Większość elektrowni generuje prąd przemienny. Wynika to z konstrukcji generatorów. Jedynymi wyjątkami są panele słoneczne, z których pobierany jest prąd stały.
Ogólnie rzecz biorąc, wybór pomiędzy prądem stałym i zmiennym pod względem produkcji, transportu i konsumpcji jest walką sprzeczności.
Łatwiej jest produkować (wytwarzać w elektrowniach) prąd zmienny.
Transport efektywny kosztowo prąd stały. Zmiana półcykli napięcia przemiennego prowadzi do strat.
Z punktu widzenia transformacji (zmniejszenie napięcia) wygodniej jest pracować z prądem przemiennym. Zasada działania transformatorów jest zbudowana na napięciu impulsowym lub przemiennym.
Większość odbiorców energii elektrycznej (mówimy o urządzeniach) działa na prąd stały. Obwody nie mogą działać przy napięciu przemiennym.
W rezultacie mamy następujący obraz:
Do gniazda przychodzi prąd zmienny o napięciu 220 woltów. A wszystkie urządzenia gospodarstwa domowego (z wyjątkiem tych, które zawierają potężne silniki elektryczne i elementy grzewcze) zasilane są prądem stałym.
W większości sprzętu domowego znajdują się zasilacze. Po obniżeniu (przekształceniu) napięcia konieczne jest przekształcenie prądu z AC na DC. Podstawą tego schematu jest mostek diodowy.
W oparciu o tę definicję prąd przemienny zmienia kierunek z pewną częstotliwością (w sieci energetycznej 50 Hz) o stałej wartości.
To ważne! Ponieważ wiemy, że do zasilania większości obwodów elektrycznych potrzebne jest napięcie biegunowe - w zasilaczach urządzeń prąd zmienny jest zastępowany przez prąd stały.
Dzieje się to w dwóch lub trzech etapach:
Za pomocą zespołu diod prąd przemienny przekształca się w pulsacyjny. Jest to poprawiony harmonogram, jednak taka jakość mocy nie wystarcza do normalnego funkcjonowania obwodu.
Aby wygładzić pulsacje, po moście zainstalowany jest filtr. W najprostszym przypadku jest to typowy kondensator biegunowy. Jeśli chcesz zwiększyć jakość - dodał dusić.
Po konwersji i wygładzeniu konieczne jest zapewnienie stałej wartości napięcia roboczego.
W tym celu stabilizatory napięcia są instalowane w trzecim etapie.
A jednak pierwszym elementem każdego zasilacza jest mostek diodowy.
Może być wykonany zarówno z pojedynczych części, jak i pojedynczo.
Pierwsza opcja zajmuje dużo miejsca i jest trudniejsza do zainstalowania.
Istnieją zalety:
taka konstrukcja jest niedroga, łatwiejsza do zdiagnozowania, aw przypadku awarii jednego elementu zmienia się tylko.
Drugi projekt jest kompaktowy, błędy w instalacji są wykluczone. Koszt jest jednak nieco wyższy niż pojedynczych diod i nie da się naprawić pojedynczego elementu, trzeba zmienić cały moduł.
Przypomnij sobie charakterystykę i cel diody. Jeśli nie wchodzisz w szczegóły techniczne - on przekazuje prąd elektryczny w jednym kierunku i zamyka swoją ścieżkę w przeciwnym kierunku.
Właściwość ta wystarcza już do złożenia najprostszego prostownika na pojedynczej diodzie.
Element jest po prostu zawarty w obwodzie szeregowo, a co drugi impuls prądowy biegnący w przeciwnym kierunku jest odcięty.
Ta metoda nazywa się półfali i ma wiele wad:
Bardzo silne tętnienie, między półokresami następuje przerwa w dostarczaniu prądu, równa długości połowy sinusoidy.
W wyniku odcięcia dolnych fal sinusoidy napięcie zmniejsza się o połowę. Przy dokładnym pomiarze redukcja jest większa, ponieważ występują straty w diodach.
Możliwość obniżenia napięcia o połowę po wyprostowaniu znalazła zastosowanie w narzędziach.
Mieszkańcy wielomieszkaniowych wejść, zmęczeni nieustannie zmieniającymi się płonącymi żarówkami - wyposażają je w diody.
Po włączeniu sekwencyjnie zmniejsza się jasność blasku, a lampa "żyje" znacznie dłużej.
Prawdziwy silny błysk powoduje zmęczenie oczu, a taka lampa nadaje się tylko do oświetlenia awaryjnego.
Aby zmniejszyć straty, stosuje się kombinację czterech elementów.
Schemat pracy mostka diodowego:
W każdym kierunku prądu przemiennego przepływa przez styki wejściowe, wyjście mostka diodowego zapewnia stałą biegunowość na stykach wyjściowych.
