Тақырып: Түзеткіштер

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Түзеткіштер туралы түсінік.

2. Бір фазалы бір жарты периодты түзеткіш.

3. Бір фазалы екі жарты периодты түзеткіш.

Дәрістің қысқаша жазбасы:

Әр түрлі электрондық құрылғылар мен электрлік жетектердің қорек көзі ретінде тұрақты ток қолданылады. Бірақ электр станцияларындна айнымалы ток қана ендіріледі 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 түрлендіретіні құрылғыны түзеткіш деп атайды. Әдетте түзеткіш құрылғының құрамына оның номинал кернеуін желінің кернеуімен сәйкестендіру үшін трансформатор, түзеткіштің өзі, түзетілген токтың солықтауын азайтатын (жатықтайтын) сүзгі және түзетілген кернеуді тұрақтандырғыш кіреді (12.1-сурет).

Түзетілген кернеуінің шамасы реттелмейтін түзеткіштерді басқарылмайтын, ал кернеуі реттелмелі түзеткіштерді басқарылмалы түзеткіштер деп атайды. Әдетте баскарылмайтын түзеткіштер жартылай өткізгішті диодтардан, ал басқарылмалы түзеткіштер тиристорлардан жинастырылады. Жартылай өткізгішті диод тармен айнымалы токты тұрақты тоққа түрлендіру, басқаша айтқанда 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 жүмысын қарастыралық.

12.1-сурет. Түзеткіштік қүрылғының функциялық сұлбасы: Тр-трансформатор; Тү—түзеткіш; Сү— сүзгі; Тұ—тұрақтандырғыш.

12.2-сурет. Бір фазалы бір жарты периодты түзеткіштің электрлік сұлбасы (а) мен түзетілетін (б) және түзетілген (в) кернеулердің графиктері.

БІР ФАЗАЛЫ БІР ЖАРТЫ ПЕРИОДТЫ ТҮЗЕТКІШ жүктемемен бірізді жалғанған бір диодтан тұрады (12.2, а-сурет). Түзеткішке берілген кернеудің оң жарты периодында (12.2, б-сурет, 0...πаралығында) диодтың аноды оң потенциалды да катоды теріс потенциалды. Ендеше кернеу диодқа тура бағытта берілген. Кернеу тура бағытта берілгенде диодтың кедергісі аз болатындықтан жүктемемен оң жарты период ішінде ток жүреді (осы тақырыпта жүктеменің активті кедергісі ғана бар деп есептелінеді). 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 (12.2, в-сурет).

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:

(12.1)

мұндағы n— гармоникалық құраушылардың реттік саны.

Түзетілген кернеудің орташа мәні (оны тұрақты құраушысы деп те алуға болады)

. (12.2)

Диод пен жүктеменің токтары өзара тең:

. (12.3)

Диодтардың басты параметрлерінің бірі кері кернеудің максимал мәні екені белгілі. Қарастырьш отырған тізбекте кері кернеудің максимал мәні

. (12.4)

Түзетілген кернеудің солықтамалылығы солықтама коэффициентімен бағаланады. Солықтама коэффициенті деп түзетілген кернеудің ең үлкен айнымалы құраушысының амплитудасының (көбіне бірінші гармоникасының) оның орташа мәніне қатынасын айтады:

(12.5)

мұндағы U_Tm - түзетілген кернеудің айнымалы құраушысының амплитудасы.

Солықтама коэффициенті үшін Фурье қатарына жіктеуден жалпы түрде мына өрнек алынған:

(12.6)

мұндағы k - түзетілген кернеудің айнымалы құраушысының жиілігінің желі кернеуінің жиілігіне қатынасы (k≥2).

Қарастырып отырған түзеткіште солықтама коэффициенті р=π.

БІР ФАЗАЛЫ ЕКІ ЖАРТЫ ПЕРИОДТЫ ТҮЗЕТКІШ (мұны көпірлі түзеткіш деп те атайды) көпірлі тізбектің иіндерін құрайтын төрт диодтан тұрады (12.3, а-сурет). Көпірлі тізбектің бір диагоналына түзетілетін кернеу беріледі де екінші диагоналына жүктеме жалғанады.

Түзетілген кернеудің оң жарты периодында (12.3, б-сурет, графиктің 0... πаралығы) VD1 және VD4диодтарының анодтары оң потенциалды да VD2және VD3диодтарының анодтары теріс потенциалды. Сондықтан VD1және VD4диодтары ашық та, ал VD2 және VD3диодтары жабық. Тізбекте

A →D →VD1 →E →R →G →VD4 →F →N

бағытымен ток жүреді. Кернеудің теріс жарты периодында (π...2π аралығы) VD1және VD4 диодтарының анодтары теріс потенциалды да VD2 және VD3диодтарының анодтары оң потенциалды. Сондықтан N → Ғ →VD2 → Е →R →G →VD3 →D →Абағытында ток жүреді. Әрі қарай үрдіс қайталанып отырады. Сонымен түзетілетін кернеудің оң және теріс жарты периодтарында да ток бір бағытта (Е →R →Gбағытында) жүріп отырады, яғни жүктемемен тұрақты ток жүреді. Енүктесі әрқашанда оң потенциалды да, ал Gнүктесі теріс потенциалды болады.

а) б) в)

12.3-сурет. Бір фазалы екі жарты периодты түзеткіштің электрлік сұлбасы (а) мен түзетілетін (б) және түзетілген (в) кернеулердің графиктері.

Түзетілген кернеудің орташа мәні

. (12.7)

Бір фазалы екі жарты периодты түзеткіште диодтар жарты период ішінде ғана жұмыс істейтіндіктен олардың тогы жүктеменің тогынан екі есе аз болады:

. (12.8)

Кері кернеудің максимал мәні (10.46, в-сурет)

(12.9)

Солықтама коэффициенті р=π/2.

12.4-суретте трансформатордың ортақ нүктесі шығарылған түзеткіштің сұлбасы келтірілген. Оған орамдары жұлдызша тәріздес жалғанған үш фазалық трансформатор, трансформатордың әрбір фазасына жалғанған үш диод және жүктемелік резистор кіреді.

Түзеткіштің жұмыс істеу тәртібін 12.4-суретте көрсетілген диаграммалардың көмегімен қарастырған қолайлы. Суреттен көрініп тұрғандай, периодтық үштен бірінің ұзақтығында фазалық орамдардың біреуінің (мысалы, а) басының потенциалы басқа екеулерінікіне (в және с) қарағанда оң болып тұрғанда, сол орамға сәйкес диод (1-ші) жұмыс істейді. Сөйтіп ν₂-ν₃ аралығында 2 вентиль, ν₃-ν₄ аралығында 3 вентиль жұмыс істейді, ал ν₄-ν₅ аралығында қайтадан 1 вентиль жұмыс істейді, т. с. с. кете береді. Әрбір вентильдің өткізу аралығы ψ=2π/3. Ашық вентиль сәйкес фазаның кернеуін жүктемеге қосады. Соның нәтижесінде жүктемеге бір полярлы лүпілді кернеу U_dберілді.

Жүктемелік резистордағы түзетілген ток әрбір диодтың токтарының қосындысынан тұрады: і_ж=і_а+і_в+і_с.

12.4-сурет. Трансформатордың ортақ нүктесі шығарылған түзеткіштің сұлбасы және кернеулері мен токтарының уақыттық диаграммалары.

Бақылау сұрақтары:

1. Диодтардағы түзеткіштерді атап өтіп, схемаларын келтіріңіз.

2. Әртүрлі түзеткіштер схемаларының параметрлерін келтіріңіз.

3. Бір және екі жарты периодты түзеткіштердің сұлбаларындағы кіріс және шығыс сигналдардың жиіліктері бірдей ме?

4. Түзеткіштің шығыс кернеуіне диодтағы кернеу түсуіне қандай әсер етеді?

5. Түзеткіш сұлбаларында трансформаторлар не үшін керек?