيمة RMS للتيار المتردد عند دخل المقوم

لذلك،

عامل تموج الجهد المصحح

نسبة المحولات

قوة اللفات الأولية والثانوية لمحول الصمام

محول الطاقة المقدرة

29. الغرض من مرشحات منع التعرج. دارة مقوم نصف موجة أحادي الطور مع مرشح سعوي. مميزات العمل. الخصائص الخارجية للمقومات مع المرشحات

فلتر تنعيم - جهاز مصمم لتقليل المكون المتناوب للجهد المعدل إلى قيمة تضمن التشغيل العادي للمعدات التي تعمل بالطاقة أو شلالاتها.

دارة مقوم نصف موجة أحادي الطور مع مرشح سعوي .

مميزات العمل.

لتقليل مستوى التموج عند مخرج المقوم، يتم تضمين مرشحات سعوية حثية مختلفة. إن وجود المكثفات والمحاثة في دائرة الحمل له تأثير كبير على تشغيل المقوم. في المقومات منخفضة الطاقة، عادة ما يتم استخدام مرشح سعوي بسيط، وهو مكثف متصل بالتوازي مع الحمل.

في حالة التشغيل المستقر، عندما يكون الجهد عند مدخل المقوم شالإدخال أكبر من جهد الحمل ش n وكان الصمام الثنائي المقوم مفتوحًا، سيتم إعادة شحن المكثف، مما يؤدي إلى تراكم الطاقة القادمة من مصدر خارجي. عندما ينخفض ​​الجهد عند دخل المقوم إلى ما دون مستوى فتح الصمام الثنائي ويغلق، سيبدأ المكثف في التفريغ خلال ر n، مع منع الانخفاض السريع في مستوى الجهد عبر الحمل. وبالتالي، فإن الجهد الناتج عند خرج المقوم (عند الحمل) لن يكون نابضًا جدًا، ولكن سيتم تنعيمه بشكل كبير، وكلما زادت قوة سعة المكثف المستخدم.

عادة، يتم اختيار سعة مكثف المرشح بحيث تكون مفاعلته أقل بكثير من مقاومة الحمل (1/ ωC ≪رن). في هذه الحالة يكون تموج الجهد على الحمل صغيرا ومن المقبول افتراض أن هذا الجهد ثابت ( شن ≈ مقدار ثابت).

30. المعلمات الأساسية لمثبتات الجهد. المثبتات البارامترية.

المعلمات الرئيسية للاستقرار: 1. معامل الاستقرار، يساوي نسبة زيادات جهد الدخل والخرج. يميز معامل التثبيت جودة المثبت.

2. مقاومة إخراج المثبت الهزيمة = رديفللعثور على Kst وRout، يتم أخذ الدائرة المكافئة للمثبت للزيادات بعين الاعتبار. يعمل العنصر غير الخطي في قسم التثبيت، حيث تكون مقاومة التيار المتردد Rdiff بمثابة معلمة استقرار.

يتم تحديد المقاومة التفاضلية Rdiff من المعادلة:

بالنسبة للدائرة المكافئة نحصل على معامل التثبيت مع الأخذ في الاعتبار أن Rн >> Rdif و Rbal >> Rdiff:

استقرار حدودي:

في الدائرة المذكورة أعلاه، عندما يتغير جهد الدخل أو تيار الحمل، فإن الجهد عبر الحمل لا يتغير عمليًا (يظل كما هو في صمام ثنائي زينر)، وبدلاً من ذلك، يتغير التيار من خلال صمام ثنائي زينر (إذا تغير جهد الدخل ، التيار من خلال المقاوم الصابورة أيضا). أي أن جهد الدخل الزائد يتم قمعه بواسطة مقاومة الصابورة، ويعتمد حجم انخفاض الجهد عبر هذه المقاومة على التيار الذي يمر عبرها، والتيار الذي يمر عبرها يعتمد، من بين أمور أخرى، على التيار عبر صمام ثنائي زينر، وبالتالي اتضح أن تغيير التيار من خلال صمام ثنائي الزينر ينظم حجم انخفاض الجهد على مقاومة الصابورة.

