في مصادر الطاقة المنخفضة الطاقة (ما يصل إلى عدة مئات من واط)، عادة ما تستخدم مقومات أحادية الطور. في المصادر القوية، يُنصح باستخدام مقومات ثلاثية الطور.

تحتوي المقومات على المعلمات الرئيسية التالية: أ) متوسط ​​قيمة الإخراج

U av = 1/T· T ∫ 0 u out dt

ج) متوسط ​​القيمة

أنا d.sr تيار صمام منفصل؛

د) القيمة القصوى (السعة).

أنا d.max الحالي للصمام الفردي.

عادة ما يتم التعبير عن التيارات I d.av و I d.max من خلال I av. يتم استخدام قيمة U rev.max لتحديد الصمام بناءً على الجهد. قيم

أنا d.av وأنا d.max تستخدم لاختيار صمام على أساس التيار. هنا يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه بسبب القصور الذاتي الحراري المنخفض لصمام أشباه الموصلات، فإنه يمكن أن يفشل حتى عندما يكون متوسطه I d.srm صغير، لكن الحد الأقصى كبير I d.max.

مقوم نصف موجة أحادي الطور

وهو الأبسط ويحتوي على الرسم البياني الموضح في الشكل. 2.73، أ. في مثل هذا المقوم، يتدفق الحمل خلال نصف دورة إمداد الشبكة فقط (الشكل 2.73، ب).

استنادا إلى التعريفات المذكورة أعلاه، نحصل على المعلمات الرئيسية:

U av = √2 / π U في ≈ 2.22 U av

أنا متوسط ​​= U متوسط ​​R ن ε= π/ 2 = 1.57

ش وصول. الحد الأقصى = √2 U في = π U av

أنا d.sr = أنا av

أنا د ماكس = √2 يو في / ص ن = π أنا أف

يجد هذا المقوم استخدامًا محدودًا في الأجهزة منخفضة الطاقة. من بين أمور أخرى، السمة السلبية المميزة لمقوم نصف الموجة هي تدفق مكون التيار المباشر في دائرة الإدخال. إذا تم تغذية المقوم من خلال محول، كما هو موضح في الشكل. 2.73، الخامسفإن وجود مكون التيار الثابت المحدد يسبب مغنطة قلب المحول مما يؤدي إلى الحاجة إلى زيادة أبعاده الكلية.

مقوم الموجة الكاملة مع نقطة المنتصف

إنه اتصال متوازي لاثنين من مقومات نصف الموجة. لا يمكن استخدام المقوم المعني إلا مع محول يحتوي على سلك من منتصف الملف الثانوي (الشكل 2.74، أ).

تعمل ثنائيات الدائرة بالتناوب، كل منها خلال نصف دورة (الشكل 2.74، ب).

نحصل على المعلمات الرئيسية لهذا المقوم بنفس الطريقة التي تم بها سابقًا:

U av = 2 · √2 · U 2 / π≈ 0.9 · U 2

يو 2 ≈ 1.11 يو متوسط

أنا متوسط ​​= U متوسط ​​/ R ن

ε= 2/ 3≈ 0.67

U rev.max = 2 · √2 · U 2 = π · متوسط ​​U

أنا d.av = ½ · أنا av

I d.max = √2 U 2 / R n = π I av / 2

حيث U 2 هي القيمة الفعالة لكل نصف الملف الثانوي.

يتميز المقوم قيد النظر بمؤشرات فنية واقتصادية عالية إلى حد ما ويستخدم على نطاق واسع في الممارسة العملية. عند تصميمه، من المفيد أن نتذكر الجهد العكسي الكبير نسبيًا عبر الثنائيات.

مقوم الجسر أحادي الطور

لا توجد دائرة أخرى معروفة أحادية الطور بدون محول يمكن استخدام الثنائيات فيه بشكل عقلاني. يتم تشغيل وإيقاف الثنائيات الموجودة في الدائرة قيد النظر في أزواج. زوج واحد هو الثنائيات D 1 و D 2، والآخر هو D 3 و D 4. وهكذا، على سبيل المثال، يتم تشغيل الثنائيات D 1 و D 2 وتوصيل التيار، أو يتم إيقاف تشغيلهما (الشكل 2.75، ب).

إذا كنت تتذكر أن تستبدل عقليًا كل صمام ثنائي قيد التشغيل بدائرة كهربائية قصيرة، وكل صمام ثنائي مغلق بدائرة مفتوحة، فإن تحليل تشغيل هذه الدائرة يتبين أنه سهل للغاية.

المعلمات الرئيسية لمكبر الصوت هي كما يلي:

U av = 2 √2 / π U في ≈ 0.9 U بوصة

يو في ≈ 1.11 يو أف

أنا متوسط ​​= U متوسط ​​/ R ن

ε = 2 / 3 ≈ 0.67

U arr.max = √2 U in = π/2 U متوسط

أنا d.av = ½ · أنا av

I d.max = √2 U in / R n = π/2 I av

يتميز هذا المقوم بمؤشرات فنية واقتصادية عالية ويستخدم على نطاق واسع في الممارسة العملية. في كثير من الأحيان يتم وضع جميع الثنائيات المعدلة الأربعة في غلاف واحد.

دائرة مقوم ثلاثية الطور مع طرف صفر

تظهر مخططات توقيتها في الشكل. 2.76.

إن عامل التموج للمصحح هو 0.25، بينما بالنسبة للمقوم أحادي الطور ذو الموجة الكاملة فإن عامل التموج هو 0.67. التموج في مقوم ثلاثي الطور أعلى بثلاث مرات من تردد شبكة الإمداد.

دائرة مقوم الجسر ثلاثي الطور (دائرة لاريونوف)

يظهر في الشكل. 2.77.

تعمل الثنائيات الستة المستخدمة في هذه الدائرة على تصحيح نصف الموجات الموجبة والسالبة للجهد ثلاثي الطور. هذا المقوم هو نظير لمقوم الجسر أحادي الطور.

