يتم نقل الطاقة الكهربائية بسهولة وتحويلها من حيث الحجم في شكل جهد متناوب. في هذا الشكل يتم تسليمه إلى المستهلك النهائي. لكن لتشغيل العديد من الأجهزة ، ما زلت بحاجة إلى جهد ثابت.
محتوى
لماذا نحتاج إلى مقوم في الهندسة الكهربائية
يتم تعيين مهمة تحويل جهد التيار المتردد إلى التيار المستمر إلى المقومات. يستخدم هذا الجهاز على نطاق واسع ، والمجالات الرئيسية لاستخدام أجهزة التصحيح في الراديو والهندسة الكهربائية هي:
- تشكيل التيار المباشر للتركيبات الكهربائية (محطات الجر الفرعية ، ومحطات التحليل الكهربائي ، وأنظمة الإثارة للمولدات المتزامنة) ومحركات التيار المستمر القوية ؛
- مزودات الطاقة للأجهزة الإلكترونية ؛
- الكشف عن إشارات الراديو المعدلة ؛
- تشكيل جهد ثابت يتناسب مع مستوى إشارة الدخل لبناء أنظمة تحكم تلقائية في الكسب.
النطاق الكامل للمعدلات واسع ، ومن المستحيل إدراجه في إطار مراجعة واحدة.
مبادئ تشغيل المقومات
يعتمد تشغيل أجهزة التصحيح على خاصية التوصيل أحادي الجانب للعناصر. يمكنك القيام بذلك بطرق مختلفة. أصبحت العديد من الطرق للتطبيقات الصناعية شيئًا من الماضي ، مثل استخدام الآلات الميكانيكية المتزامنة أو أجهزة الفراغ الكهربائي. تستخدم الآن الصمامات التي تجري التيار في اتجاه واحد. منذ وقت ليس ببعيد ، تم استخدام أجهزة الزئبق لمعدلات الطاقة العالية. في الوقت الحالي ، يتم استبدالها عمليًا بعناصر أشباه الموصلات (السيليكون).
دارات المعدل النموذجي
يمكن بناء جهاز التصحيح وفقًا لمبادئ مختلفة. عند تحليل دارات الجهاز ، يجب أن نتذكر أن الجهد الثابت عند خرج أي مقوم لا يمكن تسميته إلا بشروط. تنتج هذه العقدة جهدًا نابضًا أحادي الاتجاه ، والذي يجب في معظم الحالات تنعيمه بواسطة المرشحات. يحتاج بعض المستهلكين أيضًا إلى تثبيت الجهد المعدل.
مقومات المرحلة الواحدة
أبسط مقوم لجهد التيار المتردد هو صمام ثنائي واحد.
يمرر الموجات النصف الموجبة للجيوب الأنفية إلى المستهلك و "يقطع" الموجات السلبية.
نطاق مثل هذا الجهاز صغير - بشكل أساسي ، تبديل مقومات التيار الكهربائيتعمل بترددات عالية نسبيًا. على الرغم من أنه ينتج تيارًا متدفقًا في اتجاه واحد ، إلا أن له عيوبًا كبيرة:
- مستوى عالٍ من التموج - للتنعيم والحصول على التيار المباشر ، ستحتاج إلى مكثف كبير الحجم ؛
- الاستخدام غير الكامل لقوة المحول التدريجي (أو التدريجي) ، مما يؤدي إلى زيادة مؤشرات الوزن والحجم المطلوبة ؛
- متوسط EMF عند الخرج أقل من نصف EMF الموفر ؛
- زيادة متطلبات الصمام الثنائي (من ناحية أخرى ، هناك حاجة إلى صمام واحد فقط).
لذلك ، أكثر انتشارا دائرة (جسر) كاملة الموجة.
هنا ، يتدفق التيار خلال الحمل مرتين لكل فترة في اتجاه واحد:
- موجبة نصف الموجة على طول المسار المشار إليها بواسطة الأسهم الحمراء ؛
- نصف الموجة السلبية على طول المسار المشار إليها بواسطة الأسهم الخضراء.
لا تختفي الموجة السالبة ، ولكنها تستخدم أيضًا ، لذلك يتم استخدام طاقة محول الإدخال بشكل كامل. متوسط EMF هو ضعف مثيله في إصدار نصف الموجة. شكل تيار التموج أقرب بكثير إلى الخط المستقيم ، لكن لا يزال هناك حاجة لمكثف تنعيم. ستكون سعتها وأبعادها أصغر مما كانت عليه في الحالة السابقة ، لأن تردد التموج هو ضعف تردد جهد التيار الكهربائي.
