区别
镇流器和整流器的区别
把交流电变成直流电的设备就称为整流器。
按照所采用的整流器件,可分为机械式、电子管式和半导体式几类。
电感镇流器是一个铁芯电感
线圈,电感的性质是当线圈中的电流发生变化时,则在线圈中将引起磁通的变化,从而产生感应电动势,其方向与电流的方向相反,因而阻碍着电流变化。
倍压整流器
最简单的倍压整流(二倍)方式是利用两组简单的半波整流,以指向相反的
二极管分别生成两个正负不同的电源输出,并分别加以
滤波。连接正负两端可得到交流输入电压两倍的输出
电压。此种电路称为德隆电路(德文:Delon-Schaltung)。 如需要的话,此电路也可以提供中间电压,或当作正负双电压的电源来使用。
上述德隆电路可以衍生出另一种变体:在桥式整流的输出端使用两个相串联的电容器作为滤波电容,在滤波电容的中点与与交流输入的一端间联接一个开关。当开关切离时,这个电路会像一个正常的
桥式整流;当开关接通时,就会成为前述的德隆电路,产生倍压整流的作用。 举例来说,当交流输入为 100~120V 时,可让开关为通路;当交流输入为 220~240V 时,可让开关为断路;这样便使它很容易在世界上任何电源间切换,产生大约 320V (±15%左右) 的直流电压,以送入一个相对简单的开关模式电源。
格赖纳赫倍压电路可以继续添加二极管和
电容器的级联,而形成多倍电压的电压倍增器,称为考克饶夫-沃尔顿产生器电路(英文: Cockcroft–Walton generator),当时是用于
粒子加速器。 这样的倍压电路虽可以提供几倍于输入交流峰值的电压,但电流输出和电压稳定度则受到限制。 此类电压倍增器电路常用来提供高电压予旧式电视机的阴极射线管(CRT)、光电倍增管、或电蚊拍。
整流器应用
整流器的主要应用是把交流电源转为
直流电源。 由于所有的电子设备都需要使用直流,但电力公司的供电是交流,因此除非使用电池,否则所有
电子设备的电源供应器内部都少不了整流器。
至于把直流电源的电压进行转换则复杂得多。 直流-直流转换的一种方法是首先将电源转换为交流(使用一种称为反用换流器的设备),然后使用变压器改变该交流电压,最后再整流回直流电源。
整流器还用在调幅(AM)无线电信号的检波。 信号在检波前可能会先经增幅(把信号的振幅放大),如果未经增幅,则必须使用非常低电压降的二极管。 使用整流器作解调时必须小心地搭配电容器和
负载电阻。 电容太小则高频成分传出过多,太大则将抑制讯号。
整流装置也用于提供电焊时所需固定极性的电压。 这种电路的输出电流有时需要控制,此时会以可控硅(一种晶闸管)替换桥式整流中的二极管,并以相位控制触发的方式调整其电压输出。
晶闸管也用于各级铁路机车系统中,以实现牵引
马达的微调。 可关断晶闸管(GTO)则可用于从直流电源产生交流,例如在 Eurostar 列车上使用此方式提供三相牵引马达所需的电源。[2]
冷却方式
整流器常用的冷却方式有自然冷却、纯风扇冷却、自然冷却和风扇冷却相结合三种。自然冷却具有无机械故障,可靠性高;无空气流动,灰尘少,有利于散热;无噪音等特点。纯风扇冷却具有设备重量轻,成本低。风扇和自然冷却相结合的技术具有有效减小设备体积和重量,风扇的使用寿命高,风扇故障自适应能力强等特点。[3]
直流电源
编辑
直流电源,是维持电路中形成稳恒电流的装置。如干电池、
蓄电池、直流发电机等。
中文名直流电源外文名Dc power supply特 性电流流向始终不变正极到负极作 用适用于电力应用领域
直流电源有正、负两个电极,正极的电位高,负极的电位低,当两个电极与电路连通后,能够使电路两端之间维持恒定的电位差,从而在外电路中形成由正极到负极的电流。直流电源是一种能量转换装置,它把其他形式的能量转换为电能供给电路,以维持电流的稳恒流动。
单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流,而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而形成稳恒的水流。与此类似,单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流,而借助于直流电源,就可以利用非静电作用(简称为“
非静电力”)使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处,以维持两个电极之间的电位差,从而形成稳恒的电流。
直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后,在电源外部(外电路),由于电场力的推动,形成由正极到负极的电流。而在电源内部(内电路),非静电力的作用则使电流由负极流到正极,从而使电荷的流动形成闭合的循环。
表现电源本身的一个重要特征量是电源的电动势,它等于单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时非静电力所作的功。当电源给电路提供能量时,所供给的功率
P等于电源的电动势
E与电流
I两者的乘积,
P=
E I。电源的另一个特征量是它的
内电阻(简称内阻)
R0,当通过电源的电流为
I时,电源内部损耗的
热功率(即单位时间内产生的焦耳热)等于
R0
I。
当电源的正、负两极没有连通时,电源处于断路(
开路)状态,这时电源两电极之间的电位差在量值上即等于电源的电动势。在断路状态下,不发生非电能与电能的相互转换。当把
负载电阻接到电源的两极上以构成闭合回路时,通过电源内部的电流从负极流到正极,这时,电源所提供的功率
E I等于输送到外电路的功率
U I(
U是电源正极与负极之间的电位差)与内电阻中损耗的热功率
R0
I之和,
E I=
U IR0
I。于是,当电源向负载电阻提供功率时,电源两极间的电位差
U=
E-
R0
I。
当用另一个电动势较大的电源接到电动势较小的电源上,正极接正极,负极接负极(例如用直流发电机对
蓄电池组充电)时,在电动势较小的电源内部,电流是从它的正极流到负极的,这时,外界向电源输入电功率
U I,它等于电源中单位时间内储存的能量
E I与内电阻中损耗的热功率
R0
I之和,
U I=
E IR0
I。于是,当外界向电源输入功率时,外界加到电源两极之间的电压应为
U=
ER0
I。
当电源的内电阻可以忽略不计时,可以认为电源的电动势在量值上近似地等于电源两极间的电位差或电压。
为了取得较高的直流电压,常将直流电源串联使用,这时总电动势为各电源的电动势之和,总内阻也为各电源内电阻之和。由于内阻增大,一般只能用于所需电流强度较小的电路。为了取得较大的电流强度,可以将等电动势的直流电源并联使用,这时总电动势即为单个电源的电动势,总内阻为各电源内电阻的并联值。
直流电源的类型很多,不同类型的直流电源中,非静电力的性质不同,能量转换的过程也不同。在化学电池(例如干电池、
蓄电池等)中,非静电力是与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用,化学电池放电时,化学能转化为电能和焦耳热在温差电源(例如金属温差电偶、半导体温差电偶)中,非静电力是与温度差和电子的浓度差相联系的扩散作用,温差电源向外电路提供功率时,热能部分地转化为电能。在直流发电机中,非静电力是
电磁感应作用,直流发电机供电时,
机械能转化为
电能与
焦耳热。在光电池中,非静电力是
光生伏打效应的作用,光电池供电时,光能转化为电能和焦耳热。
直流电源的技术指标分为两种:一种是特性指标,包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等;另一种是质量指标,用来衡量输出直流电压的稳定程度,包括稳压系数(或电压调整率)、输出电阻(或电流调整率)、纹波电压(周围与随机漂移)。
1) 稳压系数及电压调整率:稳压系数是指在负载电流、环境温度不变的情况下,输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化。 电压调整率是指输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量,稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响,因此只需测试其中之一即可。
2) 输出电阻及电流调整率:输出电阻与放大器的输出电阻相同,其值为当输入电压不变时,输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值。电流调整率:输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响,因此也只需测试其中之一即可。
3)
纹波电压:叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表测量其有效值,但因纹波不是正弦波,所以有一定的误差,一般直流电源的纹波电压VP-P≤10mV。