Pentru electronica de putere, motor de curent continuu, electroliza și alte instalații este necesar pentru a rectifica AC DC.
Îndreptarea înseamnă procesul de transformare a unui curent alternativ într-un curent constant prin intermediul unor dispozitive cu conductivitate unică (supape electrice).
Dispozitivele de redresare constau de obicei din trei elemente principale: un transformator, o supapă electrică și un filtru de netezire. Transformatorul vă permite să modificați valoarea tensiunii AC primite de la sursa de alimentare la valoarea tensiunii rectificate necesare.
AC rectificarea este efectuată de o supapă electrică. Supapele electrice sunt împărțite în funcție de caracteristicile lor de tensiune curentă în două grupuri. Printre acestea se numără diodele electronice și semiconductoare în vid, ale căror caracteristici volt-ampere pentru direcția de conducere pot fi aproximate prin linii oblice care trec prin origine (figura 7.1a).
Al doilea grup cuprinde dispozitive cu descărcare în gaz (ion), în care dependența curentului de tensiune poate fi reprezentată de o linie dreaptă verticală (Figura 7.1, b).
Filtrele de netezire sunt proiectate pentru a reduce fluxul de curent și tensiune rectificat la ieșirea dispozitivelor de rectificare.
Când AC rectificare, în funcție de numărul de faze ale rețelei care alimentează redresorul, și natura încărcăturii și cerințele pentru tensiunea redresată și supapele de curent electric, pot fi conectate în diferite modele.
La rectificarea curentului alternativ monofazat, cele mai simple circuite de rectificare sunt circuite monofazate monofazate cu cicluri unice și cu două semnale.
Redresoarele cu un singur capăt sunt cele în care curentul în înfășurarea secundară a transformatorului în procesul de rectificare curge numai într-o direcție, în redresoarele în doi timpi în ambele direcții.
Schema de rectificare monofazică monofazică pe jumătate de undă este prezentată în Fig. 7.2. Ca o poartă electrică în acest circuit este utilizată o diodă semiconductoare.
Atunci când se aplică o tensiune sinusoidală alternantă la înfășurarea primară a transformatorului de potrivire, tensiunea la bornele înfășurării sale secundare va fi de asemenea sinusoidal variabilă, adică,
O diodă conduce un curent electric numai atunci când anodul său față de catod are un potențial pozitiv. Prin urmare, curentul în circuit (bobina secundară a transformatorului, dioda și sarcina) curge numai într-o singură direcție, adică în timpul unei jumătăți din perioada de tensiune alternativă. Ca urmare, curentul din circuitul de sarcină este pulsator (neschimbat în direcție, dar schimbând valoarea). În acest caz, valoarea amplitudinii curentului (rezistența relativă mică a diodelor în direcția înainte poate fi neglijată)
unde RH este rezistența consumatorului de energie electrică (sarcină). Curba curentului pulsatoriu obținută în timpul rectificării jumătate de undă poate fi extinsă într-o serie armonică Fourier:
Din expresia de mai sus rezultă că curentul pulsatoriu din rectificarea pe jumătate de undă, în plus față de componentele variabile ale diferitelor amplitudini și frecvențe, conține, de asemenea, o componentă constantă. În acest caz, componenta constantă a tensiunii pe sarcină sau valoarea medie a tensiunii rectificate, luând în considerare expresia curentului, se determină din relația
Exprimând valoarea medie a tensiunii rectificate prin valoarea efectivă a tensiunii pe înfășurarea secundară a transformatorului, avem
Semiundă rectificare a curentului caracterizat prin ondulație profundă a curentului și rectificate tensiunea (. Figura 7.3), care sunt cauzate de prezența vinilic alternativ rectificat componente variabile de curent și tensiune - pulsații. Pentru a evalua fluctuațiile variind de circuit factor rectificare ondulație este introdus - q, care este definit ca raportul dintre amplitudinile Sunt componente armonice cel mai pronunțat inclusă în curba de curent sau tensiune la componenta de curent continuu a curentului sau a tensiunii în circuitul de ieșire al redresorului rectificat: q
Pentru o rectificare de jumătate de undă, luând în considerare componentele de curent armonic, coeficientul de rupere
În timpul jumătății perioadei în care anodul diodei are un potențial negativ în ceea ce privește catodul, acesta nu conduce curent, în timp ce un curent invers relativ redus este posibil prin dioda, efectul căruia în multe cazuri poate fi neglijat.
Tensiunea detectată de diodă în jumătatea ciclului neconductor - tensiunea inversă Uobp (t) este determinată de valoarea tensiunii U2 (t) pe înfășurarea secundară a transformatorului.
