Likriktare

Likriktare ( elektrisk ström ) - omvandlare av elektrisk energi ; en mekanisk, elektrovakuum, halvledare eller annan anordning utformad för att omvandla en elektrisk ingångsström i en växelriktning till en likström [1] (det vill säga en enkelriktad ström), i ett särskilt fall, till en elektrisk utgångsström.

De flesta likriktare skapar inte direkt, utan pulserande ström , filter används för att jämna ut krusningar .

En enhet som utför den motsatta funktionen - omvandling av likström till växelström kallas inverter .

På grund av reversibilitetsprincipen för elektriska maskiner är en likriktare och en växelriktare två varianter av samma elektriska maskin (gäller endast för en växelriktare baserad på en elektrisk maskin).

Klassificering

Likriktare klassificeras enligt följande kriterier:

efter typ av likriktarbrytare
- mekanisk synkron med en borstkollektorströmbrytare [2] ;
- mekanisk synkron med kontaktströmbrytare (likriktare);
- med elektroniskt styrd strömomkoppling (till exempel tyristor );
- elektronisk synkron (till exempel transistor ) - som ett slags kontrollerade omkopplingslikriktare;
- med elektronisk passiv strömomkoppling (till exempel diod );
med makt
- effektlikriktare [3] ;
- signallikriktare [4] ;
beroende på graden av användning av halvcykler av växelspänning
- halvvåg - passera endast en halvvåg in i lasten ;
- helvåg - passera båda halvvågorna in i lasten ;
- halvvåg - använd inte sinusformade halvvågor fullt ut;
- helvåg - använd helt sinusformade halvvågor;
enligt likriktningsschemat - bro , med spänningsmultiplikation, transformator, med galvanisk isolering, transformatorlös, etc .;
av antalet använda faser - enfas, tvåfas, trefas och flerfas;
beroende på typen av elektronisk ventil - halvledardiod , halvledartyristor , lampdiod ( kenotron ), gastron , ignitron , elektrokemisk , etc.;
när det gäller kontrollerbarhet - okontrollerad (diod), kontrollerad (tyristor);
efter antalet kanaler - enkanalig, flerkanalig;
av storleken på den likriktade spänningen - lågspänning (upp till 100 V), mellanspänning (från 100 till 1000 V), högspänning (över 1000 V);
efter överenskommelse - svetsning, för att driva en mikroelektronisk krets, för att driva lampanodkretsar, för galvanisering, etc.;
enligt graden av fullständighet av broar - helbro, halvbro, kvartsbro;
genom närvaron av stabiliseringsanordningar - stabiliserad, ostabiliserad;
om kontroll av utgångsparametrar - justerbar, oreglerad;
genom indikering av utgångsparametrar - utan indikering, med indikering (analog, digital);
genom anslutningsmetod - parallell, seriell, parallell-seriell;
enligt associationsmetoden - separat, förenad av stjärnor, förenad av ringar;
av frekvensen av den likriktade strömmen - lågfrekvent, medelfrekvent, högfrekvent.

Applikation

Rättning av elektrisk ström

Likriktare används ofta där växelström behöver omvandlas till likström. Användningen av likriktare för att omvandla växelström till likström gav upphov till konceptet med medelvärdet av strömmodulen (det vill säga utan att ta hänsyn till tecknet på ordinatan) för perioden. Med en helvågslikriktning bestäms det genomsnittliga modulo-värdet som det aritmetiska medelvärdet av alla ordinaterna för båda halvvågorna för en hel period utan att ta hänsyn till deras tecken (det vill säga om man antar att alla ordinater för perioden är positiva, vilket är fallet med en två-halvvågs ideallikriktning).

Elmottagare med icke-linjära egenskaper är först och främst alla typer av AC-till-DC-omvandlare som använder olika ventiler.

Detta inkluderar likriktare för:

järnvägsdragkraft
elektriska transporter i städerna
elektrolys (produktion av aluminium, klor, kaustiksoda, etc., elektrokemisk avsättning av metaller)
strömförsörjning för valsverksdrifter
excitation av generatorer av kraftverk

Fram till nyligen användes kvicksilverlikriktare (okontrollerade och kontrollerade) främst som ventiler. Halvledarlikriktare av kisel används för närvarande i stor utsträckning. Tyristorlikriktare introduceras.

Vanligtvis är likriktarinstallationer av hög effekt och är anslutna genom speciella transformatorer till försörjningsnätet vid en spänning på 6-10 kV. Likriktarinstallationer med liten effekt utförs enligt en trefaskrets med nollutgång.

Strömförsörjning för utrustning

Användningen av likriktare i strömförsörjning för radio och elektrisk utrustning beror på det faktum att vanligtvis växelström används i kraftförsörjningssystem för byggnader eller fordon (flygplan, tåg) och utströmmen från alla elektromagnetiska transformatorer som används för galvanisk isolering av kretsar eller för att sänka spänningen är alltid alternerande, medan i de flesta fall de elektroniska kretsarna och elmotorerna i målutrustningen är konstruerade för likström .

Strömförsörjning för industri- och hushållsradio och elektrisk utrustning (inklusive de så kallade adaptrarna ( AC-DC adapter )) .
Strömförsörjningsenheter för ombord radio-elektronisk utrustning i fordon.

Kraftverkslikriktare

Strömförsörjningslikriktare för huvudlikströmsmotorer i autonoma fordon och borriggar.