معامل الاستقرارمثبت الجهد البارامترى

Kst = 5 ÷ 30 للحصول على زيادة في الجهد المستقر، يتم استخدام التوصيل المتسلسل لثنائيات الزينر. غير مسموح بالاتصال المتوازي لثنائيات الزينر. من أجل زيادة معامل الاستقرار، من الممكن التبديل المتتالي على العديد من مثبتات الجهد البارامترية.

31. المخططات الهيكلية لمثبتات التعويض. رسم تخطيطي لمثبت الجهد المستمر. الحصول على تعبير عن الجهد الناتج. مساوئ هذه المثبتات.

إن مثبت الجهد التعويضي هو في الأساس جهاز يتم فيه تنظيم قيمة الخرج تلقائيًا، أي أنه يحافظ على جهد الحمل ضمن حدود محددة عندما يتغير جهد الدخل وتيار الخرج. بالمقارنة مع تلك البارامترية، تتميز مثبتات التعويض بتيارات خرج أعلى، ومقاومة خرج أقل، ومعاملات تثبيت أعلى.

مستمر

يظهر الرسم التخطيطي لمثبت الجهد المستمر في الشكل. ب. هنا يتم تنفيذ دور IE بواسطة مقسم الجهد على المقاومات ر 1 و ر 2 . المقاوم الصابورة ر ب وثنائي زينر د. إنها عامل استقرار حدودي منخفض الطاقة يعمل كأيون. مضخم التشغيل (op-amp) د.أ. ، المتصل وفقًا لدائرة مكبر الصوت التفاضلي، يلعب دور المسرع. الترانزستور VT هو استقرار RE.

يمكن ضبط جهد الخرج للمثبت عن طريق تغيير نسبة مقاومات المقسم ر 1 و ر 2 :

في هذه المقالة سوف نلقي نظرة على أنواع المقومات الموجودة، والغرض الذي تخدمه، وما هي ميزات هذا المقوم أو ذاك. إذا قررنا تجميع جهاز أو نحتاج ببساطة إلى تشغيل جهاز جاهز، فيمكننا استخدام الطاقة من الخلايا الكلفانية (البطاريات)، أو استخدام البطاريات لهذه الأغراض. ولكن ماذا لو كنت لا تخطط لحمل جهاز الراديو معك ويستهلك تيارًا كبيرًا؟ في مثل هذه الحالات، يتم تشغيل الجهاز من شبكة 220 فولت.

بالطبع لا يمكننا إمداد الطاقة مباشرة من 220 فولت، فالجهد مرتفع جداً والتيار متناوب، لكن بالنسبة لإمدادات الطاقة الأجهزة الإلكترونيةضروري دائمًا تقريبًا العاصمة.و اكثر جهد منخفض. ما هو مطلوب هو ما يسمى محول الشبكة.

صورة المحولات

يمكننا خفض الجهد باستخدام المحول، وسوف نتحدث عن ذلك في أحد المقالات التالية، الآن يكفي أن نعرف أنه بمساعدة المحول يمكننا خفض أو زيادة الجهد مع التيار المتردد. بعد ذلك، نحتاج إلى تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر؛ ويتم استخدام مقوم لهذه الأغراض. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المقومات.

مقوم نصف الموجة

يعمل هذا المقوم فقط خلال نصف الدورة الإيجابية للموجة الجيبية. ويمكن ملاحظة ذلك في الرسم البياني التالي:

عند الخرج بعد الصمام الثنائي، نحصل على جهد نابض، ونحتاج إلى جعله ثابتًا، أي الحصول على جهد ثابت من تيار نابض. لهذه الأغراض يخدم مكثف كهربائيا سعة كبيرة، متصل بالتوازي مع خرج الطاقة وفقًا للقطبية. في الصورة أدناه يمكنك رؤية مظهر هذا المكثف:

نظرًا لسعته الكبيرة، يتم تفريغ هذا المكثف خلال نصف دورة السالب للجيبي. عادة، يتم استخدام المكثفات الإلكتروليتية من 2200 ميكروفاراد لتصفية الجهد في المقومات. في مكبرات الصوت والأجهزة الأخرى، حيث يكون من المهم عدم انخفاض الجهد عند زيادة طاقة الحمل، يتم تثبيت المكثفات بسعة أكبر من 2200 ميكروفاراد. بالنسبة للأجهزة التي تعمل على تشغيل المعدات المنزلية، عادة ما تكون المكثفات بهذه السعة كافية. في الرسم البياني التالي (المظلل باللون الأحمر)، يمكننا أن نرى كيف يحافظ المكثف على استقرار الجهد خلال نصف الموجة السالبة.