إذا كان هناك محول به ملفان متطابقان يمكن توصيلهما في سلسلة أو مع ملف يحتوي على صنبور من المنتصف ، فيمكن بناء مقوم كامل الموجة وفقًا لمخطط مختلف.
هذا الخيار هو في الواقع دائرة مزدوجة لمقوم نصف الموجة ، ولكن لديه جميع مزايا مقوم الموجة الكاملة. العيب هو الحاجة إلى استخدام محول من تصميم معين.
إذا تم تصنيع المحول في ظروف الهواة ، فلا توجد عوائق أمام لف الملف الثانوي كما هو مطلوب ، ولكن يجب استخدام حديد أكبر قليلاً. ولكن بدلاً من 4 ثنائيات ، يتم استخدام 2 فقط ، وهذا سيجعل من الممكن تعويض الخسارة في مؤشرات الوزن والحجم ، وحتى الفوز.
إذا كان المعدل مصممًا للتيار العالي ويجب تثبيت الصمامات على مشعات ، فإن تركيب نصف عدد الثنائيات يوفر توفيرًا كبيرًا. يجب أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن هذا المعدل لديه ضعف المقاومة الداخلية مقارنة بتلك المجمعة في دائرة الجسر ، وبالتالي فإن تسخين لفائف المحولات والخسائر المرتبطة بها ستكون أعلى أيضًا.
مقومات ثلاثية الطور
من الدائرة السابقة ، من المنطقي الانتقال إلى مقوم جهد ثلاثي الطور ، يتم تجميعه وفقًا لمبدأ مماثل.
شكل جهد الخرج أقرب بكثير إلى الخط المستقيم ، ومستوى التموج 14٪ فقط ، والتردد يساوي ثلاثة أضعاف تردد جهد التيار الكهربائي.
ومع ذلك ، فإن مصدر هذه الدائرة عبارة عن مقوم نصف موجي ، لذلك لا يمكن التغلب على العديد من أوجه القصور حتى مع وجود مصدر جهد ثلاثي الطور. العامل الرئيسي هو الاستخدام غير الكامل لقدرة المحول ، ومتوسط EMF هو 1.17 E2 إف (القيمة الفعالة لـ EMF للملف الثانوي للمحول).
أفضل المعلمات لها دائرة جسر ثلاثية الطور.
هنا ، سعة تموج جهد الخرج هي نفسها 14٪ ، لكن التردد يساوي التردد السداسي لجهد التيار المتردد للإدخال ، وبالتالي فإن سعة مكثف المرشح ستكون الأصغر من بين جميع الخيارات المعروضة. وسيكون الناتج EMF أعلى مرتين مما كان عليه في الدائرة السابقة.
يستخدم هذا المعدل مع محول خرج به ملف ثانوي نجمي ، ولكن نفس مجموعة الصمامات ستكون أقل كفاءة عند استخدامها مع محول متصل ناتج في دلتا.
هنا سعة وتواتر النبضات هي نفسها كما في الدائرة السابقة. لكن متوسط EMF أقل مما كان عليه في المخطط السابق في بعض الأحيان. لذلك ، نادرًا ما يتم استخدام هذا التضمين.
مقومات مضاعف الجهد
من الممكن بناء مقوم يكون جهده الناتج مضاعفًا لجهد الدخل. على سبيل المثال ، هناك دوائر ذات جهد مضاعف:
هنا ، يتم شحن المكثف C1 خلال نصف الدورة السلبية ويتم تبديله في سلسلة مع الموجة الموجبة لموجة جيبية الدخل. عيب هذا البناء هو انخفاض سعة التحميل للمقوم ، وكذلك حقيقة أن المكثف C2 أقل من ضعف قيمة الجهد. لذلك ، تُستخدم هذه الدائرة في الهندسة الراديوية لمضاعفة تصحيح الإشارات منخفضة الطاقة لكاشفات السعة ، كعنصر قياس في دوائر التحكم في الكسب التلقائي ، إلخ.
في الهندسة الكهربائية وإلكترونيات الطاقة ، يتم استخدام نسخة أخرى من مخطط المضاعفة.
المضاعف ، الذي تم تجميعه وفقًا لمخطط Latour ، لديه سعة حمولة كبيرة. كل من المكثفات تحت جهد الدخل ، وبالتالي ، من حيث الوزن والحجم ، يتفوق هذا الخيار أيضًا على الخيار السابق. خلال نصف الدورة الموجبة ، يتم شحن المكثف C1 ، أثناء السالب - C2. المكثفات متصلة على التوالي ، وفيما يتعلق بالحمل - بالتوازي ، وبالتالي فإن الجهد عبر الحمل يساوي المجموع جهد المكثفات المشحونة. تردد التموج يساوي ضعف تردد الجهد الكهربائي ، وتعتمد القيمة من قيمة القدرات. كلما كبرت ، قل التموج. وهنا من الضروري إيجاد حل وسط معقول.
عيب الدائرة هو حظر تأريض أحد أطراف التحميل - سيتم اختصار أحد الثنائيات أو المكثفات في هذه الحالة.
يمكن أن تتالي هذه الدائرة أي عدد من المرات. لذلك ، بتكرار مبدأ التضمين مرتين ، يمكنك الحصول على دائرة بجهد رباعي ، إلخ.
يجب أن يتحمل المكثف الأول في الدائرة جهد مصدر الطاقة ، والباقي - ضعف جهد الإمداد. يجب تصنيف جميع الصمامات للجهد العكسي المزدوج. بالطبع ، من أجل التشغيل الموثوق للدائرة ، يجب أن يكون لجميع المعلمات هامش لا يقل عن 20 ٪.
إذا لم تكن هناك ثنائيات مناسبة ، فيمكن توصيلها في سلسلة - في هذه الحالة ، سيزداد الحد الأقصى المسموح به من الجهد بمعامل 1. ولكن بالتوازي مع كل صمام ثنائي ، يجب توصيل مقاومات معادلة. يجب القيام بذلك ، لأنه بخلاف ذلك ، بسبب انتشار معلمات الصمامات ، قد يتم توزيع الجهد العكسي بشكل غير متساو بين الثنائيات. قد تكون النتيجة زيادة أكبر قيمة لأحد الثنائيات. وإذا تم تحويل كل عنصر من عناصر السلسلة بمقاوم (يجب أن تكون قيمته هي نفسها) ، فسيتم توزيع الجهد العكسي تمامًا. يجب أن تكون مقاومة كل مقاوم أقل بحوالي 10 مرات من المقاومة العكسية للديود. في هذه الحالة ، سيتم تقليل تأثير العناصر الإضافية على تشغيل الدائرة.
من غير المحتمل أن تكون هناك حاجة إلى اتصال متوازي للثنائيات في هذه الدائرة ، حيث أن التيارات هنا صغيرة. ولكن يمكن أن يكون مفيدًا في دوائر المعدل الأخرى حيث يستهلك الحمل طاقة كبيرة. الاتصال المتوازي يضاعف التيار المسموح به من خلال الصمام ، لكن كل شيء يفسد انحراف المعلمات. نتيجة لذلك ، يمكن أن يأخذ الصمام الثنائي الأحدث ولا يتحمله. لتجنب ذلك ، يتم وضع المقاوم في سلسلة مع كل صمام ثنائي.
يتم اختيار قيمة المقاومة بحيث يكون عند الحد الأقصى الحالي انخفاض الجهد عبرها 1 فولت. لذلك ، عند تيار 1 أ ، يجب أن تكون المقاومة 1 أوم. يجب أن تكون الطاقة في هذه الحالة 1 واط على الأقل.
من الناحية النظرية ، يمكن زيادة تعدد الجهد إلى أجل غير مسمى. من الناحية العملية ، يجب أن نتذكر أن السعة التحميلية لمثل هذه المقومات تنخفض بشكل حاد مع كل مرحلة إضافية. نتيجة لذلك ، يمكنك الوصول إلى موقف يتجاوز فيه انخفاض الجهد عبر الحمل عامل الضرب ويجعل تشغيل المعدل بلا معنى. هذا العيب متأصل في كل هذه المخططات.
غالبًا ما يتم إنتاج مضاعفات الجهد هذه كوحدة واحدة في عزل جيد. تم استخدام أجهزة مماثلة ، على سبيل المثال ، لإنشاء جهد عالٍ في أجهزة التلفزيون أو أجهزة الذبذبات باستخدام أنبوب أشعة الكاثود كشاشة. ومن المعروف أيضًا المخططات المضاعفة التي تستخدم الاختناقات ، ولكنها لم تتلق التوزيع - يصعب تصنيع الأجزاء المتعرجة وليست موثوقة للغاية في التشغيل.
هناك الكثير من دارات المعدل. بالنظر إلى النطاق الواسع لهذه العقدة ، من المهم الاقتراب من اختيار الدائرة وحساب العناصر بوعي. فقط في هذه الحالة يتم ضمان عملية طويلة وموثوقة.
مقالات مماثلة:
