Diode bro

Diode Bridge - et design, der gør det muligt at rette strømmen effektivt. Diodebroen betragtes som en fuldbølge ensretter.

Diode, broer og vanskeligheder med at korrigere den nuværende

Indledningsvis blev dioder kaldt elektronrør med to elektroder. Den opvarmede katode udsendte elektroner, der er i stand til at flyve i en enkelt retning - på anoden. Og i modsat retning strømmer strømmen ikke. Dette gjorde det muligt at afbryde en del af vekselstrømspændingsperioden. Som følge heraf blev strømmen rettet.

Designfejl er indlysende - en del af tiden, halvdelen af ​​intervallet, ordningen er inaktiv. Af denne årsag er det svært at oprette høj effektivitet. Vi taler ikke om effektivitet, men påvirker i stedet den samlede magt. Spændingen i netværket er begrænset til nominel, det er nødvendigt at bruge den eksisterende. Hvis du øger forbruget gennem en enkelt diode, bliver den overophedet og brændt. Her kommer en diodebro til undsætning.

-skemaet De konstruktioner, der diskuteres i denne artikel, har til formål at forbedre visse egenskaber. Ellers ville en diodebro med en enkelt konfiguration have været brugt i lang tid. Den velkendte diodebro på fire ventiler er langt fra den eneste af den simple grund - den er designet til at fungere med en enkelt spændingsfase. Dette er en fejlfri løsning, leveret til vores hjem fra formålet med at redde ledninger og anvendes ikke i industrien.

Lad os starte med Nikola Tesla. Denne mand kom først med et roterende magnetfelt. Tidligere blev vekselstrøm anvendt, men ved hjælp af en enkelt fase kan det lydede fænomen ikke oprettes. Inden i motoren skal du dreje feltet. Den eneste fase til fysisk tilvejebringelse er ikke i stand til. Nikola Tesla opfandt den asynkronmotor med mange poler. Bemærk, at kollektortyperne af motorer kan betjene AC og DC, men det anbefales at undgå design med permanente magneter. Rotoren og statoren er samlet fra kobberviklinger. Vi tror på, at der i det 19. århundrede ikke var nogen lignende typer af motorer.

Tilbage til faser. Efter at have opfundet en asynkron( induktion) vekselstrømsmotor, Nikola Tesla i forbifarten noterede i patentet muligheden for yderligere at forøge faserne, men gik ikke længere. Senere viste Dolivo-Dobrovolsky, at det er meget mere effektivt at bruge tre faser. I dag bruger industrielle strukturer denne mulighed. Bemærk at enhver motor kan køre for at forbruge og generere strøm; læsere forstår, at en enkeltfasediodebro ikke vil være den ideelle løsning. Dette er en fejlfri, trimmet version til husholdningsapparater. Ikke mere.

De indbyggede systemer bærer en trefase generator, dette er det mest effektive design muligt i dag. Har allerede brugt ordningen Larionov. Dette opnår det bedste forhold mellem besparelser og effektivitet. Gode ​​egenskaber har Mitkevich ensretter kredsløb. Skole- og universitetsfysik kurser har en forenklet struktur på grund af den for stærke udvikling af videnskab: det er umuligt at passe alle oplysninger ind i elevernes hoveder for et semester.

Gretz diode bro til husholdningsapparater betragtes ikke som den eneste mulige. Der er tre varianter af fasen, meget mere almindeligt end det forekommer i starten. Dioder i design og egenskaber er meget forskellige fra hinanden. Dette bestemmer ansøgningens specifikationer. For eksempel er magt sorter stærke, men lider store tab. Derfor anvendes Schottky-dioder med et lille spændingsfald ved p-n-forbindelsen i strømforsyningernes udgangskredsløb.

Design af diodebroer

Det eneste design af en diodebro er ikke i stand til at sørge for alle behov. Derfor, i biler brugte Larionov ordning. Vi diskuterer nu designet, først afklar hvorfor diodbroen er såkaldt. I 1833 blev der foreslået en ordning for måling af modstand baseret på udligning af potentialet for mellemstifterne i to grene:

1. Fire modstande er forbundet i en firkant( en for hver side af en geometrisk figur).
2. To hjørner leveres med strøm fra et batteri eller en anden kilde.
3. Med to andre vinkler tages der læsninger af enhver spænding eller strøm.

Betydningen af ​​arbejdet er at dreje indikatorlæsningerne til nul med et potentiometer. Så siger de - balancen af ​​broen er kommet. På det tidspunkt( før offentliggørelsen af ​​Kirchhoff-lovene) vidste de allerede, at spændingsfaldet over to modstande er proportional med deres værdi, hvilket betyder at det er sandt, at: R1 / R2 = R3 / Rx, hvor R2 er et potentiometer, R1 og R3 er konstante modstande af en kendt nominel, Rx er det element, der er under undersøgelse. Så fra den simple andel er den ønskede værdi.

Brokredsen i engelsksproglig litteratur kaldes grunden til, at der er en jumpermåler mellem de to grene af det elektriske kredsløb, der består af modstandene R1, R2 og R3, Rx. Det mindede folk om broen, ordningen blev navngivet i overensstemmelse hermed.

Gretz Diode Bridge

I 1897 udgav elektroniske Zeitung-magasinet( del 25) en notat af Leo Gretz om undersøgelsen af ​​en diodebro. Adskilte læsere besluttede at den angivne person blev opfinder af enheden. Indtil i dag( i 2016) fortsætter det russiske domæne i Wikipedia med en ubestridelig kendsgerning. Faktisk var opfinderne af Gretz diode broen den polske elektriske ingeniør Karol Pollack. Oversigtsforfatterne kunne ikke finde en biografi af en lærde mand på russisk. Det er ikke overraskende, at lille er kendt om patent nr. 96564 af 14. januar 1896.

Figuren viser en forklaring på kredsløbets navn - diodebroen, der er alle tegn:

1. To grene af dioderne i midten er kortsluttet af et belastningskredsløb.
2. vekselstrøm leveres til kvadratens to sider.
3. Ved udgangen er der en konstant spænding.

Faktum er en ulempe ved kredsløbet: spændingsfaldet ved pn-forbindelsen fordobles. På ethvert tidspunkt passerer strømmen gennem et par dioder, og ikke en, som i tilfælde af en fuldbølge-ensretter. Ved høje spændinger er det muligt at forsømme tabene, så kredsløbet ikke brænder, det er forsynet med store rude metalradiatorer. Bilister har allerede forstået, hvad de taler om, bare dødelige bemærker, at det for husholdningsapparater er ikke altid sandt( der er ingen radiator).Årsagen er ikke kraften i personbilkæden. I stedet ved en konstant spænding på 12 V på indbygget netværk er strømmen høj, denne kendsgerning fører til en så stærk varmefrigivelse.

Vi forklarer. Ifølge Joule-Lenz-loven er varmen fra strømmen af ​​elektrisk strøm proportional med kvadratet af strømmen af ​​strømmen. I lavspændingskredsløb skal kobberledninger derfor gøres tykke. Dette er grunden til, at industrispændingen er højere end 12 V. Kilovolts kører i kraftledninger, hvilket hjælper med at reducere kablet tværsnit og spare på materialer. En transformator bruges til konvertering mellem linjerne, som regel er den placeret ved indgangen til ethvert husholdningsapparat.

Dette er nødvendigt for hurtigt at skabe spændingsgrader, der er tæt på de krævede. Opgørelsen er især levende sporet af eksemplet på et katodestrålerør-tv. Indgangstransformatoren bærer mange udgangssvingninger i henhold til antallet af kredsløb. Det er kun for at rette strømmen om nødvendigt, hvilket reducerer udstyrets kompleksitet. For at gøre dette, efter transformationens udgangssvingning sætte diodebroen Gretz( vi taler om enfasede netværk på 220 V).

I moderne pulserende strømforsyninger på en anden måde. Diodebroen er anbragt direkte efter indgangsfilteret, og den hærdede spænding skæres på en tyristor( transistor) nøgle til højfrekvenspulserne, der påføres transformatoren. Dette giver dig mulighed for gentagne gange at reducere størrelsen af ​​kerne og viklinger. Kig på adapteren til en mobiltelefon: Der er en pulstransformator indeni. Størrelsen sammenligner ikke med tv-apparatets strømforsyning. Vi anbefaler at være opmærksom på systemenheden på en pc, hvor kilden producerer mindst 350 watt. Det er nok til et CRT-tv.

Efter pulstransformatoren står ensretteren igen. Nogle gange er det en diodebro baseret på Schottky-dioder med lave spændingsfald på en pn-kryds. Husk ovenstående ulemper. Ved lavspænding af vekselstrømforsyningen er brugen af ​​diodebroer urentabel, antallet af ventiler fordobles. Som følge heraf er tabene højere, hvilket naturligvis reducerer effektiviteten. En yderligere faktor er varmegenerering: Ved lave spændinger skal radiatorer anvendes med høj modstand af pn-forbindelsen.

Modstand pn-junction

Gretz diodebroer er de facto dominerende i dag i husholdningsapparater. Vi gør en lille uddybning om modstanden af ​​pn-krydset.

Som det er kendt, ligner en diodes karakteristika en parabola i den positive del af x-aksen. Uanset formularen er den vigtige kendsgerning, at det til enhver tid i grafen bliver muligt at finde modstand. Du skal bare dele spændingen med strøm. Det viser sig, at diodeens modstand afhænger af den anvendte spænding og i et typisk tilfælde er konstant forandring. Vi finder, som den nuværende spændingsværdi( 220 V), den gennemsnitlige værdi for denne parameter. Tab afhænger af det. Jo lavere modstanden af ​​pn-forbindelsen er, desto bedre. Derfor er det fordelagtigt at anvende Schottky dioder.

Enfase ensrettere ifølge Mitkevichs ordning

Kredsløbet ligner ikke en bro, bortset fra nogle ligheder. Det fremgår af figuren, at belastningen kortslutninger transformatoren vikling grene og dioder. Dette er en strækning. Så enhver kæde kan kaldes en bro. På ethvert tidspunkt arbejder halvdelen af ​​bygningen for Mitkevich-kredsløbet. Den anden er låst.

Det samme er sagt om Gretz diode broen, men her gælder udsagnet for transformatorviklingen, som ikke kan noteres i det foregående tilfælde.

Trefase ensretter

Larionov-ensretteren( se billedet) betragtes ikke som en bro, selvom drivere kalder det så vedholdende. Der er to typer af designs, i terminologien af ​​trefaselinjer kaldet stjerne og trekant. Bilister er oftere i kontakt med den første mulighed, hvor spændingen er lidt højere, og tabet er mindre. Dette skyldes overvejelser om økonomi.

Ordningen med de nævnte hundrede punkter af handicap er kendt. Dette er en sand diode bro, parallel eller seriel forbindelse af tre fuld diode broer.