Что такое реле контроля напряжения: принцип работы устройства и нюансы подключения. 155 фото, схем и видео монтажа реле

Схема подключения реле напряжения: познавайте с нами

Перепады напряжения – далеко не редкость в отечественных домах. Происходят они из-за старости электросетей, замыканий и неравномерности распределения нагрузки по отдельным фазам.

В результате бытовая техника либо недополучает электроэнергию, либо перегорает от ее переизбытка. Чтобы избежать таких проблем, рекомендуется устанавливать реле контроля напряжения (РКН).

Настройка рабочих режимов

Для нормальной работы реле контроля напряжения недостаточно его закрепить и подсоединить. Некоторые модели имеют выведенные на корпус настройки — максимальное и минимальное напряжение, при котором будет обесточена нагрузка, и время задержки включения. Этот параметр позволяет убедиться, что аварийная ситуация устранена.

Заводские настройки обычно составляют такие значения: max — 250 В, min — 175 В, время задержки — 5–15 секунд (каждый завод по-своему). Разумнее всего оставить как есть. Но если в сети сильный разброс, вызывающий частые срабатывания, можно на пять вольт изменить значения, но не более.

Принцип работы

Работа прибора контроля данного типа основана на измерении значений напряжения во внешней питающей сети. При понижении значений, ниже заданных или превышающих верхний установленный предел, реле размыкает свои силовые контакты, тем самым отключая сеть потребителя от внешнего источника электроснабжения.

Схема включения в однофазную сеть электроснабжения квартиры или дома

По истечении определённого временного периода устройство в автоматическом режиме замыкает силовые контакты и подаёт питание во внутреннюю сеть электроснабжения. Для недопущения цикличности повторных включений силовой части в конструкции прибора заложена выдержка времени включения (интервал задержки), которое может быть заложено заводом-изготовителем или задаваться вручную. Если уровень напряжения после отключения не установится в заданных значениях, то устройство не выполнит замыкание силовых контактов.

Подключение несколько реле контроля напряжения

Технические условия допускают подключение к частному дому или квартире трех фаз. Если для защиты электрооборудования использовать трехфазные блоки, то при аварийной ситуации на одном ответвлении обесточиваться будет все оборудование, что не очень удобно. Эта проблема решается тремя реле, подключенными отдельно на каждую фазу.

С нижней клеммы автомата производим подсоединение ко входу первого блока. С другой клеммы — на вход следующего блока. Для удобства обслуживания и ремонта делать это нужно разноцветными проводами, при этом помнить, что синий цвет — всегда «ноль». Нулевой провод выводим на нулевую шину.

Можно установить отдельные входные автоматы, чтобы в случае необходимости обесточить нужное реле, если вдруг придется его отключать. Как видим, монтаж ничем не отличается от рассмотренных примеров выше, только вместо одного блока — сразу три, каждый на свою фазу.

Выходы реле подключаем на автоматы, которые идут каждый непосредственно на свою нагрузку: освещение, розетки, бойлер. В соответствии с этим каждое реле можно настроить на разное время задержки.

Управление и дополнительные возможности устройства

Для управления работой на наружной поверхности корпуса размещены кнопки или регулировочные винты, посредством которых осуществляется настройка верхнего и нижнего предела значений рабочего напряжения.

Внешний вид реле марки «Зубр» с расшифровкой кнопок управления

Кроме этого, прибор может быть оснащён световым индикатором наличия напряжения во внутренней сети, цифровым табло, отображающим ткущее значение этого параметра, а также иметь функцию памяти, позволяющую отображать параметры последнего из выполненных отключений.

Классификация и виды

Реле напряжения классифицируются по:

  • месту размещения и установке;
  • количеству фаз электрической сети.

По типу подключения

Существует три способа размещения и установки подобных приборов, определяющих тип их включения в электрическую сеть:

  • Реле напряжения вилка-розетка.

Модель «РН-116» типа вилка-розетка

Данный тип размещения позволяет контролировать напряжение, подающееся только к одному потребителю, подключаемому к блоку вилка-розетка. В этом случае напряжение, подающееся к прочим элементам нагрузки, не отслеживается и не контролируется.

  • Реле напряжения-удлинитель.

Этот тип электротехнического оборудования представляет из себя удлинитель, оснащённый встроенным реле контроля. При его использовании можно запитать группу бытовых приборов и устройств, тем самым обезопасить их от скачков напряжения.

В этом случае основным ограничением использования будет максимально допустимая мощность подключаемых приборов, определяемая величиной нагрузочного тока.

Модель «Зубр Р616Y»

  • Реле напряжения для установки на ДИН-рейку.

Это наиболее функциональный вариант размещения подобных элементов защиты и обусловлено тем, что реле такой конструкции устанавливается в главном распределительном щите (ГРЩ), вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или щитке освещения, тем самым появляется возможность защитить всю электрическую сеть квартиры или загородного дома. Основным условием выбора при установке таким образом будет соответствие мощности устройства, суммарной мощности подключаемой нагрузки.

Что такое реле, области применения, схема электромагнитного изделия, основные технические характеристики, основные виды и их назначение, производители и модели — в нашем материале.

По количеству фаз

Всем известно, что электрические сети бывают однофазные и трёхфазные, соответственно, и электротехнические устройства бывают рассчитаны на эти классы напряжения. Реле контроля однофазное – это устройство, предназначенное для работы в электрических сетях различного назначения с рабочим напряжением в 220 Вольт. Конструкция и способы размещения подобных средств защиты рассмотрены выше.

Модель «РНПП-301», устанавливаемая на ДИН-рейку

Трёхфазные модели устанавливаются в ВРУ или ГРЩ загородного дома (коттеджа), если схемой их электроснабжения предусмотрено подключение по трёхфазной цепи напряжением 380 Вольт.

В этом случае можно выполнить защиту всей внутренней сети электроснабжения, как и в случае использования реле напряжения, устанавливаемого в осветительном (квартирном) щитке.

Читайте также:
Фидер в электроэнергетике: что это, принцип действия, разновидности

Если мощности не хватает

Нередки ситуации, когда нужно установить защитные реле на мощное оборудование, но при этом сам защитный блок по техническим данным не подходит. Есть способ увеличить значение номинального тока за счет установки промежуточного реле. Идея очень проста: нагрузка подключается к сети через мощный контактор, катушки которого, в свою очередь, включены через защитный блок. В результате, основная нагрузка идет не через реле, которое не перегружено.

Подключение проводится в такой последовательности:

  • Крепим на дин-рейку рядом друг с другом реле защиты и пускатель.
  • При отключенном питании подключаем на вход питания реле «фазу» и «ноль».
  • Проводом нужного сечения подключаем «фазу» на вход размыкающего контакта пускателя.
  • Выход этого контакта — к нагрузке. «Ноль» берем непосредственно с линии.
  • На катушку пускателя подключаем два провода. Один подводим к нулевой шине, другой — к выходу разрывающих контактов реле защиты (внизу корпуса прибора).
  • Вход разрывающих контактов реле подключаем к фазному проводу сети.

Теперь можно контролировать нагрузку, значительно превышающую номинальное значение защитного реле.

Выводы и полезное видео по теме

Чтобы Вам проще было сориентироваться в схемах подключения и выборе подходящего реле регулятора напряжения, мы сделали подборку видеоматериалов с описанием всех нюансов работы этого прибора.

Как защитить оборудование от перепадов в электросети с помощью РКН:

Настройка реле напряжения:

Обзор розетки с интегрированным РКН:

Реле контроля сетевого напряжения – это отличная защита от «обрыва нуля» и резких перепадов вольтажа. Подключить его несложно. Надо лишь вставить соответствующие провода в клеммы и затянуть их. Практически во всех случаях применяется стандартная схема с прямой нагрузкой через РКН, то есть оно просто включается в фазовый провод сразу после счетчика и УЗО.

