Принцип работы выпрямителя

Схема диодного моста

И самодельный мост, и промышленная диодная сборка изготавливаются по одной и той же схеме. Два диода последовательно спаиваются разноимёнными полюсами. Потом две пары спаивают одноимёнными полюсами на концах этих пар. К точкам соединения разноимённых полюсов подключается источник переменного напряжения, к точкам соединения одноимённых полюсов подключают нагрузку.

Диодные мосты применяются для выпрямления однофазного и трёхфазного тока.

Однофазный выпрямитель

Этот выпрямитель применяется в бытовой электронной технике чаще всего, так как бытовая электросеть однофазная. Как правило, пульсации выпрямленного тока с частотой 100 Гц не годятся для нормальной работы аппаратуры, появится неприятный звуковой фон – гудение. После выпрямителя следует ставить качественный сглаживающий фильтр из катушки индуктивности (последовательно) и конденсатора достаточной ёмкости (параллельно выходу выпрямителя).

ФОТО: electroinfo.netСхема однофазного моста

Трёхфазный выпрямитель

Трёхфазные выпрямители на выходе дают меньшую частоту пульсаций, чем однофазные. Понижаются требования к сглаживающим фильтрам.

Схемы выпрямителей для трёхфазных цепей бывают однотактные и двухтактные. В однотактной схеме к каждой обмотке трёхфазного трансформатора подключается минус диода. Свободные концы каждой из трёх катушек соединяются в общую точку.  Плюсы диодов тоже соединяются в одну точку. Нагрузка подключается между этими двумя общими точками.

ФОТО: electricalschool.infoПринципиальная схема однотактного трёхфазного моста-выпрямителя

Если требуется выходное напряжение более высокого значения, а пульсации поменьше, то собирается двухтактна схема. Собираются три пары диодов, в каждой паре плюсовой вывод одного подключается к минусу другого.  Плюсовые выводы трёх пар тоже собираются в одну точку, так же объединяются минусы диодов, а общие точки в каждой паре диодов подключаются к свободным концам трёх обмоток вторичной обмотки трансформатора. Нагрузка подключается между общим минусом и плюсом сборки. В такой схеме выходное напряжение несколько выше, а пульсации намного меньше. Иногда можно обойтись без сглаживающего фильтра. Такая схема имеет название «Мостовой трёхфазный выпрямитель Ларионова».

ФОТО: electricalschool.infoПринципиальная схема двухтактного трёхфазного моста-выпрямителяФОТО: electricalschool.infoСборка «Трёхфазный диодный мост»

Выпрямитель электрического тока

Его электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (одно полярный) электрический ток. В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону. В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).

Выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним. Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.

Однофазная мостовая схема выпрямления

Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир домов приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления мы будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.

Из сземы видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна. Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

Uср = Umax / π = 0,318 Umax

где: π — константа равная 3,14.

Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток. Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.

Работа выпрямительного диода

Внутреннее описание

Диод, как и все полупроводники, в основном состоит из чистого кремния (более популярного в настоящее время, чем германий). По своей природе кремний является плохим проводником электричества, поэтому, смешивая в нем определенные примеси (легирование), в некоторой степени достигается проводимость. Эти примеси могут быть положительными носителями или отрицательными носителями заряда, известными как p-тип и n-тип соответственно.

В диоде кремний p-типа и кремний n- типа сплавляются вместе, образуя соединение, называемое pn-переходом. При подключении к источнику напряжения этот переход ограничит поток тока от n- типа к p-типу и позволит протекать току от p-типа к кремнию n- типа, только если напряжение превышает 0,6 вольт. Это минимальное напряжение требуется в любом кремниевом полупроводнике для инициирования проводимости электронов и известно как прямое напряжение. Вывод p-типа диода называется анодом, а вывод n- типа называется катодом и обозначается кольцом или полосой на его корпусе.

Виды преобразовательных агрегатов

Преобразование может выполняться различными схемами, в которых отличается принцип работы. Различают несколько типичных вариантов использования тиристоров:

• Управляемые выпрямители;
• Инверторные преобразователи.

Управляемый выпрямитель характеризуется тем, что вместо части или всех диодов установлены тиристоры, коммутируя которые в определенные моменты времени можно управлять величиной среднего напряжения на нагрузке.

Управляемый выпрямитель

Преобразователь напряжения на тиристорах, включенный по схеме управляемого выпрямителя, в силу особенностей работы, можно использовать только в цепях переменного тока для питания нагрузки постоянным напряжением.

Инверторные преобразователи формируют напряжение, по форме близкое к синусоидальному, из постоянного. При этом может быть получено различное количество фаз, имеется возможность регулировки амплитуды и частоты напряжения.

Частотный преобразователь

Асинхронный двигатель для осуществления возможности управления мощностью и частотой вращения может включаться только через инверторный преобразователь (частотник).

Выбор выпрямительных диодов

При приобретении устройства необходимо руководствоваться такими параметрами:

• значениями вольт-амперной характеристики максимально обратного и пикового тока;
• максимально допустимым обратным и прямым напряжением;
• средней силой выпрямленного тока;
• материалом прибора и типом монтажа.

Также стоит обратить внимание на то, что выпрямительные схемы отличаются по количеству фаз:

1. Однофазные. Широко применяются для бытовых электроприборов. Существуют диоды автомобильные и для электродуговой сварки.
2. Многофазные. Незаменимы для промышленного оборудования, общественного и специального транспорта.

Диод Шоттки

Отдельную позицию занимает диод Шоттки. Изобрели его в связи с растущими потребностями в развивающейся отрасли радиоэлектроники. Основное отличие его от остальных диодов заключается в том, что в его конструкцию заложен металл-полупроводник как альтернатива p-n переходу. Соответственно, диод Шоттки обладает своими, уникальными свойствами, которыми не могут похвастаться кремниевые выпрямительные диоды. Некоторые из них:

• оперативная возобновляемость заряда благодаря его низкому значению;
• минимальное падение напряжения на переходе при прямом включении;
• ток утечки обладает большим значением.

При изготовлении диода Шоттки применяют такие материалы, как кремний и арсенид галлия, но иногда применяется и германий. Свойства материалов немного отличаются, но в любом случае, максимально допустимое обратное напряжение для выпрямителя Шоттки составляет не более 1200 V.

В противовес всем достоинствам конструкция данного вида имеет и минусы. Например, в сборке моста устройство категорически не воспринимает превышение обратного тока. Нарушение условия приводит к поломке выпрямителя. Также малое падение напряжения происходит при невысоком напряжении около 60-70 V. Если значение превышает этот показатель, то устройство превращается в обыкновенный выпрямитель.

Диод-стабилитрон

Для стабилизации напряжения используют специальное приспособление, способное работать в режиме пробоя, – стабилитрон, зарубежное название которого «диод Зенера». Выполняет свою функцию устройство, работая в режиме пробоя при напряжении обратного смещения. Возрастание силы тока происходит в момент пробоя, одновременно опускается до минимума дифференциальное значение, вследствие чего напряжение стабильное и охватывает достаточно серьезный диапазон обратных токов.

Трёхфазные выпрямители

Приборы используются для подключения к трехфазной сети и выпрямления сигнала. Устройства дают возможность получить значительно меньший коэффициент пульсаций на выходе, чем двухполупериодный выпрямитель со средней точкой или однофазный однополупериодный выпрямитель. Поэтому используются для электрических сетей высокой мощности. Из-за большего сглаживания сигнала требования к фильтру снижаются.

Схема приборов для преобразования тока

На рисунке изображены распространенные схемы выпрямителей для трехфазных сетей. В левой используются три диода и нагрузка. В правой – 6 диодов без нагрузки, что требуется для дополнительного выравнивания.

Схемы для преобразований переменного тока в постоянный требуются для питания аккумуляторов и используются в зарядных устройствах. Характеристики прибора отслеживают на временной диаграмме, за счет подключения к осциллографу. При этом за краткий момент времени можно оценить уровень сглаживания. Строятся выпрямители, как на управляемых тиристорах, так и на основе обычных диодов.

Диодный мост KBPC5010 (MB5010)

Диодный мост KBPC5010 (MB5010) — однофазный двухполупериодный преобразователь переменного тока в постоянный пульсирующий. Используется в электрических цепях с нагрузкой до 50 ампер и обратным напряжением 1000 вольт. Отличается низким прямым падением напряжения и достаточно высокой перегрузочной способностью.

Корпус диодного моста KBPC5010 изготовлен из металла, где все компоненты электрически изолированы эпоксидной смолой (сплошная заливка в единую капсулу). Эпоксидная смола характеризуется как материал с высоким уровнем огнестойкости — UL94-V0.

На корпусе указывается маркировка изделия, а также отметки полярности выводов для подключения. Выводы выполнены в виде плоских клемм шириной 6,35 мм с отверстиями. Крепление к ним проводов — с помощью подпайки или клемм типа «мама» 6,35 мм. Если в конце маркировки диодного моста серии KBPC присутствует «W», то выводы — проволочные.

При работе на больших токах диодный мост KBPC5010 рекомендуется всегда устанавливать совместно с теплоотводом (радиатором, охладителем) для поддержания оптимального теплового режима эксплуатации. В центральной части корпуса производителем уже предусмотрено сквозное отверстие специально для крепежа.

Диодные мосты KBPC широко применяются в различных устройствах и оборудовании: преобразователи, блоки питания бытовой, офисной и промышленной техники, схемы управления электродвигателями, зарядные устройства, регуляторы мощности и прочее.

Расширенные характеристики, детальные размеры, расшифровка маркировки, распиновка выводов и схема подключения диодных мостов KBPC5010 указаны ниже.

Гарантийный срок работы диодных мостов KBPC5010, поставляемых нашей компанией, составляет 2 года, что подкрепляется соответствующими документами по качеству.

Окончательная цена на диодные мосты KBPC5010 зависит от объема заказа (количества), сроков поставки, производителя, страны происхождения и формы оплаты.

Конструктивные особенности диодных мостов KBPC:

Однофазный двухполупериодный преобразователь сконструирован по 4-диодной схеме Гретца («мост Гретца») с незначительным эквивалентом активного внутреннего сопротивления. На вход (обозначается как «Input» или тильдой

») рабочей схемы с диодным мостом подается переменный ток. В каждый из полупериодов входной ток проходит только через два диода моста. В результате, на выходе (обозначается как «DC Output» или значками «+» и «–») получаем ток, пульсирующий с частотой в два раза больше, чем частота входного. Для сглаживания полученного пульсирующего постоянного тока используют фильтр, чаще всего это конденсатор большой eмкости, который подключается на выходе. Рабочая частота — 50/60 Гц .

Принципиально в работе электрической схемы нет отличия в размещении отдельной композиции из 4-х диодов или одного компонента — диодного моста KBPC. Однако во втором случае создаются дополнительные преимущества:

– диодный мост дает гарантированные одинаковые характеристики каждого диода, в то время как отдельные детали из разных партий изготовления могут иметь различные параметры даже при условии выбора одного и того же производителя;

– помещенные в единый корпус диоды подвергаются одинаковому нагреву, а значит эксплуатируются в благоприятном тепловом режиме (-55 °C … +125 °C), что продлевает период их работы;

– установка диодов в электрической схеме требует дополнительного теплоотвода, это решается установкой радиаторов или охладителей, при использовании диодного моста вместо отдельных диодов понадобится только один радиатор вместо 4-х отдельных;

– конструктивно диодный мост более компактен и занимает меньше места на печатной плате.

Материал корпуса диодного моста может быть 2-х типов: негорючий термостойкий пластиковый полимер или электрически изолированный металл. В каждом из них внутренние компоненты полностью капсулируются эпоксидной смолой, которая имеет высокий уровень огнестойкости (UL94-V0). В корпусе мостов KBPC имеется центральное монтажное отверстие для крепления радиатора под винт.

Выводы диодных выпрямителей KBPC могут быть в виде плоских клемм шириной 6,35 мм с отверстиями под пайку или проволочные (обозначаются «W» в маркировке). Полярность выводов отмечена на корпусе. Тип монтажа диодных сборок — по THT-технологии (выводы монтируются непосредственно в сквозные отверстия печатной платы). Крепление проводов — с помощью подпайки или клемм типа «мама» 6,35 мм .

Прозвонка диодного моста мультиметром

Любую деталь на плате можно выпаять для проверки или прозвонить не выпаивая. Однако точность проверки в таком случае снижается, т.к. возможно, отсутствие контакта с дорожками платы, при видимой «нормальной» пайке, влияние других элементов схемы. К диодному мосту это тоже относится, можно его не выпаивать, но лучше и удобнее для проверки его выпаять. Мост, собранный из отдельных диодов, довольно удобно проверять и на плате.

Почти в каждом современном мультиметре есть режим проверки диодов, обычно он совмещен со звуковой прозвонкой цепи.

В этом режиме выводится падение напряжение в милливольтах между щупами. Если красный щуп подсоединен к аноду диода, а черный к катоду, такое подключение называется в прямом или проводящем направлении. В этом случае падение напряжения на PN-переходе кремниевого диода лежит в диапазоне 500-750 мВ, что вы можете наблюдать на картинке. Кстати на ней изображена проверка в режиме измерения сопротивлений, так тоже можно, но есть и специальный режим проверки диодов, результаты будут, в принципе, аналогичны.

Если поменять щупы местами – красный на катод, а черный на анод, на экране будет либо единица, либо значение более 1000 (порядка 1500). Такие измерения говорят о том, что диод исправен, если в одном из направлений измерения отличаются, значит, диод неисправен. Например, сработала прозвонка – диод пробит, в обоих направлениях высокие значения (как при обратном включении) – диод оборван.

Важно! Диоды Шоттки имеют меньшее падение напряжения, порядка 300 мВ. Есть еще экспресс проверка диодного моста мультиметром

Порядок действий следующий:

Есть еще экспресс проверка диодного моста мультиметром. Порядок действий следующий:

Ставим щупы на вход диодного моста (~ или AC), если сработала прозвонка – он пробит.
Ставим красный щуп на «–», а красный на «+» — на экране высветилось значение около 1000, меняем щупы местами – на экране 1 или 0L, или другое высокое значение — диодный мост исправен

Логика такой проверки в том, что диоды соединены последовательно в две ветви, обратите внимание на схему, и они проводят ток. Если плюс питания подан на – (точка соединения анодов), а минус питания на «+» (точка соединения катодов), это и происходит при прозвонке

Если один из диодов в обрыве, ток может потечь по другой ветке и вы можете сделать ошибочные измерения. А вот если один из диодов пробит – на экране высветится падение напряжения на одном диоде.

На видео ниже наглядно показано, как проверить диодный мост мультиметром:

Принцип работы выпрямителя

Структурная схема выпрямителя:

Главною его частью является выпрямляющее устройство В, образованное из диодов, объединенных особым образом. Именно здесь и происходит преобразование переменного тока в пульсирующий постоянный. Переменное напряжение подается на выпрямляющее устройство через трансформатор Тр. В некоторых случаях трансформатора может и не быть (если напряжение силовой сети отвечает той, которая необходима для работы выпрямителя).

Трансформатор(если он есть) в большинстве также имеет особенности в соединении его обмоток. Пульсирующий ток , как правило не является постоянным по величине в каждое мгновение времени, и когда необходимо иметь более сглаженное его значение, чем полученный после выпрямляющего устройства, применяют фильтры Ф. В случае необходимости выпрямитель дополняют стабилизатором напряжения  или тока Ст, который поддерживает их на постоянном уровне, если параметры силовой сети изменяется по разным причинам. Структурную схему завершает нагрузка Н, которая значительно влияет на работу всего устройства и поэтому считается составляющей частью всего преобразователя.

Собственно выпрямителем является та его часть, которая обведена на рисунке пунктиром и состоит из трансформатора и выпрямительного устройства.

Как обыграть онлайн-казино на 368 548 рублей, используя дыру в алгоритме?Пошаговая инструкция

Привет! В интернете меня знают, как Джером Холден и я зарабатываю на тестировании алгоритмов всем известного казино Вулкан: ищу уязвимости в играх, делаю ставки и срываю куш.

Сейчас я собираю комьюнити для более глобального проекта, поэтому делюсь схемами бесплатно. Рассказываю все максимально подробно, ничего сложного нет, работать можно прямо с телефона, справятся даже девушки)). Можешь протестировать алгоритмы, заработать денег и решить – присоединиться к моей команде или нет.
Подробности тут
.

За три месяца я заработал на своих схемах 973 000 рублей:

С другой стороны припаиваем диод. К катоду мамку, к аноду папку.Изолируем сам диод, например, засовываем его в банку из под фотопленки. Снимаем “-” клемму с АКБ. Откручиваем “+” провода от генератора, отключаем провод “D” к приборке.Получив полный доступ к задней крышке, снимаем ее поддевая 3 фиксатора.Вот перед нами наш регулятор напряжения. Продев провода от диода сквозь прорези в крышке, подключаем “маму” к РН, “папу” к штатному проводу. Закрываем крышку, прикручиваем все провода на место. Провод я оставил короткий, поэтому крепить пришлось к жгуту датчика фаз.Результат представлен в виде таблицы:
Процесс доработки генератора также показан на видео:

Диод – это электронный компонент, обладающий односторонней проводимостью.Идеальный диод является проводником в одном направлении и изолятором – в другом направлении.

Основные характеристики диода

Максимально допустимый прямой ток и максимально допустимое напряжение – это такие значения тока и напряжения, которые диод может выдержать в течение длительного времени. Если превысить ток и/или напряжение, приложенные к диоду, он может выйти из строя.

В наборы Мастер Кит входят два типа диодов: – диод малой мощности 1N4148. Максимально допустимый ток через этот диод составляет 0,15А, напряжение – до 75В- диод средней мощности типа 1N4001…1N4007. Максимально допустимый ток через этот диод составляет 1А, напряжение (в зависимости от последней цифры) – от 50 до 1000В.

Взаимозаменяемость диодов

Если под рукой нет нужного диода, его можно заменить аналогичным. Конечно, нужно следить за тем, чтобы предельно допустимые ток и напряжения нового диода были выше таковых параметров схемы. Кроме того, новый диод должен иметь такой же или похожий тип корпуса (иначе диод может физически не поместиться на печатную плату).

Например, в схеме рекомендуется установить диод типа 1N4005. Его параметры: максимально допустимый ток – 1А, максимально допустимое обратное напряжение – 600В. Допустим, у вас нет диода 1N4005, но есть диод 1N4001 в таком же типе корпуса с параметрами, соответственно, 1А/50В. Но если в вашей схеме рабочие напряжения не превышают 12В, вы смело можете произвести замену рекомендованного диода 1N4005 на 1N4001. Такая же ситуация бывает и на складе Мастер Кит, когда мы производим замену временно отсутствующего компонента на аналогичный.

Установка диода на печатную плату

Диод имеет полярность, то есть должен устанавливаться на печатную плату строго в определённом положении. Если установить диод неправильно, он не только не заработает, но и может выйти из строя.

На диоде обязательно имеется маркировка полярности. В диодах, входящих в набор Мастер Кит, полосой на корпусе маркируется вывод катода.

На печатной плате также имеется маркировка полярности диода – полоса. При установке диода на плату нужно совмещать «ключи»: полосу на компоненте и на печатной плате.

Трехфазная схема выпрямителя

Большинство промышленных источников питания для электродвигателей и сварочных применений используют трехфазное напряжение AC. Это означает, что устройство для этих цепей должен использовать трехфазный мост, который имеет шесть диодов для обеспечения полноволнового выпрямления (два диода для каждой линии трёх фаз). На этом рисунке показана электрическая трехфазная мостовая схема выпрямления.

На диаграмме вторичная обмотка трехфазного трансформатора на диоде устройства. 1D, 3D и 5D соединены вместе, чтобы обеспечить общую точку для отрицательного вывода DC выходной мощности. 2D, 4D и 6D соединены, чтобы обеспечить общую точку для постоянного положительного вывода выходной мощности.

Электронная схема трехфазного мостового выпрямителя, где он соединён со вторичной обмоткой трехфазного трансформатора. Трехфазные входные синусоидальные волны (б). Шесть полуволн для выхода DC. Хорошим правилом для определения соединений на диодных устройствах является то, что входное напряжение (U) переменного тока будет подключено к мосту, где соединяются анод и катод любых двух диодов.

Так как это происходит в двух точках моста, входное U не имеет определённую полярность. Положительный вывод для источника питания будет подключён к мосту, где два катода диодов соединены, а отрицательный вывод будет соединён с мостом и соединяются два анода диодов.

Поскольку шесть полуволн перекрываются, напряжение DC не имеет шансов добраться до нулевой точки напряжения, таким образом, среднее выходное напряжение DC очень велико.

Трехфазный полноволновый мостовой выпрямитель используется там, где требуемое количество мощности DC велико, а эффективность трансформатора должна быть высокой. Поскольку выходные сигналы полуволн перекрываются, они обеспечивают низкий процент пульсаций.

Расчёт мощности

Перед тем, как приобрести стабилизатор напряжения, очень важно сделать расчет мощности всего, чему необходима электроэнергия. То есть, требуется подсчитать сумму всех электрических приборов дома. Рекомендуется также учесть тот факт, что некоторые виды электродвигателей по мощности намного больше, чем установлено

Тогда, в свою очередь, выпрямитель напряжения должен быть намного мощнее всех двигателей и компрессоров в пять раз

Рекомендуется также учесть тот факт, что некоторые виды электродвигателей по мощности намного больше, чем установлено. Тогда, в свою очередь, выпрямитель напряжения должен быть намного мощнее всех двигателей и компрессоров в пять раз.

Чтобы правильно рассчитать мощность, нужно не только сложить все бытовые приборы, но учитывать впускаемый ток. Чтобы узнать мощность электрическийх приборов, рекомендуется посмотреть этикетку или технический паспорт. Еще одним моментов является тип нагрузки, который также следует учесть при расчетах.

Она бывает 2 типов:

1. Активная нагрузка – это преобразование приборами различных типов энергии. Таких как световая или тепловая. Большинство электрических приборов имеют только активную нагрузку. Они потребляют приблизительно один квт электроэнергии.
2. Реактивная нагрузка – к ней относятся разнообразные двигатели. Эти бытовые приборы имеют как полную мощность, так активную. Она имеет условное обозначение. Если требуется вычислить мощность такого электроприбора, нужно активную мощность разделить на указанное условное обозначение.

Также, в расчетах учитываются пусковые токи, то есть потребление электроэнергии при запуске прибора. Такие токи есть наличием у приборов с электродвигателем. Если поставили трансформатор, то нужно мощность таких приборов умножать на пять. В противном случае, трансформатор не предоставит возможность включить прибор.