Diodenbrücke

Diodenbrücke - ein Design, mit dem Sie den Strom effizient korrigieren können. Die Diodenbrücke gilt als Vollweggleichrichter.

Diode, Brücken und Schwierigkeiten bei der Gleichrichtung des Stroms

Anfangs wurden Dioden Elektronenröhren mit zwei Elektroden genannt. Die erhitzte Kathode emittierte Elektronen, die in eine Richtung fliegen konnten - an der Anode. In umgekehrter Richtung fließt der Strom nicht. Dadurch konnte ein Teil der Wechselspannungsperiode unterbrochen werden. Als Ergebnis wurde der Strom gleichgerichtet.

Der Konstruktionsfehler ist offensichtlich - Teil der Zeit, die Hälfte des Intervalls, das Schema ist inaktiv. Aus diesem Grund ist es schwierig, eine hohe Leistung zu schaffen. Wir sprechen nicht über Effizienz, sondern beeinflussen die Gesamtleistung. Die Spannung im Netzwerk ist auf die Nennspannung begrenzt. Die vorhandene Spannung muss effektiv verwendet werden. Wenn Sie den Verbrauch durch eine einzige Diode erhöhen, wird sie überhitzen und brennen. Hier kommt eine Diodenbrücke zur Rettung.

-Schema Die in diesem Artikel beschriebenen Konstruktionen zielen darauf ab, bestimmte Eigenschaften zu verbessern. Ansonsten wäre eine Diodenbrücke einer einzelnen Konfiguration lange Zeit verwendet worden. Die bekannte Diodenbrücke auf vier Ventilen ist aus einfachem Grund keineswegs die einzige - sie ist so ausgelegt, dass sie mit einer einzigen Spannungsphase arbeitet. Dies ist eine fehlerhafte Option, die aus Gründen des Kabelspars an unsere Haushalte geliefert wird, und wird in der Industrie nicht angewendet.

Beginnen wir mit Nikola Tesla. Dieser Mann hatte zuerst ein rotierendes Magnetfeld. Bisher wurde Wechselstrom verwendet, aber mit Hilfe einer einzigen Phase kann das angekündigte Phänomen nicht erzeugt werden. Innerhalb des Motors müssen Sie das Feld drehen. Die einzige Phase, die physisch bereitgestellt werden muss, ist nicht in der Lage. Nikola Tesla erfand den Asynchronmotor mit vielen Polen. Beachten Sie, dass die Kollektortypen mit Wechselstrom und Gleichstrom betrieben werden können. Es wird jedoch empfohlen, Designs mit Permanentmagneten zu vermeiden. Rotor und Stator sind aus Kupferwicklungen zusammengesetzt. Wir glauben, dass es im 19. Jahrhundert keine ähnlichen Motortypen gab.

Zurück zu den Phasen. Nikola Tesla, der einen asynchronen( Induktions-) Wechselstrommotor erfunden hatte, bemerkte im Patent die Möglichkeit, die Phasen weiter zu erhöhen, ging aber nicht weiter. Später hat Dolivo-Dobrovolsky bewiesen, dass es viel effizienter ist, drei Phasen zu verwenden. Heute nutzen Industriebauten diese Option. Beachten Sie, dass jeder Motor laufen kann, um Strom zu verbrauchen und Strom zu erzeugen. Die Leser werden verstehen, dass eine einphasige Diodenbrücke nicht die ideale Lösung ist. Dies ist eine fehlerhafte, getrimmte Version für Haushaltsgeräte. Nicht mehr.

Die On-Board-Systeme verfügen über einen Drehstromgenerator. Dies ist die effizienteste Konstruktion, die heute möglich ist. Bereits verwendetes Schema Larionov. Dadurch wird das beste Verhältnis von Einsparungen und Effizienz erreicht. Gute Eigenschaften haben Mitkevich Gleichrichterschaltungen. Physikalische Kurse für Schulen und Universitäten sind aufgrund der zu starken Entwicklung der Wissenschaft vereinfacht: Es ist unmöglich, alle Informationen für ein Semester in die Köpfe der Studenten zu integrieren. Die

-Gretz-Diodenbrücke für Haushaltsgeräte gilt nicht als die einzig mögliche. Es gibt drei Varianten der Phase, viel häufiger als es zunächst scheint. Dioden in Design und Eigenschaften unterscheiden sich stark voneinander. Dies bestimmt die Besonderheiten der Anwendung. Beispielsweise sind Leistungsvarianten mächtig, erleiden jedoch große Verluste. Daher werden Schottky-Dioden mit einem kleinen Spannungsabfall am p-n-Übergang in den Ausgangskreisen der Schaltnetzteile verwendet.

Designs von Diodenbrücken

Das einzige Design einer Diodenbrücke ist nicht in der Lage, alle Anforderungen zu erfüllen. Daher in Autos verwendet Larionov-Schema. Wir besprechen nun das Design und klären zuerst, warum die Diodenbrücke so genannt wird. Im Jahr 1833 wurde ein System zur Widerstandsmessung vorgeschlagen, das auf dem Potentialausgleich der mittleren Stifte zweier Zweige basiert:

1. Vier Widerstände sind in einem Quadrat verbunden( einer für jede Seite einer geometrischen Figur).
2. Zwei Ecken werden von einer Batterie oder einer anderen Quelle mit Strom versorgt.
3. Bei zwei anderen Winkeln werden beliebige Spannungen oder Stromwerte gemessen.

Die Arbeit bedeutet, die Anzeigewerte mit einem Potentiometer auf Null zu setzen. Dann sagen sie - das Gleichgewicht der Brücke ist gekommen. Zu dieser Zeit( vor der Veröffentlichung der Kirchhoff-Gesetze) wussten sie bereits, dass der Spannungsabfall über zwei Widerstände proportional zu ihrem Wert ist, was bedeutet, dass gilt: R1 / R2 = R3 / Rx, wobei R2 ein Potentiometer ist, R1 und R3 konstante Widerstände eines bekannten nominellen sind, Rx ist das untersuchte Element. Dann ergibt sich aus dem einfachen Verhältnis der gewünschte Wert.

Die Brückenschaltung in der englischsprachigen Literatur wird genannt, weil zwischen den beiden Zweigen der elektrischen Schaltung, bestehend aus den Widerständen R1, R2 und R3, Rx, ein Jumper-Messgerät vorhanden ist. Es erinnerte an die Brücke, das Schema wurde entsprechend benannt.

Gretz-Diodenbrücke

1897 veröffentlichte die Zeitschrift Elektronische Zeitung( Teil 25) eine Notiz von Leo Gretz über das Studium einer Diodenbrücke. Separate Leser entschieden, dass die angegebene Person der Erfinder des Geräts wurde. Bis heute( 2016) behauptet die russische Domain von Wikipedia eine unbestreitbare Tatsache. Tatsächlich war der Erfinder der Gretz-Diodenbrücke der polnische Elektroingenieur Karol Pollack. Die Autoren der Rezension konnten keine Biografie eines gelehrten Ehemanns auf Russisch finden. Es ist nicht überraschend, dass wenig über das Patent Nr. 96564 vom 14. Januar 1896 bekannt ist.

Die Abbildung zeigt eine Erläuterung des Namens der Schaltung - der Diodenbrücke, es gibt alle Anzeichen:

1. Zwei Zweige der Dioden in der Mitte werden durch einen Lastkreis kurzgeschlossen. Die beiden Seiten des Quadrats werden mit Strom versorgt.
2. Am Ausgang liegt eine konstante Spannung an.

Die Tatsache ist ein Nachteil der Schaltung: Der Spannungsabfall am pn-Übergang verdoppelt sich. Der Strom fließt zu jeder Zeit durch ein Diodenpaar und nicht durch eine, wie im Fall eines Vollweggleichrichters. Bei hohen Spannungen können die Verluste vernachlässigt werden, so dass die Schaltung nicht brennt, sondern mit großen robusten Metallstrahlern versorgt wird. Autofahrer haben bereits verstanden, worüber sie sprechen, bloße Sterbliche weisen darauf hin, dass dies bei Haushaltsgeräten nicht immer der Fall ist( es gibt keinen Kühler).Der Grund ist nicht die Kraft in der Pkw-Kette. Vielmehr ist der Strom bei einer konstanten Spannung von 12 V im Bordnetz hoch, was zu einer so starken Wärmeabgabe führt.

Wir erklären es. Nach dem Joule-Lenz-Gesetz ist die Wärme aus dem elektrischen Stromfluss proportional zum Quadrat der Stromstärke. Aus diesem Grund müssen in Niederspannungsschaltkreisen Kupferdrähte dick gemacht werden. Dies ist der Grund, warum die Industriespannung höher als 12 V ist. Kilovolt verlaufen in Stromleitungen, wodurch der Kabelquerschnitt reduziert und Material eingespart wird. Für die Umrechnung zwischen den Leitungen wird ein Transformator verwendet, der sich in der Regel am Eingang eines Haushaltsgeräts befindet.

Dies ist erforderlich, um schnell Spannungswerte zu erstellen, die nahe an den erforderlichen Werten liegen. Die Aussage wird besonders anschaulich am Beispiel eines Kathodenstrahlröhrenfernsehers verfolgt. Der Eingangstransformator trägt entsprechend der Anzahl der Stromkreise viele Ausgangswicklungen. Es muss nur noch der Strom gleichgerichtet werden, was die Komplexität der Ausrüstung verringert. Dazu wird nach der Ausgangswicklung des Transformators die Diodenbrücke Gretz( wir sprechen hier von Einphasennetzen von 220 V) gelegt.

In modernen gepulsten Stromversorgungen anders. Die Diodenbrücke befindet sich direkt hinter dem Eingangsfilter, dann wird die gleichgerichtete Spannung an einem Thyristor( Transistortaste) von den an den Transformator angelegten Hochfrequenzimpulsen unterbrochen. Dadurch können Sie die Größe des Kerns und der Wicklungen wiederholt reduzieren. Schauen Sie sich den Adapter für ein Mobiltelefon an: Im Inneren befindet sich ein Impulstransformator. Die Größe lässt sich nicht mit der Stromversorgung des Fernsehgeräts vergleichen. Wir empfehlen, auf die Systemeinheit eines PCs zu achten, bei der die Quelle mindestens 350 Watt produziert. Das reicht für einen CRT-Fernseher.

Nach dem Impulstransformator steht der Gleichrichter wieder. Manchmal handelt es sich um eine Diodenbrücke auf der Basis von Schottky-Dioden mit geringen Spannungsabfällen an einem pn-Übergang. Erinnern Sie sich an die oben genannten Nachteile. Bei niedrigen Ausgangsspannungen des Schaltnetzteils ist der Einsatz von Diodenbrücken unrentabel, die Anzahl der Ventile verdoppelt sich. Infolgedessen ist der Verlust höher, was natürlich die Effizienz verringert. Ein weiterer Faktor ist die Wärmeerzeugung: Bei niedrigen Spannungen müssen Radiatoren mit einem hohen Widerstand des pn-Übergangs verwendet werden.

Widerstand PN-Übergang

Gretz-Diodenbrücken sind heutzutage die De-facto-Dominante in Haushaltsgeräten. Wir machen einen kleinen Exkurs über den Widerstand des PN-Übergangs.

Bekanntlich ähnelt die Charakteristik einer Diode einer Parabel im positiven Teil der x-Achse. Unabhängig von der Form ist es wichtig, dass an jedem Punkt des Diagramms Widerstand gefunden werden kann. Sie müssen nur die Spannung durch den Strom teilen. Es stellt sich heraus, dass der Widerstand der Diode von der angelegten Spannung abhängt und sich in einem typischen Fall ständig ändert.Ähnlich dem aktuellen Spannungswert( 220 V) finden wir den Durchschnittswert für diesen Parameter. Verluste hängen davon ab. Je niedriger der Widerstand des pn-Übergangs ist, desto besser. Daher ist es vorteilhaft, Schottky-Dioden zu verwenden.

Einphasengleichrichter nach Mitkevichs Schema

Die Schaltung sieht bis auf einige Ähnlichkeiten nicht wie eine Brücke aus. Aus der Figur ist ersichtlich, dass die Last die Zweige der Transformatorwicklung und der Dioden kurzschließt. Das ist eine Strecke. Jede Kette kann also Brücke genannt werden. Zu jeder Zeit arbeitet die Hälfte der Bauarbeiten für die Mitkevich-Rennstrecke. Der zweite ist gesperrt.

Das Gleiche gilt für die Gretz-Diodenbrücke, aber hier gilt die Aussage für die Transformatorwicklung, die im vorherigen Fall nicht bemerkt werden kann.

Dreiphasen-Gleichrichter

Der Larionov-Gleichrichter( siehe Bild) wird nicht als Brücke betrachtet, obwohl die Treiber dies so hartnäckig nennen. In der Terminologie von Dreiphasenlinien, Stern und Dreieck genannt, gibt es zwei Arten von Designs. Autofahrer haben häufiger Kontakt zur ersten Option, bei der die Spannung etwas höher und der Verlust geringer ist. Dies ist auf wirtschaftliche Erwägungen zurückzuführen. Parallele und serielle

Das Schema, das die genannten einhundert Punkte des Handicaps gibt, ist bekannt. Dies ist eine echte Diodenbrücke, Parallel- oder Reihenschaltung von drei Volldiodenbrücken.