Ispravljači s multiplikatorom napona

Ispravljač je uređaj za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu, kao i za stabilizaciju i regulaciju ispravljenog napona.

U dijagramu na sl. 1, a transformator nema dvonaponski namot za pojačanje sa srednjom točkom, ali u isto vrijeme punovalno ispravljanje ispravljač udvostručuje napon.

Tijekom prvog poluciklusa, kroz diodu D1, čiji je napon izravni, kondenzator C1 se puni približno do amplitudnog napona sekundarnog namota. Tijekom drugog poluciklusa, prednji napon će biti preko diode D2 i kondenzator C2 se puni preko nje na isti način.

Kondenzatori C1 i C2 spojeni su u seriju i ukupni napon na njima približno je jednak dvostrukom amplitudnom naponu transformatora. Isti maksimalni povratni napon bit će na svakoj diodi. Istodobno s punjenjem kondenzatora C1 i C2, oni se prazne kroz opterećenje R, zbog čega napon u kondenzatorima opada.

Što je manji otpor opterećenja R, odnosno što je veća struja opterećenja i manji kapacitet kondenzatora C1 i C2, oni se brže prazne i napon na njima je manji. Stoga je nemoguće praktički udvostručiti napon. S kapacitetom kondenzatora od najmanje 10 μF i strujom opterećenja ne većom od 100 mA, može se dobiti napon koji je 1,7 ili čak 1,9 puta veći od onog koji daje transformator.

Riža. 1. Ispravljački sklopovi s udvostručenjem (a) i učetverovođenjem (b) napona

Prednost sklopa je u tome što kondenzatori izglađuju valovitost u ispravljenoj struji.

Ispravljački sklopovi s multiplikatorom napona mogu se primijeniti neograničeni broj puta. Na sl. 1b prikazuje krug koji utrostručuje napon i ima četiri diode i četiri kondenzatora. U neparnim poluciklusima, kondenzator C1 se puni preko diode D1 gotovo do vršne vrijednosti napona transformatora Et. Nabijeni kondenzator C1 sam je izvor.

Stoga, čak iu poluciklusima za koje će se polaritet napona transformatora obrnuti, kondenzator C2 se puni preko diode D2 na približno dvostruki napon 2Em. Ovaj napon je najveća vrijednost ukupnog napona serijski spojenog transformatora i kondenzatora C1.

Slično, kondenzator C3 se puni u neparnim poluperiodima kroz diodu D3 također do napona od 2Em, što je ukupni napon serijski spojenih C1, transformatora i C2 (mora se imati na umu da su naponi C1 i C2 djeluju jedan na drugog).

Slično razmišljajući dalje, nalazimo da će se kondenzator C4 puniti čak i poluciklusa kroz diodu D4.Opet na napon 2Em koji je zbroj napona C1, C3, transformatora i C2. Naravno, kondenzatori se pune do navedenih napona postupno tijekom nekoliko poluciklusa nakon uključivanja ispravljača. Kao rezultat toga, iz kondenzatora C1 i C4 možete dobiti četverostruki napon 4Et.

Istovremeno s kondenzatorima C1 i C3 možete dobiti trostruki napon ZET. Dodamo li krugu više kondenzatora i dioda spojenih po istom principu, tada će se od niza kondenzatora C1, C3, C5 itd. dobiti naponi koji rastu neparan broj puta (3, 5, 7 , itd. n.), i od niza kondenzatora C2, C4, C6, itd. moći će se dobiti naponi povećani za paran broj puta (2, 4, 6, itd.).

Kada se trošilo uključi, kondenzatori će se prazniti i napon na njima padati.Što je otpor opterećenja manji, kondenzatori će se brže prazniti i napon na njima padati. Stoga, s nedovoljno velikim otporima opterećenja, uporaba takvih shema postaje neracionalna.

U praksi, takve sheme daju učinkovito umnožavanje napona samo pri niskim strujama opterećenja. Naravno, možete dobiti veće struje ako povećate kapacitet kondenzatora. Prednost gornje sheme je mogućnost dobivanja visokog napona bez visokonaponskog transformatora. Osim toga, kondenzatori moraju imati radni napon od samo 2Em, bez obzira koliko se puta napon umnožio, a svaka dioda radi na maksimalnom reverznom naponu od samo 2Em.

Dijelovi ispravljača

Diode odabiru se prema njihovim glavnim parametrima: maksimalnoj ispravljenoj struji I0max i graničnom povratnom naponu Urev. U prisutnosti kondenzatora na ulazu filtra, efektivna vrijednost napona sekundarnog namota transformatora U2 u svim krugovima ispravljača, osim u krugu mosta, ne smije prelaziti - 35% vrijednosti Urev. U punovalnom krugu nulte točke napon U2 odnosi se na polovicu namota. U premosnom krugu, y ne bi trebao premašiti 70% vrijednosti Urev.

Za korekciju viših napona odgovarajući broj dioda spojen je u seriju.

Kada su germanijeve i silicijske diode spojene u seriju, njima se nužno upravlja s otpornicima istog otpora reda veličine desetaka ili stotina kilo-oma (slika 2). Ako se to ne učini, tada je zbog značajnog širenja obrnutog otpora dioda, obrnuti napon neravnomjerno raspoređen između njih i moguć je kvar diode. A u prisutnosti shunt otpornika, obrnuti napon je praktički jednako podijeljen između dioda.

Paralelni spoj dioda radi dobivanja velikih struja je nepoželjan, jer će zbog širenja parametara i karakteristika pojedine diode biti neravnomjerno strujno opterećene. Za izjednačavanje struja u ovom slučaju, izjednačujući otpornici se spajaju u seriju s pojedinačnim diodama, čiji se otpori biraju empirijski.

Za ispravljačke transformatore, primarni namot obično ima nekoliko odjeljaka koji se prebacuju na mrežni napon od 110, 127 i 220 V.

Riža. 2. Serijski spoj poluvodičkih dioda

Riža. 3.Načini podešavanja napona

Sekundarni namot je dizajniran za potrebni napon. S punovalnim krugom ima izlaz srednje točke. Kako bi se smanjile smetnje iz mreže u ispravljačkim transformatorima koji napajaju prijemnike, između primarnog i sekundarnog namota postavljena je zaštitna zavojnica, čiji je jedan kraj spojen na zajednički negativ.

Prigušnice za filter, u pravilu, imaju u jezgri dijamagnetski jaz kako bi se uklonilo magnetsko zasićenje, što dovodi do smanjenja induktiviteta. Otpor zavojnice induktora na istosmjernu struju obično je jednak nekoliko desetaka ili stotina ohma. Dio ispravljenog napona pada na njega i na pojačani namot transformatora.

Prekidač i osigurač ugrađeni su u krug mrežnog namota za automatsko isključivanje ispravljača u slučaju nužde. Ako je, na primjer, kondenzator filtera pokvaren, tada će doći do kratkog spoja u krugu ispravljene struje. Primarna struja će postati znatno veća od normalne i osigurač će pregorjeti. Bez toga, transformator može izgorjeti. Osim toga, takav kratki spoj je vrlo opasan za diodu, koja se može uništiti pregrijavanjem s prevelikom strujom.

Ponekad je primarni namot transformatora izveden s izlazima za različite napone, npr. 190, 200, 210, 220 i 230 V, pa se uz pomoć sklopke moglo održavati približno konstantan napon ispravljača uz korištenje prekidač tijekom fluktuacija mrežnog napona (slika 3, a).Drugi način regulacije je uključivanje regulacijskog autotransformatora koji ima izlaze za različite napone i sklopku.

Upaliti regulacijski autotransformator omogućuje, kada se mrežni napon snizi, opskrbu normalnog napona na primarni namot energetskog transformatora (slika 3, b).Također postoje posebni autotransformatori za podešavanje za mrežni napon 127 i 220 V, koji omogućuju glatku prilagodbu napona od 0 do 250 V.

Pri radu s ispravljačem, osobito ako daje visoki napon, potrebno je poduzeti mjere opreza, jer je ozljeđivanje osobe naponom od nekoliko stotina volti opasno po život.

sl. 4. Uključivanje razdjelnika za tri različita napona

Svi visokonaponski dijelovi ispravljača moraju biti zaštićeni od slučajnog dodira. Nikada ne dirajte niti jedan dio ispravljača dok radi. Svi spojevi ili promjene u krugu ispravljača vrše se kada je ispravljač isključen i kondenzatori filtera su ispražnjeni. Korisno je uključiti neonsku lampu na ispravljeni napon kao indikator (pokazivač) visokog napona. Njegov sjaj ukazuje na prisutnost visokog napona.

Neonsku svjetiljku uključuje granični otpornik s otporom od nekoliko desetaka kilo-oma. Prisutnost konstantnog opterećenja u obliku takve svjetiljke štiti kondenzatore filtera od proboja prenapona. Potonje se može dogoditi ako ispravljač radi u praznom hodu. Bez opterećenja, nema pada napona unutar ispravljača i stoga će napon na kondenzatorima filtera biti maksimalan.

Pročitajte također: Rezonancija napona