Ταξινόμηση ανορθωτών ημιαγωγών
Μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει την ενέργεια μιας πηγής εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές ρεύμα ονομάζεται ανορθωτής. Ο ανορθωτής μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή μπλοκ διαγράμματος που φαίνεται στο σχ. 1.
Ας χαρακτηρίσουμε τα κύρια στοιχεία του σχήματος:
α) ένας μετασχηματιστής ισχύος χρησιμεύει για να ταιριάζει με την τάση εισόδου και εξόδου του ανορθωτή και τον ηλεκτρικό διαχωρισμό των επιμέρους κυκλωμάτων ανορθωτή (δηλαδή διαχωρίζει το δίκτυο τροφοδοσίας και το δίκτυο φορτίου).
β) ένα μπλοκ βαλβίδας παρέχει μια μονοκατευθυντική ροή ρεύματος στο κύκλωμα φορτίου, ως αποτέλεσμα της οποίας η εναλλασσόμενη τάση μετατρέπεται σε παλμική τάση.
v) φίλτρο εξομάλυνσης σχεδιασμένο να μειώνει τους κυματισμούς τάσης στο φορτίο στην απαιτούμενη τιμή.
Ζ) Ρυθμιστής τάσης, που χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση της μέσης τιμής της ανορθωμένης τάσης όταν η τάση τροφοδοσίας παρουσιάζει διακυμάνσεις ή όταν αλλάζει το ρεύμα φορτίου.
Ρύζι. 1 — Μπλοκ διάγραμμα του ανορθωτή
Η σχέση μεταξύ των παραμέτρων στον ανορθωτή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το κύκλωμα ανορθωτή.Κάτω από το κύκλωμα ανορθωτή κατανοήστε το διάγραμμα σύνδεσης των περιελίξεων του μετασχηματιστή και τη διαδικασία σύνδεσης των βαλβίδων με τις δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή.
Τα κυκλώματα ανορθωτών (ανορθωτές) ταξινομούνται σύμφωνα με τα ακόλουθα κύρια χαρακτηριστικά:
1. Με τον αριθμό των φάσεων της παροχής εναλλασσόμενου ρεύματος, διακρίνει τους μονοφασικούς ανορθωτές και τριφασικοί ανορθωτές.
2. Με τη μέθοδο σύνδεσης βαλβίδων με τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή — κυκλώματα μηδέν χρησιμοποιώντας το μηδενικό (μεσαίο) σημείο της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή και των κυκλωμάτων γέφυρας στα οποία το σημείο μηδέν είναι απομονωμένο ή οι δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή είναι δέλτα συνδεδεμένος.
Μονοφασικό κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας
Διαγράμματα χρονισμού τάσεων και ρευμάτων ανορθωτή γέφυρας
Με θετική πολικότητα της τάσης στο δευτερεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή (η πολικότητα υποδεικνύεται χωρίς βραχίονες) στο διάστημα 0 — υ1 (0 — π), το ρεύμα μεταφέρεται από τις διόδους D1 και D2. Η πτώση τάσης στις διόδους στο διάστημα αγωγιμότητας είναι κοντά στο μηδέν (ιδανικές βαλβίδες), επομένως ένα θετικό μισό κύμα της τάσης στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή εφαρμόζεται στο φορτίο, δημιουργώντας μια τάση ud = u2 σε αυτό. Στο διάστημα υ1 — υ2 (π — 2π) θα αντιστραφεί η πολικότητα των τάσεων u1 και u2, γεγονός που θα οδηγήσει στο ξεκλείδωμα των διόδων D3 και D4. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση u2 θα συνδεθεί στο φορτίο με την ίδια πολικότητα όπως στο προηγούμενο διάστημα. Επομένως, η τάση εξόδου ud με αμιγώς ωμικό φορτίο του ανορθωτή της γέφυρας έχει τη μορφή μονοπολικών ημικυμάτων τάσης (ud = u2).
3.Η κατανάλωση ισχύος από ανορθωτές φορτίου χωρίζεται σε χαμηλής ισχύος (μονάδες kW), μεσαίας ισχύος (δεκάδες kW) και υψηλής ισχύος (Ppot> 100 kW).
4. Ανεξάρτητα από την ισχύ του ανορθωτή, όλα τα κυκλώματα χωρίζονται σε μονοκύκλου ή μισού κύκλου και δύο κύκλων (πλήρους κύματος).
Μονού κύκλου — πρόκειται για κυκλώματα στα οποία το ρεύμα διέρχεται από τις δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή μία φορά ανά περίοδο (μισή περίοδος ή μέρος αυτής). Όλα τα μηδενικά κυκλώματα είναι μονά.
Ένα μονοφασικό κύκλωμα ανορθωτή πλήρους κύματος με την έξοδο μηδενικού σημείου του μετασχηματιστή
Διαγράμματα χρονισμού μονοφασικού ανορθωτή μηδενικής εξόδου με ενεργό φορτίο
Η ανόρθωση πλήρους κύματος στο κύκλωμα επιτυγχάνεται με την κατασκευή ενός μετασχηματιστή με δύο δευτερεύουσες περιελίξεις. Οι περιελίξεις συνδέονται σε σειρά και έχουν κοινό σημείο μηδέν (κεντρικό). Τα ελεύθερα άκρα των δευτερευόντων περιελίξεων του μετασχηματιστή συνδέονται με τις ανόδους των βαλβίδων D1 και D2 και οι κάθοδοι των βαλβίδων που συνδέονται μεταξύ τους σχηματίζουν τον θετικό πόλο του ανορθωτή. Ο αρνητικός πόλος του ανορθωτή είναι το κοινό (ουδέτερο) σημείο σύνδεσης των δευτερευόντων περιελίξεων. Έτσι, ο μετασχηματιστής χρησιμεύει σε αυτό το κύκλωμα τόσο για να ταιριάζει με το μέγεθος της τάσης τροφοδοσίας και την τάση στο φορτίο, όσο και για να δημιουργήσει ένα μεσαίο (μηδενικό) σημείο. Είναι προφανές ότι οι τάσεις στους ακροδέκτες των δευτερευόντων περιελίξεων του μετασχηματιστή u1 και u2 (ή EMF e1 και e2) είναι ίδιες σε μέγεθος και μετατοπίζονται σε σχέση με το σημείο μηδέν κατά 180 °, δηλ. βρίσκονται σε αντιφάση.
Σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή, αυτή η δίοδος οδηγεί ένα ρεύμα του οποίου το δυναμικό ανόδου είναι θετικό.Επομένως, στο διάστημα 0 — π, η δίοδος D1 είναι ανοιχτή και η τάση φάσης της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή ud = u2-1 εφαρμόζεται στην αντίσταση φορτίου Rn (Rd). Η δίοδος D2 στην περιοχή 0 — π είναι κλειστή επειδή εφαρμόζεται αρνητική τάση σε αυτήν. Στο τέλος του διαστήματος, οι τάσεις και τα ρεύματα στο κύκλωμα είναι μηδέν.
Στο επόμενο διάστημα λειτουργίας του κυκλώματος π — 2π, οι τάσεις του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος αντιστρέφουν την πολικότητα τους, έτσι ώστε η δίοδος D2 να είναι ανοιχτή και η δίοδος D1 να είναι κλειστή. Επίσης, οι διαδικασίες στην αλυσίδα διόρθωσης είναι επαναληπτικές. Η ανορθωμένη καμπύλη τάσης ud αποτελείται από μονοπολικά μισά κύματα της τάσης φάσης της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Το σχήμα του ρεύματος φορτίου με αμιγώς ωμικό φορτίο ακολουθεί το σχήμα της τάσης. Οι δίοδοι D1 και D2 διεξάγουν ρεύμα σε σειρά για μισή περίοδο.
5. Κατόπιν προηγούμενης συνεννόησης:
α) ανορθωτές χαμηλής ισχύος, κατά κανόνα, μονοφασικοί, που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ελέγχου, για την τροφοδοσία μεμονωμένων μπλοκ ηλεκτρονικού εξοπλισμού, σε εξοπλισμό μέτρησης κ.λπ.
β) οι ανορθωτές μέσης και υψηλής ισχύος χρησιμεύουν ως πηγές ενέργειας για βιομηχανικές εγκαταστάσεις.
6. Τα σχήματα ισιώματος χωρίζονται σε απλά και σύνθετα. Τα απλά κυκλώματα περιλαμβάνουν μονοφασικά και τριφασικά, ουδέτερα και κυκλώματα γέφυρας. Σε πολύπλοκα (ή σύνθετα κυκλώματα), πολλά απλά κυκλώματα συνδέονται σε σειρά ή παράλληλα.
7. Ανάλογα με το είδος (φύση) του φορτίου. Τα μονοφασικά κυκλώματα ανορθωτή χαρακτηρίζονται από σημαντικό παλμό της ανορθωμένης τάσης. Για τη μείωση του κυματισμού τάσης στο φορτίο, χρησιμοποιούνται φίλτρα εξομάλυνσης με βάση τα αντιδραστικά στοιχεία των τσοκ (L) και πυκνωτές (ΝΤΟ). Η φύση του κυκλώματος εισόδου του φίλτρου εξομάλυνσης μαζί με το φορτίο καθορίζει τον τύπο του φορτίου στον ανορθωτή. Γίνεται διάκριση μεταξύ λειτουργίας ανορθωτή για ενεργό φορτίο (R — NG), ενεργό-επαγωγικό φορτίο (RL — NG), ενεργό φορτίο και χωρητικό φίλτρο (RC — NG).
Κοινή σε όλους τους ανορθωτές είναι η χρήση τους κυρίως με RL — NG. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι ανορθωτές χαμηλής ισχύος συνήθως λειτουργούν με φίλτρο LC και οι ανορθωτές υψηλής ισχύος με φίλτρο L.
7. Με έλεγχο, διαφοροποιήστε μεταξύ μη ελεγχόμενων και ελεγχόμενων ανορθωτών.
Ph.D. Kolyada L.I.