På autonoma fordon ( bilar , traktorer , lokomotiv , motorfartyg , kärnkraftsdrivna fartyg , flygplan ) används i regel generatorer för att generera elektricitet , eftersom de har mer effekt med mindre dimensioner och vikt än DC-generatorer . Men för drivningar av framdrivningsfordon används vanligtvis likströmsmotorer , eftersom de låter dig styra rörelseriktningen genom att helt enkelt byta polerna på matningsströmmen och har den erforderliga dragkarakteristiken (stort vridmoment vid låg rotorhastighet). Detta eliminerar komplexa, tunga och opålitliga växellådor . Det används också för att driva borriggar borriggar .

Inbyggda DC-strömförsörjningsomvandlare för autonoma fordon: autotraktor, järnväg, vatten, flyg och annan utrustning.

Elproduktion i ett fordon görs vanligtvis av en generator, men likström behövs för att driva utrustningen ombord. Till exempel, i personbilar, drivs likströmsnätet ombord av en halvledarlikriktare inbyggd i generatorn.

Svetsare _

I DC-svetsmaskiner används bryggkretsar oftast på kraftfulla kisellikriktardioder - ventiler, för att få en konstant svetsström. Den skiljer sig från den alternerande genom att när den används värms bågens område nära den positiva ( ) av dess pol upp mer, vilket gör att antingen försiktig svetsning av delarna kan svetsas med en övervägande förbrukningsbar svetselektrod, eller spara elektroder genom att skära metall genom elektrisk bågsvetsning. I vissa fall, med hjälp av speciella svetselektroder , är elektrisk bågsvetsning med växelström inte möjlig alls. $+$

Ventilblock för omvandling av transformatorstationer för kraftförsörjningssystem

För att driva de viktigaste DC-motorerna i valsverk, kranar och annan utrustning

Kraftförsörjningen av fabriker utförs av växelströmsnätet, men det är mer fördelaktigt att använda DC-motorer för drivningar av valsverk och andra enheter av samma anledning som för motorfordon.

För galvaniseringsbad ( elektrolysatorer ) för produktion av icke-järnmetaller och stål , applicering av metallbeläggningar och elektroformning.
Anläggningar för elektrostatisk rening av industrigaser ( elektrostatiskt filter )
Vattenrenings- och avsaltningsanläggningar
För strömförsörjning av kontaktnät för DC elektrisk transport ( spårvagn , trolleybuss , ellok , tunnelbana )
För icke-synkron kommunikation av växelströmssystem [ 5]
För långdistansöverföring av el med likström [6] .

Högfrekventa likriktare

Som en del av rectenna :

i lovande modeller av solbatterier ( effektivitet över 80 %) [7] ;
i avancerade energiuppsamlingssystem för elektromagnetiska signaler från omgivande brus;
i avancerade trådlösa kraftöverföringssystem .

Högfrekvent signaldetektering

Ballistisk likriktare

Den ballistiska likriktaren som beskrivs i Room-Temperature Ballistic Nanodevices. Aimin M. Song [8] kan användas för att detektera mycket högfrekventa signaler (upp till 50 GHz).

Egenskaper

Nominell DC-utgångsspänning och tillåtet intervall för dess förändring;
Märklastström;
Effektivt AC-ingångsspänningsområde (t.ex. 220V ± 10%);
Tillåten utgångsrippel, dess amplitud-frekvensegenskaper;
Lastkarakteristik.
Ekvivalent internt komplex (i den första approximationen, aktiv) resistens.
Utnyttjandefaktorn för transformatorns totala effekt.

Typiska scheman

Helvågslikriktare

Den kan byggas på en brygg- eller halvbrokrets (när t.ex. vid likriktning av en enfasström används en speciell transformator med en utgång från sekundärlindningens mittpunkt och halva antalet strömmar -likriktarelement ; en sådan krets används nu sällan, eftersom den är mer metallintensiv och har ett större ekvivalent aktivt internt motstånd , det vill säga stora förluster för uppvärmning av transformatorlindningarna).

När du bygger en helvågslikriktare med en utjämningskondensator bör du alltid komma ihåg att växelspänningen alltid mäts i det "effektiva" värdet, vilket är 1,41 gånger mindre än dess maximala amplitud , och den likriktade spänningen på kondensatorn, i frånvaro av en belastning, kommer alltid att vara lika med amplituden. Detta innebär att till exempel med en uppmätt enfas växelspänning på 12 volt till en enfas brygglikriktare med utjämningskondensator, kommer det att finnas en spänning på upp till 17 volt på kondensatorn (vid frånvaro av belastning ). Under belastning kommer den effektiva likriktade spänningen att vara lägre (men inte lägre än den genomsnittliga likriktade växelspänningen, eftersom detta kommer att vara den ofiltrerade spänningen om växelströmskällans inre resistans antas vara noll) och beror på kapacitansen hos utjämningskondensator.

Följaktligen bör valet av värdet på växelspänningen för transformatorns sekundärlindning baseras på det maximalt tillåtna värdet för den tillförda spänningen, och kapacitansen hos utjämningskondensatorn bör vara tillräckligt stor så att spänningen under belastning inte sjunka under det lägsta tillåtna. I praktiken beaktas också det oundvikliga spänningsfallet under belastning - på ledningarnas motstånd, transformatorlindningen, likriktarbryggdioderna, såväl som den möjliga avvikelsen från det nominella värdet av transformatorns strömförsörjningsspänning.

