Особенности dc тока

Графическое обозначение электроэнергетических объектов на схемах

Графические обозначения Для каждого типа графического документа предусмотрены свои обозначения, регулируемые соответствующими нормативными документами. Чтобы на схеме понимать о каком именно типе выключателя идет речь, это надо помнить.

Для некоторых устройств управления источниками света обозначений нет — например, для кнопочных устройств и диммеров. Буквенные обозначения элементов на схемах: основные и дополнительные В таблице выше приведены международные обозначения.

Последний ГОСТ, который вышел, дополнен многими новыми обознвачениями, актуальный на сегодня с шифром 2. Большая часть обозначений — графические. Это и будет полная принципиальная схема.

Обычно они представляют собой однолинейную схему с обозначением УЗО , автоматических выключателей, контакторов и другого защитного оборудования. D — Символ заземления. Рассмотрим проектную информацию с точки зрения электромонтажника-любителя, желающего своими руками поменять проводку в доме или составить чертеж подключения дачи к электрокоммуникациям. Следует заметить, что чаще в домашней практике используются всего три типа электросхем: Монтажные — для прибора изображается печатная плата с расположением элементов при четком указании места, номинала, принципа крепления и подведения к другим деталям.

Парные галочки при изображении розеток — это количество проводов. В настоящее время у населения и в торговой сети находится в эксплуатации значительное количество разнообразных электронных приборов и устройств, радио- и телевизионной аппаратуры, которые изготавливаются зарубежными фирмами и различными акционерными обществами. Вся информация представлена блоками с подписями — наименованиями устройств.

Как изображают выключатели, переключатели, розетки На некоторые виды этого оборудования утвержденных стандартами изображений нет. Рядом с буквенным обозначением элемента часто стоит его порядковый номер. Виды и типы. Импульсное реле — тоже довольно легко отличить по характерной форме знака. Вид и номер являются обязательной частью условного буквенно-цифрового обозначения и должны быть присвоены всем элементам и устройствам объекта.

Нормативные документы

Зато все другие типы выключателей имеют свои условные обозначения в электрических схемах. Есть отдельные обозначения для двухклавишных и трехклавшных выключателей.

Например, светильники с лампами накаливания изображают в виде кружка, с длинными линейными люминесцентными — длинного узкого прямоугольника. В — значок электричества, отображающий переменное напряжение. Характерная особенность такой схемы — минимальная детализация. Ко всем этим мелочам надо присматриваться и запоминать. Она состоит из устройств, преобразующих неэлектрические величины в электрические, куда не входят генераторы и источники питания.
Условные графические обозначения радиоэлементов

Как правильно применяются

Вне зависимости от принципа функционирования какого-либо источника электротока, в каждом из разделяются электрозаряды физ.тел. Происходит преобразование какой-либо разновидности энергии в электричество.

Такая энергия в технике применяется повсюду. В любом жилище возможно отыскать быттехнику, существенно облегчающую ведение хозяйства. Помимо этого, предотвращается появление пыли, копоти и других неприятных эффектов использования плит и прочих приборов, актуальных до возникновения электричества.

В промышленной сфере электрическая энергия имеет важную роль. Использование тока дает возможность существенно уменьшить траты, так как такой тип энергии дешевле горючего.

Какое отличие между переменным и постоянным током

Ток – это движение заряженных электронов в определенном направлении. Это перемещение необходимо для того, чтобы бытовые и профессиональные электроприборы могли работать с установленной номинальной мощностью. В домашней розетке ток появляется из электростанции, где кинетическая энергия электронов преобразуется в электрическую.

Электроток постоянного характера – электричество, получаемое из аккумулятора телефона или батарейки. Он называется так, потому что направление движения электронов в нем не меняется. На таком принципе основана работа зарядных устройств: они конвертируют переменное электричество сети в постоянное и в таком виде оно накапливается в аккумуляторных батареях.

Переменный ток – электричество в любой домашней электросети. Он называется так из-за того, что направление движения электронов постоянно меняется. Количество изменений направления задается частотой, которая для домашних сетей в СНГ равно 50 Гц. Это значит, что за одну секунду электроток меняет направление движения целых 50 раз. Напряжение же в сети – это максимальный «напор», который заставляет двигаться электроны.

Обозначение постоянного и переменного тока

Обозначение предохранителей

Предохранителями называются специальные коммутационные устройства, защищающие электрические цепи от возникающих аварийных ситуаций. Смысл их работы состоит в отключении защищаемых цепей с помощью разрушения внутренних токоведущих элементов, в тех случаях, когда значение тока превышает установленную норму. Для того, чтобы правильно строить защиту, необходимо точно знать обозначение предохранителей, применяемых в электрических цепях.

Использование предохранителей

Предохранители широко применяются не только в бытовом, но и в промышленном оборудовании, а также могут быть встроены в различные комплектные устройства. Различные модификации защитных приборов рассчитаны на эксплуатацию их в разных условиях, в том числе и климатического характера. Степень защиты всех моделей отличается между собой. Плавкие вставки могут быть разборными или неразборными, отличающимися собственными наполнителями.

Для того, чтобы правильно определять маркировку, необходимо хотя бы в общих чертах знать общее устройство предохранителей. Его основным элементом является плавкая вставка, которая непосредственно отключает электрический ток и подлежащая после этого последующей замене после срабатывания устройства. Здесь же присутствует устройство для гашения дуги, которая возникает при перегорании и расплавлении вставки.

Электрическая связь контактов плавкой вставки и подводящих проводников обеспечивается с помощью специального держателя. Основание предохранителя и держатель плавкой вставки образуют держатель всего предохранителя.

Основные модификации предохранителей

Основными сериями предохранителей являются ПН2, НПН2, ПРС и ППН. В первую очередь, это плавкие предохранители, использующиеся в электрооборудовании промышленных установок и в электрических сетях и принимающие на себя все перегрузки и короткие замыкания. Они рассчитаны на рабочее напряжение, номиналом 220-380 вольт, размещаются на изоляторах в специальных держателях, которые поставляются в комплекте с самим устройством. Эти приборы рассчитаны на продолжительный режим работы в горизонтальном или вертикальном рабочем положении.

Рассматривая обозначение предохранителей, следует остановиться на устройствах серии ППН, которые считаются наиболее совершенными. У них более высокие эксплуатационные характеристики. Потери мощности потребителей при использовании устройств ППН снижаются приблизительно на 30%. Их плавкие вставки рассчитаны на силу тока от 250 до 630 ампер и длительный срок службы.

Таким образом, от правильного выбора предохранителей зависит не только сохранность различного оборудования, но и устойчивая работа электрических цепей. Своевременная и надежная защита позволяет сэкономить значительные средства.

Обозначения на схемах предохранителей японских автомобилей

Приведенные ниже сокращения и обозначения часто можно встретить на схемах предохранителей японских автомобилей:

A/Cкондиционер
ABSАБС
ALTгенератор
ALT-Sгенератор
AMпереключатель двигателя
DEFобогреватель окон
DOMEосвещение салона
DOORдверь
ECUконтрольный (управляющий ) модуль двигателя
EDUконтроль впрыска
EFIсистема электронного контроля впрыска в а/м TOYOTA
ENG MAINглавный двигателя
FANвентилятор
FOGпротивотуманка
Frпередний
F-TAILзадние фонари
GAUGEприборная доска, спидометр
HAZARDаварийные сигналы
HAZ-TRNаварийка-повороты
HEADпередние фары
HEAD LHпередние фары левые
HEAD RHпередние фары правые
HORNзвуковой сигнал
HTRобогреватель
I/UPхолостой ход
IGзажигание
IGNзажигание
MAINглавный
P/Wстеклоподъемник
POWERпитание
PWRпитание
RADрадио
Rrзадний
SIGприкуриватель
SPAREзапасной
STстартер
STOPстоп-сигнал
TAILзадние фонари
TURNповоротники
WASHстеклоомыватель
WIPстеклоочиститель
WIPERстеклоочиститель

Что это такое

Электроток — направленное передвижение электрическим полем заряженных элементов. Носители зарядов металлопроводников — электроны, а кислотных и солевых растворов — ионы. Полупроводниковые носители зарядов именуются электронами и «дырками».

