Токоизправители. Схема Грец и схема Иларионов

Токоизправителите, като схема Грец и схема Иларионов, преобразуват променливия електрически ток в постоянен. Полученият на изхода ток, при повечето токоизправители, не е постоянен, а пулсиращ. За изглаждане на пулсациите се използват различни филтри. Има много видове токоизправители. Ето някои популярни класификации:

• Според вида на устройството – механически, тиристорен, транзисторен, диоден;
• Според мощността – силов и маломощен;
• Според броят на изправените полупериоди – еднополупериодни (пропускат само едната полувълна на синусоидата), двуполупериодни (пропускат и двете полупериода), непълновълнови (използват само част от синусоидалната полувълна на тока), пълновълнови (използват пълната полувълна на тока);
• По големината на изправеното напрежение – нисковолтов (до 100V), средноволтов (от 100 до 1000V), високоволтов (над 1000V);
• По броя на използваните фази – еднофазен, двуфазен, трифазен и многофазен;
• По схемата – мостов, с умножение на напрежението, трансформаторен, с галваническо разделение;
• По управляемост – неуправляеми (диоден), управляем (тиристорен);

Тук ще се спрем по-подробно на гореказаните токоизправители: схема Грец и схема Иларионов.

Схема Грец

Схемата Грец е диоден, двуполупериоден мост, преобразуващ променливия ток в пулсиращ. Изобретена е от немският физик Лео Грец. На входа се подава променливо напрежение, което може и да не е синусоидално. Във всеки от полупериодите, токът протича само през два диода.

Разгледайте Грец Схеми в магазина на Викиват

Другите два са запушени. В резултат на изхода се получава напрежение, пулсиращо с честота, два пъти по-голяма от захранващото напрежение.

Разгледайте Грец Схеми в магазина на Викиват

За да се постигне изправено, а не пулсиращо напрежение, е необходимо поставянето на кондензатор, но може и дросел или стабилизатор на напрежение.

Предимствата на двуполупериодното (двупътното) изправяне, реализирано чрез схема Грец, пред еднополупериодното, са очевидни: полученото на изхода напрежение е с удвоена честота и след това лесно може да се „изглади“ с кондензаторен филтър, избягва се постоянното подмагнитване на вторичната намотка на трансформатора, по-високо КПД.

Схемата Грец може да се конструира от отделни диоди, а може и да бъде в капсулован блок. Вторият вид токоизправител е по-евтин и по-компактен, а и монтажа на подобен модул е по-лесен. Освен това подбраните в компонента диоди са с еднакви характеристики и се намират в постоянен топлинен режим. Недостатъкът на схема Грец реализирана като блока е, че ако изгори един от диодите, трябва да се изхвърли цялата конструкция.

Разгледайте Грец Схеми в магазина на Викиват

Особености на схемата Грец

Често схемата Грец се поставя в един корпус с трансформатор, като така създаденото устройство се нарича адаптер или захранване. Параметрите, които напълно определят един адаптер са: номинален постоянен ток на изхода на адаптера и диапазон на неговото изменение, мощност, номинално входно напрежение и диапазон на неговото изменение. При конструиране или избор на двуполупериоден токоизправител трябва да се помни, че входящото променливо напрежение винаги трябва да се измерва и отчита по неговата ефективна стойност, а изправеното напрежение след кондензатора, при липса на товар – по неговата амплитудна стойност и то е 1.41 пъти по-голямо от ефективното. Например: ако измереното еднофазно напрежение преди моста е 12VAC, то след моста и кондензатора ще бъде 17VDC.

При натоварване, напрежението на изхода на изправителя ще намалее, но само до стойността на ефективното напрежение. Това намаление зависи от вътрешното съпротивление на трансформатора и капацитета на филтриращия кондензатор. От тук следва, че при избор на напрежение на вторичната намотка на трансформатора, трябва да се изхожда от максимално допустимата стойност на входящото напрежение, а капацитета на изглаждащия кондензатор трябва да бъде достатъчно голям, така че напрежението на изхода, под товар, да не слиза под минимално допустимото за схемата, която ще захранва. Разбира се за по-голяма точност, трябва да се вземе в предвид съпротивлението на свързващите проводници, както и възможно най-голямата амплитуда на входящото напрежение.

Разгледайте Грец Схеми в магазина на Викиват

Схема Иларионов

Най-разпространените трифазни токоизправители са по схема Миткевич

– с 3 диода, при който всеки вентил (диод) е отпушен през част от единия полупериод на съответната фаза

и схема Иларионов – с 6 диода.

По-малко познатите схеми са схемата с 3 паралелни моста с 12 диода и схемата с 3 последователни моста с 12 диода. В зависимост от включването на трифазният трансформатор или трифазният генератор (звезда или триъгълник) различаваме изправител триъгълник Иларионов и звезда Иларионов.

Триъгълник Иларионов

В изправителя триъгълник Иларионов загубите в медта са по-големи, затова по-често използваната схема е звезда Иларионов.

Първичните намотки на трифазния трансформатор са три и могат да се свържат като звезда или като триъгълник, вторичните намотки са или също три или кратни на три. В работата на схемата триъгълник на Иларионов има два периода: големият период е равен на 360° (2) малък период равен на 60° () и се повтаря повече от 6 пъти. Малкият период се състои от два малки полупериода от по 30° (), които са огледално симетрични.

Изправителят триъгълник Иларионов има по-голяма средна електродвижеща сила от схемата Миткевич, както се вижда от формулата.

Звезда Иларионов

се използва в генераторите за електрозахранване на почти всички транспортни средства (автотракторни, наводни, подводни, въздушни и др. ), В захранването на дизел-електроходите (локомотиви и кораби) почти цялата мощност се получава от токоизправител звезда Иларионов. Средната електродвижеща сила в схемата звезда Иларионов е по-голяма от тази в схемата триъгълник Иларионов.

Други трифазни токоизправители

Други използвани схеми са 12 импулсен статичен трифазен изправител, представляващ включени два изправителя на Иларионов с изместване на фазата на входния трифазен ток. Така се получава удвояване на броя на изправените полупериоди в сравнение със стандартните мостове на Иларионов. Относителната амплитуда на пулсациите се намалява, при удвояване на честотата на пулсациите на изправеното напрежение.

Още по слабо позната схема е трифазен изправител „шест моста“ последователно и паралелно. Състои се от два трифазни трансформатора, на които първичните намотки са свързани – на единия в звезда, а на другия в триъгълник, което измества фазата на 30°.

Шестте вторични намотки се свързват с шест моста (24 диода), като мостовете могат да се свързват по различни начини, например паралелно всичките шест моста.

Пулсациите на изправеното трифазно напрежение са толкова малки, че на практика няма нужда от допълнителни филтри. Такъв тип изправители се наричат пълномостови.

6 моста паралелноТози изправител, както и изправителая с три паралелни моста, по много параметри превъзхождат както мостовете на Иларионов, така и мостовете на Миткевич, като при това използва много по малки по ток диоди, т.е. получаваме изправител с голяма мощност създаден от елементи с малка мощност.