I likriktare med en utjämningskondensator öppnas dioderna inte under hela halvcykeln av spänningen, utan under korta tidsperioder när det momentana värdet på växelspänningen överstiger DC-spänningen på filterkondensatorn (det vill säga i ögonblick nära maxima för sinusoiden). Därför är strömmen som flyter genom dioderna (och transformatorlindningen) korta kraftfulla pulser av en komplex form, vars amplitud avsevärt överstiger den genomsnittliga strömmen som förbrukas av likriktarbelastningen. Detta faktum bör beaktas vid beräkning av transformatorn (beräkningsalternativ för att inte arbeta på en aktiv belastning, utan på en likriktare med ett kapacitivt filter), och åtgärder bör vidtas för att undertrycka det resulterande impulsljudet. $U(t)=U_{m}\sin(\omega t)$

Enfaslikriktare

Halvvågslikriktare (kvartsbrygga)

Den enklaste halvvågslikriktarkretsen består av endast ett strömlikriktande element ( diod ). Utgången är en pulserande likström. Vid industriella frekvenser (50-60 Hz) används det inte i stor utsträckning, eftersom utjämningsfilter med stor kapacitans och induktans krävs för att driva utrustningen, vilket leder till en ökning av likriktarens totala viktegenskaper. Halvvågslikriktarkretsen har emellertid hittat en mycket bred spridning i switchande strömförsörjningar med en växelspänningsfrekvens på mer än 10 kHz, som används allmänt i modern hushålls- och industriutrustning. Detta förklaras av det faktum att vid högre rippelfrekvenser av den likriktade spänningen, för att erhålla de erforderliga egenskaperna (given eller tillåten rippelkoefficient), behövs utjämningselement med lägre kapacitans (induktans) värden. Vikten och dimensionerna på nätaggregat minskar med ökande frekvens av AC-ingångsspänningen.

En halvvågslikriktare eller kvartsbrygga är den enklaste likriktaren och inkluderar en ventil (diod eller tyristor ).

Antaganden: belastningen är rent resistiv, ventilen är en idealisk elektrisk strömbrytare.

Spänningen från transformatorns sekundärlindning passerar genom ventilen till lasten endast i de positiva halvcyklerna av växelspänningen. I negativa halvcykler är ventilen stängd, hela spänningsfallet inträffar vid ventilen och spänningen vid belastningen Un är noll. Medelvärdet för växelspänningen i förhållande till den summerade strömmen kommer att vara:

Us={\frac {1}{2\pi }}\int \limits _{0}^{\pi }{\sqrt {2}}U_{2}\sin(\omega t)d( \omega t)={\frac {{\sqrt {2}}U_{2}}{\pi }}=0.45U_{2}.

Detta värde är hälften av det för en helbrygga likriktare. Root-mean-square (föråldrat namn - effektiv, effektiv ) spänningsvärdet vid utgången av en halvvågslikriktare kommer att vara mindre än den summerade strömmen, och den effekt som förbrukas av lasten är 2 gånger mindre (för en sinusformad vågform) . ${\sqrt {2}}$

Nackdelar [9] :

Stor mängd krusning
Tung belastning på ventilen (kräver en diod med en stor genomsnittlig likriktad ström)
Låg utnyttjandefaktor av transformatorns totala effekt (ca 0,45) (inte att förväxla med verkningsgraden, som beror på förluster i koppar och förluster i stål och i en halvvågslikriktare är nästan densamma som i en helvågslikriktare ett)
Strömmen som flyter genom transformatorlindningen har en konstant komponent, vilket försämrar kärnans magnetiska egenskaper på grund av dess förspänning [10] .

Fördelar:

Besparingar på antalet ventiler
Minskning av spänningsfallet och effektförlusterna på likriktaren (i en bryggkrets flyter belastningsströmmen genom två ventiler kopplade i serie, i en halvvågskrets - genom en).

Halvbrygga

På två dioder och två kondensatorer, allmänt känd som "spänningsfördubbling" eller " Latour -Delon-Grenacher dubblerare".

Ett strömfördubblingsschema är också känt: parallellt med transformatorns enda sekundärlindning är två seriekopplade drosslar anslutna, varvid mittpunkten av förbindelsen mellan vilka används som mittpunkt i "halvvågsmittpunktslikriktaren". [elva]

Full Bridge (Grätz)

På fyra dioder, allmänt kända som "full-wave", uppfanns av den tyske fysikern Leo Graetz . Arean under integralkurvan är:

S=2\cdot \int \limits _{0}^{\pi }E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)=4\cdot E_{ m}.

Den genomsnittliga EMF är:

Esr={\frac {4\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {2\cdot E_{m}}{\pi }}={\frac {2{ \sqrt {2}}\cdot E_{d}}{\pi }}\approx 0.9\cdot E_{d},

det vill säga dubbelt så mycket som i en kvartsbrygglikriktare.

