AC chỉnh lưu như thế nào

Như bạn đã biết, các nhà máy điện sản xuất dòng điện xoay chiều. AC dễ dàng chuyển đổi sử dụng máy biến thế, nó được truyền qua dây dẫn với tổn thất tối thiểu, nhiều động cơ điện hoạt động trên dòng điện xoay chiều, cuối cùng, tất cả các mạng công nghiệp và trong nước ngày nay đều hoạt động với dòng điện xoay chiều.

Tuy nhiên, đối với một số ứng dụng, dòng điện xoay chiều về cơ bản là không phù hợp. Pin cần được sạc bằng dòng điện trực tiếp, các nhà máy điện phân được cung cấp bởi dòng điện trực tiếp, đèn LED yêu cầu dòng điện trực tiếp và vẫn còn nhiều việc phải làm nếu không có dòng điện trực tiếp, chưa kể các tiện ích được sử dụng ban đầu pin. Bằng cách này hay cách khác, đôi khi cần phải trích xuất dòng điện trực tiếp từ dòng điện xoay chiều bằng cách chuyển đổi nó, để giải quyết vấn đề này, họ dùng đến cách khắc phục dòng điện xoay chiều.

Để cải chính việc sử dụng dòng điện xoay chiều chỉnh lưu diode. Mạch chỉnh lưu đơn giản nhất chỉ chứa một diode bán dẫnđược gọi là bộ chỉnh lưu nửa sóng. Dòng điện xoay chiều ở đây đi qua cuộn dây sơ cấp của máy biến áp, cuộn dây thứ cấp được nối với cực dương của diode với một trong hai cực của nó và với mạch tải khác, lần lượt, được kết nối với cực âm của diode, đóng mạch thứ cấp của máy biến áp.

Hãy xem xét những gì xảy ra tại thời điểm đầu tiên, khi một điện áp dương được đặt vào cực dương của diode so với cực âm của nó, hoạt động trong nửa thời gian đầu tiên của dòng điện xoay chiều.

Tại thời điểm này, các electron di chuyển từ cực âm sang cực dương của diode, thông qua dây của cuộn dây thứ cấp của máy biến áp, qua cuộn cảm và sau đó qua tải - đây là cách mạch đóng. Khi nửa chu kỳ ngược lại bắt đầu, các electron không thể thâm nhập từ cực dương đến cực âm, do đó không có dòng điện trong mạch trong nửa chu kỳ này. Với sự khởi đầu của nửa chu kỳ tiếp theo, quá trình lặp lại.

Vì vậy, vì dòng điện trong mạch chỉ chảy trong một nửa chu kỳ, loại chỉnh lưu này được gọi là chỉnh lưu nửa sóng. Và do thực tế là trong nửa chu kỳ âm, dòng điện không đi vào mạch tải, hình dạng của nó hóa ra là dao động, bởi vì nó hoạt động theo một hướng, mặc dù nó thay đổi cường độ.

Một bộ lọc làm mịn bao gồm một cuộn cảm (cuộn cảm) và tụ điện được sử dụng trong mạch này để giảm mức gợn trên tải và làm cho dòng điện gần như không đổi. Mạch lọc thực tế không cho phép thành phần bộ lọc đi vào tải, nó chỉ truyền thành phần không đổi.

Cuộn dây có điện trở cảm ứng, phụ thuộc vào tần số của dòng điện và tần số càng cao thì điện trở cảm ứng của cuộn dây càng lớn, do đó cuộn dây chống lại thành phần xoay chiều của dòng điện xung. Các cuộn dây vượt qua các thành phần không đổi dễ dàng.

Các tụ điện, tuy nhiên, vượt qua thành phần biến, nhưng không vượt qua hằng số, và tần số của dòng điện càng cao, tụ điện càng mạnh. Nói chung, điện dung của tụ điện càng lớn và độ tự cảm của cuộn cảm càng cao thì sự thay đổi thành phần không cần thiết trong dòng điện trực tiếp chảy qua tải.

Vì vậy, khi một nửa sóng dương của dòng điện hoạt động trong mạch, tụ điện thứ nhất được tích điện theo biên độ của điện áp xoay chiều của cuộn dây thứ cấp (trừ điện áp rơi trên diode). Khi nửa sóng âm hoạt động, điện không đi vào tụ điện, và nó, phóng ra tải, duy trì dòng điện không đổi trong nó.

Nếu không có cuộn cảm, thì vì điện áp trên tụ sẽ giảm trong quá trình này, dòng điện tại tải bằng cách nào đó sẽ có những gợn sóng mạnh. Để giảm gợn, một cuộn cảm (cuộn dây) được thêm vào mạch, và thậm chí với một tụ điện bổ sung nằm phía sau nó. Tụ thứ hai tiếp nhận dòng điện chạy qua cuộn cảm, vốn gần như không có gợn.

Để làm mịn gợn hơn nữa, sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng. Một bộ chỉnh lưu nửa sóng có thể được thực hiện theo một trong hai cách. Nó có thể được thực hiện qua cầu (bao gồm bốn điốt), hoặc chỉ bao gồm hai điốt, nhưng sau đó cuộn dây thứ cấp của máy biến áp nên có số vòng quay gấp đôi và đầu ra ở giữa hai nửa của cuộn dây.

Một bộ chỉnh lưu nửa sóng hoạt động như sau. Trong một nửa chu kỳ (ví dụ: dương), dòng điện được dẫn từ cực dương đến cực âm của mạch trên theo mạch diode và diode phía dưới không truyền dòng điện vào thời điểm đó, nó bị khóa (diode duy nhất trong bộ chỉnh lưu một nửa sóng hoạt động giống nhau trong suốt nửa sóng âm ).

Dòng điện đóng qua bộ lọc, tải, rồi qua đầu ra giữa đến cuộn dây máy biến áp. Khi xảy ra nửa chu kỳ thứ hai, cực tính của dòng điện sao cho diode dưới theo mạch truyền dòng qua bộ lọc và qua tải, và diode trên bị khóa. Tiếp theo, các quy trình được lặp lại.

Vì dòng điện được cung cấp cho tải trong mỗi hai giai đoạn, chỉnh lưu này được gọi là chỉnh lưu nửa sóng và bộ chỉnh lưu được gọi là chỉnh lưu nửa sóng. Xung đầu ra là góa ít hơn so với chỉnh lưu nửa sóng, vì tần số của các xung được chỉnh lưu cao gấp đôi, độ tự cảm của cuộn cảm lớn gấp đôi và các tụ điện không có thời gian phóng điện đáng kể.

Chi tiết hơn, các sơ đồ điển hình của các bộ chỉnh lưu khác nhau được xem xét ở đây: Sơ đồ chỉnh lưu một pha