Tento obyčejný most není tak jednoduchý. Část 1

Kdo by nevěděl, co je to jednofázový most? Jakýkoli zdroj nízkého (nebo dokonce středního) napájení typicky používá jednofázový můstkový usměrňovací obvod s kapacitním filtrem. Moderní elektronické transformátory, předřadníky pro zářivky, napájecí zdroje s beztransformátorovým vstupem a vysokofrekvenčním spojem, dokonce i kompaktní svařovací agregáty – všechna tato zařízení „začínají“ jednofázovým můstkovým usměrňovačem s kapacitním filtrem.

A co je na tomto usměrňovači složitého? No, čtyři diody, to je ve většině případů jen modul, kapacita filtru na výstupu a předřadný rezistor na vstupu. Vše! Na vstup jsme přivedli střídavé napětí a na výstupu jsme dostali konstantní napětí.

Ano, to vše je pravda, ale za předpokladu, že výběr prvků obvodu byl proveden bez hrubých chyb, konkrétně: diody jsou vybrány s rezervou proudu a napětí, výstupní napětí usměrňovače nepřesahuje jmenovité napětí filtračního kondenzátoru , jeho kapacita je dostatečná k vyhlazení zvlnění, napájení Předřadný odpor je také vybrán s rezervou. Jak je vidět, sem tam potřebujete rezervy, a to vše mimochodem není zdaleka zadarmo – ceny diod a kondenzátorů výrazně závisí na provozních napětích. Na druhou stranu: lakomec platí dvakrát. Pokud se spálí vstupní rezistor, budete muset koupit nový, výkonnější. Co když to nestačí? Obecně je to jasné – musíme počítat.

A zde začínají problémy: ukazuje se, že provozní režim usměrňovače s kapacitním filtrem je velmi specifický. Diody pracují v pulzním režimu, proudové křivky jsou nesinusové, výstupní napětí závisí na spínacích momentech diod a tytéž spínací momenty zase na výstupním napětí: kruh je uzavřen!

Co dělají profesionálové? Pomáhá technika B.P Terentyeva [1], který před téměř 100 lety vypočítal závislosti potřebné pro inženýrské výpočty. Přejetím prstu (nebo tužky) po těchto křivkách můžete najít potřebné vypočítané koeficienty, dosadit je do vzorců a je hotovo! Terentyevovi nelze nevzpomenout, že odvedl ohromné ​​množství výpočetní práce. Navíc v době, kdy kromě logaritmického pravítka, Bradisových stolů a „železného Felixe“ (jedná se o mechanickou kalkulačku zvanou „Felix“), neexistovaly žádné výpočetní nástroje.

Jedna nepříjemnost: metoda je graficko-analytická, tzn. jsou potřeba designové křivky. A musíme přiznat, že pokusy přijít s něčím pohodlnějším byly učiněny více než jednou, ale nové metody se nikdy nerozšířily.

Tedy kvalitativní stránka problému, tzn. jak obvod funguje a jaké procesy tam jsou, je celkem jasné. Ale kvantitativní stránka, tzn. jak vypočítat proudy a napětí v obvodu, jak zvolit parametry prvků, stále zůstává mnoho přání. Je to problém používat grafy a v průběhu let se tyto grafy zhoršily. Terentyevovy nomogramy byly velké a krásné, ale v moderních učebnicích a referenčních příručkách byly značně zredukovány – jaká přesnost může být při určování vypočítaných koeficientů? Existuje tedy pokušení dělat to vše „od oka“. Navíc síla zdrojů je zpravidla malá. No, udělali chybu s výkonem v předřadném rezistoru dvakrát: neuvolní se v něm půl wattu, ale celý watt. No a co? Nainstalovali dvouwattový odpor a zapomněli na problém. Horší je, když je větší výkon, nebo se po prvním zapnutí ukáže, že výstupní napětí nestačí.

Obecně se ještě musíte naučit, jak normálně vypočítat provozní režim obvodu a rozumně vybrat parametry součástek. Je možné, že provozní režimy mohou mít nějaké extrémy, pak lze provést optimalizaci. Ale nomogramy jsou pro to nepohodlné. Vzorce jsou potřeba a je žádoucí, aby byly algebraické. To je to, co uděláme.

