Naprostá většina elektronických zařízení pracuje na stejnosměrný proud. A zdrojem napětí může být buď galvanický článek nebo městská síť AC 220 V. Střídavý proud se tedy musí přeměnit na stejnosměrný, tedy „usměrnit“. K tomuto účelu slouží zařízení zvané usměrňovač. Může se jednat o hotovou průmyslovou součástku nebo o elektronický obvod sestavený z jednotlivých jednodušších prvků. Dnes se podíváme na to, co je to diodový můstek, proč je potřeba a jak funguje.
Co je to diodový můstek a proč je potřeba?
Střídavý proud v domácí elektrické síti mění svou polaritu 50krát za sekundu podle sinusového zákona. Diodový můstek, sestavený ze čtyř diod, přenáší jednu kladnou půlvlnu 25krát za sekundu. To znamená, že mění proud se střídavým znaménkem s amplitudou, která má oscilační povahu, na proud stejného znaménka, ale s dvojnásobnou frekvencí amplitudových oscilací. Pokud s tím spotřebitel není spokojen, je za usměrňovač instalován vyhlazovací filtr. Níže je schematický diagram diodového můstku-usměrňovače.
Diodový můstek lze sestavit z jednotlivých konstrukčně ucelených diod, ale v průmyslovém prostředí jej lze ihned vyrobit z krystalů ve formě pevného výrobku vhodného pro další instalaci do elektronického obvodu. Tato sestava diod má oproti předchozí verzi technologické výhody. Je kompaktnější, instalace můstku je spolehlivější a cena je výrazně nižší než u čtyř diod.
FOTO: youtube.com Diodový můstek sestavený ze čtyř diod
FOTO: youtube.com Diodový můstek v podobě jednoho produktu
Princip činnosti
Diodový můstek je elektrický obvod čtyř diod. Obvod je konstruován tak, že v každém půlcyklu střídavého proudu prochází příslušná půlvlna jedním ramenem můstku, ve druhém půlcyklu druhým ramenem prochází další půlvlna. Ale v bodech můstku, kde jsou diody zapojeny se stejnou polaritou, je znaménko proudu vždy stejné.
Klíčové vlastnosti
Jednotlivé diody i průmyslové diodové sestavy jsou popsány standardní sadou technických charakteristik:
- toto je napětí s obrácenou polaritou, které může být aplikováno na zařízení bez obav z poruchy;
- množství proudu s obrácenou polaritou, který může bezpečně projít zařízením;
- trvání průtoku proudu zařízením bez přehřátí;
- maximální teplota zařízení, při které zůstává v provozu;
- maximální přípustná frekvence procházejícího proudu.
FOTO: go-radio.ru Varianta obrázku můstku na schématu elektrického obvodu
FOTO: go-radio.ru Montáž „diodového mostu“ na desce s plošnými spoji
Schéma diodového můstku
Domácí můstek i průmyslová diodová sestava jsou vyrobeny podle stejného schématu. Dvě diody jsou zapájeny do série s opačnými póly. Poté se dva páry připájejí stejnými póly na koncích těchto párů. Na připojovací místa protilehlých pólů je připojen zdroj střídavého napětí a na připojovací místa stejných pólů je připojena zátěž.
Diodové můstky slouží k usměrnění jednofázového a třífázového proudu.
Jednofázový usměrňovač
Tento usměrňovač se nejčastěji používá v domácích elektronických zařízeních, protože domácí elektrická síť je jednofázová. Usměrněné pulzace proudu s frekvencí 100 Hz zpravidla nejsou vhodné pro běžný provoz zařízení, objeví se nepříjemný zvuk na pozadí – hučení. Po usměrňovači byste měli nainstalovat kvalitní vyhlazovací filtr skládající se z tlumivky (v sérii) a kondenzátoru dostatečné kapacity (paralelně s výstupem usměrňovače).
Třífázový usměrňovač
Třífázové usměrňovače produkují na výstupu nižší frekvenci zvlnění než jednofázové usměrňovače. Požadavky na antialiasingové filtry jsou sníženy.
Usměrňovací obvody pro třífázové obvody jsou jednocyklové a dvoucyklové. V jednocyklovém obvodu je ke každému vinutí třífázového transformátoru připojena záporná dioda. Volné konce každé ze tří cívek jsou připojeny ke společnému bodu. Plusy diod jsou také spojeny s jedním bodem. Zátěž je připojena mezi tyto dva společné body.
FOTO: electricschool.info Schematické schéma jednofázového třífázového můstkového usměrňovače
Pokud je požadováno vyšší výstupní napětí a je požadováno menší zvlnění, pak se sestaví obvod push-pull. Jsou sestaveny tři páry diod, v každém páru je kladná svorka jedné připojena k záporné svorce druhé. Kladné vývody tří párů jsou také shromažďovány v jednom bodě, záporné póly diod jsou také kombinovány a společné body v každém páru diod jsou připojeny k volným koncům tří vinutí sekundárního vinutí transformátoru. Zátěž je zapojena mezi společné mínus a plus sestavy. V takovém obvodu je výstupní napětí o něco vyšší a zvlnění je mnohem menší. Někdy se obejdete bez anti-aliasingového filtru. Tento obvod se nazývá „Larionovův můstek třífázový usměrňovač“.
FOTO: electricschool.info Schéma push-pull třífázového můstkového usměrňovače
Kde se používá obvod diodového můstku?
Mimochodem, autogenerátor také vyrábí střídavý proud a veškeré elektrické vybavení vozu běží na stejnosměrný proud. Za generátorem je instalován výkonný diodový usměrňovač. Diodový usměrňovací můstek je široce používán v domácích rádiových zařízeních – rádia, televize, všechny druhy magnetofonu a přehrávače. Diodové můstky jsou instalovány jak v transformátoru, tak ve spínaných zdrojích.
Jak vyrobit diodový můstek vlastníma rukama
V případě potřeby a pokud máte potřebné diody a páječku, není obtížné sestavit diodový můstek vlastníma rukama.
Co potřebujete k práci
Pro práci je třeba připravit pracoviště se zásuvkou pro páječku, páječku se stojanem, pájku, kalafunu, pinzetu a malé řezačky drátu. Samozřejmě potřebujete diody s požadovanými charakteristikami. V případě potřeby lze most sestavit na desce s plošnými spoji s hotovými kolejemi.
Výrobní instrukce
Zdravotní prohlídka
První kontrola je vždy vizuální. Kontroluje se, zda jsou díly správně nainstalovány, zda je obvod správně sestaven a kvalita pájení. Poté se sestaví zkušební obvod se zdrojem a měřícím zařízením. A pokud byla tato fáze úspěšná, můžete připojit zátěž a provést konečnou kontrolu výsledků vaší práce.
Závěr
Práce s elektronikou je velmi zajímavá činnost. A když výsledek vlastní činnosti začne úspěšně fungovat, člověk zažívá velké uspokojení.
Třífázové usměrňovače umožňují získat velké hodnoty stejnosměrných proudů s nízkou úrovní zvlnění výstupního napětí, což snižuje požadavky na vlastnosti vyhlazovacího výstupního filtru.
Nejprve tedy zvažte jednocyklový třífázový usměrňovač, který je znázorněn na obrázku níže:
V jednopólovém obvodu znázorněném na obrázku jsou na svorky sekundárních vinutí třífázového transformátoru připojeny pouze tři usměrňovací diody. Zátěž je připojena k obvodu mezi společným bodem, ve kterém se sbíhají katody diod, a společnou svorkou tří sekundárních vinutí transformátoru.
Podívejme se nyní na časové diagramy proudů a napětí vyskytujících se v sekundárních vinutích transformátoru a na jedné z diod třífázového jednopólového usměrňovače:
Některá stejnosměrná zařízení vyžadují vyšší napájecí napětí, než může poskytnout výše uvedený jednokoncový obvod. Proto je v některých případech vhodnější třífázový usměrňovací obvod push-pull. Jeho schéma je znázorněno na obrázku níže.
Jak jsme již poznamenali, požadavky na filtr klesají, můžete to vidět na grafech. Tento obvod je známý jako třífázový usměrňovač Larionovův můstek:
Nyní se podívejte na schémata a porovnejte je s jednopólovým obvodem. Výstupní napětí v můstkovém obvodu je snadno reprezentováno jako součet napětí dvou jednopólových usměrňovačů pracujících v opačných fázích. Napětí Ud = Ud1+Ud2. Počet výstupních fází je samozřejmě větší a frekvence zvlnění sítě je větší.
V tomto konkrétním případě existuje šest fází konstantního napětí namísto tří, které byly v jednocyklovém obvodu. To je důvod, proč jsou požadavky na antialiasingový filtr sníženy a v některých případech je možné jej zcela obejít.
Tři fáze vinutí, spojené se dvěma půlcykly usměrnění, dávají hlavní frekvenci zvlnění rovnou šestinásobku síťové frekvence (6 * 50 = 300). To je patrné z diagramů napětí a proudu.
Můstkové zapojení lze považovat za kombinaci dvou jednokoncových třífázových obvodů s nulovým bodem, přičemž diody 1, 3 a 5 jsou katodovou skupinou diod a diody 2, 4 a 6 jsou anodovou skupinou.
Zdá se, že dva transformátory jsou spojeny do jednoho. V každém okamžiku procházejícího proudu diodami jsou do procesu současně zapojeny dvě diody – jedna z každé skupiny.
Otevře se katodová dioda, na kterou je přiveden vyšší potenciál vzhledem k anodám opačné skupiny diod, a v anodové skupině se otevře právě ta dioda, na kterou je přiveden potenciál nižší než na katodách diod katody. skupina.
K přechodu pracovních časových intervalů mezi diodami dochází v okamžicích přirozeného sepnutí, diody pracují v pořádku. V důsledku toho lze potenciál společných katod a společných anod měřit pomocí horní a dolní obálky grafů fázového napětí (viz diagramy).
Okamžité hodnoty usměrněných napětí se rovnají potenciálnímu rozdílu mezi katodovými a anodovými skupinami diod, to znamená součtu souřadnic v diagramu mezi obálkami. Usměrněný proud sekundárních vinutí je znázorněn v diagramu pro odporovou zátěž.
Stejným způsobem můžete z třífázového transformátoru získat více než šest fází konstantního napětí: devět, dvanáct, osmnáct a ještě více. Čím více fází (čím více párů diod) v usměrňovači, tím nižší je úroveň zvlnění výstupního napětí. Zde se podívejte na obvod s 12 diodami:
Zde třífázový transformátor obsahuje dvě třífázová sekundární vinutí, jedna ze skupin je spojena do obvodu „trojúhelník“, druhá do obvodu „hvězda“. Počet závitů ve vinutí skupin se liší faktorem 1,73, což umožňuje získat stejné hodnoty napětí z hvězdy a trojúhelníku.
V tomto případě je fázový posun napětí v těchto dvou skupinách sekundárních vinutí vůči sobě navzájem roven 30°. Protože jsou usměrňovače zapojeny do série, výstupní napětí se sečte a frekvence zvlnění při zátěži je nyní 12krát větší než frekvence sítě, zatímco úroveň zvlnění je nižší.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!