단상 정류기 - 작동 방식 및 원리

정류기는 입력 AC 전압을 DC 전압으로 변환하도록 설계된 장치입니다. 정류기의 주요 모듈은 AC를 DC 전압으로 직접 변환하는 정맥 톱 세트입니다.

네트워크 매개변수를 부하 매개변수와 일치시켜야 하는 경우 정류기 세트는 정합 변압기를 통해 네트워크에 연결됩니다. 공급망의 위상 수에 따라 정류기는 단상이며 삼상… 여기에서 자세한 내용 보기 — 반도체 정류기의 분류… 이 기사에서는 단상 정류기의 작동을 고려할 것입니다.

단상 반파 정류기

가장 간단한 정류기 회로는 단상 반파 정류기입니다(그림 1).

쌀. 1. 단상 제어 반파 정류기의 개략도

R-부하 정류기의 작동 개략도는 그림 2에 나와 있습니다.

쌀. 2. R-부하용 정류기의 작동 방식

사이리스터를 열려면 두 가지 조건이 충족되어야 합니다.

1) 양극의 전위가 음극의 전위보다 높아야 한다.

2) 제어 전극에 개방 펄스를 인가해야 합니다.

이 회로의 경우 이러한 조건의 동시 충족은 공급 전압의 양의 반 주기 동안에만 가능합니다. 펄스 위상 제어 시스템(SIFU)은 공급 전압의 양의 NSoluneriods에서만 개방 펄스를 형성해야 합니다.

신청할 때 사이리스터 θ = α 시점에서 개방 펄스의 VS1 사이리스터 VS1이 열리고 공급 전압 U가 나머지 양의 반 주기 동안 load1에 적용됩니다(밸브 양단의 순방향 전압 강하 ΔUv는 전압 U1(ΔUv에 비해 중요하지 않음) = 1 - 2V) ). 부하 R — 활성이므로 부하의 전류는 전압의 모양을 반복합니다.

양의 반주기가 끝나면 부하 전류 i와 밸브 VS1이 0으로 감소하고(θ = nπ) 전압 U1이 부호를 변경합니다. 따라서 역 전압이 사이리스터 VS1에 적용되어 제어 속성을 닫고 복원합니다.

주기적으로 극성을 변경하는 전원 전압의 영향으로 밸브를 전환하는 것을 자연이라고합니다.

하나의 와이어가 변경되면 공급 전압이 부하에 적용되는 양의 반주기의 일부가 변경되어 전력 소비가 조절된다는 것을 다이어그램에서 볼 수 있습니다. 주입 α는 자연 개방 순간과 비교하여 사이리스터 개방 순간의 지연을 특성화하고 밸브의 개방(제어) 각도라고 합니다.

EMF 및 정류기 전류는 방향이 일정하지만 크기가 일정하지 않은 양의 반 사인파의 연속적인 세그먼트입니다. 정류된 EMF와 전류는 주기적인 맥동 특성을 가집니다. 그리고 모든 주기 함수는 푸리에 급수로 확장할 수 있습니다.

e(t) = E + en(T),

여기서 E는 수정된 EMF의 상수 구성 요소이며, en(T) — 모든 고조파 구성 요소의 합과 같은 가변 구성 요소입니다.

따라서 부하에는 가변 성분 en(t)에 의해 왜곡된 일정한 EMF가 가해진다고 가정할 수 있습니다. EMF E의 영구 구성 요소는 정류된 EMF의 주요 특성입니다.

부하 전압을 변경하여 조절하는 프로세스를 위상 제어... 이 체계에는 몇 가지 단점이 있습니다.

1) 수정된 EMF에서 더 높은 고조파의 높은 함량;

2) EMF 및 전류의 큰 물결;

3) 간헐적인 회로 작동;

4) 낮은 회로 전압 사용(kche =0.45).

정류기의 차단 전류 작동 모드는 정류기 부하 회로의 전류가 차단되는 모드, 즉 0이 됩니다.