Motsvarande inre aktiva motstånd är . $r$

Rippelfrekvensen är , där är nätverksfrekvensen. $2\cdot f$ $f$

Den högsta momentana spänningen över dioderna är $U_{m}={\sqrt {2}}*U_{d}.$

Tvåfaslikriktare med 180° fasförskjutning

Två kvartsbryggor parallellt ("helvågsmittpunkt")

Allmänt känd som "halvvågsmittpunkt", föreslog 1901 av professor V. F. Mitkevich . I denna likriktare skapar två motfaslindningar en tvåfas växelström med en fasförskjutning på 180 grader. Tvåfas växelström likriktas av två halvvågs kvartsbrygglikriktare som är parallellkopplade och arbetar på en gemensam last. Under en halvcykel strömmar strömmen in i lasten från ena halvan av sekundärlindningen genom en ventil, i den andra halvcykeln - från den andra halvan av lindningen, genom den andra ventilen. Det användes när koppar var billigare än dioder. Nackdelen med kretsen är den mer komplexa och mindre rationella (för koppar och stål) utformningen av transformatorn [12] . Under moderna förhållanden är dess användning motiverad när amplituden för den likriktade spänningen är jämförbar med spänningsfallet vid korsningen av en halvledardiod (det vill säga likriktare för en spänning i storleksordningen flera volt), eftersom under dessa förhållanden den har en mycket bättre effektivitet jämfört med en bryggkrets.

Arean under integralkurvan är:

S=2\cdot \int \limits _{0}^{\pi }E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)=4\cdot E_{ m}.

Genomsnittlig EMF:

Esr={\frac {4\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {2\cdot E_{m}}{\pi }}.

Den relativa ekvivalenta aktiva inre resistansen är lika med , det vill säga dubbelt så mycket som i en enfas helbrygga likriktare, därför har den stora energiförluster för att värma kopparn i transformatorlindningarna (eller kopparförbrukningen). $2\cdot r$

Pulseringsfrekvens:

2\cdot f,

var är nätverksfrekvensen.

f

Två hela broar parallellt

Tillåter användning av dioder med en medelström nästan hälften av en enfas helbrygga likriktare.

Tvåfaslikriktare med 90° fasförskjutning

Två hela broar parallellt

Arean under integralkurvan är:

S=8\cdot \int \limits _{\pi /4}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)= 8\cdot {\frac {\sqrt {2}}{2}}\cdot E_{m}=4\cdot {\sqrt {2}}\cdot E_{m}.

Den genomsnittliga EMF är:

Esr={\frac {4\cdot {\sqrt {2}}\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {2\cdot {\sqrt {2}}\cdot E_{ m)){\pi )),

det vill säga gånger mer än i en enfas fullbrygga. ${\sqrt {2}}$

I viloläge och nära det, EMF i bryggan med störst EMF i ett givet segment av perioden, låses bryggdioderna med en mindre EMF i ett givet segment av perioden. I detta fall är det ekvivalenta interna aktiva motståndet lika. När belastningen ökar, det vill säga när belastningen minskar , uppträder delar av perioden och ökar på vilken båda bryggorna arbetar parallellt med den totala belastningen, det ekvivalenta interna aktiva motståndet i dessa segment av perioden är I kortslutningsläget fungerar båda bryggorna parallellt med belastningen på hela perioden, men den användbara effekten i detta läge är noll. $2\cdot r.$ $Rn$ $r.$

Två hela broar i serie

Arean under integralkurvan är:

S=8\cdot \left(\int \limits _{\pi /4}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)+\int \limits _{0}^{\pi /4}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)\right)=8\cdot \left (-0+{\frac {\sqrt {2}}{2}}-{\frac {\sqrt {2}}{2}}+1\right)\cdot E_{m}=8\cdot E_{ m}.

Den genomsnittliga EMF är: det vill säga dubbelt så mycket som i en enfas helbrygga likriktare. $Esr={\frac {8\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {4\cdot E_{m}}{\pi }},$

Den relativa ekvivalenta inre aktiva resistansen är lika med $4\cdot r.$

Trefaslikriktare

De vanligaste är trefaslikriktare enligt Mitkevich V.F.- schemat (på tre dioder, föreslog av honom 1901) och enligt Larionov A.N.- schemat (på sex dioder, föreslog 1923). Likriktaren enligt Mitkevich-schemat är en kvartsbroparallell, enligt Larionov-schemat - halvbroparallell [13] .

Tre kvartsbryggor parallellt (Mitkevichs schema)

("Delvis tre-halvvåg med en mittpunkt"). Arean under integralkurvan är:

S=6\cdot \int \limits _{\pi /6}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)= 6\cdot {\frac {\sqrt {3}}{2}}\cdot E_{m}=3{\sqrt {3}}\cdot E_{m}.

Den genomsnittliga EMF är:

Esr={\frac {3{\sqrt {3}}\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}=1.17\cdot E_{2}eff.

Vid tomgång och nära den stänger EMF i grenen med störst under en given period av perioden dioderna i grenarna med minst EMF under en given period av perioden och den relativa ekvivalenta aktiva resistansen är lika med resistansen av en gren. När belastningen ökar (minskar ) uppträder och ökar delar av perioden där båda grenarna arbetar parallellt för en belastning och det relativa ekvivalenta aktiva motståndet på dessa delar är lika. I kortslutningsläget är dessa delar maximalt, men den användbara effekten i detta läge är noll. $3\cdot r.$ $Rn$ $3\cdot r/2.$

Rippelfrekvensen är , där är nätverksfrekvensen. $3\cdot f$ $f$

Tre halvbroar parallellt, förenade av en ring/triangel ("Larionovs triangel")

I viss elektrisk litteratur skiljer de ibland inte mellan "triangel-Larionov" och "star-Larionov"-kretsar, som har olika värden på den genomsnittliga likriktade spänningen, maximal ström, ekvivalent aktivt internt motstånd, etc.

