Dažniausios AC į nuolatinės srovės ištaisymo schemos
Lygintuvas yra elektroninis prietaisas, skirtas elektros energijai paversti iš kintamosios srovės į nuolatinę srovę. Lygintuvai yra pagrįsti puslaidininkiniais įtaisais su vienpusiu laidumu - diodais ir tiristoriais.
Esant mažai apkrovos galiai (iki kelių šimtų vatų), kintamoji srovė konvertuojama į nuolatinę srovę, naudojant vienfazius lygintuvus. Tokie lygintuvai skirti maitinti įvairius elektroninius įrenginius nuolatine srove, mažos ir vidutinės galios nuolatinės srovės variklių žadinimo apvijomis ir kt.
Kad būtų lengviau suprasti lygintuvo grandinių veikimą, apskaičiuosime, kad lygintuvas veikia esant varžinei apkrovai.
Vienfazis, pusbangis (vieno ciklo) lygintuvas
1 paveiksle parodyta paprasčiausia ištaisymo grandinė. Grandinėje yra lygintuvas, prijungtas tarp transformatoriaus antrinės apvijos ir apkrovos.
1 pav. Vienfazis pusbangis lygintuvas: a) grandinė - diodas atidarytas, b) grandinė - diodas uždarytas, c) veikimo laiko diagramos
Įtampa u2 kinta sinusiškai, t.y.yra teigiamų ir neigiamų pusbangų (pusės periodų). Srovė apkrovos grandinėje praeina tik teigiamais pusciklais, kai diodo VD anodui taikomas teigiamas potencialas (1 pav., a). Esant atvirkštiniam įtampos u2 poliškumui, diodas uždaromas, srovė apkrovoje neteka, tačiau diodui taikoma atvirkštinė įtampa Urev (1 pav., b).
Che. per apkrovą išleidžiama tik viena antrinės apvijos įtampos pusės banga. Srovė apkrovoje teka tik viena kryptimi ir yra nuolatinė, nors turi pulsuojantį pobūdį (1 pav., c). Ši įtampos forma (srovė) vadinama nuolatinės srovės impulsu.
Ištaisytos įtampos ir srovės turi nuolatinės srovės (naudingą) komponentą ir kintamosios srovės komponentą (pulsacijos). Lygintuvo veikimo kokybinė pusė įvertinama pagal naudingojo komponento ir įtampos bei srovės sužadinimo ryšį. Šios grandinės pulsacijos koeficientas yra 1,57. Vidutinė koreguotos įtampos vertė laikotarpiui Un = 0,45U2. Didžiausia diodo atvirkštinės įtampos vertė Urev.max = 3,14Un.
Šios grandinės privalumas yra jos paprastumas, trūkumai: prastas transformatoriaus naudojimas, didelė diodo atvirkštinė įtampa, didelis ištaisytos įtampos pulsacijos santykis.
Vienfazio tilto lygintuvo grandinė
Jį sudaro keturi diodai, sujungti tilto grandine. Transformatoriaus antrinė apvija jungiama prie vienos tiltelio įstrižainės, o apkrova prie kitos (2 pav.). Diodų VD2, VD4 katodų bendras taškas yra teigiamas lygintuvo polius, bendras diodų VD1, VD3 anodų taškas yra neigiamas polius.
2 pav. Vienfazis tiltinis lygintuvas: a) teigiamos pusės bangos lyginimo grandinė, b) neigiamas pusės bangos lygintuvas, c) veikimo laiko diagramos
Įtampos poliškumas antrinėje apvijoje kinta priklausomai nuo maitinimo tinklo dažnio. Šios grandinės diodai veikia poromis nuosekliai. Teigiamame įtampos u2 pusperiodyje diodai VD2, VD3 veda srovę, o diodams VD1, VD4 įvedama atvirkštinė įtampa ir jie užsidaro. Per neigiamą įtampos u2 pusperiodį srovė teka per diodus VD1, VD4, o diodai VD2, VD3 yra uždaryti Apkrovos srovė visą laiką teka viena kryptimi.