يتميز المقوم قيد النظر بمؤشرات فنية واقتصادية عالية ويستخدم على نطاق واسع في الممارسة العملية. عامل تموج الدائرة صغير جدًا (ε = 0.057)، والتموج أعلى بست مرات من تردد الشبكة. كل هذا يسمح في بعض الحالات بعدم استخدام مرشح الإخراج. يعد تحليل تشغيل الدائرة قيد النظر أكثر صعوبة من تحليل تشغيل مقوم الجسر أحادي الطور، ولكنه لا يرتبط بأي صعوبات أساسية.

محتوى:

تستخدم الشبكات الكهربائية في الغالب التيار المتردد، الذي يزود معظم المستهلكين الصناعيين والمنزليين. ومع ذلك، هناك العديد من الأجهزة الكهربائية - مسجلات الأشرطة وأجهزة الاستقبال وغيرها من الأجهزة التي أساسها أشباه الموصلات أو المصابيح. أنها تتطلب فقط التيار المباشر للعمل. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في العديد من عمليات الإنتاج بالمصانع.

يرتبط التوليد المفيد للتيار المتردد بسهولة تحويله إلى قيم جهد مختلفة. نقطة إيجابية أخرى هي نقل التيار المتردد عبر خطوط الكهرباء بأقل الخسائر. لذلك، يتم تنفيذ جميع التحويلات اللازمة بواسطة مقومات التيار المتردد، مما يجعل من الممكن الحصول على الطاقة اللازمة التي تضمن التشغيل الطبيعي للأجهزة الكهربائية.

مبدأ تشغيل المعدل الحالي

وتتمثل المهمة الرئيسية لمقوم التيار في تحويل الجهد المتردد إلى جهد مباشر. يعتمد مبدأ تشغيل هذه الأجهزة على خصائص التيار المتردد الذي يتغير حجمه واتجاهه بمرور الوقت.

وبحسب القيمة القياسية فإن التغير في اتجاه التيار في الشبكة يكون 50 مرة خلال الثانية الواحدة. هذا التذبذب هو تردد وهو 50 هرتز أو دورات. أي أن قيمة التيار الكهربائي تصل إلى الصفر خلال فترة معينة، ثم تكتسب تدريجياً قيمة عظمى. تتكرر هذه العملية باستمرار وتحدث بشكل دوري. تتغير القيمة الحالية باستمرار وفقًا للقانون الجيبي.

تتمثل المهمة الرئيسية للمقوم في الحصول على جهد ثابت ثابت لا يغير حجمه واتجاهه. تتضمن عملية التصحيح نفسها تشغيل صمام يسمح للتيار بالتدفق في اتجاه واحد فقط. نتيجة للتوصيل أحادي الاتجاه للصمام، فإن مرور التيار من خلاله يحدث حصريًا في نصف دورات موجبة. خلال الفترات السلبية لا يوجد تيار في الدائرة.

في ظل وجود نصف موجة إيجابية، تكون المقاومة في الصمام ضئيلة، مما يضمن المرور الحر للتيار. تخضع نصف الموجة السلبية لمقاومة كبيرة وتتأخر ولا تمر عبر الصمام. نتيجة لتوصيل الصمام بالدائرة، سيكون التيار المتردد غائبا تماما. ستؤثر التغييرات في التيار المتبقي في الدائرة على حجمها فقط، وسيظل الاتجاه دون تغيير. هذا هو ما يسمى بالتيار الأساسي أو النابض. يمكن استخدامه لشحن البطارية، لكنه غير مناسب لتشغيل المعدات الإلكترونية على سبيل المثال. من الضروري إجراء عملية تجانس حتى يتحول التيار النابض إلى . ولهذا الغرض، يتم استخدام مرشح خاص.

يتم استخدام مكثف ذو سعة كبيرة كمرشح. يتم تنعيم التيار المعدل أو تصفيته عن طريق شحن المكثف بالتيار القادم من الصمام. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء إمدادات معينة من الكهرباء. عندما يتناقص التيار المار عبر الصمام وينخفض ​​الجهد عبر الحمل في نهاية كل نصف دورة موجبة، يقوم المكثف بتحرير الطاقة المتراكمة.

مقومات نصف الموجة

ليست كل المرشحات قادرة على التخلص تمامًا من التموجات المفاجئة من التيار. ولهذه الأغراض، هناك حاجة إلى مرشحات أكثر تقدمًا توفر فقط تموجات تيار مستمر بسيطة عند التحميل. ليس لهذه التموجات تأثير حاسم على الوظائف الأساسية للجهاز الإلكتروني الذي يستقبل الطاقة من خلال المقوم.

تشمل أبسط الأجهزة. المبدأ الرئيسي لعمله هو استخدام نصف دورات إيجابية فقط للتصحيح. التيار المصحح والجهد الكهربائي لهما نفس تردد التموج. لذلك، لتنعيمها، يجب استخدام مرشح جيد في مقوم نصف الموجة. باستخدام هذه الأجهزة، يتم تشغيل المعدات باستهلاك تيار منخفض. في حالة زيادة القيم الحالية، فمن الضروري استخدام مرشحات أكثر تعقيدا.

تشغيل مقومات الموجة الكاملة

أصبح التيار المتناوب أكثر انتشارًا، وذلك باستخدام صمامين في وقت واحد. يحدث التدفق الحالي في الحمل دائمًا في اتجاه واحد.

تعمل دائرة التصحيح على النحو التالي. في وقت معين، سيكون الجهد عند أحد أطراف الملف الثانوي للمحول موجبًا بالنسبة إلى الطرف الآخر. يمر التيار عبر الصمام الأول بمقاومة قليلة، وبعد ذلك ينتقل على طول الحمل إلى نقطة منتصف الملف الثانوي. وسوف يستمر هذا الوضع طوال نصف الدورة الإيجابية. عندما يتغير التيار على الطرف الأول للمحول، يصبح الجهد سلبيا. لن يمر تيار عبر الصمام الأول بسبب مقاومته العالية. ستكون النهاية الثانية للملف عند جهد موجب، وسيبدأ التيار بالتدفق عبر الصمام الثاني، الحمل، مع الخرج إلى نقطة منتصف الملف الثانوي للمحول.