În consecință, valoarea maximă a tensiunii inverse care este aplicată diodei în acest circuit este egală cu valoarea amplitudinii tensiunii U2m pe bobina secundară a transformatorului, adică .. Prin urmare, atunci când alegeți o diodă pentru un circuit de rectificare cu o singură fază cu o singură fază, este necesar ca valoarea maximă admisibilă
tensiunea inversă a diodelor a fost mai mare sau egală cu valoarea amplitudinii tensiunii pe înfășurarea secundară a transformatorului.
Dezavantajele circuitului rectificare semiundă ar trebui să includă o unda semnificativă a tensiunii rectificat curent și, precum și utilizarea de transformator insuficient ridicat datorită secundar înfășurării în care fluxurile de curent numai în timpul jumătate de ciclu. Redresoarele de acest tip sunt utilizate în principal în centralele cu putere redusă, atunci când curentul rectificat este mic și o umplere satisfăcătoare a pulsațiilor poate fi asigurată prin intermediul unui filtru.
Circuitul redresorului cu un singur val cu undă întreagă este prezentat în Fig. 7.4. Redresorul cu undă integrală este o combinație a două redresoare cu jumătate de undă, cu o sarcină comună. Tensiunea u2 pe fiecare jumătate a înfășurării secundare a transformatorului (1-3 și 3-2) poate fi considerată ca fiind două tensiuni sinusoidale independente schimbate unul față de celălalt în fază cu un unghi de 180 °. Deoarece fiecare diod conduce un curent numai în acea jumătate a perioadei în care anodul său devine pozitiv față de catod, nu este greu de observat că pentru o dată în Fig. 7.4 direcția de tensiune pe bobina secundară a transformatorului, curentul va fi dioda D1. Dioda D2 va fi închisă.
Când direcția tensiunii pe bobina secundară a transformatorului se schimbă, dioda D2 devine conductivă, iar dioda D1 nu va curge curentul, deoarece anodul său cu privire la catod are un potențial negativ. Astfel, diodele din circuit vor fi într-o stare conductivă în diferite jumătăți de perioade de tensiune pe înfășurările transformatorului. Ca rezultat al diagramelor de curent și tensiune rectificate la ieșirea dispozitivului de redresare Fig. 7.4 va avea forma arătată în Fig. 7.5.
Curba actuală rectificată pentru rectificarea undelor întregi poate fi extinsă într-o serie armonică Fourier:
În acest caz, precum și pentru schema de rectificare semi-val, împreună cu componentele variabile, seria armonică conține și o componentă constantă a curentului. Componenta constantă a tensiunii pe sarcină (valoarea medie a tensiunii rectificate)
unde este valoarea maximă (amplitudinea) curentului rectificat; - valoarea amplitudinii tensiunii de jumătate a înfășurării secundare a transformatorului.
După cum se poate observa din expresia obținută, valoarea medie a tensiunii rectificate pe sarcină cu un circuit cu undă întreagă se dublează în comparație cu schema de rectificare de jumătate de undă.
Exprimându valoarea medie a tensiunii redresate la sarcină prin valoarea curentului tensiunii la jumătate transformator înfășurare secundară obține
Rezultă din Fig. 7.5, pulsațiile curente din ciclul cu undă întreagă sunt reduse în mod semnificativ în comparație cu schema de rectificare de jumătate de undă. Coeficientul de rupere în acest caz
Valoarea maximă a tensiunii inverse pe diodele din circuitul în cauză
De fapt, atunci când una dintre diode trece un curent, potențialul catodului său este aproape egal cu potențialul anodului, deoarece o scădere nesemnificativă de tensiune în diodă poate fi neglijată. Același potențial are și un catod al celei de-a doua diode, în această parte a perioadei actuale-netransmisive,
Deoarece ambii catozi ai ambelor diode din circuit sunt conectați. Drept rezultat, diferența dintre potențialul catodului și anodul diodei de non-dumping este egală cu diferența de potențial dintre bornele 1 și 2 ale înfășurării secundare a transformatorului, adică (vezi figura 7.5).
Comparativ cu circuitul în jumătate de undă redresor bialternanță curent în înfășurarea transformatorului nu conține o componentă de curent continuu secundar, deoarece această înfășurare un curent pe parcursul întregii perioade, prin magnetizarea miezului în acest caz este absent, în timp ce pierderile termice sunt reduse.
Ținând cont de acest lucru, utilizarea unei scheme de rectificare globală este mai preferabilă decât o schemă de rectificare de jumătate de perioadă.
Reducerea tensiunii inverse care acționează pe dioda în partea neconductoare a perioadei, și de a reduce transformatorul capacitate nominală când bialternanță rectificare a curentului alternativ se poate realiza la trecerea de la circuitul singur capăt push-pull pentru schema (bridge).
