Visizplatītākās maiņstrāvas līdz līdzstrāvas taisngriešanas shēmas

Taisngriezis ir elektroniska ierīce, kas paredzēta elektriskās enerģijas pārvēršanai no maiņstrāvas uz līdzstrāvu. Taisngriežu pamatā ir pusvadītāju ierīces ar vienpusēju vadītspēju - diodes un tiristori.

Pie zemas slodzes jaudas (līdz vairākiem simtiem vatu) maiņstrāvas pārveidošana līdzstrāvā tiek veikta, izmantojot vienfāzes taisngriežus. Šādi taisngrieži ir paredzēti dažādu elektronisku ierīču barošanai ar līdzstrāvu, mazas un vidējas jaudas līdzstrāvas motoru ierosmes tinumiem utt.

Lai vieglāk izprastu taisngriežu ķēžu darbību, mēs pāriesim uz aprēķinu, ka taisngriezis darbojas uz pretestības slodzes.

Vienfāzes, pusviļņu (viena cikla) ​​taisnošanas ķēde

1. attēlā parādīta vienkāršākā taisnošanas shēma. Ķēdē ir taisngriezis, kas savienots starp transformatora sekundāro tinumu un slodzi.

1. attēls - vienfāzes pusviļņu taisngriezis: a) ķēde - diode atvērta, b) ķēde - diode aizvērta, c) darbības laika diagrammas

Spriegums u2 mainās sinusoidāli, t.i.satur pozitīvus un negatīvus pusviļņus (pusperiodus). Slodzes ķēdē strāva iziet tikai pozitīvos pusciklos, kad diodes VD anodam tiek pielikts pozitīvs potenciāls (1. att., a). Ar sprieguma u2 apgriezto polaritāti diode ir aizvērta, strāva slodzē neplūst, bet diodei tiek pielikts apgrieztais spriegums Urev (1. att., b).

Che. slodzei tiek atbrīvots tikai viens sekundārā tinuma sprieguma pusvilnis. Slodzes strāva plūst tikai vienā virzienā un ir līdzstrāva, lai gan tai ir pulsējošs raksturs (1. att., c). Šo sprieguma (strāvas) formu sauc par līdzstrāvas impulsu.

Rektificētie spriegumi un strāvas satur līdzstrāvas (noderīgu) komponentu un maiņstrāvas komponentu (pulsācijas). Taisngrieža darbības kvalitātes puse tiek novērtēta pēc attiecības starp lietderīgo komponentu un sprieguma un strāvas ierosmi. Šīs ķēdes pulsācijas koeficients ir 1,57. Koriģētā sprieguma vidējā vērtība periodam Un = 0,45U2. Diodes apgrieztā sprieguma maksimālā vērtība Urev.max = 3,14Un.

Šīs shēmas priekšrocība ir tās vienkāršība, trūkumi: slikta transformatora izmantošana, liels diodes reversais spriegums, augsts rektificētā sprieguma pulsācijas koeficients.

Vienfāzes tilta taisngrieža ķēde

Tas sastāv no četrām diodēm, kas savienotas tilta ķēdē. Transformatora sekundārais tinums ir savienots ar vienu tilta diagonāli, bet slodze ar otru (2. att.). Diožu VD2, VD4 katodu kopējais punkts ir taisngrieža pozitīvais pols, diožu VD1, VD3 anodu kopējais punkts ir negatīvais pols.

2. attēls. Vienfāzes tilta taisngriezis: a) pozitīvā pusviļņa taisngrieža ķēde, b) negatīvā pusviļņa taisngrieze, c) darbības laika diagrammas

Sprieguma polaritāte sekundārajā tinumā mainās līdz ar barošanas tīkla frekvenci. Diodes šajā ķēdē darbojas pa pāriem virknē. Sprieguma u2 pozitīvajā pusperiodā diodes VD2, VD3 vada strāvu, un diodēm VD1, VD4 tiek pielikts reversais spriegums un tās aizveras. Sprieguma u2 negatīvā pusperioda laikā strāva plūst caur diodēm VD1, VD4 un diodēm VD2, VD3 ir slēgtas Slodzes strāva visu laiku plūst vienā virzienā.

Ķēde ir pilna viļņa (push-pull), jo abi tīkla sprieguma pusperiodi Un = 0,9U2, pulsācijas koeficients - 0,67 tiek sadalīts pa slodzi.

Diodes pārslēgšanas tilta shēmas izmantošana ļauj izmantot vienfāzes transformatoru, lai iztaisnotu divus pusciklus. Turklāt diodei pievadītais apgrieztais spriegums ir 2 reizes mazāks.

Vidējas un lielas jaudas patērētājiem tiek piegādāta līdzstrāva no trīsfāzu taisngrieži, kuras izmantošana samazina strāvas slodzi uz diodēm un samazina pulsācijas koeficientu.

Trīsfāzu tilta taisngrieža ķēde

Shēma sastāv no sešām diodēm, kuras iedala divās grupās (2.61. att., a): katods — diodes VD1, VD3, VD5 un anods VD2, VD4, VD6. Slodze ir savienota starp diožu katodu un anodu savienojuma punktiem, t.i. līdz stāvošā tilta diagonālei. Ķēde ir savienota ar trīsfāzu tīklu.

3. attēls — Trīsfāzu tilta taisngriezis: a) ķēde, b) darbības laika diagrammas

Jebkurā laika brīdī slodzes strāva plūst caur divām diodēm.Katodu grupā diode ar lielāko anoda potenciālu darbojas katrā trešdaļā perioda (3. att., b). Anodu grupā šajā perioda daļā darbojas diode, kuras katodam ir vislielākais negatīvais potenciāls. Katra no diodēm darbojas vienu trešdaļu perioda. Šīs ķēdes pulsācijas koeficients ir tikai 0,057.

Vadāmie taisngrieži - taisngrieži, kas līdz ar maiņstrāvas (strāvas) korekciju nodrošina koriģētā sprieguma (strāvas) vērtības regulēšanu.

Vadāmie taisngrieži tiek izmantoti, lai kontrolētu līdzstrāvas dzinēju ātrumu, kvēlspuldžu mirdzuma spilgtumu, uzlādējot akumulatorus utt.

Vadāmās taisngriežu shēmas ir veidotas uz tiristoriem un ir balstītas uz tiristoru atvēršanas momenta kontroli.

4.a attēlā parādīta vienfāzes vadāmā taisngrieža diagramma. Tīkla sprieguma divu pusviļņu korekcijas iespējai tiek izmantots transformators ar divfāžu sekundāro tinumu, kurā tiek veidoti divi spriegumi ar pretējām fāzēm. Katrā fāzē tiek ieslēgts tiristors. Sprieguma U2 pozitīvais puscikls iztaisno tiristoru VS1, negatīvais - VS2.

CS vadības ķēde ģenerē impulsus tiristoru atvēršanai. Atvēršanās impulsa laiks nosaka, cik daudz pusviļņa tiek atbrīvots slodzē. Tiristors atveras, kad ir pozitīvs spriegums uz anoda un atvēršanas impulss uz vadības elektroda.

Ja impulss pienāk laikā t0 (4. att., b), tiristors ir atvērts uz visu pusperiodu un maksimālo spriegumu pie slodzes, ja brīžos t1, t2, t3, tad tikai daļa no tīkla sprieguma ir. izlaista kravā.

4. attēls — vienfāzes taisngriezis: a) ķēde, b) darbības laika diagrammas

Aizkaves leņķi, ko mēra no tiristora dabiskās aizdegšanās brīža, izteiktu grādos, sauc par vadības vai regulēšanas leņķi un apzīmē ar burtu α. Mainot leņķi α (vadības impulsu fāzes nobīde attiecībā pret tiristoru anodu spriegumu), mēs mainām tiristoru atvērtā stāvokļa laiku un attiecīgi koriģēto spriegumu slodzē.