تسمح دائرة التصحيح الحالية باستخدام دورتين نصف جهد. التردد العالي المموج يجعل تصفية الجهد المصحح أسهل بكثير.

كيف يعمل تصحيح التيار المتردد؟

محتوى:

في المجموعة الحديثة من الأجهزة الكهربائية، سواء للاستخدام المنزلي أو لأغراض أخرى، يحتوي معظمها على مقوم. ويرجع ذلك إلى تعقيداتها المستمرة بسبب زيادة الوظائف. وبالنسبة للوظائف المتعددة، يلزم وجود إلكترونيات تستهلك التيار المباشر. يتم توفيره عن طريق مصدر الطاقة. يوجد دائمًا مقوم فيه. بعد ذلك سنتحدث عن هذا الجهاز بمزيد من التفاصيل.

ما هي المقومات الأولى؟

بدأ تطوير إمدادات الكهرباء من الصفر. وهذا يعني أنه لم تكن هناك معرفة ولا معدات خاصة بذلك. لقد استغرق ظهور مقومات أشباه الموصلات الحديثة ما يقرب من قرن من الزمان. إنها نتيجة للبنية التحتية التاريخية لإمدادات الكهرباء. وكما تعلمون، فقد تطورت على أساس الجهد المتناوب.

يعتبر مصدر الطاقة عند الجهد الثابت أكثر كفاءة، حيث لا يتأثر الفقد في خطوط الكهرباء بسبب الحث والسعة للأسلاك. ولكن في كل مكان تقريبًا تتوافق الكهرباء الموجودة في الشبكة مع الجهد المتردد. يحدث هذا لأن إمداد الطاقة مستحيل دون تغيير قيمة الجهد. ولا يتم حل هذه المشكلة بشكل أكثر فعالية إلا عن طريق المحول. لاحظ الباحثون على الفور الفرق في خصائص الدوائر الكهربائية ذات الجهد المتردد والمباشر.

وبما أن اللف الثانوي للمحول هو مصدر فعال للكهرباء، كان من الضروري الحصول بطريقة أو بأخرى على نوع من الجهد المستمر على أساسه. في المرحلة الأولى من تطور الهندسة الكهربائية، ظهرت الآلات الكهرومغناطيسية فقط. لقد تم تكييفها لتصويب الجهد. كما عُرفت ظاهرة التحليل الكهربائي. كما تم استخدامه لصنع المقومات - التحليل الكهربائي.

تصحيح الجهد الميكانيكي

تعريف التصحيح هو إنتاج تيار كهربائي أحادي الاتجاه. وتعتمد قيمته على شكل الجهد المتردد في كل نصف دورة. ولكن يتم الحصول على تيار كهربائي أحادي الاتجاه من خلال نصف دورة جهد موجبة وقيمته السلبية. في هذه الحالة، يجب فصل الحمل عن نصف موجة الجهد غير الضرورية عندما يمر الجهد عبر الصفر. قامت المقومات الأولى بهذه المهمة باستخدام جهات الاتصال الميكانيكية.

لقد تم تشغيلها إما بواسطة محرك متزامن أو تم تحريكها بواسطة ملف لولبي سريع المفعول إلى حد ما. في كلتا الدائرتين، تتحرك جهات اتصال تبديل الجهد بشكل متزامن مع الجهد. في دائرة بها محرك، تدور وتغلق في الوقت المناسب.

الوحدة المصممة لتصحيح الجهد أثناء الدوران تشبه مبدل محرك التيار المستمر. يتم تحديد عدد الصفائح - جهات الاتصال من خلال عدد دورات المحرك المتزامن. عندما يمر الجهد الجيبي المصحح عبر الصفر، تتلامس كلتا الفرشاة إما مع بداية الصفيحة أو نهايتها. تتزامن بداية الصفيحة مع طرف السهم الذي يشير إلى اتجاه دوران المحرك.

يتزامن وقت ملامسة الفرشاة مع الصفيحة مع مدة نصف فترة الجهد المعدل. يدور المحرك المتزامن بدقة وبمضاعفات تردد جهد الإمداد، والذي يقوم بتصحيحه بواسطة مبدل متصل به. لكن القصور الذاتي لن يسمح لها بتصحيح التغير المفاجئ في تردد جهد الإمداد. لذلك، فهو فعال فقط كمقوم لجهد التيار الكهربائي.

يقوم المقوم الموجود على الملف اللولبي بإغلاق جهة الاتصال إما أثناء سحب القلب، أو العكس. يمكن أن يعمل فقط عند حد أدنى معين من الجهد، وهو ما يكفي لتحريك نقاط الاتصال. لذلك، لن تتم معالجة جزء نصف الموجة القريب من معبر الجهد الصفري بشكل صحيح. ولكن يمكن جعل مثل هذا المقوم صغيرًا جدًا. ولذلك انتشر في عصره.

ومن الواضح أنه بدون تبديل الدائرة الكهربائية، لا يمكن أن يكون هناك تصحيح للجهد. وإمكانيات الاتصال الميكانيكي محدودة بقوة الشرارة التي تحدث لحظة انقطاع الدائرة الكهربائية. ويدمر هذا الاتصال تدريجيًا، فكلما زادت السرعة كلما زادت الطاقة الكهربائية عند فتحه.

يعمل هذا الجهاز بدون تبديل. ومع ذلك، لم يتم اختراعه إلا بعد توفر كمية كافية من الألومنيوم النقي. ومن المعروف أن هذا المعدن يشكل طبقة رقيقة من الأكسيد المتين على سطحه. أكسيد الألومنيوم يكاد يكون عازلا. إذا غمرت صفيحة ألومنيوم في محلول معين وقمت بتطبيق جهد سلبي عليها، فسوف ينهار الفيلم. في هذه الحالة، يجب أن يأتي التيار في المحلول من صفيحة حديدية مغمورة في مكان قريب - الأنود.

سوف يذوب فيلم أكسيد الألومنيوم على الفور في محلول، على سبيل المثال، فوسفات الصوديوم. لذلك، سيتم تصنيع سطح الكاثود من الألومنيوم النقي. وسوف يتدفق التيار دون عوائق بين الأقطاب الكهربائية المغمورة. ولكن بمجرد عكس قطبية الأقطاب الكهربائية، فإن سطح لوحة الألومنيوم سوف يتأكسد على الفور. لن يسمح الفيلم ذو المقاومة العالية بمرور التيار الكهربائي.

تعتمد خصائص الطاقة للمقوم الإلكتروليتي على حجم الوعاء، بالإضافة إلى حجم وعدد اللوحات. لوحة الألومنيوم النقية تعمل لفترة طويلة. لا يمكن أن يتضرر مثل هذا المقوم إلا عن طريق التدمير الميكانيكي. إنه "مؤمن" من زيادة التيار بخصائص المنحل بالكهرباء. لن يتم تصحيح الجهد العالي جدًا. ولكن عندما يعود إلى القيمة الاسمية، سيستمر هذا المقوم في العمل. نحن فقط لا نقتله.

خيارات الأنبوب

كانت أجهزة التصحيح الميكانيكية والكهربائية هذه موجودة منذ عدة عقود قبل إدخال الأنابيب المفرغة. لكنها كانت محدودة أيضًا بسبب فقدان الطاقة. وإن لم يكن لها علاقة بالتبديل. والحقيقة هي أنه لكي يعمل المصباح، يلزم توفير إمداد تم إنشاؤه مسبقًا من الإلكترونات.

لكنهم لم يتعلموا كيفية إنتاجه في المصابيح إلا باستخدام خيوط متوهجة. لذلك اتضح أنه على الرغم من سرعته، فإن مصباح الصمام الثنائي التقليدي ينفق الكثير من الكهرباء على تصحيح الجهد. ولكن مع مرور الوقت، تم اختراع مصباح زئبقي قوي - مقوم الزئبق. تميزت بحقيقة ظهور تفريغ كهربائي متحكم فيه في بخار الزئبق. كان التفريغ موجودًا فقط عند نصف موجة جهد واحد.

هذا جعل من الممكن زيادة قوة المقوم إلى قيم مقبولة للاستخدام الصناعي. وعلى أساس مقومات الزئبق، تم بناء أول خطوط كهرباء تعمل بجهد ثابت. وفي جميع الأجهزة الكهربائية الأخرى، تم استخدام المصابيح الثنائية الإلكترونية. في الثلاثينيات من القرن العشرين، ظهرت أول مقومات أشباه الموصلات المعتمدة على السيلينيوم. كانت تسمى "مقومات السيلينيوم".

ومع ذلك، فإن خصائص هذه المقومات تركت الكثير مما هو مرغوب فيه. ولذلك، استمر البحث عن حلول تقنية أكثر فعالية وبلغ ذروته بظهور الصمام الثنائي شبه الموصل. لكن مزاياها نسبية أيضًا. لا يمكن أن تتجاوز درجة حرارة أشباه الموصلات 130-150 درجة مئوية. لهذا السبب، فإن جميع الأنواع السابقة من المقومات لها مكانتها المناسبة للظروف ذات درجات الحرارة المرتفعة والإشعاع. في ظل ظروف التشغيل الأخرى، يتم استخدام مقومات الصمام الثنائي.

دوائر أشباه الموصلات

أي مقوم هو دائرة. وهو يشتمل على ملف ثانوي للمحول وعنصر تصحيح ومرشح كهربائي وحمل. في هذه الحالة، من الممكن الحصول على مضاعفة الجهد. الجهد المصحح هو مجموع الفولتية المباشرة والمتناوبة. المكون المتغير هو مكون غير مرغوب فيه يتم تقليله بطريقة أو بأخرى. ولكن بما أنه يتم استخدام أنصاف موجات الجهد المتردد، فلا يمكن أن يكون الأمر خلاف ذلك.

يتم تقييم تأثير المكون المتغير من خلال معامل التموج.

ويمكن تقليله بطريقتين:

• تحسين كفاءة المرشح الكهربائي.
• تحسين معلمات الجهد المتردد المعدل.

أبسط مقوم نصف الموجة. إنه يقطع إحدى أنصاف موجات الجهد المتناوب. ولذلك، فإن معامل التموج في مثل هذه الدائرة هو الأكبر. ولكن إذا تم تصحيح جهد ثلاثي الطور باستخدام صمام ثنائي واحد في كل مرحلة، بالإضافة إلى نفس المرشح، فإن عامل التموج سيكون أقل بثلاث مرات. ومع ذلك، فإن مقومات الموجة الكاملة لديها أفضل الخصائص.

يمكنك استخدام كلا نصفي الموجات من الجهد المتردد بطريقتين:

• وفقا لمخطط الجسر.

• وفقًا لدائرة ذات نقطة منتصف للملف (دائرة ميتكيفيتش).

دعونا نقارن كلتا الدائرتين بنفس قيمة الجهد المصحح. تستخدم دائرة الجسر عددًا أقل من اللفات للملف الثانوي للمحول، وهو ما يعد ميزة. ولكن في الوقت نفسه، هناك حاجة إلى أربعة صمامات ثنائية في جسر مقوم أحادي الطور. تتطلب دائرة النقطة الوسطى ضعف عدد اللفات للملف الثانوي عند النقطة الوسطى، وهو ما يعد عيبًا. عيب آخر لهذا المخطط هو الحاجة إلى تماثل الأجزاء المتعرجة بالنسبة لنقطة المنتصف.

سيكون عدم التماثل مصدرًا إضافيًا للنبضات. لكن هذه الدائرة تحتاج فقط إلى صمامين ثنائيين، وهي ميزة. عند التصحيح، يوجد جهد عبر الصمام الثنائي. لا تتغير قيمته تقريبًا اعتمادًا على التيار المتدفق عبر هذا الصمام الثنائي. ولذلك، فإن الطاقة التي يتبددها الصمام الثنائي أشباه الموصلات تزداد مع زيادة التيار المعدل. هذا ملحوظ جدًا عند المستويات الحالية العالية، وبالتالي يتم وضع ثنائيات أشباه الموصلات على مشعات التبريد، وإذا لزم الأمر، يتم نفخها.

عند تصحيح التيار العالي، سيكون الثنائيان لدائرة النقطة الوسطى أكثر اقتصادا وأكثر إحكاما مقارنة بأربعة ثنائيات لجسر المقوم. لم تظهر دوائر المقوم من العدم في ذلك اليوم. لقد اخترعوا من قبل المهندسين. لذلك، يتم تسمية دوائر المقوم في الأدبيات أحيانًا باسم اسم مكتشفيها. يشار إلى دائرة الجسر باسم "جسر غرايتز الكامل". الدائرة ذات النقطة الوسطى هي "مقوم ميتكيفيتش".

تتيح الثنائيات شبه الموصلة مع المكثفات إنشاء دوائر يتم فيها شحن المكثفات على مدى نصف دورة وتفريغها في الحمل على مدى نصف دورة. في هذه الحالة، يتم تلخيص الفولتية التي تتراكم عليها. بهذه الطريقة يمكن إنشاء دوائر لمضاعفة الجهد. تحتوي دائرة المقوم الأبسط والأكثر فعالية، والتي من شأنها مضاعفة الجهد، على صمامين ثنائيين ومكثفين. ويسمى مخطط لاتور-ديلون. نظيره هو مخطط Grenacher.

من خلال إنشاء العدد المطلوب من الخلايا التي تحتوي على المكثفات والثنائيات، يمكنك الحصول على أي جهد يكون مضاعفًا لعددها. تظهر الدائرة المقابلة لهذا الحل أدناه. تحتوي كل خلية على مكثف وصمام ثنائي.

تناولت المقالة بالتفصيل فقط بعض أنواع المقومات المستخدمة على نطاق واسع.

عند اختيار جهاز، يجب أن تسترشد بمعلمات جهد الحمل. هذه هي الطريقة الوحيدة لتحقيق تصحيح الجهد الفعال.

أحد محولات التيار الأكثر شيوعًا هي مقومات التيار المتردد إلى تيار نابض (ثابت في اتجاه حركة الموجات الحاملة، ولكنه متغير في الحجم اللحظي). لديهم تطبيق واسع جدا. تقليديا، يمكن تقسيمها إلى مقومات منخفضة الطاقة (تصل إلى عدة مئات من واط ومقومات عالية الطاقة (كيلوواط وأكثر)).

الجزء الرئيسي منه هو جهاز التصحيح B، المكون من الثنائيات المدمجة بطريقة خاصة. هذا هو المكان الذي يحدث فيه تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر نابض. يتم توفير الجهد المتردد لجهاز التصحيح من خلال المحول Tr. في بعض الحالات، قد لا يكون هناك محول (إذا كان جهد شبكة الطاقة يتوافق مع الجهد المطلوب لتشغيل المقوم). يحتوي المحول (إن وجد) في معظم الحالات أيضًا على ميزات في توصيل اللفات الخاصة به. التيار النابض، كقاعدة عامة، ليس ثابتًا في القيمة في كل لحظة من الزمن، وعندما يكون من الضروري الحصول على قيمة أكثر سلاسة من تلك التي تم الحصول عليها بعد جهاز التصحيح، يتم استخدام المرشحات F إذا لزم الأمر، يتم استكمال المقوم بـ مثبت الجهد أو التيار St، والذي يحافظ عليها عند مستوى ثابت إذا تغيرت معلمات شبكة الطاقة لأسباب مختلفة. يكتمل مخطط الكتلة بالحمل H، مما يؤثر بشكل كبير على تشغيل الجهاز بأكمله، وبالتالي يعتبر جزءًا لا يتجزأ من المحول بأكمله.

المقوم نفسه هو ذلك الجزء منه المحاط بدائرة في الشكل أعلاه بخط منقط ويتكون من محول وجهاز مقوم.

يناقش هذا القسم الفرعي المقومات منخفضة الطاقة، والتي تعد ضرورية لتوفير جهد ثابت لجميع أنواع الأجهزة في مجالات التحكم والتنظيم ومكبرات الصوت الحالية والمولدات منخفضة الطاقة وما إلى ذلك. كقاعدة عامة، يتم تشغيلها بواسطة جهد متناوب أحادي الطور 220 أو 380 فولت بتردد 50 هرتز.

دائرة التصحيح صفر

يُنصح بالنظر في مبدأ تشغيل أبسط مقوم تيار أحادي الطور باستخدام ما يسمى بالدائرة الصفرية. على الرغم من أنها الآن نادرة نسبيًا (كما هو موضح أدناه)، فإن معرفة العمليات الفيزيائية التي تحدث في هذه الدائرة مهمة جدًا لفهم المزيد من المواد.

تبدو الدائرة الصفرية كما يلي:

يحتوي المحول Tr على ملفين على الجانب الثانوي، متصلين على التوالي بطريقة تتناسب مع نقطة المنتصف أ الجهد عند الأطراف الحرة لللفات الخامس و مع متطابقة في الحجم، ولكن معاكسة في المرحلة. يتكون جهاز المقوم من ثنائيين D1 وD2، متصلين معًا عند الكاثودات الخاصة بهما، في حين يتم توصيل كل قطب موجب بالملف المقابل. يتم توصيل الحمل Zn بين كاثودات الثنائيات ونقطة المحول.

