De vanligaste systemen för AC till DC likriktning

En likriktare är en elektronisk anordning utformad för att omvandla elektrisk energi från växelström till likström. Likriktare är baserade på halvledarenheter med enkelsidig ledning - dioder och tyristorer.

Vid låg belastningseffekt (upp till flera hundra watt) utförs omvandlingen av växelström till likström med enfaslikriktare. Sådana likriktare är utformade för att driva olika elektroniska enheter med likström, excitationslindningar av DC-motorer med liten och medelstor effekt, etc.

För en enklare förståelse av likriktarkretsarnas funktion kommer vi att utgå från beräkningen att likriktaren arbetar på en resistiv belastning.

Enfas, halvvågs (encykel) likriktarkrets

Figur 1 visar den enklaste likriktarkretsen. Kretsen innehåller en likriktare kopplad mellan transformatorns sekundärlindning och lasten.

Figur 1 - Enfas halvvågslikriktare: a) krets - diod öppen, b) krets - diod stängd, c) tidsdiagram för driften

Spänningen u2 ändras på ett sinusformigt sätt, dvs.innehåller positiva och negativa halvvågor (halvperioder). Strömmen i belastningskretsen passerar endast i positiva halvcykler när en positiv potential appliceras på anoden på dioden VD (fig. 1, a). Med den omvända polariteten för spänningen u2 är dioden stängd, strömmen i lasten flyter inte, men den omvända spänningen Urev appliceras på dioden (fig. 1, b).

Che. endast en halvvåg av sekundärlindningsspänningen frigörs över lasten. Strömmen i lasten flyter endast i en riktning och är likström, även om den har en pulserande karaktär (fig. 1, c). Denna form av spänning (ström) kallas en DC-puls.

Likriktade spänningar och strömmar innehåller en DC-komponent (användbar) och en AC-komponent (krusningar). Kvalitetssidan av likriktaroperationen utvärderas av förhållandet mellan den användbara komponenten och spänningen och strömexciteringen. Krusningsfaktorn för denna krets är 1,57. Medelvärdet för den korrigerade spänningen för perioden Un = 0,45U2. Det maximala värdet för diodens backspänning Urev.max = 3,14Un.

Fördelen med denna krets är dess enkelhet, nackdelarna: dålig användning av transformatorn, stor omvänd spänning på dioden, högt rippelförhållande för den likriktade spänningen.

Enfas brygglikriktarkrets

Den består av fyra dioder kopplade i en bryggkrets. Transformatorns sekundärlindning är ansluten till en diagonal på bron och lasten till den andra (fig. 2). Den gemensamma punkten för katoderna för dioderna VD2, VD4 är likriktarens positiva pol, den gemensamma punkten för anoderna för dioderna VD1, VD3 är den negativa polen.

Figur 2-Enfas brygglikriktare: a) positiv halvvågslikriktare, b) negativ halvvågslikriktare, c) tidsdiagram för driften

Spänningens polaritet i sekundärlindningen ändras med frekvensen på försörjningsnätet. Dioderna i denna krets arbetar i par i serie. I den positiva halvcykeln av spänningen u2 leder dioderna VD2, VD3 ström, och den omvända spänningen appliceras på dioderna VD1, VD4 och de stänger. Under den negativa halvcykeln av spänningen u2 flyter strömmen genom dioderna VD1, VD4, och dioderna VD2, VD3 är slutna.Belastningsströmmen flyter hela tiden i en riktning.

Kretsen är fullvågig (push-pull), eftersom båda halvperioderna av nätspänningen Un = 0,9U2, är rippelkoefficienten - 0,67 fördelade över belastningen.

Användningen av en diodkopplingsbryggkrets gör att en enfastransformator kan användas för att likrikta två halvcykler. Dessutom är den omvända spänningen som appliceras på dioden 2 gånger mindre.

Medel- och högeffektförbrukare försörjs med likström från trefaslikriktare, vars användning minskar strömbelastningen på dioderna och minskar rippelfaktorn.

Trefas brygglikriktarkrets

Kretsen består av sex dioder, som är indelade i två grupper (Fig. 2.61, a): katod — dioderna VD1, VD3, VD5 och anoden VD2, VD4, VD6. Lasten kopplas mellan katodernas anslutningspunkter och diodernas anoder, d.v.s. till den stående brons diagonal. Kretsen är ansluten till ett trefasnät.

Figur 3 — Trefas brygglikriktare: a) krets, b) tidsdiagram för driften

När som helst flyter belastningsströmmen genom två dioder.I katodgruppen fungerar dioden med högst anodpotential under var tredje del av perioden (fig. 3, b). I anodgruppen, i denna del av perioden, fungerar den diod vars katod har störst negativ potential. Var och en av dioderna fungerar under en tredjedel av perioden. Krusningsfaktorn för denna krets är endast 0,057.

Styrda likriktare - likriktare som tillsammans med korrigering av växelspänning (ström) ger reglering av värdet på den korrigerade spänningen (ström).

Kontrollerade likriktare används för att styra hastigheten på likströmsmotorer, ljusstyrkan på glödlampor, vid laddning av batterier, etc.

Styrda likriktarkretsar är byggda på tyristorer och bygger på att styra tyristorernas öppningsmoment.

Figur 4a visar ett diagram över en enfasstyrd likriktare. För möjligheten att korrigera två halvvågor av nätspänningen används en transformator med en tvåfas sekundärlindning, i vilken två spänningar med motsatta faser bildas. En tyristor är påslagen i varje fas. Den positiva halvcykeln för spänningen U2 likriktar tyristorn VS1, den negativa - VS2.

CS-styrkretsen genererar pulser för att öppna tyristorerna. Tidpunkten för öppningspulsen avgör hur mycket av halvvågen som släpps ut i lasten. Tyristorn öppnar när det finns en positiv spänning på anoden och en öppningspuls på styrelektroden.

Om pulsen anländer vid tidpunkten t0 (fig. 4, b), är tyristorn öppen under hela halvcykeln och den maximala spänningen vid belastningen, om vid tidpunkterna t1, t2, t3 är endast en del av nätverksspänningen släpps i lasten.

Figur 4 — Enfaslikriktare: a) krets, b) tidsdiagram för driften

Fördröjningsvinkeln, mätt från ögonblicket för naturlig antändning av tyristorn, uttryckt i grader, kallas kontroll- eller justeringsvinkel och betecknas med bokstaven α. Genom att ändra vinkeln α (fasförskjutning av styrpulserna i förhållande till spänningen hos tyristorernas anoder) ändrar vi tiden för tyristorernas öppna tillstånd och följaktligen den korrigerade spänningen i lasten.