Гарчиг: Бүтэн долгионы шулуутгах аргууд
Оршил:
Орчин үеийн соёл иргэншлийн тулгын чулуу болох цахилгаан эрчим хүч нь бидний өдөр тутмын амьдралын бараг бүх талыг хөдөлгөдөг. Цахилгааны инженерчлэлийн чухал хэсэг нь электрон төхөөрөмжийн цахилгаан хангамжид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг хувьсах гүйдлийг (AC) тогтмол гүйдэл (DC) болгон хувиргахад чиглэгддэг. Энэхүү хувиргалтыг хийх хамгийн үр дүнтэй аргуудын нэг бол бүтэн долгионы залруулга гэж нэрлэгддэг арга юм. Хувьсах гүйдлийн мөчлөгийн зөвхөн талыг ашигладаг хагас долгионы залруулгаас ялгаатай нь бүтэн долгионы залруулга нь долгионы хэлбэрийг бүхэлд нь ашигладаг бөгөөд энэ нь илүү үр ашигтай цахилгаан дамжуулах, илүү жигд тогтмол гүйдлийн гаралтыг бий болгодог. Энэ нийтлэлд янз бүрийн бүтэн долгионы залруулгын аргууд, тэдгээрийн зарчим, давуу тал, хэрэглээг судлах болно.
1. Бүтэн долгионы шулуутгалын үндсэн зарчим:
Бүтэн долгионы шулуутгах нь хувьсах гүйдлийн мөчлөгийн хоёр талыг ашиглан тогтмол тогтмол гаралтыг бий болгодог. Гол санаа нь хувьсах гүйдлийн долгионы хэлбэрийн сөрөг талыг хоёр тал нь эерэг байхаар эргүүлж, гаралтын долгионы давтамжийг оролтын долгионы хэлбэртэй харьцуулахад хоёр дахин нэмэгдүүлэх явдал юм. Энэ арга нь дундаж гаралтын хүчдэлийг өндөр болгож, үр ашгийг сайжруулдаг.
Бүрэн долгионы шулуутгах процессыг хоёр үндсэн тохиргоог ашиглан хэрэгжүүлж болно: төвийн товшилттой трансформаторын арга ба гүүрний шулуутгагч арга. Хоёр арга хоёулаа өөрийн гэсэн өвөрмөц давуу болон хязгаарлалттай бөгөөд эдгээр нь тухайн хэрэглээнд тохирох шулуутгах аргыг сонгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
2. Төвд товшсон трансформаторын арга:
Төвд товшсон трансформаторын арга нь бүрэн долгионы шулуутгалд хүрэх хамгийн эртний бөгөөд хамгийн энгийн аргуудын нэг юм. Энэ нь төвд товшсон хоёрдогч ороомогтой трансформаторыг ашигладаг бөгөөд бие биенээсээ 180 градусын фазын зөрүүтэй хоёр тэнцүү хүчдэл үүсгэдэг. Тохиргоо нь хувьсах гүйдлийн мөчлөгийн хагас бүрт нэг диод шаарддаг.
Үйл ажиллагаа:
Хувьсах гүйдлийн долгионы хэлбэрийн эерэг талыг хэрэглэхэд нэг диод (D1 гэж үзье) нь ачаалалд гүйдэл дамжуулж, нийлүүлдэг бол нөгөө диод (D2) нь урвуу чиглэлтэй бөгөөд дамжуулдаггүй. Циклийн сөрөг талын үед D2 нь ачаалалд гүйдэл дамжуулж, нийлүүлдэг бол D1 нь урвуу чиглэлтэй байна.
Давуу талууд:
– Энгийн байдал: Хэлхээ нь энгийн бөгөөд зөвхөн хоёр диод болон төвд байрлах трансформатор шаарддаг.
– Трансформаторыг үр ашигтай ашиглах: Цахилгаан эрчим хүчийг трансформаторын ороомог дээр жигд хуваарилж, алдагдлыг бууруулж, үр ашгийг сайжруулдаг.
Сул талууд:
– Төвд чиглэсэн трансформаторын шаардлага: Энэ арга нь төвд чиглэсэн трансформатор шаарддаг бөгөөд энэ нь ердийн трансформатортой харьцуулахад илүү үнэтэй, овор ихтэй байж болно.
– Хүчдэлийн уналт: Хоёр диод дээрх хүчдэлийн уналт нь гаралтын хүчдэлийг арай багасгадаг.
3. Гүүрний Шулуутгагч Арга:
Гүүрний шулуутгагч арга нь төвд чиглэсэн трансформатор шаарддаггүй илүү дэвшилтэт арга юм. Энэ нь бүрэн долгионы шулуутгалыг хийхийн тулд тодорхой тохиргоонд байрлуулсан дөрвөн диодыг ашигладаг. Гүүрний шулуутгагчийг стандарт трансформатортой хамт ашиглаж болох тул олон талын хэрэглээтэй, өргөн хэрэглэгддэг арга юм.
Үйл ажиллагаа:
Хувьсах гүйдлийн мөчлөгийн эерэг хагаст хоёр диод (D1 ба D2) урагш чиглэсэн бөгөөд гүйдэл дамжуулдаг бол нөгөө хоёр диод (D3 ба D4) нь урвуу чиглэлтэй бөгөөд гүйдэл дамжуулдаггүй. Циклийн сөрөг хагаст дамжуулагч ба дамжуулагчгүй диодууд байрлалаа сольж, гүйдэл нь ачааллаар нэг чиглэлд урсаж байгааг баталгаажуулдаг.
