Puolijohteisten tasasuuntaajien luokitus

Tasasuuntaajaksi kutsutaan laitetta, joka on suunniteltu muuttamaan vaihtovirtalähteen energia tasavirraksi. Tasasuuntaaja voidaan esittää kuvassa 1 esitetyn lohkokaavion muodossa. 1.

Luonnehditaan järjestelmän pääelementtejä:

a) tehomuuntajan tehtävänä on sovittaa tasasuuntaajan tulo- ja lähtöjännite sekä yksittäisten tasasuuntauspiirien sähköinen erotus (eli se erottaa syöttöverkon ja kuormaverkon);

b) venttiililohko aikaansaa yksisuuntaisen virran virtauksen kuormituspiirissä, jonka seurauksena vaihtojännite muunnetaan sykkiväksi jännitteeksi;

v) tasoitussuodatin, joka on suunniteltu vähentämään kuorman jännitteen aaltoilua vaadittuun arvoon;

G) Jännitteensäädin, jota käytetään tasasuunnatun jännitteen keskiarvon vakauttamiseksi, kun syöttöjännite vaihtelee tai kuormitusvirta muuttuu.

Riisi. 1 — Tasasuuntaajan lohkokaavio

Tasasuuntaajan parametrien välinen suhde riippuu suurelta osin tasasuuntaajapiiristä.Tasasuuntaajapiirin alla ymmärrä muuntajan käämien kytkentäkaavio ja menettely venttiilien kytkemiseksi muuntajan toisiokäämiin.

Tasasuuntaajapiirit (tasasuuntaajat) luokitellaan seuraavien pääominaisuuksien mukaan:

1. Vaihtovirtalähteen vaiheiden lukumäärän perusteella se erottaa yksivaiheiset tasasuuntaajat ja kolmivaiheiset tasasuuntaajat.

2. Menetelmällä, jossa venttiilit kytketään muuntajan toisiokäämiin — nollapiirit käyttäen muuntajan toisiokäämin nolla (keski) pistettä ja siltapiirit, joissa nollapiste on eristetty tai muuntajan toisiokäämit ovat kolmio yhdistetty.

Yksivaiheinen siltatasasuuntaajapiiri

Siltatasasuuntaajan jännitteiden ja virtojen ajoituskaaviot

Kun muuntajan toisiokäämin jännitteen polariteetti on positiivinen (napaisuus ilmaistaan ​​ilman sulkuja) välillä 0 - υ1 (0 - π), virta kulkee diodeissa D1 ja D2. Jännitteen pudotus diodien yli johtavuusvälissä on lähellä nollaa (ideaaliset venttiilit), joten kuormaan kohdistetaan muuntajan toisiokäämin jännitteen positiivinen puoliaalto, jolloin syntyy jännite ud = u2. Välillä υ1 — υ2 (π — 2π) jännitteiden u1 ja u2 polariteetti vaihtuu, mikä johtaa diodien D3 ja D4 lukituksen avautumiseen. Tässä tapauksessa jännite u2 kytketään kuormaan samalla polariteetilla kuin edellisellä aikavälillä. Siksi lähtöjännite ud siltatasasuuntaajan puhtaasti resistiivisellä kuormalla on yksinapaisen jännitteen puoliaaltojen muodossa (ud = u2).

3.Kuormatasasuuntaajien tehonkulutus jaetaan pienitehoiseen (kW-yksikköä), keskitehoiseen (kymmeniä kW) ja suuritehoiseen (Ppot> 100 kW).

4. Tasasuuntaajan tehosta riippumatta kaikki piirit on jaettu yksitahti- tai puolijaksoisiin ja kaksitahtisiin (täysaalto).

Yksitahti - nämä ovat piirejä, joissa virta kulkee muuntajan toisiokäämien läpi kerran jaksossa (puoli jaksoa tai osa siitä). Kaikki nollapiirit ovat yksittäisiä.

