Skema perbaikan AC ke DC yang paling umum

Penyearah adalah perangkat elektronik yang dirancang untuk mengubah energi listrik dari arus bolak-balik menjadi arus searah. Penyearah didasarkan pada perangkat semikonduktor dengan konduksi satu sisi - dioda dan thyristor.

Pada daya beban rendah (hingga beberapa ratus watt), konversi arus bolak-balik menjadi arus searah dilakukan dengan menggunakan penyearah satu fasa. Penyearah semacam itu dirancang untuk memberi daya pada berbagai perangkat elektronik dengan arus searah, belitan eksitasi motor DC dengan daya kecil dan menengah, dll.

Untuk pemahaman yang lebih mudah tentang pengoperasian rangkaian penyearah, kami akan melanjutkan dari perhitungan bahwa penyearah bekerja pada beban resistif.

Sirkuit penyearah fase tunggal, setengah gelombang (siklus tunggal).

Gambar 1 menunjukkan rangkaian penyearah paling sederhana. Sirkuit berisi penyearah yang terhubung antara belitan sekunder transformator dan beban.

Gambar 1 - Penyearah setengah gelombang fase tunggal: a) sirkuit - dioda terbuka, b) sirkuit - dioda tertutup, c) diagram waktu operasi

Tegangan u2 berubah secara sinusoidal, yaitumengandung setengah gelombang positif dan negatif (setengah periode). Arus dalam rangkaian beban hanya melewati setengah siklus positif ketika potensi positif diterapkan ke anoda dioda VD (Gbr. 1, a). Dengan polaritas terbalik dari tegangan u2, dioda ditutup, arus pada beban tidak mengalir, tetapi tegangan balik Urev diterapkan ke dioda (Gbr. 1, b).

Che. hanya satu setengah gelombang dari tegangan belitan sekunder yang dilepaskan melintasi beban. Arus pada beban hanya mengalir dalam satu arah dan merupakan arus searah, meskipun memiliki karakter berdenyut (Gbr. 1, c). Bentuk tegangan (arus) ini disebut pulsa DC.

Tegangan dan arus yang diperbaiki mengandung komponen DC (berguna) dan komponen AC (riak). Sisi kualitas operasi penyearah dievaluasi oleh hubungan antara komponen yang berguna dan eksitasi tegangan dan arus. Faktor riak dari rangkaian ini adalah 1,57. Nilai rata-rata tegangan terkoreksi untuk periode Un = 0,45U2. Nilai maksimum tegangan balik dioda Urev.max = 3.14Un.

Keuntungan dari rangkaian ini adalah kesederhanaannya, kerugiannya: penggunaan trafo yang buruk, tegangan balik dioda yang besar, rasio riak yang tinggi dari tegangan yang diperbaiki.

Rangkaian penyearah jembatan satu fasa

Ini terdiri dari empat dioda yang terhubung dalam rangkaian jembatan. Belitan sekunder transformator dihubungkan ke satu diagonal jembatan, dan beban ke diagonal lainnya (Gbr. 2). Titik umum katoda dioda VD2, VD4 adalah kutub positif penyearah, titik umum anoda dioda VD1, VD3 adalah kutub negatif.

Gambar 2-Penyearah jembatan satu fasa: a) rangkaian penyearah setengah gelombang positif, b) penyearah setengah gelombang negatif, c) diagram waktu operasi

Polaritas tegangan pada belitan sekunder berubah dengan frekuensi jaringan suplai. Dioda di sirkuit ini beroperasi berpasangan secara seri. Dalam setengah siklus positif dari tegangan u2, dioda VD2, VD3 menghantarkan arus, dan tegangan balik diterapkan ke dioda VD1, VD4 dan ditutup. Selama setengah siklus negatif dari tegangan u2, arus mengalir melalui dioda VD1, VD4, dan dioda VD2, VD3 ditutup.Arus beban mengalir sepanjang waktu dalam satu arah.

Rangkaiannya adalah gelombang penuh (push-pull), karena kedua setengah periode tegangan listrik Un = 0,9U2, koefisien riak — 0,67 didistribusikan ke beban.

Penggunaan rangkaian jembatan peralihan dioda memungkinkan transformator fase tunggal digunakan untuk menyearahkan dua setengah siklus. Selain itu, tegangan balik yang diterapkan ke dioda 2 kali lebih kecil.

Konsumen daya menengah dan tinggi disuplai dengan arus searah dari penyearah tiga fasa, penggunaan yang mengurangi beban arus pada dioda dan mengurangi faktor riak.

Rangkaian penyearah jembatan tiga fasa

Sirkuit terdiri dari enam dioda, yang dibagi menjadi dua kelompok (Gbr. 2.61, a): katoda - dioda VD1, VD3, VD5 dan anoda VD2, VD4, VD6. Beban terhubung antara titik koneksi katoda dan anoda dioda, mis. ke diagonal jembatan berdiri. Sirkuit terhubung ke jaringan tiga fase.

Gambar 3 — Penyearah jembatan tiga fase: a) sirkuit, b) diagram pengaturan waktu operasi

Setiap saat, arus beban mengalir melalui dua dioda.Pada kelompok katoda, dioda dengan potensi anoda tertinggi beroperasi setiap sepertiga periode (Gbr. 3, b). Pada kelompok anoda, pada bagian periode ini, dioda yang katodanya memiliki potensi negatif terbesar bekerja. Masing-masing dioda beroperasi selama sepertiga periode. Faktor riak dari rangkaian ini hanya 0,057.

Penyearah terkontrol - penyearah yang, bersama dengan koreksi tegangan bolak-balik (arus), memberikan pengaturan nilai tegangan (arus) yang dikoreksi.

Penyearah terkontrol digunakan untuk mengontrol kecepatan motor DC, kecerahan cahaya lampu pijar, saat mengisi baterai, dll.

Sirkuit penyearah terkontrol dibangun di atas thyristor dan didasarkan pada pengontrolan momen pembukaan thyristor.

Gambar 4a menunjukkan diagram penyearah terkontrol fase tunggal. Untuk kemungkinan mengoreksi dua setengah gelombang dari tegangan listrik, transformator dengan belitan sekunder dua fase digunakan, di mana dua tegangan dengan fase berlawanan terbentuk. Sebuah thyristor dinyalakan di setiap fase. Setengah siklus positif dari tegangan U2 memperbaiki thyristor VS1, negatif - VS2.

Sirkuit kontrol CS menghasilkan pulsa untuk membuka thyristor. Waktu pulsa pembukaan menentukan berapa banyak setengah gelombang yang dilepaskan dalam beban. Thyristor terbuka ketika ada tegangan positif pada anoda dan pulsa pembuka pada elektroda kontrol.

Jika pulsa tiba pada waktu t0 (Gbr. 4, b), thyristor terbuka untuk seluruh setengah siklus dan tegangan maksimum pada beban, jika pada waktu t1, t2, t3, maka hanya sebagian dari tegangan jaringan yang dilepaskan ke dalam beban.

Gambar 4 — Penyearah satu fasa: a) sirkuit, b) diagram pengaturan waktu operasi

Sudut tunda, diukur dari saat penyalaan alami thyristor, dinyatakan dalam derajat, disebut sudut kontrol atau penyesuaian dan dilambangkan dengan huruf α. Dengan mengubah sudut α (pergeseran fase pulsa kontrol relatif terhadap tegangan anoda thyristor), kami mengubah waktu keadaan terbuka thyristor dan, karenanya, tegangan yang diperbaiki pada beban.