Parametre a schémy usmerňovača

Usmerňovač - statické zariadenie slúžiace na premenu striedavého prúdu zdroja (sieťovej siete) na jednosmerný prúd. Usmerňovač sa skladá z transformátora, ventilovej skupiny a vyhladzovacieho filtra (obr. 1).

Transformátor Tr plní niekoľko funkcií: mení napätie siete Uin na hodnotu U1 potrebnú na korekciu, elektricky oddeľuje záťaž H od siete, prevádza počet fáz striedavého prúdu.

Skupina ventilov VG je prevedená striedavý prúd na pulzujúci jednosmerka. Vyhladzovací filter SF znižuje zvlnenie usmerneného napätia (prúdu) na hodnotu prijateľnú pre záťaž. Transformátor Tr a vyhladzovací filter SF sú voliteľné prvky obvodu usmerňovača.

Ryža. 1. Bloková schéma usmerňovača

Hlavné parametre charakterizujúce kvalitu práce usmerňovača sú:

• priemerné hodnoty usmerneného (výstupného) napätia Ustreda a prúdu Azstreda,

• frekvencia zvlnenia je n výstupné napätie (prúd),

• faktor zvlnenia p, rovný pomeru amplitúdy vlnového napätia k priemernej hodnote výstupného napätia.Namiesto faktora zvlnenia p sa často používa faktor zvlnenia pre prvú harmonickú, ktorý sa rovná pomeru amplitúdy prvej harmonickej výstupného napätia k jej priemernej hodnote,

• vonkajšia charakteristika — závislosť priemernej hodnoty usmerneného napätia od priemernej hodnoty usmerneného prúdu,

• c. p. atď. η = Puseful / Pmínusy = Puseful / (užitočné + Ptr + Pvg + Pf), kde Ptr, Pvg, Pf — spotreba energie v transformátore, v skupine ventilov a vyhladzovacom filtri.

Činnosť usmerňovača (skupiny ventilov) je založená na vlastnostiach ventilov - nelineárnych dvojpólových zariadení, ktoré prechádzajú prúdom hlavne v jednom (doprednom) smere.

Ako ventily sa bežne používajú polovodičové diódy. Ventil s nulovým dopredným odporom a nekonečným spätným odporom sa nazýva ideálny.

Prúdovo-napäťové charakteristiky skutočných brán sú blízke V. a. NS. ideálny ventil. Na prevádzku v usmerňovačoch sa ventily vyberajú podľa prevádzkových parametrov, ktoré zahŕňajú:

• najvyšší (konštantný) pracovný prúd Az cmax - maximálna prípustná priemerná hodnota korigovaného prúdu pretekajúceho ventilom pri jeho prevádzke v obvode s poldennou odporovou záťažou (pri normálnych podmienkach chladenia pre daný ventil a teplote, ktorá nepresahuje limitná hodnota),

• maximálne prípustné spätné napätie (amplitúda) Urevmax — spätné napätie, ktorému ventil vydrží dlhú dobu. Napätie Urevmax sa spravidla rovná polovici prierazného napätia,

• pokles napätia v priepustnom smere Upr — priemerná hodnota napätia v priepustnom smere v polovici obvodu usmerňovača pracujúceho na odporovej záťaži pri menovitom prúde.

• spätný prúd Iobr — hodnota prúdu pretekajúceho ventilom, keď je naň privedené prípustné spätné napätie,

• maximálny výkon Pmax — maximálny povolený výkon, ktorý môže ventil rozptýliť.

Narovnávacie reťaze

Najbežnejšie schémy usmerňovania sú znázornené na obrázkoch, kde sú prijaté nasledujúce označenia: mc je počet fáz sieťového napätia, m1 je počet fáz napätia na vstupe usmerňovacieho obvodu (na výstupe transformátor), m = fп / fc — koeficient rovný pomeru frekvencie vĺn výstupného napätia k frekvencii sieťového napätia. Pretože ventily sú zobrazené všade polovodičové diódy.

Najbežnejší tvar usmerňovania a výstupného napätia pri prevádzke na odporovej záťaži:

Jednofázový obvod polvlnového usmerňovača (mc = 1, m1 = 1, m = 1)

Jednofázový obvod celovlnného usmerňovača (obvod mostového usmerňovača mc = 1, m1 = 1, m = 2)

Jednofázový usmerňovací obvod so stredovým výstupom (mc = 1, m1 = 2, m = 2)

Trojfázový usmerňovací obvod s nulovým výstupom (mc = 3, m1 = 3, m = 3)

Trojfázový mostíkový usmerňovací obvod (mc = 3, m1 = 3, m = 6)

Základné vzťahy pre usmerňovacie obvody pracujúce na odporovej záťaži Rn za predpokladu, že transformátor a ventily sú ideálne sú uvedené v tabuľke: