Что такое выпрямитель (нормализатор) напряжения
Нормализатор, регулятор, выпрямитель – это синонимы слова стабилизатор, если мы говорим про нестабильное напряжения в сети. Бытует мнение что они выполняют разные функции, но это не так. Точное название – стабилизатор напряжения , но правильно называть и выпрямитель, нормализатор и регулятор, как Вам по душе. Все они относятся к аппаратам которые созданы для защиты электротехнического оборудования от скачков вольтажа в сети.
Для чего нужен выпрямитель напряжения?
К сожалению, электросети в Украине находятся в плачевном состоянии, так как монтировались еще во времена Советского Союза. С развитием населения и потребностях в бытовой, промышленной аппаратуре, нагрузка на электролинии растет и в большинстве случаев наблюдаются широкие перепады напряжения. Особенно это заметно в загородной местности и иногда заметно в мегаполисах. Для того чтобы спасти дорогостоящую технику — понадобиться выпрямитель напряжения.
На рынке Украины представлен широкий ассортимент стабилизаторов вольтажа, как отечественного так и зарубежного производства. Чаще всего завозятся Китайские регуляторы, из достоинств которых можно выделить только цену. Поэтому мы рекомендуем приобретать продукцию украинского производства, она обладает отличными характеристиками стабилизации, высоким качеством и длительным ресурсом эксплуатации (до 20 лет).
Выпрямители по типу:
На сегодняшний день можно выделить три основных типа :
Симисторные стабилизаторы . Не имеют в составе механических запчастей. Стабилизации происходит с помощью автотрансформатора, микропроцессора и симисторных ключей. Производятся в основном в Украине. Самые популярные модели, так как сохраняют работоспособность на протяжении 20 лет. Также быстро реагируют на изменение характеристик сети. Имеют высокую стоимость. Подключаются с помощью клемм в разрыве фазы, после счетчика. Считаются бытовой электроаппаратурой, поэтому не нуждаются в согласовании с энергокомпаниями. Рассчитаны на круглосуточную работу.
Релейные. Принципе действия основан на переключении обмоток (ступеней) трансформатора с помощью реле. Регуляторы эконом класса. Так как нуждаются в обслуживании из-за выхода из строя реле. Применяются для холодильников, стиральных машинок, котлов. Включаются непосредственно в розетку с помощью вилки.
Сервоприводные. В основном завозятся из Китая, но встречаются и качественные европейские выпрямители. Выдают высокую точность на выходе. Графитовая щетка переключает ступени автотрансформатора. Применяются как для отдельной техники так и для всего помещения, дома, квартиры.
Для того чтобы выбрать выпрямитель напряжения – нужно определить параметры вольтажа в сети с помощью вольтметра, так как стабилизаторы производятся с разными входящими параметрами. Далее нужно подсчитать необходимую мощность и не забыть прибавить двадцати процентный запас (рекомендуется производителем для долгой и бесперебойной работы). И конечно нужно не забыть про точность выпрямителя. Чем больше ступеней в устройстве – тем меньше погрешность на выходе. Если у Вас трехфазная сеть — необходимо устанавливать трехфазное устройство, правда в большинстве случаев можно обойтись тремя однофазными моделями.
Среди лидеров продаж продукции можно выделить следующих производителей : стабилизаторы Укртехнология , стабилизаторы Элекс , Volter , Прочан, Струм, LVT .
Наша компания специализируется на продаже оборудования данной тематики. Специалисты интернет-магазина могут ответить на все Ваши вопросы, звоните!
Источник
Тема 2.3. Электронные выпрямители и стабилизаторы
Виды выпрямителей и их характеристики. Выпрямителем называется устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Основное назначение выпрямителя заключается в сохранении направления тока в нагрузке при изменении полярности приложенного напряжения. Выпрямитель можно рассматривать как один из типов инверторов напряжения. В состав выпрямителя могут входить: силовой трансформатор СТ, вентильный блок ВБ, фильтрующее устройство ФУ и стабилизатор напряжения СН. Трансформатор СТ выполняет следующие функции: преобразует значение напряжения сети, обеспечивает гальваническую изоляцию нагрузки от силовой сети, преобразует количество фаз силовой сети. В импульсных источниках питания трансформатор обычно отсутствует, так как его функции выполняет высокочастотный инвертор.
Обобщенная структурная схема выпрямителя
Вентильный блок ВБ является основным звеном выпрямителя, обеспечивая однонаправленное протекание тока в нагрузке. В качестве вентилей могут использоваться электровакуумные, газоразрядные или полупроводниковые приборы, обладающие односторонней электропроводностью, например, диоды, тиристоры, транзисторы и др. Идеальные вентильные элементы должны пропускать ток только в одном (прямом) направлении и совсем не пропускать его в другом (обратном) направлении. Реальные вентильные элементы отличаются от идеальных прежде всего тем, что они пропускают некоторый ток в обратном направлении и имеют падение напряжения при протекании прямого тока. Это сказывается на снижении КПД вентильного блока и снижении эффективности выпрямителя в целом.
Фильтрующее устройство ФУ используется для ослабления пульсаций выходного напряжения. В качестве фильтрующего устройства обычно используются фильтры нижних частот (ФНЧ), выполненные на пассивных R, L, С элементах или, иногда, с применением активных элементов — транзисторов, операционных усилителей и пр. Качество ФУ оценивают по его способности увеличивать коэффициент фильтрации q , равный отношению коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра.
Стабилизатор напряжения СН предназначен для уменьшения влияния внешних воздействий: изменения напряжения питающей сети, температуры окружающей среды, изменения нагрузки и др., — на выходное напряжение выпрямителя. Если к стабильности выходного напряжения не предъявляется особых требований, то стабилизатор может быть или совсем исключен или его функции переданы другим узлам. Например, в импульсных источниках питания функции стабилизатора может выполнять регулируемый инвертор (РИ) или регулируемый вентильный блок.
Кроме основных узлов, в состав выпрямителя могут входить различные вспомогательные элементы и узлы, предназначенные для повышения его надежности: узлы контроля и автоматики, узлы защиты и др., например, узлы автоматического переключения напряжения питающей сети 110-220 В.
Классификация выпрямителей. Для классификации выпрямителей используют различные признаки: количество выпрямленных полуволн (полупериодов) напряжения, число фаз силовой сети, схему вентильного блока, тип сглаживающего фильтра, наличие трансформатора и др.
По количеству выпрямленных полуволн различают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители. По числу фаз питающего напряжения различают однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазные выпрямители. При этом под числом фаз питающего напряжения понимают число питающих напряжений с отличными друг от друга начальными фазами.
Питание электронной аппаратуры чаще всего осуществляется с помощью маломощных выпрямителей, работающих от однофазной сети переменного тока. Такие выпрямители называются однофазными. Они делятся:
а) на однополупериодные, в которых ток через вентиль проходит в течение одного полупериода переменного напряжения сети;
б) двухполупериодные, в которых ток проходит через вентиль в течение обоих полупериодов;
в) схемы с умножением напряжения.
Для питания мощных промышленных установок используют выпрямители средней и большой мощности, работающие от трехфазной сети. В современных выпрямителях в качестве вентилей чаще всего используются полупроводниковые диоды.
В электронной аппаратуре широко применяются преобразователи постоянного напряжения, позволяющие преобразовать постоянный ток одного напряжения в постоянный или переменный ток другого напряжения.
Схемы однофазных выпрямителей приведены на рисунке ниже .
Однофазный однополупериодный выпрямитель , схема которого приведена на рисунке — а, является простейшим. Такой выпрямитель пропускает на выход только одну полуволну питающего напряжения. Такие выпрямители находят ограниченное применение в маломощных устройствах, так как они характеризуются плохим использованием трансформатора и сглаживающего фильтра.
Двухполупериодный выпрямитель , приведенный на рисунке — б, представляет собой параллельное соединение двух однофазных выпрямителей, питаемых от двух половин вторичной обмотки w 2 и w 2 ‘ . С помощью этих полуобмоток создаются два противофазных питающих выпрямители напряжения. Форма выходного напряжения такого выпрямителя приведена на рисунке — б. Этот выпрямитель характеризуется лучшим использованием трансформатора и фильтра. Его часто называют выпрямителем со средней точкой вторичной обмотки трансформатора.
Однофазный мостовой выпрямитель (рисунок — в) является двухполупериодным выпрямителем, питаемым от однофазной сети. В отличие от предыдущей схемы его можно использовать для выпрямления напряжения сети и без трансформатора. К его недостаткам относится удвоенное число выпрямительных диодов, однако трансформатор в таком выпрямителе используется наиболее полно, так как нет подмагничивания магнитопровода постоянным током и ток во вторичной обмотке протекает в течение обоих полупериодов. Из-за увеличенного падения напряжения на выпрямительных диодах такие выпрямители редко используются при выпрямлении низких напряжений (меньше 5 В)
Однофазный выпрямитель с удвоением напряжения (рисунок — г) представляет собой последовательное соединение двух однофазных однополупериодных выпрямителей. В первом полупериоде при положительном напряжении на аноде диода VDI заряжается конденсатор С 1 а во втором полупериоде проводит диод VD2 и конденсатор С 2 заряжается напряжением противоположной полярности. Так как эти конденсаторы включены последовательно, то выходное напряжение почти удваивается. Конденсаторы С 1 и С 2 могут использоваться как элементы фильтра. Трансформатор в этой схеме используется так же полно, как и в мостовой. Эту схему можно получить из мостовой схемы, изображенной на рисунке — в, если заменить диоды VD3 и VD4 конденсаторами С 1 и С 2 . В связи с этим такой выпрямитель часто называют полумостовым. К достоинствам схемы можно отнести уменьшение вдвое выходного напряжения трансформатора, а к недостаткам — наличие двух конденсаторов С 1 и С 2 .
С хемы выпрямителей, питаемых от однофазной сети: однополупериодный (а), двухфазный двухполупериодный (б), однофазный мостовой (в) и однофазный с последовательным включением (схема удвоения) (г)
Форма выходного напряжения такого выпрямителя приведена на рисунке ниже под буквой » б». Этот выпрямитель характеризуется лучшим использованием трансформатора и фильтра. Его часто называют выпрямителем со средней точкой вторичной обмотки трансформатора.
Формы напряжений на входе и выходе выпрямителей, питаемых от однофазной сети, при резистивной нагрузке без фильтра: однополупериодного (а) и двухполупериодного (б)
Виды стабилизаторов и их основные характеристики. Стабилизатором напряжения называют устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Изменение напряжения на нагрузке может быть вызвано рядом причин: колебаниями напряжения первичного источника питания (сети переменного напряжения, аккумулятора, гальванического элемента), изменением нагрузки, изменением температуры окружающей среды и др.
По принципу работы стабилизаторы делят на параметрические и компенсационные . В свою очередь параметрические стабилизаторы бывают однокаскадными, многокаскадными и мостовыми. Компенсационные стабилизаторы могут быть с непрерывным или импульсным регулированием; и те и другие могут быть последовательного или параллельного типа.
Параметрические стабилизаторы осуществляют стабилизацию напряжения за счет изменения параметров полупроводниковых приборов: стабилитронов, стабисторов, транзисторов и др. Изменяемым параметром полупроводниковых стабилизаторов напряжения является их сопротивление или проводимость.
Компенсационные стабилизаторы представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования напряжения на нагрузке, выполненные на полупроводниковых приборах. Выходное напряжение в этих стабилизаторах поддерживается равным или пропорциональным стабильному опорному напряжению, которое обычно создается одним из типов параметрических стабилизаторов. Компенсационные стабилизаторы содержат регулирующий элемент (обычно транзистор), который может включаться последовательно или параллельно нагрузке. Регулирующий элемент может работать в непрерывном или ключевом режимах. В импульсных стабилизаторах используется ключевой режим работы регулирующего элемента. В стабилизаторах с непрерывным регулированием регулирующий элемент работает в непрерывном режиме.
По выходной мощности стабилизаторы можно разделить на маломощные (до 1Вт), средней мощности (до 250 Вт) и большой мощности (свыше 250 Вт). Маломощные стабилизаторы используются в измерительной технике, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях. Стабилизаторы средней мощности используются для питания маломощных электронных устройств. Мощные стабилизаторы применяют для питания лазерных установок, электронных микроскопов и др.
По точности поддержания выходного напряжения на нагрузке стабилизаторы делят на прецизионные (изменение напряжения не более 0,005%), точные (изменение напряжения от 0,01 до 0,005%), средней точности (изменение напряжения от 0,1 до 0,01%) и низкой точности (изменение напряжения от 1 до 0,1%). В прецизионных стабилизаторах для получения наивысшей точности поддержания выходного напряжения используются специальные устройства, исключающие влияние изменения температуры окружающей среды (термостаты или криостаты).
Основные параметры стабилизаторов напряжения. Параметры стабилизаторов напряжения позволяют сравнивать их по качеству работы, выбирать те, которые удовлетворяют требованиям эксплуатации электронных устройств. К таким параметрам относят: номинальное выходное напряжение U вых , диапазон изменения входного напряжения U вх.min и U вх.max , диапазон изменения тока нагрузки I н.min и I н.max , коэффициент полезного действия η, коэффициент нестабильности по напряжению K нU и коэффициент нестабильности по току K нI , коэффициент сглаживания пульсаций K СГ и быстродействие.
Номинальное напряжение стабилизации U вых – это выходное напряжение стабилизатора при нормальных условиях его эксплуатации (определенное входное напряжение, заданный ток нагрузки, установленная температура окружающей среды). Если стабилизатор позволяет регулировать выходное напряжение, то задается диапазон изменения выходного напряжения U вых.min и U вых.max . Диапазон изменения входного напряжения U вх позволяет установить пределы изменения напряжения на входе стабилизатора, при которых сохраняются точностные свойства стабилизатора.
Диапазон изменения тока нагрузки I н позволяет установить пределы изменения тока нагрузки, при котором сохраняются точностные свойства стабилизатора.
Коэффициент полезного действия стабилизатора η ст – это отношение мощности, отдаваемой в нагрузку Р н , к мощности Р пот , потребляемой от первичного источника питания:
Источник