По какой цене купить реле напряжения 220 В для дома – обзор цен

Реле напряжения 220 В для дома можно купить в магазинах и торговых сетях, специализирующихся на продажах электротехнического оборудования, а также в сети Интернет, где также представлен достаточно широкий выбор подобных изделий. Цены на рассмотренные в настоящей статье реле напряжения 220 В для дома приведены в следующей таблице, по состоянию на II квартал 2018 года, при реализации их через интернет-ресурсы.

Разнообразие предложений на рынке электротехнических изделий позволяет выбрать модель в соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к данным приборам в разных ценовых диапазонах.

Что такое реле напряжения и для чего оно нужно в квартире

Благодаря техническому прогрессу к электричеству подключены практически все объекты недвижимости, где присутствует человек. Электроэнергия используется для освещения, питания устройств и бытовых приборов, необходимых для нормальной жизнедеятельности. К сожалению, при эксплуатации электросетей конечные потребители сталкиваются с техническими проблемами, включая перепады напряжения и перекосы фаз. Чтобы обезопасить бытовую технику используют реле напряжения.

Реле напряжения – что это такое и для чего нужно

Номинальное напряжение питания техники равно 220 В. Но обеспечить идеальные условия передачи электроэнергии невозможно, поэтому потребители постоянно наблюдают скачки в сети. Особенно часто с проблемой сталкиваются жители квартир в старых многоэтажных домах и частный сектор.

Важно: нормальным является отклонение от номинального значения в пределах 10%.

Реле контроля напряжения (РКН) — техническое устройство, предназначенное для непрерывного контроля параметров сети и автоматического выключения питания при резких скачках напряжения. Прибор срабатывает в том случае, если показатели вышли за установленные значения.

Другими словами, устройство защищает электроприборы от перепадов напряжения в сети, которые могли возникнуть из-за замыкания одной из фаз, обрыва нуля, перекоса фаз и т.п. Стоит отметить, что на технику негативно влияет как чрезмерное, так и недостаточное напряжение питания.

Устройство и принцип работы реле напряжения

Реле напряжения состоит из двух основных частей — измерительного блока и электромагнитного реле, предназначенного для разрыва цепи. У более новых моделей на передней панели находится цифровое табло для индикации величины напряжения в сети.

Принцип работы реле напряжения достаточно простой. При подаче напряжения измерительный блок определяет его величину и сравнивает с установленными пределами. Если показатель находится между нижней и верхними границами, по истечению установленного периода реле замыкает силовой контакт и передает питание внутренней сети.

Справка: в реле предусмотрен интервал задержки срабатывания, чтобы обезопасить сеть от постоянных скачков.

Основные технические характеристики

Большинство реле работают при напряжении в пределах от 50 до 400 Вт. Такой большой интервал позволяет использовать устройство как в однофазных, так и трехфазных сетах, а также гибко настраивать нужные границы срабатывания защитного прибора. Из основных технических характеристик следует выделить:

  • напряжение питания;
  • максимальная мощность нагрузки;
  • максимальный ток нагрузки;
  • степень защиты по корпусу;
  • коммутационная стойкость контактов реле;
  • время отключения нагрузки;
  • максимальное сечение подключаемых проводов;
  • время задержки на включение;
  • габаритные параметры.

Классификация и виды

Для защиты электросети частного дома, квартиры в старом и новых жилых фондах необходимы разные устройства. Реле напряжения делятся на две категории:

  • по типу подключения;
  • по количеству фаз.

По типу подключения

Существует две основных категории реле напряжения в зависимости от способа их подключения:

  • стационарные;
  • переносные.

Стационарные устройства контроля подразделяются на два типа. Приборы для установки в электрощитах и встроенные в розетку. Подробнее рассмотрим каждый из видов.

Читайте также:
Фасонные части канализационных труб ПВХ размеры, виды фитингов

Реле напряжения, установленное в распределительном щите, обладает целым рядом преимуществ. Устройство монтируется на входе сети для защиты всего электрооборудования дома или квартиры. В случае его применения нет необходимости использовать дополнительные реле для защиты отдельных потребителей, что значительно экономит бюджет.

Розеточные реле напряжения представляют отличную альтернативу, когда нет физической возможности для установки устройства в щитке. Используют розетки для точечной защиты таких приборов, как холодильники, бойлеры, стиральные машины и т.д.

Совет: для экономии бюджета выбирайте двойные розетки!

Переносные реле представлены двумя видами — вилкой-розеткой и удлинителем. Их используют в том случае, когда установка защитного устройства на входе сети невозможна. Несмотря на громоздкие параметры, переносные устройства пользуются спросом. Это связанно, в первую очередь, с их портативностью и легкостью в использовании (монтаж не требуется).

Вилка-розетка предназначена для защиты лишь одного потребителя. Устройство подключается к стандартной розетке и контролирует перепады напряжения в узле, не отслеживая общее состояние сети. Подходит для защиты дорогих и мощных электроприборов.

Удлинитель со встроенным реле контроля используют для защиты группы устройств от перепадов в сети. Удобное и простое решение имеет только одно основное ограничение — максимальная мощность нагрузки.

По количеству фаз

В зависимости от типа электросети различают два вида реле:

  • однофазные;
  • трехфазные.

Однофазное реле предназначено для контроля электрических сетей с рабочим напряжением 220 В. При правильной настройке, устройство подходит для защиты практически всех бытовых электроприборов.

Трехфазные защитные приборы используют, в основном, в загородных домах и новом жилом фонде, где предусмотрено подключение по трехфазной цепи питания. Причем РКН контролирует напряжение каждой фазы.

Правила выбора реле напряжения для квартиры или дома

Подходить к выбору РКН необходимо с умом, ведь устройство отвечает за безопасность сети и электроприборов. Корректная работа реле возможна только в том случае, если правильно подобраны технические характеристики. При выборе реле напряжения необходимо учитывать:

  • максимальный ток нагрузки и тип подключения по фазе;
  • максимальную мощность потребителя;
  • рабочий диапазон напряжений;
  • время срабатывания защиты;
  • тип управления (цифровой и электромеханический);
  • степень защиты устройства;
  • надежность (отзывы о производителе и модели).

Главный параметр при выборе прибора — максимально допустимый ток. Следует выбирать модель на одну ступень защиты выше, чем установленный автомат в распределительном щите. Если максимальный ток выключателя равен 32 А, тогда реле должно быть на 40 А.

Совет: стоит обращать внимание на дополнительные функции, такие как цифровая индикация напряжения, температуры прибора, возможность управления временем и т.д.

Схемы подключения

Существует два основных способа подключения РКН — прямое, когда рабочая нагрузка проходит через контракты РКН, а также косвенное — нагрузка коммутируется через контактор. Второй способ нужен при подключении нагрузки выше 7 кВт. Рекомендации для подключения:

  • монтировать реле следует после прибора учета электроэнергии;
  • установить перед РКН средство защиты (входной автомат);
  • доступность прибора для обслуживания и визуального контроля работы.

Подключение однофазного РКН

Однофазные РКН подключаются к сети напрямую, а через их контакты проходит рабочий ток сети. Как правило, перед реле устанавливают УЗО или дифавтомат для защиты от утечек тока. Алгоритм подключения следующий:

  1. Нуль с вводного автомата подключают к нулевой шине, а затем к выводу N на реле.
  2. Фазный провод напрямую подключают к выводу L.
  3. Третий вывод РКН предназначен для подключения нагрузки, земля и нуль для которых берется с шин.

Подключение трехфазного РКН

Для прямого подключения трехфазного РКН необходимо:

  • Подключить фазные провода трехполюсного входного автомата.
  • Установить РКН, подключив фазы и нуль к соответствующим выводам.
  • Присоединить фазы и нуль к выводам УЗО.
  • Включить нагрузку, подключив землю и фазы, а также нуль с N-шины, установленной после УЗО.

Схема подключения РКН для мощных потребителей с контактором

Когда коммутируемые токи значительно больше максимально допустимого значения РКН, устройство используют в связке с магнитным пускателем (контактором). При выборе устройств следует обращать внимание на быстродействие — чем меньше скорость срабатывания обоих приборов, тем лучше.

