Egyenirányító

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Az egyenirányító segítségével váltakozó áramot alakíthatunk egyenárammá.

Alapvetően diódák alkotják, amik régebben elektroncsőből, illetve szelénből, germániumból, újabban szilíciumból készülnek. Kapcsolástechnikailag lehet egy- és kétutas. Lineáris tápegységekben túlnyomórészt négy diódából álló, ún. Graetz-kapcsolású egyenirányítást alkalmaznak. Háromfázisú rendszerben 6 egyenirányító elem szükséges.

Az egyenirányító kapcsolások összehasonlítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • fázisáram
  • útszám: megmutatja, hogy a tápláló transzformátor szekunder tekercsében egy periódus alatt milyen irányban folyik áram (egy- vagy kétutas)
  • ütemszám: megmutatja, hogy egy bemenő periódus alatt a kimenő áramnak hány hulláma van

Hálózati egyenirányítók kialakítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az elektronikus áramkörök táplálásához tápegységet használunk. A tápegység az alábbi részekből épül fel:

  • hálózati transzformátor: előállítja a kívánt váltakozó feszültséget, galvanikus elválasztást biztosít
  • egyenirányító
  • szűrő: csökkenti az egyenirányítót feszültség hullámosságát, búgófeszültség
  • stabilizátor: stabilizálja a kimeneti feszültséget, a bemenő feszültség váltakozásával és a terhelő áram változásával szemben

Hálózati transzformátor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Hálózati transzformátor.JPG

A hálózati transzformátort az átvinni kívánt teljesítmény alapján méretezik, ez meghatározza a vasmag szükséges keresztmetszetét. A transzformátor vasmagja speciális ötvözésű, hidegen hengerelt vaslemezből készül, és lemezelt kialakítású. A mágneses ellenállás a hengerlés irányában kicsi. A lemezelt kialakítás az örvényáramok miatt szükséges, és ezért a lemezek villamos ellenállása is nagy, ezt a szilícium ötvöző biztosítja (ami kb. 6%). A hagyományos transzformátorvasmag leggyakrabban E és I idomokból áll, anyaga transzformátor lemez. A transzformátor primer és szekunder feszültségeinek arányát menetszámuk aránya határozza meg.

Veszteség.JPG

A transzformátor vesztesége

    • örvényáramú veszteség
    • rézveszteség

A vasmag összerakása során keletkező légrés jelentősen befolyásolja az üresjárati áramfelvételt.

Egyenirányítók[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egyutas együtemű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A kapcsolás csak a szinuszjel pozitív (felső) részét engedi át a dióda miatt. Ezért együtemű.

  • Uki=U2-Ud

Egyutasegyütemű.JPG

Egyutas kétütemű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A kapcsolás az elektroncsöves egyenirányítók korában alakult ki. Középkivezetéses, kettős szekunder tekercsű transzformátort igényel.

Működése: a középkivezetéshez képest az egyik félperiódusban az egyik, másik félperiódusban a másik dióda kap nyitóirányú előfeszítést.

Egyutaskétütemű.JPG

Kétutas kétütemű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A félvezető egyenirányítók feleslegessé teszik a középkivezetéses transzformátort, mert négy darab diódával olyan hídkapcsolás hozható létre, mely mindkét félperiódusban a terhelésen azonos áramirányt biztosít [1]. A hídkapcsolású egyenirányítók egyedi diódákból is kialakíthatók, de gyártanak komplett hidakat is.

Az egyenirányítók kimenetén lüktető egyenfeszültséget kapunk, a fogyasztón e feszültség átlagértéke végez munkát, ezt integrálszámítással határozhatjuk meg.

Kétutaskétütemű.JPG

Kétütemű egyenirányítók[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Mivel mindkét félperiódusban van egy hullám, az átlagérték kétszerese az együteműnek. Az egyenirányított feszültség egy egyenfeszültségű összetevőből, valamint egy váltakozó összetevő szuperpozíciója, e váltakozó összetevő 100 Hz frekvenciájú. Ez a lüktetés csak kevés estben viselhető el, mert a tápfeszültség ingadozását eredményezi. Ezt a lüktetést, mivel hallható, „búgófeszültségnek” nevezzük.

  • A búgófeszültség csökkentése

Az egyenirányító kimenetére kötött nagy kapacitású kondenzátor a csúcsértékére töltődik, és a terhelő áram függvényében csökkenti a kimenő feszültség ingadozását, ezt a kondenzátort „puffer” kondenzátornak nevezzük. Kétütemű egyenirányítóknál a búgófeszültség fele akkora.

Szűrők[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A búgófeszültség tovább csökkenthető aluláteresztő szűrők segítségével. Két aluláteresztő szűrőtípus terjedt el, az RC és az LC, mindkettő lényege, hogy az egyenfeszültséget nem csillapítja, a váltakozó feszültségre pedig nagy leosztást hoz létre.

Szűrő.JPG

Feszültségstabilizálás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Stab.JPG

Sok esetben nem engedhető meg, hogy a tápfeszültség ingadozzon, ezért stabilizálni kell a kimenő feszültséget. A változásnak két oka lehet, a bemenő feszültség, és a terhelő áram ingadozása. A stabilizátor e hatásokat küszöböli ki. A stabilizálás két elven valósítható meg: soros vagy párhuzamos sönt stabilizátorral.

Zener.JPG

A zener-dióda karakterisztikájánál fogva feszültséggenerátoros jellegű, így feszültség stabilizálására alkalmas. A legegyszerűbb stabilizátort egy zener diódából és egy ellenállásból építhetjük fel, ezt elemi stabilizátornak nevezzük. Az elemi stabilizátorokat elsősorban állandó terhelésre alkalmazzuk, a bemenő feszültség ingadozásának kiküszöbölésére. A zener diódás stabilizátort csak kis terhelő áramra alkalmazhatjuk.

It < Iz min

A stabilizálás jellemzésére a stabilizálási tényezőt használjuk. S=ΔUki/ΔUbe

  • A stabilizálás fokozható előstabilizálással.

Előstab.JPG

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Az egyfázisú kétutas kétütemű egyenirányító hidat – mely által a hídkapcsolás jelen esetben létrejött – más néven Graetz-hídnak nevezik.