능동 유도 부하에서 작동할 때 단상 단일 반파 정류기

RL 부하에 대한 반파 정류기 작동의 타이밍 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 삼.

쌀. 3. RL 부하에 대한 반파 정류기 동작 다이어그램

체계에서 발생하는 프로세스를 분석하기 위해 세 가지 시간 간격을 할당하겠습니다.

1. α <θ <δ… 4.

답장. 4. α <θ <δ에 대한 등가 회로

동등한 계획에 따르면:

이 시간 간격 동안 eL(자가 유도 EMF)은 그리드 전압 U1으로 다시 바이어스되어 전류의 급격한 증가를 방지합니다. 네트워크의 에너지는 R에서 열로 변환되고 인덕턴스 L로 전자기장에 축적됩니다.

2. α <θ < π. 이 간격에 해당하는 등가 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 5.

무화과. 5… α <θ < π에 대한 등가 회로

이 간격에서 자기 유도 eL의 EMF는 부호를 변경했습니다(이 때 θ = δ).

θ에서 δ dL은 부호를 변경하고 회로의 전류를 유지하는 경향이 있습니다. U1에 따라 지시됩니다. 이 간격에서 네트워크의 에너지와 인덕턴스 L의 필드에 축적된 에너지는 R의 열로 변환됩니다.

3. π θ α + λ. 이 간격에 해당하는 등가 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 6.

쌀. 6 등가 회로

어떤 시점 θ = π에서 선간 전압 U1은 극성을 바꾸지만 egL이 U1을 초과하고 순방향 전압이 사이리스터 양단에 유지되기 때문에 사이리스터 VS1은 전도 상태를 유지합니다. dL의 작용에 따른 전류는 같은 방향으로 부하를 통해 흐르고 인덕턴스 L 필드에 저장된 에너지는 완전히 소비되지 않습니다.

이 간격에서 유도 필드에 축적된 에너지의 일부는 저항 R에서 열로 변환되고 일부는 네트워크로 전송됩니다. DC 회로에서 AC 회로로 에너지를 전달하는 과정을 반전이라고 합니다. 이것은 e와 i의 다른 부호로 입증됩니다.

음의 극성 U1이 있는 섹션의 전류 흐름 지속 시간은 양 L과 R 사이의 비율(XL=ωL)에 따라 달라집니다. 비율 ωL/R이 클수록 전류 흐름 λ의 지속 시간이 길어집니다.

부하 회로 L에 인덕턴스가 있으면 전류 모양이 더 부드러워지고 음극 영역에서도 전류가 흐릅니다. U1... 이 경우 전압 U1이 0으로 전환되는 동안 사이리스터 VS1이 닫히지 않습니다. 현재 전류는 0으로 떨어집니다. ωL/ R→oo이면 α = 0에서 λ → 2π입니다.

능동 및 능동 유도 부하를 작동할 때 연속 모드에서 단상 브리지 정류기의 작동 원리

단상 브리지 정류기의 전원 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 7 및 활성 부하에 대한 작업 시간 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 여덟.

밸브 브리지(그림 7)에는 음극(홀수 밸브)과 양극(짝수 밸브)의 두 그룹 밸브가 포함되어 있습니다. 브리지 회로에서 전류는 음극 그룹과 양극 그룹의 두 밸브에 의해 동시에 전달됩니다.

그림에서 볼 수 있듯이. 도 7을 참조하면, 전압(U2)의 양의 반주기 동안 게이트(VS1, VS4)를 통해 전류가 흐르고, 음(-)의 반주기 동안 게이트(VS2, VS3)를 통해 전류가 흐르도록 게이트가 턴온된다. 우리는 밸브와 변압기가 이상적이라고 가정합니다. Ltp = Rtp = 0, ΔUB = 0.

쌀. 7. 단상 브리지 정류기의 구성

쌀. 8. 저항 부하에서 단상 브리지 제어 정류기의 작동 방식

이 회로에서 임의의 순간에 한 쌍의 사이리스터 VS1 및 VS4는 양의 반주기 U2 및 VS2 및 VS3에서 음의 전류를 전도합니다. 모든 사이리스터가 닫히면 공급 전압의 절반이 각각에 적용됩니다.

θ =α에서 VS1과 VS4를 열면 부하가 열린 VS1과 VS4를 통해 흐르기 시작합니다. 이전 VS2 및 VS3는 역방향으로 전체 주전원 전압에서 작동합니다.v = l-일 때 U2는 부호가 바뀌고 부하가 활성화되므로 전류는 0이 되고 VS1과 VS4에 역전압이 인가되어 닫힙니다.

θ =π +α에서 사이리스터 VS2 및 VS3이 열리고 부하 전류는 같은 방향으로 계속 흐릅니다. L = 0에서 이 회로의 전류는 간헐적인 특성을 가지며 α= 0에서만 전류가 약간 연속적입니다.

제한 연속 모드는 어떤 순간에 전류가 0으로 감소하지만 중단되지 않는 모드입니다.

Upr.max = Uobr.max = √2U2(변압기 포함),

Upr.max = Uobr.max = √2U1(변압기 없음).

능동 유도 부하에 대한 회로 동작

R-L 부하는 전기 장치의 권선과 전기 기계의 계자 권선 또는 정류기의 출력에 유도 필터가 설치된 경우에 일반적입니다. 인덕턴스의 영향은 부하 전류 곡선의 모양과 밸브 및 변압기를 통과하는 전류의 평균 및 유효 값에 영향을 미칩니다. 부하 회로의 인덕턴스가 높을수록 교류 성분이 낮아집니다.

계산을 단순화하기 위해 부하 전류가 완벽하게 평활화(L→oo)된다고 가정합니다. 이는 ωNSL> 5R일 때 유효합니다. 여기서 ωNS는 정류기 출력 리플의 순환 주파수입니다. 이 조건이 충족되면 계산 오류는 중요하지 않으며 무시할 수 있습니다.

능동 유도 부하에 대한 단상 브리지 정류기 작동의 타이밍 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 아홉.

쌀. 9. RL 부하에서 작동할 때 단상 브리지 정류기의 작동 방식

계획에서 발생하는 프로세스를 검토하기 위해 세 가지 작업 영역을 구분할 것입니다.

1. 가. 이 간격에 해당하는 등가 회로는 그림 1에 나와 있습니다.십.

쌀. 10. 정류기의 등가회로

고려한 간격에서 네트워크의 에너지는 저항 R에서 열로 변환되고 일부는 인덕턴스의 전자기장에 축적됩니다.

2. α <θ < π. 이 간격에 해당하는 등가 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 열하나.

쌀. 11. α <θ < π에 대한 정류기의 등가 회로

시간의 순간 θ = δ 자기 유도의 EMF eL = 0 전류가 최대값에 도달하기 때문입니다.

이 구간에서 인덕턴스에 축적되고 네트워크에서 소비되는 에너지는 저항 R에서 열로 변환됩니다.

3. π θ α + λ. 이 간격에 해당하는 등가 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 12.

쌀. 12. π θ α + λ에서 정류기의 등가 회로

이 간격에서 유도 필드에 축적된 에너지의 일부는 저항 R에서 열로 변환되고 일부는 네트워크로 반환됩니다.

세 번째 섹션에서 자기 유도 EMF의 작용은 수정된 EMF의 곡선에서 음의 극성을 가진 섹션의 출현으로 이어지며, e와 i의 다른 부호는 이 간격에서 전기 에너지의 반환이 있음을 나타냅니다. 네트워크에.

시간 θ = π + α에서 인덕턴스 L에 저장된 에너지가 완전히 소비되지 않으면 전류 i는 계속됩니다. 특정 시간에 θ = π + α 개방 펄스가 네트워크 측에서 순방향 전압이 공급되는 사이리스터 VS2 및 VS3에 제공되면 개방되고이를 통해 작동 VS1 및 VS4에 역 전압이 적용됩니다. 네트워크 측이 닫히는 결과로 이러한 유형의 전환을 자연이라고 합니다.