دعونا نلقي نظرة على كيفية حدوث الجهد النابض عبر الحمل. أولاً، سنعتبر الحمل مقاومة نشطة بحتة، Z n = R n. عندما يتغير الجهد في اللفات وفقًا للقانون الجيبي، فخلال نصف الدورة عندما يتم تطبيق جهد إيجابي على أنود الصمام الثنائي، سوف يتدفق التيار المباشر. وبما أن الجهد عبر الصمام الثنائي هو جزء من فولت، فإننا سوف نهمله. بعد ذلك سيتم تطبيق نصف الموجة الإيجابية بالكامل للجهد المتناوب ببساطة على الحمل R n. عندما يتم تطبيق الجهد السلبي على الأنود، لن يكون هناك تيار (سنهمل أيضًا التيار العكسي الصغير للصمام الثنائي). وبالتالي، فإن نصف الموجة الإيجابية فقط من الجهد المتناوب سوف تصل إلى الحمل خلال نصف الفترة. النصف الثاني من الفترة سيكون خاليا من التيار.

ترتبط اللفات الثانوية في الطور المضاد، والحمل مشترك في كلا الملفين، وبالتالي، بينما يتدفق التيار في أحدهما (على سبيل المثال، في الجزء العلوي)، فإن الآخر سيكون خاليًا منه والعكس صحيح.

لذلك، في الحمل، سيتم ملء كل نصف دورة بنصف موجة من الجهد المتردد:

وسيكون للجهد المعدل U d شكل أنصاف موجات متطابقة، والتي تتكرر بفترة نصف فترة الجهد المتناوب في شبكة إمداد الطاقة (2π راديان). للتعميم، والذي سيكون مناسبًا، سنفترض أيضًا أن فترة تغيير الجهد المصحح أقل من 2π في ممرات ويساوي 2π/ م(في حالتنا هذه م-2). إذا كان الحمل عبارة عن مقاومة نشطة R n، فإن التيار الموجود فيه i d سوف يتبع منحنى الجهد.

سيكون للدائرة قيد النظر عيبًا يتمثل في وجود تموجات تيار كبيرة في اللفات الثانوية، مقارنةً بالملفات الأولية، لأن هذه اللفات تعمل بالتناوب. نظرًا لأنها ملفوفة على قلب واحد، فإن التدفق المغناطيسي في الأخير سيكون متغيرًا، لذلك في الملف الأولي سيكون التيار متغيرًا، وله نصف موجتين موجبة وسالبة. كما تعلم من مقرر الهندسة الكهربائية أن القيم الفعالة والمتوسطة للتيار أو الجهد هي نفسها فقط للتيار المباشر. كلما زاد النبض، زادت القيمة الفعالة بالنسبة للمتوسط. ولذلك، فإن الطاقة على جانبي المحول لن تكون هي نفسها. ومع ذلك، هناك محول واحد فقط، وينبغي اختيار حجم الحديد لنواة المحول على أساس قيمة طاقة واحدة.

لذلك، قدمنا ​​بشكل مشروط مفهوم القدرة النموذجية للمحول، والتي تساوي متوسط ​​​​قوى كلا الجانبين:

مقوم الجسر أو دائرة Graetz

يمكن تصحيح هذا العيب باستخدام جهاز تصحيح على شكل ما يسمى بالجسر (دائرة جرايتز):

في هذه الحالة، ستعمل الدورات النصفية الأولى، على سبيل المثال، الثنائيات D2 و D4، والدورات النصفية الثانية - D1 و D3. عند الحمل في كل مرة سيكون هناك نصف موجة كاملة من الجهد الثانوي:

تحتوي دائرة الجسر أيضًا على محولات أقل تعقيدًا وأخف وزنًا وأرخص. وله العديد من المزايا الأخرى.

ومن المثير للاهتمام أن هذه الدائرة ظهرت تاريخياً قبل الدائرة الصفرية، ولكنها لم تكن منتشرة على نطاق واسع، لأنها أولاً كانت تحتوي على أربعة صمامات ثنائية بدلاً من اثنين. ومع ذلك، فإن الشيء الرئيسي لم يكن عددهم، ولكن حقيقة أنه أثناء التشغيل، كل نصف دورة، يمر التيار عبر اثنين من الثنائيات المتصلة بالسلسلة، والتي ينخفض ​​\u200b\u200bالجهد المزدوج عليها. في ذلك الوقت، لم تكن هناك ثنائيات لأشباه الموصلات بعد، وكان للثنائيات الفراغية أو الزئبقية انخفاض كبير في الجهد عند مرور التيار المباشر، مما أدى إلى انخفاض كبير في الكفاءة. اتضح أن محول الدائرة المحايدة الأكثر تعقيدًا، ولكن مع وجود صمام ثنائي واحد في دائرة التصحيح الحالية، يكون أكثر ربحية من الناحية الاقتصادية من دائرة الجسر التي تحتوي على مضاعفة عدد الثنائيات ومضاعفة استهلاك الطاقة لها. وفقط ظهور ثنائيات أشباه الموصلات الرخيصة نسبيًا مع انخفاض صغير جدًا في الجهد الأمامي جعل من الممكن اللجوء إلى دوائر الجسر، والتي حلت الآن عمليًا محل الدائرة الصفرية (في هذا، إذا رغبت في ذلك، يمكن للمرء أن يرى مظهرًا لأحد مظاهر الجدلية القوانين - التطور في دوامة).

العلاقات الأساسية للمقوم

دعونا نستنتج بعض الصيغ المهمة التي تصف العمليات الموجودة في هذا المخطط. سنفترض أن القيم المعطاة هي متوسط ​​الجهد عبر الحمل U d ومتوسط ​​قيمة التيار فيه I d .

دعونا نتذكر هذا التعبير في وقت لاحق. في حالتنا م = 2 و . نظرًا لأن U d يعتبر معطى، إذن

من التعبير السابق لدينا:

يحدد هذا المعامل نسبة شبكة الإمداد إلى الجهد على الملف الجانبي الثانوي:

القيمة الفعالة لتيار اللف الثانوي

تيار اللف الثانوي في نفس الوقت هو التيار في الحمل. بما أن الحمل نشط بحت والتيار فيه يتبع شكل جهد نابض، فإن بين قيمته المتوسطة وقيمته الفعالة هناك نفس العلاقة بالنسبة للجهود، أي

القيمة الفعالة لتيار اللف الأساسي

يتكرر التيار في الملف الأولي، مع الأخذ بعين الاعتبار n، تيار الملف الثانوي:

قوة المحولات

إن قوى الجانبين الأولي والثانوي للمحول في هذه الدائرة هي نفسها، وبالتالي:

تموج الجهد المصحح

يتكون الجهد النابض من قيمة متوسطة U d وعدد لا حصر له من المكونات التوافقية، والتي يمكن تحديد اتساعها باستخدام صيغ فورييه. إذا تم اختيار أصل الإحداثيات كما في الشكل، فإن توافقيات جيب التمام فقط ستكون موجودة في التركيبة التوافقية (نظرًا لأن المنحنى متماثل بالنسبة لمحور الإحداثيات). يتم تحديد سعة التوافقي k بواسطة الصيغة:

حيث: l - نصف دورة π/m؛

التوافقي الأول U (1) m سيكون له أكبر سعة، لذلك نحدده فقط، بافتراض أن k=1:

استبدال نحصل على:

تسمى نسبة التوافقي الأول إلى القيمة المتوسطة بعامل التموج:

دعونا نتذكر هذه الصيغة للمستقبل، ولكن لاحظ الآن أنه في حالتنا، بالنسبة لـ m – 2، q – 2/3. هذه تموجات كبيرة - سعة التوافقي الأول هي 67٪ من متوسط ​​قيمة الجهد المصحح.

متوسط ​​ديود الحالي

كما رأينا بالفعل، تعمل الثنائيات بدورها - كل واحد منهم يوصل في المتوسط ​​نصف إجمالي التيار الموجود في الحمل. ولذلك، يجب تصميم كل من الثنائيات للتيار Iv = Id /2

أعلى جهد عكسي عبر الصمام الثنائي

أثناء توصيل الصمام الثنائي B1، يمكن اعتباره مغلقًا، ومن ثم سيتم تطبيق جهد الملف الثانوي على الصمام الثنائي B2 في الاتجاه المعاكس. ولذلك، يجب تصميم كل من الثنائيات لقيمة السعة الخاصة بها:

لذا يا أعزائي، لقد قمنا بتجميع مخططنا وحان الوقت للتحقق منه واختباره والاستمتاع بهذه السعادة. التالي هو توصيل الدائرة بمصدر الطاقة. هيا بنا نبدأ. لن نتناول البطاريات والمراكم ومصادر الطاقة الأخرى؛ بل سننتقل مباشرة إلى مصادر الطاقة الرئيسية. سنلقي نظرة هنا على مخططات التصحيح الحالية، وكيفية عملها وما يمكنها فعله. لإجراء التجارب، سنحتاج إلى جهد أحادي الطور (في المنزل من منفذ) والأجزاء المقابلة. تستخدم مقومات ثلاثية الطور في الصناعة، ولن نأخذها في الاعتبار أيضًا. إذا كبرت لتصبح كهربائيًا، فأنت مرحب بك.

يتكون مصدر الطاقة من عدة أجزاء مهمة: محول التيار الكهربائي - المشار إليه في الرسم التخطيطي على أنه مشابه لتلك الموجودة في الشكل،

المعدل - قد يختلف تعيينه. يتكون المقوم من واحد أو اثنين أو أربعة صمامات ثنائية، اعتمادًا على المقوم. الآن سوف نكتشف ذلك.

أ) - صمام ثنائي بسيط.
ب) - جسر الصمام الثنائي. يتكون من أربعة ثنائيات متصلة كما في الشكل.
ج) - نفس جسر الصمام الثنائي، ولكن تم رسمه بشكل أبسط للإيجاز. تعيينات جهة الاتصال هي نفسها الخاصة بالجسر تحت الحرف b).

مكثف التصفية. وهذا الشيء لا يتغير زماناً ومكاناً، ويسمى على النحو التالي:

هناك العديد من التسميات للمكثف، بقدر ما توجد أنظمة تسمية في العالم. لكن بشكل عام كلها متشابهة. دعونا لا نرتبك. ومن أجل الوضوح، دعونا نرسم الحمل، ونشير إليه بالرمز Rl - مقاومة الحمل. هذا هو مخططنا. سنقوم أيضًا بتوضيح جهات الاتصال الخاصة بمصدر الطاقة الذي سنقوم بتوصيل هذا الحمل به.

التالي - بضعة افتراضات.
- يتم تعريف جهد الخرج على أنه Uconst = U*1.41. أي أنه إذا كان لدينا 10 فولت من الجهد المتردد على الملف، فسنحصل على 14.1 فولت على المكثف وعلى الحمل. مثل هذا.
- تحت الحمل، ينخفض ​​الجهد قليلا، ويعتمد مقداره على تصميم المحول وقوته وسعة المكثف.
- يجب أن تكون الثنائيات المعدلة أكثر تيارًا بمقدار 1.5-2 مرة من المطلوب. للمخزون. إذا كان الصمام الثنائي مخصصًا للتركيب على المبرد (مع صمولة أو فتحة مسمار)، فيجب تثبيته على المبرد عند تيار يزيد عن 2-3 أمبير.

اسمحوا لي أيضًا أن أذكركم ما هو الجهد ثنائي القطب. إذا نسي شخص ما. نأخذ بطاريتين ونربطهما على التوالي. النقطة الوسطى، أي النقطة التي يتم فيها توصيل البطاريات، ستسمى النقطة المشتركة. ومن المعروف شعبيا باسم الأرض، الأرض، الجسم، الأسلاك المشتركة. تسميها البرجوازية GND (الأرضي)، وغالبًا ما يشار إليها باسم 0V (صفر فولت). يتم توصيل الفولتميتر والذبذبات بهذا السلك بالنسبة له، ويتم توفير إشارات الإدخال إلى الدوائر ويتم أخذ إشارات الخرج. ولهذا السبب اسمه سلك مشترك. لذلك، إذا قمنا بتوصيل جهاز الاختبار بالسلك الأسود إلى هذه النقطة وقمنا بقياس الجهد على البطاريات، فسيظهر جهاز الاختبار زائد 1.5 فولت على إحدى البطاريات، و 1.5 فولت على الأخرى. هذا الجهد +/- 1.5V يسمى ثنائي القطب. كلا القطبين، أي زائد وناقص، يجب أن يكونا متساويين. أي +/-12، +/-36 فولت، +/-50، إلخ. علامة الجهد ثنائي القطب هي إذا انتقلت ثلاثة أسلاك من الدائرة إلى مصدر الطاقة (زائد، مشترك، ناقص). ولكن هذا ليس هو الحال دائما - إذا رأينا أن الدائرة مدعومة بجهد +12 و -5، فإن هذه الطاقة تسمى مستويين، ولكن لا يزال هناك ثلاثة أسلاك لمصدر الطاقة. حسنًا، إذا تم توفير ما يصل إلى أربعة فولتات للدائرة، على سبيل المثال +/-15 و+/-36، فسوف نسميها ببساطة مصدر الطاقة هذا - ثنائي القطب ثنائي المستوى.

