Екінші қорек көздері. Екінші қорек көздерінің құрылымдық сұлбалары.
Түзеткіштер. Жазғыш фильтрлер. Кернеу тұрақтандырғыштары.
Әртүрлі электрлік құрылғылар мен электрлік жүктемелердің корек көзі ретінде тұрақты ток қолданылады. Бірақ электр стансаларында айнымалы ток қана өндіріледі де, ал электр тораптарымен әдетте айнымалы ток таратылады. Сондықтан аталған қондырғыларды қоректендіру үшін айнымалы токты тұрақты токқа түрлендірудің қажеттігі келіп туады.
Айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіретін құрылғыны түзеткіш деп атайды. Әдетте түзеткіш құрылғының құрамына оның номинал кернеуін желінің кернеуімен сәйкестендіру үшін трансформатор, түзеткіштің өзі, түзетілген токтың солықтауын азайтатын сүзгі және түзетілген кернеуді тұрақтандырғыш кіреді (сурет 14.1).
Сурет 14.1 - Түзеткіштік құрылғының функциялық схемасы:
Тр-трансформатор; Тү-түзеткіш; Сү-сүзгі; Тұ-тұрақтандырғыш.
Түзетілген кернеулерінің шамасы реттелмейтін түзеткіштерді басқарылмайтын, ал кернеуі реттелмелі түзеткіштерді басқарылмайлы түзеткіштер деп атайды. Әдетте басқарылмайтын түзейткіштер шала өткізгішті диодтардан, ал басқарылмалы түзеткіштер тиристорлардан жинастырылады. Шала өткізгішті диодтармен айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіру, басқаша атқанда айнымалы токтан тұрақты ток алу, олардың кернеуді тура бағытта бергенде кедергісінің өте аздығынан токты өткізетіндігі мен кернеуді кері бағытта бергенде кедергісінің өте үлкендігінен токты өткізбейтіндігіне негізделген.
Түзетілетін айнымалы токтың фазалар санына қарай түзеткіштер бір фазалы немесе үш фазалы деп аталынады. Бір фазалы түзеткіштер бір жарты периодты және екі жарты периодты болып, ал үш фазалы түзеткіштер бейтарап нүктелі және көпірлі тізбекті болып бөлінеді. Енді осы түзеткіштердің жұмысын 14.2-суретте көрсетейік.
БІР ФАЗАЛЫ БІР ЖАРТЫ ПЕРИОДТЫ ТҮЗЕТКІШ жүктемемен бірізді жалғанған бір диодтан тұрады (сурет 14.2,а). Түзеткішке берілген кернеудің оң жарты периодында (сурет 14.2,б, 0...π аралығында) диодтың аноды оң потенциалды да катоды теріс потенциалды. Ендеше кернеу диодқа тура бағытта берілген. Кернеу тра бағытта берілгенде диодтың кедергісі аз болатындықтан жүктемемен оң жарты период ішінде ток жүреді. Кернеудің теріс жарты периодында (π...2π аралығында) диодтың аноды теріс потенциалды да катоды оң потенциалды болады, яғни кернеу кері бағытта берілген. Кернеудің кері бағытында диодтың кедергісі өте үлкен болатындықтан теріс жарты период ішінде жүктемемен ток жүрмейді.
Әрі қарай үрдіс қайталанып отырады. Ендеше жүктемедегі кернеудің графигі синусоиданың оң жарты толқындарынан ғана тұрады (сурет 14.2,в).
Сурет 14.2 - Бір фазалы бір жарты периодты түзеткіштің электрлік схемасы (а) мен түзетілетін (б) және түзетілген (в) кернеулердің графиктері
Түзетілген кернеудің бейсинусоидал солықтамалы екендігі оның графигінен көрініп тұр. Ендеше жалпы алғанда түзетілген кернеудің тұрақты және гармоникалық құраушыларын оны Фурье қатарына жіктеу арқылы табуға болады:
(14.1)
мұндағы n – гармоникалық құраушылардың реттік саны.
Түзетілген кернеудің орташа
мәні (оны тұрақты құраушы деп те алуға
болады)
(14.2)
Диод пен жүктеменің токтары
өзара тең:
(14.3)
Диодтардың басты параметрлерінің
бірі кері кернеудің максимал мәні екені
белгілі. Қарастырып отырған тізбекте
кері кернеудің максимал мәні
(14.4)
Түзетілген кернеудің солықтамалығы коэффициентімен бағаланады. Солықтама коэффициенті деп түзетілген кернеудің ең үлкен айнымалы құраушысының амплитудасының (көбіне бірінші гармоникасының) оның орташа мәніне қатынасын айтады:
(14.5)
мұндағы
-тұзетілген
кернеудің айнымалы құраушысының
амплитудасы.
Солықтама коэффициенті үшін Фурье қатарына жіктеуден жалпы түрде мына өрнек алынған:
(14.6)
мұндағы
-түзетілген
кернеудің айнымалы құраушысының
жиілігінен желі кернеуінің жиілігіне
қатынасы (
≥2).
Қарастырып отырған түзеткіште солықтама
коэффициенті
=π.
БІР ФАЗАЛЫ ЕКІ ЖАРТЫ ПЕРИОДТЫ ТҮЗЕТКІШ (мұны көпірлі түзеткіш деп те атайды) көпірлі тізбектің иіндерін құрайтын төрт диодтан тұрады (сурет 14.3,а). Көпірлі тізбектің бір диагоналына түзетілетін кернеу беріледі де екінші диагоналына жүктеме жалғанады.
Сурет 14.3 - Бір фазалы екі жарты периодты түзеткіштің электрлік схемасы (а) мен түзетілетін (б) және түзетілген (в) кернеулердің графиктері
Түзетілетін кернеудің оң жарты периодында (сурет 14.3,б, графиктің 0...π аралығы) VD1 және VD4 диодтарының анодтары оң потенциалды да VD2 және VD3 диодтарының анодтары теріс потенциалды. Сондықтан VD1 және VD4 диодтары ашық та, ал VD2 және VD3 диодтарының анодтары теріс потенциалды. Сондықтан VD1 және VD4 диодтары ашық та, ал VD2 және VD3 диодтары жабық. Тізбекте А→D→VD1→E→R→G→VD4→F→N бағытымен ток жүреді. Кернеудің теріс жарты периодында (π...2π аралығында) VD1 және VD4 диодтарының анодтары теріс потенциалды да, VD2 және VD3 диодтарының анодтары оң потенциалды. Сондықтан N→F→VD2→E→R→G→VD3→D→Aбағытында ток жүреді. Әрі қарай үрдіс қайталанып отырады. Сонымен түзетілетін кернеудің оң және теріс жарты периодтарында да ток оң бағытта (E→R→G бағытында), жүріп отырады, яғни жүктемемен тұрақты ток жүреді. Е нүктесі әрқашанда оң потенциалды да, ал G нүктесі теріс потенциалды болады.
Түзетілген кернеудің орташа мәні
(14.7)
Бір
фазалы екі жарты периодты түзеткіштерде
диодтар жарты период ішінде ғана жұмыс
істейтіндіктен олардың тогы жүктеменің
тогынан екі есе аз болады:
(14.8)
Кері кернеудің максимал мәні (сурет 14.3,в) (14.9)
Солықтама коэффициенті =π/2.