3.1. Некеровані однофазні випростувані

Якщо як вентилі використовують діоди, то такі випростувачі нази­ваються некерованими. За способом з'єднання вентилів схеми одно­фазних випростувачів поділяють на три типи: однопівперіодна, двопівперіодна з нульовим виводом і мостова.

в)

Рис. 23. Однопівперіодний випростувач: схема (а), часові діаграми напруг та струмів (б), вираз вихідної напруги випростувача у формі ряду Фур'є (в)

Робота однопівперіодної схеми випростувача (рис. 23, а) визна­чається властивостями напівпровідникового діода. Коли на вторинній обвитці трансформатора додатна півсинусоїда напруги, додатний по­тенціал прикладено до анода діода й він переходить у відкритий стан, тоді струм проходить через діод та навантаження і це триває до мо­менту, коли синусоїда напруги вторинної обвитки трансформатора змінює знак на протилежний, тобто половину періоду змінної напру­ги. Від'ємний потенціал на аноді діода приводить до його закриття, відповідно струм через діод і навантаження не проходить (рис. 23, б). Середнє значення випростаної напруги такого випростувача, як видно з поданого виразу (рис. 23, в), дорівнює U_d=U_dm /π =0,45U₂ коефі­цієнт пульсацій - К_п = 1,57.

У схемі двопівперіодного випростувача з нульовим виводом (рис. 24, а) вторинна обвитка трансформатора, яка має середню точку (нульову точку), що забезпечує отримання двох напруг , однако­вої амплітуди, але протилежної полярності. Коли на вторинній обвитці трансформатора додатна півсинусоїда напруги , то струм проходить через діод VD1-R_н, і, навпаки, коли додатна півсинусоїда напруги - струм проходить через VD2-R_н (рис. 22, б). Отже, струм через навантаження визначається сумою струмів обидвох діодів і проходить протягом усього періоду, тобто і_д =і_v1 + i_v2 . Середнє значення випрос­таної напруги двопівперіодного випростувача з нульовим виводом до­рівнює U_d=2U_dm /π =0,9U₂ коефіцієнт пульсацій — К_n = 0,67 .

в)

Рис. 24. Двопівперіодний випростувач з нульовим виводом: схема (а), часові діаграми напруг та струмів (б), вираз вихідної напруги випростувача у формі ряду Фур'є (в)

Недоліком такої схеми є використання спеціального трансформа­тора і те, що струм вторинної обвитки несинусоїдний. Це приводить до додаткових втрат в трансформаторі.

У схемі мостового випростувача (рис. 25, а) використовується трансформатор без середньої точки. Струм через навантаження проходить протягом усього періоду: через діоди VD1 - VD4 у випадку додатної півсинусоїди напруги вторинної обвитки трансформатора; через діо­ди VD2 – VD3 у випадку від'ємної півсинусоїди напруги вторинної обвитки трансформатора. Середнє значення випростаної напруги та­кого випростувача дорівнює U_d=2U_dm /π =0,9U₂, а коефіцієнт пульса­цій – К_п =0,67.

в)

Рис.25. Мостовий випростувач: схема (а), часові діаграми напруг та струмів (б), вираз вихідної напруги випростувача у формі ряду Фур'є (в)

3.2. Керовані однофазні випростувачі

У керованих однофазних випростувачах використовуються керо­вані напівпровідникові елементи - тиристори. Як уже відзначалось, у них є керувальний електрод, а перехід від закритого до відкрито­го стану здійснюється за умови додатного потенціалу на аноді та наявності імпульсу керування на електроді керування. Схеми керова­них випростувачів такі ж самі, як і в некерованих. Для формування імпульсів керування, зміни моменту їх подання використовуються відповідні системи керування (СК). В більшості СК імпульси керу­вання формуються відносно анодної напруги випростувача.

Часові діаграми (рис. 26) ілюструють роботу керованих випросту­вачів на прикладі двопівперіодної схеми. Імпульси керування и_k1,и_k2 подаються на відповідні електроди керування тиристорів із зсувом за фазою на кут а відносно переходу через нуль додатної півсинусоїди напруги між анодом і катодом кожного з тиристорів. Цей кут а нази­вають кутом керування тиристора. Після подання імпульсу керуван­ня на тиристор він переходить у відкритий стан і закривається тільки тоді, коли струм через нього стає менший, ніж струм утримання тирис­тора (практично, коли струм тиристора дорівнює нулеві). Вимоги до імпульсів керування такі: достатня для надійного відкривання тирис­тора амплітуда напруги і струму імпульсу (U_кер = 10÷20 В, I_кер = 20÷2000 мА); крутий передній фронт імпульсу (10⁵ А/с); певна шири­на імпульсу (10⁰ ÷15⁰ ). Зміною кута керування тиристора а регулюють середнє значення випростаної напруги U_d керованого випростувача.

Рис. 26. Схема двопівперіодного керованого випростувача (а) і часові діаграми напруг (б)

Важливою характеристикою керованих випростувачів є їх регулю­вальна характеристика U_d =ƒ(α). Для зображеної двопівперіодної схеми випростувача ця залежність визначається як , де U_d0 — середнє значення випростаної напруги при α = 0.