حسنا، الآن إلى هذه النقطة.

1. دائرة تصحيح الجسر.
المخطط الأكثر شيوعا. يسمح لك بالحصول على جهد أحادي القطب من ملف واحد للمحول. تحتوي الدائرة على الحد الأدنى من تموج الجهد وهي بسيطة في التصميم.

2. دائرة نصف الموجة.
تمامًا مثل الرصيف، فإنه يجهز لنا جهدًا أحادي القطب من أحد ملفات المحول. والفرق الوحيد هو أن هذه الدائرة لديها ضعف التموج مقارنة بدائرة الجسر، ولكن صمام ثنائي واحد بدلا من أربعة يبسط الدائرة إلى حد كبير. يتم استخدامه لتيارات الحمل الصغيرة، وفقط مع محول أكبر بكثير من طاقة الحمل، لأنه يؤدي مثل هذا المقوم إلى عكس مغنطة المحول من جانب واحد.

3. موجة كاملة مع نقطة المنتصف.
سوف يزودنا صمامان ثنائيان ولفان (أو ملف واحد بنقطة وسطية) بجهد تموج منخفض، بالإضافة إلى أننا سنحصل على خسائر أقل مقارنة بدائرة الجسر، لأن لدينا صمامين ثنائيين بدلاً من أربعة.

4. دائرة الجسر لمقوم ثنائي القطب.
بالنسبة للكثيرين، هذا موضوع مؤلم. لدينا ملفان (أو أحدهما بنقطة وسطية) ونزيل منهما جهدين متطابقين. ستكون متساوية، وستكون التموجات صغيرة، نظرًا لأن الدائرة عبارة عن دائرة جسر، يتم حساب الجهد على كل مكثف على أنه الجهد على كل ملف مضروبًا في جذر اثنين - كل شيء كالمعتاد. سلك من منتصف اللفات يساوي الجهد على المكثفات إذا كانت الأحمال الموجبة والسالبة مختلفة.

5. دائرة مضاعفة الجهد.
هاتان دائرتان نصف موجيتين، لكن مع صمامات ثنائية متصلة بطرق مختلفة. يتم استخدامه إذا كنا بحاجة إلى مضاعفة الجهد. سيتم تحديد الجهد على كل مكثف من خلال صيغتنا، وسيتم مضاعفة الجهد الإجمالي عليها. مثل دائرة نصف الموجة، تحتوي هذه الدائرة أيضًا على تموجات كبيرة. يمكنك رؤية خرج ثنائي القطب فيه - إذا اتصلت بالنقطة الوسطى لأرضية المكثفات، فسيظهر الأمر كما هو الحال في حالة البطاريات، قم بإلقاء نظرة فاحصة. لكن لا يمكنك الحصول على الكثير من الطاقة من مثل هذه الدائرة.

6. الحصول على جهد قطبي مختلف من مقومين.
ليس من الضروري على الإطلاق أن تكون هذه هي نفس مصادر الطاقة - فقد تكون مختلفة في الجهد أو مختلفة في الطاقة. على سبيل المثال، إذا كانت دائرتنا تستهلك 1 أمبير عند +12 فولت، و0.5 أمبير عند -5 فولت، فسنحتاج إلى مصدري طاقة - +12 فولت 1 أمبير و -5 فولت 0.5 أمبير. يمكنك أيضًا توصيل مقومين متطابقين للحصول على جهد ثنائي القطب، على سبيل المثال، لتشغيل مكبر الصوت.

7. الاتصال المتوازي لمقومات متطابقة.
إنه يعطينا نفس الجهد، فقط مع ضعف التيار. إذا قمنا بتوصيل مقومين، فسنحصل على زيادة مضاعفة في التيار، وثلاثة أضعاف، وما إلى ذلك.

حسنًا، إذا كان كل شيء واضحًا لكم يا أعزائي، فمن المحتمل أن أعطيكم بعض الواجبات المنزلية. صيغة حساب سعة المرشح لمقوم الموجة الكاملة هي:

بالنسبة للمقوم نصف الموجي، تكون الصيغة مختلفة قليلاً:

الاثنان في المقام هما عدد "دورات" التصحيح. بالنسبة للمقوم ثلاثي الطور، سيكون المقام ثلاثة.

تتم تسمية المتغيرات في جميع الصيغ على النحو التالي:
Cf - سعة مكثف المرشح، μF
بو - انتاج الطاقة، W
U - خرج الجهد المصحح، V
و - تردد الجهد المتردد هرتز
دو - نطاق النبض، V

للإشارة، التموجات المسموح بها:
مكبرات صوت الميكروفون - 0.001...0.01%
التكنولوجيا الرقمية - تموج 0.1...1%
مضخمات الطاقة - تموج مصدر الطاقة المحمل بنسبة 1...10% حسب جودة مكبر الصوت.

هاتان الصيغتان صالحتان لمقومات الجهد بتردد يصل إلى 30 كيلو هرتز. عند الترددات العالية، تفقد المكثفات الإلكتروليتية كفاءتها، ويتم تصميم المقوم بشكل مختلف قليلاً. ولكن هذا موضوع آخر.