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ECKERLEEVL EVL 58 5804 B6S 24整流器

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ECKERLEEVL EVL 58 5804 B6S 24整流器
整流器(英文:rectifier)是把交流電轉換成直流電的裝置随象,可用于供電裝置及偵測無線電信號等考皂。整流器可以由真空管拓币,引燃管昏滔,固態(tài)矽半導體二極管,汞弧等制成琳宽。相反递促,一套把直流電轉換成交流電的裝置,則稱為“逆變器" (inverter)县趴。

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工作原理

編輯

整流器整流器

汽車發(fā)電機產生的交流電經(jīng)過整流器整后變?yōu)橹绷麟娐肪螅洳ㄐ稳匀痪哂胁灰?guī)則的波動,直接影響了車輛點火的準確性攀驶;輸出電壓無法保持相對恒定逮赋,造成每次火花塞點火的能量差別京嗽,容易使車輛引擎抖動,出現(xiàn)換檔頓挫卓奄、提速緩慢無力墨叛、怠速不穩(wěn)以及車用空調效率低下等情形。從而大大降低了車載電器設備的性能和使用壽命模蜡;再加上高齡汽車的電路系統(tǒng)老化漠趁,電路阻阬變高的影響,對車輛的影響也就變得日益明顯忍疾。電子整流器的作用是幫助車消除雜波干擾闯传、穩(wěn)定輸出電壓、提高電源系統(tǒng)的瞬間放電能力卤妒、增加扭力輸出甥绿、加快油門反應、延長電池使用壽命荚孵、縮短汽車引擎啟動時間妹窖、提高點火效率等,尤其是對小排量的車收叶,效果比較明顯骄呼。

半導體PN結在正向偏置時電流很大,反向偏置時電流很小判没。整流二極管就是利用PN結的這種單向導電特性將交流電流變?yōu)橹绷鞯囊环NPN結二極管蜓萄。通常把電流容量在1安以下的器件稱為整流二極管,1安以上的稱為整流器钳生。常用的半導體整流器有硅整流器和硒整流器秤慌,產品規(guī)格很多,電壓從幾十伏到幾千伏孕称,電流從幾安到幾千安式涝。整流器廣泛用于各種形式的整流電源中。

整流器整流器

大功率整流電源要求整流器的電流容量大酝遇、擊穿電壓高图汪、散熱性能好,但這種器件的結面積大驳芙、結電容大讳汇,因而工作頻率很低,一般在幾十千赫以下掰闯。硅材料的禁帶寬度較大枪第,導熱性能良好,適于制作大功率整流器件的钞。在耐高壓的整流裝置中常采用高壓硅堆兜蠕,它由多個整流器件的管芯串聯(lián)組成扰肌,其反向耐壓由管芯的耐壓及串聯(lián)管芯數(shù)決定,耐壓可達幾百千伏牺氨。如果高頻整流電路用于很高頻率下狡耻,當交流電壓的周期與整流器通態(tài)到關態(tài)的恢復時間相當時墩剖,整流器對高頻電壓不再起整流作用猴凹。為適應高頻工作的需要,通常在硅整流器中采用摻金的方法岭皂,以縮短注入少數(shù)載流子的壽命郊霎,從而達到減小恢復時間的目的。

為了減小器件因過壓擊穿造成損壞的可能性和提高整流裝置的可靠性爷绘,可采用硅雪崩整流器书劝。在這種器件中,當反向電壓超過允許峰值時土至,在整個PN結上發(fā)生均勻的雪崩擊穿购对,器件可工作在高壓大電流下,故能承受相當大的反向浪涌功率陶因。制作這種器件時要求材料缺陷少协包,電阻率均勻,結面平整忠牛,外露結區(qū)還應進行適當保護幔憋,避免發(fā)生表面擊穿。硒整流器的抗過載容量大克鼠,承受反向浪涌功率的能力也較強全乙。

在以大功率二極管或晶閘管為基礎的兩種基本類型的整流器中,電網(wǎng)的高壓交流功率通過整流器變換為直流功率滚尼。提到未來(不久的或遙遠的)的其它類型整流器:以不可控二極管前沿產品為基礎的斬波器侄伟、斬波直流/直流變換器或電流源逆變型有源整流器。顯然鉴吕,這種新型的整流器在技術上包含較多要開發(fā)的內容撇委,但是它能顯示出優(yōu)點,例如它以非常小的諧波干擾和1的功率因數(shù)加載于電網(wǎng)纤耐。

作用

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整流器是一個整流裝置姊呐,簡單的說就是將交流(AC)轉化為直流(DC)的裝置。它有兩個主要功能:
  *助被,將交流電(AC)變成直流電(DC)剖张,經(jīng)濾波后供給負載,或者供給逆變器揩环;
   [1]  第二搔弄,給蓄電池提供充電電壓幅虑。因此,它同時又起到一個充電器的作用顾犹。

三極管參數(shù)

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三極管的hFE參數(shù)與貯存時間ts相關倒庵,一般hFE大的三極管ts也較大,過去人們對ts的認識以及ts的測量儀器均較為欠缺炫刷,人們更依賴hFE參數(shù)來選擇三極管擎宝。

整流器整流器

在開關狀態(tài)下,hFE的選擇通常有以下認識:*浑玛、hFE應盡可能高绍申,以便用少的基極電流得到大的工作電流,同時給出盡可能低的飽和電壓顾彰,這樣就可以同時在輸出和驅動電路中降低損耗极阅。

但是,如果考慮到開關速度和電流容限蜻罕,則hFE的大值就受到限制蛹鼎;第二、中國的廠家曾經(jīng)傾向于選用hFE較小的器件涯贝,例如hFE為10到15列充,甚至8到10的三極管就一度很受歡迎(后來,由于基極回路流行采用電容觸發(fā)線路蔬旋,hFE的數(shù)值有所上升)井翅,hFE的數(shù)值小則飽和深度小,從而有利于降低晶體管的發(fā)熱哩疲。

實際上霹链,晶體管的飽和深度受到Ib、hFE兩個因素的影響梨脖,因而通過磁環(huán)及繞組參數(shù)厦绪、基極電阻Rb的調整,也可以降低飽和深度屎螟。

現(xiàn)狀

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如今逛镶,業(yè)界推出的節(jié)能燈和電子鎮(zhèn)流器三極管都十分注重對貯存時間的控制。因為貯存時間ts過長疗韵,電路的振蕩頻率將下降兑障,整機的工作電流增大易導致三極管的損壞。雖然可以調整扼流圈電感及其他元器件參數(shù)來控制整機功率蕉汪,但ts的離散性流译,將使產品的*性差,可靠性下降。例如福澡,在石英燈電子變壓器線路中叠赦,貯存時間太大的晶體管可能引起電路在低于輸出變壓器工作極限的頻率振蕩,從而造成每個周期的末端磁芯飽和革砸,這使得晶體管Ic在每個周期出現(xiàn)尖峰除秀,后導致器件過熱損壞。

如果同一線路上的兩個三極管貯存時間相差太大算利,整機工作電流的上下半波將嚴重不對稱册踩,負擔重的那只三極管將容易損壞,線路也將產生更多的諧波和電磁干擾笔时。

實際使用表明展松,嚴格控制貯存時間ts并恰當調整整機電路厕斩,就可以降低對hFE參數(shù)的依賴程度辨头。還值得一提的是,在芯片面積一定的情況下翠冻,三極管特性曙早、電流特性與耐壓參數(shù)是矛盾的,中國市場曾經(jīng)用BUT11A來做220V40W電子鎮(zhèn)流器纪闽,其出發(fā)點是BVceo邻冷、BVcbo數(shù)值高,但是絕大部分電子鎮(zhèn)流器線路中委勤,已經(jīng)沒有必要過高選擇三極管的電壓參數(shù)妆跌。

基本要求

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1.輸入電流總諧波失真(THD)(總諧波失真THD:交流電流的諧波電流有效值占基波分量有效值的百分比)

6脈沖整流器的輸入電流的THD在6脈沖整流器的滿載輸入電流時應小于33%;采用輸入濾波器可將輸入電流失真減小到10%宴甩。

12脈沖整流器的輸入電流的THD在12脈沖整流器的滿載時應小于10%证账,采用輸入濾波器可將輸入電流總諧波失真減小到5%。

2.交流輸入電流限制

整流器/充電機應有交流輸入電流限制電路沾尔,一般將交流輸入電流限制到滿載輸入電流的115%除踱。在發(fā)電機組供電時(此時整流器會接收到一個外部低電壓信號,據(jù)此判斷為是發(fā)電機組供電)吩抓,應將交流輸入電流限制到滿載輸入電流的*涉茧。

3.蓄電池充電電流限制

整流器/充電機應有蓄電池充電電流限流電路,將蓄電池充電電流限制到UPS額定輸出容量(KW)的15%疹娶。在發(fā)電機組供電時(當接收到一個外部低電壓信號時)伴栓,應將蓄電池充電電流限制到零。

4.蓄電池充電電壓溫度補償

當采用遠端溫度檢測器時雨饺,整流器/充電機應自動調節(jié)蓄電池浮充電壓(一般按?5mv/只/℃)钳垮。通常蓄電池的浮充電壓為2.25V/只,終止電壓為1.67V/只沛膳,因此DC母線電壓在浮充和終止電壓時分別為N×2.25V扔枫,N×1.67V(N為蓄電池的只數(shù))汛聚。

5.輸入功率的逐步增加

整流器/充電機應具有將初始功率要求限制到額定負載的20%,并在10秒的時間間隔內逐漸將輸入功率增加到*額定容量短荐。在冗余UPS系統(tǒng)中倚舀,各整流器/充電機的輸入功率的加入時間應延遲5至300秒,以減少對發(fā)電機組的影響忍宋。

6.輸入隔離開關

整流器/充電機應有輸入隔離開關并有保護娄缴。隔離開關應能同時提供滿足負載的電流和蓄電池的再充電電流搔肉,并能承受較大的短路電流。

7.DC濾波器

整流器/充電機應有輸出濾波器以將加在蓄電池的紋波電壓減少到小。整流器的DC輸出電壓的AC紋波電壓應小于浮充電壓(RMS)的1%亭弥。濾波器應充分保證整流器/充電機的DC輸出電壓在蓄電池未連接的情況下滿足逆變器的要求。

8.蓄電池的再充電

除了為負載供電外雕乃,整流器/充電機應能在10倍于放電時間的時間內梢纫,將蓄電池的放電功率恢復到95%。蓄電池再充電后爷瓜,整流器/充電機應使蓄電池保持在滿充電狀態(tài)棵欧,直到下一次放電。

二極管整流器

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所有整流器類別中較簡單的是二極管整流器享偎。在較簡單的型式中运荸,二極管整流器不提供任何一種控制輸出電流和電壓數(shù)值的手段。為了適用于工業(yè)過程漏匹,輸出值必須在一定范圍內可以控制吩擒。通過應用機械的所謂有載抽頭變換器可以完成這種控制。作為典型情況硫朦,有載抽頭變換器在整流變壓器的原邊控制輸入的交流電壓贷腕,因此也就能夠在一定范圍內控制輸出的直流值。通常有載抽頭變換器與串聯(lián)在整流器輸出電路中的飽和電抗器結合使用阵幸。通過在電抗器中引入直流電流花履,使線路中產生一個可變的阻抗。因此挚赊,通過控制電抗器兩端的電壓降诡壁,輸出值可以在比較窄的范圍內控制。

晶閘管整流器

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在設計上非常接近二極管整流器的是晶閘管整流器荠割。因為晶閘管整流器的電參數(shù)是可控的妹卿,所以不需要有載抽頭變換器和飽和電抗器。

因為晶閘管整流器不包含運動部件蔑鹦,所以晶閘管整流器系統(tǒng)的維修減少了夺克。注意到的一個優(yōu)點是晶閘管整流器的調節(jié)速度較二極管整流器快。在過程特性的階躍期間,晶閘管整流器常常調節(jié)很快铺纽,以致能夠避免過電流柬帕。其結果是晶閘管系統(tǒng)的過載能力能夠設計得比二極管系統(tǒng)小。

區(qū)別

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鎮(zhèn)流器和整流器的區(qū)別

把交流電變成直流電的設備就稱為整流器诫瑞。

按照所采用的整流器件秃囚,可分為機械式、電子管式和半導體式幾類喘玄。電感鎮(zhèn)流器是一個鐵芯電感線圈测佣,電感的性質是當線圈中的電流發(fā)生變化時,則在線圈中將引起磁通的變化蝗悼,從而產生感應電動勢忽件,其方向與電流的方向相反,因而阻礙著電流變化出募。

倍壓整流器

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較簡單的倍壓整流(二倍)方式是利用兩組簡單的半波整流涌俘,以指向相反的二極管分別生成兩個正負不同的電源輸出,并分別加以濾波玩捉。連接正負兩端可得到交流輸入電壓兩倍的輸出電壓跃唧。此種電路稱為德隆電路(德文:Delon-Schaltung)。 如需要的話词宴,此電路也可以提供中間電壓,或當作正負雙電壓的電源來使用找筝。

上述德隆電路可以衍生出另一種變體:在橋式整流的輸出端使用兩個相串聯(lián)的電容器作為濾波電容蹈垢,在濾波電容的中點與與交流輸入的一端間聯(lián)接一個開關。當開關切離時袖裕,這個電路會像一個正常的橋式整流曹抬;當開關接通時,就會成為前述的德隆電路急鳄,產生倍壓整流的作用谤民。 舉例來說,當交流輸入為 100~120V 時疾宏,可讓開關為通路张足;當交流輸入為 220~240V 時,可讓開關為斷路坎藐;這樣便使它很容易在世界上任何電源間切換为牍,產生大約 320V (±15%左右) 的直流電壓,以送入一個相對簡單的開關模式電源岩馍。

格賴納赫倍壓電路可以繼續(xù)添加二極管和電容器的級聯(lián)碉咆,而形成多倍電壓的電壓倍增器,稱為考克饒夫-沃爾頓產生器電路(英文: Cockcroft–Walton generator),當時是用于粒子加速器盆篡。 這樣的倍壓電路雖可以提供幾倍于輸入交流峰值的電壓豹炊,但電流輸出和電壓穩(wěn)定度則受到限制。 此類電壓倍增器電路常用來提供高電壓予舊式電視機的陰極射線管(CRT)春异、光電倍增管檀塌、或電蚊拍。

整流器應用

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整流器的主要應用是把交流電源轉為直流電源雕踊。 由于所有的電子設備都需要使用直流前河,但電力公司的供電是交流,因此除非使用電池挺候,否則所有電子設備的電源供應器內部都少不了整流器框嫁。

至于把直流電源的電壓進行轉換則復雜得多。 直流-直流轉換的一種方法是首先將電源轉換為交流(使用一種稱為反用換流器的設備)即钞,然后使用變壓器改變該交流電壓形炬,后再整流回直流電源。

整流器還用在調幅(AM)無線電信號的檢波部爱。 信號在檢波前可能會先經(jīng)增幅(把信號的振幅放大)亏吝,如果未經(jīng)增幅,則必須使用非常低電壓降的二極管盏混。 使用整流器作解調時必須小心地搭配電容器和負載電阻蔚鸥。 電容太小則高頻成分傳出過多,太大則將抑制訊號许赃。

整流裝置也用于提供電焊時所需固定極性的電壓止喷。 這種電路的輸出電流有時需要控制,此時會以可控硅(一種晶閘管)替換橋式整流中的二極管混聊,并以相位控制觸發(fā)的方式調整其電壓輸出弹谁。

晶閘管也用于各級鐵路機車系統(tǒng)中,以實現(xiàn)牽引馬達的微調句喜。 可關斷晶閘管(GTO)則可用于從直流電源產生交流预愤,例如在 Eurostar 列車上使用此方式提供三相牽引馬達所需的電源。 [2]

冷卻方式

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整流器常用的冷卻方式有自然冷卻咳胃、純風扇冷卻植康、自然冷卻和風扇冷卻相結合三種。自然冷卻具有無機械故障拙绊,可靠性高;無空氣流動向图,灰塵少,有利于散熱;無噪音等特點哟俩。純風扇冷卻具有設備重量輕碉讯,成本低鹤鲤。風扇和自然冷卻相結合的技術具有有效減小設備體積和重量,風扇的使用壽命高订淑,風扇故障自適應能力強等特點枷辫。


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