Электрический ток

Чтобы ток существовал, требуется постоянно поддерживать электрополе. Должна быть разница потенциалов, которая поддерживает само поле. Пока такие условия не будут выполнены, заряды упорядоченно перемещаются по замкнутой электроцепи.

Подобные условия возможно создать, к примеру, посредством электрофорной машины. Когда 2 диска вращаются в обратных направлениях, они заряжаются разноименными зарядами. На щётках, которые прилегают к дискам, возникает разница потенциалов. Соединяя контакты, частицы начинают перемещаться упорядоченно. В такой ситуации машина становится электрическим источником.

Что представляет собой ток 

Электрическое напряжение делят на два вида:

  1. постоянное (dc)
  2. переменное (ас)

Обозначение постоянного тока (—), у переменного тока обозначение (~). Аббревиатуры ac и dc устоявшиеся, и употребляются наравне с названиями «постоянный» и «переменный». Теперь рассмотрим в чём их отличие. Дело в том, что постоянное напряжение течёт только в одном направлении, из чего и вытекает его название. А переменное, как вы уже поняли, может менять своё направление. В частных случаях направление переменного может оставаться одним и тем же. Но, кроме направления, у него также может меняться и величина. В постоянном ни величина, ни направление, не изменяется. Мгновенным значением переменного тока называют его величину, которая берётся в данный момент времени.

В Европе и России принята частота в 50 Гц, то есть изменяет своё направление 50 раз в секунду, в то время, как в США, частота равна 60 Гц. Поэтому техника, приобретённая в Соединённых штатах и в других государствах, с отличающейся частотой может сгореть. Поэтому при выборе техники и электроприборов следует внимательно смотреть на то, чтобы частота была 50 Гц. Чем больше частота у тока, тем больше его сопротивление. Также можно заметить, что в розетках у нас дома течёт именно переменный.

Помимо этого, у переменного электрического тока существует деление ещё на два вида:

  • однофазный
  • трёхфазный

Для однофазного необходим проводник, который будет проводить напряжение, и обратный проводник. А если рассматривать генератор трёхфазного тока, у него, на всех трёх намотках вырабатывается переменное напряжение частотой в 50 Гц. Трёхфазная система — это не что иное, как три однофазных электрических цепи, сдвинутых по фазе относительно друг друга под углом в 120 градусов. Посредством его использования, можно одновременно обеспечивать энергией три независимые сети, пользуясь при этом только шестью проводами, которые нужны для всех проводников: прямых и обратных, чтобы проводить напряжение.

А если у вас, например, имеется только 4 провода, то и тут проблем не возникнет. Вам нужно будет только соединить обратные проводники. Объединив их, вы получите проводник, который называют нейтральным. Обычно его заземляют. А оставшиеся внешние проводники кратко обозначают как L1, L2 и L3.

Но существует и двухфазный, он представляет из себя комплекс двух однофазных токов, в которых также присутствуют прямой проводник для проведения напряжения и обратный, они сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 градусов.

Контакты реле.

В зависимости от конструктивных особенностей контакты промежуточных реле бывают нормально разомкнутые (замыкающие), нормально замкнутые (размыкающие) или перекидные.

3.1. Нормально разомкнутые контакты.

Пока напряжение питания не подано на катушку реле, его нормально разомкнутые контакты всегда разомкнуты. При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты замыкаются, замыкая электрическую цепь. На рисунках ниже показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.2. Нормально замкнутые контакты.

Нормально замкнутые контакты работают наоборот: пока реле обесточено, они всегда замкнуты. При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты размыкаются, размыкая электрическую цепь. На рисунках показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.3. Перекидные контакты.

У перекидных контактов при обесточенной катушке средний контакт, закрепленный на якоре, является общим и замкнут с одним из неподвижных контактами. При срабатывании реле средний контакт вместе с якорем перемещается в сторону другого неподвижного контакта и замыкается с ним, одновременно разрывая связь с первым неподвижным контактом. На рисунках ниже показана работа перекидного контакта.