مقوم الموجة الكاملة مع نقطة المنتصف

تتطلب هذه الدائرة محولاً بملفين ثانويين. يكون الجهد عبر الثنائيات أعلى مرتين مما هو عليه عند تشغيل دائرة بمقوم نصف موجة أو عند تشغيل دائرة جسر. في هذا المخطط، تعمل كلتا الدورتين النصفيتين بالتناوب. خلال نصف الدورة الإيجابية، تم تحديد جزء واحد من الدائرة في 1 ، خلال نصف الدورة السلبية الجزء الثاني من الدائرة، المعينة في 2 . هذه الدائرة أقل اقتصادية من دائرة الجسر، وعلى وجه الخصوص، فهي ذات استخدام أقل للمحولات. في هذه الدائرة، بعد الثنائيات، يتم الحصول على الجهد النابض أيضا، ولكن تردد التموج هو ضعف ذلك. وهذا ما يمكننا رؤيته في الرسم البياني التالي:

مقوم الموجة الكاملة، دائرة الجسر

أخيرًا، دعونا نلقي نظرة على دائرة مقوم الجسر، وهي الدائرة الأكثر شيوعًا المستخدمة في إنتاج غالبية مصادر طاقة المحولات. الآن سأشرح مبدأ التشغيل:

التيار عند خرج المحول يتناوب، و التيار المتناوبوكما هو معروف فإنه يغير اتجاهه مرتين خلال الفترة. بمعنى آخر، بالطبع بشكل مبسط، مع وجود تيار متردد بتردد 50 هرتز، يتغير اتجاه التيار 100 مرة في الثانية. أي أنه يتدفق أولاً من مخرج جسر الصمام الثنائي تحت الرقم واحد، إلى الثانية، ثم خلال نصف موجة أخرى يتدفق من المحطة المرقمة اثنينإلى الأول.

دعونا نفكر فيما يحدث لجسر الصمام الثنائي عند تطبيق الجهد، ونرى أن المسار الحالي موضح باللون الأحمر في الشكل؛ ولن يسمح الصمام الثنائي، الذي يتم تشغيله في اتصال عكسي، بالمرور المباشر إلى الطرف يتم توصيل جسر الدايود بالتيار المتردد، ولكن في اتصال عكسي، كما نتذكر أن الثنائيات لا تسمح بمرور التيار. لم يتبق سوى مسار واحد للتيار (موضح باللون الأزرق في الشكل)، من خلال الحمل ومن خلال الصمام الثنائي للذهاب إلى السلك المتصل بمخرج التيار المتردد. عندما يغير تيارنا اتجاهه، يدخل الجزء الثاني من جسر الدايود حيز التنفيذ، والذي يعمل بشكل مشابه للجزء الموصوف أعلاه. ونتيجة لذلك، نحصل على نفس الرسم البياني لجهد الخرج مثل مقوم الموجة الكاملة بنقطة المنتصف:

عند تجميع المقوم، نحتاج إلى مراعاة القطبية عند مخرج جسر الصمام الثنائي؛ إذا قمنا بتوصيل المكثف الإلكتروليتي بشكل غير صحيح، فإننا نخاطر بإتلاف المكثف ويمكننا اعتبار أنفسنا محظوظين إذا كان هذا هو كل ما يهم. لذلك، عند تجميع جسر الصمام الثنائي، من المهم أن تتذكر قاعدة واحدة: ستكون علامة الزائد عند خرج الجسر دائمًا عند نقطة اتصال كاثود الثنائيات، والناقص عند نقطة اتصال الكاثودين. الأنودات. يمكن أيضًا العثور على التعيين التالي في مخططات جسر الصمام الثنائي:

يمكن تجميع جسر الصمام الثنائي إما من الثنائيات الفردية، أو يمكنك أن تأخذ مجموعة خاصة من 4 ثنائيات، متصلة بالفعل في دائرة جسر، ولها 4 مخرجات. في هذه الحالة، كل ما تبقى هو تطبيق تيار متناوب، يأتي عادةً من الملف الثانوي للمحول إلى طرفي الجسر، وإزالة الموجب والسالب من المحطتين المتبقيتين. عادةً ما يُشار على الجزء نفسه إلى مكان وجود محطة الجسر. هذا ما يبدو عليه جسر الصمام الثنائي المستورد:

صور جسر ديود KTS405

مقومات ثلاثية الطور

هناك أيضًا محولات ثلاثية الطور. لن ينتج جسر الصمام الثنائي التقليدي أحادي الطور من مثل هذا المحول تيارًا مباشرًا عند الخرج. بالطبع، إذا كان الحمل صغيرا، فيمكنك الاتصال بمرحلة واحدة والسلك المحايد للمحول، ولكن لا يمكن أن يسمى هذا الحل اقتصاديا.

ل ثلاث مراحل الحاليةتوجد دوائر مقومات خاصة؛ وتظهر اثنتين من هذه الدوائر في الأشكال أدناه. الأول، المعروف باسم مخطط ميتكيفيتش ، لديه عامل طاقة محول إجمالي منخفض. يستخدم هذا المخطط لقوى التحميل المنخفضة.

المخطط الثاني والمعروف ب ، وقد وجد تطبيقًا واسعًا في الهندسة الكهربائية، حيث يتمتع بمؤشرات فنية واقتصادية أفضل مقارنةً بمخطط ميتكيفيتش.

يمكن استخدام دائرة لاريونوف كـ "نجم لاريونوف" و"مثلث لاريونوف". يعتمد نوع الاتصال على مخطط اتصال المحول أو المولد الذي يتصل به هذا المقوم. كاتب المقال - أكف.

ناقش مقالة المعدلات

التصنيف والمعلمات الرئيسية للمقومات

تطبيق الثنائيات أشباه الموصلات. مقومات أحادية الطور

المقوم هو جهاز مصمم لتحويل الجهد المتردد إلى جهد مباشر.

العناصر الرئيسية للمقوم هي المحولات والثنائيات، والتي يتم من خلالها ضمان تدفق التيار في اتجاه واحد في دائرة الحمل، ونتيجة لذلك يتم تحويل الجهد المتردد إلى جهد نابض. بمساعدة المحول، تقوم المقومات بتحويل قيمة الجهد، وفصل الدوائر الفردية كهربائيًا، وتحويل عدد المراحل.

اعتمادًا على عدد مراحل جهد الإمداد، يتم تمييز مخططات التصحيح أحادية الطور وثلاثية الطور.

الكميات الرئيسية التي تميز الخصائص التشغيلية للمقومات هي:

متوسط ​​قيم الجهد المصحح شد ( شراجع) والحالية أناد ( أناتزوج)؛

كفاءة ح;

عامل القوى ج;

السمة الخارجية - اعتماد جهد الحمل على تيار الحمل شد = F(أناد)؛

عامل تموج ل n هي نسبة سعة تموج جهد الخرج إلى متوسط ​​قيمة الجهد المصحح (مكون التيار المستمر).

اعتمادًا على طبيعة الحمل، يتغير وضع تشغيل المحول والثنائيات. هناك أوضاع تشغيل للمقوم للأحمال النشطة البحتة والحثية النشطة والسعة النشطة.

دعونا نفكر في تشغيل دوائر مقوم مختلفة أحادية الطور للأحمال النشطة.

تظهر دائرة مقوم نصف الموجة أحادي الطور في الشكل. 3.1.

أرز. 3.1. مقوم نصف موجة أحادي الطور

يتم استخدام التسميات التالية للجهود والتيارات في الرسم التخطيطي:

- ش 1 , ش 2 - قيم الجهد الفعال للملفات الأولية والثانوية للمحول.

-أنا 1 , أنا 2 - القيم الفعالة لتيارات اللفات الأولية والثانوية للمحول.

-أناأ - متوسط ​​تيار الصمام الثنائي VD؛

- شد هو متوسط ​​قيمة الجهد المصحح.

-أناد هو متوسط ​​قيمة التيار المصحح.

سنقوم بتحليل تشغيل الدائرة بطريقة مبسطة، دون الأخذ في الاعتبار فقدان الجهد على المقاومة النشطة للملفات المحولات والمقاومة الديناميكية للصمام الثنائي المفتوح.

دعونا نفكر في مخطط توقيت تشغيل الدائرة (الشكل 3.2).

