De mest almindelige AC til DC ensretningsordninger

En ensretter er en elektronisk enhed designet til at konvertere elektrisk energi fra vekselstrøm til jævnstrøm. Ensrettere er baseret på halvlederenheder med enkeltsidet ledning - dioder og tyristorer.

Ved lav belastningseffekt (op til flere hundrede watt) udføres konverteringen af ​​vekselstrøm til jævnstrøm ved hjælp af enfasede ensrettere. Sådanne ensrettere er designet til at drive forskellige elektroniske enheder med jævnstrøm, excitationsviklinger af jævnstrømsmotorer med lille og mellemstor effekt osv.

For en lettere forståelse af driften af ​​ensretterkredsløb vil vi gå ud fra beregningen af, at ensretteren arbejder på en resistiv belastning.

Enfaset, halvbølge (enkeltcyklus) ensretterkredsløb

Figur 1 viser det enkleste ensretterkredsløb. Kredsløbet indeholder en ensretter forbundet mellem transformatorens sekundære vikling og belastningen.

Figur 1 - Enfaset halvbølge ensretter: a) kredsløb - diode åben, b) kredsløb - diode lukket, c) tidsdiagrammer for drift

Spændingen u2 ændres sinusformet, dvs.indeholder positive og negative halve bølger (halvperioder). Strømmen i belastningskredsløbet passerer kun i positive halvcyklusser, når et positivt potentiale påføres anoden på dioden VD (fig. 1, a). Med den omvendte polaritet af spændingen u2 er dioden lukket, strømmen i belastningen flyder ikke, men den omvendte spænding Urev påføres dioden (fig. 1, b).

Che. kun en halvbølge af sekundærviklingsspændingen frigives over belastningen. Strømmen i belastningen løber kun i én retning og er jævnstrøm, selvom den har en pulserende karakter (fig. 1, c). Denne form for spænding (strøm) kaldes en DC-impuls.

Ensrettede spændinger og strømme indeholder en DC (nyttig) komponent og en AC komponent (ripples). Kvalitetssiden af ​​ensretteroperationen evalueres af forholdet mellem den nyttige komponent og spændings- og strømexcitationen. krusningsfaktoren for dette kredsløb er 1,57. Den gennemsnitlige værdi af den korrigerede spænding for perioden Un = 0,45U2. Den maksimale værdi af omvendt spænding af dioden Urev.max = 3,14Un.

Fordelen ved dette kredsløb er dets enkelhed, ulemperne: dårlig brug af transformeren, stor omvendt spænding af dioden, højt rippelforhold af den ensrettede spænding.

Enfaset broensretterkredsløb

Den består af fire dioder forbundet i et brokredsløb. Transformatorens sekundære vikling er forbundet til den ene diagonal af broen, og belastningen til den anden (fig. 2). Det fælles punkt for katoderne på dioderne VD2, VD4 er den positive pol på ensretteren, det fælles punkt for anoderne på dioderne VD1, VD3 er den negative pol.

Figur 2-Enfaset broensretter: a) positivt halvbølgeenssretterkredsløb, b) negativ halvbølgeensretter, c) driftsdiagrammer

Spændingens polaritet i sekundærviklingen ændres med frekvensen af ​​forsyningsnettet. Dioderne i dette kredsløb fungerer i par i serie. I den positive halvcyklus af spændingen u2 leder dioderne VD2, VD3 strøm, og den omvendte spænding påføres dioderne VD1, VD4, og de lukker. Under den negative halvcyklus af spændingen u2 løber strømmen gennem dioderne VD1, VD4, og dioderne VD2, VD3 er lukkede Belastningsstrømmen løber hele tiden i én retning.

Kredsløbet er fuldbølge (push-pull), da begge halve perioder af netspændingen Un = 0,9U2, er rippelkoefficienten - 0,67 fordelt over belastningen.

Brugen af ​​et diodekoblingsbrokredsløb gør det muligt at bruge en enfaset transformer til at ensrette to halvcyklusser. Derudover er den omvendte spænding påført dioden 2 gange mindre.

Mellem- og højeffektforbrugere forsynes med jævnstrøm fra trefasede ensrettere, hvis brug reducerer den aktuelle belastning på dioderne og reducerer rippelfaktoren.

Trefaset broensretterkredsløb

Kredsløbet består af seks dioder, som er opdelt i to grupper (fig. 2.61, a): katode — dioder VD1, VD3, VD5 og anode VD2, VD4, VD6. Belastningen er forbundet mellem katodernes tilslutningspunkter og diodernes anoder, dvs. til diagonalen af ​​den stående bro. Kredsløbet er forbundet til et trefaset netværk.

Figur 3 — Trefaset broensretter: a) kredsløb, b) tidsdiagrammer for drift

På ethvert tidspunkt løber belastningsstrømmen gennem to dioder.I katodegruppen fungerer dioden med det højeste anodepotentiale i hver tredje af perioden (fig. 3, b). I anodegruppen virker i denne del af perioden den diode, hvis katode har det største negative potentiale. Hver af dioderne fungerer i en tredjedel af perioden. krusningsfaktoren for dette kredsløb er kun 0,057.

Styrede ensrettere - ensrettere, der sammen med korrektion af vekselspænding (strøm) giver regulering af værdien af ​​den korrigerede spænding (strøm).

Styrede ensrettere bruges til at styre hastigheden af ​​DC-motorer, lysstyrken af ​​glødelamper, ved opladning af batterier osv.

Styrede ensretterkredsløb er bygget på tyristorer og er baseret på styring af tyristorernes åbningsmoment.

Figur 4a viser et diagram af en enfaset styret ensretter. For muligheden for at korrigere to halvbølger af netspændingen anvendes en transformer med en tofaset sekundærvikling, hvor der dannes to spændinger med modsatte faser. En tyristor er tændt i hver fase. Den positive halvcyklus af spændingen U2 ensretter tyristoren VS1, den negative - VS2.

CS styrekredsløbet genererer impulser for at åbne tyristorerne. Timingen af ​​åbningsimpulsen bestemmer, hvor meget af halvbølgen, der frigives i belastningen. Tyristoren åbner, når der er en positiv spænding på anoden og en åbningsimpuls på styreelektroden.

Hvis pulsen ankommer til tidspunktet t0 (fig. 4, b), er tyristoren åben i hele halve cyklus og den maksimale spænding ved belastningen, hvis på tidspunkterne t1, t2, t3, så er kun en del af netværksspændingen frigivet i lasten.

Figur 4 — Enfaset ensretter: a) kredsløb, b) tidsdiagrammer for drift

Forsinkelsesvinklen, målt fra tidspunktet for naturlig tænding af tyristoren, udtrykt i grader, kaldes kontrol- eller justeringsvinklen og er angivet med bogstavet α. Ved at ændre vinklen α (faseforskydning af styreimpulserne i forhold til spændingen af ​​tyristorernes anoder) ændrer vi tiden for tyristorernes åbne tilstand og følgelig den korrigerede spænding i belastningen.