Давуу талууд:
– Төвд чиглэсэн трансформатор байхгүй: Гүүрний шулуутгагч нь төвд чиглэсэн трансформаторын хэрэгцээг арилгаж, өртөг болон нарийн төвөгтэй байдлыг бууруулдаг.
– Өндөр гаралтын хүчдэл: Гүйдэл нэг дор зөвхөн хоёр диодоор урсаж, төвийн товшилтын аргатай харьцуулахад илүү өндөр гаралтын хүчдэл үүсгэдэг тул хүчдэлийн уналтыг хамгийн бага байлгадаг.
Сул талууд:
– Бүрэлдэхүүн хэсгийн тоо нэмэгдсэн: Гүүрний шулуутгагч нь дөрвөн диод шаарддаг бөгөөд энэ нь алдагдал болон нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлж болзошгүй.
– Дулааны менежмент: Диодын тоо нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан дулааны тархалтыг зохицуулах нь ялангуяа өндөр хүчин чадлын хэрэглээнд чухал болж байна.
4. Практик анхаарах зүйлс ба хэрэглээ:
Тэгшлэх ба шүүх:
Бүтэн долгионы шулуутгах нь тогтмол гүйдлийн гаралтын үр ашиг, тогтвортой байдлыг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг ч долгионы хүчдэл агуулсан импульсж буй тогтмол гүйдэл үүсгэдэг. Илүү жигд тогтмол гүйдлийн гаралтыг бий болгохын тулд конденсатор болон индукторыг ихэвчлэн шүүлтүүрийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг. Конденсаторууд нь энергийг хадгалж, ялгаруулдаг бөгөөд хүчдэлийн хэлбэлзлийг жигд болгосноор долгионыг үр дүнтэй бууруулдаг. Нөгөөтэйгүүр, индукторууд нь гүйдлийн өөрчлөлтийг эсэргүүцэж, өндөр давтамжийн долгионы бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бууруулснаар нэмэлт шүүлтүүрийг бий болгодог.
Програм:
Тогтвортой, найдвартай тогтмол гүйдлийн цахилгаан хангамж зайлшгүй шаардлагатай хэрэглээнд бүтэн долгионы шулуутгалт түгээмэл байдаг. Зарим нийтлэг жишээнд дараахь зүйлс орно.
– Цахилгаан хангамж: Бүтэн долгионы шулуутгагч нь гар утасны цэнэглэгч, компьютерын цахилгаан хангамж, гэр ахуйн электрон хэрэгсэл зэрэг электрон төхөөрөмжүүдийн AC-DC тэжээлийн хангамжийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
– Радио болон холбооны тоног төхөөрөмж: Радио дамжуулагч болон хүлээн авагчийн тогтвортой ажиллагаанд зөв тохируулсан тогтмол гүйдлийн хүч чухал үүрэгтэй.
– Аж үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж: Бүтэн долгионы шулуутгагчийг моторын хөтлөгч, гагнуурын төхөөрөмж, батерей цэнэглэгч гэх мэт янз бүрийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд ашигладаг.
5. Дэвшилтэт техник ба инноваци:
Уламжлалт бүтэн долгионы шулуутгах аргууд үр дүнтэй хэвээр байгаа ч технологийн дэвшил нь илүү боловсронгуй техник, сайжруулалтыг нэвтрүүлсэн. Зарим онцлох шинэлэг зүйлс нь:
Шоттки диодууд:
Шоттки диодууд нь урагшлах хүчдэлийн уналт багатай, хурдан шилжих хурдаараа алдартай бөгөөд орчин үеийн шулуутгагчдад ихэвчлэн ашиглагддаг. Эдгээр диодууд нь эрчим хүчний алдагдлыг бууруулж, шулуутгах процессын үр ашгийг дээшлүүлдэг тул өндөр давтамжийн хэрэглээнд онцгой тохиромжтой болгодог.
Синхрон шулуутгалт:
Синхрон шулуутгах нь дамжуулалтын алдагдлыг мэдэгдэхүйц бууруулахын тулд диодуудыг MOSFET (Металл-Исэл-Хагас дамжуулагч Талбайн Үр нөлөөний Транзистор)-оор сольдог. Гаднах хэлхээгээр удирддаг MOSFET нь диодтой харьцуулахад бага эсэргүүцэл үзүүлдэг бөгөөд энэ нь ялангуяа бага хүчдэлийн хэрэглээнд илүү өндөр үр ашигтай, сайжруулсан гүйцэтгэлийг бий болгодог.
Дүгнэлт:
Бүтэн долгионы шулуутгагч нь цахилгааны инженерийн салбарт үндсэн техник бөгөөд хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргах үр ашигтай, найдвартай аргыг санал болгодог. Төвийн товшилттой трансформаторын арга болон гүүрний шулуутгагч арга нь тодорхой давуу болон анхаарах зүйлсийг санал болгодог тул тэдгээрийг янз бүрийн хэрэглээнд тохиромжтой болгодог. Хагас дамжуулагч технологи, инновацийн шулуутгагч техникүүдийн тасралтгүй дэвшилтэй хамт бүтэн долгионы шулуутгагчийн үр ашиг, олон талт байдал сайжирч, олон янзын салбаруудад тогтвортой, үр ашигтай цахилгаан хангамжийн өсөн нэмэгдэж буй эрэлтийг дэмжиж байна. Бүтэн долгионы шулуутгагчийн зарчим, хэрэглээг ойлгох нь инженерүүд болон сонирхогчдод олон төрлийн электрон болон үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжүүдийн цахилгаан системийг зохион бүтээх, оновчтой болгох боломжийг олгодог.