Redresorul configurat printr-un circuit punte (fig. 7.6), permite obținerea bialternanță curent redresat alternativ la putere maximă cu ajutorul unui transformator cu nici un robinet intermediar al înfășurării secundare. În această schemă, în timpul unui ciclu de jumătate, când potențialul transformatorului de ieșire înfășurarea secundară este mai mare decât potențialul producției sale b, curentul trece diode 1 și 3. În acest caz, diode 2 și 4 sunt în stare neconductiv. În următoarea jumătate de ciclu va efectua diode curent, respectiv, 2 și 4 (circuitul de curent indicate de săgețile punctate în Fig. 7.6), iar diodele 1 și 3 vor fi într-o stare neconductiv. Se poate observa din circuit faptul că direcția curentului în circuitul de sarcină în ambele jumătăți de timp ale tensiunii alternante rămâne neschimbată.
Astfel, circuitul analizat este o schemă de rectificare de două jumătăți. Valorile tensiunii medii rectificate la sarcină și factorul de cedare al redresorului (a se vedea figura 7.6) sunt definite în același mod ca și pentru un redresor cu un singur ciclu întreg.
Acest sistem permite rectificare pentru a obține o tensiune de rectificat cu un număr prestabilit de rotații ale transformatorului de înfășurare secundară este de două ori mai mică decât în circuitul cu un singur capăt bialternanță rectificare (vezi. Fig. 7.4), ceteris paribus.
Deoarece înfășurarea secundară a transformatorului în această schemă nu curge pulsatorii și un curent alternativ sinusoidal, acest transformator poate reduce dimensiunea comparativ cu transformatorul, puterea necesară pentru un singur ciclu complet val redresor, proiectat pentru aceeași capacitate de aproximativ 1,5 ori.
Tensiunea maximă inversă la aceeași tensiune rectificat Ud pentru circuitul punte (vezi. Fig. 7.6), este, de asemenea, în două ori mai mică decât pentru un circuit cu un singur capăt-un redresor (vezi. Fig. 7.4).
circuite punte permite rectificarea de la AC la DC, fără un transformator de potrivire prin însumarea directă a tensiunii de curent alternativ la punte valva atunci când tensiunea de alimentare este în conformitate cu rectifică tensiunea.
Schemele de rectificare considerate au valori relativ mari ale coeficientului de pulsație. Între timp, este necesară o tensiune rectificată cu un coeficient de rupere care nu depășește q = 0.002-0.02 pentru a alimenta cea mai mare parte a echipamentului electronic.
Factorul de torsiune al tensiunii rectificate poate fi redus semnificativ dacă se aplică un filtru electric netezitor la ieșirea redresorului. Cele mai simple filtre de uniformizare sunt un condensator conectat în paralel cu o sarcină mică (Figura 7.7) și un inductor conectat în serie cu o sarcină cu curent ridicat (Figura 7.8).
Alte filtre (combinate), care sunt combinații de elemente capacitive și inductive, permit obținerea unor valori suficient de mici ale coeficientului de rupere.
Atunci când se utilizează un simplu capacitiv ondulație filtru netezirea tensiunii redresate și se produce curent din cauza condensatorul filtrului periodic Cf de încărcare (când tensiunea la tensiunea de ieșire transformatorului depășește sarcina), și descărcarea ulterioară RL acesteia rezistența de sarcină.
Condensatorul, după cum se știe, nu trece printr-o componentă constantă a curentului și are rezistența mai mică pentru componentele variabile, cu cât frecvența acestora este mai mare. Filtrele capacitive sunt utilizate, de preferință, în circuitele de rectificare cu mici valori de curent rectificate, deoarece aceasta crește eficiența de netezire.
Cel mai simplu filtru inductiv de netezire constă dintr-o bobină inductivă - o clapetă de accelerație conectată în serie cu sarcina. Ca rezultat, pulsația curentului rectificat în inductor o forță electromotoare de auto-inducție, care în virtutea legii inducției electromagnetice tinde să netezi curentul unda în circuitul de sarcină, și, prin urmare, tensiunea de ondulație la bornele sale. Filtrele inductive sunt de obicei folosite în circuitele de îndreptare cu valori de curent rectificate mari, deoarece în acest caz crește eficiența anti-aliasing.
În cazurile în care este necesar să se utilizeze un dispozitiv de rectificare cu o valoare reglabilă a tensiunii rectificate folosind redresoare controlate cu tiristoare care sunt controlate de dispozitive semiconductoare având trei etape (fig. 7.9, a, b). Sub acțiunea unei tensiuni aplicate direct, cele două extreme sunt deschise, iar cea centrală este închisă. Sub influența controlului curentului mediu PN - tranziție cu deschis și tiristorul în direcția înainte conduce electricitatea ca o diodă semiconductor convențional. La schimbarea polaritatea tensiunii aplicate inițial tiristor (închis) starea de mediu p-n joncțiunea este redusă, iar fluxul de curent în circuitul tiristorului încetează.
Prin schimbarea curentului de control I comand. este posibil să se schimbe timpul de deschidere al tiristorului în timp și, prin urmare, tensiunea de comutare Uv și să se schimbe curentul și tensiunea rectificată pe sarcină.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: