Назначение выпрямителя: Выпрямители. Виды и устройство. Структура и особенности

Содержание

Выпрямители. Виды и устройство. Структура и особенности

Выпрямители это электротехнические устройства, которые служат для получения из переменного напряжения, постоянного. Главными компонентами выпрямителей являются вентили и трансформатор. Они создают условия протекания тока в нагрузочной цепи в одну сторону, то есть, выпрямляют его. Из переменного напряжения образуется постоянное с наличием пульсаций.

Чтобы сгладить полученные импульсы выпрямленного напряжения, после выхода выпрямителя подключают выравнивающий фильтр, состоящий из емкостей, дросселей и сопротивлений. Для выравнивания и регулировки полученного тока и напряжения к выходу сглаживающего фильтра подключают схему стабилизатора. Такие устройства часто подключают и на входе устройства на переменный ток.

Режимы функционирования и свойства отдельных компонентов выпрямителя, стабилизатора, регулятора и фильтра согласовывают с определенными условиями эксплуатации нагрузки потребителя. Поэтому главной задачей при проектировании устройств выпрямления является расчет соотношений, дающих возможность определить по режиму эксплуатации потребителя электрические свойства и параметры компонентов стабилизатора и других частей. Далее необходимо рассчитать эти элементы и выбрать по каталогу в торговой сети.

Рис. 1

Выпрямители в общем виде можно изобразить структурной схемой (Рис. 2), в которую входит:

1 — Силовой трансформатор.
2 — Диодный мост, состоящий из диодов.
3 — Устройство фильтрования.
4 — Нагрузочная цепь со стабилизатором.

Рис. 2

Силовой трансформатор

Это устройство предназначено для согласования напряжений на входе и выходе выпрямительного устройства (Рис. 1 — а). Другими словами, трансформатор осуществляет разделение сети нагрузки и сети питания. Существуют всевозможные варианты схем соединения обмоток этого трансформатора, выбор которых зависит от типа схемы выпрямления устройством. На величину выходного напряжения трансформатора U₂ влияет величина напряжения на выходе выпрямительного моста U_н.

Трансформатор способен выполнить гальваническую развязку частоты f₁ с сетью питания U₁, I₁, и нагрузочную цепь с U_н, I_нодновременно. В настоящее время появилась возможность проектировать и производить инверторы высокого напряжения, функционирующие на повышенной частоте и выпрямляющие напряжение. Для этого применяются схемы бестрансформаторного выпрямления, в которых блок вентилей подключается сразу к первичной сети питания.

Диодный мост

Этот блок выполняет основную функцию в устройстве выпрямителя, преобразуя переменный ток в постоянный (Рис. 1 — б). В блоке применяются чаще всего элементы в виде диодов.

На выходе блока вентилей снимается постоянное напряжение, имеющее повышенный уровень импульсов, который зависит от числа фаз сети питания и схемой выпрямителя.

Устройство фильтрования

Фильтрующая часть выпрямителя обеспечивает необходимый уровень пульсаций напряжения на выходе выпрямителя в соответствии с предъявляемыми требованиями нагрузки (Рис. 1 — в). В схеме фильтрующего устройства применяются сглаживающий дроссель или сопротивление, подключенные последовательно, и конденсаторы, подключенные параллельно выходу питания.

Однако чаще всего фильтры выполняют по схемам несколько сложнее. В маломощных выпрямителях нет необходимости в применении дросселя и резистора. В схемах выпрямителей для трехфазной сети величина импульсов меньше, тем самым становятся легче условия функционирования фильтра.

Стабилизатор напряжения

Устройство стабилизации напряжения предназначено для снижения внешнего влияния на выходное напряжение. Воздействиями могут быть: изменение частоты тока, температуры, перепады напряжения и другие факторы. В конструкции стабилизатора используются полупроводниковые элементы в виде стабилитронов, тиристоров, симисторов и других полупроводников, устройство и работа которых будет рассмотрена отдельно.

Классификация

Выпрямители, выполненные на основе полупроводниковых элементов, классифицируются по различным признакам.

По мощности на выходе:

Повышенной мощности – свыше 100 киловатт.
Средней мощности – менее 100 кВт.
Малой мощности – до 0,6 киловатт.

Фазности сети питания:

1-фазные.
3-фазные.

Количеству импульсов одного полюса выпрямленного напряжения U

₂ за один период:

Однотактные (имеют один полупериод).
Двухтактные (два полупериода).

Типу управления вентилями выпрямители делятся на:

Управляемые. В схеме применяются транзисторы, тиристоры.
Неуправляемые. Используются диоды.

Выпрямители разделяют для следующих видов нагрузки:

Активно-емкостная.
Активно-индуктивная.
Активная.

Расчет выпрямителя

Характер нагрузки, формы потребления тока влияют на способы расчета выпрямителя, и значительно отличаются. Расчет выпрямителя выполняется путем подбора схемы выпрямителя, вида вентилей, определения нагрузки на трансформатор, фильтр и диоды, энергетических и электрических параметров.

Ряд факторов влияет на выбор схемы прибора. Эти факторы необходимо учитывать согласно предъявляемому требованию к выпрямителю.

К таким факторам можно отнести:

Мощность и напряжение.
Пульсация и частота напряжения на выходе.
Значение обратного напряжения на диодах и их количество.
Коэффициент мощности и другие параметры.
КПД.

Коэффициент применения трансформатора по мощности оказывает большое влияние на расчет выпрямителя. Этот параметр вычисляется формулой:

Где I_d, U_d, — средние величина выпрямленного тока и напряжения, I₁, U₁ — рабочая первичная величина тока и напряжения, I₂, U₂ – рабочая величина вторичного тока и напряжения.

При повышении коэффициента использования трансформатора размеры прибора в общем уменьшаются, а КПД увеличивается.

Схемы выпрямления

Однофазные выпрямители

Схемы приборов для подключения к питанию однофазной сети используются чаще всего для бытовых электрических устройств. В них применяются однофазные трансформаторы, функционирующие с фазой и нолем. Обе обмотки трансформатора таких приборов являются однофазными.

Однофазная однотактная схема

Однополупериодная схема чаще всего используют для выравнивания токов малой мощности (несколько миллиампер), когда нет необходимости идеального выравнивания напряжения на выходе выпрямителя. Такая схема характерна значительными пульсациями выходного напряжения и малым коэффициентом использования трансформатора.

На диаграмме видна работа однотактного выпрямителя на активную нагрузку.

Нагрузочный ток i_d под воздействием ЭДС вторичной обмотки (е₂) может пройти только за те полупериоды, на которых анод диода обладает положительным потенциалом по отношению к катоду. По диоду в первый полупериод протекает ток i_vd, а во второй полупериод ток становится нулевым (при отрицательном потенциале анода).

Напряжение на выходе выпрямителя u_d всегда ниже ЭДС обмотки е₂, из-за того, что определенная часть напряжения теряется. Наибольшее обратное сопротивление вентиля U_обрmax достигает амплитудной величины ЭДС вторичной обмотки.

Диаграммы токов обеих обмоток трансформатора аналогичны, если не считать ток намагничивания и удалить из него величину I_d, так как она не трансформируется в первичную обмотку. Из-за этой величины в сердечнике трансформатора образуется вспомогательный магнитный поток, который насыщает сердечник.

Такой эффект называется вынужденным подмагничиванием. Это можно выделить, как основной недостаток схемы. После насыщения ток намагничивания трансформатора повышается по сравнению с нормальным режимом. Повышение этого тока создает условия для увеличения сечения проводника первичной обмотки. Вследствие этого возрастают размеры трансформатора.

Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.

1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями ёмкости (индуктивности).

Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю. Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит:

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала).

1.

7.2. Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель может строиться по мостовой или полумостовой схеме (когда, например, в случае выпрямления однофазного тока, используется специальный трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки и вдвое меньшим количеством выпрямляющих ток элементов. Такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора).

Рис 1. Двухполупериодный выпрямитель с сглаживающим ёмкостным фильтром.

При построении двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором следует всегда помнить, что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем» значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплитуды, а выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, например, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, (в отсутствие нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины средневыпрямленного напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора — источника переменного тока — принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Соответственно, выбор величины переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, должен строиться исходя из максимальной допустимой величины подаваемого напряжения, а ёмкость сглаживающего конденсатора — должна быть достаточно большой, чтобы напряжение под нагрузкой не снизилось меньше минимально допустимого. На практике также учитывается неизбежное падение напряжения под нагрузкой — на сопротивлении проводов, обмотке трансформатора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклонение от номинального величины питающего трансформатор напряжения электрической сети.

Рис 2. Входное переменное напряжение (жёлтого цвета) и постоянное выходное напряжение однополупериодного выпрямителя с фильтрующей ёмкостью.

Следует отметить, что в выпрямителях с сглаживающим конденсатором диоды открываются не на весь полупериод напряжения, а на короткие промежутки времени, когда мгновенное значение переменного напряжения превышает постоянное напряжение на фильтрующем конденсаторе (т. е. в моменты вблизи максимумов синусоиды). Поэтому протекающий через диоды (и обмотку трансформатора) ток представляет собой короткие мощные импульсы сложной формы, амплитуда которых значительно превышает средний ток, потребяемый нагрузкой выпрямителя. Этот факт следует учитывать при расчёте трасформатора (вариант расчёта для работы

не на активную нагрузку, а на выпрямитель с ёмкостным фильтром), и принимать меры для подавления возникающих импульсных помех.

1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

Диодный мост — электрическая схема, предназначенная для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий.

На вход (Input) схемы подаётся переменное напряжение (обычно, но не обязательно синусоидальное). В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты:

Рис 3. Выпрямление положительной полуволны

Рис 4. Выпрямление отрицательной полуволны

Рис 5. Анимация принципа работы

В результате, на выходе (DC Output) получается напряжение, пульсирующее с частотой, вдвое большей частоты питающего напряжения:

Рис 6. Красным — исходное синусоидальное напряжение , зелёным — однополупериодное выпрямление (для сравнения), синим — рассматриваемое двухполупериодное

Преимущества

Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:
Получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе.
Избежать постоянного тока подмагничивания в питающем мост трансформаторе.
Увеличить его КПД, что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

Недостатки

Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Частично этот недостаток может быть преодолен за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения.

При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

Принцип работы выпрямителя

Одними из самых распространенных преобразователей тока являются выпрямители переменного тока в пульсирующий ток. Они имеют очень широкое применение. Условно их можно разделить на маломощные выпрямители (до нескольких сотен ватт) и выпрямители большой мощности (киловатты и больше).

Принцип работы выпрямителя
Нулевая схема выпрямления
Выпрямительный мост или схема Гретца
Основные соотношения для выпрямителя
Что такое однофазный выпрямитель, принцип работы, типы и схемы
Описание
Принцип работы
Полуволновое выпрямление
Полноволновое выпрямление
Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель
Форма волны на выходе выпрямителя

Среднее значение двухполупериодного выпрямителя
Полноволновой полууправляемый мостовой выпрямитель
Полностью управляемый мостовой выпрямитель
Резюме однофазного выпрямления

Принцип работы выпрямителя

Структурная схема выпрямителя:

Главною его частью является выпрямляющее устройство В, образованное из диодов, объединенных особым образом. Именно здесь и происходит преобразование переменного тока в пульсирующий постоянный. Переменное напряжение подается на выпрямляющее устройство через трансформатор Тр. В некоторых случаях трансформатора может и не быть (если напряжение силовой сети отвечает той, которая необходима для работы выпрямителя).

Трансформатор(если он есть) в большинстве также имеет особенности в соединении его обмоток. Пульсирующий ток , как правило не является постоянным по величине в каждое мгновение времени, и когда необходимо иметь более сглаженное его значение, чем полученный после выпрямляющего устройства, применяют фильтры Ф. В случае необходимости выпрямитель дополняют стабилизатором напряжения или тока Ст, который поддерживает их на постоянном уровне, если параметры силовой сети изменяется по разным причинам. Структурную схему завершает нагрузка Н, которая значительно влияет на работу всего устройства и поэтому считается составляющей частью всего преобразователя.

Собственно выпрямителем является та его часть, которая обведена на рисунке пунктиром и состоит из трансформатора и выпрямительного устройства.

Нулевая схема выпрямления

Рассмотреть принцип действия самого простого выпрямителя однофазного тока целесообразно на нулевой схеме. Нулевая схема выглядит так:

Трансформатор Тр имеет на вторичной стороне две обмотки, соединенные последовательно таким образом, что относительно средней точки а напряжения на свободных концах обмоток в и с одинаковые по величине, но противоположные по фазе. Выпрямительное устройство образовано двумя диодами D1 и D2, которые соединены вместе своими катодами, тогда как каждый анод соединен с соответствующей обмоткой. Нагрузка Zн присоединена между катодами диодов и точкой трансформатора.

Как возникает пульсирующее напряжение на нагрузке? Сначала будем считать нагрузку чисто активным сопротивлением, Zн=Rн. Когда напряжение в обмотках будет изменяться по синусоидальному закону, то в тот полупериод, когда к аноду диода приложен положительный потенциал, будет проходить прямой ток.

Поскольку напряжение на диоде составляет доли вольта, пренебрежем им. Тогда вся положительная полуволна переменного напряжения будет приложена просто к нагрузке Rн. Когда напряжение приложенное минусом к аноду, тока не будет (малым обратным током диода также пренебрежем). Таким образом, до нагрузки будем доходить лишь положительная полуволна переменного напряжения в течении половины периода. Вторая половина периода будет свободна от тока.

Вторичные обмотки соединены противофазно, нагрузка общая для обеих обмоток, таким образом, в то время, когда в одной из них (например в верхней) ток будет проходить, другая будет от него свободна и наоборот. Поэтому в нагрузке каждый полупериод будет заполнен полуволной переменного напряжения:

И выпрямленное напряжение Ud будет иметь вид одинаковых полуволн, которые повторяются с периодом, вдвое меньшим, чем период переменного напряжения в сети питания (2π радиан). Для обобщения, что будет удобно, далее будем считать, что период изменения выпрямленного напряжения меньше 2π в m раз и равняется 2π/m (в нашем случае m-2). Если нагрузка активное сопротивление Rн, то и ток в нем id , будет повторять кривую напряжения.

Рассмотренная схема будет иметь тот недостаток, что во вторичных обмотках по сравнению с первичной имеют место значительные пульсации тока, потому что эти обмотки работают по очереди. Поскольку они намотаны на один сердечник, магнитный поток в последнем будет переменным, поэтому и в первичной обмотке ток будет переменным, имея как положительную, так и отрицательную полуволны.

Как известно из курса электротехники, действующие и средние значения тока или напряжения одинаковые только для постоянного тока. Чем больше пульсации, тем больше будет действующее значение относительно среднего. Поэтому мощности обеих сторон трансформатора не будут одинаковыми. Однако трансформатор один, и объем железа для его сердечника следует выбирать, исходя из какого-то одного значения мощности.

Поэтому условно ввели понятие типовой мощности трансформатора, которая равняется среднему мощностей обеих сторон:

Выпрямительный мост или схема Гретца

Указанный недостаток можно исправить, используя выпрямляющее устройство в виде так называемого моста (схема Гретца):

В этом случае первые полупериоды будут работать, например, диоды D2 и D4, а вторые полупериода — D1 и D3. На нагрузке каждый раз будет полная полуволна вторичного напряжения:

Мостовая схема имеет менее сложный, более легкий и дешевый трансформатор.

Эта схема появилась исторически раньше нулевой, однако распространения не получила, потому что имела четыре диода вместо двух. А при работе каждые полупериода ток проходит через два последовательно соединенных диода, на которые падает двойное напряжение.

Оказалось, что более сложный трансформатор нулевой схемы, но с одним диодом в кругу выпрямления тока экономично выгоднее, чем мостовая схема с удвоенным числом диодов и двойным расходом энергии на них. И только появление относительно дешевых полупроводниковых диодов с очень маленьким падением прямого напряжения позволило повернуться к мостовым схемам, которая сейчас практически вытеснила нулевую.

Основные соотношения для выпрямителя

Выведем некоторые важные формулы, которые описывают процессы, существующие в этой схеме. Будем считать, что заданными величинами являются средние значения напряжения на нагрузку Ud и среднее значение тока в нем Id.

Среднее значение выпрямленного напряжения

Запомним это выражение на дальнейшее. В нашем случае m=2 и

. Поскольку Ud считаем заданным, то

Амплитудное значение вторичного напряжения

Из предыдущего выражения имеем:

Коэффициент трансформации трансформатора

Этот коэффициент определяет отношения питающей сети к напряжению на обмотке вторичной стороны:

Действующее значение тока вторичной обмотки

Ток вторичной обмотки в то же время есть током в нагрузке. Поскольку нагрузка чисто активная и ток в ней повторяет по форме пульсирующее напряжение, то между его средним значением и его действующим значением существует такая же зависимость, что и для напряжений, то есть

Действующее значение тока первичной обмотки

Ток в первичной обмотке повторяет с учетом n ток вторичной обмотки :

Мощность трансформатора

Мощности первичной и вторичной сторон трансформатора в этой схеме одинаковые, поэтому:

Пульсация выпрямленного напряжения

Пульсирующее напряжение состоит из среднего значения Ud и бесконечного количества гармоничных составляющих, амплитуды которых можно определить по формулам Фурье. Если начало координат выбрать так как на рисунке, то в гармоничном составе будут присутствовать только косинусные гармоники (т.к. кривая симметрична относительна оси координат). Амплитуда k-ой гармоники определяется по формуле:

Где: l – полупериод π/m;

Наибольшую амплитуду будет иметь первая гармоника U(1)m, поэтому определим только ее, предположив, что k=1:

Заменив

получим:

Отношение первой гармоники к среднему значению называют коэффициентом пульсаций:

Запомним эту формулу на будущее, а сейчас отметим, что в нашем случае при m – 2, q – 2/3. Это большие пульсации – амплитуда первой гармоники составляет 67% от среднего значения выпрямленного напряжения.

Средний ток диодов

Как мы уже видели диоды работают по очереди – каждый из них проводит в среднем половину общего тока , который есть в нагрузке. Поэтому каждый из диодов должен быть рассчитан на ток Iв = Id/2

Наибольшее обратное напряжение на диоде

В то время когда диод B1 проводит его можно считать замкнутым, и тогда к диоду B2 будет приложено в обратном направлении напряжение вторичной обмотки. Поэтому каждый из диодов должен быть рассчитан на ее амплитудное значение:

Что такое однофазный выпрямитель, принцип работы, типы и схемы

Выпрямитель преобразует колеблющийся синусоидальный источник переменного напряжения в источник постоянного напряжения постоянного тока с помощью диодов, тиристоров, транзисторов или преобразователей. Этот процесс выпрямления может принимать различные формы с полуволновыми, двухполупериодными, неконтролируемыми и полностью управляемыми выпрямителями, преобразующими однофазный или трехфазный источник питания в постоянный уровень постоянного тока.

Описание

Выпрямители являются одним из основных строительных блоков преобразования мощности переменного тока с полуволновым или двухволновым выпрямлением, обычно выполняемым полупроводниковыми диодами. Диоды позволяют переменным токам течь через них в прямом направлении, в то же время блокируя протекание тока в обратном направлении, создавая постоянный уровень напряжения постоянного тока, что делает их идеальными для выпрямления.

Однако постоянный ток, который выпрямляется диодами, не такой чистый, как ток, получаемый, скажем, от источника батареи, но имеет изменения напряжения в виде пульсаций, наложенных на него в результате переменного питания.

Но для однофазного выпрямления нам нужна синусоидальная форма переменного тока с фиксированным напряжением и частотой, как показано на рисунке.

Сигналы переменного тока обычно имеют два числа, связанных с ними. Первое число выражает степень вращения осциллограммы вдоль оси x, на которую генератор вращался от 0 до 360 o .

Это значение известно как период (T), который определяется как интервал, взятый для завершения одного полного цикла сигнала. Периоды измеряются в градусах, времени или радианах. Соотношение между периодами синусоидальных волн и частотой определяется как: T = 1 / ƒ .

Второе число указывает амплитуду значения, тока или напряжения, вдоль оси y. Это число дает мгновенное значение от нуля до некоторого пикового или максимального значения (A MAX , V MAX или I MAX ), указывающее наибольшую амплитуду синусоидальных волн, прежде чем снова вернуться к нулю. Для синусоидальной формы волны есть два максимальных или пиковых значения, одно для положительных и одно для отрицательных полупериодов.

Но помимо этих двух ценностей есть еще две, которые представляют интерес для нас в целях исправления. Один — это Среднее значение сигналов, а другой — его среднеквадратичное значение. Среднее значение формы сигнала получается путем добавления мгновенных значений напряжения (или тока) в течение одного полупериода и обнаруживаются как: 0,6365 * V P . Обратите внимание, что среднее значение за один полный цикл симметричной синусоидальной волны равно нулю.

Среднеквадратическое значение или эффективное значение синусоиды (синусоида — это другое название синусоидальной волны) обеспечивает такое же количество энергии для сопротивления, что и источник постоянного тока того же значения. Среднеквадратическое значение (RMS) синусоидального напряжения (или тока) определяется следующим образом: 0,7071 * V P.

Принцип работы

Все однофазные выпрямители используют полупроводниковые устройства в качестве основного устройства преобразования переменного тока в постоянный. Однофазные неконтролируемые полуволновые выпрямители являются наиболее простой и, возможно, наиболее широко используемой схемой выпрямления для малых уровней мощности, поскольку на их выход сильно влияет реактивное сопротивление подключенной нагрузки.

Для неконтролируемых выпрямительных цепей полупроводниковые диоды являются наиболее часто используемым устройством и расположены таким образом, чтобы создавать либо полуволновую, либо двухполупериодную схему выпрямителя. Преимущество использования диодов в качестве устройства выпрямления состоит в том, что по своей конструкции они являются однонаправленными устройствами, имеющими встроенный однонаправленный pn-переход.

Этот pn-переход преобразует двунаправленный переменный источник питания в однонаправленный ток, устраняя половину источника питания. В зависимости от подключения диода, он может, например, пропустить положительную половину сигнала переменного тока при прямом смещении, исключая при этом отрицательный полупериод, когда диод становится обратным смещением.

Обратное также верно, устраняя положительную половину или форму волны и передавая отрицательную половину. В любом случае, выход из одного диодного выпрямителя состоит только из одной половины формы сигнала 360 o, как показано на рисунке.

Полуволновое выпрямление

Приведенная выше конфигурация однофазного полуволнового выпрямителя пропускает положительную половину формы сигнала переменного тока, причем отрицательная половина исключается. Меняя направление диода, мы можем пропустить отрицательные половины и устранить положительные половины формы сигнала переменного тока. Поэтому на выходе будет серия положительных или отрицательных импульсов.

Таким образом, на подключенную нагрузку не подается напряжение или ток, R L в течение половины каждого цикла. Другими словами, напряжение на сопротивлении нагрузки R L состоит только из половины сигналов, либо положительных, либо отрицательных, поскольку оно работает только в течение половины входного цикла, отсюда и название полуволнового выпрямителя.

Надеемся, что мы видим, что диод позволяет току течь в одном направлении, создавая только выход, который состоит из полупериодов. Эта пульсирующая форма выходного сигнала не только изменяется ВКЛ и ВЫКЛ каждый цикл, но присутствует только в 50% случаев, и при чисто резистивной нагрузке это содержание пульсации высокого напряжения и тока является максимальным.

Этот пульсирующий постоянный ток означает, что эквивалентное значение постоянного тока падает на нагрузочном резисторе, поэтому R L составляет только половину среднего значения синусоидальных сигналов. Поскольку максимальное значение синусоидальной формы сигнала равно 1 (sin (90 o )), среднее значение постоянного тока, полученное для половины синусоиды, определяется как: 0,637 x максимальное значение амплитуды.

Таким образом, во время положительного полупериода A AVE составляет 0,637 * A MAX . Однако, поскольку отрицательные полупериоды удалены из-за выпрямления диодом, среднее значение в течение этого периода будет нулевым.

Среднее значение синусоиды

Таким образом, для полуволнового выпрямителя в 50% случаев среднее значение составляет 0,637 * A MAX, а в 50% случаев — ноль. Если максимальная амплитуда равна 1, среднее значение или эквивалент значения постоянного тока, видимый по сопротивлению нагрузки, R L будет:

Таким образом, соответствующие выражения для среднего значения напряжения или тока для полуволнового выпрямителя задаются как:

V AVE = 0,318 * V MAX

I AVE = 0,318 * I MAX

Обратите внимание, что максимальное значение A MAX — это значение входного сигнала, но мы также могли бы использовать его среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение, чтобы найти эквивалентное выходное значение постоянного тока однофазного полуволнового выпрямителя. Чтобы определить среднее напряжение для полуволнового выпрямителя, мы умножаем среднеквадратичное значение на 0,9 (форм-фактор) и делим произведение на 2, то есть умножаем его на 0,45, получая:

V AVE = 0,45 * V RMS

I AVE = 0,45 * I RMS

Затем мы можем видеть, что схема полуволнового выпрямителя преобразует либо положительные, либо отрицательные половины формы сигнала переменного тока в импульсный выход постоянного тока, который имеет значение 0,318 * A MAX или 0,45 * A RMS, как показано.

Полноволновое выпрямление

Двухполупериодный выпрямитель использует обе половины входной синусоидальной формы волны для обеспечения однонаправленного выход, т.к. он состоит из двух полуволновых выпрямителей, соединенных вместе для питания нагрузки.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель делает это с помощью четырех диодов, расположенных в виде моста, пропускающих положительную половину формы волны, как и раньше, но инвертирующих отрицательную половину синусоидальной волны для создания пульсирующего выхода постоянного тока.

Несмотря на то, что напряжение и ток на выходе выпрямителя пульсируют, оно не меняет направление, используя полные 100% формы входного сигнала и, таким образом, обеспечивает двухполупериодное выпрямление.

Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

Эта мостовая конфигурация диодов обеспечивает двухполупериодное выпрямление, потому что в любое время два из четырех диодов смещены в прямом направлении, а два других — в обратном. Таким образом, в проводящем тракте два диода вместо одного для полуволнового выпрямителя. Следовательно, будет разница в амплитуде напряжения между V IN и V OUT из-за двух прямых падений напряжения на последовательно соединенных диодах. Здесь, как и прежде, для простоты математики мы примем идеальные диоды.

Так как же работает однофазный двухполупериодный выпрямитель? Во время положительного полупериода V IN диоды D 1 и D 4 смещены в прямом направлении, а диоды D 2 и D 3 — в обратном. Затем для положительного полупериода входного сигнала ток течет по пути: D 1 — A — R L — B — D 4 и возвращается к источнику питания.

Во время отрицательного полупериода V IN диоды D 3 и D 2 смещены в прямом направлении, а диоды D 4 и D 1 — в обратном. Затем для отрицательного полупериода входного сигнала ток течет по пути: D 3 — A — R L — B — D 2 и возвращается к источнику питания.

В обоих случаях положительные и отрицательные полупериоды входного сигнала создают положительные выходные пики независимо от полярности входного сигнала и, как таковой, ток нагрузки I всегда течет в том же направлении через нагрузку, R L между точками или узлами A и B. Таким образом, отрицательный полупериод источника становится положительным полупериодом при нагрузке.

Таким образом, в зависимости от того множества проводящих диодов, узел А всегда более положительный, чем узел B. Поэтому ток и напряжение нагрузки являются однонаправленными или постоянными, что дает нам следующую форму выходного сигнала.

Форма волны на выходе выпрямителя

Хотя этот пульсирующий выходной сигнал использует 100% входного сигнала, его среднее напряжение постоянного тока не совпадает с этим значением.

Однако двухполупериодные выпрямители имеют два положительных полупериода на входной сигнал, что дает нам другое среднее значение.

Среднее значение двухполупериодного выпрямителя

Для двухполупериодного выпрямителя для каждого положительного пика имеется среднее значение 0,637 * A MAX, и, поскольку на входной сигнал имеется два пика, это означает, что есть две серии средних значений, суммируемых вместе. Таким образом, выходное напряжение постоянного тока двухполупериодного выпрямителя в два раза выше, чем у предыдущего полуволнового выпрямителя. Если максимальная амплитуда равна 1, среднее значение или эквивалент значения постоянного тока, видимый по сопротивлению нагрузки, R L будет:

Таким образом, соответствующие выражения для среднего значения напряжения или тока для двухполупериодного выпрямителя задаются как:

V AVE = 0,637 * V MAX

I AVE = 0,637 * I MAX

Чтобы определить среднее напряжение для двухполупериодного выпрямителя, мы умножаем среднеквадратичное значение на 0,9:

V AVE = 0,9 * V RMS

I AVE = 0,9 * I RMS

Двухполупериодная схема выпрямителя преобразует ОБЕ положительную или отрицательную половинки сигнала переменного тока в импульсный выход постоянного тока, который имеет значение 0,637 * A MAX или 0,9 * A RMS.

Полноволновой полууправляемый мостовой выпрямитель

Двухполупериодное выпрямление имеет много преимуществ по сравнению с более простым полуволновым выпрямителем, например, выходное напряжение более согласовано, имеет более высокое среднее выходное напряжение, входная частота удваивается в процессе выпрямления и требует меньшего значения емкости сглаживающего конденсатора, если таковой требуется. Но мы можем улучшить конструкцию мостового выпрямителя, используя тиристоры вместо диодов в его конструкции.

Заменив диоды внутри однофазного мостового выпрямителя тиристорами, мы можем создать фазо-управляемый выпрямитель переменного тока в постоянный для преобразования постоянного напряжения питания переменного тока в контролируемое выходное напряжение постоянного тока. Фазоуправляемые выпрямители, полууправляемые или полностью управляемые, имеют множество применений в источниках питания переменного тока и в управлении двигателями.

Однофазный мостовой выпрямитель — это то, что называется «неуправляемым выпрямителем» в том смысле, что приложенное входное напряжение передается непосредственно на выходные клеммы, обеспечивая фиксированное среднее значение эквивалентного значения постоянного тока. Чтобы преобразовать неуправляемый мостовой выпрямитель в однофазную полууправляемую выпрямительную цепь, нам просто нужно заменить два диода тиристорами (SCR), как показано на рисунке.

В конфигурации с полууправляемым выпрямителем среднее напряжение нагрузки постоянного тока контролируется с использованием двух тиристоров и двух диодов. Как мы узнали из нашего урока о тиристорах, тиристор будет проводить (состояние «ВКЛ») только тогда, когда его анод (A) более положительный, чем его катод (K) и импульс запуска подается на его затвор (G). В противном случае он остается неактивным.

Таким образом, задерживая импульс запуска, подаваемый на клемму затвора тиристоров, на контролируемый период времени или угол ( α ) после того, как напряжение питания переменного тока прошло пересечение нулевого напряжения между анодным и катодным напряжением, мы можем контролировать, когда тиристор начинает проводить ток и, следовательно, контролировать среднее выходное напряжение.

Во время положительного полупериода входного сигнала ток течет по пути: SCR 1 и D 2 и обратно к источнику питания. Во время отрицательного полупериода V INпроводимость проходит через SCR 2 и D 1 и возвращается к источнику питания.

Понятно, что один тиристор из верхней группы ( SCR 1 или SCR 2 ) и соответствующий ему диод из нижней группы ( D 2 или D 1 ) должны проводить вместе, чтобы протекать ток любой нагрузки.

Таким образом, среднее выходное напряжение V AVE зависит от угла включения α для двух тиристоров, включенных в полууправляемый выпрямитель, поскольку два диода неуправляются и пропускают ток всякий раз, когда смещено вперед. Таким образом, для любого угла срабатывания затвора α среднее выходное напряжение определяется как:

Обратите внимание, что максимальное среднее выходное напряжение возникает, когда α = 1, но все еще равно 0,637 * V MAX, как для однофазного неуправляемого мостового выпрямителя.

Мы можем использовать эту идею для контроля среднего выходного напряжения моста на один шаг вперед, заменив все четыре диода тиристорами, что дает нам полностью управляемую схему мостового выпрямителя .

Полностью управляемый мостовой выпрямитель

Однофазные мостовые выпрямители с полным управлением известны чаще как преобразователи переменного тока в постоянный. Полностью управляемые мостовые преобразователи широко используются в управлении скоростью машин постоянного тока и легко достигаются путем замены всех четырех диодов мостового выпрямителя тиристорами, как показано на рисунке.

В конфигурации с полностью управляемым выпрямителем среднее напряжение нагрузки постоянного тока контролируется с использованием двух тиристоров на полупериод. Тиристоры SCR 1 и SCR 4 запускаются вместе как пара во время положительного полупериода, в то время как тиристоры SCR 3 и SCR 4 также запускаются вместе как пара во время отрицательного полупериода. Это 180 oпосле SCR 1 и SCR 4 .

Затем в режиме работы с непрерывной проводимостью четыре тиристора постоянно переключаются в виде чередующихся пар для поддержания среднего или эквивалентного выходного напряжения постоянного тока. Как и в случае полууправляемого выпрямителя, выходное напряжение можно полностью контролировать, изменяя угол задержки включения тиристоров ( α ).

Таким образом, выражение для среднего напряжения постоянного тока однофазного полностью управляемого выпрямителя в режиме непрерывной проводимости дается как:

со средним выходным напряжением, изменяющимся от V MAX / π до -V MAX / π путем изменения угла зажигания, α от π до 0 соответственно. Поэтому, когда α <90 o,среднее напряжение постоянного тока является положительным, а когда α> 90 oсреднее напряжение постоянного тока является отрицательным. То есть мощность течет от нагрузки постоянного тока к источнику переменного тока.

Резюме однофазного выпрямления

Однофазные выпрямители могут принимать различные формы для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение из неконтролируемых однофазных выпрямителей на полуволнах в полностью управляемые двухполупериодные мостовые выпрямители с использованием четырех тиристоров.

Преимуществами полуволнового выпрямителя являются его простота и низкая стоимость, так как для него требуется только один диод. Однако это не очень эффективно, так как используется только половина входного сигнала, дающего низкое среднее выходное напряжение.

Двухполупериодный выпрямитель более эффективен, чем полуволновой выпрямитель, поскольку он использует оба полупериода входной синусоидальной волны, создавая более высокое среднее или эквивалентное выходное напряжение постоянного тока. Недостатком двухполупериодной мостовой схемы является то, что она требует четырех диодов.

Фазоуправляемое выпрямление использует комбинации диодов и тиристоров (SCR) для преобразования входного напряжения переменного тока в контролируемое выходное напряжение постоянного тока. Полностью контролируемые выпрямители используют четыре тиристора в своей конфигурации, тогда как наполовину управляемые выпрямители используют комбинацию как тиристоров, так и диодов.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Выбор выпрямителя (утюжка) для волос: обзор основных функций

Гладкие, прямые и блестящие волосы всегда в тренде у обладательниц кудрявых и вьющихся волос. Поэтому инструмент для создания таких причесок является одним из самых востребованных на рынке. Он предлагает быстро и легко выпрямить любые волосы независимо от их типа, состояния и длины. Называется такое устройство «выпрямитель волос» или просто – утюжок.

Конструктив выпрямителя прост до безобразия. Он состоит из ручки и двух пластин с ровной поверхностью. После включения прибора в розетку пластины разогреваются до определенной температуры. Пряди волос, пропущенные между нагретыми пластинами, вытягиваются и становятся ровными и прямыми. Простота использования и высокая эффективность позволяют легко получить результат салонного уровня даже дома перед зеркалом.

В коллекции каждого производителя парикмахерских инструментов имеется серия выпрямителей, начиная от простых бытовых, заканчивая суперсовременными профессиональными. Сотни моделей, среди которых легко запутаться даже опытному парикмахеру, представлены на рынке. Их особенности рассмотрим далее.

Ширина пластин

Современные выпрямители по размеру пластин делятся на три типа: узкие (10-24 мм), стандартные (24-30 мм), широкие (30-50 мм).

Устройства с узкими пластинами предназначены для выпрямления небольших тонких прядей. С большим объемом такими утюжками работать затруднительно, поскольку волосы придется делить на множество прядей, тем самым увеличивая время укладки.

Модели выпрямителей с узкими пластинами

Ga.Ma CP1 Nova Digital 4D Therapy Ozone Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 160-230°С
Артикул: GI0402
5 630 ₽
BaByliss Pro Silken Touch BAB2660EPE Выпрямитель, узкие пластины, покрытие EP 5.0, 140-230°С
Артикул: BAB2660EPE
4 250 ₽
5 210
-18%
Dewal Exception White 03-405 Выпрямитель, титаново-турмалиновое покрытие, 150-230°С
Артикул: 03-405-White

Выпрямители с широкими пластинами позволяют обрабатывать большие пряди волос за один заход. Это несомненный плюс при выпрямлении густых и длинных волос. За счет этого время укладки сокращается в разы.

Модели выпрямителей с широкими пластинами

5 360 ₽
Ga.Ma X-Wide Digital Tourmaline Выпрямитель, широкие пластины, турмалиновое покрытие, 150-230°С
Артикул: GI 3031
Ga.Ma Loky Box SI0601 Стационарный выпрямитель, покрытие Silk-Chrome, ионизация
Артикул: SI0601
2 860 ₽
harizma Wide GP Pro h20325GP Выпрямитель, широкие пластины, гальваническое покрытие, 140-230°С
Артикул: h20325gp

Пластины среднего размера являются золотой серединой. С их помощью можно за приемлемое время выполнять классическое выпрямление на волосах любой густоты и длины.

Выпрямители с узкими и стандартными пластинами также могут использоваться для выравнивания челки и накручивания локонов. Удобнее всего это делать, если пластины имеют закругленные края. Такая особенность расширяет возможности прибора, позволяя создавать креативные укладки даже у себя дома.

Модели выпрямителей со стандартным размером пластин

5 630 ₽
Ga.Ma CP3 Tourmaline Выпрямитель, турмалиновое покрытие, 220°С
Артикул: GI1035
15 990
BaByliss Pro Elipsis BAB3100EPE Выпрямитель, покрытие EP 5.0, ионизация, 150-230°С
Артикул: BAB3100EPE

Крепление пластин

В современных выпрямителях существуют два способа крепления пластин: неподвижный и плавающий.

В первом случае каждая пластина жестко крепится к основанию, поэтому вся ответственность за успех процедуры выпрямления ложится на пользователя. Необходимо равномерно распределять пряди волос по поверхности пластины, регулировать силу давления и т.д. Можно не рассчитать усилие и слишком сжать волосы, причинив им микроповреждения. Недостаточное усилие приведет к тому, что выпрямление пряди придется повторять несколько раз.

Другое дело, плавающие пластины. Они крепятся к основанию через специальные амортизаторы. Во время выпрямления они подпружинивают всю пластину, позволяя ей отклоняться от основания на 2-3 мм. Иначе говоря – «плавают». Отсюда и название.

Выпрямители с плавающими пластинами изменяют угол наклона во время движения по волосам в соответствии с толщиной пряди. Время процедуры сокращается, поскольку волосы выпрямляются за меньшее число проходов. Это приводит к тому, что температурная нагрузка на волосы также снижается. Кроме того, плавающие пластины компенсируют излишнее давление на волосы, что позволяет избежать образование микротрещин в их структуре.

Модели выпрямителей с плавающими пластинами

5 700 ₽
Ga.Ma CP3 Digital Tourmaline Ion Plus Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 150-220°С
Артикул: GI1056
16 990
BaByliss Pro Elipsis BAB3000EPE Выпрямитель, широкие пластины, покрытие EP 5. 0, ионизация, 150-230°С
Артикул: BAB3000EPE
5 640 ₽
6 910
-18%
Dewal Infrared 03-059 Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ик-лампа, 130-230°С
Артикул: 03-059

Покрытие пластин

Покрытие пластин является одной из важнейших характеристик выпрямителя. Именно от него зависит качество скольжения по волосам и их состояние после процедуры выпрямления. Существуют несколько типов покрытия пластин, которые имеют свои особенности:

Керамическое. Обеспечивает равномерное распределение тепла по поверхности пластины и выходит на рабочую температуру через несколько секунд после включения прибора. Керамические пластины хорошо скользят по волосам и защищают их от термического удара. Обычно керамическое покрытие наносится на металлическую поверхность в несколько слоев. Также встречаются модели, пластины которых состоят на 60% из керамики или полностью выполнены из этого материала. Такие пластины характеризуются высокой механической прочностью и совместимостью с косметическими средствами для укладки.

Модели с керамическим покрытием пластин

Ga.Ma CP3 Laser Ion Ceramic Выпрямитель, керамическое покрытие, ионизация, 220°С
Артикул: 1046-CP3L
5 820 ₽
Ga.Ma CP3 Ceramic Technology Выпрямитель, керамическое покрытие, 150-220°С
Артикул: GI1031
1 580 ₽
1 930
-18%
Dewal Mini Ceramic Base Red 03-7721 Компактный выпрямитель, керамическое покрытие, 200°С
Артикул: 03-7721R

Турмалиновое. Самый популярный вид покрытия, который встречается в современных выпрямителях. Также носит название «ионно-керамическое», поскольку наносится на керамику. Турмалин – это полудрагоценный камень, который активно применяется в ювелирной продукции. При нагревании он выделяет большое количество отрицательно заряженных ионов, что и сделало турмалин популярным среди производителей парикмахерских инструментов. Дело в том, что волосы человека заряжены положительно, поэтому при соприкосновении с турмалином с их поверхности снимается статическое электричество. Выпрямитель с турмалиновым покрытием легко скользит по волосам, защищает волосы от воздействия внешних факторов, придает прическе красивый и ухоженный вид. При этом турмалиновые пластины более прочные и долговечные, чем обычные керамические.

Модели с турмалиновым покрытием пластин

5 630 ₽
Ga.Ma CP3 Tourmaline Выпрямитель, турмалиновое покрытие, 220°С
Артикул: GI1035
6 120 ₽
Ga.Ma Starlight Digital Tourmaline Ion Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 150-230°С
Артикул: GI0105
4 310 ₽
5 280
-18%
Dewal Emotion Black 03-401 Выпрямитель, турмалиновое покрытие, 130-230°С
Артикул: 03-401-Black

Титановое. Характеризуется высокой механической прочностью и химической устойчивостью. К этому покрытию не прилипают средства для укладки волос, оно легко чистится. Титановые пластины быстро и равномерно разогреваются, легко скользят по поверхности волос, обеспечивают стойкий эффект выпрямления, придают волосам бриллиантовый блеск.

Модели с титановым покрытием пластин

Ga.Ma G-Style Digital Titanium Pro Ion Выпрямитель, титановое покрытие, ионизация, 150-230°С
Артикул: SI 0102
Ga.Ma Starlight Digital Titanium Ion Выпрямитель, титановое покрытие, ионизация, 150-230°С
Артикул: P21.SLIGHTDION.TIT
6 970 ₽
12 450
-44%
Gamma Piu Keratin Выпрямитель для работы с кератином, титановое покрытие, 150-230°С
Артикул: 109

Титаново-турмалиновое. Сочетает в себе сильные стороны турмалина и титана. Модели с комбинированным покрытием не только бережно и эффективно взаимодействуют с волосами, но и отличаются повышенной износоустойчивостью.

Модели с титаново-турмалиновым покрытием пластин

4 550 ₽
5 580
-18%
Dewal Black Titanium 03-108 Выпрямитель, титаново-турмалиновое покрытие, 140-230°С
Артикул: 03-108
4 250 ₽
5 210
-18%
Dewal Exception White 03-405 Выпрямитель, титаново-турмалиновое покрытие, 150-230°С
Артикул: 03-405-White
Dewal Fusion Grey 03-95 Выпрямитель, титаново-турмалиновое покрытие, 140-220°С
Артикул: 03-95

EP Technology 5.0. Фирменное металлизированное покрытие, созданное специалистами BaByliss Pro для профессиональных выпрямителей. Представляет собой тончайший слой цинка, нанесенный методом гальванизации. По словам производителя, оно в три раза прочнее и выносливее любого современного покрытия, не вступает в реакцию с химическими средствами для укладки, обеспечивает идеальное скольжение при выпрямлении волос любого типа, характеризуется мгновенным разогревом и равномерным распределением тепла по поверхности пластин.

Модели с покрытием EP Technology 5.0

16 990
BaByliss Pro Elipsis BAB3000EPE Выпрямитель, широкие пластины, покрытие EP 5.0, ионизация, 150-230°С
Артикул: BAB3000EPE
7 990 ₽
11 290
-29%
BaByliss Pro Sleek Expert Silver BAB2072EPE Выпрямитель, покрытие EP 5.0, 115-230°С
Артикул: BAB2072EPE
7 440 ₽
BaByliss Pro Ultra Curl BAB2071EPE Выпрямитель, покрытие EP 5.0, накладки для локонов, 170-230°С
Артикул: BAB2071EPE

Гальваническое. Ультрагладкое металлизированное покрытие, которое применяется в доступных моделях выпрямителей. Представляет собой микрослой металла, который наносится методом гальванизации. Это долговечное и практичное решение, которое эффективно разглаживает волосы, сохраняя их здоровыми и красивыми.

Модели с гальваническим покрытием пластин

2 120 ₽
harizma Easy Style GP h20317gp Выпрямитель, гальваническое покрытие, 140-230°С
Артикул: h20317gp
2 910 ₽
harizma Multistyle GP Pro Выпрямитель, гальваническое покрытие, 150-220°С
Артикул: h20324gp
2 520 ₽
harizma Ultrapro GP h20337GP Выпрямитель, гальваническое покрытие, 150-230°С
Артикул: h20337gp

Температурный режим

Температурный режим – один из главных показателей, на который стоит обратить внимание при выборе выпрямителя. Для каждого типа волос подходит определенная температура, которой можно безопасно воздействовать на волосы. В противном случае, можно растянуть процедуру выпрямления на долгое время, получить неудовлетворительный результат или вообще сжечь волосы.

Современные выпрямители делятся на два типа: с постоянной температурой нагрева и регулируемой.

Первый тип устройств не имеет никаких настроек и работает на фиксированной температуре. Как правило, рабочая температура не превышает 210-230℃. Именно такие показатели являются безопасными для здоровых волос средней густоты.

Однако обладательницам тонких или окрашенных волос такая температура чрезмерно высока. Им придется либо сократить использование выпрямителя до минимума, либо вообще отказаться от этой процедуры. Для таких случаев предусмотрен второй тип выпрямителей – с терморегулятором.

Устройства с функцией регулировки есть в арсенале каждого производителя. Они позволяют настроить максимальную температуру в зависимости от типа и состояния волос, что делает их полностью универсальными. Каждый производитель устанавливает свой диапазон рабочих температур, который варьируется от 110℃ до 230℃. Процесс регулировки может происходить ступенчато или плавно. В первом случае, доступны от трех до пяти фиксированных температурных режимов. Во втором – точная настройка температуры во всем рабочем диапазоне.

Терморегулятор может быть механическим или электронным. Механическая регулировка реализована в виде вращающейся шайбы или ползункового переключателя, электронная – с помощью кнопок.

Выпрямители с электронной регулировкой оборудованы цифровым дисплеем, на котором отображается выбранная температура.

Некоторые модели также оснащаются функцией памяти, которая запоминает температурные настройки, выбранные перед выключением прибора. При повторном включении это значение выставляется автоматически.

Модели выпрямителей с электронным терморегулятором

Valera Swiss’x Agility Ionic Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 120-230°С
Артикул: 100. 20I
Ga.Ma CP1 Nova Digital Tourmaline Ion Plus Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 160-230°С
Артикул: P21.CP1NOVADLTO
15 990
BaByliss Pro Elipsis BAB3100EPE Выпрямитель, покрытие EP 5.0, ионизация, 150-230°С
Артикул: BAB3100EPE

Нагрев и автоотключение

Скорость нагрева до рабочей температуры – важный параметр современного выпрямителя. Стандартный прибор разогревается до рабочей температуры примерно за минуту. Однако некоторым производителям удается сократить время ожидания до нескольких секунд. Такой возможностью чаще всего обладают профессиональные выпрямители.

Еще одна полезная функция современных выпрямителей – автоотключение. Она помогает предотвратить опасные последствия, если в спешке вы забудете выключить прибор. Функция автоотключения срабатывает через 60 минут непрерывной работы прибора. Она присутствует во многих профессиональных и некоторых бытовых моделях выпрямителей.

Модели выпрямителей с функцией быстрого нагрева

6 120 ₽
Ga.Ma Starlight Digital Tourmaline Ion Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 150-230°С
Артикул: GI0105
3 900 ₽
Ga.Ma Elegance Digital Tourmaline Выпрямитель, турмалиновое покрытие, 150-230°С
Артикул: GI0202
5 220 ₽
BaByliss Pro BAB2654EPE Выпрямитель, покрытие EP 5.0, ионизация, 130-210°С
Артикул: BAB2654EPE

Ионизация и озонирование

Ионизация – это популярная функция, которая используется во многих парикмахерских приборах. Ее суть заключается в генерации большого количества отрицательно заряженных частиц, которые благотворно влияют на здоровье и внешний вид волос. Такое влияние заключается в следующем:

нейтрализуется положительный заряд, который присутствует на поверхности волос;
устраняется статическое электричество, из-за которого волосы становятся жесткими, сухими и непослушными;
сохраняется водный баланс, естественный блеск и мягкость волос;
замедляется скорость загрязнения волос.

Как видим, преимущества ионизации не вызывают сомнений, поэтому многие производители включают ее в свои устройства. Не стали исключением и выпрямители. Ионизация в этих приборах реализована за счет специального покрытия пластин. Особенно этим славится турмалин и, в меньшей степени, керамика. Поэтому модели с таким типом покрытия обладают функцией ионизации по умолчанию. При нагревании этих материалов высвобождается большое количество отрицательно заряженных ионов, которые сразу воздействуют на волосы.

Наряду с покрытием производители оснащают свои продукты полноценным генератором ионов. У каждого бренда свое название данной технологии: IonMultiplier (BaByliss), Ion Plus (Ga. Ma), IONIC (Valera) и т.д. Генератор излучает мощный поток отрицательных частиц. За счет направленного действия волосы эффективнее обогащаются отрицательными ионами, что приводит к более стойкому результату после процедуры выпрямления.

Модели выпрямителей с генератором ионов

5 920 ₽
Ga.Ma CP3 Laser Ion Tourmaline Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 220°С
Артикул: GI1036
Ga.Ma Ergostyler Ion Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 220°С
Артикул: P21.ERGOSTYLERION
16 990
BaByliss Pro Elipsis BAB3000EPE Выпрямитель, широкие пластины, покрытие EP 5.0, ионизация, 150-230°С
Артикул: BAB3000EPE

Чтобы добиться максимального эффекта, компания Ga. Ma использует технологию озонирования (Ozone 3). Благодаря воздействию активного кислорода кожа головы и волосы очищаются (антибактериальный эффект) и сохраняют чистый и ухоженный вид длительное время. Кроме того, функция озонирования способствует удалению старых ороговевших клеток, активирует рост волос, делает их сильными и здоровыми.

Модели выпрямителей с озоновой лампой

Ga.Ma CP1 Nova Digital 4D Therapy Ozone Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 160-230°С
Артикул: GI0402
8 390 ₽
Ga.Ma Starlight Digital Iht Tourmaline 5D Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 150-230°С
Артикул: GI0102
6 590 ₽
Ga.Ma CP1 Nova Wide Tourmaline 5D Therapy Выпрямитель, турмалиновое покрытие, ионизация, 160-230°С
Артикул: GI0301

Кабель питания

Длинный шнур питания важен не только в парикмахерских салонах, но и дома. Оптимальная длина шнура составляет 2.5–3 м. Профессиональным парикмахерам длинный шнур позволяет выбирать оптимальное положение рядом с клиентом, не доставляя ему лишних неудобств. Выпрямитель с длинным шнуром дома дает возможность подключить прибор в отдаленную розетку и комфортно выпрямлять волосы перед зеркалом. Это особенно удобно утром, когда все домочадцы собираются на работу или учебу и каждая розетка на вес золота.

Механизм крепления шнура к прибору также имеет большое значение. Если шнур жестко впаян в корпус, то с временем он может перекручиваться и даже ломаться. Намного удобнее вращающийся шнур. Он всегда остается в изначальном положении и не запутывается, даже после многочисленных вращений выпрямителя.

Функция пара

Технология выпрямления волос не стоит на месте и постоянно совершенствуется. Одним из новейших решений являются утюжки с паром.

Паровые выпрямители оснащаются генератором пара и резервуаром для воды. Сама процедура отличается тем, что во время выпрямления подается пар, благодаря которому кутикулы волос разглаживаются и склеиваются. Это помогает минимизировать температурное воздействие, сохранить структуру волос, увлажнить их, сделать гибкими и сияющими. Паровая укладка также отличается повышенной стойкостью по сравнению с обычным выпрямлением.

Производитель BaByliss Pro использует ульразвуковую технологию образования пара. Выпрямитель имеет ультразвуковой датчик и резервуар для воды. С помощью ультразвука вода преобразуется в холодный пар, который подается на выпрямляемый локон. Это позволяет сохранить целостность и увлажнить волосы изнутри, защитить от воздействия высокой температуры и сделать волосы более блестящими и здоровыми.

Модели выпрямителей с парогенратором

11 860 ₽
15 600
-24%
BaByliss Pro UltraSonic Styler BAB2191SEPE Выпрямитель, ультразвук. увлажнение, покрытие EP 5.0, 150-230°С
Артикул: BAB2191SEPE
13 440 ₽
Gamma Piu Vapor Выпрямитель, генератор пара, турмалиновое покрытие, 150-230°С
Артикул: 121
20 790
Gamma Piu Vapor Styler Выпрямитель, подача пара, турмалиновое покрытие, 150-230°С
Артикул: 124

Выбор бренда

На рынке можно встретить выпрямители разнообразных брендов. Такие устройства выпускают даже многие производители бытовой техники. Однако только компании, которые посвятили всю жизнь изучению волос и выпуску парикмахерских инструментов, могут предложить самую качественную продукцию. С ее помощью вы не только сможете получить результат салонного уровня, не выходя из дома, но и сохраните волосы здоровыми и красивыми.

Такие производители, как Ga.Ma (Италия), BaByliss (Франция), Valera (Швейцария), Dewal (Германия) и Gamma.Piu (Италия) на протяжении многих лет производят лучшие инструменты, которые высоко ценятся во всем мире. Российский производитель Harizma выпускает доступные профессиональные приборы, которые подойдут как для салонов, так и для домашнего использования. У многих из этих компаний существуют отдельные линейки продуктов профессионального и бытового назначения. Только такие выпрямители смогут предложить вам передовые технологии, уникальные функции и лучшее обращение с вашими волосами.

Что в итоге

Правильный выбор выпрямителя позволяет получить лучший результат и сохранить волосы здоровыми. Во-первых, оцените состояние и длину ваших волос, чтобы получить лучший эффект от использования устройства. Во-вторых, обратите внимание на ширину и покрытие пластин, температурные режимы и возможность регулировки, скорость нагрева, наличие функций ионизации и озонирования, длину и механизм крепления шнура. Совсем не лишним будет функция автоотключения, которая сделает использование прибора полностью безопасным.

Виды выпрямителей и их характеристики. Обобщенная структурная схема выпрямителя — КиберПедия

Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные

Топ:

Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации — обмен информацией между организацией и её внешней средой…

Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении. ..

Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь…

Интересное:

Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным…

Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны…

Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений…

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. Основное назначение выпрямителя заключается в сохранении направления тока в нагрузке при изменении полярности приложенного напряжения.

Выпрямители обладают существенными преимуществами: они просты в эксплуатации и надежны в работе, обладают высоким КПД, имеют длительный срок службы.

Обобщенная структурная схема выпрямителя приведена на рисунке 1. В состав выпрямителя могут входить: силовой трансформатор СТ, вентильный блок ВБ, фильтрующее устройство ФУ и стабилизатор напряжения СН.

Трансформатор СТ выполняет следующие функции: преобразует значение напряжения сети, обеспечивает гальваническую изоляцию нагрузки от силовой сети, преобразует количество фаз силовой сети. В импульсных источниках питания трансформатор обычно отсутствует, так как его функции выполняет высокочастотный инвертор.

Рисунок 1 — Обобщенная структурная схема выпрямителя

Вентильный блок ВБ является основным звеном выпрямителя, обеспечивая однонаправленное протекание тока в нагрузке. В качестве вентилей могут использоваться электровакуумные, газоразрядные или полупроводниковые приборы, обладающие односторонней электропроводностью, например, диоды, тиристоры, транзисторы и др. Идеальные вентильные элементы должны пропускать ток только в одном (прямом) направлении и совсем не пропускать его в другом (обратном) направлении. Реальные вентильные элементы отличаются от идеальных прежде всего тем, что они пропускают некоторый ток в обратном направлении и имеют падение напряжения при протекании прямого тока. Это сказывается на снижении КПД вентильного блока и снижении эффективности выпрямителя в целом.

Фильтрующее устройство ФУ используется для ослабления пульсаций выходного напряжения. В качестве фильтрующего устройства обычно используются фильтры низких частот (ФНЧ), выполненные на пассивных R,L, С элементах или, иногда, с применением активных элементов — транзисторов, операционных усилителей и пр. Качество ФУ оценивают по его способности увеличивать коэффициент фильтрации q, равный отношению коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра.

Стабилизатор напряжения СН предназначен для уменьшения влияния внешних воздействий: изменения напряжения питающей сети, температуры окружающей среды, изменения нагрузки и др., — на выходное напряжение выпрямителя. Если к стабильности выходного напряжения не предъявляется особых требований, то стабилизатор может быть или совсем исключен или его функции переданы другим узлам. Например, в импульсных источниках питания функции стабилизатора может выполнять регулируемый инвертор (РИ) или регулируемый вентильный блок.

Кроме основных узлов, в состав выпрямителя могут входить различные вспомогательные элементы и узлы, предназначенные для повышения его надежности: узлы контроля и автоматики, узлы защиты и др., например, узлы автоматического переключения напряжения питающей сети 110-220 В.

Классификация выпрямителей. Для классификации выпрямителей используют различные признаки: количество выпрямленных полуволн (полупериодов) напряжения, число фаз силовой сети, схему вентильного блока, тип сглаживающего фильтра, наличие трансформатора и др.

По количеству выпрямленных полуволн различают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители.

По числу фаз питающего напряжения различают однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазные выпрямители. При этом под числом фаз питающего напряжения понимают число питающих напряжений с отличными друг от друга начальными фазами.

Питание электронной аппаратуры чаще всего осуществляется с помощью маломощных выпрямителей, работающих от однофазной сети переменного тока. Такие выпрямители называются однофазными. Они делятся:

а) на однополупериодные, в которых ток через вентиль проходит в течение одного полупериода переменного напряжения сети;

б) двухполупериодные, в которых ток проходит через вентиль в течение обоих полупериодов;

в) схемы с умножением напряжения.

Для питания мощных промышленных установок используют выпрямители средней и большой мощности, работающие от трехфазной сети. В современных выпрямителях в качестве вентилей чаще всего используются полупроводниковые диоды.

В электронной аппаратуре широко применяются преобразователи постоянного напряжения, позволяющие преобразовать постоянный ток одного напряжения в постоянный или переменный ток другого напряжения.

123Следующая ⇒

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции…

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой…

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)…

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства…

Выпрямители и блоки питания

Энциклопедия железных дорог — Выпрямители и блоки питания

Связь с администрацией сайта: contacts@cssrzd.

Новости и статьи Справочная информация Тарифное руководство #4 Медиа

Распоряжения Сайты о поездах и железной дороге Лаборатория данных Энциклопедия Литература

Выпрямители и блоки питания предназначены для выпрямления переменного тока частотой 50 Гц (для ВУС-1,3 50—400 Гц) (табл. 1).
Таблица 1. Характеристика выпрямителей и блоков питания

Выпрямитель, блок питания	Назначение	Размеры, мм	Масса, кг
	Выпрямительное устройство для питания:
ВУДК	приборов диспетчерского контроля	368X224X238 190X160X220	13
ВУС-1,3	стрелочных электроприводов постоянного тока с номинальным напряжением 160 В (мощность 1,3 кВт) Блок выпрямителя для питания:		4
БВ	аппаратуры сигнальной точки автоблокировки	156X87X66	0,7

Выпрямитель, блок питания	Назначение	Размеры, мм	Масса, кг
БВЗ	релейной аппаратуры автоблокировки (3 — защищенного)	156X66X87	0,7
	Блок питания:	200X87X112	1,8
БПШ	цепей числовой кодовой автоблокировки
БПСН	цепи смены направления однопутной автоблокировки	156X85X210	2,66
БВС	Блок селеновых выпрямителей для схем управления стрелками при электрической централизации	100X63X56	0,125* и 0,18**

* По черт. № 89.00В0;
** По черт. № 88.00.00В0 н № 90.00.00В0.

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема блока БПШ

Таблица 2. Электрические характеристики выпрямителей и блоков питания

Выпрямитель, блок питания	Вход			Выход
Выпрямитель, блок питания	Номинальное переменное напряжение, В	Выводы	Перемычка между выводами	Постоянное напряжение, В	Ток, А, не более	Выводы	Перемычки между выводами
ВУДК	220	1-13	5-9	12 24 48 220	0,5 2 1 0,5	1-2	—
ВУДК	110	1-13	1-5, 9-13	12 24 48 220	0,5 2 1 0,5	1-2	—
БПШ	220	13-31	11-33	16±0,8 20±1 60±3	0,1 0,1 0,05	52-72	12-53, 32-73 12-53, 51-73 12-53, 71-73
БПШ	110	13-31	11-13, 31-33	16±0,8 20±1 60±3	0,1 0,1 0,05	52-72	12-53, 32-73 12-53, 51-73 12-53, 71-73
бпсн	3,5	3-9	—	85±15 33±6	0,056 0,165	1-2	—
ВУС-1,3	220	3-4	—	250 190	0 6,78	1-2	—
БВ	31-230	1-3	1-2, 3-4-83	27-225	5	11-11	11-21-23, 71-73-81
БВЗ	28-230	1-3	1-2, 3,-4	24-200	0,2	11-73	12-22, 11-21-23, 72-82, 71-73-81

Рис. 3. Принципиальная схема блока БВЗ

Рис. 4. Электрические схемы блоков селеновых выпрямителей БВС
В выпрямителях и блоках питания, кроме ВВС, применены однофазные мостовые выпрямители. Выпрямительное устройство ВУДК и блоки БПШ (рис. 2). БПСН выполнены с встроенными трансформаторами. В блок БВЗ (рис. 3) введены элементы, ограничивающие уровни атмосферных и коммутационных перенапряжений, скорости нарастания напряжения и тока в электрических цепях нагрузки. Электрические характеристики выпрямителей и блоков питания даны в табл. 2.
Отклонение выходного напряжения блока БВ от номинального при изменении тока нагрузки от 5 до 1,25 А не более 40 %, блока БВЗ при изменении тока нагрузки от 0,2 до 0,05 А — не более 15 %.
Блоки БВ и БВЗ выполнены в корпусе реле РЭЛ и имеют код планки избирательности соответственно АГДЕЖ и АВГИК.
Блоки селеновых выпрямителей БВС (рис. 4) выпускают трех типов. Во всех блоках применяют селеновые выпрямители 15ВД20А со следующими характеристиками: максимальное подводимое переменное напряжение 400 В; выпрямленное среднее напряжение не менее 145 В; выпрямленный средний ток не менее 0,04 А. На выводных концах блоков со знаком « + » красной краской нанесен поясок шириной 3 мм.
Выпрямители и блоки питания предназначены для работы при температуре воздуха: ВУДК — от —10 до + 40°С; БПШ —от —50 до + 60°С; ВУС-1,3 — ±50°С; БВ, БВЗ — от —45 до +60 °С; БПСН — от —40 до +60 °С.

Вы можете оставить комментарии от своего имени, через сервисы представленные ниже:

Основы эксплуатации, мониторинга и технического обслуживания выпрямителей

Устойчивость, кажется, является последним лозунгом, а катодная защита (CP) является важным компонентом устойчивости многих металлических конструкций. Что может быть лучше для сохранения и обслуживания инфраструктуры, чем смягчение коррозии? Некоторые системы CP состоят из расходуемых анодов, которые подвергаются естественной коррозии для защиты менее активных металлов, таких как сталь. Другим требуются источники питания для направления защитного тока в правильном направлении. Наиболее распространенными источниками напряжения подаваемого тока являются выпрямители, которые могут выйти из строя. Хорошо обслуживаемые выпрямители могут обеспечить бесперебойную работу CP, что снижает затраты на ремонт и рабочее/техническое время. В этой статье рассматриваются основы работы и обслуживания выпрямителя, а также основные рекомендации.

Устойчивость — это способность терпеть. Основной целью любой системы катодной защиты (CP) является смягчение коррозии. Консервация трубы или другой металлической конструкции путем предотвращения коррозионного повреждения позволяет ей выдержать испытание временем. Таким образом, снижение коррозии ведет к устойчивости.

CP чаще всего достигается с помощью гальванической (жертвенной) системы или системы подаваемого тока. Гальваническая система CP состоит из расходуемых анодов, обычно изготовленных из активных металлов (алюминий, магний или цинк), которые подвергаются коррозии, чтобы обеспечить защитные токи для менее активного металла, такого как сталь трубопровода. В системе CP с подаваемым током (ICCP) используется внешнее питание в виде выпрямителя или другого источника напряжения, который вызывает коррозию анодов с подаваемым током (например, из чугуна, графита и смешанных оксидов металлов) для распределения защитного тока по конструкции. (катод).

Выпрямитель представляет собой электрическое устройство, которое преобразует переменный ток (AC), который периодически меняет направление, в постоянный ток (DC), который течет только в одном направлении. Крайне важно, чтобы выпрямитель оставался в состоянии постоянной работы. Поскольку выпрямитель является электрическим устройством, он уязвим для скачков напряжения. Ближайший удар молнии может вызвать срабатывание автоматического выключателя или короткое замыкание диода. Таким образом, регулярные осмотры и мониторинг необходимы для поддержания исправной работы выпрямителя в течение длительного времени.

Безопасность является наиболее важным аспектом всех проверок. Целью любой задачи, связанной с эксплуатацией выпрямителя, является безопасное выполнение работы, что включает в себя ношение надлежащего защитного снаряжения.

Эксплуатация

Выпрямитель состоит из трех основных компонентов: трансформатора, батареи и шкафа. Назначение трансформатора состоит в том, чтобы безопасно отделить входящее переменное напряжение (первичная сторона) от вторичной стороны, которое регулируется для управления выходным напряжением выпрямителя. Как правило, эти регулировки выполняются с помощью отводных стержней, подключенных к вторичным боковым обмоткам с интервалами, которые предлагают несколько вариантов настройки. Стек является фактическим выпрямителем и состоит из набора кремниевых диодов или селеновых пластин, которые функционируют как однонаправленные токовые вентили. Диоды или пластины сконфигурированы так, что циклический переменный ток течет в одном направлении и блокируется в другом, в результате чего оба направления волны переменного тока текут в одном направлении. Шкаф, в который входит тестовая панель, надежно удерживает эти компоненты и позволяет осуществлять мониторинг и другие расширенные операции.

Дополнительные элементы, которые могут быть найдены в типичном выпрямителе, включают автоматический выключатель, измерители выходного напряжения и тока, грозовые разрядники, ограничители перенапряжения, ответвления трансформатора и предохранители.

В Таблице 1 перечислены общие рекомендации по использованию выпрямителей. ¹ Эта информация помогает обеспечить безопасность персонала и надежную долгосрочную работу выпрямителя.

Мониторинг

Регулярный мониторинг рекомендуется для всех установок с выпрямителями. Основная цель мониторинга — убедиться, что выпрямитель все еще работает и что скачок напряжения не привел к срабатыванию выключателя. Некоторые объекты требуют определенных проверок через определенные промежутки времени. Например, операторы газо- и нефтепроводов обязаны проверять свои выпрямители шесть раз в год с интервалами, не превышающими 21 месяц. Кроме того, политика компании может диктовать еще более строгие интервалы между проверками.

Мониторинг обычно состоит из визуального осмотра и электрических испытаний. Визуальный осмотр может включать в себя поиск физических повреждений установки/шкафа/компонентов, признаков перегрева и признаков гнезд насекомых/грызунов, а также регистрацию характеристик блока выпрямителя и показаний счетчиков/настроек кранов. Тестирование часто включает ручные измерения выходного напряжения и тока выпрямителя для проверки точности измерителя и потенциалов между структурой и электролитом. Также имеется оборудование для удаленного контроля труднодоступных выпрямителей; однако эти устройства лучше всего использовать в качестве дополнения к мониторингу на месте, а не в качестве его замены.

Перед проведением визуального осмотра и испытаний важно надеть соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ). Как минимум, следует использовать защитные очки, кожаную рабочую обувь (с защитой от влаги, где это необходимо) и кожаные или резиновые перчатки. Политика компании может определять дополнительные требования к СИЗ.

При первом приближении к ректификатору обратите внимание на его окружение, например, на неровности основания, ядовитые растения или стоячую воду. Используйте все органы чувств для обнаружения признаков неисправности, включая визуальные (например, подгорание) и слуховые (например, потрескивание). Проверьте шкаф на наличие переменного тока с помощью сертифицированного детектора переменного тока. Старомодный способ определить, наэлектризован ли шкаф (или горячий), заключался в том, чтобы почистить его тыльной стороной ладони. С появлением детектора переменного тока в этом больше нет необходимости или целесообразности. Постучите по шкафчику, чтобы оповестить всех обитателей (ос, мышей, пауков и даже змей) о том, что вы входите. Обязательно имейте под рукой спрей от насекомых.

Техническое обслуживание

Основными причинами выхода из строя выпрямителя являются небрежное обращение, возраст и удар молнии. Перед выполнением каких-либо действий по устранению неполадок неработающего выпрямителя обязательно выключите его как с помощью автоматического выключателя, так и с помощью выключателя панели. К наиболее распространенным проблемам с выпрямителями относятся неисправные счетчики, незакрепленные клеммы, перегоревшие предохранители, обрыв проводов конструкции/заземления и повреждение от молнии (даже при наличии грозозащитных разрядников). Целью поиска и устранения неисправностей является систематическая изоляция компонентов выпрямителя до тех пор, пока не будет обнаружена неисправная часть, и рекомендуется следовать рекомендациям производителя выпрямителя по техническому обслуживанию и устранению неисправностей.

Проверьте автоматический выключатель, трансформатор, блок выпрямителей, счетчики, предохранители, дроссель, конденсаторы и разрядники по отдельности. Следите за ослабленными соединениями, признаками искрения и странными запахами. Могут потребоваться дополнительные испытания для проверки целостности конструкции и проводов заземления.

Таблица 2 содержит схему поиска и устранения неисправностей ², предназначенную для быстрой диагностики проблем с выпрямителем.

Распространенные сценарии и приемы торговли

Часто встречается выпрямитель с выходом по напряжению и без выхода по току. Поскольку выходное напряжение свидетельствует о том, что цепи выпрямления не повреждены, возможно, один или оба выходных кабеля повреждены, или заземление анода может быть полностью истощено. Чтобы приступить к поиску и устранению неполадок, определите подходящее временное электрически изолированное заземление, например водопропускную трубу, забор, анкерную оттяжку столба электропередач или дорожный знак. Выключите выпрямитель, затем отсоедините подводящий провод конструкции и подключите временную землю к отрицательному наконечнику. Установите отводные планки на одно из самых низких значений и включите выпрямитель. Если выпрямитель теперь вырабатывает и вольты, и амперы, значит, подводящий провод конструкции поврежден. Если усилители по-прежнему отсутствуют, выключите выпрямитель, верните подводящий провод конструкции к отрицательному наконечнику, отсоедините подводящий провод анода и подключите временное заземление к положительному наконечнику. Включите выпрямитель. Если выпрямитель теперь вырабатывает и вольты, и амперы, значит, провод анода разорван или существующее заземление исчерпано. Если усилителей по-прежнему нет, то требуется дополнительное тестирование для оценки эффективности конструкции и выводов анода, чтобы определить, затрагивает ли проблема оба провода.

Другим частым случаем является обнаружение выпрямителя со сгоревшим предохранителем. Это может быть результатом скачка напряжения и просто требует установки сменного предохранителя. Однако предохранители выпрямителя могут быть довольно дорогими. Временная установка автоматического выключателя поперек зажимов плавких предохранителей позволяет проверить работу выпрямителя, не сжигая несколько предохранителей. Для этого испытания можно использовать типичный автоматический выключатель бытового типа, подходящего размера для применения. Просто прикрепите измерительные провода к каждому концу автоматического выключателя и прикрепите провода к каждому из существующих монтажных зажимов предохранителя. Следите за тем, чтобы автоматический выключатель и подводящие провода не касались корпуса выпрямителя или любого другого металлического предмета. Включите выпрямитель. Если выключатель не срабатывает, просто замените предохранитель. Если автоматический выключатель срабатывает, значит, существуют другие проблемы, и необходимо выполнить дополнительные действия по их устранению.

Иногда можно найти выпрямитель со сработавшим автоматическим выключателем. Это может быть результатом скачка напряжения и просто требует сброса автоматического выключателя. Однако скачки напряжения нежелательны, так как выпрямитель может оставаться выключенным в течение длительного времени. Обязательно проверьте эффективность электрического заземления выпрямителя и следуйте рекомендациям Национального электротехнического кодекса (NEC). При необходимости установите дополнительное заземление. Кроме того, существуют доступные ограничители перенапряжения, которые могут быть установлены для смягчения скачков напряжения. Обязательно следуйте рекомендациям производителя по размерам.

Уход за выпрямителем также очень важен для предотвращения строительства гнезд насекомыми, грызунами и другими животными. Внутри шкафа выпрямителя могут быть опасны гнезда насекомых и грызунов. Укусы насекомых или даже укусы змей определенно нежелательны. Однако сами гнезда тоже могут вызывать проблемы. Помимо возможной опасности возгорания, гнездо может препятствовать потоку воздуха через шкаф выпрямителя и приводить к перегреву (и возможному выходу из строя) компонентов. Следите за тем, чтобы насекомые и грызуны не попали в выпрямитель. Некоторые способы защиты от вредителей заключаются в герметизации всех отверстий в шкафу, кроме тех, которые предназначены для вентиляции, или использовании химических пестицидов, чтобы отбить у них интерес к проникновению внутрь. эластичный аморфный неполярный полиолефин (например, VISCOTAQ ^† ) можно использовать для закрытия любого отверстия в шкафу. Простой и эффективный химический пестицид, который идеально подходит для использования в выпрямителе, представляет собой небольшую открытую чашку с нафталиновыми шариками. Их легко приобрести, и они очень хорошо работают.

Резюме

Ключом к устойчивости конструкций является эффективное CP как средство контроля/смягчения коррозии. Выпрямители — отличные инструменты, которые помогают обеспечить эффективный ICCP. Они требуют регулярного контроля, а иногда и мелкого ремонта. Мониторинг и техническое обслуживание выпрямителя необходимы, но их можно выполнять безопасно, что помогает обеспечить надежную и долговременную работу выпрямителя.

Благодарности

Автор выражает благодарность компании Integrated Rectifier Technologies, Inc., 15360–116 Ave., Edmonton, AB, Канада, T5M 3Z6; Universal Rectifiers, Inc., 1631 Cottonwood School Rd., Розенберг, Техас 77471; ERICO International, 34600 Solon Rd., Solon, OH 44139; Amcorr Products & Services, 8000 IH 10 W. #600, Сан-Антонио, Техас 78230; Тим Дженкинс; и Дон Олсон.

Каталожные номера

1 «Что нужно и что нельзя делать с General Rectifier», Integrated Rectifier Technologies, Inc. , http://irtrectifier.com/technical-info/rectifier-safety/ (15 июля 2013 г.).

2 «Устранение неполадок выпрямителя», Universal Rectifiers, Inc., http://www.universalrectifiers.com/PDF%20Files/Troubleshooting.pdf (15 июля 2013 г.).

Эта статья основана на документе CORROSION 2015 №. 5667, представленный в Далласе, штат Техас.

^† Торговая марка.

Включите JavaScript для просмотра комментариев с помощью Disqus.

Что такое выпрямитель? Типы выпрямителей, работа и применение

В электронике, Выпрямитель 9Схема 0088 является наиболее часто используемой схемой, потому что почти каждый электронный прибор работает от постоянного тока (постоянный ток) , но доступность источников постоянного тока ограничена, например, электрические розетки в наших домах обеспечивают переменный ток (переменный ток) . Выпрямитель является идеальным кандидатом для этой работы в промышленности и дома для преобразования переменного тока в постоянный ток . Даже наши зарядные устройства для сотовых телефонов используют выпрямители для преобразования AC от наших домашних розеток в DC 9.0088 . Различные типы выпрямителей используются для конкретных приложений.

У нас в основном есть два типа напряжения, которые широко используются в наши дни. Они бывают переменного и постоянного напряжения. Эти типы напряжения могут быть преобразованы из одного типа в другой с помощью специальных схем, разработанных для этого конкретного преобразования. Эти преобразования происходят везде.

Наше основное питание, которое мы получаем от электросетей, носит переменный характер, а приборы, которые мы используем в наших домах, обычно требуют небольшого напряжения постоянного тока. Этот процесс преобразования переменного тока в постоянный называется выпрямлением. Преобразованию переменного тока в постоянный предшествует дальнейший процесс, который может включать фильтрацию, преобразование постоянного тока в постоянный и так далее. Одной из наиболее распространенных частей электронного блока питания является мостовой выпрямитель.

Для многих электронных схем требуется выпрямленный источник постоянного тока для питания различных основных электронных компонентов от доступной сети переменного тока. Простой мостовой выпрямитель используется в различных электронных силовых устройствах переменного тока.

Другой способ взглянуть на схему выпрямителя состоит в том, что можно сказать, что она преобразует токи вместо напряжений. Это имеет более интуитивный смысл, потому что мы привыкли использовать ток для определения природы компонента. Короче говоря, выпрямитель берет ток, который имеет как отрицательную, так и положительную составляющие, и выпрямляет его так, что остается только положительная составляющая тока.

Мостовые выпрямители широко используются в источниках питания, которые обеспечивают необходимое постоянное напряжение для электронных компонентов или устройств. Наиболее эффективными коммутационными устройствами, характеристики которых полностью известны, являются диоды. Теоретически вместо диодов можно использовать любой твердотельный переключатель, которым можно или нельзя управлять.

Запись по теме: Типы диодов и их применение

Обычно типы выпрямителей классифицируются на основе их выходной мощности. В этой статье мы обсудим многие типы выпрямителей, такие как:

Однофазные выпрямители
Трехфазные выпрямители
Управляемые выпрямители
Неуправляемые выпрямители
Однополупериодные выпрямители
Двухполупериодные выпрямители
Мостовые выпрямители
Выпрямители с центральным отводом

Содержание

Что такое выпрямитель?
Выпрямитель представляет собой электрическое устройство, состоящее из одного или нескольких диодов, которое преобразует
0087 переменного тока ( переменного тока ) в постоянного тока ( постоянного тока ). Он используется для выпрямления, где приведенный ниже процесс показывает, как он преобразует переменный ток в постоянный.
Что такое выпрямление?
Выпрямление — это процесс преобразования переменного тока (который периодически меняет направление) в постоянный ток (течение в одном направлении).
Связанная запись: Различные типы реле, их конструкция, работа и применение
Типы выпрямителей
Существуют в основном два типа выпрямителей:
Неуправляемый выпрямитель
Управляемый выпрямитель
Мостовые выпрямители бывают разных типов, и основанием для классификации может быть множество, например, тип питания, конфигурация мостовой схемы, возможности управления и т. д. Мостовые выпрямители можно в целом разделить на однофазные и трехфазные выпрямители на основе тип ввода, на котором они работают. Оба этих типа включают в себя эти дополнительные классификации, которые можно разделить как на однофазные, так и на трехфазные выпрямители.
Дальнейшая классификация основана на коммутационных устройствах, используемых в выпрямителе, и включает неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые выпрямители. Некоторые из типов выпрямителей обсуждаются ниже.
В зависимости от типа схемы выпрямления выпрямители делятся на две категории.
Однополупериодный выпрямитель
Двухполупериодный выпрямитель
Однополупериодный выпрямитель преобразует только половину волны переменного тока в сигнал постоянного тока, тогда как двухполупериодный выпрямитель полностью преобразует сигнал переменного тока в постоянный.
Мостовой выпрямитель является наиболее часто используемым выпрямителем в электронике, и в этом отчете речь пойдет о его работе и изготовлении. Простая мостовая схема выпрямления является наиболее популярным методом двухполупериодного выпрямления.
Мы подробно обсудим как управляемые, так и неуправляемые (полупериодные и двухполупериодные мостовые) выпрямители с принципиальными схемами и работой следующим образом.
Запись по теме: Типы трансформаторов и их применение
Неуправляемый выпрямитель:
Тип выпрямителя, выходное напряжение которого не может регулироваться , называется неуправляемым выпрямителем .
Выпрямитель использует для работы переключатели. Выключатели могут быть различных типов, в широком смысле, управляемые выключатели и неуправляемые выключатели. Диод — это однонаправленное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Работа диода не контролируется, так как он будет работать, пока он смещен в прямом направлении.
При такой конфигурации диодов в любом заданном выпрямителе выпрямитель не находится полностью под контролем оператора, поэтому такие типы выпрямителей называются неуправляемыми выпрямителями. Он не позволяет мощности изменяться в зависимости от требований нагрузки. Таким образом, этот тип выпрямителя обычно используется в постоянных или фиксированных источниках питания.
Запись по теме: Фильтры, типы фильтров и их применение
В неуправляемом выпрямителе используются только диоды, и они дают фиксированное выходное напряжение, зависящее только от AC ввод.
Типы неуправляемых выпрямителей:
Неуправляемые выпрямители подразделяются на два типа:
Однополупериодные выпрямители
Двухполупериодный выпрямитель
Однополупериодный выпрямитель:
Тип выпрямителя, который преобразует только полупериод переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), известен как однополупериодный выпрямитель.
Положительный однополупериодный выпрямитель:
Однополупериодный выпрямитель, преобразующий только положительный полупериод в и блокирующий отрицательный полупериод.
Выпрямитель отрицательной полуволны:
Выпрямитель с отрицательной полуволной преобразует только отрицательный полупериод переменного тока в постоянный.
Во всех типах выпрямителей однополупериодный самый простой из всех, поскольку он состоит только из одного диода .
Диод пропускает ток только в одном направлении, известном как прямое смещение . Нагрузочный резистор RL включен последовательно с диодом.
Запись по теме: Различные типы датчиков с приложениями
Положительный полупериод:
Во время положительного полупериода диодный вывод анод станет положительным, а катод станет отрицательным, известным как прямое смещение . И это позволит позитивному циклу протекать.
Отрицательный полупериод:
Во время отрицательного полупериода анод станет отрицательным, а катод станет положительным, что известно как обратное смещение . Таким образом, диод заблокирует отрицательный цикл.
Таким образом, когда источник переменного тока подключен к однополупериодному выпрямителю, через него будет проходить только полупериод , как показано на рисунке ниже.
Выход этого выпрямителя подключен к нагрузочному резистору RL . если мы посмотрим на график вход-выход , он покажет пульсирующий положительный полупериод входа.
На выходе однополупериодного выпрямителя слишком много пульсаций и использование этого выхода в качестве источника постоянного тока нецелесообразно. Чтобы сгладил этот пульсирующий выход, через резистор вводится конденсатор . Конденсатор будет заряжаться во время положительного цикла и разряжаться во время отрицательного цикла, чтобы выдавать плавный выходной сигнал.
Выпрямители такого типа тратят впустую мощность полупериода входа переменного тока.
Запись по теме: Типы переключателей. Его конструкция, работа и применение
Двухполупериодный выпрямитель:
Двухполупериодный выпрямитель преобразует положительных и отрицательных полупериодов переменного тока (переменного тока) в постоянный ток (постоянный ток). Он обеспечивает двойное выходное напряжение по сравнению с однополупериодным выпрямителем
Двухполупериодный выпрямитель состоит из более чем одного диода.
Существует два типа двухполупериодных выпрямителей.
Мостовой выпрямитель
Выпрямитель с центральным отводом
Мостовой выпрямитель
Мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования обоих полупериодов входного переменного тока в постоянный на выходе.
В выпрямителе этого типа диоды подключены особым образом, как показано ниже.
Положительный полупериод:
Во время положительного полупериода входа диод D1 & D2 становится прямым смещением, а D3 & D4 становится обратным смещением. Диоды D1 и D2 образуют замкнутый контур, который обеспечивает положительное выходное напряжение на нагрузочном резисторе RL .
Отрицательный полупериод:
Во время отрицательного полупериода диод D3 и D4 смещается в прямом направлении, а D1 и D2 — в обратном. А вот полярность на нагрузочном резисторе RL остается прежним и обеспечивает положительный выход на нагрузке.
Выход двухполупериодного выпрямителя имеет низкие пульсации по сравнению с однополупериодным выпрямителем, но все же он не является гладким и устойчивым.
Чтобы выходное напряжение было плавным и стабильным, на выходе установлен конденсатор , как показано на рисунке ниже.
Зарядка и разрядка конденсатора, обеспечивающие плавный переход между полупериодами.
Запись по теме: Типы предохранителей — их конструкция, работа и применение
Работа схемы мостового выпрямителя
Из схемы видно, что диоды подключены особым образом. Это уникальное расположение дало конвертеру его название. В мостовом выпрямителе напряжение, подаваемое на вход, может быть от любого источника. Это может быть трансформатор, который используется для повышения или понижения напряжения, или это может быть сеть нашего домашнего источника питания. В этой статье мы используем трансформатор 6-0-6 с центральным отводом для обеспечения напряжения переменного тока.
В первой фазе работы выпрямителя, во время положительного полупериода, диоды D3-D2 смещаются в прямом направлении и становятся проводящими. Диоды D1-D4 смещаются в обратном направлении и не проводят ток в течение этого полупериода, действуя как открытые переключатели. Таким образом, на выходе мы получаем положительный полупериод. И наоборот, в отрицательный полупериод диоды D1-D4 смещаются в прямом направлении и начинают проводить, тогда как диоды D3-D2 смещаются в обратном направлении и не проводят в этот полупериод.
Запись по теме: Типы катушек индуктивности и их применение
Снова получаем на выходе положительный полупериод. В конце процесса выпрямления отрицательная часть переменного тока преобразуется в положительный цикл. На выходе выпрямителя два полуположительных импульса той же частоты и амплитуды, что и на входе.
В отличие от работы однополупериодного выпрямителя, у мостового выпрямителя есть еще одна ветвь, которая позволяет проводить отрицательную половину волны напряжения, чего полумостовой выпрямитель не имел. Таким образом, среднее напряжение на выходе мостового выпрямителя вдвое больше, чем у полумостового выпрямителя.
Несмотря на то, что мы используем четыре отдельных силовых диода для создания двухполупериодного мостового выпрямителя, готовые компоненты мостового выпрямителя доступны «в готовом виде» в диапазоне различных величин напряжения и тока, которые можно использовать непосредственно для создания работающего выпрямителя. схема.
Форма сигнала выходного напряжения после выпрямления не соответствует постоянному току, поэтому мы можем попытаться сделать его более похожим на сигнал постоянного тока, используя конденсатор для фильтрации. Сглаживающие или накопительные конденсаторы, подключенные параллельно нагрузке к выходу схемы двухполупериодного мостового выпрямителя, увеличивают средний уровень постоянного тока на выходе до требуемого среднего постоянного напряжения на выходе, поскольку конденсатор действует не только как фильтрующий компонент, но и также периодически заряжается и разряжается, эффективно увеличивая выходное напряжение.
Конденсатор заряжается до тех пор, пока сигнал не достигнет своего пика и не будет равномерно разряжаться в цепь нагрузки, когда сигнал начнет снижаться. Поэтому, когда выход становится низким, конденсатор поддерживает подачу надлежащего напряжения в цепь нагрузки, тем самым создавая постоянный ток.
Запись по теме: Типы батарей и элементов и их применение
Преимущества мостового выпрямителя:
Низкие пульсации выходного сигнала постоянного тока
Высокий КПД выпрямителя
Низкие потери мощности
Недостатки мостового выпрямителя:
Мостовой выпрямитель более сложный, чем двухполупериодный выпрямитель
Больше потерь мощности по сравнению с двухполупериодным выпрямителем с отводом от средней точки.
Выпрямитель с центральным ответвлением
Двухполупериодный выпрямитель этого типа использует трансформатор с центральным отводом и два диода.
Трансформатор с центральным отводом представляет собой трансформатор двойного напряжения с двумя входами ( I1 и I2 ) и три выходных клеммы ( T1, T2, T3 ). Клемма T2 подключена к центру выходной катушки, которая действует как эталонное заземление ( 0 вольт, ссылка ). Клемма T1 производит положительного напряжения , а клемма T3 производит отрицательного напряжения по отношению к T2 .
Запись по теме: Типы цифровых логических вентилей — таблицы истинности булевой логики и приложения
Конструкция выпрямителя с центральным отводом приведена ниже:
Положительный полупериод:
Во время входного положительного полупериода T1 будет производить положительное, а T2 — отрицательное напряжение. Диод D1 станет прямым смещением, а диод D2 станет обратным смещением. Это создает замкнутый путь от T1 к T2 через нагрузочный резистор RL , как показано ниже.
Отрицательный полупериод:
Теперь во время ввода отрицательного полупериода T1 будет генерировать отрицательный цикл, а T2 будет генерировать положительный цикл. Это переведет диод D1 в режим обратного смещения, а диод D2 в режим прямого смещения. Но полярность нагрузочного резистора RL остается той же, поскольку ток проходит путь от T3 к T1 , как показано на рисунке ниже.
Выходной сигнал DC выпрямителя с центральным отводом также имеет пульсации, и он не является плавным и устойчивым DC . Конденсатор на выходе удалит пульсации и создаст стабильный выход DC .
Запись по теме: Типы резисторов | Фиксированный, переменный, линейный и нелинейный
Управляемый выпрямитель:
Тип выпрямителя, выходное напряжение которого может варьироваться или изменяться , называется управляемый выпрямитель .
Необходимость в управляемом выпрямителе становится очевидной, когда мы рассматриваем недостатки неуправляемого мостового выпрямителя. Чтобы превратить неуправляемый выпрямитель в управляемый, мы используем твердотельные устройства с регулируемым током, такие как SCR, MOSFET и IGBT. У нас есть полный контроль над тем, когда тиристоры включаются или выключаются, в зависимости от подаваемых на них стробирующих импульсов. Как правило, они более предпочтительны, чем их неконтролируемые аналоги.
Состоит из одного или более чем одного SCR ( Кремниевый выпрямитель ).
Тиристор , также известный как тиристор , представляет собой диод с тремя выводами. Эти клеммы: Анод , Катод и вход управления, известный как Затвор .
Подобно простому диоду, SCR проводит ток при прямом смещении и блокирует ток при обратном смещении, но запускает прямую проводимость только при наличии импульса на входе затвора . Таким образом, выходным напряжением можно управлять с помощью входа затвора.
Запись по теме: Типы интегральных схем. Классификация интегральных схем и их ограничения
Типы управляемого выпрямителя
Существует два типа управляемого выпрямителя.
Однополупериодный управляемый выпрямитель
Однополупериодный управляемый выпрямитель состоит из одного SCR (кремниевого управляемого выпрямителя).
Однополупериодный управляемый выпрямитель имеет ту же конструкцию, что и однополупериодный неуправляемый выпрямитель, за исключением того, что мы заменяем с SCR , как показано на рисунке ниже.
SCR не работает при обратном смещении, поэтому он блокирует отрицательный полупериод.
Во время положительного полупериода SCR будет проводить ток при одном условии, когда на вход затвора подается импульс. Вход затвора, конечно же, представляет собой периодический импульсный сигнал, предназначенный для активации SCR в каждом положительном полупериоде.
Таким образом, мы можем контролировать выходное напряжение этого выпрямителя.
Сообщение по теме: Счетчик и различные типы электронных счетчиков
Выход SCR также представляет собой пульсирующее постоянное напряжение/ток. Эти импульсы удаляются с помощью конденсатора , параллельного нагрузочному резистору RL .
Двухполупериодный управляемый выпрямитель
Тип выпрямителя, который преобразует как положительные, так и отрицательные полупериоды переменного тока в постоянный, а также управляет выходом 9Амплитуда 0087 известна как двухполупериодный управляемый выпрямитель.
Как и неуправляемый выпрямитель, управляемый двухполупериодный выпрямитель бывает двух типов.
По теме: Типы конденсаторов | Фиксированный, переменный, полярный и неполярный
Управляемый мостовой выпрямитель
В этом выпрямителе диодный мост заменен мостом SCR ( Тиристорный ) с такой же конфигурацией, как показано на рисунке ниже.
Положительный полупериод:
Во время положительного цикла SCR (тиристор) T1 и T2 будут проводить при подаче стробирующего импульса. T3 и T4 будут иметь обратное смещение, поэтому они будут блокировать ток. Выходное напряжение будет установлено на нагрузочном резисторе RL , как показано ниже.
Отрицательный полупериод:
Во время отрицательного полупериода тиристор T3 и T4 станет прямым смещением, учитывая входной импульс затвора, а T1 и T2 станет обратным смещением. Выходное напряжение появится на нагрузочном резисторе RL .
В конце вывода конденсатор используется для устранения пульсаций и делает вывод устойчивым и гладким.
Управляемый Выпрямитель с центральным отводом:
Как и неуправляемый выпрямитель с центральным отводом, в этой конструкции используются два SCR замена двух диодов.
Оба этих переключения SCR будут синхронизированы по-разному в зависимости от входной частоты AC .
Работает так же, как и неуправляемый выпрямитель, его принципиальная схема приведена ниже.
Запись по теме: Типы защелок — защелки SR и D
Однофазные и трехфазные выпрямители
Эта классификация основана на типе входа, на который работает выпрямитель. Название довольно простое. Когда вход однофазный, выпрямитель называется однофазным выпрямителем, а когда вход трехфазным, он называется трехфазным выпрямителем.
Однофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, в то время как трехфазный выпрямитель использует шесть диодов, расположенных определенным образом для получения желаемой выходной мощности. Это могут быть управляемые или неуправляемые выпрямители в зависимости от переключающих компонентов, используемых в каждом выпрямителе, таких как диоды, тиристоры и т. д.
Сравнение
выпрямителей
В следующей таблице показано соотношение между различными типами выпрямителей, такими как однополупериодный выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель и выпрямитель с отводом от середины.
Связанный пост: Автотрансформатор — его типы, работа, преимущества и применение
Применение выпрямителей
Практически все электронные схемы работают от постоянного напряжения. Основной целью использования выпрямителя является выпрямление, что означает преобразование переменного напряжения в постоянное напряжение. Это означает, что выпрямители используются почти во всех силовых выпрямительных и электронных устройствах.
Ниже приведен список общих применений и способов использования различных выпрямителей.
Выпрямление, т. е. преобразование постоянного напряжения в переменное.
Выпрямители
применяются в электросварке для обеспечения поляризованного напряжения.
Он также используется в тяговых, подвижных составах и трехфазных тяговых двигателях, используемых для движения поездов.
Полупериодные выпрямители
используются в средствах от комаров и паяльниках.
Однополупериодный выпрямитель также используется в AM Radio в качестве детектора и детектора пиков сигнала.
Выпрямители
также используются в модуляции, демодуляции и умножителях напряжения.
Похожие сообщения:
Типы активных фильтров высоких частот
Типы пассивных фильтров верхних частот
Типы активных фильтров нижних частот
Типы пассивных фильтров нижних частот
Типы DEMUX – Приложения демультиплексора
Типы мультиплексоров — приложения цифрового мультиплексора
Типы двоичных сумматоров и вычитателей
Типы двоичных кодировщиков
Типы двоичных декодеров
Цепи выпрямителя | Диоды и выпрямители
Что такое исправление?
Теперь мы подошли к самому популярному применению диода: выпрямление . Проще говоря, выпрямление — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Это включает в себя устройство, которое допускает только односторонний поток электрического заряда. Как мы видели, это именно то, что делает полупроводниковый диод. Самый простой вид схемы выпрямителя — это двухполупериодный выпрямитель . Он позволяет только половине формы сигнала переменного тока проходить к нагрузке. (Рисунок ниже)
Схема однополупериодного выпрямителя.
Однополупериодное выпрямление
Для большинства силовых приложений однополупериодного выпрямления недостаточно. Гармонический состав выходного сигнала выпрямителя очень велик и, следовательно, его трудно отфильтровать. Кроме того, источник переменного тока подает питание на нагрузку только в половине полных циклов, а это означает, что половина его мощности не используется. Однако однополупериодное выпрямление — это очень простой способ уменьшить мощность до резистивной нагрузки. Некоторые двухпозиционные диммеры для ламп подают полную мощность переменного тока на нить накала лампы для «полной» яркости, а затем полуволновое выпрямление для меньшей светоотдачи. (рисунок ниже)
Применение однополупериодного выпрямителя: двухуровневый диммер лампы.
В положении переключателя «Dim» лампа накаливания получает примерно половину мощности, которую она обычно получает при работе от двухполупериодного переменного тока. Поскольку импульсы мощности полуволнового выпрямления намного быстрее, чем успевает нагреться и остыть нить накала, лампа не мигает. Вместо этого его нить просто работает при более низкой температуре, чем обычно, обеспечивая меньший световой поток.
Этот принцип быстрой «импульсной» подачи мощности на медленно реагирующее нагрузочное устройство для управления подаваемой на него электрической мощностью широко распространен в мире промышленной электроники. Поскольку управляющее устройство (в данном случае диод) является либо полностью проводящим, либо полностью непроводящим в любой момент времени, оно рассеивает мало тепловой энергии при управлении мощностью нагрузки, что делает этот метод управления мощностью очень энергоэффективным. Эта схема, возможно, является самым грубым методом подачи импульсного питания на нагрузку, но ее достаточно для проверки концепции приложения.
Двухполупериодные выпрямители
Если нам нужно выпрямить переменный ток, чтобы получить полное использование обоих полупериодов синусоиды, необходимо использовать другую конфигурацию схемы выпрямителя. Такая схема называется двухполупериодным выпрямителем . Один тип двухполупериодного выпрямителя, называемый конструкцией с отводом от центра , использует трансформатор с вторичной обмоткой с отводом от центра и двумя диодами, как показано на рисунке ниже.
Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом.
Положительный полупериод
Работу этой схемы легко понять по одному полупериоду за раз. Рассмотрим первый полупериод, когда полярность напряжения источника положительная (+) сверху и отрицательная (-) снизу. В это время работает только верхний диод; нижний диод блокирует ток, а нагрузка «видит» первую половину синусоиды, положительную сверху и отрицательную снизу. Только верхняя половина вторичной обмотки трансформатора пропускает ток в течение этого полупериода, как показано на рисунке ниже.
Двухполупериодный выпрямитель со средним отводом: Верхняя половина вторичной обмотки проводит ток во время положительного полупериода входа, отдавая положительный полупериод на нагрузку.
Отрицательный полупериод
Во время следующего полупериода полярность переменного тока меняется на противоположную. Теперь другой диод и другая половина вторичной обмотки трансформатора пропускают ток, в то время как части цепи, ранее проводившие ток в течение последнего полупериода, простаивают. Нагрузка по-прежнему «видит» половину синусоиды той же полярности, что и раньше: положительную сверху и отрицательную снизу. (Рисунок ниже)
Двухполупериодный выпрямитель со средним отводом: во время отрицательного входного полупериода нижняя половина вторичной обмотки проводит, обеспечивая положительный полупериод на нагрузку.
Недостатки конструкции двухполупериодного выпрямителя
Одним из недостатков конструкции двухполупериодного выпрямителя является необходимость трансформатора с вторичной обмоткой с отводом от средней точки. Если рассматриваемая цепь имеет большую мощность, размер и стоимость подходящего трансформатора будут значительными. Следовательно, конструкция выпрямителя с центральным отводом используется только в маломощных устройствах.
Другие конфигурации
Полярность двухполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки на нагрузке может быть изменена на обратную путем изменения направления диодов. Кроме того, реверсивные диоды можно подключить параллельно существующему выпрямителю с положительным выходом. В результате получается двухполярный двухполупериодный выпрямитель с отводом от средней точки, показанный на рисунке ниже. Обратите внимание, что подключение самих диодов имеет ту же конфигурацию, что и мост.
Двухполярный двухполупериодный выпрямитель со средним отводом
Двухполупериодные мостовые выпрямители
Существует другая, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на четырехдиодной мостовой схеме. По понятным причинам эта конструкция называется двухполупериодным мостом . (Рисунок ниже)
Двухполупериодный мостовой выпрямитель.
Направление тока для схемы двухполупериодного мостового выпрямителя показано на рисунке ниже для положительных полупериодов и на рисунке ниже для отрицательных полупериодов формы волны источника переменного тока. Обратите внимание, что независимо от полярности входа ток протекает в одном направлении через нагрузку. То есть отрицательный полупериод источника является положительным полупериодом на нагрузке.
Ток течет через два последовательно включенных диода для обеих полярностей. Таким образом, в диодах теряется два диодных падения напряжения источника (0,7·2=1,4 В для Si). Это недостаток по сравнению с полноволновой конструкцией с центральным отводом. Этот недостаток характерен только для источников питания с очень низким напряжением.
Двухполупериодный мостовой выпрямитель: ток для положительных полупериодов.
Двухполупериодный мостовой выпрямитель: ток для отрицательных полупериодов.
Альтернативная электрическая схема двухполупериодного мостового выпрямителя
Запоминание правильного расположения диодов в схеме двухполупериодного мостового выпрямителя часто может вызвать разочарование у новичка, изучающего электронику. Я обнаружил, что альтернативное представление этой схемы легче запомнить и понять. Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды нарисованы горизонтально, все «указывая» в одном направлении. (Рисунок ниже)
Альтернативный вид компоновки двухполупериодного мостового выпрямителя.
Многофазная версия с использованием альтернативной компоновки
Одним из преимуществ запоминания этой компоновки схемы мостового выпрямителя является то, что ее легко расширить до многофазной версии, как показано на рисунке ниже.
Схема трехфазного двухполупериодного мостового выпрямителя.
Каждая трехфазная линия соединяется между парой диодов: один для направления питания на положительную (+) сторону нагрузки, а другой — на отрицательную (-) сторону нагрузки.
Многофазные системы с более чем тремя фазами легко встраиваются в схему мостового выпрямителя. Возьмем, к примеру, схему шестифазного мостового выпрямителя на рисунке ниже.
Схема шестифазного двухполупериодного мостового выпрямителя.
При выпрямлении многофазного переменного тока сдвинутые по фазе импульсы накладываются друг на друга, создавая более «гладкий» выход постоянного тока (с меньшим содержанием переменного тока), чем при выпрямлении однофазного переменного тока. Это неоспоримое преимущество в схемах мощных выпрямителей, где физические размеры фильтрующих компонентов были бы непомерно высокими, но необходимо обеспечить мощность постоянного тока с низким уровнем шума. На приведенной ниже схеме показано двухполупериодное выпрямление трехфазного переменного тока.
Выход трехфазного переменного тока и трехфазного двухполупериодного выпрямителя.
Напряжение пульсаций
В любом случае выпрямления — однофазного или многофазного — величина напряжения переменного тока, смешанного с выходным напряжением постоянного тока выпрямителя, называется напряжением пульсаций . В большинстве случаев, поскольку желаемой целью является «чистый» постоянный ток, пульсации напряжения нежелательны. Если уровни мощности не слишком велики, можно использовать фильтрующие сети для уменьшения пульсаций выходного напряжения.
1-импульсные, 2-импульсные и 6-импульсные блоки
Иногда метод выпрямления называют путем подсчета количества выходных «импульсов» постоянного тока на каждые 360 ^o электрического «оборота». Таким образом, однофазная схема однополупериодного выпрямителя будет называться 1-импульсным выпрямителем , потому что она вырабатывает один импульс в течение времени одного полного цикла (360 ^o ) формы волны переменного тока. Однофазный двухполупериодный выпрямитель (независимо от конструкции, с центральным отводом или мостом) будет называться 9.0075 2-импульсный выпрямитель , потому что он выдает два импульса постоянного тока в течение одного периода переменного тока. Трехфазный двухполупериодный выпрямитель будет называться 6-пульсным блоком .
Фазы выпрямительного контура
Современное электротехническое соглашение дополнительно описывает функцию выпрямительного контура, используя трехпольное обозначение фаз , путей и количество импульсов . Однофазной схеме однополупериодного выпрямителя дается несколько загадочное обозначение 1Ph2W1P (1 фаза, 1 путь, 1 импульс), означающее, что напряжение питания переменного тока является однофазным, что ток на каждой фазе линий питания переменного тока движется только в одном направлении (пути), и что на каждые 360 ^или электрического вращения.
Однофазная двухполупериодная схема выпрямителя со средним отводом будет обозначаться как 1Ph2W2P в этой системе обозначений: 1 фаза, 1 путь или направление тока в каждой половине обмотки и 2 импульса или выходного напряжения за цикл.
Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель будет обозначаться как 1Ph3W2P: то же, что и для конструкции с центральным отводом, за исключением тока, может проходить в обоих направлениях по линиям переменного тока, а не только в одном направлении.
Схема трехфазного мостового выпрямителя, показанная ранее, будет называться выпрямителем 3Ф3В6П.
Можно ли получить больше импульсов, чем удвоенное число фаз в цепи выпрямителя?
Ответ на этот вопрос положительный: особенно в многофазных цепях. Благодаря творческому использованию трансформаторов наборы двухполупериодных выпрямителей могут быть запараллелены таким образом, что для трех фаз переменного тока будет производиться более шести импульсов постоянного тока. Фазовый сдвиг 30 ^o вводится с первичной обмотки на вторичную в трехфазном трансформаторе, когда конфигурации обмоток не одного типа.
Другими словами, трансформатор, соединенный либо Y-Δ, либо Δ-Y, будет демонстрировать фазовый сдвиг 30 ^o, в то время как трансформатор, соединенный Y-Y или Δ-Δ, не будет. Это явление можно использовать, если один трансформатор, подключенный Y-Y, питает мостовой выпрямитель, а другой трансформатор, подключенный Y-Δ, питает второй мостовой выпрямитель, а затем запараллеливает выходы постоянного тока обоих выпрямителей. (Рисунок ниже)
Поскольку формы пульсаций напряжения на выходе двух выпрямителей сдвинуты по фазе 30 ^o друг от друга, их наложение приводит к меньшим пульсациям, чем любой выход выпрямителя, рассматриваемый по отдельности: 12 импульсов на 360 ^o вместо шести:
Схема многофазного выпрямителя: 3-фазная 2-полосная 12-импульсная ( 3Ph3W12P)
ОБЗОР:
Выпрямление — преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC).
Однополупериодный выпрямитель представляет собой схему, которая позволяет подавать на нагрузку только один полупериод формы волны переменного напряжения, что приводит к одной неизменной полярности на ней. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, значительно «пульсирует».
Двухполупериодный выпрямитель представляет собой схему, которая преобразует оба полупериода сигнала переменного напряжения в непрерывную серию импульсов напряжения той же полярности. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, не так сильно «пульсирует».
Многофазный переменный ток при выпрямлении дает гораздо более «гладкую» форму волны постоянного тока (меньше пульсаций напряжения ), чем выпрямленный однофазный переменный ток.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:
Выпрямительные диоды Рабочий лист
Выпрямительный диод: функция и схема такие материалы, как полупроводниковый германий или кремний. Эта статья дает вам краткое введение в выпрямительные диоды.
Введение в схемы диодного выпрямителя
Каталог

I Выбор диода выпрямителя
Диоды выпрямителя обычно представляют собой планарные кремниевые диоды , которые используются в различных схемах силовых выпрямителей.
При выборе выпрямительного диода следует учитывать такие параметры, как максимальный ток выпрямителя, максимальный обратный рабочий ток, частота среза и время обратного восстановления.
Выпрямительный диод, используемый в схеме последовательного стабилизированного питания, не предъявляет высоких требований к обратному времени восстановления частоты среза. Если максимальный ток выпрямления и максимальный обратный рабочий ток соответствуют требованиям схемы, выбирается выпрямительный диод. Например, серия 1N, серия 2CZ, серия RLR и т. д. 9Рис. 1. Выпрямительный диод 2CZ
серия, серия EU, серия V, серия 1SR и т. д.). Или мы можем выбрать диод с быстрым восстановлением или выпрямительный диод Шоттки.
II Параметры выпрямительного диода
1. Максимум a verage r ectified c urrent IF : максимальный прямой средний ток, протекающий при длительной работе.
Ток определяется площадью перехода и условиями рассеивания тепла PN-перехода. Средний ток через диод не может быть больше этого значения и должен удовлетворять условиям отвода тепла. Например, ПЧ выпрямленного последовательного диода 1N4000 составляет 1А.
2. Максимальное рабочее r обратное v oltage VR : максимально допустимое обратное напряжение на диоде. Если это значение будет превышено, обратный ток (IR) резко возрастет и однонаправленная проводимость диода будет нарушена, что приведет к обратному пробою.
Обычно за (VR) принимают половину обратного напряжения пробоя (VB). Например:
1102
1000 В
Параметр
1N4001
1N4002
1N4003
1N4004
1N4005
1N4006
1N4007
VR
50V
100V
200V
400V
600V
800V
800V
3. Максимальный обратный ток IR : обратный ток, протекающий через диод при максимальном обратном рабочем напряжении. Этот параметр отражает однонаправленную проводимость диода. Следовательно, чем меньше значение тока, тем лучше качество диода.
4. Напряжение пробоя VB : значение выпрямителя напряжения в точке резкого изгиба обратной вольт-амперной характеристики диода. Когда реверс является мягкой характеристикой, он относится к значению напряжения при заданном обратном токе утечки.
5. Максимальная рабочая частота fm : максимальная рабочая частота диода при нормальных условиях. Это в основном определяется емкостью перехода и диффузионной емкостью PN-перехода. Если рабочая частота превышает fm, однонаправленная проводимость диода не будет хорошо отражаться.
Например, fm диода серии 1N4000 составляет 3 кГц. Также быстровосстанавливающиеся диоды используются для выпрямления высокочастотных переменных токов, например, в импульсных источниках питания.
6. Время обратного восстановления trr : относится к времени обратного восстановления при указанной нагрузке, прямом токе и максимальном обратном переходном напряжении.
7. Емкость нулевого смещения ance CO : сумма диффузионной емкости и емкости перехода, когда напряжение на диоде равно нулю.
Из-за ограничения технологического процесса даже для однотипных диодов их параметры имеют большой разброс. Параметры, указанные в руководстве, часто находятся в пределах допустимого диапазона. При изменении условий испытаний соответствующие параметры также изменятся.
Например, IR кремниевого выпрямительного диода серии 1N5200 с пластмассовым корпусом при 25°C составляет менее 10 мкА, а при 100°C становится менее 500 мкА.
III Причина повреждения
1. Неадекватная защита от молнии и перенапряжения . Даже если есть устройства молниезащиты и защиты от перенапряжения, при ненадежной работе диод выпрямителя выходит из строя из-за ударов молнии или перенапряжения.
2. Плохие условия эксплуатации. В генераторной установке непрямого действия из-за неправильного расчета передаточного числа или соотношения диаметров двух ременных шкивов не соответствует требованиям передаточного числа, генератор работает на высокой скорости в течение длительного времени. Также выпрямитель длительное время работает при повышенном напряжении, ускоряя старение и вызывая поломку.
3. Плохое управление операциями . Операторы безответственны и не понимают изменения внешней нагрузки (особенно между полуночью и 6 утра следующего дня). Или на улице неисправность нагрузки, и оператор вовремя не принял меры. Это вызовет перенапряжение, а выпрямительный диод выйдет из строя и повредится.
4. Неправильная установка или изготовление . Поскольку генераторная установка долгое время работала в условиях сильной вибрации, выпрямительный диод также подвергается этим помехам. Кроме того, генераторная установка работает неравномерно, поэтому рабочее напряжение выпрямительного диода также колеблется. Это значительно ускоряет старение и выход из строя выпрямительного диода.
5. Неправильные характеристики и модели диодов . Если параметры замененного выпрямительного диода не соответствуют требованиям, или проводка выполнена неправильно, выпрямительный диод выйдет из строя и выйдет из строя.
6. Запас прочности выпрямительного диода слишком мал . Запас прочности по перенапряжению и перегрузке по току выпрямительного диода слишком мал, поэтому он не может выдержать пиковую атаку в цепи возбуждения.
IV Что делает выпрямитель?
Выпрямительный диод имеет очевидную однонаправленную проводимость. Он может быть изготовлен из таких материалов, как , полупроводник, , германий или кремний. Функция выпрямительного диода заключается в использовании однонаправленной проводимости PN-перехода для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. Итак, каковы основные функции выпрямительного диода? Ниже приводится подробное введение:
1. Прямая характеристика
Наиболее заметной характеристикой выпрямительного диода является его прямонаправленная характеристика. Когда прямое напряжение подается на выпрямительный диод, начальная часть прямого напряжения очень мала, и оно не может эффективно преодолеть блокирующий эффект электрического поля в PN-переходе.
Когда прямой ток почти равен нулю, прямое напряжение не может проводить диод, что называется напряжением мертвой зоны .
Когда прямое напряжение превышает напряжение мертвой зоны, электрическое поле эффективно преодолевается, диод выпрямителя включается, и ток быстро растет по мере увеличения напряжения. В нормальном диапазоне токов напряжение на клеммах выпрямительного диода остается практически неизменным при его включении.

Рисунок 2. Прямая и обратная характеристики выпрямителя
2. Обратная характеристика из числа миноритарных перевозчиков. Поскольку обратный ток очень мал, диод выпрямителя находится в выключенном состоянии.
На обратный ток насыщения выпрямительного диода влияет температура. Как правило, обратный ток кремниевых выпрямительных диодов намного меньше, чем у германиевых выпрямительных диодов. Обратный ток насыщения маломощных кремниевых выпрямительных диодов порядка нА, а маломощных германиевых выпрямительных диодов порядка мкА.
При повышении температуры выпрямительного диода полупроводник возбуждается, и количество неосновных носителей увеличивается.
3. Обратный пробой
Обратный пробой выпрямительного диода делится на два типа: стабилитрон и лавинный пробой .
При высокой концентрации легирования из-за малой ширины барьерной области обратное напряжение разрушит структуру ковалентной связи, поэтому электроны будут отрываться от ковалентной связи, и будут генерироваться электронные дырки. Это называется пробой Зенера.
Еще один вид поломки – лавинный. По мере увеличения обратного напряжения выпрямительного диода внешнее электрическое поле будет увеличивать скорость дрейфа электронов, поэтому валентные электроны будут сталкиваться друг с другом вне ковалентной связи, создавая новые электронно-дырочные пары.

Рисунок 3. Пробой стабилитрона и лавинный пробой
В Что такое схема выпрямителя?
Схема выпрямителя относится к преобразованию переменного тока в постоянный. Как правило, он состоит из трансформатора, основной цепи выпрямителя и схемы фильтра. Если вы хотите получить постоянное значение напряжения, вам нужно добавить схему регулятора напряжения. Здесь мы будем говорить только о схеме главного выпрямителя.
1. Схема однополупериодного выпрямителя
Структура этой схемы однополупериодного выпрямителя очень проста. Основным компонентом является диод, как показано на схеме ниже.

Рис. 4. Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя
Входное напряжение 220 В представляет собой синусоидальный переменный ток. Он проходит через трансформатор и уменьшается после трансформатора, но в конце концов это все еще синусоидальный сигнал переменного тока.
Типичным свойством диодов является однонаправленная проводимость . Если напряжение анода диода больше, чем напряжение катода диода, диод будет включен. В обратной ситуации диод будет выключен.
Этот процесс показан на следующем рисунке. На рисунке а показан выход переменного тока трансформатора. Когда выходное напряжение находится в положительном полупериоде, напряжение в точке a выше, чем напряжение в точке b, и диод будет включен. А напряжение на нагрузке RL примерно равно выходному напряжению трансформатора.
Когда выходное напряжение находится в отрицательном полупериоде, напряжение в точке b выше, чем напряжение в точке a, тогда диод отключается. Соответствующий ток не может протекать в нагрузку, поэтому на рисунке б отсутствует половина цикла.

Figure 5. Half-wave Rectifier Circuit Waveform before and after Filtering
2. Full-wave Rectifier Circuit
Since half cycle is lost in half-wave rectification, the эффективность ограничена. Двухполупериодный мостовой выпрямитель может решить эту проблему.
По сравнению с однополупериодным выпрямлением, двухполупериодное выпрямление использует на один диод больше. Однако трансформатор здесь с центральной осью , в которой используется однонаправленная проводимость диода.

Рис. 6. Схема двухполупериодного выпрямителя
Проанализируем этот принцип. Если переменный ток находится в положительном полупериоде, напряжение в точке а выше, чем напряжение в точке b, то диод D1 будет включен, а диод D2 закроется. Таким образом, ток будет течь только из точки а, через диод D1 и резистор RL и, наконец, к центральной оси трансформатора.
Если переменный ток находится в отрицательном полупериоде, напряжение в точке b выше, чем напряжение в точке a, диод D2 включится, а диод D1 отключится. Таким образом, ток будет течь только из точки b и через диод D2 и резистор RL, наконец, к центральной оси трансформатора.
Повторение этих циклов обеспечивает фильтрацию. На следующем рисунке показана форма волны до и после фильтрации.
Рис. 7. Форма сигнала двухполупериодного выпрямителя до и после фильтрации
3. Схема мостового выпрямителя
Схема мостового выпрямителя сложнее двух предыдущих. Схематическая диаграмма выглядит следующим образом. Схема простого мостового выпрямителя состоит из трансформатора и основного выпрямительного моста , а также нагрузки .

Рисунок 8 . Мост Схема выпрямителя -1
Если выходной сигнал переменного тока находится в положительном полупериоде, при нормальных условиях ток течет к точке A, обращенной к диоду 2 и диоду 1.
Рис. 9. Принципиальная схема мостового выпрямителя-2
Однако из-за высокого напряжения в точке A диод 1 находится в выключенном состоянии, а диод 2 — во включенном состоянии. Таким образом, ток будет течь через диод 2, затем вытекать из точки B и затем достигать точки D через нагрузку.

Рисунок 10 . Мост Схема цепи выпрямителя — 3
На первый взгляд, и диод 1, и диод 4 могут быть включены, но ток течет из точки А в выпрямительный мост и далее через нагрузку. Напряжение будет уменьшаться после прохождения тока через нагрузку, поэтому напряжение в точке D намного ниже, чем напряжение в точке A, и диод 4 включен, а диод 1 выключен. Наконец, ток течет в нижний конец трансформатора.

Рис. 11. Принципиальная схема мостового выпрямителя-4
Когда напряжение на нижнем конце выше, чем напряжение на верхнем конце, ток достигает точки C.

Рис. Принципиальная схема мостового выпрямителя — 5
Кроме того, поскольку напряжение в точке C высокое, диод 4 находится в выключенном состоянии, а диод 3 — во включенном состоянии. Ток будет течь через диод 3 из точки В, а затем доходить до точки D через нагрузку.

Рисунок 13. Принципиальная схема мостового выпрямителя-6
Подобно положительному полупериоду, на первый взгляд, диод 1 и диод 4 могут быть включены. Но поскольку ток течет из точки C в выпрямительный мост, а затем через нагрузку, напряжение в точке D намного ниже, чем в точке C, поэтому диод 1 включен, а диод 4 выключен. Наконец, ток течет в верхнюю часть трансформатора.

Рис. 14. Принципиальная схема мостового выпрямителя-7
Преимущества мостового выпрямления
По сравнению с двухполупериодным выпрямлением мостовое выпрямление имеет много преимуществ.
Для двухполупериодного выпрямления требуется трансформатор с центральной осью, а для мостового выпрямления это требование отсутствует.
Когда диод находится в выключенном состоянии, напряжение на двух концах диода мостового выпрямителя меньше половины напряжения двухполупериодного выпрямления. Таким образом, требования к характеристикам мостового выпрямительного диода не так высоки.
VI Замена выпрямительного диода и Осмотр
1. Замена
После повреждения выпрямительного диода его можно заменить выпрямительным диодом той же модели или другой модели с параметрами.
Как правило, выпрямительные диоды с высоким выдерживаемым напряжением (обратным напряжением) могут заменить выпрямительные диоды с низким выдерживаемым напряжением. А выпрямительные диоды с низким выдерживаемым напряжением не могут заменить диоды с высоким выдерживаемым напряжением.
Диод с большим током выпрямления может заменить диод с малым током выпрямления, а диод с малым током выпрямления не может заменить диод с большим током выпрямления.
2. Как проверить мостовой выпрямитель
(1) Удалите все выпрямительные диоды в выпрямителе.
(2) Используйте мультиметр с диапазоном сопротивления 100×R или 1000×R Ом для измерения двух проводов выпрямительного диода. Затем поменяйте местами голову и хвост и повторите попытку.
(3) Если значение сопротивления, измеренное дважды, имеет большую разницу, это означает, что диод исправен (кроме диодов с мягким пробоем).
Если значение сопротивления, измеренное дважды, мало и почти одинаково, это означает, что диод вышел из строя и не может быть использован.
Если значение сопротивления, измеренное дважды, равно бесконечности, это означает, что диод внутренне отключен и его нельзя использовать.

Рекомендуемые статьи:
Как работает фотодиод?
Что такое лавинные диоды?
Что такое лазерные диоды?
Поделиться этой публикацией
Часто задаваемые вопросы
1. Что такое выпрямительный диод?
Выпрямительный диод представляет собой двухпроводный полупроводник, пропускающий ток только в одном направлении. Выпрямительные диоды являются жизненно важным компонентом в источниках питания, где они используются для преобразования переменного напряжения в постоянное.
2. Как работает выпрямительный диод?
Диод пропускает ток в условиях прямого смещения и блокирует ток в условиях обратного смещения. Проще говоря, диод пропускает ток только в одном направлении. Это уникальное свойство диода позволяет ему действовать как выпрямитель, преобразовывая переменный ток в источник постоянного тока.
3. Как работают выпрямители?
Выпрямитель представляет собой электрическое устройство, которое преобразует переменный ток (AC), который периодически меняет направление, в постоянный ток (DC), который течет только в одном направлении. Обратную операцию выполняет инвертор. Этот процесс известен как выпрямление, поскольку он «выпрямляет» направление тока.
4. В чем разница между диодом и выпрямителем?
Диод является переключающим устройством, а выпрямитель обычно используется для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Диод пропускает ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении. Диод блокирует обратный ток. Выпрямитель, с другой стороны, состоит из трансформатора, диода и схемы фильтра.
5. Какие существуют три типа выпрямителей?
Однофазные и трехфазные выпрямители. Полупериодные и двухполупериодные выпрямители. Мостовые выпрямители. Неуправляемые и управляемые выпрямители.
Посмотреть больше
Как работает мостовой выпрямитель — шаг за шагом
Как работает мостовой выпрямитель — пошаговое руководство
Мостовые выпрямители

Что такое выпрямитель?
В электронной промышленности одним из самых популярных применений полупроводниковых диодов является преобразование сигнала переменного тока (AC) любой частоты, которая обычно составляет 60 или 50 Гц, в сигнал постоянного тока (DC). Этот сигнал постоянного тока можно использовать для питания электронных устройств, а не батарей. Схема, которая преобразует сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока, обычно состоит из определенного расположения взаимосвязанных диодов и известна как выпрямитель. В схемах электропитания обычно применяют два типа схем выпрямителей — однополупериодные и двухполупериодные. Однополупериодные выпрямители допускают только половину цикла, тогда как двухполупериодные выпрямители допускают прохождение как верхней, так и нижней половины цикла, при этом нижняя половина преобразуется в ту же полярность, что и верхняя. Эта разница между ними показана на рис. 1.9.0003
Рисунок 1. Разница между выходными параметрами однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей

Двухполупериодный выпрямитель более эффективен, так как использует полный цикл входящего сигнала. Существует два типа двухполупериодных выпрямителей: двухполупериодный выпрямитель с отводом от середины, для которого требуется трансформатор с отводом от середины, и мостовой выпрямитель, для которого не требуется трансформатор с отводом от середины. В этой статье будет обсуждаться мостовой выпрямитель, так как он наиболее популярен и обычно поставляется в виде предварительно собранных модулей, что упрощает их использование.

В мостовых выпрямителях используются четыре диода, которые удобно расположены для преобразования напряжения питания переменного тока в напряжение питания постоянного тока. Выходной сигнал такой схемы всегда имеет одну и ту же полярность независимо от полярности входного сигнала переменного тока. На рис. 2 изображена схема мостового выпрямителя с включенными диодами по мостовой схеме. Сигнал переменного тока подается на входные клеммы a и b, а выход наблюдается через нагрузочный резистор R1.
Рис. 2 Мостовой выпрямитель с нагрузочным резистором

Давайте посмотрим, как эта схема выпрямителя реагирует на сигнал переменного тока с изменением полярности в каждом периоде:
В первом положительном полупериоде сигнала переменного тока диоды D2 и D3 смещаются в прямом направлении и начинают проводить ток. В то же время диоды D1 и D4 будут смещены в обратном направлении и не будут проводить ток. Ток будет течь через нагрузочный резистор через два диода с прямым смещением. Напряжение на выходе будет положительным на клемме d и отрицательным на клемме c.
Теперь, во время отрицательного полупериода сигнала переменного тока, диоды D1 и D4 будут смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D3 станут смещенными в обратном направлении. На аноде D4 появится положительное напряжение, а на катоде D1 будет приложено отрицательное напряжение. Здесь стоит отметить, что ток, который будет протекать через нагрузочный резистор, будет иметь то же направление, что и при положительном полупериоде. Поэтому независимо от полярности входного сигнала полярность выходного сигнала всегда будет одинаковой. Мы также можем сказать, что отрицательный полупериод сигнала переменного тока был инвертирован и появляется как положительное напряжение на выходе.

Как работает конденсатор в качестве фильтра?
Тем не менее, это выходное напряжение одной полярности не является чистым напряжением постоянного тока, так как оно носит пульсирующий характер, а не прямолинейный. Эта проблема быстро решается путем подключения конденсатора параллельно нагрузочному резистору, как показано на рисунке 3. В этой новой конструкции положительный полупериод будет заряжать конденсатор через диоды D2 и D3. А во время отрицательного полупериода конденсатор перестанет заряжаться и начнет разряжаться через нагрузочный резистор.

Рис. 3 Мостовой выпрямитель с нагрузочным резистором и фильтрующим конденсатором

Этот процесс известен как фильтрация, а конденсатор действует как фильтр. Конденсатор улучшил пульсирующий характер выходного напряжения, и теперь оно будет иметь только пульсации. Эта форма волны теперь намного ближе к чистой форме волны напряжения постоянного тока. Форма волны может быть дополнительно улучшена с помощью других типов фильтров, таких как LC-фильтр и секторный фильтр.

Типы мостовых выпрямителей
Только что рассмотренный мостовой выпрямитель относится к однофазному типу, однако его можно расширить до трехфазного выпрямителя. Эти два типа можно далее разделить на полностью управляемые, полууправляемые или неуправляемые мостовые выпрямители. Схема, которую мы только что обсуждали, является неуправляемой, поскольку мы не можем контролировать смещение диода, но если все четыре диода заменить тиристором, его смещением можно управлять, контролируя его угол открытия с помощью сигнала затвора. В результате получается полностью управляемый мостовой выпрямитель. В полууправляемом мостовом выпрямителе половина цепи содержит диоды, а другая половина — тиристоры.

Применение мостового выпрямителя
Для подачи поляризованного постоянного напряжения при сварке.
Внутренние источники питания
Внутренние зарядные устройства
Внутри ветряных турбин
Для определения амплитуды модулирующих сигналов
Для преобразования высокого переменного напряжения в низкое постоянное

Нежное введение в выпрямленную линейную единицу (ReLU)
Джейсон Браунли on 9 января 2019 г. в Deep Learning Performance
Последнее обновление: 20 августа 2020 г.
В нейронной сети функция активации отвечает за преобразование суммированного взвешенного ввода от узла в активацию узла или вывод для этого ввода.
Выпрямленная линейная функция активации или ReLU для краткости представляет собой кусочно-линейную функцию, которая выводит входные данные напрямую, если они положительные, в противном случае она выводит ноль. Она стала функцией активации по умолчанию для многих типов нейронных сетей, потому что модель, использующая ее, легче обучается и часто обеспечивает более высокую производительность.
В этом руководстве вы познакомитесь с исправленной линейной функцией активации для нейронных сетей глубокого обучения.
После прохождения этого урока вы будете знать:
Функции активации сигмоиды и гиперболического тангенса нельзя использовать в сетях со многими слоями из-за проблемы исчезающего градиента.
Выпрямленная функция линейной активации решает проблему исчезающего градиента, позволяя моделям быстрее обучаться и работать лучше.
Исправленная линейная активация является активацией по умолчанию при разработке многослойного персептрона и сверточных нейронных сетей.
Начните свой проект с моей новой книги Better Deep Learning, включающей пошаговых руководств и файлов с исходным кодом Python для всех примеров.
Начнем.
Jun/2019 : Исправлена ошибка в уравнении для инициализации веса He (спасибо Maltev).
Нежное введение в выпрямленную функцию линейной активации для нейронных сетей глубокого обучения
Фото Бюро управления земельными ресурсами, некоторые права защищены.
Обзор учебника
Это руководство разделено на шесть частей; они:
Ограничения функций активации Sigmoid и Tanh
Выпрямленная линейная функция активации
Как реализовать выпрямленную линейную функцию активации
Преимущества ректифицированной линейной активации
Советы по использованию выпрямленной линейной активации
Расширения и альтернативы ReLU
Ограничения функций активации Sigmoid и Tanh
Нейронная сеть состоит из слоев узлов и учится сопоставлять примеры входных данных с выходными.
Для заданного узла входные данные умножаются на веса в узле и суммируются. Это значение называется суммарной активацией узла. Суммарная активация затем преобразуется с помощью функции активации и определяет конкретный выход или «активацию» узла.
Простейшая функция активации называется линейной активацией, при которой преобразование вообще не применяется. Сеть, состоящую только из линейных функций активации, очень легко обучить, но она не может обучиться сложным функциям отображения. Линейные функции активации все еще используются в выходном слое для сетей, которые предсказывают количество (например, проблемы регрессии).
Предпочтительны нелинейные функции активации, поскольку они позволяют узлам изучать более сложные структуры данных. Традиционно широко используются две нелинейные функции активации.0087 сигмоида и гиперболический тангенс функции активации.
Сигмовидная функция активации, также называемая логистической функцией, традиционно является очень популярной функцией активации для нейронных сетей. Входные данные функции преобразуются в значение от 0,0 до 1,0. Входные данные, которые намного больше 1,0, преобразуются в значение 1,0, аналогичным образом значения, намного меньшие 0,0, привязываются к 0,0. Форма функции для всех возможных входных данных представляет собой S-образную форму от нуля до 0,5 и 1,0. Долгое время, в начале 19В 90-х годах это была активация по умолчанию, используемая в нейронных сетях.
Функция гиперболического тангенса, или сокращенно tanh, представляет собой нелинейную функцию активации аналогичной формы, которая выводит значения от -1,0 до 1,0. В конце 1990-х и в течение 2000-х годов функция тангенса была предпочтительнее сигмовидной функции активации, поскольку модели, которые ее использовали, было легче обучать и часто имели лучшие прогностические характеристики.
… функция активации гиперболического тангенса обычно работает лучше, чем логистическая сигмоида.
— Страница 195, Глубокое обучение, 2016.
Общая проблема с сигмовидной и тангенсной функциями заключается в том, что они насыщаются. Это означает, что большие значения привязываются к 1,0, а маленькие значения привязываются к -1 или 0 для тангенса и сигмоиды соответственно. Кроме того, функции действительно чувствительны только к изменениям около средней точки их ввода, например, 0,5 для сигмоиды и 0,0 для tanh.
Ограниченная чувствительность и насыщение функции происходят независимо от того, содержит ли суммарная активация от узла, предоставленного в качестве входных данных, полезную информацию или нет. После насыщения алгоритму обучения становится сложно продолжать адаптировать веса для повышения производительности модели.
… сигмоидальные единицы насыщаются в большей части своей области — они насыщаются до высокого значения, когда z очень положительное, насыщаются до низкого значения, когда z очень отрицательное, и сильно чувствительны к своим входным данным, только когда z близко к 0.
— Страница 195, Глубокое обучение, 2016.
Наконец, поскольку возможности аппаратного обеспечения увеличились за счет очень глубоких нейронных сетей графических процессоров, использование сигмовидных и тангенциальных функций активации не могло быть легко обучено.
Глубокие слои в больших сетях, использующие эти нелинейные функции активации, не могут получить полезную информацию о градиенте. Ошибка обратно распространяется по сети и используется для обновления весов. Количество ошибок резко уменьшается с каждым дополнительным слоем, через который они распространяются, учитывая производную выбранной функции активации. Это называется проблемой исчезающего градиента и препятствует эффективному обучению глубоких (многоуровневых) сетей.
Исчезающие градиенты затрудняют определение направления изменения параметров для улучшения функции стоимости
— Страница 290, Глубокое обучение, 2016.
Пример того, как ReLU может решить проблему исчезающих градиентов, см. в руководстве:
Как исправить исчезающие градиенты с помощью функции выпрямленной линейной активации
Хотя использование нелинейных функций активации позволяет нейронным сетям изучать сложные функции отображения, они эффективно мешают алгоритму обучения работать с глубокими сетями.
Обходные пути были найдены в конце 2000-х и начале 2010-х годов с использованием альтернативных типов сетей, таких как машины Больцмана, и послойного обучения или неконтролируемого предварительного обучения.
Хотите лучших результатов с помощью глубокого обучения?
Пройдите мой бесплатный 7-дневный экспресс-курс по электронной почте прямо сейчас (с образцом кода).
Нажмите, чтобы зарегистрироваться, а также получить бесплатную электронную версию курса в формате PDF.
Выпрямленная линейная функция активации
Чтобы использовать стохастический градиентный спуск с обратным распространением ошибок для обучения глубоких нейронных сетей, необходима функция активации, которая выглядит и действует как линейная функция, но на самом деле является нелинейной функцией, позволяющей изучать сложные отношения в данных. .
Функция также должна обеспечивать большую чувствительность к вводу суммы активации и избегать легкого насыщения.
Решение какое-то время находилось в полевых условиях, хотя и не освещалось до публикации в 2009 году.и 2011 пролил свет на это.
Решение состоит в том, чтобы использовать выпрямленную линейную функцию активации, или сокращенно ReL.
Узел или блок, реализующий эту функцию активации, называется выпрямленным линейным блоком активации или сокращенно ReLU. Часто сети, которые используют функцию выпрямителя для скрытых слоев, называются выпрямленными сетями.
Внедрение ReLU можно легко считать одной из немногих вех в революции глубокого обучения. методы, которые теперь позволяют рутинную разработку очень глубоких нейронных сетей.
[другим] важным изменением алгоритма, которое значительно улучшило производительность сетей с прямой связью, была замена сигмовидных скрытых единиц кусочно-линейными скрытыми единицами, такими как выпрямленные линейные единицы.
— Страница 226, Глубокое обучение, 2016.
Выпрямленная линейная функция активации — это простое вычисление, которое возвращает значение, предоставленное в качестве входных данных, или значение 0,0, если входное значение равно 0,0 или меньше.
Мы можем описать это с помощью простого оператора if:
если ввод > 0: возврат ввода еще: возврат 0
если ввод > 0:
возврат ввода
иначе:
возврат 0
Мы можем описать эту функцию g() математически, используя функцию max() для множества 0.0 и ввода z ; например:
г(г) = макс{0, г}
g(z) = max{0, z}
Функция является линейной для значений больше нуля, что означает, что она обладает многими желательными свойствами линейной функции активации при обучении нейронной сети с использованием обратного распространения ошибки. Тем не менее, это нелинейная функция, поскольку отрицательные значения всегда выводятся как ноль.
Поскольку ректифицированные линейные блоки почти линейны, они сохраняют многие свойства, облегчающие оптимизацию линейных моделей с помощью градиентных методов. Они также сохраняют многие свойства, благодаря которым линейные модели хорошо обобщаются.
— Страница 175, Глубокое обучение, 2016.
Поскольку выпрямленная функция является линейной для половины входной области и нелинейной для другой половины, ее называют кусочно-линейной функцией или шарнирной функцией.
Однако функция остается очень близкой к линейной в том смысле, что она является кусочно-линейной функцией с двумя линейными частями.
— Страница 175, Глубокое обучение, 2016.
Теперь, когда мы знакомы с выпрямленной линейной функцией активации, давайте посмотрим, как мы можем реализовать ее в Python.
Как закодировать выпрямленную линейную функцию активации
Мы можем легко реализовать выпрямленную линейную функцию активации на Python.
Возможно, простейшей реализацией является использование функции max(); например:
# выпрямленная линейная функция исправление по умолчанию (x): вернуть максимум (0,0, х)
# выпрямленная линейная функция
def rectified(x):
return max(0.0, x)
Мы ожидаем, что любое положительное значение будет возвращено без изменений, тогда как входное значение 0,0 или отрицательное значение будет возвращено как значение 0,0.
Ниже приведены несколько примеров входных и выходных данных выпрямленной линейной функции активации.
# продемонстрируем выпрямленную линейную функцию # выпрямленная линейная функция исправление по умолчанию (x): вернуть максимум (0,0, х) # продемонстрировать положительный ввод х = 1,0 print(‘исправлено(%.1f) равно %.1f’ % (x, исправлено(x))) х = 1000,0 print(‘исправлено(%.1f) равно %.1f’ % (x, исправлено(x))) # продемонстрировать с нулевым вводом х = 0,0 print(‘исправлено(%. 1f) равно %.1f’ % (x, исправлено(x))) # продемонстрировать с отрицательным вводом х = -1,0 print(‘исправлено(%.1f) равно %.1f’ % (x, исправлено(x))) х = -1000,0 print(‘исправлено(%.1f) равно %.1f’ % (x, исправлено(x)))
1
2
3
4
5
6
7
8
10
110003
12
13
14
1999
009
9000 2
14
9000 3
9000 3 9000 3 9000 2 9000 2
14 9000 3
9000 3
9000 2
14 9000 3
9000 2
18
19
# демонстрация выпрямленной линейной функции

# выпрямленная линейная функция
def rectified(x):
return max(0.0, x)

# продемонстрировать с положительным входом ‘rectified(%.1f) is %.1f’ % (x, rectified(x)))
# продемонстрировать с нулевым вводом
x = 0.0
print(‘rectified(%.1f) is %.1f ‘ % (x, rectified(x)))
# продемонстрировать с отрицательным вводом
x = -1. 0
print(‘rectified(%.1f) is %.1f’ % (x, rectified(x)) )
x = -1000.0
print(‘исправлено(%.1f) равно %.1f’ % (x, исправлено(x)))
Запустив пример, мы видим, что положительные значения возвращаются независимо от их размера, тогда как отрицательные значения привязываются к значению 0,0.
исправлено (1,0) равно 1,0 исправлено (1000,0) равно 1000,0 исправлено (0,0) равно 0,0 исправлено (-1,0) равно 0,0 исправленный (-1000,0) равен 0,0
исправленный(1.0) равен 1.0
ректифицированный(1000.0) равен 1000.0
ректифицированный(0.0) равен 0.0
ректифицированный(-1.0) равен 0.0
ректифицированный(-1000.0) равен 0.0
Мы можем получить представление о взаимосвязи между входными и выходными данными функции, построив ряд входных и вычисленных выходных данных.
В приведенном ниже примере генерируется ряд целых чисел от -10 до 10 и вычисляется выпрямленная линейная активация для каждого входа, а затем отображается результат.
# график ввода и вывода из matplotlib импортировать pyplot # выпрямленная линейная функция исправление по умолчанию (x): вернуть максимум (0,0, х) # определить серию входных данных series_in = [x для x в диапазоне (-10, 11)] # вычисляем выходы для наших входов series_out = [исправлено (x) для x в series_in] # линейный график необработанных входов для выпрямленных выходов pyplot.plot (серия_вход, серия_выход) pyplot.show ()
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
# Входы и выходы графиков
Из Matplotlib Import Pyplot
# Устранение линейной функции
DEFED (x):
ВОЗВРАЩАЕТСЯ MAX (0,0, x)
# Определите серию серии
# Определи series_in = [x для x в диапазоне (-10, 11)]
# вычислить выходные данные для наших входных данных
series_out = [rectified(x) for x in series_in]
# линейный график необработанных входных данных для выпрямленных выходных данных
pyplot. plot(series_in, series_out)
pyplot.show()
При выполнении примера создается линейный график, показывающий, что все отрицательные значения и нулевые входные значения привязываются к 0,0, тогда как положительные выходные значения возвращаются как есть, что приводит к линейно возрастающему наклону, учитывая, что мы создали линейно возрастающий ряд положительных значений. значения (например, от 1 до 10).
Линейный график выпрямленной линейной активации для отрицательных и положительных входов
Производную выпрямленной линейной функции также легко вычислить. Напомним, что производная от функции активации требуется при обновлении весов узла как части обратного распространения ошибки.
Производной функции является наклон. Наклон для отрицательных значений равен 0,0, а наклон для положительных значений равен 1,0.
Традиционно в области нейронных сетей избегали любых функций активации, которые не были полностью дифференцируемыми, что, возможно, задерживало принятие выпрямленной линейной функции и других кусочно-линейных функций. Технически мы не можем вычислить производную, когда вход равен 0,0, поэтому мы можем предположить, что она равна нулю. На практике это не проблема.
Например, выпрямленная линейная функция g(z) = max{0, z} не дифференцируема при z = 0. Может показаться, что это делает g недействительным для использования с алгоритмом обучения на основе градиента. На практике градиентный спуск по-прежнему работает достаточно хорошо, чтобы эти модели можно было использовать для задач машинного обучения.
— Страница 192, Глубокое обучение, 2016.
Использование выпрямленной линейной функции активации дает много преимуществ; давайте взглянем на некоторые из них в следующем разделе.
Преимущества выпрямленной линейной функции активации
Исправленная линейная функция активации быстро стала функцией активации по умолчанию при разработке большинства типов нейронных сетей.
Таким образом, важно уделить немного времени обзору некоторых преимуществ подхода, впервые отмеченных Xavier Glorot и соавт. в своей важной статье 2012 года об использовании ReLU под названием «Глубокие разреженные нейронные сети выпрямителя».
1. Простота вычислений.
Функцию выпрямителя легко реализовать, для этого требуется функция max() .
Это отличается от функции активации тангенса и сигмоиды, которые требуют использования экспоненциального вычисления.
Вычисления также дешевле: нет необходимости вычислять экспоненциальную функцию в активациях
— Нейронные сети глубокого разреженного выпрямителя, 2011.
2. Репрезентативная разреженность
Важным преимуществом функции выпрямителя является то, что она способна выводить истинное нулевое значение.
Это не похоже на функции активации тангенса и сигмоиды, которые обучаются аппроксимировать нулевой выход, т.е. значение, очень близкое к нулю, но не истинное нулевое значение.
Это означает, что отрицательные входные данные могут выводить истинные нулевые значения, что позволяет активировать скрытые слои в нейронных сетях, чтобы они содержали одно или несколько истинных нулевых значений. Это называется разреженным представлением и является желательным свойством репрезентативного обучения, поскольку оно может ускорить обучение и упростить модель.
Область, в которой изучаются и ищутся эффективные представления, такие как разреженность, — это автокодировщики, где сеть изучает компактное представление входных данных (называемое уровнем кода), например изображения или серии, до того, как оно будет восстановлено из компактного представления.
Один из способов добиться фактических нулей в h для разреженных (и шумоподавляющих) автоэнкодеров […] Идея состоит в том, чтобы использовать выпрямленные линейные единицы для создания уровня кода. С априорным значением, которое фактически сводит представления к нулю (например, штраф за абсолютное значение), таким образом, можно косвенно контролировать среднее количество нулей в представлении.
— Страница 507, Глубокое обучение, 2016.
3. Линейное поведение
Функция выпрямителя в основном выглядит и действует как линейная функция активации.
В общем, нейронную сеть легче оптимизировать, когда ее поведение линейно или близко к линейному.
Ректифицированные линейные блоки […] основаны на том принципе, что модели легче оптимизировать, если их поведение ближе к линейному.
— Страница 194, Глубокое обучение, 2016.
Ключом к этому свойству является то, что сети, обученные с помощью этой функции активации, почти полностью избегают проблемы исчезающих градиентов, поскольку градиенты остаются пропорциональными активациям узлов.
Из-за этой линейности градиенты хорошо протекают по активным путям нейронов (отсутствует эффект исчезновения градиента из-за нелинейности активации сигмовидных или тангенциальных единиц).
— Нейронные сети глубокого разреженного выпрямителя, 2011.
4. Обучение глубоких сетей
Важно отметить, что (повторное) открытие и принятие выпрямленной линейной функции активации означало, что стало возможным использовать улучшения в оборудовании и успешно обучать глубокие многоуровневые сети с помощью нелинейной функции активации с использованием обратного распространения ошибки.
В свою очередь, громоздкие сети, такие как машины Больцмана, могут остаться позади, а также громоздкие схемы обучения, такие как послойное обучение и немаркированное предварительное обучение.
… сети с глубоким выпрямлением могут достигать максимальной производительности, не требуя неконтролируемого предварительного обучения на полностью контролируемых задачах с большими размеченными наборами данных. Следовательно, эти результаты можно рассматривать как новую веху в попытках понять сложность обучения глубоких, но полностью контролируемых нейронных сетей и сократить разрыв в производительности между нейронными сетями, обученными с предварительным обучением без учителя и без него.
— Нейронные сети глубокого разреженного выпрямителя, 2011.
Советы по использованию выпрямленной линейной активации
В этом разделе мы рассмотрим несколько советов по использованию выпрямленной линейной функции активации в ваших собственных нейронных сетях глубокого обучения.
Использовать ReLU в качестве функции активации по умолчанию
Долгое время по умолчанию использовалась функция активации сигмовидной формы. Позже это была функция активации tanh.
Для современных нейронных сетей глубокого обучения функцией активации по умолчанию является выпрямленная линейная функция активации.
До введения выпрямленных линейных единиц большинство нейронных сетей использовали функцию активации логистической сигмоиды или функцию активации гиперболического тангенса.
— Страница 195, Глубокое обучение, 2016.
В большинстве статей, в которых достигнуты самые современные результаты, описывается сеть, использующая ReLU. Например, в важной статье 2012 г. Алекса Крижевского и др. под названием «Классификация ImageNet с глубокими свёрточными нейронными сетями» авторы разработали глубокую свёрточную нейронную сеть с активацией ReLU, которая достигла самых современных результатов в наборе данных классификации фотографий ImageNet.
… нейроны с такой нелинейностью мы называем выпрямленными линейными единицами (ReLU). Глубокие сверточные нейронные сети с ReLU обучаются в несколько раз быстрее, чем их аналоги с модулями tanh.
Если вы сомневаетесь, начните с ReLU в своей нейронной сети, а затем, возможно, попробуйте другие кусочно-линейные функции активации, чтобы сравнить их производительность.
В современных нейронных сетях по умолчанию рекомендуется использовать выпрямленную линейную единицу или ReLU
— Страница 174, Глубокое обучение, 2016.
Используйте ReLU с MLP, CNN, но, вероятно, не с RNN
ReLU можно использовать с большинством типов нейронных сетей.
Рекомендуется по умолчанию как для многослойного персептрона (MLP), так и для сверточных нейронных сетей (CNN).
Использование ReLU с CNN было тщательно исследовано и почти всегда приводит к улучшению результатов, что на первый взгляд удивительно.
… как нелинейности, которые следуют банкам фильтров, влияют на точность распознавания. Удивительный ответ заключается в том, что использование корректирующей нелинейности является единственным наиболее важным фактором повышения производительности системы распознавания.
— Какая многоступенчатая архитектура лучше всего подходит для распознавания объектов?, 2009 г.
Работа по исследованию ReLU с CNN спровоцировала их использование с другими типами сетей.
[другие] исследовали различные выпрямленные нелинейности […] в контексте сверточных сетей и обнаружили, что они улучшают различительную способность.
— Выпрямленные линейные блоки улучшают ограниченные машины Больцмана, 2010.
При использовании ReLU с CNN их можно использовать в качестве функции активации на самих картах фильтров, за которыми следует слой объединения.
Типичный слой сверточной сети состоит из трех этапов […] На втором этапе каждая линейная активация проходит через нелинейную функцию активации, такую как выпрямленная линейная функция активации. Эту стадию иногда называют стадией детектора.
— Страница 339, Глубокое обучение, 2016.
Традиционно LSTM используют функцию активации tanh для активации состояния ячейки и сигмовидную функцию активации для вывода узла. Учитывая их тщательный дизайн, считалось, что ReLU по умолчанию не подходит для рекуррентных нейронных сетей (RNN), таких как сеть с долговременной кратковременной памятью (LSTM).
На первый взгляд, ReLU кажутся неподходящими для RNN, потому что они могут иметь очень большие выходные данные, поэтому можно было бы ожидать, что они с гораздо большей вероятностью взорвутся, чем единицы, имеющие ограниченные значения.
— Простой способ инициализации рекуррентных сетей выпрямленных линейных единиц, 2015 г.
Тем не менее, была проведена некоторая работа по исследованию использования ReLU в качестве активации вывода в LSTM, результатом которой является тщательная инициализация весов сети, чтобы гарантировать стабильность сети перед обучением. Это изложено в статье 2015 года под названием «Простой способ инициализации рекуррентных сетей выпрямленных линейных единиц».
Попробуйте ввести меньшее значение смещения
Смещение — это вход узла, который имеет фиксированное значение.
Смещение приводит к смещению функции активации, и традиционно входное значение смещения устанавливается равным 1,0.
При использовании ReLU в вашей сети рассмотрите возможность установки небольшого значения смещения, например 0,1.
… рекомендуется установить для всех элементов [смещения] небольшое положительное значение, например 0,1. Это делает очень вероятным, что выпрямленные линейные единицы будут первоначально активны для большинства входных данных в обучающем наборе и позволят проходить производным.
— Страница 193, Глубокое обучение, 2016.
Существуют противоречивые отчеты о том, требуется ли это, поэтому сравните производительность с моделью со входным смещением 1,0.
Использовать «Инициализацию веса»
Перед обучением нейронной сети веса сети должны быть инициализированы небольшими случайными значениями.
При использовании ReLU в вашей сети и инициализации весов небольшими случайными значениями с центром в нуле, тогда по умолчанию половина единиц в сети будет выводить нулевое значение.
Например, после равномерной инициализации весов около 50% скрытых единиц непрерывного вывода являются реальными нулями
— Нейронные сети глубокого разреженного выпрямителя, 2011.
Существует много эвристических методов для инициализации весов для нейронной сети, но не существует наилучшей схемы инициализации весов и мало связи, кроме общих рекомендаций по сопоставлению схем инициализации весов с выбором функции активации.
До широкого распространения ReLU Ксавье Глорот и Йошуа Бенжио предложили схему инициализации в своей статье 2010 года под названием «Понимание сложности обучения нейронных сетей с глубокой прямой связью», которая быстро стала стандартной при использовании сигмовидных и тангенциальных функций активации, обычно называемых как « Инициализация Ксавьера “. Веса задаются случайными значениями, равномерно выбранными из диапазона, пропорционального количеству узлов в предыдущем слое (в частности, +/- 1/sqrt(n) , где n — количество узлов в предыдущем слое. ).
Кайминг Хе и др. в своей статье 2015 года под названием «Углубленное изучение выпрямителей: превышение производительности на уровне человека в классификации ImageNet» было высказано предположение, что инициализация Xavier и другие схемы не подходят для ReLU и расширений.
Глорот и Бенжио предложили использовать равномерное распределение с правильным масштабом для инициализации. Это называется инициализацией «Xavier» […]. Его вывод основан на предположении, что активации являются линейными. Это предположение неверно для ReLU
.
— Углубленное изучение выпрямителей: превышение производительности на уровне человека по классификации ImageNet, 2015 г.
Они предложили небольшую модификацию инициализации Xavier, чтобы сделать ее пригодной для использования с ReLU, которая теперь обычно называется «9». 0075 Инициализация ”(в частности, +/- sqrt(2/n) , где n — это количество узлов на предыдущем уровне, известном как разветвление). На практике можно использовать как гауссовский, так и равномерный варианты схемы.
Входные данные весов
Хорошей практикой является масштабирование входных данных перед использованием нейронной сети.
Это может включать стандартизацию переменных, чтобы они имели нулевое среднее значение и единичную дисперсию, или нормализацию каждого значения по шкале от 0 до 1.
Без масштабирования данных по многим задачам веса нейронной сети могут стать большими, что сделает сеть нестабильной и увеличит ошибку обобщения.
Эта передовая практика масштабирования входных данных применяется независимо от того, используется ли ReLU для вашей сети или нет.
Использовать штраф за вес
По задумке вывод ReLU неограничен в положительной области.
Это означает, что в некоторых случаях размер вывода может продолжать увеличиваться. Таким образом, может быть хорошей идеей использовать форму регуляризации веса, такую как векторная норма L1 или L2.
Еще одна проблема может возникнуть из-за неограниченного поведения активаций; таким образом, можно захотеть использовать регуляризатор, чтобы предотвратить потенциальные числовые проблемы. Поэтому мы используем штраф L1 для значений активации, что также способствует дополнительной разреженности
— Нейронные сети глубокого разреженного выпрямителя, 2011.
Это может быть хорошей практикой как для продвижения разреженных представлений (например, с регуляризацией L1), так и для уменьшения ошибки обобщения модели.
Расширения и альтернативы ReLU
У ReLU есть некоторые ограничения.
Ключевым среди ограничений ReLU является случай, когда обновления большого веса могут означать, что суммарный ввод функции активации всегда отрицателен, независимо от ввода в сеть.
Это означает, что узел с этой проблемой всегда будет выводить значение активации 0,0. Это называется « умирающий ReLU ».
градиент равен 0, когда устройство неактивно. Это может привести к случаям, когда единица никогда не активируется, поскольку алгоритм оптимизации на основе градиента не будет корректировать веса единицы, которая никогда не активируется изначально. Кроме того, как и в случае с проблемой исчезающих градиентов, мы можем ожидать, что обучение будет медленным при обучении сетей ReL с постоянными нулевыми градиентами.
— Нелинейность выпрямителя улучшает акустические модели нейронной сети, 2013.
Некоторые популярные расширения ReLU ослабляют нелинейный вывод функции, чтобы каким-то образом допускать небольшие отрицательные значения.
Утечка ReLU (LReLU или LReL) модифицирует функцию, чтобы разрешить небольшие отрицательные значения, когда вход меньше нуля.
Выпрямитель с утечкой допускает небольшой ненулевой градиент, когда блок насыщен и не активен
— Нелинейности выпрямителя улучшают акустические модели нейронных сетей, 2013.
Экспоненциальная линейная единица, или ELU, представляет собой обобщение ReLU, в котором используется параметризованная экспоненциальная функция для перехода от положительных значений к малым отрицательным.
ELU имеют отрицательные значения, что приближает среднее значение активаций к нулю. Средние значения активации, близкие к нулю, способствуют более быстрому обучению, поскольку они приближают градиент к естественному градиенту
— Быстрое и точное глубокое сетевое обучение с помощью экспоненциальных линейных единиц (ELU), 2016.
Параметрический ReLU или PReLU изучает параметры, которые управляют формой и негерметичностью функции.
… мы предлагаем новое обобщение ReLU, которое мы называем Parametric Rectified Linear Unit (PReLU). Эта функция активации адаптивно изучает параметры выпрямителей
— Углубленное изучение выпрямителей: превышение производительности на уровне человека по классификации ImageNet, 2015 г.
Maxout — это альтернативная кусочно-линейная функция, возвращающая максимум входных данных, предназначенная для использования в сочетании с методом регуляризации отсева.
Мы определяем простую новую модель, называемую maxout (названную так потому, что ее выходной сигнал является максимальным из набора входных данных и потому, что она является естественным спутником отсева), предназначенную как для облегчения оптимизации путем отсева, так и для повышения точности быстрого приближения отсева. Метод усреднения модели.
— Сети Maxout, 2013.
Дополнительное чтение
В этом разделе содержится больше ресурсов по теме, если вы хотите углубиться.
Сообщений
Как исправить исчезающие градиенты с помощью функции выпрямленной линейной активации
Книги
Раздел 6.3.1 Ректифицированные линейные единицы и их обобщения, Deep Learning, 2016.
Бумаги
Какая многоступенчатая архитектура лучше всего подходит для распознавания объектов?, 2009 г.
Ректифицированные линейные блоки улучшают ограниченные машины Больцмана, 2010 г.
Нейронные сети глубокого разреженного выпрямителя, 2011.
Нелинейности выпрямителя улучшают акустические модели нейронных сетей, 2013.
Понимание сложности обучения нейронных сетей с глубокой прямой связью, 2010 г.
Углубление в выпрямители: превосходство на уровне человека по классификации ImageNet, 2015 г.
Сети Maxout, 2013.
API
Макс API
Артикул
Часто задаваемые вопросы о нейронной сети
Функция активации, Википедия.
Проблема исчезающего градиента, Википедия.
Выпрямитель (нейронные сети), Википедия.
Кусочно-линейная функция, Википедия.
Резюме
В этом руководстве вы обнаружили исправленную линейную функцию активации для нейронных сетей глубокого обучения.
В частности, вы узнали:
Функции активации сигмоиды и гиперболического тангенса нельзя использовать в сетях со многими слоями из-за проблемы исчезающего градиента.
Выпрямленная функция линейной активации решает проблему исчезающего градиента, позволяя моделям быстрее обучаться и работать лучше.
Исправленная линейная активация является активацией по умолчанию при разработке многослойного персептрона и сверточных нейронных сетей.
Есть вопросы?
Задавайте свои вопросы в комментариях ниже, и я сделаю все возможное, чтобы ответить.
Разработайте лучшие модели глубокого обучения уже сегодня!
Тренируйтесь быстрее, уменьшайте перенапряжение и собирайте ансамбли
…с помощью всего нескольких строк кода Python
Узнайте, как это сделать в моей новой электронной книге:
Better Deep Learning
Он содержит учебных пособий для самостоятельного изучения по таким темам, как:
снижение веса , нормализация партии , отсев , стек моделей и многое другое…
Привнесите лучшее глубокое обучение в свои проекты!
Пропустить учебу.

Выпрямители. Виды и устройство. Структура и особенности

Выпрямители в общем виде можно изобразить структурной схемой (Рис. 2), в которую входит:

По мощности на выходе:

Фазности сети питания:

Количеству импульсов одного полюса выпрямленного напряжения U

Типу управления вентилями выпрямители делятся на:

Выпрямители разделяют для следующих видов нагрузки:

К таким факторам можно отнести:

Похожие темы:

Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

1.

1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

Принцип работы выпрямителя

Принцип работы выпрямителя

Нулевая схема выпрямления

Выпрямительный мост или схема Гретца

Основные соотношения для выпрямителя

Среднее значение выпрямленного напряжения

Амплитудное значение вторичного напряжения

Коэффициент трансформации трансформатора

Действующее значение тока вторичной обмотки

Действующее значение тока первичной обмотки

Мощность трансформатора

Пульсация выпрямленного напряжения

Средний ток диодов

Наибольшее обратное напряжение на диоде

Что такое однофазный выпрямитель, принцип работы, типы и схемы

Описание

Принцип работы

Полуволновое выпрямление

Среднее значение синусоиды

Полноволновое выпрямление

Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

Форма волны на выходе выпрямителя

Среднее значение двухполупериодного выпрямителя

Полноволновой полууправляемый мостовой выпрямитель

Полностью управляемый мостовой выпрямитель

Резюме однофазного выпрямления

Выбор выпрямителя (утюжка) для волос: обзор основных функций

Ширина пластин

Крепление пластин

Покрытие пластин

Температурный режим

Нагрев и автоотключение

Ионизация и озонирование

Кабель питания

Функция пара

Выбор бренда

Что в итоге

Виды выпрямителей и их характеристики. Обобщенная структурная схема выпрямителя — КиберПедия

Выпрямители и блоки питания

Энциклопедия железных дорог — Выпрямители и блоки питания

Связь с администрацией сайта: contacts@cssrzd.

Новости и статьи Справочная информация Тарифное руководство #4 Медиа

Основы эксплуатации, мониторинга и технического обслуживания выпрямителей

Эксплуатация

Мониторинг

Техническое обслуживание

Распространенные сценарии и приемы торговли

Резюме

Благодарности

Что такое выпрямитель? Типы выпрямителей, работа и применение

Сравнение

Цепи выпрямителя | Диоды и выпрямители

Что такое исправление?

Однополупериодное выпрямление

Двухполупериодные выпрямители

Положительный полупериод

Отрицательный полупериод

Недостатки конструкции двухполупериодного выпрямителя

Другие конфигурации

Двухполупериодные мостовые выпрямители

Альтернативная электрическая схема двухполупериодного мостового выпрямителя

Многофазная версия с использованием альтернативной компоновки

Напряжение пульсаций

1-импульсные, 2-импульсные и 6-импульсные блоки

Фазы выпрямительного контура