Razvrstitev polprevodniških usmernikov

Naprava, namenjena pretvarjanju energije vira izmeničnega toka v enosmerni tok, se imenuje usmernik. Usmernik je lahko predstavljen v obliki blokovnega diagrama, prikazanega na sl. 1.

Označimo glavne elemente sheme:

a) močnostni transformator služi za usklajevanje vhodne in izhodne napetosti usmernika ter električno ločitev posameznih tokokrogov usmernika (tj. loči napajalno omrežje in bremensko omrežje);

b) ventilski blok zagotavlja enosmerni tok toka v obremenitvenem tokokrogu, zaradi česar se izmenična napetost pretvori v pulzirajočo napetost;

v) gladilni filter, namenjen zmanjšanju valovanja napetosti v bremenu na zahtevano vrednost;

G) Regulator napetosti, ki se uporablja za stabilizacijo povprečne vrednosti popravljene napetosti pri nihanju napajalne napetosti ali pri spremembi bremenskega toka.

riž. 1 — blokovni diagram usmernika

Razmerje med parametri v usmerniku je v veliki meri odvisno od vezja usmernika.Pod usmerniškim vezjem razumejte povezovalni diagram navitij transformatorja in postopek za priključitev ventilov na sekundarna navitja transformatorja.

Usmerniška vezja (usmerniki) so razvrščena glede na naslednje glavne značilnosti:

1. Po številu faz napajanja z izmeničnim tokom razlikuje enofazne usmernike in trifazni usmerniki.

2. Z metodo priključitve ventilov na sekundarno navitje transformatorja - ničelna vezja z uporabo ničelne (srednje) točke sekundarnega navitja transformatorskih in mostičnih vezij, v katerih je ničelna točka izolirana ali so sekundarna navitja transformatorja delta povezan.

Enofazno mostično usmerniško vezje

Časovni diagrami napetosti in tokov mostnega usmernika

S pozitivno polarnostjo napetosti na sekundarnem navitju transformatorja (polarnost je navedena brez oklepajev) v intervalu 0 - υ1 (0 - π) tok prenašata diodi D1 in D2. Padec napetosti na diodah v prevodnem intervalu je blizu nič (idealni ventili), zato se na obremenitev nanese pozitivni pol val napetosti na sekundarnem navitju transformatorja, ki na njem ustvari napetost ud = u2. V intervalu υ1 — υ2 (π — 2π) bo polarnost napetosti u1 in u2 obrnjena, kar bo vodilo do odklepanja diod D3 in D4. V tem primeru bo napetost u2 priključena na breme z enako polarnostjo kot v prejšnjem intervalu. Zato ima izhodna napetost ud s čisto uporovno obremenitvijo mostnega usmernika obliko unipolarnih polvalov napetosti (ud = u2).

3.Poraba energije po obremenitvah se deli na usmernike nizke moči (enote kW), srednje moči (desetine kW) in velike moči (Ppot> 100 kW).

4. Ne glede na moč usmernika so vsa vezja razdeljena na enociklično ali polciklično in dvociklično (polni val).

Enociklični - to so vezja, v katerih tok prehaja skozi sekundarna navitja transformatorja enkrat na obdobje (polovica obdobja ali del). Vsa ničelna vezja so enojna.

Enofazno polnovalno usmerniško vezje z izhodom ničelne točke transformatorja

Časovni diagrami enofaznega ničelnega izhodnega usmernika z aktivno obremenitvijo

Polno valovno usmerjanje v tokokrogu dosežemo z izdelavo transformatorja z dvema sekundarnima navitjema. Navitja so povezana zaporedno in imajo skupno ničelno (središčno) točko. Prosti konci sekundarnih navitij transformatorja so povezani z anodama ventilov D1 in D2, skupaj povezane katode ventilov pa tvorijo pozitivni pol usmernika. Negativni pol usmernika je skupna (nevtralna) priključna točka sekundarnih navitij. Tako transformator služi v tem vezju za uskladitev velikosti napajalne napetosti in napetosti v obremenitvi ter za ustvarjanje srednje (ničelne) točke. Očitno je, da so napetosti na sponkah sekundarnih navitij transformatorja u1 in u2 (ali EMF e1 in e2) enake velikosti in so premaknjene glede na ničelno točko za 180 °, tj. so v protifazi.

V katerem koli trenutku ta dioda prevaja tok, katerega anodni potencial je pozitiven.Zato je v intervalu 0 - π dioda D1 odprta in fazna napetost sekundarnega navitja transformatorja ud = u2-1 se nanaša na upor obremenitve Rn (Rd). Dioda D2 v območju 0 - π je zaprta, ker je nanjo priključena negativna napetost. Na koncu intervala so napetosti in tokovi v tokokrogu nič.

V naslednjem delovnem intervalu vezja π — 2π napetosti primarnega in sekundarnega navitja zamenjata svojo polarnost, tako da bo dioda D2 odprta, dioda D1 pa zaprta. Tudi procesi v korekcijski verigi so iterativni. Krivulja popravljene napetosti ud je sestavljena iz unipolarnih polvalov fazne napetosti sekundarnega navitja transformatorja. Oblika obremenitvenega toka pri čisto uporovnem bremenu sledi obliki napetosti. Diodi D1 in D2 zaporedno prevajata tok polovično periodo.

5. Po predhodnem dogovoru:

a) usmerniki majhne moči, praviloma enofazni, ki se uporabljajo v krmilnih sistemih, za napajanje posameznih blokov elektronske opreme, v merilni opremi itd.;

b) usmerniki srednje in velike moči služijo kot viri energije za industrijske instalacije.

6. Sheme ravnanja so razdeljene na preproste in zapletene. Enostavna vezja vključujejo enofazna in trifazna vezja, nevtralna vezja in premostitvena vezja. V zapletenih (ali kompleksnih vezjih) je več preprostih vezij povezanih zaporedno ali vzporedno.

7. Glede na vrsto (naravo) obremenitve. Za enofazna usmerniška vezja je značilno znatno pulziranje popravljene napetosti. Za zmanjšanje valovanja napetosti na bremenu se uporabljajo gladilni filtri na osnovi reaktivnih elementov dušilk (L) in kondenzatorji (C). Narava vhodnega tokokroga gladilnega filtra skupaj z obremenitvijo določa vrsto obremenitve usmernika. Razlikujemo med delovanjem usmernika za aktivno obremenitev (R — NG), aktivno induktivno obremenitev (RL — NG), aktivno obremenitev in kapacitivni filter (RC — NG).

Vsem usmernikom je skupno, da se uporabljajo predvsem z RL — NG. To je posledica dejstva, da usmerniki majhne moči najpogosteje delujejo s LC filtrom, usmerniki velike moči pa z L filtrom.

7. Po krmiljenju ločite nekrmiljene in krmiljene usmernike.

dr. Kolyada L.I.