I "triangel-Larionov"-likriktaren är de ohmska förlusterna i transformatorns kopparlindning större än i "star-Larionov"-likriktaren, därför används i praktiken "star-Larionov" -schemat oftare.

Dessutom kallas Larionov-likriktare ofta för brygglikriktare, i själva verket är de parallella halvbryggor.

I en del litteratur kallas Larionovs likriktare och liknande för "fullvåg" ( eng. fullvåg ), i själva verket är "treseriebryggor"-likriktarna och liknande fullvågiga.

Arean under integralkurvan är:

S=12\cdot \int \limits _{\pi /3}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)= 12\cdot {\frac {1}{2}}\cdot E_{m}=6\cdot E_{m}.

Den genomsnittliga EMF är:

E_{sr}={\frac {6\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {3\cdot E_{m}}{\pi }}=1.35 \cdot E_{2eff}

, det vill säga mer än i Mitkevich-likriktaren.

Det finns två perioder i arbetet med "triangel-Larionov" -schemat. Den stora perioden är lika med 360° eller den lilla perioden är lika med 60° och upprepas inuti den stora 6 gånger. Den lilla perioden består av två små halvcykler på 30° vardera, som är spegelsymmetriska och därför räcker det att analysera kretsens funktion på en liten halvcykel på 30°. $2\cdot \pi .$ $(\pi /3),$ $(\pi /6),$

Vid tomgång och i lägen nära den, EMF i grenen med störst i ett givet segment av perioden, appliceras en negativ spänning i förhållande till katoden till diodernas anod, vilket stänger dem med en mindre EMF i en visst segment av perioden.

I det första ögonblicket ( ) är EMF i en av grenarna noll, och EMF i de andra två grenarna är lika , medan två övre dioder och en nedre diod är öppna. Den ekvivalenta kretsen består av två parallella grenar med samma EMF (0,86) och samma resistans vardera, det ekvivalenta motståndet för båda grenarna är Vidare, på en liten halvcykel, ökar en av de två EMF lika med 0,86 till 1,0, andra minskar till 0,5, och den tredje växer från 0,0 till 0,5. En av de två öppna övre dioderna stängs, och den ekvivalenta kretsen är en parallellkoppling av två grenar, i en av vilka det finns en stor EMF och dess motstånd är lika med i den andra grenen, en seriekoppling av två mindre EMF:er bildas , och dess motstånd är lika med det ekvivalenta motståndet för båda grenarna $\omega \cdot t=0$ $0.86\cdot E_{m},$ $3\cdot r$ $3\cdot r/2.$ $3\cdot r,$ $2\cdot 3\cdot r=6\cdot r,$

3\cdot r\cdot 6\cdot r/(3\cdot r+6\cdot r)=18\cdot r^{2}/(9\cdot r)=2\cdot r.

Rippelfrekvensen är , där är nätverksfrekvensen. $6\cdot f$ $f$

Den absoluta amplituden av pulsationer är lika med:

\left(1-{\frac {\sqrt {3}}{2}}\right)\cdot E_{m}=(1-0.87)\cdot E_{m}=0.13\ cdot E_{m }.

Den relativa amplituden av pulsationer är lika med $0.13/0.95=0.14(14\%).$

Tre halvbroar parallellt, förenade av en stjärna ("Star-Larionov")

Star-Larionov-likriktaren (sex-puls) används i strömförsörjningsgeneratorerna i det ombordvarande nätverket i nästan alla transportmedel (traktor, vatten, undervatten, luft, etc.). I den elektriska drivningen av diesellokomotiv och dieselelektriska fartyg passerar nästan all kraft genom stjärn-Larionov-likriktaren.

Arean under integralkurvan är:

S=12\cdot \left(\int \limits _{\pi /3}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)+\int \limits _{\pi /6}^{\pi /3}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)\right)=12\ cdot \left({\frac {1}{2}}+{\frac {\sqrt {3}}{2}}-{\frac {1}{2}}\right)\cdot E_{m}= 6\cdot {\sqrt {3}}\cdot E_{m}.

Den genomsnittliga EMF är:

Esr={\frac {6\cdot {\sqrt {3}}\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {3\cdot {\sqrt {3}}\ cdot E_{m}}{\pi }}=2.34\cdot E_{2}eff,

det vill säga gånger mer än i "triangel-Larionov"- och "tre parallella fulla broar"-scheman och dubbelt så mycket som i Mitkevich-schemat. ${\sqrt {3}}$

Denna likriktare har en lång period på 360° och en kort period på 60°. Det finns 6 små perioder i den stora perioden. En liten period på 60° består av två spegelsymmetriska delar på 30° vardera, därför räcker det för att beskriva denna krets funktion att analysera dess funktion på en del av 30° av en liten period.