أرز. 3.2. مخطط توقيت تشغيل مقوم نصف الموجة أحادي الطور

تحت جهد التيار المتردد ش 2 = ش 2 معبر الملف الثانوي، لا يمكن للتيار في دائرة الحمل أن يمر إلا خلال نصف دورات فردية عندما يكون لأنود الصمام الثنائي إمكانات إيجابية بالنسبة إلى الكاثود. حتى في نصف الدورات، عندما يصبح جهد الأنود سالبًا، يكون التيار في الدائرة صفرًا.

القيمة الحالية المصححة لحظية:

، عند 0

في ص

أين هي القيمة القصوى للتيار المعدل.

متوسط ​​قيمة الجهد المصحح:

متوسط ​​قيمة التيار المصحح (وكذلك تيار الصمام الثنائي):

. (3.2)

القيمة الحالية (الفعالة) لتيار الصمام الثنائي:

يصل الحد الأقصى للجهد العكسي على الصمام الثنائي إلى قيمة سعة جهد اللف الثانوي:

وفقا للقيم الموجودة I ل, أنا .effو يو بي. الأعلىيتم اختيار الصمام الثنائي للعمل في الدائرة. وفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها، يجب أن يسمح الصمام الثنائي بأقصى جهد عكسي يبلغ 3.14 أضعاف جهد الحمل، أو Ö2 أضعاف الجهد الثانوي للمحول. المكون المتناوب للجهد والتيار المعدل لهذه الدائرة، كما يلي من مخططات التوقيت لـ شو أنا، كبير، والتوافقي الأساسي للنبضات له تردد يساوي تردد شبكة الإمداد.

دعونا نفكر في وضع تشغيل المحول. القيمة الفعالة لتيار اللف الثانوي:

.

RMS المرحلة الحالية نسبة أنا 2 إلى متوسطه أنا 2CP يسمى عامل الشكل الحالي د(أو ل F):

مكون العاصمة من المرحلة الحالية:

, (3.6)

أين م 2- عدد مراحل الملف الثانوي للمحول. في المخطط قيد النظر م 2 = 1.

لذلك، بالنسبة للدائرة قيد النظر، فإن معامل الشكل الحالي هو:

. (3.7)

القيمة الفعالة لجهد اللف الثانوي للمحول:

.

الطاقة المقدرة لللف الثانوي للمحول:

أين صد = شد× أنا d هي قوة التيار المستمر في الحمل.

يمكن تحديد القيمة الفعالة للتيار في الملف الأولي للمحول من معادلة التوازن المغناطيسي للمحول إذا أهملنا تيار الممغنطة وأخذنا بعين الاعتبار أن المكون المباشر للتيار لا يتحول إلى الملف الأولي . معادلة التوازن المغناطيسي لمحول التيار المتردد

إجمالي قوة اللف الأساسي.

إذا افترضنا أن جهد الإمداد جيبي، إذن . وبالتالي عامل الطاقة

, (3.12)

أين - عامل التشويه؛

ي 1 - زاوية تحول الطور بين جهد الإمداد والتوافقي الأول لتيار الملف الأولي.

في الحالة قيد النظر، j 1 = 0، لكن عامل القدرة أقل من الوحدة، حيث أن n = 0.9< 1. Это является одной из причин, вызывающих увеличение габаритных размеров трансформатора.

يتم حساب القوة النشطة للتيار المعدل على أنها متوسط ​​قيمة قوة التيار النابض خلال الفترة:

, (3.13)

وهذا هو، القوة روتكون قوة التيار المستمر في الحمل أكبر بحوالي 2.5 مرة، وهذا أيضًا سبب زيادة حجم المحول.

في قلب المحول، بسبب المكون الثابت لتيار اللف الثانوي، يتم إنشاء تدفق مغناطيسي ثابت إضافي، مما يشبع قلب المحول. عادة ما تسمى هذه الظاهرة المغنطة القسرية(عن طريق مغنطة) المحول.

نتيجة للمغنطة، يزيد التيار المغنطيسي للمحول عدة مرات مقارنة بالتيار أثناء التشغيل العادي (بدون المغنطة). تتطلب الزيادة في تيار المغنطة زيادة في المقطع العرضي لسلك اللف الأولي وحجم المحول ككل. مقوم نصف الموجة بسبب المذكور نقائصنادرا ما تستخدم.

مقوماتتشير إلى مصادر الطاقة الثانوية، والتي المصدر الأساسي لها هو شبكات التيار المتردد.
المعدل- هذا جهاز يحول الجهد المتردد لشبكة الإمداد إلى جهد نابض أحادي الاتجاه. إنه نابض أحادي الاتجاه، لذا فإن تسميته بـ "ثابت" غير صحيح بعض الشيء. هناك تعريف مختلف قليلاً: تم تصميم المقوم لتحويل الجهد المتردد إلىنبضالجهد من نفس القطبية.

مقوماتيمكن ان يكوننصف موجةو موجة كاملة. وبالإضافة إلى ذلك، فهي مقسمة إلىعلى مرحلة واحدةو متعدد المراحل.

لذا، لنبدأ بمقوم أحادي الطور ونصف موجة يعتمد على الصمام الثنائي لأشباه الموصلات.

مقوم نصف الموجة

إن دائرة مقوم نصف الموجة بسيطة للغاية ولا يوجد ما يمكن شرحه هنا. من أجل الوضوح، يتم عرض نصف الموجات الموجبة والسالبة بألوان مختلفة. نظرًا لأن الصمام الثنائي له خصائص توصيل أحادية الاتجاه، فإن الخرج ينتج جهدًا نابضًا بقطبية واحدة. يتميز المخطط بالمعلمات التالية:

متوسط ​​الجهد المصحح

جهد إدخال RMS

متوسط ​​قيمة التيار المصحح

القيمة الحالية الفعالة في اللف الثانوي للمحول

عامل تموج

تشمل مزايا المخطط بساطة التصميم. العيوب - تموجات كبيرة، قيم منخفضة للتيار والجهد المعدل، كفاءة منخفضة. تُستخدم هذه الدائرة لتزويد الأحمال ذات المقاومة المنخفضة والتي ليست ضرورية للتموجات العالية.

في الأجهزة المنزلية مقومات الموجة الواحدةيتم استخدامها بشكل أساسي في تبديل مصادر الطاقة: نظرًا لتردد التشغيل العالي (حوالي 15 كيلو هرتز وأحيانًا أعلى)، فإن التموجات ليست حساسة جدًا ويسهل تخفيفها.

مقوم الموجة الكامل

دائرة التصحيح مع الإخراج من منتصف المحول

يوضح الخط المنقط الجهد عند دخل الصمام الثنائي الثاني. كما يتبين من الرسوم البيانية، خلال نصف الدورة الأول يكون الصمام الثنائي الأول مفتوحًا ويتم إنشاء انخفاض الجهد عبر الحمل. خلال النصف الثاني من الدورة، يغلق الصمام الثنائي الأول لأنه يعمل في الاتجاه المعاكس، والثاني، على العكس من ذلك، يفتح ويتم إطلاق نصف موجة موجبة مرة أخرى عند الحمل. في الرسم البياني، تشير الإيجابيات والسلبيات إلى عمل أنصاف موجات التيار المتردد. تردد التموج لمقوم الموجة الكاملة هو ضعف ذلك، وهذه هي ميزته. يتميز هذا المخطط بالمعلمات التالية:

U av = 0.9U بوصة
Uin = 1.11U متوسط
أنا أف = 0.9U في / ص ن
أنا 2 = 0.78 أنا متوسط
ع = 0.67

المزايا: قيم U مزدوجةالأربعاء وأنا الأربعاء ، نصف عامل التموج مقارنة بدائرة نصف الموجة. العيوب: وجود محول بملفين متماثلين (مما يزيد من وزنه وأبعاده). وبالإضافة إلى ذلك، فإن الثنائيات لديها ضعف الجهد العكسي.

يعد مقوم الموجة الكاملة أكثر شيوعًا من مقوم نصف الموجة، ويرجع ذلك إلى المزايا العديدة لهذه الدائرة. لشرح ما هي الميزة بالضبط، يجب أن ننتقل إلى الأسس النظرية للهندسة الكهربائية.

أولاً، دعونا نلقي نظرة على الفرق بين مقوم الموجة الكاملة ومقوم نصف الموجة؛ للقيام بذلك، عليك أن تفهم مبدأ تشغيل كل منهما. ستعطي أمثلة الدوائر ذات مخططات الذبذبات فكرة واضحة عن مزايا وعيوب هذه الأجهزة.

يوجد أدناه رسم تخطيطي نموذجي لمثل هذا الجهاز مع الحد الأدنى من العناصر.

المخطط: أبسط المحول

التسميات:

• آر - محول.
• صمام DV (الصمام الثنائي)؛
• C f - السعة (تلعب دور مرشح التجانس)؛

الآن فكر في مخطط الذبذبات عند نقاط التحكم U 1 و U 2 و U n.

توضيح:

• عند نقطة التحكم U 1، يتم عرض رسم تخطيطي تم التقاطه عند إدخال الجهاز؛
• U 2 - رسم تخطيطي أمام مرشح التجانس السعوي؛
• U n - الذبذبات عند الحمل.

يوضح مخطط التوقيت بوضوح أنه بعد الصمام (الصمام الثنائي)، يتم تمثيل الجهد المعدل في شكل نبضات مميزة تتكون من نصف دورات موجبة. عند حدوث مثل هذا النبض، تتراكم شحنة المرشح السعوي، والتي يتم تفريغها خلال نصف الدورة السالبة، مما يسمح بتنعيم النبضات إلى حد ما.

عيوب مثل هذا المخطط واضحة - فهي منخفضة الكفاءة بسبب ارتفاع مستوى التموج. ولكن على الرغم من ذلك، فإن الأجهزة من هذا النوع تجد استخدامها في دوائر ذات استهلاك تيار منخفض.

مبدأ تشغيل دائرة الموجة الكاملة

دعونا نفكر في خيارين لتنفيذ محول الموجة الكاملة (المقوم): متوازن وجسر. يظهر الرسم التخطيطي الأول في الشكل أدناه.

العناصر المستخدمة:

• Tr عبارة عن محول يحتوي على ملفين ثانويين متطابقين (أو أحدهما به صنبور في المنتصف)؛
• DV 1 وDV 2 - الصمامات (الثنائيات)؛
• ج و – مرشح بالسعة.
• ص ن - مقاومة الحمل.

من أجل الوضوح، دعونا نقدم على الفور مخطط الذبذبات عند نقاط التحكم.

• U 1 - مخطط ذبذبات الإدخال؛
• U 2 - رسم بياني أمام مرشح السعة؛
• U n – رسم تخطيطي عند إخراج الجهاز.

هذه الدائرة عبارة عن محولين مدمجين نصف موجيين، أي أن مصدرين منفصلين يمثلان حملًا مشتركًا واحدًا. تظهر نتيجة تشغيل مثل هذا الجهاز بوضوح من خلال الرسم البياني U 2. ويظهر أنه يتم استخدام كلا نصفي الدورة في العملية، وهو ما يعطي هذه المحولات اسمها.

يوضح مخطط الذبذبات بوضوح مزايا هذا الجهاز، وهي الحقائق التالية:

• يتضاعف تردد التموج عند مخرج الجهاز؛
• ويسمح تقليل "الانخفاضات" بين النبضات باستخدام سعة مرشح أصغر؛
• يتمتع محول الدفع والسحب بكفاءة أكبر من محول نصف الموجة.

الآن دعونا نلقي نظرة على نوع الجسر، كما هو موضح في الشكل أدناه.

رسم بياني: مثال على استخدام جسر الصمام الثنائي

لا يختلف مخطط الذبذبات لجهاز من نوع الجسر عمليا عن الجهاز المتوازن، لذلك لا فائدة من تقديمه. الميزة الرئيسية لهذا المخطط هي أنه ليست هناك حاجة لاستخدام محول أكثر تعقيدًا.

فيديو: جسر مقوم كامل الموجة

تُستخدم المحولات التي تستخدم جسر الصمام الثنائي لأشباه الموصلات على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية (على سبيل المثال، في آلات اللحام، حيث يمكن أن يصل التيار المقنن إلى 500 أمبير) وفي الإلكترونيات الراديوية، كمصدر للدوائر منخفضة التيار.

لاحظ أنه بالإضافة إلى الثنائيات أشباه الموصلات، يمكنك أيضا استخدام الثنائيات الفراغية - الكينوترونات (يظهر أدناه مثال على مخطط الدائرة لمثل هذا الجهاز).

المخطط: محول يعتمد على كينوترون ثنائي الأنود 6Ts4P

في الواقع، الدائرة المقدمة هي تطبيق كلاسيكي لمحول متوازن كامل الموجة. اليوم، لا يتم استخدام الثنائيات الفراغية عمليا؛ فقد تم استبدالها بنظائرها من أشباه الموصلات.

كيفية تنظيم إمدادات الطاقة ثنائية القطب

من خلال الجمع بين دائرة متوازنة ودائرة جسر، يمكنك الحصول على محول يوفر طاقة ثنائية القطب عند الإخراج بنقطة مشتركة (صفر). علاوة على ذلك، سيكون الأمر سلبيا بالنسبة لأحدهما، وبالنسبة للآخر سيكون إيجابيا. وتستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في إمدادات الطاقة لتكنولوجيا الراديو الرقمي.

رسم تخطيطي: مثال لمحول ذو مخرج ثنائي القطب

كيفية تنفيذ مضاعفة الجهد

يوجد أدناه دائرة تسمح لك بالحصول على جهد عند خرج الجهاز يبلغ ضعف الجهد الأصلي.

من المعتاد بالنسبة لمثل هذا الجهاز أن يتم شحن مكثفين في دورات نصفية مختلفة، وبما أنهما موجودان في سلسلة، ونتيجة لذلك، عند "Rn" سيكون الجهد الإجمالي ضعف ما هو عليه عند الإدخال.

في المحول الذي يحتوي على مثل هذا المضاعف، يمكن استخدام المحولات ذات الجهد الثانوي المنخفض.

باستخدام مضخم العمليات

كما هو معروف، فإن خاصية الجهد الحالي للثنائيات غير خطية، من خلال إنشاء مقوم موجة كاملة بدقة أحادية الطور (عالية الدقة) على شريحة op-amp، يمكن تقليل الخطأ بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن إنشاء محول يسمح لك بتثبيت التيار على الحمل. ويرد أدناه مثال على رسم تخطيطي لمثل هذا الجهاز.

الدائرة: مثبت تشغيلي بسيط

يوضح الشكل عامل استقرار تيار بسيط. المضخم التشغيلي المستخدم فيه هو مصدر يتم التحكم فيه بالجهد. يتيح هذا التنفيذ التأكد من أن التيار عند خرج المحول لا يعتمد على فقدان الجهد عبر الحمل R n وجسر الصمام الثنائي D1-D4.

إذا كان تثبيت الجهد مطلوبًا، فيمكن أن تكون دائرة المحول معقدة بعض الشيء عن طريق إضافة صمام ثنائي زينر إليها. يتم توصيله بالتوازي مع سعة التنعيم.

باختصار حول المحولات التي تسيطر عليها

غالبًا ما يكون من الضروري التحكم في الجهد عند خرج المحول دون تغيير الإدخال. ولهذا الغرض، فإن الحل الأمثل هو استخدام الصمامات الخاضعة للرقابة، ويرد أدناه مثال على هذا التنفيذ.

ثلاث مراحل المعدل

لقد نظرنا في تطبيقات مختلفة لمحولات الموجة الكاملة أحادية الطور، ولكن يتم استخدام أجهزة مماثلة أيضًا لمصادر ثلاثية الطور. يظهر أدناه، على سبيل المثال، جهاز تم إنشاؤه وفقًا لمخطط لاريونوف.

كما يوضح الرسم البياني أعلاه، فإن تنفيذ دائرة جسر بين أزواج من الأطوار يسمح بالحصول على تموجات بسيطة عند الخرج. وبفضل هذا، يمكن تقليل سعة الفلتر بشكل كبير، أو حتى الاستغناء عنها.

تصميم

إن حساب حتى محول الموجة الكاملة البسيط ليس بالمهمة السهلة. يمكن تبسيطها بشكل كبير باستخدام برامج خاصة. نوصي باختيار برنامج Electronics Workbench، الذي يسمح لك بإجراء النمذجة التخطيطية للأجهزة الكهربائية التناظرية والرقمية.

من خلال محاكاة مقوم الموجة الكاملة في هذا البرنامج، يمكنك الحصول على فكرة واضحة عن مبدأ عمله. تتيح لك الصيغ المدمجة حساب الحد الأقصى للجهد العكسي للثنائيات، والسعة المثلى لمكثف التبريد، وما إلى ذلك.