Најчешће шеме исправљања наизменичне и једносмерне струје

Исправљач је електронски уређај дизајниран да претвара електричну енергију из наизменичне струје у једносмерну. Исправљачи су засновани на полупроводничким уређајима са једностраном проводношћу - диодама и тиристорима.

При малој снази оптерећења (до неколико стотина вати), претварање наизменичне струје у једносмерну врши се помоћу једнофазних исправљача. Такви исправљачи су дизајнирани да напајају различите електронске уређаје једносмерном струјом, побудне намотаје ДЦ мотора мале и средње снаге итд.

Ради лакшег разумевања рада исправљачких кола полазићемо од прорачуна да исправљач ради на отпорно оптерећење.

Једнофазни, полуталасни (једноциклусни) исправљачки круг

На слици 1 приказано је најједноставније коло за исправљање. Коло садржи исправљач повезан између секундарног намотаја трансформатора и оптерећења.

Слика 1 – Једнофазни полуталасни исправљач: а) коло – диода отворена, б) коло – диода затворена, в) временски дијаграми рада

Напон у2 се мења на синусоидан начин, тј.садржи позитивне и негативне полуталасе (полупериоде). Струја у колу оптерећења пролази само у позитивним полупериодима када се на аноду диоде ВД примени позитиван потенцијал (слика 1, а). Са обрнутим поларитетом напона у2, диода је затворена, струја у оптерећењу не тече, али се на диоду примењује обрнути напон Урев (слика 1, б).

Цхе. преко оптерећења се ослобађа само један полуталас напона секундарног намотаја. Струја у оптерећењу тече само у једном правцу и једносмерна је струја, иако има пулсирајући карактер (слика 1, ц). Овај облик напона (струје) назива се ДЦ импулс.

Исправљени напони и струје садрже једносмерну (корисну) компоненту и наизменичну компоненту (таласање). Квалитетна страна рада исправљача се оцењује односом између корисне компоненте и напонске и струјне побуде. Фактор таласања овог кола је 1,57. Просечна вредност коригованог напона за период Ун = 0,45У2. Максимална вредност реверзног напона диоде Урев.мак = 3.14Ун.

Предност овог кола је његова једноставност, недостаци: лоша употреба трансформатора, велики обрнути напон диоде, висок однос таласања исправљеног напона.

Једнофазни мостни исправљачки круг

Састоји се од четири диоде повезане у премосни круг. Секундарни намотај трансформатора је спојен на једну дијагоналу моста, а оптерећење на другу (сл. 2). Заједничка тачка катода диода ВД2, ВД4 је позитивни пол исправљача, заједничка тачка анода диода ВД1, ВД3 је негативни пол.

Слика 2-Монофазни мосни исправљач: а) позитивно полуталасно исправљачко коло, б) негативно полуталасно исправљач, ц) временски дијаграми рада

Поларитет напона у секундарном намотају се мења са фреквенцијом напојне мреже. Диоде у овом колу раде у паровима у серији. У позитивном полупериоду напона у2, диоде ВД2, ВД3 проводе струју, а обрнути напон се примењује на диоде ВД1, ВД4 и оне се затварају. Током негативног полупериода напона у2 струја тече кроз диоде ВД1, ВД4, а диоде ВД2, ВД3 су затворене.Струја оптерећења тече све време у једном правцу.

Коло је пуноталасно (пусх-пулл), пошто су оба полупериода мрежног напона Ун = 0,9У2, коефицијент таласања — 0,67 распоређени су по оптерећењу.

Употреба диодног склопног моста омогућава коришћење једнофазног трансформатора за исправљање два полуциклуса. Поред тога, обрнути напон примењен на диоду је 2 пута мањи.

Потрошачи средње и велике снаге се напајају једносмерном струјом из трофазни исправљачи, чија употреба смањује тренутно оптерећење диода и смањује фактор таласања.

Трофазно мостно исправљачко коло

Коло се састоји од шест диода, које су подељене у две групе (слика 2.61, а): катода — диоде ВД1, ВД3, ВД5 и анода ВД2, ВД4, ВД6. Оптерећење је повезано између спојних тачака катода и анода диода, тј. до дијагонале стајаћег моста. Коло је повезано на трофазну мрежу.

Слика 3 — Трофазни мостни исправљач: а) коло, б) временски дијаграми рада

У било ком тренутку, струја оптерећења тече кроз две диоде.У катодној групи, диода са највећим анодним потенцијалом ради током сваке трећине периода (сл. 3, б). У анодној групи, у овом делу периода, ради диода чија катода има највећи негативни потенцијал. Свака од диода ради једну трећину периода. Фактор таласања овог кола је само 0,057.

Контролисани исправљачи - исправљачи који уз корекцију наизменичног напона (струје) обезбеђују регулацију вредности коригованог напона (струје).

Контролисани исправљачи се користе за контролу брзине ДЦ мотора, јачине сјаја сијалица са жарном нити, при пуњењу батерија итд.

Контролисана исправљачка кола су изграђена на тиристорима и заснована су на контроли момента отварања тиристора.

На слици 4а приказан је дијаграм једнофазног управљаног исправљача. За могућност корекције два полуталаса мрежног напона користи се трансформатор са двофазним секундарним намотајем у коме се формирају два напона са супротним фазама. У свакој фази се укључује тиристор. Позитивни полу-циклус напона У2 исправља тиристор ВС1, негативан - ВС2.

ЦС контролно коло генерише импулсе за отварање тиристора. Време отварања импулса одређује колико се полуталаса ослобађа у оптерећењу. Тиристор се отвара када постоји позитиван напон на аноди и импулс отварања на контролној електроди.

Ако импулс стигне у време т0 (сл. 4, б), тиристор је отворен за цео полупериод и максимални напон на оптерећењу, ако у тренуцима т1, т2, т3, онда је само део напона мреже пуштен у терет.

Слика 4 — Монофазни исправљач: а) коло, б) временски дијаграми рада

Угао кашњења, мерен од тренутка природног паљења тиристора, изражен у степенима, назива се контролни или подешавајући угао и означава се словом α. Променом угла α (фазни помак контролних импулса у односу на напон анода тиристора) мењамо време отвореног стања тиристора и, сходно томе, кориговани напон у оптерећењу.