Cele mai comune scheme de rectificare AC la DC

Un redresor este un dispozitiv electronic conceput pentru a converti energia electrică din curent alternativ în curent continuu. Redresoarele se bazează pe dispozitive semiconductoare cu conducție unilaterală - diode și tiristoare.

La putere de sarcină mică (până la câteva sute de wați), conversia curentului alternativ în curent continuu se realizează folosind redresoare monofazate. Astfel de redresoare sunt proiectate pentru a alimenta diverse dispozitive electronice cu curent continuu, înfășurări de excitație ale motoarelor de curent continuu de putere mică și medie etc.

Pentru o înțelegere mai ușoară a funcționării circuitelor redresoare, vom porni de la calculul că redresorul funcționează pe o sarcină rezistivă.

Circuit de redresare monofazat, semiundă (un singur ciclu).

Figura 1 prezintă cel mai simplu circuit de redresare. Circuitul conține un redresor conectat între înfășurarea secundară a transformatorului și sarcină.

Figura 1 - Redresor monofazat semiundă: a) circuit - diodă deschisă, b) circuit - diodă închisă, c) diagrame de timp de funcționare

Tensiunea u2 se modifică într-o manieră sinusoidală, adică.conține semi-unde pozitive și negative (semi-perioade). Curentul din circuitul de sarcină trece numai în semicicluri pozitive când se aplică un potențial pozitiv anodului diodei VD (Fig. 1, a). Cu polaritatea inversă a tensiunii u2, dioda este închisă, curentul din sarcină nu curge, dar tensiunea inversă Urev este aplicată diodei (Fig. 1, b).

Che. numai o jumătate de undă din tensiunea înfășurării secundare este eliberată pe sarcină. Curentul din sarcină circulă doar într-o singură direcție și este curent continuu, deși are caracter pulsatoriu (Fig. 1, c). Această formă de tensiune (curent) se numește impuls DC.

Tensiunile și curenții redresați conțin o componentă DC (utilă) și o componentă AC (ondulări). Latura de calitate a funcționării redresorului este evaluată prin relația dintre componenta utilă și excitația de tensiune și curent. Factorul de ondulare al acestui circuit este 1,57. Valoarea medie a tensiunii corectate pentru perioada Un = 0,45U2. Valoarea maximă a tensiunii inverse a diodei Urev.max = 3,14Un.

Avantajul acestui circuit este simplitatea sa, dezavantajele: utilizarea slabă a transformatorului, tensiune inversă mare a diodei, raport mare de ondulare a tensiunii redresate.

Circuit redresor în punte monofazat

Este format din patru diode conectate într-un circuit de punte. Înfășurarea secundară a transformatorului este conectată la o diagonală a podului, iar sarcina la cealaltă (Fig. 2). Punctul comun al catozilor diodelor VD2, VD4 este polul pozitiv al redresorului, punctul comun al anozilor diodelor VD1, VD3 este polul negativ.

Figura 2-Redresoare cu punte monofazată: a) circuit de redresare cu jumătate de undă pozitivă, b) redresare cu jumătate de undă negativă, c) diagrame de timp de funcționare

Polaritatea tensiunii din înfășurarea secundară se modifică odată cu frecvența rețelei de alimentare. Diodele din acest circuit funcționează în perechi în serie. În semiciclul pozitiv al tensiunii u2, diodele VD2, VD3 conduc curentul, iar tensiunea inversă este aplicată diodelor VD1, VD4 și se închid. În timpul semiciclului negativ al tensiunii u2, curentul trece prin diodele VD1, VD4, iar diodele VD2, VD3 sunt închise.Curentul de sarcină circulă tot timpul într-o singură direcție.

Circuitul este undă completă (push-pull), deoarece ambele semiperioade ale tensiunii de rețea Un = 0,9U2, coeficientul de ondulare - 0,67 sunt distribuite pe sarcină.

Utilizarea unui circuit de punte de comutare cu diode permite utilizarea unui transformator monofazat pentru a rectifica două semicicluri. În plus, tensiunea inversă aplicată diodei este de 2 ori mai mică.

Consumatorii de putere medie și mare sunt alimentați cu curent continuu de la redresoare trifazate, a cărui utilizare reduce sarcina de curent pe diode și reduce factorul de ondulare.

Circuit redresor trifazat în punte

Circuitul este format din șase diode, care sunt împărțite în două grupuri (Fig. 2.61, a): catod - diode VD1, VD3, VD5 și anod VD2, VD4, VD6. Sarcina este conectată între punctele de conectare ale catozilor și anozii diodelor, adică. până la diagonala podului în picioare. Circuitul este conectat la o rețea trifazată.

Figura 3 — Redresor în punte trifazat: a) circuit, b) diagrame de timp de funcționare

În orice moment, curentul de sarcină trece prin două diode.În grupul catodic, dioda cu cel mai mare potențial anodic funcționează în fiecare treime a perioadei (Fig. 3, b). În grupul anodic, în această parte a perioadei, funcționează dioda al cărei catod are cel mai mare potențial negativ. Fiecare dintre diode funcționează timp de o treime din perioadă. Factorul de ondulare al acestui circuit este de numai 0,057.

Redresoare controlate - redresoare care, împreună cu corectarea tensiunii alternative (curent), asigură reglarea valorii tensiunii (curentului) corectate.

Redresoarele controlate sunt folosite pentru a controla viteza motoarelor de curent continuu, luminozitatea strălucirii lămpilor cu incandescență, la încărcarea bateriilor etc.

Circuitele redresoare controlate sunt construite pe tiristoare și se bazează pe controlul momentului de deschidere al tiristoarelor.

Figura 4a prezintă o diagramă a unui redresor controlat monofazat. Pentru posibilitatea corectării a două semi-unde ale tensiunii de rețea, se folosește un transformator cu o înfășurare secundară bifazată, în care se formează două tensiuni cu faze opuse. Un tiristor este pornit în fiecare fază. Semiciclul pozitiv al tensiunii U2 redresează tiristorul VS1, negativul - VS2.

Circuitul de control CS generează impulsuri pentru a deschide tiristoarele. Momentul impulsului de deschidere determină cât de mult din semiundă este eliberată în sarcină. Tiristorul se deschide atunci când există o tensiune pozitivă pe anod și un impuls de deschidere pe electrodul de control.

Dacă pulsul ajunge la momentul t0 (Fig. 4, b), tiristorul este deschis pentru întregul semiciclu și tensiunea maximă la sarcină, dacă la momentele t1, t2, t3, atunci doar o parte din tensiunea rețelei este eliberat în sarcină.

Figura 4 — Redresor monofazat: a) circuit, b) diagrame de timp de funcționare

Unghiul de întârziere, măsurat din momentul aprinderii naturale a tiristorului, exprimat în grade, se numește unghi de control sau de reglare și este notat cu litera α. Prin schimbarea unghiului α (defazarea impulsurilor de control în raport cu tensiunea anozilor tiristoarelor), modificăm timpul stării deschise a tiristoarelor și, în consecință, tensiunea corectată în sarcină.