I början av en liten period ( ) är EMF i en av grenarna noll, i de andra två - med Dessa två grenar är seriekopplade. I detta fall är det ekvivalenta interna aktiva motståndet lika med Next, en av EMF. ökar från 0,86 till 1,0, en annan minskar från 0,86 till 0,5 och en tredjedel ökar från 0,0 till 0,5. $w\cdot t=0$ $0.86E_{m}.$ $6\cdot r.$

I detta fall består den ekvivalenta kretsen av två seriekopplade grenar, i en av vilka en EMF och dess resistans är lika med resistansen för en lindning; i den andra, två parallellkopplade EMF med resistans vardera, motsvarande resistans på två parallella grenar är Lika med den ekvivalenta aktiva inre resistansen för hela kretsen är I nära lägen till tomgång (vid låg belastning) i de parallella grenarna av EMF i grenen med en högre EMF stänger dioden i grenen med en lägre EMF medan motsvarande krets ändras. Med en ökning av belastningen uppstår segment av perioden och ökar där båda grenarna arbetar på belastningen parallellt. I kortslutningsläget ökar segmenten av parallell drift till längden av hela perioden, men den användbara effekten i detta läge är noll. $3r,$ $3r$ ${\frac {3r}{2}}.$ ${\frac {3r}{2}}+3r={\frac {9r}{2}}=4.5\cdot r.$

Rippelfrekvensen är var nätverksfrekvensen är. $6\cdot f,$ $f$

Den absoluta amplituden av pulsationer är lika med $({\sqrt {3}}-1.5)\cdot E_{m}=(1.73-1.5)\cdot E_{m}=0.23\cdot E_{m}.$

Den relativa amplituden av pulsationer är lika med ${\frac {0.23}{1.65}}=0.14(14\%).$

Tre tvåfas två-kvartsbrygga parallella Mitkiewicz-likriktare parallellt (6 dioder)

Benämns ibland i litteraturen som "sex-fas" (se även Gleichrichter für Dreiphasenwechselstrom fig. Sechspuls-Sternschaltung (M6): 6-Phasen-Gleichrichter mit Mittelpunktanzapfungen am Drehstromtransformator) Tyska. .

Det är nästan en analog av "tre hela bryggor i parallell"-likriktaren och har nästan samma egenskaper som "tre fulla bryggor i parallell"-likriktaren, men det ekvivalenta interna aktiva motståndet är nästan dubbelt så mycket, antalet dioder är hälften lika mycket är medelströmmen genom en diod nästan dubbelt så stor.

Arean under integralkurvan är:

S=12\cdot \int \limits _{\pi /3}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)= 12\cdot {\frac {1}{2}}\cdot E_{m}=6\cdot E_{m}.

Den genomsnittliga EMF är:

Esr={\frac {6\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {3\cdot E_{m}}{\pi }}=1.35\cdot E_ {2 }eff,

det vill säga det är samma som i "triangel-Larionov"-schemat och är flera gånger mindre än i "stjärn-Larionov"-schemat. ${\sqrt {3}}$

Tre tvåfasiga två-kvartsbryggor parallella Mitkiewicz-likriktare i serie (6 dioder)

Den är nästan analog med likriktaren "tre fulla bryggor i serie" och har nästan samma egenskaper, men det ekvivalenta interna aktiva motståndet är nästan dubbelt så mycket, antalet dioder är hälften så mycket, medelströmmen genom en diod är nästan dubbelt så mycket.

Tre hela bryggor parallellt (12 dioder)

Mindre kända är helbrygga trefaslikriktare enligt schemat "tre parallella broar" (på tolv dioder), "tre seriebryggor" (på tolv dioder), etc., som i många avseenden överträffar Larionov-likriktaren.

Enligt likriktardiagrammen kan man se att Mitkevich- likriktaren är en ofullständig Larionov-likriktare, och Larionov-likriktaren. är en "tre parallella bryggor" ofullständig likriktare.

Arean under kurvan under integranden är:

S=12\cdot \int \limits _{\pi /3}^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)=

=12\cdot {\frac {1}{2}}\cdot E_{m}=6\cdot E_{m}.

Den genomsnittliga EMF är:

Esr={\frac {6\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {3\cdot E_{m}}{\pi }}=1.35\cdot E_ {2eff },

det vill säga det är samma som i "triangel-Larionov"-schemat och är flera gånger mindre än i "stjärn-Larionov"-schemat. ${\sqrt {3}}$

I viloläge stänger EMF i bryggan med störst EMF i ett givet segment av en lång period dioderna i bryggor med mindre EMF i ett givet segment av en lång period. I det här fallet är det ekvivalenta inre aktiva motståndet lika med motståndet för en brygga. När belastningen ökar (minskar ), dyker perioder av perioden upp och ökar då två bryggor arbetar parallellt med belastningen, det ekvivalenta interna aktiva motståndet i dessa segment av perioden är lika med motståndet för två parallella bryggor . och segmenten av perioden då alla tre bryggor arbetar på belastningen parallellt ökar, det ekvivalenta interna aktiva motståndet på dessa segment av perioden är lika med motståndet av de tre parallella bryggorna I kortslutningsläget arbetar alla tre parallella bryggorna på lasten, men den användbara effekten i detta läge är noll. $3\cdot r.$ $Rn$ $3\cdot r/2=1.5\cdot r.$ $r.$

Likriktaren "tre parallella helbryggor" vid tomgång har samma genomsnittliga EMF som i "triangel-Larionov"-likriktaren och samma lindningsresistanser, men eftersom den har en krets med dioder oberoende av angränsande faser, är diodernas kopplingsmoment skiljer sig från moment av diodväxling i "triangel-Larionov"-kretsen. Belastningsegenskaperna för dessa två likriktare är olika.

Rippelfrekvensen är , där är nätverksfrekvensen. $6\cdot f$ $f$

Den absoluta amplituden av pulsationer är lika med $(1-{\frac {\sqrt {3}}{2}})\cdot E_{m}=(1-0.87)\cdot E_{m}=0.13\cdot E_{m }.$

Den relativa amplituden av pulsationer är lika med $\ 0.13/0.95=0.14(14\%).$

Tre hela bryggor i serie (12 dioder)

Arean under integralkurvan är:

S=12\cdot (\int \limits _{0}^{\pi /6}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)+\int \limits _{\pi /6}^{\pi /3}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t)+\int \limits _{\pi /3 }^{\pi /2}E_{m}\cdot \sin(\omega \cdot t)d(\omega \cdot t))=12\cdot (1-{\frac {\sqrt {3)){ 2))+{\frac {\sqrt {3}}{2}}-{\frac {1}{2}}+{\frac {1}{2}})\cdot E_{m}=12\ cdot E_{m}.

Den genomsnittliga EMF är:

Esr={\frac {12\cdot E_{m}}{2\cdot \pi }}={\frac {6\cdot E_{m}}{\pi }}=2.7\cdot E_ {2 }eff

, det vill säga mer än i "stjärnan-Larionov" -schemat.

Den ekvivalenta inre aktiva resistansen är lika med resistansen hos tre bryggor kopplade i serie med resistans vardera, det vill säga $3r$ $9\cdot r.$

Rippelfrekvensen är var nätverksfrekvensen är. $6\cdot f,$ $f$

Denna likriktare har den högsta genomsnittliga EMF och kan användas i högspänningskällor (i installationer för elektrostatisk rening av industrigaser, etc.).

N-fas likriktare

Såväl som trefasiga, flerfaslikriktare kan vara helbrygga, halvbrygga och kvartsbrygga, parallelldelade, parallella kombinerade stjärnor, parallella kombinerade ringar, serier, parallellserier.

Statisk likriktare med tolv pulser

Det är en parallell (eller ibland seriell) anslutning av två Larionov-likriktare med en fasförskjutning av de ingående trefasströmmarna. I det här fallet fördubblas antalet likriktade halvcykler jämfört med den konventionella Larionov-likriktaren, på grund av vilken den relativa amplituden för de likriktade spänningsrippelna minskar och frekvensen av de likriktade spänningsrippelna fördubblas, vilket också underlättar utjämning av den likriktade spänningen. I praktiken är ett sådant schema ganska populärt, det används både i kraftfulla likriktare för dragkrafttransformatorstationer för elektrisk transport, där det är viktigt att ge kraft till kollektortraktionsmotorer med minimala krusningar, och i likriktare på flygplan, där elektromagnetisk kompatibilitet är viktigt [14] [15] .

Spänningsmultiplikatorlikriktare

Spänningsmultiplikatorlikriktare används i de fall då den ingående växelspänningen av någon anledning måste vara lägre än utgångslikspänningen. Till exempel, i inhemska TV-apparater, med början med vissa modeller från den senaste ULPCT-serien och upp till 4USCT, användes en högspänningsmultiplikator i kinescope - anodkretsen .

Willards likriktare

Föreslagen av Willard 1901 [16] . Den består av en kondensator kopplad i serie med lindningen och en diod kopplad parallellt med lasten. Under den negativa halvcykeln flyter strömmen genom kretsen: "AC-källa - kondensator - diod", kondensatorn laddas. Under den positiva halvcykeln kopplas en laddad kondensator i serie med transformatorlindningen, och spänningarna över kondensatorn och lindningen summeras.

Det speciella med denna likriktare är att en choke måste användas som ett utjämningsfilter, eftersom kondensatorn kommer att laddas ur under den negativa halvcykeln.

Greinacher likriktare

Föreslagen av Greinacher 1913 (utgiven 1914 [17] ). Denna likriktare innehåller 2 ventiler. Funktionsprincipen är densamma som för Willard-likriktaren, men en kondensator kan användas som ett utjämningsfilter. En sådan krets används ofta som amplituddetektor i radiomottagare.

Brospänningsfördubblare

Brospänningsfördubblaren liknar Graetz-bron, men till skillnad från den är kondensatorer installerade i en av armarna på bron istället för dioder. På grund av detta, under varje halvvåg, är den ena eller den andra kondensatorn ansluten till ingångskretsen, och spänningen vid likriktarutgången är summan av spänningarna på de två kondensatorerna.

Cockcroft-Walton multiplikator

Cockcroft-Walton-multiplikatorn låter dig öka utspänningen flera gånger. Den används i kretsar där det är nödvändigt att få mycket hög spänning.

Nackdelar

Det finns nackdelar med spänningsmultiplikatorer jämfört med konventionella likriktare:

högre nivå av pulsationer;
vanligtvis större inre resistans, beroende på kapacitansen hos de kondensatorer som används i dem.

Dessa funktioner bestämde omfattningen av spänningsmultiplikatorer - oftast i lågeffekts- och högspänningsenheter som inte kräver kvaliteten på strömförsörjningen.