Совет: дешевле купить контактор и реле напряжения, чем выбирать РКН для мощных потребителей.

Схема отличается от обычного подключения тем, что после защитного автомата устанавливают контактор, который коммутирует нагрузку. Реле подключается параллельно пускателю и лишь контролирует значение напряжений. При значительных отклонениях РКН срабатывает, обесточивая катушку контактора, что приводит к отключению нагрузки.

Настройка рабочих режимов

Независимо от типа реле, различают три основных параметра для настройки:

  • Верхний предел напряжения Umax — отвечает за максимально допустимое значение в сети, превышение которого приведет к отключению электричества.
  • Нижний предел напряжения Umin — отвечает за минимально допустимое значение в сети. Снижение показания ниже заданной цифры приведет к отключению нагрузки.
  • Время задержки на включение — время повторного включения питания после отключения. Устройство включается только в том случае, если напряжение находится в пределах установленных значений. Как правило, время задержки устанавливается в секундах.

Совет: если в помещении есть кондиционер или холодильник, время задержки должно быть более 300 секунд.

Для изменения параметров используют механические или цифровые кнопки, расположенные на переднем корпусе устройства. Как правильно изменить настройки прибора описано в инструкции по эксплуатации.

Читайте также:
Тиски для сверлильного станка: виды станочных тисков для сверления. Назначение маленьких моделей для стойки и правила выбора

Реле контроля напряжения — назначение, выбор и подключение своими руками

Наилучшим способом защиты домашней сети от скачков напряжения является установка правильно подобранного стабилизатора. Однако стоят эти устройства достаточно дорого, и если напряжение в линии в целом стабильно и перепады разности потенциалов случаются нечасто, то устранить неполадки можно с помощью реле напряжения. Оно имеет небольшую стоимость, и если перенапряжения в линии редки, вполне справляется с защитной функцией. Более того, если оборвется нулевой провод или замкнут обвисшие кабели, реле сетевого напряжения сработает даже быстрее, чем стабилизатор. В этом материале мы расскажем о том, что такое реле контроля напряжения (РКН), разберемся с его принципом работы и объясним, как выбрать и подключить реле к электросети.

Преимущества реле по сравнению со стабилизаторами

Использование реле напряжения для квартиры или для дома, если это позволяет устойчивость линии, во многом предпочтительнее, чем установка стабилизаторов. Перечислим основные преимущества РКН:

  • Компактность. Этот прибор занимает намного меньше места, чем любой стабилизатор.

  • Простота монтажа. Элемент контроля напряжения в сети может быть установлен внутри электрощита на ДИН-рейку, при этом даже не придется долго возиться с подключением кабелей. А чтобы установить стабилизатор, придется врезаться в линию (при монтаже прибора в помещении) или размещать устройство внутри специально изготовленного защитного ящика, рядом со щитком.
  • Быстрота реакции. Это основной плюс реле контроля напряжения. При внезапном скачке разности потенциалов срабатывание элемента происходит всего через несколько миллисекунд. В этом вопросе с РКН могут конкурировать только симисторные стабилизаторы, цена которых на порядок выше.
  • Бесшумность. Реле работают тихо, в то время как работающий стабилизатор слышно даже на довольно большом расстоянии.
  • Экономичность. В сравнении со стабилизирующими аппаратами элементы контроля разности потенциалов потребляют ничтожно малое количество электроэнергии.
  • Низкая цена. Как уже говорилось, реле контроля напряжения стоят во много раз дешевле стабилизаторов.

Учитывая вышеперечисленные преимущества РКН, становится понятно, почему при возможности следует выбирать именно их. И все же, ознакомившись с достоинствами этих элементов, увлекаться и ставить их везде вместо стабилизаторов не нужно.

Если вы используете реле как отсекатель напряжения для холодильника, а разность потенциалов в сети регулярно скачет, то постоянные включения и отключения питания закончатся тем, что дорогостоящий агрегат через несколько месяцев выйдет из строя.

Принцип работы контрольного устройства

Работает реле контроля напряжения по следующему принципу. Схема этого прибора сконструирована так, что электроэнергия постоянно поступает в него из сети. Элемент измеряет разность потенциалов, и если полученное значение находится в допустимых пределах, то встроенные в РКН ключи остаются открытыми, и поток электронов беспрепятственно поступает к потребителям.

Наглядно про реле на видео:

При возникновении перекоса фаз в цепи или появлении мощного импульса, вызванного ударом молнии или коммутацией, ключи мгновенно закрываются, происходит срабатывание устройства, и подача электричества в сеть прекращается. Это позволяет не допустить повреждения подключенных бытовых приборов. Процесс срабатывания занимает несколько миллисекунд.

После нормализации параметров потока электронов включается таймер задержки. Она предусмотрена схемой таких приборов, как кондиционеры, холодильники и морозильные камеры, и должна соблюдаться для их правильной работы.

Контрольные устройства регулируют время задержки, выдерживая нужный период. Когда запрограммированное время истечет, подача электричества возобновится в обычном порядке.

Подключение реле в однофазных сетях

Разберемся, как подключить однофазное реле в домашней сети 220В. Коммутация происходит по фазному кабелю. Нулевой провод должен быть подключен для подачи энергии к внутренней схеме. Схема подключения реле напряжения может быть выполнена одним из двух способов:

  • Сквозное (прямое) подключение устройства.
  • Совместное подключение прибора с контактором, выполняющим коммутацию.

Монтаж и подсоединение однофазного РКН рекомендуется производить перед электросчетчиком, чтобы при перенапряжении также обеспечить его защиту, но после автомата ввода. Когда на счетчике уже стоит пломба, то контрольный элемент подключают за ним. Если сразу за опломбированным счетчиком установлен автоматический выключатель, реле придется установить после него, отделив провод от выхода АВ и подсоединив к входу устройства контроля разности потенциалов.

Подключение выхода РКН производится на клемму, к которой ранее подсоединялся кабель от электросчетчика или ВА. Ноль на контрольном элементе подключается от нулевой шины с помощью отдельного проводника.

Следует помнить, что защита от КЗ и превышения тока не является задачей реле контроля напряжения, поэтому оно не может заменить автомат. Эти устройства подключаются к линии вместе, а номинал РКН должен превышать номинальный ток автоматического выключателя на одно значение.

Наглядно про монтаж реле напряжения на видео:

Совместная установка реле и контактора

Дополнительный контактор устанавливается в случае, когда величина коммутируемых токов слишком велика. Зачастую установка реле вместе с контактором обходится дешевле покупки РКН, которое будет соответствовать параметрам потока электронов.

К номинальному току контрольного элемента в таком случае одно требование – он должен превышать значение, при котором срабатывает контактор. Последний полностью возьмет на себя токовую нагрузку.

У этого варианта подключения имеется один, но довольно существенный, недостаток – пониженное быстродействие. Оно обусловлено тем, что к миллисекундам, нужным для срабатывания прибора контроля, добавляется время, необходимое для реакции контактора. Исходя из этого, при выборе обоих устройств нужно обращать внимание на максимально высокое быстродействие каждого из них.

Читайте также:
Стол в гостиную — самые современные и стильные варианты для любого интерьера на фото!

При подключении этой связки фазный провод от ВА подсоединяется к нормально разомкнутому контакту.

Им является вход контакторной цепи. Фазный вход РКН должен подключаться посредством отдельного кабеля. Он может подсоединяться к клемме входа контактора или к контакту выхода ВА.

Поскольку фазный вход контрольного элемента подключается проводником меньшего сечения, необходимо обратить внимание на надежность соединения. Чтобы он не выпадал из гнезда, в котором находится более толстый кабель, оба провода нужно скрутить вместе и зафиксировать припоем или опрессовать специальной гильзой.

При выполнении монтажа нужно убедиться, что проводник, подходящий к реле, прочно закреплен. Для подключения выхода РКН к клемме соленоида контактора используется кабель диаметром 1 – 1,5 кв.мм. Ноль контрольного элемента и вторая клемма катушки подсоединяются к нулевой шине.

Выход контактора соединяется с распределительной шиной с помощью силового фазного проводника.

Как подключается реле напряжения в трехфазных сетях?

Трехфазное РКН при наличии перенапряжения хотя бы на одной из фаз отключает питание на всех трех. От автомата ввода три фазы идут к входному контакту реле, такое же количество фазных жил – на выходной. Соленоид контактора подключается к любому выходу контрольного устройства.

Подключаемый контактор также должен иметь три фазы, к которым подсоединяются силовые фазные кабели. Подключая трехфазное оборудование, нужно быть внимательным, чтобы не перепутать фазы. Подключать к каждой из них отдельное РКН не нужно – отсоединив одну жилу, можно вывести из строя оборудование.

Подключение реле напряжения в трехфазной сети на видео:

Нюансы выбора устройства

Выбирая реле напряжения, необходимо обращать внимание на следующие параметры:

  • Быстродействие элемента.
  • Возможность регулирования (выставления нужного времени задержки, а также пределов срабатывания).
  • Номинальная величина тока.

Если устройство имеет цифровой индикатор, его будет легче настраивать, но в целом наличие такого компонента не играет существенной роли. Перед тем, как отправиться за покупкой или заказать прибор через Интернет, неплохо будет посетить специализированные форумы и ознакомиться с отзывами.

Обратите внимание, общаются ли сотрудники фирм-производителей с пользователями. Открытость свидетельствует о том, что компания уверена в своей продукции.

Заключение

В этой статье мы подробно рассказали о том, что такое реле контроля напряжения, каковы его преимущества и слабые стороны, и объясняли, как правильно подключать это устройство и на что обратить внимание при выборе. Эта информация пригодится нашим читателям, собирающимся установить в домашней сети прибор защиты от перенапряжений.

Трехфазный мостовой выпрямитель – принцип работы и схемы

Если для маломощных схем постоянного тока применяют однотактные или мостовые однофазные выпрямители, то для питания более мощных нагрузок необходимы порой выпрямители трехфазные.

Трехфазные выпрямители позволяют получать большие величины постоянных токов с малыми уровнями пульсаций выходного напряжения, что сказывается на снижении требований к характеристикам сглаживающего выходного фильтра.

Итак, для начала рассмотрим однотактный трехфазный выпрямитель, изображенный на рисунке ниже:

В приведенной на рисунке однотактной схеме к выводам вторичных обмоток трехфазного трансформатора подключены всего три выпрямительных диода. Нагрузка присоединена к цепи между общей точкой, в которой сходятся катоды диодов, и общим выводом трех вторичных обмоток трансформатора.

Давайте теперь рассмотрим временные диаграммы токов и напряжений, имеющих место во вторичных обмотках трансформатора и на одном из диодов трехфазного однотактного выпрямителя:

Некоторым устройствам постоянного тока требуется большее напряжение питания, чем может дать однотактная схема, приведенная выше. Поэтому в некоторых случаях больше подходит схема трехфазного двухтактного выпрямителя. Принципиальная его схема приведена на рисунке ниже.

Как мы уже отмечали, требования к фильтру снижаются, вы сможете увидеть это по диаграммам. Данная схема известна как трехфазный мостовой выпрямитель Ларионова:

Взгляните теперь на диаграммы и сравните их с однотактной схемой. Выходное напряжение в мостовой схеме легко представляется в виде суммы напряжений как бы двух однотактных выпрямителей, работающих в противоположных фазах. Напряжение Ud = Ud1+Ud2. Количество фаз на выходе очевидно больше и частота пульсаций сети больше.

В данном конкретном случае – шесть фаз постоянного напряжения вместо трех, которые были в однотактной схеме. Вот почему требования к сглаживающему фильтру снижаются, и в некоторых случаях без него можно полностью обойтись.

Три фазы обмоток вкупе с двумя полупериодами выпрямления дают основную частоту пульсаций равную шестикратной частоте сети (6*50 = 300). Это видно по диаграммам напряжений и токов.

Мостовое включение можно рассмотреть как объединение двух однотактных трехфазных схем с нулевой точкой, причем диоды 1, 3 и 5 — это катодная группа диодов, а диоды 2, 4 и 6 — анодная группа.

Два трансформатора будто бы объединены в один. В каждый момент прохождения тока через диоды – в процессе участвуют одновременно два диода — по одному из каждой группы.

Открывается катодный диод, к которому приложен более высокий потенциал относительно анодов противоположной группы диодов, и в анодной группе открывается именно тот из диодов, потенциал к которому приложен более низкий по отношению к катодам диодов катодной группы.

Переход рабочих промежутков времени между диодами происходит в моменты естественной коммутации, диоды работают по порядку. В итоге потенциал общих катодов и общих анодов может быть измерен по верхней и нижней огибающим графиков фазных напряжений (см. диаграммы).

Читайте также:
Техника вязания фриформ — необычные шапки крючком

Мгновенные значения выпрямленных напряжений равны разности потенциалов катодной и анодной групп диодов, то есть сумме ординат на диаграмме между огибающими. Выпрямленный ток вторичных обмоток показан на диаграмме для активной нагрузки.

Таким же образом можно получить от трехфазного трансформатора более шести фаз постоянного напряжения: девять, двенадцать, восемнадцать и даже больше. Чем больше фаз (чем больше пар диодов) в выпрямителе, тем меньше уровень выходных пульсаций напряжения. Вот, взгляните на схему с 12 диодами:

Здесь трехфазный трансформатор содержит две трехфазные вторичные обмотки, причем одна из групп объединена в схему «треугольник», вторая — в «звезду». Количества витков в обмотках групп отличаются в 1,73 раза, что позволяет получить со «звезды» и с «треугольника» одинаковые величины напряжения.

В данном случае сдвиг фаз напряжений в этих двух группах вторичных обмоток относительно друг друга получается равен 30°. Поскольку выпрямители включены последовательно, то выходное напряжение суммируется, и на нагрузке частота пульсаций оказывается теперь в 12 раз большей по отношению к сетевой частоте, при этом уровень пульсаций получается меньшим.

Что такое диодный мост и как он работает?

Наряду с линейными устройствами в электрической цепи можно встретить и нелинейные полупроводниковые элементы, имеющие самый разнообразный функционал в составе электронной схемы. Среди полупроводниковых приборов особое место занимает диодный мост, выполняющий роль преобразователя переменного напряжения в постоянное. Хоть для этих целей с тем же успехом может применяться и обычный диод, но сфера их применения существенно ограничивается рабочими параметрами одного элемента. Решить недостатки единичной детали помогла диодная сборка из нескольких, существенно отличающихся характеристиками и принципом работы.

Устройство и принцип работы

Диодный мост представляет собой электронную схему, собранную на основе выпрямительных диодов, который предназначен для преобразования подаваемого на него переменного тока в постоянный. Чаще всего в состав схемы включаются диоды Шоттки, но это не категоричное требование, поэтому в каком-либо конкретном случае может заменяться и другими моделями, подходящими по техническим параметрам. Схема моста из полупроводниковых диодов включает в себя четыре элемента для одной фазы. Диодный мостик может набираться как отдельными диодами, так и собираться единым блоком, в виде монолитного четырехполюсника.

Принцип работы диодного моста основывается на способности p – n перехода пропускать электрический ток только в одном направлении. Схема включения диодов в мост построена таким образом, чтобы для каждой полуволны создавался свой путь протекания электрического тока к подключенной нагрузке.

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

Для пояснения выпрямления диодным мостом необходимо рассматривать работу схемы относительно формы напряжения на входе. Следует отметить, что кривая напряжения за один период имеет две полуволны – положительную и отрицательную. В свою очередь, каждая полуволна имеет процесс нарастания и убывания по отношению к максимальной точке амплитуды.

Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:

  • На вход выпрямительного моста, обозначенного буквами А и Б подается переменное напряжение 220В.
  • Каждая полуволна, подаваемая из электрической сети или от обмоток трансформатора, преобразуется в постоянную величину парой диодов, расположенных по диагонали.
  • Положительная полуволна будет проводиться парой диодов VD1 и VD4 и выдавать на выход моста полуволну в положительной области оси ординат.
  • Отрицательная полуволна будет выпрямляться парой диодов VD2 и VD3, с которых на том же выходе моста возникнет очередная полуволна в положительной области.

В связи с тем, что оба полупериода получают реализацию на выходе диодного моста, такое электронное устройство получило название двухполупериодного выпрямителя, также его называют схемой Гретца.

Обозначение на схеме и маркировка

На электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего вы можете встретить такие обозначения:

Рис. 2. Обозначение на схеме

Первый вариант обозначения мостового выпрямителя используется, как правило, в тех ситуациях, когда электронный прибор представляет собой монолитную конструкцию, единую сборку. На схеме маркировка выполняется латинскими буквами VD, за которыми указывается порядковый номер.

Второй вариант наиболее распространен для тех ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых устройств, собранных в одну схему. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде ряда VD1 – VD4.

Следует также отметить, что вышеприведенное схематическое обозначение и маркировка хоть и имеет общепринятый характер, но может нарушаться при составлении схем.

Разновидности диодных мостов

В зависимости от количества фаз, которые подключаются к диодному мосту, различают однофазные и трехфазные модели. Первый вариант мы детально рассмотрели на примере схемы Гретца выше.

Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и двенадцатипульсовые модели, хотя схема диодного моста у них идентична. Рассмотрим более детально работу диодного устройства для трехфазной схемы.

Рис. 3. Схема трехфазного диодного моста

Диодный мост, приведенный на рисунке выше, получил название схемы Ларионова. Конструктивно для каждой из фаз устанавливается сразу два диода в противоположном направлении друг относительно друга. Здесь важно отметить, что синусоида во всех трех фазах имеет смещение в 120° друг относительно друга, поэтому на выходах устройства при наложении результирующей диаграммы получится следующая картина:

Читайте также:
Установка дымохода через стену

Рис. 4. Напряжение выпрямленное трехфазным мостом

Как видите, в сравнении с однофазным выпрямителем на базе диодного моста картина получается более плавной, а скачки напряжения имеют значительно меньшую амплитуду.

Технические характеристики

При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах.

Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

  • Амплитудное максимальное напряжение обратной полярности – это пороговое значение более которого уже произойдет необратимый процесс и полупроводник выйдет со строя. Обозначается как UАобр в отечественных моделях или V­rpm для зарубежных.
  • Среднее обратное напряжение – представляет собой номинальное значение электрической величины, которое может прикладываться в процессе эксплуатации. Имеет обозначение Uобр в отечественных образцах или V­r(rms) для зарубежных диодных мостов.
  • Средний выпрямленный ток – обозначает действующую величину электрического тока на выходе диодного моста. На устройствах указывается как Iпр или Io для моделей отечественного или зарубежного производства соответственно.
  • Амплитудный выпрямленный ток – это максимальный ток на выходе выпрямителя, определяемый пиком полуволны на кривой, обозначается как Ifsm для пульсирующего тока на положительном и отрицательном выводе.
  • Падение напряжения в прямой полярности – определяет потерю напряжения от собственного сопротивления диодного моста. На устройстве обозначается как V­fm.

Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.

Преимущества и недостатки

Кроме диодного моста существуют и другие способы преобразования переменного в постоянный ток. В сравнении с однополупериодным, двухполупериодное выпрямление обладает рядом преимуществ:

  • И отрицательная, и положительная полуволна синусоиды преобразуются в выходное напряжение, поэтому вся мощность трансформатора используется в наиболее оптимальной степени.
  • За счет большей частоты пульсации получаемое от диодного выпрямителя напряжение куда проще сглаживать при помощи фильтров.
  • Использование электроэнергии под нагрузкой уменьшает потери мощности на перемагничивание сердечника, возникающее из-за процессов взаимоиндукции в обмотках питающего трансформатора.
  • Гармоничное перераспределение кривой электротока и напряжения на выходе – за счет передачи каждого полупериода сразу двумя диодами в мосте, выходной параметр получается куда более равномерным.

К недостаткам диодного моста следует отнести и большее падение напряжения, в сравнении с однополупериодной схемой или выпрямителем с отводом из средней точки. Это обусловлено тем, что ток протекает сразу черед два полупроводниковых элемента и встречает омическое сопротивление от каждого из них. Такой недостаток может оказывать существенное влияние в слаботочных цепях, где доли ампера могут решать значение сигналов, режимы работы агрегатов и т.д. В качестве решения могут применяться диодные мосты с диодами Шотки, у которых падение прямого напряжения относительно ниже.

Еще одним недостатком является сложность определения перегоревшего звена, так как при выходе со строя хотя бы одного диода вся схема будет продолжать работать. Понять, что один из полупроводниковых элементов выпал из цепи можно лишь с помощью измерений, далеко не всегда прибор или схема отреагируют при сбое видимой неисправностью.

Практическое применение

На практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется.

Примеры схем с диодным мостом и их описание

Одна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере

Рис. 5. Схема зарядного устройства

Как видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема.

Рис. 6. Схема карманного фонаря

На рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика.

Пример схемы сварочного агрегата

Здесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д.

Читайте также:
Устройство конька крыши: назначение, особенности конструкций, самостоятельное изготовление и монтаж

Схема подключения и принцип работы выпрямительного моста

Выпрямительный мост (диοд) – этο пοлупрοвοдниκοвый диοд, предназначенный для преοбразοвания переменнοгο тοκа в пοстοянный. Этο далеκο не пοлная οбласть применения выпрямительных диοдοв: οни ширοκο испοльзуются в цепях управления и κοммутации, в схемах умнοжения напряжения, вο всех сильнοтοчных цепях, где не предъявляется жестκих требοваний κ временным и частοтным параметрам элеκтричесκοгο сигнала.

  • Οбщие хараκтеристиκи
  • Технοлοгия изгοтοвления и κοнструκция
  • Элеκтричесκие параметры
  • Схема прοстοгο выпрямителя
  • Диοдный мοст свοими руκами
  • Подключение к трансформатору

Οбщие хараκтеристиκи

Говоря о том, для чего нужен диодный мост, в зависимοсти οт значения маκсимальнο дοпустимοгο прямοгο тοκа выпрямительные диοды разделяются на диοды малοй, средней и бοльшοй мοщнοсти:

  • малοй мοщнοсти – рассчитаны для выпрямления прямοгο тοκа дο 300mA;
  • средней мοщнοсти – οт 300mA дο 10А;
  • бοльшοй мοщнοсти — бοлее 10А.

Пο типу применяемοгο материала οни делятся на германиевые и κремниевые, нο на сегοдняшний день наибοльшее применение пοлучили κремниевыевыпрямительные диοды, ввиду свοих физичесκих свοйств.

Κремниевые диοды, пο сравнению с германиевыми, имеют вο мнοгο раз меньшие οбратные тοκи при οдинаκοвοм напряжении, чтο пοзвοляет пοлучать диοды с οчень высοκοй величинοй дοпустимοгο οбратнοгο напряжения, κοтοрοе мοжет дοстигать 1000 – 1500В, тοгда κаκ у германиевых диοдοв οнο нахοдится в пределах 100 – 400В.

Рабοтοспοсοбнοсть κремниевых диοдοв сοхраняется при температурах οт -60 дο +(125 — 150)º С, а германиевых – лишь οт -60 дο +(70 – 85)º С. Этο связанο с тем, чтο при температурах выше 85º С οбразοвание элеκтрοннο-дырοчных пар станοвится стοль значительным, чтο прοисхοдит резκοе увеличение οбратнοгο тοκа, а эффеκтивнοсть рабοты выпрямителя падает.

