ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ

Деякі історичні факти

Зі створенням перетворювачів електричного струму тісно пов'язана творча і наукова праця батька і сина Євгена Оскаровича Патона і Бориса Євгеновича - українських науковців у галузі зварювальних процесів, металургії і технології металів, академіків, заслужених діячів науки і техніки. Борис Євгенович, окрім інших багатьох заслуг, є розробником теоретичних основ створення автоматів та напівавтоматів для дугового зварювання, зварювальних джерел живлення.

Слід відзначити внесок у розвиток електротехніки вченого Андрія Миколайовича Ларіонова. На його честь названа випрямна схема Ларіонова.

Великої поваги в науковому світі заслуговує угорський вчений, електротехнік Отто Бенедикт. Він запропонував вентиль на основі германієвого кристала для перетворення змінного струму в постійний, який знайшов широке застосування.

Відоме ім'я серед учених і фахівців електротехніки й електроніки Ро-берта Відлара - знаменитого винахідника, на честь якого названі джерела стабільного струму (1964), джерела зразкової напруги (1969) тощо. Усі сучасні схеми інтегральних джерел опорних струмів і напруг спираються на розробки Відлара.

Випрямлячі - це пристрої, які служать для перетворення змінного струму на постійний.

Випрямлячі широко використовуються в блоках живлення комп'ютерів, агрегатах безперебійного живлення, зарядних пристроях для мобільних телефонів та ноутбуків, на перетворювальних підстанціях електричного транспорту, в електроприводах постійного струму, різноманітних електронних схемах.

Випрямлячі класифікують за такими ознаками:

• за видом перемикача (комутатора): механічні синхронні з щітково-колекторним комутатором струму, механічні синхронні з контактним перемикачем (випрямлячем) струму, з електронною керованою комутацією струму (наприклад, тиристорні), з електронною пасивною комутацією струму (наприклад, діодні) / ведені мережею;

• за потужністю: силові випрямлячі, випрямлячі сигналів;

• за рівнем використання напівперіодів змінної напруги: однопівперіодні (пропускають у навантаження тільки одну півхвилю), двопівперіодні (пропускають у навантаження обидві півхвилі), неповноперіодні (неповністю використовують синусоїдальні півхвилі); повноперіодні (повністю використовують синусоїдальні півхвилі);

• за схемою випрямлення: мостові, з множенням напруги, трансформаторні, з гальванічною розв'язкою, безтрансформаторні тощо;

• за кількістю використовуваних фаз: однофазні, двофазні, трифазні і багатофазні;

• за керованістю: некеровані (діодні), керовані (тиристорні, транзисторні);

• за типом електронного вентиля: напівпровідникові діодні, напівпровідникові тиристорні, лампові діодні (кенотрони), газотрони, ігнітрони, електрохімічні тощо;

• за величиною випрямленої напруги: низьковольтні (до 100 В), середньо-вольтні (від 100 до 1000 В), високовольтні (понад 1000 В);

• за призначенням: зварювальний, для живлення мікроелектронної схеми, для живлення силових кіл, для гальваніки тощо;

• за ступенем повноти мостів: повномостові, напівмостові, чвертьмос-тові;

• за наявністю пристроїв стабілізації: стабілізовані, нестабілізовані;

• за управлінням вихідними параметрами: регульовані, нерегульовані;

• за способом з'єднання: паралельні, послідовні, паралельно-послідовні;

• за частотою струму, низькочастотні, середньочастотні, високочастотні.

Напівпровідниковий випрямляч є найбільш поширеним видом напівпровідникових перетворювачів.

Основні схеми: однофазна однонапівперіодна; однофазна двонапівпері-одна з нульовим виводом трансформатора (нульова схема); однофазна мостова; трифазна однонапівперіодна; трифазна мостова.

На рис. 11.1 показана структурна схема випрямляча, до складу якого входять: силовий трансформатор, що служить для перетворення змінної напруги живлення; вентиль, що має односторонню провідність та забезпечує перетворення змінного струму у випрямлений (струм одного напрямку); згладжу-вальний фільтр, що служить для перетворення випрямного струму у струм, близький за формою до постійного.

За схемним рішенням випрямлячі можуть бути прості (нульові, мостові) і складні (що являють собою послідовне і паралельне з'єднання простих схем).

Сучасні випрямлячі розрізняють за типом вентилів (діодів), схемою їх включення та кількістю фаз джерела змінної напруги.

Випрямлячі поділяють також на керовані та некеровані. Для живлення блоків електронної апаратури, як правило, застосовують випрямлячі малої потужності з живленням від однофазних мереж змінного струму. У тих випадках, коли необхідно отримати підвищену постійну напругу і первинне джерело також видає постійну напругу, то застосовують спеціальні перетворювачі -інвертори.

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020