ในอดีต การผลิตไฟฟ้าในรูปของไฟฟ้ากระแสสลับที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของสถานีไฟฟ้านั้นทำกำไรได้มากกว่าและถูกกว่า การเป็นตัวแทนดังกล่าวทำให้สามารถส่งผ่านระยะไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อสิ้นสุดการรับ มันถูกแปลงเป็นแรงดันเฟสเดียว สะดวกสำหรับผู้บริโภค และในแบบฟอร์มนี้ป้อนสายไฟ อย่างไรก็ตามวงจรภายในของผู้ใช้ไฟฟ้าที่ทันสมัยส่วนใหญ่ต้องการแหล่งจ่ายไฟคงที่ซึ่งค่าที่เลือกจากช่วงมาตรฐานคือ 5, 9, 12, 24, 36 หรือ 48 โวลต์ เพื่อให้ได้มาซึ่งวงจรเรียงกระแสแบบพิเศษ (เช่น 24 โวลต์) จะต้องถูกนำมาใช้ในวงจรของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
หลักการทำงานของวงจรเรียงกระแส
เพื่อความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับหลักการทำงานของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้ากระแสตรง ก่อนอื่นคุณต้องคำนึงว่าองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ (ไดโอด) ถูกใช้เพื่อแก้ไขแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ คุณสมบัติที่โดดเด่นของพวกเขาคือความสามารถในการนำกระแสในทิศทางเดียวเท่านั้น เนื่องจากคุณสมบัตินี้ แรงดันไฟสลับที่จ่ายให้กับพวกมันที่เอาต์พุตจะมีรูปแบบของระลอกคลื่นบวกโดยตัดส่วนล่างของครึ่งคาบของการแกว่งออก ด้วยครึ่งคลื่นบวก กระแสจะไหลผ่านไดโอด ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของแหล่งจ่ายไฟคงที่ เพื่อให้ได้มาซึ่งจำเป็นต้องมีองค์ประกอบทางไฟฟ้าเพิ่มเติม
วงจรเรียงกระแสปัจจุบันใด ๆ รวมถึงหน่วยหลักดังต่อไปนี้:
- หม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์ที่แปลงไฟ 220 โวลต์เป็นค่าที่ต้องการ
- ชุดไดโอด (บริดจ์);
- ตัวเก็บประจุปรับให้เรียบ (กรอง);
- โคลงที่ทำบนพื้นฐานขององค์ประกอบทรานซิสเตอร์
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าวงจรเรียงกระแสแบบอิเล็กทรอนิกส์หลายแบบแตกต่างกันในจำนวนและวิธีการเชื่อมต่อไดโอดรวมถึงพารามิเตอร์การทำงาน สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือวิธีการต่างๆ ในการรวมองค์ประกอบไดโอดในวงจร สเตจเสถียรภาพของวงจรเรียงกระแสจะประกอบบนสวิตช์ทรานซิสเตอร์ที่เรียกว่ารีเลย์อิเล็กทรอนิกส์
ประเภทวงจรเรียงกระแส
วงจรเรียงกระแส AC ทั้งหมดแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการเปิดไดโอดเซมิคอนดักเตอร์:
- ครึ่งคลื่น (ครึ่งคลื่น);
- เต็มคลื่น (คลื่นเต็มที่มีจุดกึ่งกลางหรือโครงร่าง Mitkevich);
- สะพานหรือวงจรเรียงกระแส Gretz;
- วงจรเรียงกระแสที่มีแรงดันไฟทำงานเพิ่มขึ้นสองเท่าและวงจรทั่วไปอื่นๆ
ฮาล์ฟเวฟเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดที่ใช้สำหรับการแก้ไขไฟฟ้ากระแสสลับ อีกชื่อหนึ่งคือวงจรเรียงกระแสศูนย์
ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ในคลาสนี้ เป็นไปได้ที่จะได้รับกระแสเอาต์พุตที่เร้าใจ (ใช้เพียงครึ่งเดียว) เท่านั้น วงจรที่ใช้หลักการฮาล์ฟเวฟนั้นมีประสิทธิภาพการแปลงต่ำและไม่ค่อยได้ใช้ คู่คลื่นเต็มของพวกมันมีไดโอดสองตัวในองค์ประกอบและให้การแก้ไขครึ่งคลื่นของทั้งสองขั้ว มีประสิทธิภาพมากขึ้นและใช้ในอุปกรณ์จ่ายไฟที่ง่ายที่สุด
วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์เฟสเดียวหรือที่เรียกว่าวงจรเกรตซ์ 4 ไดโอด มีลักษณะเฉพาะที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งเข้าใจว่าเป็นประสิทธิภาพของการใช้พลังงานที่ได้รับจากหม้อแปลงไฟฟ้า
แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของสะพานวงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์เป็นพื้นฐานที่ดีสำหรับการทำให้เรียบและมีเสถียรภาพในภายหลัง - รับกระแสตรง
มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ที่มีความเข้มของพลังงานเพิ่มขึ้น เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีแรงดันเอาต์พุตตั้งแต่สิบถึงหลายร้อยโวลต์ ข้อดีของพวกเขา ได้แก่ :
- แรงดันย้อนกลับต่ำ (เศษส่วนของโวลต์);
- ขนาดเล็ก
- ประสิทธิภาพสูงในการใช้หม้อแปลงไฟฟ้า (เมื่อเทียบกับโครงการ Mitkevich)
ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของวงจรบริดจ์คือแรงดันตกสองเท่าของไดโอด ซึ่งทำให้จำเป็นต้องเลือกพารามิเตอร์เอาต์พุตของหม้อแปลงที่มีระยะขอบระหว่างการพัฒนา พลังงานที่ใช้ได้ส่วนนี้จะหายไปที่ทางแยกของไดโอดสี่ตัว
ประเภทวงจรเรียงกระแสตามฟังก์ชัน
ตามวัตถุประสงค์และการใช้งาน ตัวอย่างวงจรเรียงกระแสที่รู้จักกันดีแบ่งออกเป็นอุปกรณ์เฟสเดียวและสามเฟส อดีตใช้ในเครือข่ายไฟฟ้าของอาคารอพาร์ตเมนต์และบ้านส่วนตัวและออกแบบมาเพื่อให้พลังงานแก่เครื่องใช้ในครัวเรือน หลังเป็นโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ 3 ประเภทเดียวกันซึ่งผลิตขึ้นตามรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งต่อไปนี้:
- วงจรเรียงกระแสแบบปลายเดียว
- ระบบผลัก - ดึง
- โมดูลรวม: มีขดลวดสามเฟสสองอันพร้อมการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมของไดโอด
การใช้วงจรการแปลงแบบปลายเดียวมีข้อ จำกัด เนื่องจากประสิทธิภาพของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขต่ำ แอนะล็อกสองจังหวะใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์กระแสตรงและเครื่องจักรไฟฟ้าอื่นๆ ที่มีชุดแปรงในการออกแบบ นอกจากวงจรเรียงกระแสแบบคลาสสิกที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งในมอเตอร์สะสมแล้ว ยังมีวงจรที่สามารถเพิ่มแรงดันไฟขาออกได้หลายครั้ง กรณีพิเศษของการแก้ปัญหาดังกล่าวคือวงจรเรียงกระแสแรงดันไฟฟ้าสองเท่า
วงจรเรียงกระแสที่มีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่านั้นแตกต่างกันในรายละเอียดจากตัวเลือกที่พิจารณาแล้วเท่านั้น อุปกรณ์ดังกล่าวมักจะเรียกว่าตัวคูณซึ่งประกอบง่ายด้วยมือ
ความสัมพันธ์พื้นฐานเมื่อคำนวณวงจรเรียงกระแส
- แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ทำหน้าที่ในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า
- กระแสในไดโอดที่ไหลในวงจรโดยคำนึงถึงภาระ
- ความจุของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่เลือกตามปัจจัยการปรับให้เรียบของระลอกคลื่นที่กำหนด
- แรงดันไฟฟ้าสูงสุดกับมัน
สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาแรงดันตกคร่อมไดโอดโซลิดสเตตเมื่อเปิด
อัตราส่วนที่คำนวณได้สำหรับกรณีนี้แสดงในรูปแบบต่อไปนี้
- กระแสในขดลวดของหม้อแปลงมีขนาดเท่ากับค่าสูงสุดในการโหลด (Iwind = Iload)
- แรงดันไฟฟ้าในขดลวดทุติยภูมิในโหมดไม่โหลดคือ U2 ≈ 0.75Uload
- ขอแนะนำให้ใช้ไดโอดเรียงกระแสด้วยพารามิเตอร์ต่อไปนี้: Urev> 3.14Uload และ Imax> 1.57Iload
วงจรเรียงกระแสมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ของวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงระบบควบคุมที่ทันสมัย ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจว่าวงจรเรียงกระแสคืออะไรและประเภทใดที่ใช้ในการสร้างวงจรที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
