Най -често срещаните схеми за коригиране на AC към DC

Токоизправителят е електронно устройство, предназначено за преобразуване на електрическа енергия от променлив ток в постоянен ток. Токоизправителите се основават на полупроводникови устройства с едностранна проводимост — диоди и тиристори.

При ниска мощност на натоварване (до няколко стотин вата) преобразуването на променлив ток в постоянен ток се извършва с помощта на еднофазни токоизправители. Такива токоизправители са предназначени за захранване на различни електронни устройства с постоянен ток, възбуждащи намотки на DC двигатели с малка и средна мощност и др.

За по -лесно разбиране на работата коригиращи вериги ще изхождаме от изчислението, че токоизправителят работи на резистивен товар.

Еднофазна, полувълнова (едноциклова) верига за коригиране

Фигура 1 показва най -простата верига за коригиране. Веригата съдържа един токоизправител, свързан между вторичната намотка на трансформатора и товара.

Фигура 1 — Еднофазен полувълнов токоизправител: а) верига — диодът е отворен, б) верига — диодът е затворен, в) времеви диаграми на работа

Напрежението u2 се променя по синусоидален начин, т.е. съдържа положителни и отрицателни полувълни (полупериоди). Токът в натоварващата верига преминава само в положителни полупериоди, когато към анода на диода VD се приложи положителен потенциал (фиг. 1, а). При обратната полярност на напрежението u2, диодът се затваря, токът в товара не тече, но обратното напрежение Urev се прилага към диода (фиг. 1, б).

Че. само една полувълна от напрежението на вторичната намотка се освобождава върху товара. Токът в товара тече само в една посока и е изправен ток, въпреки че има пулсиращ характер (фиг. 1, в). Тази форма на напрежение (ток) се нарича постоянен импулс.

Изправените напрежения и токове съдържат постоянен (полезен) компонент и променлив компонент (пулсации). Качествената страна на работата на токоизправителя се оценява чрез връзката между полезния компонент и вълнението на напрежението и тока. Коефициентът на пулсации на тази верига е 1,57. Средната стойност на коригираното напрежение за периода Uн = 0,45U2. Максималната стойност на обратното напрежение на диода Urev.max = 3,14Un.

Предимството на тази верига е нейната простота, недостатъците: лошо използване на трансформатора, голямо обратно напрежение на диода, високо съотношение на пулсации на коригираното напрежение.

Еднофазна мостова токоизправителна верига

Състои се от четири диода, свързани в мостова верига. Вторичната намотка на трансформатора е свързана към единия диагонал на моста, а натоварването към другия (фиг. 2). Общата точка на катодите на диодите VD2, VD4 е положителният полюс на токоизправителя, общата точка на анодите на диодите VD1, VD3 е отрицателният полюс.

Фигура 2-Еднофазен мостов токоизправител: а) верига-коригиране на положителната полувълна, б) коригиране на отрицателната полувълна, в) времеви диаграми на работа

Полярността на напрежението във вторичната намотка се променя с честотата на захранващата мрежа. Диодите в тази схема работят по двойки последователно. В положителния полупериод на напрежението u2 диодите VD2, VD3 провеждат ток и обратното напрежение се прилага към диодите VD1, VD4 и те се затварят. При отрицателния полупериод на напрежението u2 токът протича през диодите VD1, VD4, а диодите VD2, VD3 се затварят.Токът на натоварване тече през цялото време в една посока.

Веригата е пълно вълнова (push-pull), тъй като и двата полупериода на мрежовото напрежение Uн = 0.9U2, коефициентът на пулсации — 0.67 се разпределят върху товара.

Използването на мостова верига за превключване на диоди позволява да се използва еднофазен трансформатор за коригиране на два полупериода. В допълнение, обратното напрежение, приложено към диода, е 2 пъти по -малко.

Потребителите със средна и висока мощност се захранват с постоянен ток от трифазни токоизправители, чието използване намалява текущото натоварване на диодите и намалява коефициента на пулсации.

Трифазна мостова токоизправителна верига

Веригата се състои от шест диода, които са разделени на две групи (фиг. 2.61, а): катод — диоди VD1, VD3, VD5 и анод VD2, VD4, VD6. Натоварването е свързано между точките на свързване на катодите и анодите на диодите, т.е. към диагонала на изправения мост. Веригата е свързана към трифазна мрежа.

Фигура 3 — Трифазен мостов токоизправител: а) верига, б) времеви диаграми на работа

Във всеки момент от време токът на натоварване преминава през два диода. В катодната група диодът с най -висок аноден потенциал работи през всяка трета от периода (фиг. 3, б). В анодната група в тази част от периода работи диодът, чийто катод има най -голям отрицателен потенциал. Всеки от диодите работи една трета от периода. Коефициентът на пулсации на тази верига е само 0,057.

Контролирани токоизправители — токоизправители, които заедно с коригирането на променливо напрежение (ток) осигуряват регулиране на стойността на коригираното напрежение (ток).

Контролираните токоизправители се използват за контрол на скоростта на постояннотокови двигатели, яркостта на сиянието на лампите с нажежаема жичка, при зареждане на батерии и др.

Контролираните токоизправителни вериги са изградени върху тиристори и се основават на контролиране на момента на отваряне на тиристорите.

Фигура 4, а показва диаграма на еднофазен управляван токоизправител. За възможността за коригиране на две полувълни от мрежовото напрежение се използва трансформатор с двуфазна вторична намотка, при който се образуват две напрежения с противоположни фази. Във всяка фаза се включва тиристор. Положителният полупериод на напрежението U2 коригира тиристора VS1, отрицателният — VS2.

Контролната верига на CS генерира импулси за отваряне на тиристорите. Времето на импулса на отваряне определя колко от полувълната се освобождава при натоварването. Тиристорът се отваря, когато има положително напрежение на анода и отварящ импулс на управляващия електрод.

Ако импулсът пристигне в момент t0 (фиг. 4, б), тиристорът е отворен през целия полупериод и максималното напрежение при товара, ако в моменти t1, t2, t3, тогава само част от мрежовото напрежение е освободен в товара.

Фигура 4 — Еднофазен токоизправител: а) верига, б) времеви диаграми на работа

Ъгълът на забавяне, измерен от момента на естественото запалване на тиристора, изразен в градуси, се нарича ъгъл на управление или регулиране и се обозначава с буквата α. Чрез промяна на ъгъла α (фазово изместване на управляващите импулси спрямо напрежението на анодите на тиристорите) променяме времето на отворено състояние на тиристорите и съответно коригираното напрежение в товара.