A leggyakoribb AC-DC egyenirányító sémák

Az egyenirányító egy elektronikus eszköz, amely az elektromos energiát váltakozó áramból egyenárammá alakítja. Az egyenirányítók egyoldali vezetőképességű félvezető eszközökön alapulnak - diódák és tirisztorok.

Alacsony terhelési teljesítmény mellett (legfeljebb több száz watt) a váltakozó áram átalakítása egyenárammá egyfázisú egyenirányítókkal történik. Az ilyen egyenirányítókat különféle elektronikus eszközök egyenáramú táplálására, kis és közepes teljesítményű egyenáramú motorok gerjesztőtekercseire stb.

Az egyenirányító áramkörök működésének könnyebb megértése érdekében abból a számításból indulunk ki, hogy az egyenirányító ellenállásos terhelésen működik.

Egyfázisú, félhullámú (egyciklusú) egyenirányító áramkör

Az 1. ábra a legegyszerűbb egyenirányító áramkört mutatja. Az áramkör egy egyenirányítót tartalmaz, amely a transzformátor szekunder tekercse és a terhelés közé van csatlakoztatva.

1. ábra - Egyfázisú félhullámú egyenirányító: a) áramkör - dióda nyitva, b) áramkör - dióda zárva, c) működési időzítési diagramok

Az u2 feszültség szinuszos módon változik, azaz.pozitív és negatív félhullámokat (félperiódusokat) tartalmaz. A terhelési áramkörben lévő áram csak pozitív félciklusokban halad át, ha a VD dióda anódjára pozitív potenciál kerül (1. ábra, a). Az u2 feszültség fordított polaritásával a dióda zárva van, a terhelésben lévő áram nem folyik, de a diódára az Urev fordított feszültség kerül (1. ábra, b).

Che. a szekunder tekercs feszültségének csak egy félhulláma szabadul fel a terhelésen. A terhelésben lévő áram csak egy irányba folyik, és egyenáramú, bár pulzáló jellegű (1. ábra, c). A feszültségnek (áramnak) ezt a formáját DC impulzusnak nevezzük.

Az egyenirányított feszültségek és áramok egy DC (hasznos) és egy AC komponenst (hullámok) tartalmaznak. Az egyenirányító működésének minőségi oldalát a hasznos komponens és a feszültség- és áramgerjesztés közötti kapcsolat értékeli. Ennek az áramkörnek a hullámossági tényezője 1,57. A korrigált feszültség átlagértéke az Un = 0,45U2 periódusra. A dióda fordított feszültségének maximális értéke Urev.max = 3,14Un.

Ennek az áramkörnek az előnye az egyszerűsége, a hátrányai: a transzformátor rossz használata, a dióda nagy fordított feszültsége, az egyenirányított feszültség magas hullámzási aránya.

Egyfázisú híd egyenirányító áramkör

Négy hídáramkörbe kapcsolt diódából áll. A transzformátor szekunder tekercse a híd egyik átlójához, a terhelés a másikhoz csatlakozik (2. ábra). A VD2, VD4 diódák katódjainak közös pontja az egyenirányító pozitív pólusa, a VD1, VD3 diódák anódjainak közös pontja a negatív pólus.

2. ábra - Egyfázisú híd egyenirányító: a) pozitív félhullámú egyenirányító áramkör, b) negatív félhullámú egyenirányító, c) működési időzítési diagramok

A szekunder tekercsben a feszültség polaritása a táphálózat frekvenciájával változik. Ebben az áramkörben a diódák párban, sorba kapcsolva működnek. Az u2 feszültség pozitív félciklusában a VD2, VD3 diódák áramot vezetnek, a VD1, VD4 diódákra pedig fordított feszültség kerül, és ezek zárnak. Az u2 feszültség negatív félperiódusa alatt a VD1, VD4 diódákon átfolyik az áram, a VD2, VD3 diódák pedig zárva vannak A terhelőáram folyamatosan egy irányba folyik.

Az áramkör teljes hullámú (push-pull), mivel a hálózati feszültség mindkét félperiódusa Un = 0,9U2, a hullámossági együttható - 0,67 megoszlik a terhelésen.

A diódakapcsoló hídáramkör használata lehetővé teszi egyfázisú transzformátor használatát két félciklus egyenirányításához. Ezenkívül a diódára adott fordított feszültség 2-szer kisebb.

A közepes és nagy teljesítményű fogyasztókat egyenárammal látják el háromfázisú egyenirányítók, melynek használata csökkenti a diódák áramterhelését és csökkenti a hullámossági tényezőt.

Háromfázisú híd egyenirányító áramkör

Az áramkör hat diódából áll, amelyek két csoportra vannak osztva (2.61. ábra, a): katód - VD1, VD3, VD5 diódák és VD2, VD4, VD6 anód. A terhelés a diódák katódjainak és anódjainak csatlakozási pontjai közé kötődik, azaz. az állóhíd átlójához. Az áramkör háromfázisú hálózathoz csatlakozik.

3. ábra – Háromfázisú híd-egyenirányító: a) áramkör, b) működési időzítési diagramok

Bármely pillanatban a terhelési áram két diódán keresztül folyik.A katódcsoportban a legnagyobb anódpotenciálú dióda működik a periódus minden harmadában (3. ábra, b). Az anódcsoportban az időszak ezen részében az a dióda működik, amelynek a katódja a legnagyobb negatív potenciállal rendelkezik. Mindegyik dióda az időtartam egyharmadáig működik. Ennek az áramkörnek a hullámossági tényezője csak 0,057.

Szabályozott egyenirányítók - egyenirányítók, amelyek a váltakozó feszültség (áram) korrekciójával együtt szabályozzák a korrigált feszültség (áram) értékét.

A vezérelt egyenirányítók az egyenáramú motorok fordulatszámának, az izzólámpák izzásának fényerejének szabályozására szolgálnak, akkumulátorok töltésekor stb.

A vezérelt egyenirányító áramkörök tirisztorokra épülnek, és a tirisztorok nyitási nyomatékának szabályozásán alapulnak.

A 4a. ábra egy egyfázisú vezérlésű egyenirányító diagramját mutatja. A hálózati feszültség két félhullámának korrekciójához egy kétfázisú szekunder tekercses transzformátort használnak, amelyben két ellentétes fázisú feszültség keletkezik. Minden fázisban be van kapcsolva egy tirisztor. Az U2 feszültség pozitív félciklusa egyenirányítja a VS1 tirisztort, a negatív - VS2.

A CS vezérlő áramkör impulzusokat generál a tirisztorok kinyitásához. A nyitó impulzus időzítése határozza meg, hogy a félhullám mekkora része szabadul fel a terhelésben. A tirisztor nyit, ha pozitív feszültség van az anódon és nyitó impulzus a vezérlőelektródán.

Ha az impulzus t0 időpontban érkezik (4. ábra, b), akkor a tirisztor a teljes félperiódusra és a terhelésnél a maximális feszültségre nyitva van, ha t1, t2, t3 időpontokban, akkor a hálózati feszültségnek csak egy része kiengedik a teherbe.

4. ábra – Egyfázisú egyenirányító: a) áramkör, b) működési időzítési diagramok

A tirisztor természetes gyulladásának pillanatától mért, fokban kifejezett késleltetési szöget szabályozási vagy beállítási szögnek nevezzük, és α betűvel jelöljük. Az α szög megváltoztatásával (a vezérlőimpulzusok fáziseltolása a tirisztorok anódjainak feszültségéhez képest) megváltoztatjuk a tirisztorok nyitott állapotának idejét, és ennek megfelelően a terhelés korrigált feszültségét.