Grandinė yra pilnos bangos (stūmimo-traukimo), nes abu tinklo įtampos Un = 0,9U2 pusės periodai, pulsacijos koeficientas - 0,67 paskirstomas apkrovai.
Diodų perjungimo tilto grandinės naudojimas leidžia naudoti vienfazį transformatorių dviem puscikliams ištaisyti. Be to, diodui taikoma atvirkštinė įtampa yra 2 kartus mažesnė.
Vidutinės ir didelės galios vartotojams nuolatinė srovė tiekiama iš trifaziai lygintuvai, kurio naudojimas sumažina diodų srovės apkrovą ir sumažina pulsacijos koeficientą.
Trifazio tilto lygintuvo grandinė
Grandinė susideda iš šešių diodų, kurie suskirstyti į dvi grupes (2.61 pav., a): katodiniai — diodai VD1, VD3, VD5 ir anodiniai VD2, VD4, VD6. Apkrova jungiama tarp katodų ir diodų anodų sujungimo taškų, t.y. į stovinčio tilto įstrižainę. Grandinė prijungta prie trifazio tinklo.
3 pav. Trifazis tiltinis lygintuvas: a) grandinė, b) veikimo laiko diagramos
Bet kuriuo momentu apkrovos srovė teka per du diodus.Katodų grupėje didžiausią anodo potencialą turintis diodas veikia kas trečdalį periodo (3 pav., b). Anodo grupėje šioje laikotarpio dalyje veikia diodas, kurio katodas turi didžiausią neigiamą potencialą. Kiekvienas iš diodų veikia trečdalį laikotarpio. Šios grandinės pulsacijos koeficientas yra tik 0,057.
Valdomieji lygintuvai – lygintuvai, kurie kartu su kintamosios įtampos (srovės) korekcija užtikrina pataisytos įtampos (srovės) vertės reguliavimą.
Valdomi lygintuvai naudojami nuolatinės srovės variklių greičiui, kaitinamųjų lempų švytėjimo ryškumui valdyti, įkraunant baterijas ir kt.
Valdomos lygintuvo grandinės yra sukurtos ant tiristorių ir yra pagrįstos tiristorių atidarymo momento valdymu.
4a paveiksle parodyta vienfazio valdomo lygintuvo schema. Galimybei ištaisyti dvi tinklo įtampos pusbanges naudojamas transformatorius su dvifaze antrine apvija, kurioje susidaro dvi priešingų fazių įtampos. Kiekvienoje fazėje įjungiamas tiristorius. Teigiamas įtampos U2 pusperiodis išlygina tiristorių VS1, neigiamas - VS2.
CS valdymo grandinė generuoja impulsus tiristoriams atidaryti. Atsidarymo impulso laikas lemia, kiek pusinės bangos išleidžiama apkrovoje. Tiristorius atsidaro, kai ant anodo yra teigiama įtampa, o valdymo elektrode - atidarymo impulsas.
Jei impulsas ateina laiku t0 (4 pav., b), tiristorius yra atidarytas visą pusciklą ir maksimalią įtampą esant apkrovai, jei momentais t1, t2, t3, tai tik dalis tinklo įtampos. išleistas į krovinį.
4 pav. Vienfazis lygintuvas: a) grandinė, b) veikimo laiko diagramos
Vėlavimo kampas, matuojamas nuo natūralaus tiristoriaus užsidegimo momento, išreikštas laipsniais, vadinamas valdymo arba reguliavimo kampu ir žymimas raide α. Keisdami kampą α (valdymo impulsų fazės poslinkis tiristorių anodų įtampos atžvilgiu), keičiame tiristorių atviros būsenos laiką ir atitinkamai pakoreguotą įtampą apkrovoje.