Częstotliwość tętnień takiego połączenia jest dokładnie dwa razy większa od częstotliwości prądu przemiennego na wejściu.
Ponieważ ramiona mostu nie mogą jednocześnie przepuszczać prądu w obu kierunkach - zapewnione jest stabilne zabezpieczenie obwodu.
Nawet jeśli masz w swoim urządzeniu mostek diodowy, nie będzie zwarcia lub napięcia.
Niezawodność obwodu mostu była testowana przez dziesięciolecia. Zabezpieczenie przed przepięciem na wejściu gwarantuje transformator.
Od przeciążenia oszczędza stabilizator przy wyjściu. Przełamuje mostek diodowy tylko w przypadku użycia wadliwych części lub w samochodzie, gdzie obwód jest poddawany stałemu obciążeniu.
Spadek napięcia w mostku diodowym wynosi do 0,7 wolta. Podczas używania konwencjonalnych komponentów w obwodach niskiego napięcia, czasami spadek napięcia wynosi do 50% nominalnego źródła zasilania. Ten błąd nie jest dozwolony..
Aby zapewnić działanie zasilaczy o napięciu od 1,5 V do 12 V - stosowane są diody Schottky'ego.
Przy przepływie prądu stałego spadek napięcia na pojedynczym układzie nie przekracza 0,3 wolta. Pomnożyć przez cztery elementy na moście - okazuje się całkiem akceptowalną wartość strat.
Ponadto, jeśli most Dioda Schottky'ego na poziom hałasu - dostajesz wartość nieosiągalną dla krzemu p-n diod.
Kolejną zaletą ze względu na brak złącza pn jest możliwość pracy z wysoką częstotliwością.
Dlatego prostowniki przekraczające napięcie wysokiej częstotliwości są wykonane wyłącznie na diodach tego typu.
Jednak diody Schottky'ego mają również wady. Pod wpływem napięcia wstecznego, nawet przez krótki czas - element zawodzi.
Sprawdzanie mostka diodowego za pomocą multimetru pokazuje, że przyczyna ta ma nieodwracalne konsekwencje.
Wspólne germanu lub ogniwo krzemowe ze złączem p - n jest niezależnie przywracane po odwróceniu biegunowości.
Dlatego też mosty na diodach Schottky'ego są stosowane tylko w niskonapięciowych zasilaczach i w obecności zabezpieczeń przed odwrotnym napięciem.
Prostownik jest montowany na konwencjonalnej podstawie elementu, więc powiemy Ci, jak przetestować mostek diodowy w domu za pomocą multimetru.
Ilustracja pokazuje, jak prąd płynie przez most. Zasada testowania jest taka sama jak przy sprawdzaniu pojedynczej diody.
Przeglądamy katalog, które wyjścia modułu odpowiadają zmiennemu wejściu lub wyjściu biegunowemu - i przeprowadzamy wybieranie numeru.
Ponieważ prąd w przeciwnym kierunku nie przepływa przez diodę, nieprawidłowe wyniki testu wskazują na uszkodzenie mostu.
Usunięcie mostu nie jest konieczne, pozostałe elementy zasilacza nie mają wpływu na pomiar.
Podsumowanie: każdy z was może samodzielnie zamontować mostek diodowy i naprawić go w razie awarii. Wystarczy posiadać podstawowe umiejętności z zakresu elektrotechniki.
Obejrzyj wideo: jako multimetr, aby sprawdzić mostek diodowy generatora samochodowego.
https://m.youtube.com/watch?v=SDMj2xcuCOo
Szczegółowa opowieść o tym, jak sprawdzić mostek diodowy za pomocą multimetru w tej fabule wideo
Jedną z najważniejszych części urządzeń elektronicznych zasilanych prądem zmiennym o napięciu 220 woltów jest tzw. Mostek diodowy. Mostek diodowy jest jednym z rozwiązań obwodów, na podstawie którego wykonywana jest funkcja prostownika prądu przemiennego.
Jak wiadomo, do pracy z większością urządzeń nie jest wymagany prąd przemienny, lecz bezpośredni. Dlatego istnieje potrzeba prostowania prądu przemiennego.
Myślę, że to jest oczywiste, że w przypadku poszczególnych diod trzeba po prostu wymienić jedną wadliwą diodę, która, odpowiednio, będą tańsze.
W rzeczywistości zespół mostka diodowego może wyglądać tak.
Zespół diod KBL02 na płytce drukowanej
Lubię to.
Zespół diod RS607 na komputerze pokładowym
I tak wygląda zestaw diodowy DB107S do montażu powierzchniowego (SMD). Pomimo niewielkich rozmiarów, zestaw DB107S może wytrzymać prąd przewodzenia 1 A i napięcie wsteczne 1000 V.
Mocniejsze mostki diodowe prostownika wymagają chłodzenia, ponieważ podczas pracy stają się bardzo gorące. Dlatego ich budowa jest konstrukcyjnie zaprojektowana z możliwością montażu na grzejniku. Na zdjęciu - mostek diodowy KBPC2504obliczone dla prądu stałego o wartości 25 amperów.
Oczywiście każdy zespół mostu można zastąpić 4 osobnymi diodami, które odpowiadają pożądanym parametrom. Jest to konieczne, gdy pożądany montaż nie jest dostępny.
Czasami stawia to początkujących w zamieszaniu. Jak prawidłowo podłączyć diody, jeśli zamierzasz produkować mostek diodowy z poszczególnych diod? Odpowiedź jest pokazana na poniższym rysunku.
Warunkowy obraz mostka diodowego i zespołu diod
Jak widać, jest to całkiem proste. Aby zrozumieć, jak podłączyć diody, należy wpisać obraz diody w romb.
Na schematach obwodów i obwodach drukowanych mostek diodowy może być oznaczony inaczej. Jeżeli używane są oddzielne diody, skrót jest po prostu wskazany obok nich. Vd, a jego numer porządkowy w schemacie znajduje się obok niego. Na przykład: Vd1 – Vd4. Czasami używane jest oznaczenie Vds. Oznaczenie to jest zwykle wskazywane obok symbolu mostka prostownika. List S w tym przypadku oznacza, że jest to zgromadzenie. Możesz również znaleźć oznaczenie Bd.
Obwód mostu jest aktywnie wykorzystywany w niemal każdej elektronice, która zasilana jest jednofazową siecią prądu zmiennego (220 V): centra muzyczne, odtwarzacze DVD, kineskopy i telewizory LCD .... Tak, gdzie to po prostu nie jest! Ponadto znalazł zastosowanie nie tylko w zasilacze transformatorowe ale także pod wpływem impulsu. Przykładem zasilacza impulsowego, w którym ten schemat jest używany, jest zwykłe zasilanie komputera. Na jego płytce łatwo jest wykryć mostek prostownika z pojedynczych diod wysokiej mocy lub jeden zespół diodowy.
W spawarkach znajdują się bardzo mocne mostki diodowe, które są przymocowane do radiatora. To tylko kilka przykładów tego, gdzie można zastosować to rozwiązanie obwodu.
Na początek odpowiedz na pytanie o przestój: "Jakie jest napięcie w sieci?" Najprawdopodobniej powiedzą; "220 woltów." Inni dodadzą: "Zmienna, 50 herców". Wszystko to, oczywiście, jest prawdą. Napięcie (efektywne) w większości sieci oświetleniowych wynosi 220 V i jest zmienne, sinusoidalne, a częstotliwość sinusoidalnych oscylacji wynosi 50 Hz, co odpowiada okresowi powtarzania 20 milisekund.
Rysunek 1.
Ale niewielu wie, że wartość amplitudy napięcia w sieci wynosi około 310 V, a różnica (zakres) między wartością maksymalną i minimalną wynosi aż 620 V (rysunek 1a). Łatwo obliczyć wartość amplitudy - należy pomnożyć efektywne napięcie przez √2. Co to daje? W ten sposób można obliczyć, jakie napięcie stałe otrzymuje się naprzemiennie, jeśli jest prostowane.
Odbywa się to za pomocą diod półprzewodnikowych (rysunek 2a). Dioda (oznaczona symbolem VD1) ma dwie elektrody - katodę (k) i anodę (a). Prąd przez diodę może przechodzić tylko w kierunku od anody do katody (wzdłuż "strzałki" jej obrazu graficznego). Z drugiej strony prąd płynący przez diodę (zwłaszcza jeśli jest to krzem) ledwo płynie - mówią, że wtedy dioda jest "zamknięta".
Rysunek 2.
Aby wyprostować najdoskonalszą - pełną falę, cztery (VD1 - VD4) diody są łączone w tak zwany obwód mostkowy (rysunek 2b). Ale są gotowe mostki diodowe - na rysunku 2c pokazano jeden z nich - VD1.
Działa podobnie do prostownika chodnikowego typu dvuhpopudiodny.
Wyobraźmy sobie zwykłą żarówkę HL1 o napięciu 220 V. Następnie, zgodnie ze schematem na rysunku 3a, będzie świecić w przybliżeniu w ten sam sposób, jak gdyby diody VD1 - VD4 w ogóle nie istniały. Wszakże kiedy polaryzacja napięcia jest pokazana w sieci przez 10 ms, pokazana na rysunku 3b, prąd przepłynie przez diodę VD1, lampę HL1 i diodę VD4. Gdy podczas pozostałych 10 ms polaryzacja napięcia w sieci zostanie odwrócona (rysunek 3c), prąd przepłynie przez VD3, pompę HL1 i diodę VD2. Innymi słowy, teraz prąd przez lampę HL1 idzie cały czas w tym samym kierunku, a nie w różnych kierunkach, takich jak rys. 1 w sieci o zmiennym tonie. Ale na żarówkę nie ma różnicy - jej nitka nagrzewa się równo, bez względu na kierunek, w którym płynie prąd. Ogrzewanie będzie takie samo, przykładamy napięcie do lampy zgodnie ze schematem na rysunku 1a (napięcie przemienne o częstotliwości 50 Hz) lub zgodnie ze schematem na rysunku 1b (napięcie pulsacyjne o częstotliwości 100 Hz).
Rysunek 3.
Jeśli teraz równolegle z lampą podłączymy kondensator tlenkowy (elektrolityczny) C1 (na rysunku 3d), lampa HL1 będzie migać znacznie jaśniej. W końcu rezerwa mocy elektrycznej w kondensatorze C1 jest prawie wystarczająca do skompensowania spadku napięcia w "interwałach" pomiędzy poszczególnymi pulsacjami. W konsekwencji, napięcie na kondensatorze C1 będzie zbliżone do wartości amplitudy 310 V (Figura 1c). W trakcie takiego eksperymentu nasza żarówka może po prostu się wypalić!
Zakładamy, że nasz eksperyment jest czysto spekulacyjny - jest mało prawdopodobne, że będziesz potrzebował tak wysokiego napięcia (310 V!), Który tymczasem był popularny w technologii lampowej. Teraz tranzystor i technologia IC zajmują się napięciami mniejszymi niż 10 ... 50 razy. Tak, to dobrze - ten poziom jest już całkiem bezpieczny.
Zredukuj napięcie w zwykły sposób - za pomocą transformatora obniżającego T1 (rysunek 4). Może być wypełniaczem ze starej lampy telewizyjnej. Jeżeli uzwojenie pierwotne zastosuję 220 V, wówczas napięcie wtórnego uzwojenia II będzie w przybliżeniu 7,5 V. Już wiemy, że jest to efektywna wartość napięcia. Oznacza to, że wartość amplitudy powinna wydawać się 1,41 razy większa i wynosić będzie około 10,5 V. Ale na kondensatorze C1 będzie faktycznie nieco mniejsza, a mianowicie około 9 V. Faktem jest, że do tej pory konwencjonalnie nie wzięliśmy pod uwagę spadku napięcia na dwóch "otwartych" diodach. I to aż o około 1,4 V (dla diod krzemowych). Dlatego w rzeczywistości otrzymamy stałe napięcie około 9 V. Nasz prostownik sieciowy będzie mógł pełnić rolę akumulatorów Krona, Korund, Oreol-1 lub 7D-0, 115-U1.1. Z takiego prostownika jest całkiem możliwe zasilenie małego odbiornika, małego odtwarzacza ...
Rysunek 4.
Aby podłączyć się do sieci, prostownik używa zwykłej wtyczki XP1 (rysunek 4), do której podłączono urządzenie za pomocą gniazda XS1, pobranego ze starej baterii "Kron". Kondensator tlenkowy C1 może być dowolnego rodzaju: im większa jest jego pojemność, tym lepiej, tym mniejsze pulsacje napięcia prostowanego będą. Mostek diodowy VD1 jest pobierany z dowolnym indeksem literowym z zestawów diodowych serii KTS405, KTS402. Jeśli nie ma gotowego zestawu, zastępowany jest mostem złożonym z czterech diod. Najbardziej odpowiednie diody do takiej wymiany to seria KD105 lub KD208, KD209. Ale możesz zastosować nowoczesną serię KD226 lub użyć serii D226 popularnej w przeszłości. Jeśli nie weźmiesz krzemu, ale diody germanu, wtedy napięcie rektyfikowane wzrośnie do prawie 10 V, co jednak jest całkiem do przyjęcia dla sprzętu. Wynikowy "dodatek" wyjaśnia fakt, że diody germanu mają spadek napięcia mniejszy (około 0,4 V na każdą diodę) niż krzem (około 0,7 V). Takie diody, całkiem możliwe, zostały "zabłąkane" przez zapalonych radioamatorów, i podzieliłyby się nimi. Stare diody z serii D7 (na przykład D7ZH, D7E) będą działać bardzo dobrze. Ale nawet starsze są odpowiednie - DGTs-24, DGTs-25, DGTs-26, DGTs-27.
Nie zapomnij sprawdzić diod w dobrym stanie przed montażem, jest to szczególnie ważne, jeśli przypadkowo je masz. Możesz je sprawdzić na różne sposoby, ale najlepiej zrobić to przy użyciu omomierza. W jednym kierunku dioda (zwłaszcza jeśli jest to german) będzie miała bardzo mały opór, w drugim zaś będzie bardzo duża (jeśli jest krzemem).