Se även

Anteckningar

↑ TSB, 1970 .
↑ Mekaniska synkrona likriktare med en borst-kollektorströmbrytare används i kollektor DC-generatorer, i mekaniska likriktare vid tillverkning av aluminium .
↑ Strömlikriktare används inom kraftelektronik , inom energisektorn.
↑ Signallikriktare används inom radioelektronik och automation.
↑ NIIPT. Vyborg Converter Substation (ej tillgänglig länk) (otillgänglig länk från 2013-05-13 [3451 dagar])
↑ Projektet med ett unikt likströmstransmission Ekibastuz-Center med en kapacitet på 6000 MW, en spänning på 1500 kV för transport av elektricitet från Ekibastuz GRES till de centrala delarna av landet, över ett avstånd på över 2400 km, utvecklades på NIIPT (otillgänglig länk från 2013-05-13 [3451 dagar) ] Arkiverad 23 december 2008 på Wayback Machine ]
↑ Första optiska rektennen - kombinerad likriktare och antenn - omvandlar ljus till likström (Georgia Institute of Technology) . Hämtad 8 juni 2017. Arkiverad från originalet 27 maj 2017. (obestämd)
↑ Rumstemperatur ballistiska nanoenheter. Aimin M Song. Institutionen för elektroteknik och elektronik, University of Manchester Institute of Science and Technology, Manchester M60 1QD, England http://personalpages.manchester.ac.uk/staff/A.Song/publications/Enn.pdf Arkiverad 5 mars 2016 kl . Wayback- maskinen
↑ Filenko N. Likriktare för växelspänning. . Teknisk portal för radioamatörer i Ryssland - Cqham.ru . Y. Bogdanov (2004). - Vid utarbetandet av artikeln användes litteratur: V. Ya. Bruskin "Nomograms for radio amatics" MRB 1972, B. Bogdanovich, E. Vakser "Brief Radio Engineering Reference" Vitryssland 1968 .. Tillträdesdatum: 22 januari 2010. Arkiverad den 20 februari 2012. (ryska)
↑ En möjlig lösning på problemet: användningen av en transformator med två oberoende sekundärlindningar, till vilken , i motfas (en lindning har en diodutgång ansluten till början, en utjämningskondensatorutgång till slutet och vice versa, den andra har halvvågslikriktare med ungefär lika stor belastningsström, vilket leder till att kompensera för transformatorkärnans magnetiserande effekt. Samtidigt tar detta bort problemet med ofullständig användning av transformatorns totala effekt.
↑ Kasrov M. Helvågslikriktare med strömfördubblare. . Hämtad 29 december 2008. Arkiverad från originalet 21 december 2008. (obestämd)
↑ [1] Arkiverad 20 februari 2012 på Wayback Machine AC spänningslikriktare.
↑ http://andserkul.narod2.ru/tryohfaznie_vipryamiteli/ Arkiverad 4 september 2012 på Wayback Machine Trefaslikriktare
↑ Flygutrustning. Ed. Dobrolensky Yu. P. - M .: Military Publishing House, 1989
↑ http://www.css-rzd.ru/zdm/02-1999/8073.htm (otillgänglig länk) Omvandlare för matning av dragkraftsnätet. Fig.3.
↑ Villard, P. (1901), Transformateur à haut voltage. A survolteur cathodique , Journal de Physique Théorique et Appliquée , 4th series vol. 10:28–32, doi : 10.1051/jphystap:019010010002801 , < https://archive.org/stream/journaldephysiq62/physgoog/#modpage/physgoog > . Willards schema visas i fig. 1 på sidan 31.
↑ Greinacher, H. (1914), Das Ionometer und seine Verwendung zur Messung von Radium- und Röntgenstrahlen , Physikalische Zeitschrift T. 15: 410–415 , < https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=nyp .33433090815022 ;view=1up;seq=450 > Arkiverad 24 maj 2021 på Wayback Machine 4 på sidan 412. Han använde elektrokemiska likriktare, som är märkta "Z" ( Zellen , celler).

Litteratur

Likriktare / M.M. Gelman // Bari - Armband. - M . : Soviet Encyclopedia, 1970. - ( Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / chefredaktör A. M. Prokhorov ; 1969-1978, vol. 3).
Tarasov F. I. Hur man bygger en likriktare . - M. : Gosenergoizdat, 1949. - 50000 sid. (inte tillgänglig länk)
Veresov GP Strömförsörjning av radio-elektronisk hushållsutrustning . - M . : Radio och kommunikation, 1983. - 128 sid. — 60 000 exemplar. Arkiverad 27 juli 2009 på Wayback Machine
Kitaev VV et al. Strömförsörjning av kommunikationsenheter . - M . : Kommunikation, 1975. - 328 sid. — 24 000 exemplar. Arkiverad 17 mars 2013 på Wayback Machine
Kostikov V. G. Parfenov E. M. Shakhnov V. A. Strömkällor för elektroniska enheter. Kretslopp och design: Lärobok för gymnasieskolor. - 2. - M . : Hotline - Telecom, 2001. - 344 sid. - 3000 exemplar. — ISBN 5-93517-052-3 .
Abdullaev G. B. Halvledarlikriktare. Ed. AN Az. SSR, Bakı, Azərb. SSR Elmlər Akademiyası Nəşriyatı 1958, 204 sid.

Länkar

GOST R 52907-2008 "Strömförsörjning för radioelektronikutrustning. Termer och definitioner"

Ordböcker och uppslagsverk

I bibliografiska kataloger
BNF : 11966722s GND : 4021239-7 J9U : 987007535942805171 LCCN : sh85041638 NDL : 00570368 NKC : ph136801