Ajalooliselt on olnud tulusam ja odavam saada elektrit elektrijaama generaatorite poolt toodetud vahelduvvooluna. See esitus võimaldas seda tõhusalt edastada suurte vahemaade tagant. Vastuvõtu otsas muudeti see tarbijatele mugavaks ühefaasiliseks pingeks ja sisenes sellisel kujul elektriliini. Enamiku kaasaegsete elektriliste vastuvõtjate sisemised ahelad nõuavad aga pidevat võimsust, mille väärtus valitakse standardväärtuste vahemikust 5, 9, 12, 24, 36 või 48 volti. Nende saamiseks tuli elektroonikaseadmete ahelasse viia spetsiaalne pingealaldi (näiteks 24 volti).
Alaldi tööpõhimõte
Alalisvoolualaldi tööpõhimõtte selgeks mõistmiseks peate esmalt arvestama, et vahelduvpinge alaldamiseks kasutatakse pooljuhtelemente (dioode). Nende eripäraks on võime juhtida voolu ainult ühes suunas. Selle omaduse tõttu on neile väljundis antud vahelduvpingel positiivsed pulsatsioonid, kusjuures võnkumiste pooltsükli alumised pooled on ära lõigatud.Positiivsete poollainete korral voolab vool läbi dioodi, mis on pideva võimsuse moodustamise aluseks. Selle saamiseks on vaja täiendavaid elektrilisi elemente.
Iga voolualaldi sisaldab järgmisi põhikomponente:
- Alandava trafo, mis teisendab 220 volti vajalikuks väärtuseks;
- dioodide komplekt (sild);
- silumis- (filtrimis-) kondensaator;
- transistori elementide baasil valmistatud stabilisaator.
Elektrooniliste alaldite jaoks on teada palju võimalusi, mis erinevad dioodide arvu ja ühendamise meetodi ning nende tööparameetrite poolest. Erilist huvi pakuvad erinevad lähenemisviisid dioodielementide vooluringi lisamiseks. Alaldiseadme stabiliseeriv kaskaad on kokku pandud transistorlülitite abil, mida nimetatakse elektroonilisteks releedeks.
Alaldi tüübid
Sõltuvalt pooljuhtdioodide ühendamise meetodist jagunevad kõik vahelduvvoolu alaldid järgmisteks tüüpideks:
- poollaine (poollaine);
- täislaine (täislaine keskpunktiga või Mitkevitši ahelatega);
- sild- või Graetzi alaldid;
- tööpinge kahekordistamisega alaldid ja muud vähem levinud ahelad.
Poollaine lülitus on kõige lihtsam meetod vahelduvvoolu alaldamiseks. Teine nimi on nullalaldi ahel.
Selle klassi seadmetega on võimalik saada ainult pulseerivat (ainult pooleldi kasutatud) väljundvoolu. Poollaine põhimõttel ehitatud vooluahelaid iseloomustab madal muundamise efektiivsus ja neid kasutatakse äärmiselt harva.Nende täislaine analoogid sisaldavad kahte dioodi ja tagavad mõlema polaarsusega poollainete alaldamise. Need on tõhusamad ja neid kasutatakse lihtsates toiteallikates.
Ühefaasilisi sillaalaldeid, nn 4 dioodiga Graetzi ahelaid iseloomustab kõrge kasutegur, mis viitab trafolt saadava võimsuse kasutamise efektiivsusele.
Pooljuhtalaldi sildade väljundis olev pinge on heaks aluseks järgnevaks silumiseks ja stabiliseerimiseks – alalisvoolu saamiseks.
Neid kasutatakse laialdaselt suurenenud energiaintensiivsusega seadmetes, näiteks generaatorites, mille väljundpinge on kümnetest kuni sadade voltideni. Nende eelised hõlmavad järgmist:
- madal pöördpinge (voldi murdosa);
- väikesed mõõtmed;
- trafo kasutamise kõrge efektiivsus (võrreldes Mitkevitši vooluringiga).
Sildahelate oluliseks puuduseks on dioodide kaks korda suurem pingelang, mis sunnib neid arendamisel valima trafo väljundparameetrid varuga. See osa kasulikust võimsusest kaob siis nelja dioodi üleminekus.
Alaldi tüübid funktsionaalsuse järgi
Vastavalt nende otstarbele ja funktsionaalsusele on tuntud alaldi mudelid jagatud ühefaasilisteks ja kolmefaasilisteks seadmeteks. Esimesi kasutatakse korter- ja eramajade elektrivõrkudes ning need on mõeldud majapidamisseadmete toiteks. Viimased on elektrooniline moodul, mis koosneb kolmest identsest seadmest, mis on valmistatud ühe järgmistest skeemidest:
- ühe otsaga alaldid;
- push-pull süsteemid;
- kombineeritud moodulid: kahe kolmefaasilise mähisega dioodide paralleel- ja jadaühendusega.
Ühetsükliliste teisendusahelate kasutamine on alaldatud pinge madala efektiivsuse tõttu piiratud. Nende kahetaktilisi analooge kasutatakse laialdaselt alalisvoolu elektrimootorites ja muudes elektrimasinates, mille konstruktsioonis on hari. Lisaks klassikalistele alalditele, mis on mõeldud paigaldamiseks harjatud mootoritesse, on olemas ahelad, mis võimaldavad väljundpinget mitu korda tõsta. Selliste lahenduste erijuhtum on pinge kahekordistav alaldi.
Pinge kahekordistava alaldi ahel erineb juba kaalutud valikutest ainult üksikasjades. Selliseid seadmeid nimetatakse tavaliselt kordajateks, mida on lihtne oma kätega kokku panna.
Põhilised seosed alaldi arvutamisel
- trafo sekundaarmähises töötav sisendpinge;
- vooluringis voolav vool dioodides, võttes arvesse koormust;
- elektrolüütkondensaatori mahtuvus, mis valitakse kindlaksmääratud pulsatsiooni tasandusteguri alusel;
- maksimaalne pinge sellel.
Oluline on arvestada pingelanguga pooljuhtdioodidel sisselülitatud olekus.
Selle juhtumi arvutatud seosed on esitatud järgmisel kujul.
- Trafo mähises olev vool on suuruselt võrdne selle maksimaalse väärtusega koormuses (Irev = Iload).
- Sekundaarmähise pinge tühikäigurežiimis on U2≈ 0,75Uload.
- Soovitatav on võtta alaldi dioodid järgmiste parameetritega: Urev > 3.14Uload ja Imax > 1.57Iload.
Alaldeid kasutatakse laialdaselt erinevates elektrotehnika ja elektroonika valdkondades, sealhulgas kaasaegsetes juhtimissüsteemides.Seetõttu on nii oluline mõista, mis on voolualaldid ja millist tüüpi neid kasutatakse kõige tõhusamate vooluahelate ehitamiseks.
