Vojenský technický výcvik

Výkonový transformátor je zařízení, které přeměňuje elektrickou energii z jedné formy na druhou. Jedním z důležitých prvků výkonového transformátoru je usměrňovač. V tomto článku se podíváme na to, jaké funkce plní výkonový transformátor v usměrňovačích.

1. Převeďte AC na DC

Jednou z hlavních funkcí usměrňovače je přeměna střídavého proudu na stejnosměrný proud. Přicházející střídavý proud, který může měnit svou polaritu a amplitudu, se přeměňuje na stejnosměrný proud, který má konstantní polaritu a amplitudu. To umožňuje použít stejnosměrný proud k napájení různých elektrických zařízení.

2. DC vyhlazování

Další důležitou funkcí usměrňovače je stejnosměrné vyhlazování. Po přeměně AC na DC může mít stejnosměrný proud určité zvlnění nebo kolísání. Usměrňovač provádí vyhlazovací funkci, eliminuje tyto zvlnění a kolísání a poskytuje stabilní konstantní proudový výstup.

3. Ochrana proti přetížení a zkratu

Usměrňovač také plní funkce ochrany proti přetížení a zkratu. Když dojde k přetížení nebo zkratu v napájecím transformátoru, usměrňovač automaticky vypne napájení, aby se zabránilo poškození zařízení a zajistila bezpečnost systému.

Usměrňovač ve výkonovém transformátoru tedy plní několik důležitých funkcí, včetně přeměny AC na DC, vyhlazování DC a ochrany proti přetížení a zkratu. Bez usměrňovače by výkonový transformátor nebyl schopen efektivně a bezpečně plnit své funkce.

Funkce usměrňovačů výkonových transformátorů

Usměrňovače výkonových transformátorů plní v elektrickém energetickém systému několik důležitých funkcí. Přeměňují střídavý proud přicházející z transformátoru na stejnosměrný proud, který lze použít k napájení různých zařízení a zařízení.

Rýže. 1. Blokové schéma usměrňovače

Jednou z hlavních funkcí usměrňovačů je vyhlazení výstupního proudu. Stejnosměrný proud získaný po usměrnění může obsahovat určité zvlnění nebo oscilace. Usměrňovače výkonových transformátorů používají filtry a kondenzátory k vyhlazení těchto zvlnění a poskytují stabilní stejnosměrný proud.

Usměrňovače navíc fungují jako izolant mezi výkonovým transformátorem a zátěží. Zabraňují vstupu střídavého proudu do zátěže a zajišťují bezpečný provoz systému.

Usměrňovače mohou plnit i funkci regulace výstupního napětí. Pomocí speciálních zařízení a obvodů mohou usměrňovače měnit výstupní napětí v závislosti na požadavcích zátěže nebo systému.

Mezi funkce výkonových transformátorových usměrňovačů tedy patří přeměna AC na DC, vyhlazování výstupního proudu, izolace mezi transformátorem a zátěží a schopnost regulovat výstupní napětí.

Řízení elektrického proudu

Usměrňovače výkonových transformátorů řídí elektrický proud prostřednictvím různých funkcí. Umožňují regulovat a řídit proud, zajišťující stabilní provoz a ochranu systému.

Funkce ovládání elektrického proudu:

• Nastavení výstupního napětí: Usměrňovač umožňuje nastavit požadované výstupní napětí změnou parametrů výkonového transformátoru.
• Aktuální limit: Usměrňovač může omezit maximální výstupní proud a zabránit tak přetížení a poškození systému.
• Filtrování výstupního napětí: Pomocí filtrů odstraňuje usměrňovač vysokofrekvenční rušení a šum a poskytuje čisté a stabilní výstupní napětí.
• Ochrana proti zkratu: Usměrňovač detekuje zkrat a automaticky odpojí proud, čímž zabrání poškození systému.
• Ovládání provozních parametrů: Usměrňovač sleduje a řídí různé parametry, jako je teplota, napětí, proud a další, aby byl zajištěn spolehlivý provoz systému.

Funkce řízení elektrického proudu v usměrňovačích výkonových transformátorů hrají důležitou roli při zajišťování stabilního a bezpečného provozu systému. Umožňují vám konfigurovat a ovládat různé parametry pro dosažení optimálního výkonu a ochranu vašeho systému před poškozením.

Přeměna AC na DC

Usměrňovací diody umožňují proudění elektrického proudu pouze jedním směrem a blokují jej v opačném směru. Když jsou tedy diody připojeny k výkonovému transformátoru, střídavý proud se přeměňuje na pulzující stejnosměrný proud.

Přeměna AC na DC je nezbytná pro provoz mnoha elektronických zařízení, jako jsou napájecí zdroje, nabíječky, elektromotory a další. Stejnosměrný proud poskytuje těmto zařízením stabilní a nepřetržité napájení.

Konverze AC na DC lze dosáhnout různými způsoby, včetně půlvlnných, celovlnných a můstkových usměrňovačů. Každá z těchto metod má své vlastní charakteristiky a používá se v závislosti na požadavcích konkrétního systému.

Půlvlnný usměrňovač používá jedinou diodu pro přeměnu AC na DC. Umožňuje průchod pouze kladné půlvlny střídavého proudu a blokuje zápornou půlvlnu. Tento typ usměrňovače má jednoduchý design, ale má nízkou účinnost.

Jednofázový půlvlnný usměrňovací obvod (mc=1, m1=1, m=1)

Plnovlnný usměrňovač používá dvě diody pro přeměnu AC na DC. Prochází kladnými i zápornými půlvlnami střídavého proudu. To zlepšuje účinnost usměrnění ve srovnání s půlvlnným usměrňovačem.

Jednofázový celovlnný usměrňovací obvod (můstkový usměrňovací obvod mc=1, m1=1, m=2)

Můstkový usměrňovač používá čtyři diody, které tvoří můstkový obvod. Prochází kladnými i zápornými půlvlnami střídavého proudu, což umožňuje nejvyšší účinnost usměrnění. Můstkový usměrňovač je široce používán v moderních elektronických zařízeních.

Třífázový můstkový usměrňovací obvod (mc=3, m1=3, m=6)

Přeměna AC na DC je tedy důležitou funkcí usměrňovačů výkonových transformátorů. Umožňuje poskytovat stabilní a nepřetržité napájení elektronických zařízení, což je nezbytná podmínka pro jejich normální provoz.

V souvislosti s adresou prezidenta Ruské federace jsme nuceni převádět zaměstnance na práci na dálku. Přihlášky jsou přijímány v plném rozsahu na níže uvedeném telefonu a e-mailu.

Telefonní čísla pro kontaktování prodejních pracovníků

• +7 (495) 902-55-35
• +7 (495) 652-36-63
• +7 (495) 652-36-64
• +7 (495) 652-21-07
• +7 (495) 652-21-06

• Ext. 222 – Oleg Alexandrovič (mobil +7-915-291-31-59) [email protected]
• Ext. 117 — Dmitrij Vjačeslavovič (mobil +7-915-291-33-30) [email protected]
• Ext. 220 — Andrey Gennadievich (mobil +7-915-291-33-58) [email protected]

• Ext. 108 — Andrey Vladimirovich (mobil +7-925-003-50-00) [email protected]
• Ext. 113 – Sergey Valentinovich (mobil +7-926-256-40-94) [email protected]

Základní definice, pojmy
a koncepce vojensko-technického výcviku

• Vojenský technický výcvik
• Taktika protiletadlových raketových sil
• Bojové použití protiletadlového raketového systému

1.7. Usměrňovače

Usměrňovač (elektrický proud) – měnič elektrické energie; mechanické, elektrovakuové, polovodičové nebo jiné zařízení určené k přeměně střídavého vstupního elektrického proudu na stejnosměrný výstupní elektrický proud.

1.7.1. Půlvlnný usměrňovač.

Nejjednodušší schéma půlvlna Usměrňovač se skládá pouze z jednoho prvku usměrňujícího proud (diody). Výstupem je pulzující stejnosměrný proud. Na průmyslových frekvencích (50-60 Hz) není široce používán, protože napájení zařízení vyžaduje vyhlazovací filtry s velkými hodnotami kapacity a indukčnosti, což vede ke zvýšení celkových hmotnostních charakteristik usměrňovače. Půlvlnný usměrňovací obvod však našel velmi široké uplatnění ve spínaných zdrojích s frekvencí střídavého napětí nad 10 kHz, které jsou široce používány v moderních domácích a průmyslových zařízeních. To je vysvětleno skutečností, že při vyšších frekvencích zvlnění usměrněného napětí jsou pro získání požadovaných charakteristik (zadaný nebo přípustný faktor zvlnění) zapotřebí vyhlazovací prvky s nižšími hodnotami kapacity (indukčnosti). Hmotnost a velikost napájecích zdrojů se snižuje se zvyšující se vstupní frekvencí střídavého proudu.

Půlvlnný usměrňovač nebo čtvrtmůstek je nejjednodušší usměrňovač a obsahuje jeden ventil (diodu nebo tyristor).

Napětí ze sekundárního vinutí transformátoru prochází ventilem do zátěže pouze při kladných půlcyklech střídavého napětí. Během záporných půlcyklů je ventil uzavřen, celý pokles napětí nastane na ventilu a napětí na zátěži Un je nulové. Průměrná hodnota střídavého proudu ve vztahu k dodávanému proudu bude:

.

Tato hodnota je poloviční oproti usměrňovači s plným můstkem. Je důležité si uvědomit, že efektivní hodnota výstupního napětí půlvlnného usměrňovače bude menší než dodávaná efektivní hodnota a výkon spotřebovaný zátěží bude dvakrát menší (pro sinusový průběh).

1.7.2. Celovlnný usměrňovač.

Plnovlnný usměrňovač lze postavit pomocí můstkového nebo polomůstkového obvodu (když se např. v případě jednofázového usměrnění proudu použije speciální transformátor s výstupem ze středního bodu sekundárního vinutí a polovičním počtem proud- usměrňovací prvky se dnes používá jen zřídka, protože je náročnější na kov a má vyšší ekvivalentní aktivní vnitřní odpor, tedy velké tepelné ztráty vinutí transformátoru).

Obr. 1. Celovlnný usměrňovač s vyhlazovacím kapacitním filtrem.

Při konstrukci celovlnného usměrňovače s vyhlazovacím kondenzátorem byste měli vždy pamatovat na to, že střídavé napětí se vždy měří v „efektivní hodnotě“, která je 1,41krát menší než jeho maximální amplituda, a usměrněné napětí na kondenzátoru v nepřítomnosti zátěže, bude vždy rovna amplitudě. To znamená, že např. při naměřeném jednofázovém střídavém napětí 12 voltů až po můstkový jednofázový usměrňovač s vyhlazovacím kondenzátorem bude na kondenzátoru (naprázdno) napětí až 17 voltů. Při zátěži bude usměrněné napětí nižší (ale ne nižší než průměrné usměrněné střídavé napětí, je-li vnitřní odpor transformátoru – zdroje střídavého proudu – rovný nule) a závisí na kapacitě vyhlazovacího kondenzátoru.

Volba hodnoty střídavého napětí sekundárního vinutí transformátoru by tedy měla vycházet z maximální přípustné hodnoty dodávaného napětí a kapacita vyhlazovacího kondenzátoru by měla být dostatečně velká, aby napětí pod zátěží nekleslo. pokles pod přípustné minimum. V praxi se počítá i s nevyhnutelným úbytkem napětí při zátěži – na odporu vodičů, vinutí transformátoru, diodách usměrňovacího můstku i s případnou odchylkou od jmenovité hodnoty napětí napájejícího el. transformátor do elektrické sítě.

Obrázek 2. Vstupní střídavé napětí (žlutá) a stejnosměrné výstupní napětí půlvlnného usměrňovače s filtrační kapacitou.

Je třeba poznamenat, že u usměrňovačů s vyhlazovacím kondenzátorem se diody neotevřou na celou půlperiodu napětí, ale na krátkou dobu, kdy okamžitá hodnota střídavého napětí překročí konstantní napětí na filtračním kondenzátoru ( tj. v okamžicích blízkých maximům sinusovky). Proud tekoucí diodami (a vinutím transformátoru) proto představuje krátké výkonné impulsy složitého tvaru, jejichž amplituda výrazně převyšuje průměrný proud spotřebovaný zátěží usměrňovače. Tuto skutečnost je třeba vzít v úvahu při výpočtu transformátoru (možnost výpočtu pro provoz ne do aktivní zátěže a do usměrňovače s kapacitním filtrem) a přijmout opatření k potlačení výsledného impulsního šumu.

1.7.3. AC usměrňovací můstkový obvod.

Diodový most – elektrický obvod určený k přeměně („usměrnění“) střídavého proudu na proud pulzující.

Vstup (Input) obvodu je napájen střídavým napětím (obvykle, ale ne nutně sinusovým). V každém půlcyklu prochází proud pouze 2 diodami, ostatní 2 jsou uzamčeny:

Obr. 3. Usměrnění kladné půlvlny

Obr. 4. Usměrnění záporné půlvlny

Obr. 5. Animace principu činnosti

Výsledkem je, že výstup (DC Output) vytváří napětí pulzující s frekvencí dvakrát větší než je frekvence napájecího napětí:

Obr 6. Červená – původní sinusové napětí, zelená – půlvlnné usměrnění (pro srovnání), modrá – uvažované celovlnné usměrnění

Výhody

• Celovlnná rektifikace pomocí můstku (oproti půlvlnné rektifikaci) umožňuje:
• Získejte výstupní napětí se zvýšenou frekvencí zvlnění, které lze snadněji vyhladit filtrem na kondenzátoru.
• Vyhněte se stejnosměrnému předpětí v transformátoru napájejícím můstek.
• Zvyšte jeho účinnost, což umožňuje vytvořit jeho magnetický obvod menšího průřezu.

Omezení

• Dochází k dvojnásobnému úbytku napětí ve srovnání s půlvlnným usměrněním (propustné napětí diody × 2 ≈ 1 V), což je u nízkonapěťových obvodů někdy nežádoucí. Tuto nevýhodu lze částečně překonat použitím Schottkyho diod s nízkým úbytkem napětí.
• Pokud dojde k vypálení jedné z diod, obvod se změní na půlvlnný, což nemusí být včas postřehnuto a v zařízení se objeví skrytá závada.