Parametry a schémata usměrňovače

Usměrňovač - statické zařízení sloužící k přeměně střídavého proudu zdroje (sítě) na stejnosměrný proud. Usměrňovač se skládá z transformátoru, ventilové skupiny a vyhlazovacího filtru (obr. 1).

Transformátor Tr plní několik funkcí: mění napětí sítě Uin na hodnotu U1 potřebnou pro korekci, elektricky odděluje zátěž H od sítě, převádí počet fází střídavého proudu.

Skupina ventilů VG je převedena střídavý proud na pulzující jednosměrný. Vyhlazovací filtr SF snižuje zvlnění usměrněného napětí (proudu) na hodnotu přijatelnou pro zátěž. Transformátor Tr a vyhlazovací filtr SF jsou volitelnými prvky obvodu usměrňovače.

Rýže. 1. Blokové schéma usměrňovače

Hlavní parametry charakterizující kvalitu práce usměrňovače jsou:

• průměrné hodnoty usměrněného (výstupního) napětí Ustředa a proudu Azstředa,

• frekvence zvlnění je n výstupní napětí (proud),

• faktor zvlnění p, rovný poměru amplitudy vlnového napětí k průměrné hodnotě výstupního napětí.Místo faktoru zvlnění p se často používá faktor zvlnění pro první harmonickou, který se rovná poměru amplitudy první harmonické výstupního napětí k její průměrné hodnotě,

• vnější charakteristika — závislost průměrné hodnoty usměrněného napětí na průměrné hodnotě usměrněného proudu,

• c. p. atd. η = Puseful / Pminuses = Puseful / (užitečné + Ptr + Pvg + Pf), kde Ptr, Pvg, Pf — spotřeba energie v transformátoru, ve skupině ventilů a vyhlazovacím filtru.

Činnost usměrňovače (skupiny ventilů) je založena na vlastnostech ventilů — nelineárních dvousvorkových zařízení, která propouštějí proud převážně v jednom (dopředném) směru.

Jako ventily se běžně používají polovodičové diody. Ventil s nulovým dopředným odporem a nekonečným zpětným odporem se nazývá ideální.

Proudově-napěťové charakteristiky skutečných bran se blíží V. a. NS. ideální ventil. Pro provoz v usměrňovačích se ventily vybírají podle provozních parametrů, které zahrnují:

• nejvyšší (konstantní) pracovní proud Az cmax - maximální přípustná průměrná hodnota korigovaného proudu protékajícího ventilem při jeho provozu v půldenním odporovém zatěžovacím okruhu (za normálních podmínek chlazení pro daný ventil a teploty, která nepřesahuje limitní hodnota),

• maximální povolené zpětné napětí (amplituda) Urevmax — zpětné napětí, které ventil vydrží dlouhou dobu. Napětí Urevmax se zpravidla rovná polovině průrazného napětí,

• pokles napětí v propustném směru Upr — průměrná hodnota napětí v propustném směru v polovině obvodu usměrňovače pracujícího na odporové zátěži při jmenovitém proudu.

• zpětný proud Iobr — hodnota proudu protékajícího ventilem, když je na něj přivedeno přípustné zpětné napětí,

• maximální výkon Pmax — maximální přípustný výkon, který může ventil rozptýlit.

Rovnací řetězy

Nejběžnější usměrňovací schémata jsou znázorněna na obrázcích, kde jsou převzata následující označení: mc je počet fází síťového napětí, m1 je počet fází napětí na vstupu usměrňovacího obvodu (na výstupu transformátor), m = fп / fc — koeficient rovný poměru frekvence vln výstupního napětí k frekvenci síťového napětí. Protože ventily jsou zobrazeny všude polovodičové diody.

Nejběžnější tvar usměrnění a výstupního napětí při provozu na odporové zátěži:

Obvod jednofázového půlvlnného usměrňovače (mc = 1, m1 = 1, m = 1)

Jednofázový celovlnný usměrňovací obvod (můstkový usměrňovací obvod mc = 1, m1 = 1, m =2)

Jednofázový usměrňovací obvod se středovým výstupem (mc = 1, m1 = 2, m = 2)

Třífázový usměrňovací obvod s nulovým výstupem (mc =3, m1 =3, m =3)

Třífázový můstkový usměrňovací obvod (mc =3, m1 =3, m =6)

Základní vztahy pro usměrňovací obvody pracující na odporové zátěži Rn za předpokladu, že transformátor a ventily jsou ideální, jsou uvedeny v tabulce: