Классификация выпрямителей
Выпрямитель – это устройство для преобразования входного переменного тока в постоянный выходной электрический ток.
Структурная схема выпрямителя изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Структурная схема выпрямителя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Тр. - трансформатор; В - выпрямляющее устройство; Ф - фильтр; Ст. - стабилизатор напряжения или тока; Н - нагрузка.
Выпрямители электрического тока классифицируются по следующим признакам:
- По виду переключаемого тока выпрямители могут быть с электронной пассивной коммутацией, механические синхронные с щеточно-коллекторным коммутатором тока, механические синхронные с контактным выпрямителем, с электронной управляемой коммутацией.
- По степени применения полупериодов переменного напряжения выпрямители могут быть полноволновые (используют полностью синусоидальные полуволны), однополупериодные (пропускают в нагрузку только через одну полуволну), неполноволновые (используют синусоидальные полуволны не полностью), двухполупериодные (способны пропускать в нагрузку две волны).
- По мощности выпрямители могут быть выпрямителями сигналов (используются в радиотехнике и автоматике), а также силовыми выпрямителями (используются в энергетике и электронике).
- По схеме выпрямления выпрямители могут быть мостовые, с гальванической развязкой, трансформаторные, с умножением напряжения, бестрансформаторные и т.п.
- По типу электронного вентиля выпрямители могут быть газотронные, игнитронные, ламповые и т.п.
- По количеству используемых фаз выпрямители могут быть одно-, двух, трех, и многофазные.
- По количеству каналов выпрямители могут быть многоканальные и одноканальные.
- По управляемости выпрямители могут быть тиристорные (управляемые) и диодные (неуправляемые).
- По степени полноты мостов выпрямители могут быть четвертьмостовые, полумостовые, полномостовые.
- По величине выпрямленного напряжения выпрямители могут быть высоко-, низко- и средневольтные.
- По назначению выпрямители могут быть сварочные, для гальваники, питания анодных цепей и т.п.
- По наличию устройств стабилизации выпрямители могут быть нестабилизированные и стабилизированные.
- По способу соединения выпрямители могут быть параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.
- По способу объединения выпрямители могут быть раздельные, а также объединенные кольцами или звездами.
- По частоте выпрямленного тока выпрямители могут быть низко-, средне и высокочастотные.
Область применения выпрямителей напряжения и электрического тока
Выпрямители электрического тока и напряжения используются в системах, где есть необходимость в преобразовании переменного тока в постоянный. Например, они применяются в:
- Электрических сливных установках. Здесь они используются в питании главных двигателей постоянного тока буровых станков и транспортных средств, а также в преобразователях бортового электроснабжения автономных транспортных средств.
- Блоках питания. Здесь они используются в качестве блоков питания различной аппаратуры.
- Сварочных аппаратах.
- Вентильных блоках преобразовательных подстанций систем электроснабжения Здесь они используются в установках для очистки воды, гальванических ваннах, электроснабжении промышленных предприятий, в системах передачи энергии и т.п.
- Составе ректенн. Здесь они используются в системах сбора энергии окружающих электромагнитных сигналов, а также беспроводных системах передачи электрической энергии.
Ректенна – это нелинейная антенна, которая используется для преобразования энергии поля электромагнитной волны, падающей на нее, в энергию постоянного тока.
Выпрямители с умножением напряжения
Выпрямители с умножением напряжения используются в том случае, когда необходимо, чтобы входное переменное напряжение было ниже, чем выходное постоянное. К данному виду выпрямителей относятся выпрямитель Вилларда, умножитель Кокрофта - Уолтона, выпрямитель Грайнахера и мостовой удвоитель напряжения.
Выпрямитель Вилларда состоит из конденсатора (включенного последовательно с обмоткой) и диода (включенного параллельно нагрузке). Его особенность заключается том, что в нем в качестве сглаживающего фильтра используется дроссель. Выпрямитель Грейнахера состоит из двух диодов, а в качестве сглаживающего фильтра в нем используется конденсатор, данная схема применяется в амплитудных детекторах радиоприемников. Умножитель Кокрофта-Уолтона предоставляет возможность в увеличении выходного напряжения в несколько раз. Кокрофт и Уолтон использовали его для проведения первого эксперимента по расщеплению атомных частиц в ускорителе. В настоящее время он применяется в системах, где есть необходимость в получении очень высокого напряжения.
У выпрямителей с умножением напряжения есть несколько недостатков относительно других видов. К ним относятся высокий уровень пульсации и высокое внутреннее сопротивление.
