En yaygın AC - DC düzeltme şemaları
Doğrultucu, elektrik enerjisini alternatif akımdan doğru akıma dönüştürmek için tasarlanmış elektronik bir cihazdır. Doğrultucular, tek taraflı iletkenliğe sahip yarı iletken cihazlara - diyotlar ve tristörlere dayanır.
Düşük yük gücünde (birkaç yüz watt'a kadar), alternatif akımın doğru akıma dönüştürülmesi, tek fazlı doğrultucular kullanılarak gerçekleştirilir. Bu tür doğrultucular, çeşitli elektronik cihazlara doğru akım, küçük ve orta güçlü DC motorların uyarma sargıları vb. ile güç sağlamak için tasarlanmıştır.
Doğrultucu devrelerinin çalışmasının daha kolay anlaşılması için doğrultucunun dirençli bir yük üzerinde çalıştığı hesabından hareket edeceğiz.
Tek fazlı, yarım dalga (tek çevrim) doğrultma devresi
Şekil 1 en basit doğrultma devresini göstermektedir. Devre, transformatörün sekonder sargısı ile yük arasına bağlı bir doğrultucu içerir.
Şekil 1 - Tek fazlı yarım dalga doğrultucu: a) devre - diyot açık, b) devre - diyot kapalı, c) çalışma zamanlama diyagramları
U2 gerilimi sinüzoidal bir şekilde değişir, yani.pozitif ve negatif yarım dalgalar (yarım periyotlar) içerir. Yük devresindeki akım, VD diyotunun anoduna pozitif bir potansiyel uygulandığında yalnızca pozitif yarı döngülerde geçer (Şekil 1, a). U2 voltajının ters polaritesi ile diyot kapanır, yükteki akım akmaz ancak diyota ters voltaj Urev uygulanır (Şekil 1, b).
Che. yük boyunca sekonder sargı voltajının yalnızca bir yarım dalgası salınır. Yükteki akım sadece bir yönde akar ve titreşimli bir karaktere sahip olmasına rağmen doğru akımdır (Şekil 1, c). Bu voltaj (akım) biçimine DC darbesi denir.
Doğrultulmuş gerilimler ve akımlar, bir DC (faydalı) bileşen ve bir AC bileşen (dalgalanmalar) içerir. Doğrultucu çalışmasının kalite tarafı, yararlı bileşen ile gerilim ve akım uyarımı arasındaki ilişki ile değerlendirilir. Bu devrenin dalgalanma faktörü 1,57'dir. Un = 0.45U2 periyodu için düzeltilmiş voltajın ortalama değeri. Diyotun ters voltajının maksimum değeri Urev.max = 3,14Un.
Bu devrenin avantajı basitliği, dezavantajları: transformatörün zayıf kullanımı, diyotun büyük ters voltajı, doğrultulmuş voltajın yüksek dalgalanma oranı.
Tek fazlı köprü doğrultucu devresi
Bir köprü devresine bağlı dört diyottan oluşur. Transformatörün sekonder sargısı, köprünün bir köşegenine ve yük diğerine bağlanır (Şekil 2). VD2, VD4 diyotlarının katotlarının ortak noktası doğrultucunun pozitif kutbu, VD1, VD3 diyotlarının anotlarının ortak noktası ise negatif kutuptur.
Şekil 2-Tek fazlı köprü doğrultucu: a) pozitif yarım dalga doğrultma devresi, b) negatif yarım dalga doğrultma, c) çalışma zamanlama diyagramları
İkincil sargıdaki voltajın polaritesi, besleme şebekesinin frekansı ile değişir. Bu devredeki diyotlar çiftler halinde seri olarak çalışır. u2 voltajının pozitif yarı döngüsünde, VD2, VD3 diyotları akımı iletir ve VD1, VD4 diyotlarına ters voltaj uygulanır ve kapanırlar. U2 voltajının negatif yarı döngüsü sırasında, akım VD1, VD4 diyotlarından akar ve VD2, VD3 diyotları kapalıdır.Yük akımı her zaman bir yönde akar.
Devre tam dalgadır (itme-çekme), çünkü şebeke geriliminin her iki yarı periyodu Un = 0.9U2, dalgalanma katsayısı - 0.67 yük üzerinde dağıtılır.
Bir diyot anahtarlama köprüsü devresinin kullanılması, iki yarım çevrimi düzeltmek için tek fazlı bir transformatörün kullanılmasına izin verir. Ayrıca diyota uygulanan ters voltaj 2 kat daha azdır.
Orta ve yüksek güçlü tüketiciler, doğru akımla beslenir. üç fazlı doğrultucular, kullanımı diyotlar üzerindeki mevcut yükü azaltır ve dalgalanma faktörünü azaltır.
Üç fazlı köprü doğrultucu devresi
Devre, iki gruba ayrılan altı diyottan oluşur (Şekil 2.61, a): katot — diyotlar VD1, VD3, VD5 ve anot VD2, VD4, VD6. Yük, katotların bağlantı noktaları ile diyotların anotları arasına bağlanır, yani. ayakta köprünün köşegenine. Devre üç fazlı bir ağa bağlıdır.
Şekil 3 — Üç fazlı köprü doğrultucu: a) devre, b) çalışma zamanlama diyagramları
Herhangi bir anda, yük akımı iki diyot üzerinden akar.Katot grubunda anot potansiyeli en yüksek diyot periyodun üçte birlik periyodu boyunca çalışır (Şekil 3, b). Anot grubunda, periyodun bu bölümünde katodu en büyük negatif potansiyele sahip olan diyot çalışır. Diyotların her biri periyodun üçte biri kadar çalışır. Bu devrenin dalgalanma faktörü sadece 0,057'dir.
Kontrollü doğrultucular - alternatif voltajın (akımın) düzeltilmesiyle birlikte düzeltilmiş voltajın (akımın) değerinin düzenlenmesini sağlayan doğrultucular.
Kontrollü doğrultucular, DC motorların hızını, akkor lambaların ışıma parlaklığını, pilleri şarj ederken vb. kontrol etmek için kullanılır.
Kontrollü doğrultucu devreleri tristörler üzerine kuruludur ve tristörlerin açılma momentinin kontrol edilmesi esasına dayanır.
Şekil 4a, tek fazlı kontrollü bir doğrultucunun bir diyagramını göstermektedir. Şebeke geriliminin iki yarım dalgasını düzeltme olasılığı için, zıt fazlı iki gerilimin oluşturulduğu iki fazlı sekonder sargılı bir transformatör kullanılır. Her fazda bir tristör açılır. U2 voltajının pozitif yarı döngüsü, negatif - VS2 tristör VS1'i düzeltir.
CS kontrol devresi, tristörleri açmak için darbeler üretir. Açma darbesinin zamanlaması, yükte ne kadar yarım dalganın salındığını belirler. Anot üzerinde pozitif bir voltaj ve kontrol elektrodu üzerinde bir açma darbesi olduğunda tristör açılır.
Darbe t0 zamanında gelirse (Şekil 4, b), tristör tüm yarım döngü boyunca açıktır ve yükteki maksimum voltaj, t1, t2, t3 zamanlarında ise, şebeke voltajının sadece bir kısmı yüke bırakılır.
Şekil 4 — Tek fazlı doğrultucu: a) devre, b) çalışma zamanlama diyagramları
Tristörün doğal ateşleme anından itibaren ölçülen ve derece olarak ifade edilen gecikme açısı, kontrol veya ayar açısı olarak adlandırılır ve α harfi ile gösterilir. α açısını değiştirerek (kontrol darbelerinin tristörlerin anotlarının voltajına göre faz kayması), tristörlerin açık durum süresini ve buna bağlı olarak yükteki düzeltilmiş voltajı değiştiririz.