Najčešće sheme ispravljanja AC u DC

Ispravljač je elektronički uređaj namijenjen za pretvaranje električne energije iz izmjenične u istosmjernu struju. Ispravljači se temelje na poluvodičkim elementima s jednostranim provođenjem - diodama i tiristorima.

Pri maloj snazi ​​opterećenja (do nekoliko stotina vata), pretvorba izmjenične struje u istosmjernu struju provodi se pomoću jednofaznih ispravljača. Takvi ispravljači dizajnirani su za napajanje različitih elektroničkih uređaja s istosmjernom strujom, uzbudnih namota istosmjernih motora male i srednje snage itd.

Radi lakšeg razumijevanja rada ispravljačkih krugova, poći ćemo od proračuna da ispravljač radi na otpornom opterećenju.

Jednofazni, poluvalni (jednociklični) ispravljački krug

Slika 1 prikazuje najjednostavniji ispravljački krug. Krug sadrži ispravljač spojen između sekundarnog namota transformatora i opterećenja.

Slika 1 - Jednofazni poluvalni ispravljač: a) krug - dioda otvorena, b) krug - dioda zatvorena, c) vremenski dijagrami rada

Napon u2 mijenja se sinusno, tj.sadrži pozitivne i negativne poluvalove (poluperiode). Struja u krugu opterećenja prolazi samo u pozitivnim poluciklusima kada se na anodu diode VD nanese pozitivan potencijal (slika 1, a). S obrnutim polaritetom napona u2, dioda je zatvorena, struja u opterećenju ne teče, ali se na diodu primjenjuje obrnuti napon Urev (slika 1, b).

Che. preko opterećenja se oslobađa samo jedan poluval napona sekundarnog namota. Struja u opterećenju teče samo u jednom smjeru i istosmjerna je struja, iako ima pulsirajući karakter (slika 1, c). Ovaj oblik napona (struje) naziva se istosmjerni impuls.

Ispravljeni naponi i struje sadrže istosmjernu (korisnu) komponentu i izmjeničnu komponentu (mreškanje). Kvalitetna strana rada ispravljača ocjenjuje se odnosom korisne komponente i naponske i strujne pobude. Faktor valovitosti ovog kruga je 1,57. Prosječna vrijednost korigiranog napona za period Un = 0,45U2. Maksimalna vrijednost reverznog napona diode Urev.max = 3,14Un.

Prednost ovog sklopa je njegova jednostavnost, nedostaci: slabo korištenje transformatora, veliki povratni napon diode, veliki omjer valovitosti ispravljenog napona.

Jednofazni mosni ispravljački sklop

Sastoji se od četiri diode spojene u premosni krug. Na jednu dijagonalu mosta spojen je sekundarni namot transformatora, a na drugu teret (slika 2). Zajednička točka katoda dioda VD2, VD4 je pozitivni pol ispravljača, zajednička točka anoda dioda VD1, VD3 je negativni pol.

Slika 2-Modnofazni mosni ispravljač: a) krug pozitivnog poluvalnog ispravljanja, b) negativni poluvalni ispravljač, c) vremenski dijagrami rada

Polaritet napona u sekundarnom namotu mijenja se s frekvencijom opskrbne mreže. Diode u ovom krugu rade u parovima u seriji. U pozitivnom poluperiodu napona u2 diode VD2, VD3 provode struju, a na diode VD1, VD4 dovodi se reverzni napon i one se zatvaraju. Tijekom negativne poluperiode napona u2 struja teče kroz diode VD1, VD4, a diode VD2, VD3 su zatvorene.Struja opterećenja teče cijelo vrijeme u jednom smjeru.

Krug je punovalni (push-pull), budući da su obje poluperiode mrežnog napona Un = 0,9U2, koeficijent valovitosti - 0,67 raspoređeni po opterećenju.

Korištenje sklopa diodnog sklopnog mosta omogućuje korištenje jednofaznog transformatora za ispravljanje dvaju poluciklusa. Osim toga, obrnuti napon koji se primjenjuje na diodu je 2 puta manji.

Potrošači srednje i velike snage napajaju se istosmjernom strujom iz trofazni ispravljači, čija uporaba smanjuje trenutno opterećenje na diodama i smanjuje faktor valovitosti.

Trofazni mosni ispravljački sklop

Krug se sastoji od šest dioda, koje su podijeljene u dvije skupine (sl. 2.61, a): katoda - diode VD1, VD3, VD5 i anoda VD2, VD4, VD6. Opterećenje je spojeno između spojnih točaka katoda i anoda dioda, tj. na dijagonalu stojećeg mosta. Krug je spojen na trofaznu mrežu.

Slika 3 — Trofazni mosni ispravljač: a) krug, b) vremenski dijagrami rada

U bilo kojem trenutku, struja opterećenja teče kroz dvije diode.U katodnoj skupini, dioda s najvećim anodnim potencijalom radi tijekom svake trećine razdoblja (slika 3, b). U anodnoj skupini u ovom dijelu periode radi dioda čija katoda ima najveći negativni potencijal. Svaka od dioda radi jednu trećinu perioda. Faktor valovitosti ovog kruga je samo 0,057.

Upravljani ispravljači - ispravljači koji uz korekciju izmjeničnog napona (struje) omogućuju regulaciju vrijednosti korigiranog napona (struje).

Upravljani ispravljači koriste se za kontrolu brzine istosmjernih motora, svjetlinu sjaja žarulja sa žarnom niti, prilikom punjenja baterija itd.

Upravljani ispravljački sklopovi izgrađeni su na tiristorima i temelje se na upravljanju momentom otvaranja tiristora.

Slika 4a prikazuje dijagram jednofaznog upravljanog ispravljača. Za mogućnost korekcije dva poluvala mrežnog napona koristi se transformator s dvofaznim sekundarnim namotom u kojem se formiraju dva napona sa suprotnim fazama. U svakoj fazi je uključen tiristor. Pozitivni poluciklus napona U2 ispravlja tiristor VS1, negativan - VS2.

Upravljački krug CS generira impulse za otvaranje tiristora. Vrijeme otvaranja impulsa određuje koliko se poluvala oslobađa u opterećenju. Tiristor se otvara kada postoji pozitivan napon na anodi i impuls otvaranja na upravljačkoj elektrodi.

Ako impuls stigne u trenutku t0 (slika 4, b), tiristor je otvoren tijekom cijelog poluciklusa i maksimalni napon na opterećenju, ako u trenucima t1, t2, t3, tada je samo dio mrežnog napona pušten u teret.

Slika 4 — Jednofazni ispravljač: a) krug, b) vremenski dijagrami rada

Kut kašnjenja, mjeren od trenutka prirodnog paljenja tiristora, izražen u stupnjevima, naziva se kontrolni ili kut podešavanja i označava se slovom α. Promjenom kuta α (fazni pomak upravljačkih impulsa u odnosu na napon anoda tiristora) mijenjamo vrijeme otvorenog stanja tiristora i sukladno tome korigirani napon u opterećenju.