Многие реле имеют не одну, а несколько контактных групп, что позволяет осуществлять управление несколькими электрическими цепями одновременно.

К контактам промежуточных реле предъявляются особые требования. Они должны иметь малое переходное сопротивление, большую износоустойчивость, малую склонность к привариванию, высокую электропроводность и большой срок службы.

В процессе работы контакты своими токоведущими поверхностями прижимаются друг к другу с определенным усилием, создаваемым возвратной пружиной. Токоведущая поверхность контакта, соприкасающаяся с токоведущей поверхностью другого контакта называется контактной поверхностью, а место перехода тока из одной контактной поверхности в другую называется электрическим контактом.

Соприкосновение двух поверхностей происходит не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками, так как даже при самой тщательной обработке контактной поверхности на ней все равно будут оставаться микроскопические бугорки и шероховатости. Поэтому общая площадь соприкосновения будет зависеть от материала, качества обработки контактных поверхностей и усилия сжатия. На рисунке показаны контактные поверхности верхнего и нижнего контактов в сильно увеличенном виде.

В месте перехода тока с одного контакта в другой возникает электрическое сопротивление, которое называется переходным сопротивлением контакта. На величину переходного сопротивления существенное влияние оказывает величина контактного нажатия, а также сопротивление окисных и сульфидных пленок, покрывающих контакты, так как они являются плохими проводниками.

В процессе длительной работы поверхности контактов изнашиваются и могут покрываться налетами копоти, окисными пленками, пылью, непроводящими частицами. Также износ контактов может быть вызван механическими, химическими и электрическими факторами.

Механический износ происходит при скольжении и ударах контактных поверхностей. Однако главной причиной разрушения контактов являются электрические разряды, возникающие при размыкании и замыкании цепей в особенности цепей постоянного тока с индуктивной нагрузкой. В момент размыкания и замыкания на контактных поверхностях происходят явления плавления, испарения и размягчения контактного материала, а также перенос металла с одного контакта на другой.

В качестве материалов для контактов реле применяют серебро, сплавы твердых и тугоплавких металлов (вольфрам, рений, молибден) и металлокерамические композиции. Наибольшее применение получило серебро, обладающее малым контактным сопротивлением, высокой электропроводностью, хорошими технологическими свойствами и относительно невысокой стоимостью.

Следует помнить, что абсолютно надежных контактов нет, поэтому для повышения их надежности применяют параллельное и последовательное включение контактов: при последовательном включении контакты могут разорвать большой ток, а параллельное включение повышает надежность замыкания электрической цепи.

5 Правила выполнения схем[править]

5.1 Правила выполнения структурных схемправить

5.1.1 На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними.

5.1.2 Функциональные части на схеме изображают в виде прямоугольников или УГО.

5.1.3 Графическое построение схемы должно обеспечивать наилучшее представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии.

На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов, происходящих в изделии.

5.1.4 На схеме должны быть указаны наименования каждой функциональной части изделия, если для её обозначения применен прямоугольник.

На схеме допускается указывать тип элемента (устройства) и (или) обозначение документа (основного конструкторского документа, стандарта, технических условий), на основании которого этот элемент (устройство) применен.

При изображении функциональных частей в виде прямоугольников наименования, типы и обозначения рекомендуется вписывать внутрь прямоугольников.

5.1.5 При большом количестве функциональных частей допускается взамен наименований, типов и обозначений проставлять порядковые номера справа от изображения или над ним, как правило, сверху вниз в направлении слева направо. В этом случае наименования, типы и обозначения указывают в таблице, помещаемой на поле схемы.

5.2 Правила выполнения функциональных схемправить

5.2.1 На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями.

5.2.2 Функциональные части и взаимосвязи между ними на схеме изображают в виде УГО, установленных в стандартах ЕСКД. Отдельные функциональные части допускается изображать в виде прямоугольников.

5.2.3 Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой.

5.2.4 Элементы и устройства изображают на схемах совмещенным или разнесенным способом.

5.2.5 При совмещенном способе составные части элементов или устройств изображают на схеме в непосредственной близости друг к другу.

Рисунок 1

5.2.6 При разнесенном способе составные части элементов и устройств или отдельные элементы устройств изображают на схеме в разных местах таким образом, чтобы отдельные цепи изделия были изображены наиболее наглядно.

Разнесенным способом допускается изображать все и отдельные элементы или устройства.

При выполнении схем рекомендуется пользоваться строчным способом. При этом УГО элементов или их составных частей, входящих в одну цепь, изображают последовательно друг за другом по прямой, а отдельные цепи — рядом, образуя параллельные (горизонтальные или вертикальные) строки.

При выполнении схемы строчным способом допускается нумеровать строки арабскими цифрами (см. ).

5.2.7 При изображении элементов или устройств разнесенным способом допускается на свободном поле схемы помещать УГО элементов или устройств, выполненные совмещенным способом. При этом элементы или устройства, используемые в изделии частично, изображают полностью с указанием использованных и неиспользованных частей или элементов (например, все контакты многоконтактного реле).

ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформатор однофазный

Принципиальная схема трансформатора

   Красным (на рисунке ниже) обозначена первичная обмотка, синим вторичная, также изображен сердечник трансформатора, собранный из пластин специальной электротехнической стали. Буквами U1 обозначено напряжение первичной обмотки. Буквами I1 обозначен ток первичной обмотки. U2 обозначено напряжение на вторичной обмотке, I2 ток во вторичной. В трансформаторе две или более обмоток индуктивно связаны. Также трансформаторы могут использоваться для гальванической развязки цепей.

Принцип работы трансформатора

Принцип действия трансформатора

  • U1 =напряжение первичной обмотки.
  • U2 = напряжение вторичной обмотки.
  • w1 = количество витков первичной обмотки.
  • w2 = количество витков вторичной обмотки.
  • кт = коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации — формула

   Если коэффициент трансформации меньше единицы, то трансформатор повышающий, если больше единицы, понижающий. Разберем на небольшом примере: w1 количество витков первичной обмотки равно условно равно 300, w2 количество витков вторичной обмотки равно 20. Делим 300 на 20, получаем 15. Число больше единицы, значит трансформатор понижающий. Допустим, мы мотали трансформатор с 220 вольт, на более низкое напряжение, и нам теперь нужно посчитать, какое будет напряжение на вторичной обмотке. Подставляем цифры: U2=U1\кт = 220\15 = 14.66 вольт. Напряжение на выходе с вторичной обмотки будет равно 14.66 вольт.

Трансформаторы на схемах

   Обозначается на принципиальных схемах трансформатор так:

Обозначение трансформатора на схемах

Трансформатор с двумя вторичными обмотками

   Цифрой «1» обозначена первичная обмотка (слева), цифрами 2 и 3 обозначены вторичные обмотки (справа).

   Существуют специальные сварочные трансформаторы. 

Сварочный трансформатор

Силовые трансформаторы

Фото высоковольтный трансформатор

Трансформатор 6 киловольт

Пример соединения обмоток силового трансформатора

Изображение на схемах трансформатор тока

Трансформатор тока — фото

Лабораторный автотрансформатор — изображение на схеме

Фото ЛАТР

Безопасный ЛАТР изображение на схеме

   Для согласования сопротивления разных частей схемы служит согласующий трансформатор. Также находят применение измерительные трансформаторы для измерения очень больших или очень маленьких величин напряжения и тока.

Тороидальные трансформаторы

   Промышленность изготавливает и так называемые тороидальные трансформаторы. Один из таких изображен на фото: 

Фотография — тороидальный трансформатор

   Преимущества таких трансформаторов по сравнению с трансформаторами обычного исполнения заключаются в более высоком КПД, меньше звуковой дребезг железа при работе, низкие значения полей рассеяния и меньший размер и вес.

   Сердечники трансформаторов, в зависимости от конструкции могут быть различными, они набираются из пластин магнитомягкого материала, на рисунке ниже приведены примеры сердечников:

Сердечники трансформаторов — рисунок

   Форум по трансформаторам

   Обсудить статью ТРАНСФОРМАТОРЫ

Что такое электричество

Появление электричества – это определенная совокупность явлений, которые обусловлены существованием электрических зарядов со знаком «+» и «-», их взаимодействием между собой и возможностью движения. За счет того, что совокупность зарядов может перемещаться по проводнику, обладать притягивающими и отталкивающими свойствами, было открыто явление магнетизма и электричества. Одним из первых это описал Фалес, а позже в 1600 году английский физик Уильям Гилберт. С течением времени знания об этом явлении только увеличивались и прогрессировали.

Виды тока и их графики относительно времени

С точки зрения физики, электричество – это упорядоченное движение положительно и отрицательно заряженных частиц по материалу проводникового типа под действием электрического поля. В качестве частиц выступают ионы, протоны, нейтроны и электроны.

Направленное движение частиц

Стандарт

В большинстве стран стандартной принята частота переменного тока в 50 Гц. В Канаде и США этот параметр составляет 60 Гц. В Японии и ряде других стран используются оба стандарта. На железных дорогах некоторых стран применяется переменный ток с пониженной частотой: Австрия, Норвегия, Германия, Швейцария, Швеция — 16 Гц, США (старые железнодорожные линии) — 25 Гц.

В военной и авиационной технике применяют ток с частотой 400 Гц, что позволяет:

  • уменьшить размеры и массу устройств (с ростом частоты уменьшаются габариты трансформаторов);
  • увеличить скорость вращения двигателей переменного тока.

Электростанции генерируют ток напряжением в 10-20 кВ. Расположенной тут же трансформаторной подстанцией напряжение повышают до сотен и тысяч кВ, после чего он поступает в магистраль.

При значительном увеличении напряжения сильно падает сила тока (мощность равна произведению силы тока на напряжение), чем обеспечивается снижение потерь на нагрев проводника (количество выделяемого тепла определяется формулой Q = I2 * R). Наибольшее в мире напряжение формируется в ЛЭП «Экибастуз Кокчетав» — 1150 кВ.

В населенных пунктах и на предприятиях, напряжение также посредством трансформаторных подстанций, понижают до 220 В, после чего ток поступает в распределительную сеть.

Какой значок напряжения

Напряжение означает поток электрических заряженных частиц по проводнику определенного сечения и  обычно обозначается как «U». Если напряжение в сети постоянное, то около латинской буквы ставится символ прямой линии или двух линий (верхняя сплошная прямая, а нижняя пунктирная). Для мультиметров и прочих приборов, связанных с измерением напряжения, используют латинскую букву «V», которая обозначает единицу измерения напряжения – Вольт (Volt). Значение линий при этом сохраняется.

Важно! Многие обыватели полагают, что напряжение обозначается как «E», но это не так. «Е» — это электродинамическая сила (ЭДС) источника питания проводника

Обозначение вида тока на мультиметре

Таким образом, маркировка проводов, клемм электроприборов и схем имеет совершенно четкий и понятный характер. Она указывает на силу тока и напряжение, с которыми работает та или иная сеть или прибор. Каждый взрослый человек может научиться читать электротехнические схемы буквально за несколько дней, так как для этого достаточно лишь изучить основные маркировки, а также обозначения постоянного и переменного напряжения.

Что называется мощностью электрического тока

Мощность электрического тока (EP -electric power), потребляемая электрооборудованием, равна напряжению на нем, умноженному на ток, протекающий через него.

P = U*I

Данная формула показывает, в каких единицах измеряется электрическая мощность — это В⋅А.

Изменение тока

Формулировка верна для сетей постоянного тока (DC — Direct Current), а в сетях переменного тока (AC -Alternating Current) ситуация более сложна для нагрузок, которые являются реактивными. Чтобы рассчитать истинную EP, потребляемую приемником, необходимо учитывать несинусоидальные формы величин, а также углы сдвига тока опережение/запаздывание, вызванных реактивными нагрузками от присутствия в сети индуктивности (L) и конденсаторов . В таком случае истинная EP, будет меньше, чем простое произведение: U*I.

Треугольник мощности

Важно! Определение такого показателя потребуется при выборе источников питания AC, проектировании проводки и защите электрических цепей. Это вызвано тем, что, хотя кажущаяся энергия больше, чем истинная потребляемая EP, протекающий через нагрузку ток становится большим

Под него необходимо будет выбрать размеры проводов и устройства защиты оборудования электросети.

Выпрямление электроэнергии

До конца XIX века преобразование переменного напряжения в постоянное было проблемой. С изобретением диода — сначала вакуумного, а позже и полупроводникового — ситуация в корне изменилась. Благодаря своим уникальным свойствам, диод отлично различает полярность и позволяет легко сортировать токи с нужным направлением. Сначала для этих целей использовались отдельные диоды, позже появились диодные мосты, обеспечивающие высокое качество выпрямления.

Выпрямитель на одном диоде

Диод проводит ток только в одном направлении, именно поэтому его и называют полупроводниковым прибором. Если к катоду устройства подключить плюс источника напряжения, а к аноду — минус, диод будет вести себя как обычный проводник. Если полярность изменить, то прибор закроется и превратится в диэлектрик. Для ответа на вопрос о том, что это даёт, придется собрать простейшую схему и снова вооружиться осциллографом.

На схеме изображена работа полупроводникового диода в цепи переменного тока. Осциллограмма слева показывает картину на выходе трансформатора — обычный переменный ток. После диода всё существенно меняется — на графике исчезает отрицательная полуволна переменного напряжения. Ток еще не стал постоянным, но он уже не переменный — движения электрического заряда в обратном направлении нет. Такой род тока принято называть пульсирующим. Им еще нельзя питать электронику, но изменения налицо. Остаётся сгладить пики импульсов. Это делают с помощью конденсаторов.

На схеме представлен однополупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Во время положительного импульса напряжение не только питает нагрузку, но и одновременно заряжает конденсатор. Когда импульс заканчивается, конденсатор отдает накопленную энергию, сглаживая скачки напряжения.

Двухполупериодный прибор

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в преобразовании переменного тока в постоянный предыдущим экспериментом, результат ещё далек от идеала. Дело в том, что частота переменного тока довольно низкая (50 Гц), а навешивание сглаживающих конденсаторов имеет свои ограничения. Для того чтобы существенно улучшить форму выходного сигнала, нужно увеличить частоту.

Однако в розетках она строго фиксирована и не зависит от внешних факторов. Отрицательная полуволна напряжения срезается диодом. Поменять её полярность совсем несложно — достаточно лишь добавить несколько диодов, собрав мостовую схему. На рисунке представлен двухполупериодный выпрямитель на четырёх диодах, объясняющий то, как работает диодный мост:

При появлении положительной полуволны диоды VD2, VD3 окажутся включенными в прямом направлении и будут открыты. VD1, VD2 — закрыты. Полуволна свободно проходит к выходу выпрямителя. Когда напряжение сменит полярность, пары диодов поменяются местами — VD1 и VD4 откроются, VD2 и VD3 закроются. Отрицательная полуволна тоже пройдет к выходу, но поменяет полярность. В результате получится все то же импульсное однополярное напряжение, но частота его увеличится вдвое. Останется добавить сглаживающий конденсатор и посмотреть, что получится.

Двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором на изображении показывает, что поставленная задача решена: переменное напряжение преобразовано в постоянное. Конечно, постоянство неидеально — имеются пульсации, однако с ними можно бороться с помощью фильтров. К тому же любая электроника допускает ту или иную величину пульсаций.

Такая схема, состоящая из четырех диодов, стала классической и получила название диодного или выпрямительного моста. Существует отдельная категория электронных приборов — выпрямительные мосты. Они состоят из четырех диодов, соединенных между собой соответствующим образом. В качестве примера можно посмотреть на выпрямительный мост КЦ402Г и его электрическую схему.

Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector