Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам » Как происходит выпрямление переменного тока
Количество просмотров: 42892
Комментарии к статье: 4


Как происходит выпрямление переменного тока


Как известно, электростанции вырабатывают переменный ток. Переменный ток легко преобразуется с помощью трансформаторов, он передается по проводам с минимальными потерями, на переменном токе работают многие электродвигатели, в конце концов, все промышленные и бытовые сети работают сегодня именно на переменном токе.

Однако для некоторых применений переменный ток принципиально не годится. Заряжать аккумуляторы необходимо постоянным током, электролизные установки питаются постоянным током, светодиоды требуют постоянного тока, и много где еще просто не обойтись без постоянного тока, не говоря уже о гаджетах, где изначально используются аккумуляторы. Так или иначе, иногда приходится добывать постоянный ток из переменного путем его преобразования, для решения этой задачи и прибегают к выпрямлению переменного тока.

Однополупериодная схема выпрямления переменного тока

Для выпрямления переменного тока используют диодные выпрямители. Простейшая схема выпрямителя, содержащая всего один полупроводниковый диод, называется однополупериодным выпрямителем. Переменный ток здесь проходит через первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого одним своим выводом соединена с анодом диода, а другим — с цепью нагрузки, которая в свою очередь, будучи присоединена к катоду диода, замыкает вторичную цепь трансформатора.

Рассмотрим, что происходит в первый момент времени, когда к аноду диода приложено положительное, относительно его катода, напряжение, действующее в течение первого полупериода переменного тока.

В этот момент электроны движутся от катода к аноду диода, через провод вторичной обмотки трансформатора, через дроссель и далее через нагрузку, - так замыкается цепь. Когда начинается противоположный полупериод, электроны от анода к катоду проникнуть не могут, поэтому тока в цепи во время этого полупериода нет. С наступлением следующего полупериода процесс повторяется.

Итак, поскольку ток в цепи течет лишь во время одного из полупериодов, такой тип выпрямления называется однополупериодным выпрямлением. А по причине того, что во время отрицательных полупериодов ток в цепь нагрузки не попадает, форма его получается пульсирующей, ведь действует он в одном направлении, хотя и изменяется по величине.

Пульсирующее напряжение после выпрямления на осциллографе

Сглаживающий фильтр, состоящий из дросселя (катушки индуктивности) и конденсаторов, применяется в данной схеме для того, чтобы снизить уровень пульсаций на нагрузке, и сделать ток почти идеально постоянным. Практически переменную составляющую схема фильтра в нагрузку не пропускает, пропускает лишь постоянную составляющую.

Реактивное индуктивное и емкостное сопротивление

Катушка обладает индуктивным сопротивлением, которое зависит от частоты тока, и чем выше частота — тем больше индуктивное сопротивление катушки, поэтому переменной составляющей пульсирующего тока катушка сопротивляется. Постоянную составляющую катушка пропускает легко.

Конденсатор же пропускает переменную составляющую, но не пропускает постоянную, и чем выше частота тока, тем сильнее конденсатор ее пропускает. В общем и целом чем больше емкость конденсатора и чем выше индуктивность катушки дросселя — тем меньше ненужной переменой составляющей в постоянном токе, текущем конкретно через нагрузку.

Итак, когда в цепи действует положительная полуволна тока, первый конденсатор заряжается до амплитудной величины переменного напряжения вторичной обмотки (минус падение напряжения на диоде). Когда действует отрицательная полуволна, электричество в конденсатор не поступает, и он, разряжаясь на нагрузку, поддерживает в ней постоянный ток.

Если бы не было дросселя, то поскольку напряжение на конденсаторе в ходе данного процесса уменьшалось бы, ток на нагрузке так или иначе имел бы сильные пульсации. Чтобы пульсации понизить, в цепь и добавляется дроссель (катушка), да еще и с дополнительным конденсатором, расположенным за ним. Второй конденсатор принимает на себя ток, идущий через дроссель, который уже почти не содержит пульсаций.

Двухполупериодное выпрямление переменного тока

Чтобы пульсации сгладить еще лучше, применяют двухполупериодный выпрямитель. Двухполупериодный выпрямитель может быть реализован одним из двух способов. Он может быть выполнен по мостовой схеме (состоящей из четырех диодов), либо включать в себя всего два диода, но тогда вторичная обмотка трансформатора должна иметь удвоенное количество витков и вывод посередине между половинами обмоток.

Двухполупериодный выпрямитель работает следующим образом. В течение одного из полупериодов (допустим, положительного) ток направлен от анода к катоду верхнего по схеме диода, а нижний по схеме диод ток в это время не пропускает, он заперт (так же ведет себя единственный диод в однополупериодном выпрямителе во время отрицательной полуволны тока).

Ток замыкается через фильтр, нагрузку, и далее — через средний вывод на обмотку трансформатора. Когда наступает второй полупериод, полярность тока такова, что нижний по схеме диод пропускает ток через фильтр и через нагрузку, а верхний диод заперт. Далее процессы повторяются.

Поскольку ток здесь подается к нагрузке в течение каждого из двух периодов, такое выпрямление называется двухполупериодным выпрямлением, а выпрямитель — двухполупериодным выпрямителем. Пульсации на выходе здесь вдовое меньше, чем у однополупериодного выпрямления, поскольку частота выпрямленных импульсов вдвое больше, индуктивное сопротивление дросселя получается вдвое большим, а конденсаторы не успевают значительно разряжаться.

Более подробно типовые схемы различных выпрямителей рассмотрены здесь: Схемы однофазных выпрямителей электрического тока

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 

О сайте Электрик Инфо и авторах статей



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Однофазные выпрямители: типовые схемы, осциллограммы и моделирование
  • Как сделать выпрямитель и простейший блок питания
  • Как рассчитать и подобрать гасящий конденсатор
  • Механический выпрямитель МВ-81 - аналог диода
  • Источники постоянного тока
  • Как можно легко управлять мощной нагрузкой переменного тока
  • Что такое индуктивная и емкостная нагрузка
  • Дроссель для защиты от синфазных помех, генерируемых импульсным источником ...
  • Применение катушек индуктивности
  • Простой источник аварийного освещения
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

    Основы электричества, Теория, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Паша |

    Если сравнить насос циркуляции жидкости и электроэнергию, можно представить, что для постоянного тока, насос всегда качает в одном направлении и отправляет жидкость внутри труб в одном направлении, тогда как для переменного тока он поочередно переключает направление и отправляет жидкость в трубе в двух направлениях. В переменном токе интервал между переключением направления должен быть постоянным, в противном случае произойдет хаос. Этот интервал намного короче и меньше, чем второй. Количество переключений в секунду - это свойство переменного электрического тока, которое играет значительную роль. Переменный ток и приборы постоянного тока не должны быть перепутаны. В том смысле, что когда имеется источник питания в цепи постоянного тока, цепь называется цепью постоянного тока, а при переменном токе цепь называется цепью переменного тока.

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей Сергеевич |

    Переменный ток может иметь любой общий ход, например, треугольный, пилообразный, прямоугольный, импульсный и т. д., но каждый периодический переменный сигнал может быть преобразован преобразованием Фурье в ряд гармонических синусоидальных сигналов, а это значит, что мы можем посмотреть на этот ход как сумма синусоидальных сигналов различных частот и амплитуд. 

      Комментарии:

    #3 написал: Михаил |

    Выпрямление переменного тока происходит с помощью диодного моста, состоящего из четырех диодов, которые позволяют преобразовать переменный ток в постоянный.

    Когда переменный ток поступает на диодный мост, два диода из четырех пропускают положительную волну, а другие два диода пропускают отрицательную волну. В результате этого на выходе получается пульсирующий постоянный ток, который затем фильтруется с помощью конденсатора, чтобы получить более гладкий и стабильный постоянный ток.

    Существуют два типа выпрямления переменного тока: полуволновое и двухволновое. При полуволновом выпрямлении каждая положительная или отрицательная полуволна переменного тока пропускается через диодный мост, что приводит к значительным потерям мощности и низкой эффективности. Двухволновое выпрямление использует два диодных моста, чтобы пропустить как положительную, так и отрицательную полуволну переменного тока, что повышает эффективность выпрямления.

    Выпрямление переменного тока широко используется в электронике, в том числе в блоках питания, зарядных устройствах, устройствах управления двигателями и других электронных устройствах.

      Комментарии:

    #4 написал: Valter |

    Однополупериодный выпрямитель использует только одну полуволну из полного периода синусоидального сигнала, что делает его менее эффективным. Двухполупериодный выпрямитель работает в нижних полупериодах синусоидального сигнала, что делает его более эффективным. Для плавного регулирования тока на выходе выпрямителя используйте фильтр, состоящий из дросселя и конденсаторов большой емкости. В качестве диодов для выпрямления переменного тока могут использоваться как ламповые, так и полупроводниковые.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.