Випрямлячі електричного струму

Випрямлячелектричного струму -перетворювач електричної енергії; механічний, електровакуумний, напівпровідниковий або інший пристрій, призначений для перетвореннязмінноговхідного електричного струму впостійнийвихідний електричний струм.[1][2]

Більшість випрямлячів створює не постійні, а пульсуючі односпрямовані напруга і струм, для згладжування пульсацій яких застосовують фільтри.

Пристрій, що виконує зворотну функцію - перетворення постійних напруги і струму в змінну напругу і струм - називається інвертором. Черезпринцип оборотностіелектричних машинвипрямляч іінверторє двома різновидами однієї і тієї желектричної машини(справедливо тільки для інвертора на базі електричної машини).

Випрямлячі класифікують за такими ознаками:

за видом перемикача струму, що випрямляється

механічнісинхронні з щітково-колекторним комутатором струму (застосовуються в колекторних генераторах постійного струму, в механічних випрямлячах при виробництвіалюмінію)
механічні синхронні з контактним перемикачем (випрямлячем) струму
з електронною керованою комутацією струму (наприклад,тиристорні);
з електронною пасивною комутацією струму (наприклад,діодні);

за потужністю

силові випрямлячі(всилової електроніки, в енергетиці)
випрямлячі сигналів (у радіоелектроніці та автоматиці)

за ступенем використання напівперіодів змінної напруги:

однонапівперіодні -пропускають у навантаження лише одну напівхвилю. Перевага - мінімумвентильних елементів. Недолік - навантаження трансформатора суттєво залежить від фази, через що виникають додаткові гармоніки на висновках трансформатора .
двонапівперіодні - пропускають у навантаження обидві напівхвилі.
неповнохвильові - не повністю використовують синусоїдальні напівхвилі.
повнохвильові - повністю використовують синусоїдальні напівхвилі.

за схемою випрямлення- мостові, з множенням напруги, трансформаторні, з гальванічною розв'язкою, безтрансформаторні і т.д.
за кількістю використовуваних фаз- однофазні, двофазні,трифазніі багатофазні
за типом електронного вентиля- напівпровідниковідіодні, напівпровідниковітиристорні,ламповідіодні (кенотронні),газотронні,ігнітронні,електрохімічніі т.д.
за керованістю- некеровані (діодні), керовані (тиристорні).
за кількістю каналів- одноканальні, багатоканальні.
за величиною випрямленої напруги- низьковольтні (до 100В), середньовольтові (від 100 до 1000В), високовольтні (понад 1000В).
за призначенням— зварювальний, для живлення мікроелектронної схеми, для живлення лампових анодних ланцюгів, для гальваніки та ін.
за рівнем повноти мостів- повномістні, напівмостові, чвертьмостові.
за наявності пристроїв стабілізації- стабілізовані, нестабілізовані.
з управління вихідними параметрами- регульовані, нерегульовані.
за індикацією вихідних параметрів— без індикації, з індикацією (аналоговою, цифровою).
за способом з'єднанняпаралельні, послідовні, паралельно-послідовні.
за способом об'єднання- роздільні, об'єднані зірками, об'єднані кільцями.
за частотою струму, що випрямляється— низькочастотні, середньочастотні, високочастотні.

Випрямлення електричного струму

Випрямлячі зазвичай використовуються там, де потрібно перетворити змінний струм на постійний струм.

Блоки живлення апаратури

Застосування випрямлячів ублоках живленнярадіо- та електроапаратури обумовлено тим, що зазвичай в системах електропостачання будівель або транспортних засобів (літаків, поїздів) застосовуєтьсязмінний струм, і вихідний струм будь-якого електромагнітноготрансформатора, застосованого для гальванічної розв'язки ланцюгів або зниження напруги, завжди змінний, тоді як у більшості випадків електронні схеми і електродвигуни цільової апаратури розраховані на живленняструмом постійноїнапруги.

Блоки живленняпромислової та побутової радіо- та електроапаратури (в т.ч. так звані адаптери (англ.AC-DC adaptor)).

Блоки живлення бортової радіоелектронної апаратури транспортних засобів.

Випрямлячі електросилових установок

Випрямлячі живлення головних двигунів постійного струму автономних транспортних засобів та бурових верстатів.

Як правило, на автономних транспортних засобах (автомобілях,тракторах,тепловозах,теплоходах,атомоходах,>літаках) для отримання електроенергії застосовуютьгенераторизмінного струму, так як вони мають більшу потужність при менших габаритах і вазі, ніж генератори постійного струму. Але для приводівдвигунівтранспорту зазвичай застосовуються двигуни постійного струму, так як вони дозволяють простим перемиканням полюсів струму живлення управляти напрямом руху. Це дозволяє відмовитися від складних, важких і ненадійних коробок перемикання передач. Також застосовується і для приводу бурильних верстатівбурових вишок.

Перетворювачі бортового електропостачання постійного струму автономних транспортних засобів: автотракторної, залізничної, водної, авіаційної та іншої техніки.

Генерація електроенергії на транспортному засобі зазвичай проводиться генератором змінного струму, але живлення бортової апаратури необхідний постійний струм. Наприклад, у легкових автомобілях застосовуються електромеханічні або напівпровідникові випрямлячі.

У зварювальних апаратах постійного струму застосовуються найчастіше мостові схеми на потужних кремнієвих випрямних діодах - вентилях, з метою отримання постійної зварювальної напруги та струму. Він відрізняється від змінного тим, що при використанні його сильніше нагрівається область дуги біля позитивного (+) її полюса, що дозволяє або здійснювати зварювання зварюваних деталей переважно зварювальним електродом, що плавиться, або економити електроди, здійснюючи різання металу електродуговим зварюванням.

Застосування випрямлячів для перетворення змінного струму на постійний викликало поняттясереднього значення струму по модулю(тобто без урахування знака ординати) за період. Придвохнапівперіодному випрямленнісереднє значення по модулю визначається як середньоарифметичне значення всіх ординат обох напівхвиль за цілий період без урахування їх знаків (тобто вважаючи всі ординати за період позитивними, що і має місце при двопівперіодному ідеальному випрямленні.

Приймачами електроенергії з нелінійними характеристиками є насамперед усілякі перетворювальні установки змінного струму в постійний, що використовують різні вентилі.

Сюди відносяться випрямні установки для:

залізничної тяги
міського електротранспорту
електролізу (виробництво алюмінію, хлору, їдкого натру та ін.)
живлення приводів прокатних станів
збудження генераторів електростанцій

Як вентилі до останнього часу використовувалися в основному ртутні випрямлячі (некеровані та керовані). В даний час широке застосування знаходять переважно кремнієві випрямлячі напівпровідникові. Впроваджуються тиристорні випрямлячі.

Зазвичай випрямні установки виконуються великої потужності і приєднуються через спеціальні трансформатори до мережі живлення на напрузі 6 - 10 кВ. Випрямні установки невеликої потужності виконуються за трифазною схемою з нульовим виведенням.

Вентильні блоки перетворювальних підстанцій систем енергопостачання

Для живлення головних двигунів постійного струму прокатних станів, кранів та іншої техніки.

Енергопостачання заводів здійснюється електромережею змінного струму, але для приводів прокатних станів та інших агрегатів вигідніше використовувати двигуни постійного струму з тієї ж причини, що й двигунів транспортних засобів.

Длягальванічнихванн (електролізерів) для отриманнякольоровихметалів істалі, нанесення металевих покриттів та гальванопластики.

Установки електростатичного очищення промислових газів (електростатичний фільтр)

Установки очищення та знесоленняводи

Для електропостачання контактних мережелектротранспортупостійного струму (трамвай,тролейбус,електровоз,метро)

Для несинхронного зв'язкуенергосистемзмінного струму[3]

Для передачі електроенергії постійним струмом[4].

Випрямлячі високочастотних коливань

у перспективних системах збирання енергії оточуючих шумових електромагнітних сигналів.
у перспективних системахбездротової передачі електроенергії.

Детектування високочастотного сигналу

У найпростішому випадкудетекторамплітудно-модульованогосигналу влаштований аналогічно випрямлячу. Принцип роботи заснований на припущенні, що частота несучої значно вище за частоту модулюючого сигналу, акоефіцієнт модуляціїменше одиниці. У цьому випадку сигнал на вході пристрою випрямляється і фільтрується за допомогою ФНЧ з частотою зрізу більше, ніж максимальна частота сигналу, що модулює.