Что такое выпрямитель?

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это устройство, которое выпрямляет ток с помощью полупроводниковых элементов.

Выпрямление — это преобразование переменного тока в постоянный ток, которое производится с использованием свойства диодов и т. п. проводить ток только в одном направлении.

Применение выпрямителей

Выпрямители широко используются для подачи постоянного тока.

Знакомые примеры — адаптеры переменного тока для питания ПК и смартфонов. В промышленных приложениях они используются для управления большими двигателями и электролиза. Выпрямители, такие как тиристоры, уже давно используются для управления двигателями.

Поезда — это типичные машины, работающие от двигателей постоянного тока, и они питаются от выпрямителей. В последние годы управление скоростью двигателей переменного тока стало обычным явлением, и поезда, работающие от двигателей переменного тока, стали широко распространены на железнодорожных линиях. Инверторы, которые управляют скоростью двигателей переменного тока, используют полупроводники, называемые биполярными транзисторами или IGBT.

Принцип выпрямителей

Выпрямители используют полупроводники для преобразования переменного тока в постоянный. Существуют различные типы полупроводников, включая диоды, которые проводят ток только в одном направлении, и тиристоры, которые проводят ток только тогда, когда сигнал поступает на затвор.

Все эти полупроводники сделаны с помощью pn-перехода, объединяющего полупроводники p-типа и n-типа, и используют разницу уровней энергии между полупроводниками.

Другая информация о выпрямителях

1. Полупроводники, используемые в выпрямителях

Диоды состоят из полупроводников p-типа и n-типа. Полупроводники p-типа имеют более высокий уровень энергии, чем полупроводники n-типа. Поэтому дырки p-типа могут легко перетекать в полупроводники n-типа, в то время как электроны n-типа испытывают трудности с перетеканием в полупроводники p-типа. В результате ток течет, когда потенциал p-стороны высок, в то время как ток не течет, когда потенциал n-стороны высок.

Терминал p-стороны является анодом, а терминал n-стороны — катодом. Тиристор состоит из полупроводников, уложенных в порядке p, n, p, n, с выводом затвора, выведенным из средней p-части. Прикладывая напряжение от этой части затвора к стороне катода, ток может течь от анода к катоду.

Это называется включением. Если вы хотите выключить тиристор, который был включен, вы можете вернуть его в исходное состояние, сделав напряжение на стороне катода выше, чем на стороне анода.

2. Роль выпрямителя в промышленности и дома

Выпрямители уже давно используются на заводах и в домах. Электричество, используемое для домашних стационарных телефонов, представляет собой постоянное напряжение, преобразованное в постоянное с помощью выпрямителя. Выпрямители также встроены в адаптеры переменного тока, используемые для зарядки компьютеров и смартфонов. Выпрямители всегда используются внутри электронных схем инверторных кондиционеров, которые используют инверторы для управления температурой.

Выпрямители также широко используются в промышленности до сих пор. Многие линии постоянного тока с выпрямителями все еще используются в поездах. Выпрямители используются для электролитического рафинирования на заводах по нанесению алюминиевого покрытия. Например, некоторые дуговые печи используют постоянный ток, а выпрямители используются в качестве источников питания.

Ожидается, что спрос на выпрямители в будущем возрастет. Электромобили загружаются многочисленными батареями, чтобы выдерживать дальние поездки. Батареи не могут заряжаться от переменного тока и должны выпрямляться с помощью выпрямителя. Таким образом, выпрямители играют важную роль и будут продолжать широко использоваться.

3. Напряжение выпрямителя

Напряжение питания, выпрямленное выпрямителем, можно изменять в соответствии с источником питания. Напряжение, выпрямленное диодом, можно изменять с помощью конденсатора, реактора или резистора. Однако, если напряжение изменяется с помощью резистора, возникают тепловые потери.

При изменении напряжения в настоящее время широко используются выпрямители, использующие тиристоры или IGBT. Это связано с тем, что напряжение можно непрерывно изменять, просто изменяя угол дуги.

4. Емкость выпрямителя

Выпрямители также являются частью электрических компонентов и, следовательно, имеют допустимый ток. Допустимый ток также определяет емкость.

Как и в случае с проводкой и контактами контактора, чем больше размер, тем больше емкость выпрямителя. Мощность выпрямителя определяется значениями тока и напряжения, которые могут выдержать отдельные компоненты, при этом наиболее электрически слабый компонент определяет допустимое значение. В общем случае емкость выпрямителя в целом часто определяется емкостью сглаживаемых конденсаторов.