Yksivaiheinen täysaaltotasasuuntaajapiiri muuntajan nollapistelähdöllä

Yksivaiheisen nollalähtötasasuuntaajan ajoituskaaviot aktiivisella kuormalla

Täysaaltotasasuuntaus piirissä saavutetaan tekemällä muuntaja, jossa on kaksi toisiokäämiä. Käämit on kytketty sarjaan ja niillä on yhteinen nollapiste (keskipiste). Muuntajan toisiokäämien vapaat päät on kytketty venttiilien D1 ja D2 anodeihin ja yhteen kytkettyjen venttiilien katodit muodostavat tasasuuntaajan positiivisen navan. Tasasuuntaajan negatiivinen napa on toisiokäämien yhteinen (nolla) liitäntäkohta. Siten muuntaja toimii tässä piirissä sekä sovittamaan syöttöjännitteen ja kuorman jännitteen suuruutta että luomaan keskipisteen (nolla). On selvää, että muuntajan u1 ja u2 (tai EMF e1 ja e2) toisiokäämien liittimissä olevat jännitteet ovat suuruudeltaan samat ja siirretään suhteessa nollapisteeseen 180 °, ts. ovat vastavaiheessa.

Millä tahansa ajanhetkellä tämä diodi johtaa virtaa, jonka anodipotentiaali on positiivinen.Siksi välillä 0 — π diodi D1 on auki ja muuntajan toisiokäämin vaihejännite ud = u2-1 syötetään kuormitusvastukseen Rn (Rd). Diodi D2 alueella 0 — π on suljettu, koska siihen on kytketty negatiivinen jännite. Välin lopussa piirin jännitteet ja virrat ovat nolla.

Seuraavalla π — 2π-piirin toimintajaksolla ensiö- ja toisiokäämien jännitteet vaihtavat napaisuuden, jolloin diodi D2 on auki ja diodi D1 kiinni. Myös korjausketjun prosessit ovat iteratiivisia. Tasasuunnattu jännitekäyrä ud koostuu muuntajan toisiokäämin vaihejännitteen unipolaarisista puoliaalloista. Kuormavirran muoto puhtaasti resistiivisellä kuormalla seuraa jännitteen muotoa. Diodit D1 ja D2 johtavat virtaa sarjaan puolen jakson ajan.

5. Ennakkotilauksesta:

a) pienitehoiset tasasuuntaajat, pääsääntöisesti yksivaiheiset, joita käytetään ohjausjärjestelmissä, sähkölaitteiden yksittäisten lohkojen, mittauslaitteiden jne. tehostamiseksi;

b) Keski- ja suuritehoiset tasasuuntaajat toimivat virtalähteinä teollisuuslaitoksissa.

6. Oikaisusuunnitelmat jaetaan yksinkertaisiin ja monimutkaisiin. Yksinkertaisia ​​piirejä ovat yksivaiheiset ja kolmivaiheiset, nolla- ja siltapiirit. Monimutkaisissa (tai monimutkaisissa piireissä) useita yksinkertaisia ​​piirejä on kytketty sarjaan tai rinnan.

7. Lastin tyypin (luonteen) mukaan. Yksivaiheisille tasasuuntauspiireille on tunnusomaista tasasuunnatun jännitteen merkittävä pulsaatio. Kuorman jännitteen aaltoilun vähentämiseksi käytetään tasoitussuodattimia, jotka perustuvat kuristimien reaktiivisiin elementteihin (L) ja kondensaattorit (C). Tasoitussuodattimen tulopiirin luonne yhdessä kuorman kanssa määrää tasasuuntaajan kuormituksen tyypin. Erotetaan tasasuuntaajan toiminta aktiivisella kuormalla (R — NG), aktiivi-induktiivisella kuormalla (RL — NG), aktiivisella kuormalla ja kapasitiivisella suodattimella (RC — NG).

Yhteistä kaikille tasasuuntaajille on niiden käyttö pääasiassa RL — NG:n kanssa. Tämä johtuu siitä, että pienitehoiset tasasuuntaajat toimivat useimmiten LC-suodattimen kanssa ja suuritehoiset tasasuuntaajat L-suodattimella.

7. Erottele ohjaamattomat ja ohjatut tasasuuntaajat toisistaan.

Ph.D. Kolyada L.I.