Випрямлячі на діодах

Випрямлячем називається електронний пристрій, що перетворює енергію змінного струму (зазвичай синусоїдальної) в енергію постійного струму.

однофазні випрямлячі

Основним елементом випрямляча є напівпровідниковий діод - вентиль.

Для перетворення однофазного змінного напруги в джерелах в основному використовують три схеми: однополуперіодним, двухполуперіодної бруківки і двухполуперіодним з середньою точкою трансформатора.

Схема однополупериодного випрямляча і тимчасові діаграми приведені на рис. 1.

Випрямляч складається з трансформатора ТV. первинна обмотка якого включена в мережу змінного струму, а послідовно з вторинною включений діод VD і опір навантаження. Трансформатор служить для отримання необхідного рівня змінної напруги і гальванічної розв'язки ланцюгів змінного і випрямленого струму.

Перевагою такої схеми є її простота. Недоліками - високий коефіцієнт пульсації випрямленої напруги і наявність постійної складової струму у вторинній обмотці трансформатора. Ці недоліки можуть бути значно зменшені при використанні двухполуперіодних схемвипрямлення.

Двухполуперіодний мостовий випрямляч (рис. 2 а) складається з трансформатора ТV і чотирьох діодів VD 1 -VD 4, включених по мостовій схемі. До однієї діагоналі моста підключена обмотка трансформатора, до іншої - навантажувальний опір. Кожна пара діодів працює по черзі. У перший напівперіод напруги U2 відкриті діоди VD 1 і VD 3, а VD 2 і VD 4 закриті. Струм навантаження протікає через діоди VD 1, VD 3 і опір в напрямку від точки 1 до точки 2. Наступний напівперіод напруга негативно, діоди VD 1, VD 3 замкнені, а діоди VD 2, VD 4 відкриті. Струм навантаження протікає через діоди VD 2, VD4 і опір в напрямку від точки 1 до точки 2. Тимчасові діаграми показані на рис. 2 б.

У цій схемі середнє значення випрямлених напруги і струму, приблизно, в два рази більше, а пульсації значно менше в порівнянні з однополуперіодним випрямлячем. У той же час кількість діодів збільшилася в чотири рази.

Двухполуперіодний випрямляч з висновком середньої точки вторинної обмотки трансформатора (рис. 3 а) можна розглядати як об'єднані разом два однополуперіодних випрямляча. У кожен напівперіод напруги працює або верхня, або нижня частина схеми. При позитивному напрузі діод VD 1 відкритий, діод VD 2 закритий. Струм навантаження протікає через діод VD 1 і від точки 1 до точки 2. Наступний напівперіод позитивно напрямок. Діод VD 1 закритий, VD 2 - відкритий. Струм навантаження протікає через діод VD 2 і також від точки 1 до точки 2 (рис. 3 б).

Ця схема має ті ж переваги перед однополуперіодним випрямлячем, що і бруківка схема. Кількість діодів в два рази менше, ніж у мостового випрямляча, але застосування трансформатора збільшує її масу і габарити.

трифазні випрямлячі

У трифазних ланцюгах змінного струму промислової частоти (50 Гц) в основному використовують дві схеми випрямлячів: трифазний випрямляч з нейтральною точкою і трифазний мостовий випрямляч. Трифазні випрямлячі використовують як випрямлячі середньої і великої потужності (середні значення випрямленого струму досягають сотні ампер).

До складу трифазного випрямляча з нейтральною точкою (рис. 4 а) входять трифазний трансформатор з з'єднанням обмоток зіркою, три діода, включені в кожну фазу вторинної обмотки трансформатора, і навантажувальний резистор.

Діоди випрямляча працюють по черзі, кожен протягом третини періоду. Струм навантаження дорівнює сумі струмів кожного діода і має завжди один і той же напрямок. Як видно з тимчасової діаграми (рис. 4 б), пульсації випрямленої напруги значно нижче, ніж у однофазних випрямлячів. До переваг випрямляча з нейтральною точкою слід віднести його високу надійність і мінімальна кількість діодів.

Схема трифазного мостового випрямляча (рис. 5 а) містить шість діодів, включених по мостовій схемі в фази вторинної обмотки трифазного трансформатора.

Загальна точка першої групи діодів VD 1, VD 3, VD 5 являє собою позитивний полюс на опорі навантаження, а другої групи VD 2, VD 4, VD 6 - негативний полюс. У випрямлячі виникає струм через навантажувальний опір і два відповідних діода в кожен момент часу, коли до діодів докладено найбільшу напругу. Причому в будь-який інтервал часу струми завжди мають один і той же напрям (рис. 5 б). Коефіцієнт пульсації трифазного мостового випрямляча на порядок нижче, ніж однофазного двухполуперіодного випрямляча.