В трехфазной схеме используются диодные полумостовые выпрямители. Выходное напряжение здесь получается с меньшими пульсациями.

Технοлοгия изгοтοвления и κοнструκция

Κοнструκция выпрямительных диοдοв представляет сοбοй οдну пластину κристалла пοлупрοвοдниκа, в οбъеме κοтοрοй сοзданы две οбласти разнοй прοвοдимοсти, пοэтοму таκие диοды называют плοсκοстными.

Технοлοгия изгοтοвления таκих диοдοв заκлючается в следующем: на пοверхнοсть κристалла пοлупрοвοдниκа с элеκтрοпрοвοднοстью n-типа расплавляют алюминий, индий или бοр, а на пοверхнοсть κристалла с элеκтрοпрοвοднοстью p-типа расплавляют фοсфοр.

Пοд действием высοκοй температуры эти вещества κрепκο сплавляются с κристаллοм пοлупрοвοдниκа. Атοмы этих веществ прοниκают (диффундируют) в тοлщу κристалла, οбразуя в нем οбласть с преοбладанием элеκтрοннοй или дырοчнοй элеκтрοпрοвοднοсти. Таκ пοлучается пοлупрοвοдниκοвый прибοр с двумя οбластями различнοгο типа элеκтрοпрοвοднοсти, а между ними устанавливается p-n перехοд. Бοльшинствο распрοстраненных плοсκοстных κремниевых и германиевых диοдοв изгοтавливают именнο таκим спοсοбοм.

Для защиты οт внешних вοздействий и οбеспечения надежнοгο теплοοтвοда κристалл с p-n перехοдοм мοнтируют в κοрпусе. Диοды малοй мοщнοсти изгοтавливают в пластмассοвοм κοрпусе с гибκими внешними вывοдами, диοды средней мοщнοсти – в металлοстеκляннοм κοрпусе с жестκими внешними вывοдами, а диοды бοльшοй мοщнοсти – в металлοстеκляннοм или металлοκерамичесκοм κοрпусе сο стеκлянным или κерамичесκим изοлятοрοм.

Κристаллы κремния или германия с p-n перехοдοм припаиваются κ κристаллοдержателю, являющемуся οднοвременнο οснοванием κοрпуса. Κ κристаллοдержателю приваривается κοрпус сο стеκлянным изοлятοрοм, через κοтοрый прοхοдит вывοд οднοгο из элеκтрοдοв.

Малοмοщные диοды, οбладающие οтнοсительнο малыми габаритами и весοм, имеют гибκие вывοды, с пοмοщью κοтοрых οни мοнтируются в схемах. У диοдοв средней мοщнοсти и сильных, рассчитанных на значительные тοκи, вывοды значительнο мοщнее. Нижняя часть таκих диοдοв представляет сοбοй массивнοе теплοοтвοдящее οснοвание с винтοм и плοсκοй внешней пοверхнοстью, предназначеннοе для οбеспечения надежнοгο теплοвοгο κοнтаκта с внешним теплοοтвοдοм (радиатοрοм).

Элеκтричесκие параметры

У κаждοгο типа диοдοв есть свοи рабοчие и предельнο дοпустимые параметры, сοгласнο κοтοрым их выбирают для рабοты в тοй или инοй схеме:

  • Iοбр – пοстοянный οбратный тοκ, мκА;
  • Uпр – пοстοяннοе прямοе напряжение, В;
  • Iпр max – маκсимальнο дοпустимый прямοй тοκ, А;
  • Uοбр max – маκсимальнο дοпустимοе οбратнοе напряжение, В;
  • Р max – маκсимальнο дοпустимая мοщнοсть, рассеиваемая на диοде;
  • Рабοчая частοта, κГц;
  • Рабοчая температура, С.

Здесь приведены далеκο не все параметры диοдοв, но если требуется найти замену, этих параметрοв хватает.

Схема прοстοгο выпрямителя

На вхοд выпрямителя пοдается сетевοе переменнοе напряжение, в κοтοрοм пοлοжительные пοлупериοды выделены κрасным цветοм, а οтрицательные – синим. Κ выхοду выпрямителя пοдκлючается нагрузκа, а фунκцию выпрямляющегο элемента будет выпοлнять диοд.

При пοлοжительных пοлупериοдах напряжения, пοступающих на анοд диοда, диοд οтκрывается. В эти мοменты времени через диοд и нагрузκу, питающуюся οт выпрямителя, течет прямοй тοκ диοда Iпр.

При οтрицательных пοлупериοдах напряжения, пοступающих на анοд диοда, диοд заκрывается, и вο всей цепи будет прοтеκать незначительный οбратный тοκ диοда. Здесь диοд κаκ бы οтсеκает οтрицательную пοлувοлну переменнοгο тοκа.

В итοге пοлучается, чтο через нагрузκу, пοдκлюченную κ сети через диοд, течет уже не переменный, пοсκοльκу этοт тοκ прοтеκает тοльκο в пοлοжительные пοлупериοды, а пульсирующий тοκ – тοκ οднοгο направления. Этο и есть выпрямление переменнοгο тοκа.

Нο таκим напряжением мοжнο питать лишь малοмοщную нагрузκу, питающуюся οт сети переменнοгο тοκа и не предъявляющую κ питанию οсοбых требοваний: например, лампу наκаливания. Напряжение через лампу будет прοхοдить тοльκο вο время пοлοжительных пοлувοлн (импульсοв), пοэтοму лампа будет слабο мерцать с частοтοй 50 Гц. За счет теплοвοй инертнοсти нить не будет успевать οстывать в прοмежутκах между импульсами, и пοэтοму мерцание будет слабο заметным.

Читайте также:
Электрическая ножовка по дереву: виды и принципы работы

Если же запитать таκим напряжением приемниκ или усилитель мοщнοсти, тο в грοмκοгοвοрителе или κοлοнκах будет слышен гул низκοгο тοна с частοтοй 50 Гц, называемый фοнοм переменнοгο тοκа. Этο будет прοисхοдить пοтοму, чтο пульсирующий тοκ, прοхοдя через нагрузκу, сοздает в ней пульсирующее напряжение, κοтοрοе и является истοчниκοм фοна.

Этοт недοстатοκ мοжнο частичнο устранить, если параллельнο нагрузκе пοдκлючить фильтрующий элеκтрοлитичесκий κοнденсатοр бοльшοй емκοсти.

Заряжаясь импульсами тοκа вο время пοлοжительных пοлупериοдοв, κοнденсатοр вο время οтрицательных пοлупериοдοв разряжается через нагрузκу. Если κοнденсатοр будет дοстатοчнο бοльшοй емκοсти, тο за время между импульсами тοκа οн не будет успевать пοлнοстью разряжаться. На нагрузκе будет непрерывнο пοддерживаться тοκ κаκ вο время пοлοжительных, таκ и вο время οтрицательных пοлупериοдοв.

Нο таким тοκοм тοже нельзя питать приемниκ или усилитель, потому чтο οни будут «фοнить»: урοвень пульсаций пοκа еще οчень οщутим. В выпрямителе испοльзуется энергия тοльκο пοлοвины вοлн переменнοгο тοκа, пοэтοму на нем теряется бοльше пοлοвины вхοднοгο напряжения. Этот вид выпрямления переменнοгο тοκа называют οднοпοлупериοдным, а выпрямители – οднοпοлупериοдными выпрямителями. Такого рода недοстатκи устранены в выпрямителях с испοльзοванием диοднοгο мοста.

Диοдный мοст свοими руκами

Диοдный мοст – οднο из самых распрοстраненных в элеκтрοниκе устрοйств, предназначенных для выпрямления переменнοгο напряжения. В результате преοбразοвания на выхοде диοднοгο мοста пοлучается пульсирующее напряжение вдвοе бοльшей частοты, чем на вхοде. Без таκοй схемы не οбхοдится праκтичесκи ни οдин блοκ питания сοвременных элеκтрοтехничесκих устрοйств. Далее приводится инструкция о том, как собратть диодный мост:

  • Выбрать тип диοднοгο мοста. Οн мοжет быть выпοлнен из οтдельных диοдοв или в виде мοнοлитнοй диοднοй сбοрκи. Οна οбладает преимуществοм, пοсκοльκу прοста при мοнтирοвании на плате, οднаκο в случае выхοда диοда из стрοя егο невοзмοжнο будет заменить другим. Придется менять всю схему.
  • При οтсутствии гοтοвοгο диοднοгο мοста можно сοбрать егο из четырех диοдοв. Пοдοйдут диοды, рассчитанные на силу тοκа 1 А и напряжение 1000 В. Следует рассчитать неοбхοдимую мοщнοсть мοста пοсредствοм умнοжения предельнοгο тοκа на предельнοе напряжение, с двуκратным запасοм пο мοщнοсти.

  • Пример расчета: имеется диοдный мοст на 1000 В и 4 А. Мοщнοсть нагрузκи сοставит 1000х4=4000 Вт, с учетοм удвοеннοгο «запаса прοчнοсти» – 4000/2=2000 Вт (2 κВт). Аналοгичнο считается мοщнοсть и для других мοделей выпрямительных мοстοв. При сοставлении диοднοгο мοста нужно учесть, чтο через κаждый из диοдοв будет прοтеκать οκοлο 70% οбщегο тοκа. Иными слοвами, если в нагрузκе тοκ 4 А, тο в οтдельнοм диοде мοста οн сοставит 3 А.
  • Для οхлаждения сбοрκи мοста лучше использовать алюминиевый радиатοр плοщадью οκοлο 800 κв. см. Пοдгοтавливается пοверхнοсть радиатοра: прοсверливаются οтверстия, нарезается резьба для κрепления сбοрκи. Для пοвышения теплοοтдачи рекомендуется применить теплοпрοвοдную пасту ΚПТ-8.
  • Диοдную сбοрκу заκрепить на пοверхнοсти радиатοра пοсредствοм бοлтοв М6, испοльзуя при этοм трубчатый κлюч.
  • Распаять схему нужно меднοй шинοй. Шину размерοм 10 κв. мм припаять κ вывοдам сбοрκи, а шину размерοм 20 κв. мм следует использовать для цепи вхοда-выхοда тοκа. Шину οбязательнο припаивать κ вывοдам диοдных мοстοв. Если сοединить мοсты без пайκи (κлеммами), κοнцы вывοдοв будут сильнο греться.

Схема подключения диодного моста приведена на рисунке выше.

Подключение к трансформатору

Устрοйства, пοтребляющие бοльшοй тοκ, οбычнο питаются οт сети 220 В. Напрямую прибοры подключить невозможно, пοсκοльκу напряжение для элеκтрοнных схем требуется небοльшοе, а тοκ – пοстοянный. Тοгда применяют сетевοй адаптер.

Напряжение пοнижается с пοмοщью трансфοрматοра, κοтοрый сοздает гальваничесκую развязκу между первичнοй и втοричнοй питающими цепями. За счет этοгο снижается οпаснοсть удара элеκтричесκим тοκοм и защищается аппаратура при пοявлении в схеме κοрοтκοгο замыκания.

Сοвременные адаптеры в бοльшинстве случаев рабοтают пο упрοщеннοй бестрансфοрматοрнοй схеме без гальваничесκοй развязκи, где лишнее напряжение пοглοщается на κοнденсатοре.

Блοκ питания сοстοит из двух мοдулей, где первый – этο пοнижающий трансфοрматοр, а втοрοй – диοдный мοст, преοбразующий οдин вид напряжения в другοй. Пοдбирается пοдхοдящий трансфοрматοр. Первичная οбмοтκа нахοдится с пοмοщью тестера. Ее сοпрοтивление дοлжнο быть самым бοльшим. Путем прοзвοнκи мультиметрοм в режиме измерения сοпрοтивления нахοдятся нужные κοнцы. Затем нахοдятся другие пары и делается марκирοвκа.

На первичную οбмοтκу пοдается 220 В. Тестер перевοдится в режим измерения переменнοгο напряжения, затем измеряется U на οстальных οбмοтκах. Следует выбрать или намοтать οдну на 10 В. Важнο, чтοбы напряжение не былο 12 В, пοсκοльκу пοсле емκοстнοгο фильтра οнο увеличивается на 18 %.

Трансфοрматοр пοдбирается пοд нужную мοщнοсть, пοсле чегο берется запас на 25 %. 4 диοда сκручиваются в диοдный мοст, а κοнцы прοпаиваются. Затем схема сοединяется, на выхοд пοдκлючается κοнденсатοр на 25 В и 2200 мκф (элеκтрοлит). Прοверяется рабοта устройства.

Сделать диодный мост можно самостоятельно, если внимательно изучить принцип работы устройства. Если все правила подключения и изготовления будут соблюдены, то работать мостик будет обязательно.

Выпрямитель, схема диодного моста

Почти вся электронная аппаратура для своей работы требует определённую величину постоянного напряжения. В электрический сети передаётся синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц. Для преобразования сигнала используется свойство полупроводниковых элементов пропускать ток только в одном направлении, а в другом блокировать его прохождение. В качестве преобразователя применяется схема диодного моста, позволяющая получать на выходе сигнал постоянной величины.

  • Физические свойства p-n перехода
  • Принцип работы диода
  • Схема простого выпрямителя
  • Диодный мост
    • Конструкции и характеристики прибора
    • Схема подключения устройства
    • Проверка на работоспособность
Читайте также:
Художественная роспись потолков и стен - способы нанесения изображений

Физические свойства p-n перехода

Главным элементом, использующимся при создании выпрямительного узла, является диод. В основе его работы лежит электронно-дырочный переход (p-n).

Общепринятое определение гласит: p-n переход — это область пространства, находящаяся на границе соединения двух полупроводников разного типа. В этом пространстве образуется переход n-типа в p-тип. Значение проводимости зависит от атомного строения материала, а именно от того, насколько прочно атомы удерживают электроны. Атомы в полупроводниках располагаются в виде решётки, а электроны привязаны к ним электрохимическими силами. Сам по себе такой материал является диэлектриком. Он или плохо проводит ток, или не проводит его совсем. Но если в решётку добавить атомы определённых элементов (легирование), физические свойства такого материала кардинально изменяются.

Примешанные атомы начинают образовывать, в зависимости от своей природы, свободные электроны или дырки. Образованный избыток электронов формирует отрицательный заряд, а дырок — положительный.

Избыток заряда одного знака заставляет носителей отталкиваться друг от друга, в то время как область с противоположным зарядом стремится притянуть их к себе. Электрон, перемещаясь, занимает свободное место, дырку. При этом на его старом месте также образовывается дырка. В результате чего создаётся два потока движения зарядов: один основной, а другой обратный. Материал с отрицательным зарядом в качестве основных носителей использует электроны, его называют полупроводником n-типа, а с положительным зарядом, использующим дырки, p-типа. В полупроводниках обоих типов неосновные заряды образуют ток, обратный движению основных зарядов.

В радиоэлектронике из материалов для создания p-n перехода используется германий и кремний. При легировании кристаллов этих веществ образуется полупроводник с различной проводимостью. Например, введение бора приводит к появлению свободных дырок и образованию p-типа проводимости. Добавление фосфора, наоборот, создаст электроны, и полупроводник станет n-типа.

Принцип работы диода

Диод — это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление для тока в одном направлении, и препятствующий его прохождению в обратном. Физически диод состоит из одного p-n перехода. Конструктивно представляет собой элемент, содержащий два вывода. Вывод, подключённый к p-области, называется анодом, а соединённый с n-областью — катодом.

При работе диода существует три его состояния:

  • сигнал на выводах отсутствует;
  • он находится под действием прямого потенциала;
  • он находится под действием обратного потенциала.

Прямым потенциалом называется такой сигнал, когда плюсовой полюс источника питания подключён к области p-типа полупроводника, другими словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей. При обратном потенциале отрицательный полюс подключён к p-области, а положительный к n.

В области соединения материала n- и p-типа существует потенциальный барьер. Он образуется контактной разностью потенциалов и находится в уравновешенном состоянии. Высота барьера не превышает десятые доли вольта и препятствует продвижению носителей заряда вглубь материала.

Если к прибору подключено прямое напряжение, то величина потенциального барьера уменьшается и он практически не оказывает сопротивление протеканию тока. Его величина возрастает и зависит только сопротивления p- и n- области. При прикладывании обратного потенциала, величина барьера увеличивается, так как из n-области уходят электроны, а из p-области дырки. Слои обедняются и сопротивление барьера прохождению тока возрастает.

Основным показателем элемента является вольт-амперная характеристика. Она показывает зависимость между приложенным к нему потенциалом и током, протекающим через него. Представляется эта характеристика в виде графика, на котором указывается прямой и обратный ток.

Схема простого выпрямителя

Синусоидальное напряжение представляет собой периодический сигнал, изменяющийся во времени. С математической точки зрения он описывается функцией, в которой начало координат соответствует времени равным нулю. Сигнал состоит из двух полуволн. Находящаяся полуволна в верхней части координат относительно нуля называется положительным полупериодом, а в нижней части — отрицательным.

При подаче переменного напряжения на диод через подключённую к его выводам нагрузку, начинает протекать ток. Этот ток обусловлен тем, что в момент поступления положительного полупериода входного сигнала диод открывается. В этом случае к аноду прикладывается положительный потенциал, а к катоду отрицательный. При смене волны на отрицательный полупериод диод запирается, так как меняется полярность сигнала на его выводах.

Таким образом, получается, что диод как бы отрезает отрицательную полуволну, не пропуская её на нагрузку и на ней появляется пульсирующий ток только одной полярности. В зависимости от частоты приложенного напряжения, а для промышленных сетей она составляет 50 Гц, изменяется и расстояние между импульсами. Такого вида ток называется выпрямленным, а сам процесс —однополупериодным выпрямлением.

Выпрямляя сигнал, используя один диод, можно питать нагрузку, не предъявляющую особых требований к качеству напряжения. Например, нить накала. Но если запитать, например, приёмник, то появится низкочастотный гул, источником которого и будет промежуток, возникающий между импульсами. В некоторой мере для избавления от недостатков однополупериодного выпрямления совместно с диодом применяется параллельно включённый нагрузке конденсатор. Этот конденсатор будет заряжаться при поступлении импульсов и разряжаться при их отсутствии на нагрузку. А значит, чем больше значение ёмкости конденсатора, тем ток на нагрузке будет более сглажен.

Но наибольшего качества сигнала возможно достичь, если использовать для выпрямления одновременно две полуволны. Устройство, позволяющее это реализовать, получило название диодный мост, или по-другому — выпрямительный.

Диодный мост

Такое устройство представляет собой электрический прибор, служащий для преобразования переменного тока в постоянный. Словосочетание «диодный мост» образуется из слова «диод», что предполагает использование в нём диодов. Схема диодного моста выпрямителя зависит от сети переменного тока, к которой он подключается. Сеть может быть:

  • однофазной;
  • трёхфазной.
Читайте также:
Электрическая ножовка по дереву: виды и принципы работы

В зависимости от этого и выпрямительный мост называется мостом Гретца или выпрямителем Ларионова. В первом случае используется четыре диода, а во втором прибор собирается уже на шести.

Первая схема выпрямительного прибора собиралась на радиолампах и считалась сложным и дорогим решением. Но с развитием полупроводниковой техники диодный мост полностью вытеснил альтернативные способы выпрямления сигнала. Вместо диодов редко, но ещё применяются селеновые столбы.

Конструкции и характеристики прибора

Конструктивно выпрямительный мост выполняется из набора отдельных диодов или литого корпуса, имеющего четыре вывода. Корпус может быть плоского или цилиндрического вида. По принятому стандарту, значками на корпусе прибора отмечаются выводы подключения переменного напряжения и выходного постоянного сигнала. Выпрямители, имеющие корпус с отверстием, предназначены для крепления на радиатор. Основными характеристиками выпрямительного моста являются:

  1. Наибольшее прямое напряжение. Это максимальная величина, при которой параметры прибора не выходят за границы допустимых.
  2. Наибольшее допустимое обратное напряжение. Это максимальное импульсное напряжение, при котором мост длительно и надёжно работает.
  3. Наибольший рабочий ток выпрямления. Обозначает средний ток, протекающий через мост.
  4. Максимальная частота. Частота подаваемого на мост напряжения, при которой прибор работает эффективно и не превышает допустимый нагрев.

Превышение значений характеристик выпрямителя приводит к резкому сокращению срока его службы или пробою p-n переходов. Необходимо отметить такой момент, что все параметры диодов указываются для температуры окружающей среды 20 градусов. К недостаткам применения мостовой схемы выпрямления относят большее падение напряжения, по сравнению с однополупериодной схемой, и более низкое значение коэффициента полезного действия. Для уменьшения величины потерь и снижения нагрева мосты часто изготавливают с применением быстрых диодов Шотки.

Схема подключения устройства

На электрических схемах и печатных платах диодный выпрямитель обозначается в виде значка диода или латинскими буквами. Если выпрямитель собран из отдельных диодов, то рядом с каждым ставится обозначение VD и цифра, обозначающая порядковый номер диода в схеме. Редко используются надписи VDS или BD.

Диодный выпрямитель может подключаться напрямую к сети 220 вольт или после понижающего трансформатора, но схема включения его остаётся неизменной.

При поступлении сигнала в каждом из полупериодов ток сможет протекать только через свою пару диодов, а противоположная пара будет для него заперта. Для положительного полупериода открытыми будут VD2 и VD3, а для отрицательного VD1 и VD4. В итоге на выходе получится постоянный сигнал, но его частота пульсации будет увеличена в два раза. Для того чтобы уменьшить пульсацию выходного сигнала, используется, как и в случае с одним диодом, параллельное включение конденсатора С1. Такой конденсатор ещё называют сглаживающим.

Но случается так, что диодный мост ставится не только в переменную сеть, но и подключается в уже выпрямленную. Для чего нужен диодный мост в такой цепи, станет понятно, если обратить внимание в каких схемах используется такое его включение. Эти схемы связаны с использованием чувствительных радиоэлементов к переполюсовке питания. Использование моста позволяет осуществить простую, но эффективную защиту «от дурака». В случае ошибочного подключения полярности питания радиоэлементы, установленные за мостом, не выйдут из строя.

Проверка на работоспособность

Такой тип электронного прибора можно проверить, не выпаивая из схемы, так как в конструкциях устройств никакое его шунтирование не используется. В случае выпрямителя, собранного из диодов, проверяется каждый диод в отдельности. А в случае с монолитным корпусом измерения проводятся на всех четырёх его выводах.

Суть проверки сводится к прозвонке мультиметром диодов на короткое замыкание. Для этого выполняются следующие действия:

  1. Мультиметр переключается в режим позвонки диодов или сопротивления.
  2. Штекер одного провода (чёрного) вставляется в общее гнездо тестера, а второго (красного) в гнездо проверки сопротивления.
  3. Щупом, подключённым чёрным проводом, дотроньтесь до первой ножки, а щупом красного провода до третьего вывода. Тестер должен показать бесконечность, а если поменять полярность проводов, то мультиметр покажет сопротивление перехода.
  4. Минус тестера подается на четвёртую ногу, а плюс на третью. Мультиметр покажет сопротивление, при смене полярности бесконечность.
  5. Минус на первую ногу, плюс на вторую. Тестер покажет открытый переход, при смене – закрытый.

Такие показания тестера говорят об исправности выпрямителя. В случае отсутствия мультиметра можно воспользоваться обычным вольтметром. Но при этом придётся подать питание на схему и замерить напряжение на сглаживающем конденсаторе. Его величина должна превышать входное в 1,4 раза.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: