Файл: Electron_SE.pdf

241

ÐÎÇIJˠ9

ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ  ÏÐÈÑÒÐί.

ÂÈÏÐßÌËßײ

9.1. Çàãàëüí³ â³äîìîñò³ òà êëàñèô³êàö³ÿ

Åëåêòðè÷íà åíåðã³ÿ âèðîáëÿºòüñÿ öåíòðàë³çîâàíî ³ ìàëîïîòóæíèì ñïî-

æèâà÷àì ïîñòà÷àºòüñÿ ç ïàðàìåòðàìè 220 Â, 50 Ãö, à ïîòóæíè젖 380 Â,

50 Ãö. Àëå íàâàíòàæåíü, ùî ðîçðàõîâàí³ ñàìå íà òàê³ ïàðàìåòðè æèâ-

ëåííÿ, íå òàê âæå é áàãàòî. Öå ìîæóòü áóòè, íàïðèêëàä, íàãð³âà÷³ (ïåðå-

òâîðþþòü åëåêòðè÷íó åíåðã³þ ó òåïëîâó), îñâ³òëþâàëüí³ ïðèëàäè (ïåðå-

òâîðþþòü åëåêòðè÷íó åíåðã³þ ó ñâ³òëîâó), äâèãóíè çì³ííîãî ñòðóìó (ïå-

ðåòâîðåííÿ ó ìåõàí³÷íó åíåðã³þ ç îáåðòàííÿì), åëåêòðîìàãí³òè (ó ìå-

õàí³÷íó åíåðã³þ ç çâîðîòíî-ïîñòóïàëüíèì ðóõîì), ³íäóêö³éí³ íàãð³âà÷³ (ó

åíåðã³þ åëåêòðîìàãí³òíîãî ïîëÿ, íàïðèêëàä, äëÿ ïëàâëåííÿ ìåòàëó), åëåê-

òðè÷íèé äçâ³íîê (ïåðåòâîðþº åëåêòðè÷íó åíåðã³þ ó çâóêîâó). À âåëè÷åç-

íà (îñíîâíà) ê³ëüê³ñòü ³íøèõ ñïîæèâà÷³â, íàïðèêëàä, äâèãóíè ïîñò³éíîãî

ñòðóìó, ãàëüâàí³÷í³ óñòàíîâêè, ³ áåçìåæíà ê³ëüê³ñòü ï³äñèëþâà÷³â ó ñêëàä³

ïðèñòðî¿â ³íôîðìàö³éíî¿ åëåêòðîí³êè, âèìàãàþòü äëÿ ñâîãî æèâëåííÿ íå

çíà÷åííÿ íàïðóãè 220 Â, ³ íå çì³ííîãî ñòðóìó, à ïîñò³éíîãî. Ïåðåòâîðåí-

íÿ íàïðóãè çì³ííîãî ñòðóìó ñòàíäàðòíîãî çíà÷åííÿ ó íàïðóãó ïîñò³éíîãî

ñòðóìó íåîáõ³äíîãî çíà÷åííÿ çàáåçïå÷óþòü âèïðÿìëÿ÷³.

Âèïðÿìëÿ÷³ – öå åëåêòðîòåõí³÷í³ ïðèñòðî¿, ïðèçíà÷åí³ äëÿ ïåðå-

òâîðåííÿ åíåð㳿 äæåðåëà íàïðóãè çì³ííîãî ñòðóìó â åíåðã³þ íàïðóãè

ïîñò³éíîãî ñòðóìó.

Ñêëàä âèïðÿìëÿ÷à ïîêàçàíî íà óçàãàëüíåí³é ñòðóêòóðí³é ñõåì³, íà-

âåäåí³é íà ðèñ. 9.1.

ÂÑ

ÇÔ

ÑÍ

 (

ÐÍ)

Í

TV

Äî ìåðåæ³

íàïðóãè

çì³ííîãî

ñòðóìó

Ðèñ. 9.1 – Ñòðóêòóðíà ñõåìà âèïðÿìëÿ÷à:

TV – òðàíñôîðìàòîð íàïðóãè; ÂÑ – âåíòèëüíà ñõåìà;  ÇÔ – çãëàäæóþ÷èé

ô³ëüòð; ÑÍ (ÐÍ) – ñòàá³ë³çàòîð íàïðóãè (ðåãóëÿòîð íàïðóãè); Í – íàâàíòàæåííÿ

242

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

ßê ïðàâèëî, âèïðÿìëÿ÷ ï³äìèêàºòüñÿ äî ðîçïîä³ëüíî¿ ìåðåæ³ íàïðó-

ãè çì³ííîãî ñòðóìó.

Òðàíñôîðìàòîð ïðèçíà÷åíèé äëÿ ïåðåòâîðåííÿ âåëè÷èíè íàïðóãè

ìåðåæ³ äî çíà÷åííÿ, íåîáõ³äíîãî äëÿ ðîáîòè âèïðÿìëÿ÷à. Â³í òàêîæ çà-

áåçïå÷óº åëåêòðè÷íó (ãàëüâàí³÷íó) ðîçâ’ÿçêó ìåðåæ³ ³ íàâàíòàæåííÿ.

Âåíòèëüíà ñõåìà ïåðåòâîðþº çì³ííó íàïðóãó ó âèïðÿìëåí󠖠ïóëü-

ñóþ÷ó îäíîïîëÿðíó. Âîíà, ÿê ïðàâèëî, âèêîíóºòüñÿ íà íàï³âïðîâ³äíèêî-

âèõ êëþ÷àõ.

Çãëàäæóþ÷èé ô³ëüòð ïåðåòâîðþº âèïðÿìëåíó íàïðóãó ó ïîñò³éíó.

Ô³ëüòðè âèêîíóþòüñÿ íà ðåàêòèâíèõ åëåìåíòàõ, ùî ìàþòü âëàñòèâ³ñòü

íàêîïè÷óâàòè åëåêòðè÷íó àáî åëåêòðîìàãí³òíó åíåðã³þ: êîíäåíñàòî-

ðàõ, äðîñåëÿõ. Òàê³ ô³ëüòðè íàçèâàþòüñÿ ïàñèâíèìè.

Äëÿ æèâëåííÿ ðàä³îåëåêòðîííèõ ïðèñòðî¿â ÷àñòî âèêîðèñòîâóþòü

àêòèâí³ ô³ëüòðè, ùî áóäóþòüñÿ íà òðàíçèñòîðàõ, îïåðàö³éíèõ ï³äñèëþ-

âà÷àõ òà ðåàêòèâíèõ åëåìåíòàõ.

Ñòàá³ë³çàòîð íàïðóãè ï³äòðèìóº íàïðóãó íà íàâàíòàæåíí³ íà íåçì³í-

íîìó ð³âí³ ïðè çì³íàõ íàïðóãè ìåðåæ³ àáî íàâàíòàæåííÿ ó çàäàíèõ ìå-

æàõ.

Ïðè íåîáõ³äíîñò³ ðåãóëþâàííÿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³ çà íåîáõ³ä-

íèì çàêîíîì ³ ó çàäàíèõ ìåæàõ âèêîðèñòîâóþòü ðåãóëÿòîðè íàïðó-

ãè. Çàçíà÷èìî, ùî ñòàá³ë³çàòîð òàêîæ ÿâëÿº ñîáîþ ð³çíîâèä ðåãóëÿòî-

ðà, ó ÿêîãî çàáåçïå÷óºòüñÿ àâòîìàòè÷íå ðåãóëþâàííÿ çà îçíàêîþ ïî-

ñò³éíîñò³ çíà÷åííÿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³.

Ðåãóëÿòîð (ñòàá³ë³çàòîð) ìîæå áóòè óâ³ìêíåíî ³ ç³ ñòîðîíè çì³ííî¿

íàïðóãè (äî òðàíñôîðìàòîðà).

Ïàðàìåòðè âóçë³â âèïðÿìëÿ÷à òà ¿õí³õ åëåìåíò³â, ðåæèìè ðîáîòè ïî-

âèíí³ áóòè óçãîäæåí³ ³ç çàäàíèìè óìîâàìè ðîáîòè íàâàíòàæåííÿ. Íà-

âàíòàæåííÿ òàêîæ ââàæàþòü åëåìåíòîì âèïðÿìëÿ÷à, áî çì³íè éîãî

îïîðó â ïðîöåñ³ ðîáîòè âïëèâàþòü íà ðåæèì ðîáîòè óñüîãî ïðèñòðîþ.

Çãëàäæóþ÷èé ô³ëüòð, ñòàá³ë³çàòîð (ðåãóëÿòîð), à ³íîä³ é òðàíñôîðìàòîð

ìîæóòü íå âõîäèòè äî ñêëàäó âèïðÿìëÿ÷à, ÿêùî ó íèõ íåìຠíåîáõ³äíîñò³.

Êð³ì âêàçàíèõ âóçë³â, âèïðÿìëÿ÷ ìîæå ìàòè âóçëè ³ åëåìåíòè çàõèñ-

òó â³ä êîðîòêîãî çàìèêàííÿ, ïåðåâàíòàæåííÿ, çíèæåííÿ íàïðóãè ìåðåæ³

òà ³í. (çàïîá³æíèê, àâòîìàòè÷íèé âèìèêà÷, åëåêòðîííèé ïðèñòð³é çà-

õèñòó, åëåìåíòè ³ âóçëè ³íäèêàö³¿ íàÿâíîñò³ ³ çíà÷åííÿ íàïðóãè ³ ñòðóìó,

à òàêîæ âóçëè ä³àãíîñòèêè ïðàöåçäàòíîñò³).

243

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

Âèïðÿìëÿ÷³ êëàñèô³êóþòü çà ÷èñëîì ôà砖 îäíîôàçí³ òà áàãàòî-

ôàçí³ (îñòàíí³ – íàé÷àñò³øå òðèôàçí³). Çà ïîòóæí³ñòþ âèïðÿìëÿ÷³

áóâàþòü ìàëî¿ ïîòóæíîñò³ (äî 100 Âò), ñåðåäíüî¿ (äî10 êÂò) ³ âåëèêî¿

(ïîíàä 10 êÂò).

ª  íåêåðîâàí³  âèïðÿìëÿ÷³  òà  êåðîâàí³.  Ïåðø³  áóäóþòüñÿ  íà  íå-

êåðîâàíèõ âåíòèëÿõ – íà ä³îäàõ, äðóã³ – íà êåðîâàíèõ – íàïðèêëàä, íà

òèðèñòîðàõ.

Çà ïðèíöèïîì ä³¿ âèïðÿìëÿ÷³ ïîä³ëÿþòüñÿ íà îäíîòàêòí³ òà äâîòàêòí³.

Îäíîòàêòíèìè íàçèâàþòü âèïðÿìëÿ÷³, ó ÿêèõ ïî âòîðèíí³é îáìîòö³

òðàíñôîðìàòîðà ñòðóì ïðîò³êຠîäèí ðàç çà ïåð³îä íàïðóãè ìåðåæ³ ³

ëèøå ó îäíîìó íàïðÿìêó.

Âàæëèâèì  ïàðàìåòðîì  âèïðÿìëÿ÷à  º  êðàòí³ñòü  ïóëüñàö³é  âè-

ïðÿìëåíî¿ íàïðóãè m – â³äíîøåííÿ ÷àñòîòè ïóëüñàö³é âèïðÿìëåíî¿

íàïðóãè äî ÷àñòîòè ìåðåæ³. Ó îäíîòàêòíèõ âèïðÿìëÿ÷³â â³í â³äïîâ³äàº

÷èñëó ôàç ìåðåæ³.

Äâîòàêòíèìè (äâîï³âïåð³îäíèìè) íàçèâàþòü âèïðÿìëÿ÷³, ó ÿêèõ

ïî âòîðèíí³é îáìîòö³ òðàíñôîðìàòîðà ñòðóì çà ïåð³îä íàïðóãè ìåðåæ³

ïðîò³êຠäâ³÷³ ³ ó ð³çíèõ íàïðÿìêàõ. Êðàòí³ñòü ïóëüñàö³é ó äâîòàêòíèõ

âèïðÿìëÿ÷³â äîð³âíþº ïîäâîºíîìó ÷èñëó ôàç.

Ðîáîòà âèïðÿìëÿ÷à ôàêòè÷íî ïîëÿãຠó òîìó, ùî íàâàíòàæåííÿ çà

äîïîìîãîþ êëþ÷³â òàê ï³äìèêàºòüñÿ äî äæåðåëà åíåð㳿 íàïðóãè çì³ííî-

ãî ñòðóìó, ùîá çà ÷àñ êîæíîãî ï³âïåð³îäó éîãî íàïðóãè (ïîçèòèâíîãî ³

íåãàòèâíîãî) ñòðóì ó íàâàíòàæåíí³ ïðîò³êàâ ó îäíîìó íàïðÿìêó. Âèõî-

äÿ÷è ç öüîãî, íàéâàæëèâ³øèì âóçëîì âèïðÿìëÿ÷à º âåíòèëüíà ñõåìࠖ

ñõåìà âèïðÿìëåííÿ.

Íàéøèðøîãî ðîçïîâñþäæåííÿ íàáóëè ñõåìè âèïðÿìëÿ÷³â, çîáðàæåí³

íà ðèñ. 9.2 (âèõîäÿ÷è ç òîãî, ùî ÿê âåíòèë³ òóò âèêîðèñòàíî ä³îä蠖

ìàºìî íåêåðîâàí³ âèïðÿìëÿ÷³).

Ïðè ðîçðàõóíêó âèïðÿìëÿ÷à â³äîì³ ïàðàìåòðè íàâàíòàæåííÿ òà ìå-

ðåæ³ æèâëåííÿ. Íåâ³äîìèìè º ïàðàìåòðè åëåìåíò³â âóçë³â, ùî äî íüîãî

âõîäÿòü.

Òåîð³ÿ âèïðÿìëÿ÷³â çâîäèòüñÿ äî ðîçðîáêè àíàë³òè÷íèõ âèðàç³â, ùî

çâ’ÿçóþòü â³äîì³ ïàðàìåòðè íàïðóãè ìåðåæ³ æèâëåííÿ ³ íàâàíòàæåííÿ

ç íåâ³äîìèìè ïàðàìåòðàìè, ÿê³ õàðàêòåðèçóþòü ðîáîòó âåíòèëüíî¿ ñõå-

ìè. Íà ï³äñòàâ³ öüîãî ðîáèòüñÿ âèá³ð òèïó âåíòèë³â äëÿ êîíêðåòíî¿ ñõå-

ìè âèïðÿìëÿ÷à òà ðîçðàõóíîê éîãî âóçë³â.

244

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

m = 1

a)

VD1

R

í

TV

+

–

VD2

VD1

TV

R

í

–

+

m = 2

á)

À

m = 3

â)

Â

Ñ

TV

R

í

+

–

VD1

VD2

VD3

R

í

VD4

VD3

VD2

VD1

–

+

m = 2

ã)

TV

–

+

À

Â

Ñ

TV

VD2

VD1

VD4

VD5

VD3

R

í

m = 6

ä)

VD6

Ðèñ. 9.2 – Âèïðÿìëÿ÷³: à-⠖ îäíîòàêòí³ (ç íóëüîâèì âèâîäîì);

ã, ä – äâîòàêòí³ (ìîñòîâ³); à) îäíîôàçíà îäíîï³âïåð³îäíà;

á) îäíîôàçíà äâîï³âïåð³îäíà ç íóëüîâèì âèâîäîì;

â) òðèôàçíà ç íóëüîâèì âèâîäîì (ñõåìà Ì³òêåâè÷à); ã) îäíîôàçíà ìîñòîâà;

ä) òðèôàçíà ìîñòîâà (ñõåìà Ëàð³îíîâà)

9.2. Åêñïëóàòàö³éí³ ïàðàìåòðè ³ õàðàêòåðèñòèêè

âèïðÿìëÿ÷³â

1) Îñíîâí³ åêñïëóàòàö³éí³ ïàðàìåòðè âèïðÿìëÿ÷ࠖ öå ñåðåäíÿ íà-

ïðóãà íà éîãî íàâàíòàæåíí³ U

d

 (äèâ. ðèñ. 9.3) òà ñåðåäí³é ñòðóì íàâàí-

òàæåííÿ I

d

.

245

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

Òîä³ îï³ð íàâàíòàæåííÿ ñòàíî-

âèòü

,

d

d

í

I

U

R =

à éîãî ïîòóæí³ñòü

P

d 

=

U

d 

I

d

.

2)  Êîåô³ö³ºíò  ïóëüñàö³é  âè-

ïðÿìëåíî¿ íàïðóãè 

d

m

n

U

U

K

)

1

(

=

,

äå U

m(1)

 – àìïë³òóäíå çíà÷åííÿ îñíîâíî¿ ãàðìîí³êè âèïðÿìëåíî¿ íàïðó-

ãè ïðè ðîçâèíåíí³ îñòàííüî¿ ó ðÿä Ôóð’º.

3) Çîâí³øíÿ (íàâàíòàæóâàëüíà) õàðàêòåðèñòèêà U

d

=f(I

d

).

4) Ðåãóëþâàëüíà õàðàêòåðèñòèêà 

),

(α

= f

U

d

 äå 

a

 – êóò êåðóâàííÿ

òèðèñòîð³â (ëèøå äëÿ êåðîâàíèõ âèïðÿìëÿ÷³â).

5) Ñåðåäíº çíà÷åííÿ ñòðóìó ÷åðåç âåíòèëü I

à

.

6) Àìïë³òóäíå çíà÷åííÿ ñòðóìó ÷åðåç âåíòèëü I

am

.

7) Àìïë³òóäíå çíà÷åííÿ çâîðîòíî¿ íàïðóãè, ùî ïðèêëàäàºòüñÿ äî âåí-

òèëÿ  U

âm

.

8) Êîåô³ö³ºíò êîðèñí䳿 

h.

9) Íàä³éí³ñòü.

Çíàþ÷è åêñïëóàòàö³éí³ õàðàêòåðèñòèêè ð³çíèõ ñõåì âèïðÿìëÿ÷³â ³

âèìîãè ç áîêó íàâàíòàæåííÿ, îáèðàþòü êîíêðåòíó ñõåìó. Íà îñíîâ³

ïàðàìåòð³â 5-7 âèáèðàþòü âåíòèë³.

Ðîçð³çíÿþòü òàê³ ðåæèìè ðîáîòè âèïðÿìëÿ÷³â:

1) íà àêòèâíå íàâàíòàæåííÿ (R);

2) íà àêòèâíî-³íäóêòèâíå íàâàíòàæåííÿ (RL);

3) íà àêòèâíî-ºìí³ñíå íàâàíòàæåííÿ (RÑ);

4) íà ïðîòèåëåêòðîðóø³éíó ñèë󠖠ïðîòè-å.ð.ñ. (Å) – íàïðèêëàä, êîëè

âèïðÿìëÿ÷ âèêîðèñòîâóþòü äëÿ çàðÿäó àêóìóëÿòîðíî¿ áàòàðå¿.

ßê âèäíî ç ðèñ. 9.2, íàéïðîñò³øèì º îäíîï³âïåð³îäíèé âèïðÿì-

ëÿ÷, ðîáîòà ÿêîãî ïîëÿãຠó òîìó, ùî ïðîòÿãîì îäíîãî ï³âïåð³îäà íà-

ïðóãè ìåðåæ³ íàâàíòàæåííÿ ï³ä³ìêíåíå ä³îäíèì êëþ÷åì äî âòîðèííî¿

îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà, à ïðîòÿãîì äðóãîãî ï³âïåð³îäà â³ä³ìêíåíå

t

U

d

u

S1 = S2

Çàøòðèõîâàí³ ïëîù³ îäíàêîâ³

Ðèñ. 9.3 – ²ëþñòðàö³ÿ ñåðåäíüîãî

çíà÷åííÿ âèïðÿìëåíî¿ íàïðóãè