整流器
編輯整流器是一種電氣設備,可將周期性反轉方向的交流電 (AC) 轉換為僅沿一個方向流動的直流電 (DC)。 反向操作由逆變器執行。
這個過程被稱為整流,因為它拉直了電流的方向。 在物理上,整流器有多種形式,包括真空管二極管、濕化學電池、汞弧閥、銅和硒氧化物板組、半導體二極管、可控硅整流器和其他硅基半導體開關。 歷史上,甚至使用了同步機電開關和電動發電機組。 早期的無線電接收器,稱為晶體收音機,使用貓須狀細線壓在方鉛礦(硫化鉛)晶體上作為點接觸整流器或晶體檢測器。
整流器有很多用途,但經常被發現用作直流電源和高壓直流輸電系統的組件。 除了產生用作電源的直流電之外,整流還可以起到其他作用。 如前所述,整流器可以用作無線電信號的檢測器。 在燃氣加熱系統中,火焰整流用于檢測火焰的存在。
根據交流電源的類型和整流電路的布置,輸出電壓可能需要額外的平滑以產生均勻穩定的電壓。 整流器的許多應用,例如收音機、電視和計算機設備的電源,都需要穩定恒定的直流電壓(由電池產生)。 在這些應用中,整流器的輸出由一個電子濾波器平滑,該濾波器可以是電容器、扼流圈或一組電容器、扼流圈和電阻器,后面可能還有電壓調節器以產生穩定的電壓。
執行相反功能(即將直流電轉換為交流電)的更復雜電路稱為逆變器。
整流器設備
編輯在開發硅半導體整流器之前,使用的是真空管熱電子二極管和氧化銅或硒基金屬整流器堆。 隨著半導體電子學的引入,真空管整流器已經過時了,除了一些真空管音響設備的愛好者。 對于從極低電流到極高電流的功率整流,廣泛使用各種類型的半導體二極管(結型二極管、肖特基二極管等)。
具有控制電極以及用作單向電流閥的其他設備用于需要不僅僅是簡單整流的地方 - 例如,需要可變輸出電壓的地方。 大功率整流器,例如用于高壓直流輸電的整流器,使用各種類型的硅半導體器件。 這些是晶閘管或其他受控開關固態開關,它們有效地起到二極管的作用,僅在一個方向上傳遞電流。
整流器電路
編輯整流器電路可以是單相或多相的。 大多數用于家用設備的小功率整流器是單相的,但三相整流器對于工業應用和作為直流電 (HVDC) 的能量傳輸非常重要。
單相整流器
半波整流
在單相電源的半波整流中,交流波的正半波或負半波通過,而另一半被阻斷。 因為只有一半的輸入波形到達輸出端,所以平均電壓較低。 半波整流需要在單相電源中使用一個二極管,或在三相電源中使用三個二極管。 整流器產生單向但脈動的直流電; 半波整流器產生的紋波比全波整流器大得多,并且需要更多的濾波來消除輸出中交流頻率的諧波。
對于正弦輸入電壓,理想半波整流器的空載輸出直流電壓
Vdc、Vav——直流或平均輸出電壓,Vpeak,相輸入電壓的峰值,Vrms,輸出電壓的均方根(RMS)值。
全波整流
全波整流器在其輸出端將整個輸入波形轉換為恒定極性(正或負)之一。 在數學上,這對應于xxx值函數。 全波整流將輸入波形的兩個極性轉換為脈動 DC(直流電),并產生更高的平均輸出電壓。 需要兩個二極管和一個中心抽頭變壓器,或橋式配置中的四個二極管和任何交流電源(包括沒有中心抽頭的變壓器)。
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