Analýza

Zapojení jednofázového můstkového usměrňovače s kapacitním filtrem je na obrázku 1. Obr.

Obrázek 1.

Jednofázový můstkový usměrňovač s kapacitním filtrem.

Diodový modul VD1-VD4 je vlastně jednofázový můstek. Rezistor R₁ omezuje vstupní proud v okamžicích, kdy je vstupní napětí u₁ překračuje napětí na kapacitě filtru C. Rezistor R_d, ve většině případů fyzicky neexistuje. Na jeho místě může být např. analogový stabilizátorový mikroobvod nebo pulzní měnič nebo tranzistorový měnič. V každém případě je na výstupu usměrňovače výstupní napětí s průměrnou hodnotou U_d (průměrná hodnota je konstantní složka) a určitý proud je odebírán z usměrňovače, který má průměrnou hodnotu (konstantní složka) I_d . Můžeme tedy mluvit o ekvivalentním zatěžovacím odporu R_drovný poměru U_d/I_d.

Obrázek 2.

Vývoj procesů v diagramu.

Hlavním předpokladem Terentyevovy techniky byl předpoklad, že kapacita filtru je dostatečně velká, aby bylo možné zanedbat zvlnění výstupního napětí. Téměř 100 let praxe v používání této techniky dokazuje platnost tohoto předpokladu. Navíc ve většině případů je kapacita filtru elektrolytický kondenzátor, u kterého je amplituda proměnné složky omezena výrobci na úroveň asi 3-5% jmenovitého provozního napětí. Na výstupu je tedy zpravidla skutečně téměř konstantní napětí.

Skenovací procesy v obvodu za přijatých předpokladů jsou znázorněny na obrázku 2. Na úsecích podél časové osy jsou vyneseny zlomky periody ϑ = ωt, kde ω = 2πf je kruhová frekvence napětí napájecí sítě. Použití takového bezrozměrného času umožňuje použití výpočtových vzorců pro jakoukoli frekvenci; Ve skutečnosti se polovina cyklu pro jakoukoli frekvenci rovná π. Počáteční bod podél časové osy odpovídá amplitudě síťového napětí, tzn. vstupní napětí je popsáno rovnicí:

kde ty_1max – amplituda vstupního napětí, V.

Obrázek 2a ukazuje křivku ed, která se nazývá převedená EMF, protože je tvořena diodovým můstkem ze vstupního napětí u₁. Během kladné půlperiody vstupního napětí (at) je převedené emf e_d =u₁a během záporného půlcyklu (at ), v tomto pořadí, např_d = –u₁. Ve skutečnosti lze tuto křivku pozorovat na výstupu můstku pouze při absenci kapacity filtru. V našem případě je výstupní napětí usměrňovače rovno napětí na kapacitě u filtru_c a v rámci výchozích předpokladů je konstantní hodnota. Mimochodem, v tomto případě průměrná hodnota (konstantní složka) výstupního napětí prakticky nezávisí na hodnotě kapacity filtru.

Přítomnost napětí na kapacitě filtru „podepře“ můstkové diody: diody se mohou otevřít pouze v případě, že vstupní napětí je větší než napětí na kapacitě filtru. Momenty zapnutí a vypnutí diod, jak je vidět na obrázku 2a, lze popsat pomocí úhlu ψ, který se nazývá mezní úhel. V tomto případě je interval vodivosti diod 2ψ.

Průměrná hodnota výstupního napětí, která se rovná konstantní složce napětí na kapacitě filtru, je tedy určena jednoduchým vztahem:

Bohužel v této rovnici jsou dvě neznámé, z nichž jednu, mezní úhel ψ, jak je známo [1], lze zjistit pomocí vztahu mezi průměrnou hodnotou anodového proudu diod Ia a zatěžovacím proudem Id. Okamžitá hodnota anodového proudu diody v intervalu vodivosti se skutečně rovná:

Náboj přenášený anodovým proudem se musí rovnat náboji přenesenému na zátěž během poloviny cyklu vstupního napětí. To znamená, že plocha pod křivkou anodového proudu se musí rovnat ploše pod křivkou zatěžovacího proudu po dobu poloviny cyklu vstupního napětí. Takže pomocí (1), (2) a (3) můžeme napsat následující vztah:

Odtud po několika transformacích můžeme získat známou rovnici pro výpočet mezního úhlu:

Vše tedy závisí na poměru R₁/R_d. Vzhledem k tomu, že R_d specifikované parametry zátěže, pak vše ostatní závisí na volbě odporu R₁, tj. je v rukou developera. Proto je potřeba tento odpor! Toto není pojistka! Rezistor na vstupu můstku omezuje amplitudu anodového proudu diod, nastavuje mezní úhel a tím určuje hodnotu výstupního napětí a navíc při zapnutí usměrňovače omezuje rázem nabíjecího proudu kapacity filtru. No, opravdu, nejdůležitější prvek ve schématu. Jen znovu vyvstává otázka: jak si ji vybrat? Více o tom později.

Regresní model

Problém je v tom, že rovnici (5) lze řešit pouze pomocí numerických metod. Odtud pocházejí všemožné pomocné funkce a výpočtové křivky. Je však jasné, že je jednodušší použít hotový grafický vztah než numericky řešit transcendentální rovnici pro každou konkrétní možnost usměrňovače. Jak může v této situaci pomoci regresní model? A vůbec, co to je?

Pro naše účely je regresní model vzorec (obvykle polynom), který popisuje odezvu objektu na změnu nějakého vlivu (faktoru). Charakteristickým rysem regresních modelů je, že funkční závislost použitá v modelu nijak nesouvisí s reálnými procesy probíhajícími v objektu. Objekt je považován za „černou skříňku“ s některými vstupy a některými výstupy. Například po částech lineární aproximace propustné větve proudově-napěťové charakteristiky diody, která se široce používá pro výpočet ztrát v diodě z propustného proudu [2], lze považovat za lineární jednofaktorový model diody. vodivý stav diody. V tomto případě je jeden vstup (faktor – napětí) a jeden výstup – anodový proud diody. V důsledku toho se ukazuje, že v pracovním rozsahu vstupních napětí se výstupní proud mění téměř lineárně. Přesněji řečeno, zvýšení vstupního napětí způsobí proporcionální (prostřednictvím dynamického odporu) změnu anodového proudu. Poměrně složité procesy probíhající v polovodičové diodě při změně napětí mezi anodou a katodou jsou tedy popsány velmi jednoduchou algebraickou rovnicí (binomickou).

A jak to všechno můžeme připojit k našemu usměrňovači, aby to mělo praktický užitek? A máme transcendentální rovnici (5), která nemá explicitní řešení. Ale podle rovnice (5) pomocí např. programu MathCad stačí jednoduše vykreslit závislost mezní úhlu ψ na poměru R₁/R_d. A pak aproximujte tuto závislost nějakou algebraickou rovnicí jako:

Někdy existují omezení týkající se rozsahu změny proměnné x. Pokud je rozsah malý, pak při aproximaci s danou přesností vystačíte pouze s prvními dvěma členy polynomu. Pak se model nazývá lineární. A pokud ne, pak je to nelineární. Pokud však kvadratická aproximace neposkytuje požadovanou přesnost, pak se použití takového modelu zpravidla stává neúčinným: rovnice třetího stupně také nejsou příliš vyřešeny.

Pro určení koeficientů A, B, C v rovnici (6) je nutné sestavit a vyřešit tři rovnice se třemi neznámými, respektive specifikující tři hodnoty pro argument aproximované závislosti. Pokud je závislost složitá, pak sestavené rovnice nemusí být vyřešeny. Pak musíme hledat vhodnější aproximační funkce. Obecně je výběr aproximačních funkcí a určování koeficientů regresních modelů samostatným problémem a dále se jím nebudeme zabývat.

a tato bezrozměrná veličina bude měřena v p.u. – relativní jednotky. Z obecných úvah je zřejmé, že R₁ nemůže být rovna nule (i když to nenastavíme, odpor napájecího vedení bude stále fungovat). Kromě toho by to mělo být znatelně méně než R_d, jinak bude účinnost usměrňovače nízká. Mimochodem, je třeba poznamenat, že v usměrňovačích s nízkovýkonovým síťovým transformátorem je odpor R₁ určuje zkratový odpor transformátoru, který může být řádově 0.1-0.2 R_d. Parametry transformátoru se navíc stanou známými až po výpočtu usměrňovače a po výpočtu transformátoru. To může vést k potřebě opakovaných, vyjasňujících výpočtů celého zařízení. Vývojář je navíc prakticky ochuzen o volbu R₁ – poměrně důležitý parametr usměrňovače, který určuje všechny hlavní charakteristiky zařízení jako celku. Hodnotu R můžete samozřejmě snížit₁ (proveditelnost je uvedena níže), zvýšení výkonu síťového transformátoru, ale v naší době je to docela drahé potěšení.

Ne, ne nadarmo se moderní napájecí zdroje vyrábějí s beztransformátorovým vstupem. I když nepochybně hlavními faktory, které nutí člověka opustit síťový transformátor, jsou jeho rozměry a cena.

Obecně, daný rozsah změn x od 0.01 do 0.3 a vyzbrojeni programem MathCad, vypočítáme závislost ψ(x). Potom pomocí stejného programu najdeme koeficienty pro aproximační funkci formuláře:

Pro rozsah od 0.05 do 0.15, typický pro praktické výpočty, najdeme koeficienty pro lineární model tvaru:

Obrázek 3 ukazuje výsledky těchto výpočtů: počáteční závislost podle rovnice (5), nelineární model podle rovnice

a lineárním modelem podle rov.

Mimochodem, výpočty ukazují, že lineární model v rozsahu hodnot x od 0.04 do 0.2 dává chybu nepřesahující 5%.

Obrázek 3.

Závislost mezního úhlu na R1/Rd.

Takže co s tím teď máme dělat? Jak můžete tyto modely používat? Více o tom později.

Literatura

1. Terentyev B.P. Usměrňovače pro rádiová zařízení. – M.: Rádio a spoje, 1938. – 231 s.
2. Chebovský O.G a kol. Chebovský, L.G. Moiseev, R.P. Nedoshivin. – 2. vyd., přepracováno. a doplňkové – M.: Energoatomizdat, 1985. – 400 s.
3. Eranosyan S. A. Síťové napájecí zdroje s vysokofrekvenčními měniči. – L.: Energoatomizdat, oddělení Leningrad, 1991. – 176 s.

Chcete-li komentovat materiály z webu a získat plný přístup k našemu fóru, potřebujete registrovat.

• Články Tento obyčejný most není tak jednoduchý. Část 2
• Novinky STMicroelectronics představuje kompletní H-můstek určený pro automobilový průmysl v jednoplášťové verzi – VNH3SP30
• FórumJe magnet opravdu tak jednoduchý?
• FórumJe možné převést plochu obrazovky na běžný LCD?
• Fórum Ippon 600 UPS Jak jej předělat na běžný měnič pro provoz z auta?

Můstkový usměrňovač má ve svém jednofázovém obvodu připojení k jednomu z kontaktů střídavého proudu a zátěž je přiváděna na druhou stranu úhlopříčky. V tomto obvodu pracují diody v párech. V jednom směru proud teče ze sekundárního vinutí, ve druhém – přes obvod. Takové směry se nazývají půlperiody. Ke komutaci dochází, když střídavé napětí prochází nulou.

Tento článek vám řekne vše o struktuře můstkového usměrňovače, jaké mají provozní principy, jak a kde se používají. Článek navíc obsahuje dvě vizuální videa a jeden podrobný technický popis, který je možné stáhnout ve formátu PDF.

Zařízení typu most

Obvod třífázového můstkového usměrňovače používá šest diod (nebo tyristory, pokud je vyžadováno řízení). Výstupní napětí je charakterizováno třemi hodnotami: minimální U, průměrné U a špičkové napětí. Celovlnný třífázový usměrňovač je podobný Gatesovu můstku.

Běžný třífázový usměrňovač nepoužívá nulový vodič. Pro síť 230V/400V mezi dvěma vstupy usměrňovače. Mezi oběma vstupy je totiž vždy složené napětí U (= 2 V). Neřízené zařízení znamená, že pro tento vstup U nelze upravit průměrný výstup U. Neřízená usměrnění využívá diody.

Řízený usměrňovač umožňuje regulovat průměrné výstupní napětí ovlivněním zpoždění odezvy tyristoru (používá se místo diod). Tento příkaz vyžaduje složité elektronické obvody. Dioda se chová jako tyristor zatížený bez zpoždění.

Výstup U třífázového výstupního napětí. K dispozici je celkem 7 křivek: 6 sinusoid a červená křivka spojující horní část sinusoid („sinusovky“). 6 sinusoid představuje 3 napětí, která tvoří U mezi fázemi a 3 stejná napětí, ale s opačným znaménkem:

U31 = -U13U23 = -U32U21 = -U12.

Červená křivka představuje U na výstupu usměrňovače, tedy na svorkách odporové zátěže. Toto U se nevztahuje na neutrál. Ona plave. Toto U kolísá mezi 1,5 V max a 1,732 V max (kořen 3). Umax je špičková hodnota jednoho napětí a je 230×1,414 = 325 V. Oblíbené modely můstkových usměrňovačů jsou uvedeny v tabulce níže:

Schéma provozu zařízení

Můstkový usměrňovač se skládá ze čtyř diod zapojených do „můstku“, se sekundárním vinutím transformátoru zapojeným přes protilehlé rohy „můstku“ a zátěžovým odporem připojeným přes další dva rohy. Výstupní napětí můstkového usměrňovače je dvojnásobné než u celovlnného usměrňovače, protože celé napětí sekundárního vinutí prochází „můstkem“.

Během první poloviny cyklu střídavého proudu teče proud ze záporné strany sekundárního vinutí přes diodu D1, přes zatěžovací odpor RL, přes diodu D3, na kladnou stranu sekundárního vinutí. Tento proud přes RL je kladná půlvlna.

Během druhé poloviny střídavého cyklu teče proud ze záporné strany sekundárního vinutí přes diodu D4, přes zatěžovací odpor RL, přes diodu D2, na kladnou stranu sekundárního vinutí. Tento proud přes RL je kladná půlvlna.

Vlastnosti třífázového napětí

Křivka, působící pouze na odporovou zátěž, neřízenou rektifikací (diodami), se na rozdíl od jednofrekvenčního zařízení (Greitzův můstek) nevrací k nule. Zvlnění je tedy mnohem nižší a rozměry induktoru a/nebo vyhlazovacího kondenzátoru jsou méně omezující než u Gatesova můstku.

Pro získání nenulového výstupu U jsou zapotřebí alespoň dvě fáze. Minimální, maximální a průměrná hodnota napětí. Číselně, pro síť 230 V/400 V, usměrněné napětí kolísá mezi minimálním napětím: 1,5 Vmin = 1,5 x (1,414 x 230) = 488 V a maximálním: 1,732 Vmax = 1,732 x (1,414 x 230) = 563 x XNUMX.

Bude to zajímavé➡ Co je to Peltierův prvek a jak si ho vyrobit?

Výstupní napětí třífázového výstupního usměrňovače (zoom). 3-fázový celovlnný usměrňovač MDS 130A 400V. 5 svorek: 3 fáze, + a -. Tento usměrňovač obsahuje 6 diod.

Lze tedy shrnout následující body:

• 6 diod, 2 diody na fázi – nízká pulzace ve srovnání s jednovlnným usměrňovačem (Geitzův můstek);
• průměrná hodnota usměrněného napětí: 538 V pro síť 230 V/400 V;
• Neutrál nepoužívá třífázový usměrňovač.

Princip

Zařízení pro usměrnění, detekci a směšování signálů lze postavit na bázi můstkových obvodů. V tomto obvodu se střídavé napětí aplikované na protilehlé uzly diodového můstku převádí na pulzující usměrněné napětí odebrané z dalších dvou uzlů. Když je zatěžovací odpor zapnutý R_H pulzující napětí na něm vyzařované je unipolární, což je typické pro dvoupůlvlnné usměrnění.

Když je na vstup přivedena půlvlna střídavého napětí s kladnou polaritou, svorka Т₁ bude kladný vzhledem ke svorce 7Y V tomto případě elektrony vstupují na svorku Т₂ a jsou vyvedeny přes svorku Т₁.

Elektrony ze svorky Т₂ jsou dodávány do uzlu s diodami D₃ a D₄a pouze D₃ má směr připojení potřebný pro vodivost. Proto se elektrony procházející touto diodou pohybují do uzlu s diodami D₃ .a ДЬ Polarita napětí přivedeného na diodu ДЬ je blokována, takže elektrony z tohoto uzlu jdou do rezistoru.

Když proud protéká odporem R_H při druhém dojde k poklesu napětí (polarita je vyznačena na obrázku). Po průchodu rezistorem se elektrony dostanou do uzlu s diodami D₂ a D₄. Ale pouze na diodě D₂ je aplikováno uvolňovací napětí, které umožňuje elektronům přesunout se na terminál Т₁, jehož potenciál je kladný při dané půlvlně střídavého proudu. Dioda je D₄ se ukáže být uzamčen, protože potenciál T₂ negativní.

Můstkový usměrňovač je zařízení nebo obvod, který vede proud během obou polovin cyklu střídavého proudu. Protože můstkový usměrňovač využívá veškeré sekundární napětí, je výstupní napětí dvojnásobné než u celovlnného usměrňovače.

Během další půlperiody se mění vstupní napětí, svorkový potenciál Т₁ negativní a svorky Т₂ pozitivní. Proto elektrony ze svorky TI přesunout do uzlu s diodami D] a D₂a protože pouze dioda D má požadovanou polaritu pro vodivost_]? elektrony procházejí touto diodou a opět vstupují do rezistoru R_H, vytváří na něm úbytek napětí stejné polarity jako v prvním případě. Poté, jako předtím, elektrony jdou do uzlu s diodami D₂ a D₄, ovšem do svorky Т₂ procházejí diodou D₄.

Protože tedy můstkový usměrňovač využívá každou půlcyklu vstupního střídavého napětí a obrátí fázi oscilací se zápornou polaritou, aby vytvořil unipolární pulzující napětí na výstupu obvodu, poskytuje celovlnné usměrnění.

[stextbox Nevýhodou celovlnného usměrňovacího obvodu se středovým odběrem je potřeba dvou zdrojů vstupního napětí. Tento požadavek je dán tím, že jedna ze svorek odporu zátěže periodicky přepíná mezi dvěma zdroji napětí a druhá svorka je neustále připojena ke středu těchto zdrojů.[/stextbox]

Potřeba středního bodu však zmizí, pokud je druhá zátěžová svorka také připojena synchronně a v protifázi ke svorkám napájení, které nejsou použity pro odpovídající časový interval, pomocí druhého podobného diodového obvodu.

Bude to zajímavé➡ Práce elektrického pole při pohybu náboje

Obvodová implementace takového způsobu je uvedena níže. Tento obvod se nazývá jednofázový můstkový usměrňovač a je pravděpodobně nejběžnější ze všech usměrňovacích obvodů určených pro práci s jednofázovými zdroji střídavého napětí.

Stejně jako v celovlnném usměrňovacím obvodu se středovým bodem je v můstkovém obvodu napětí přiváděno na zátěž po celou dobu změny napětí Uin. Navíc jeho hodnota při Uin=Uin1+Uin2 je dvojnásobkem výstupního napětí obvodu na obr. 3.4-8. Proto při stejném zatěžovacím napětí v můstkovém obvodu je napětí aplikované na diody s reverzním předpětím poloviční než v obvodu na obr. 3.4-8 (Uобрmax=Uвхmax=π⋅UNср/2.

Základní frekvence pulsací usměrněného napětí v celovlnném můstkovém obvodu bude rovna dvojnásobku frekvence vstupního napětí. Pulzační koeficient je stejný jako u dvoupůlperiodického obvodu se středovým bodem: Kп=0,67.

Zvláštností můstkového zapojení je, že se zátěží jsou neustále zapojeny do série dvě diody, zatímco ve výše popsaných jednofázových půlvlnných a jednofázových dvoupůlvlnných obvodech je pouze jedna taková dioda.

Proto při nízkých vstupních napětích (4. 5 V) může být použití můstkového obvodu neúčinné (úbytek napětí na diodách bude co do velikosti srovnatelný s výstupním napětím usměrňovače) – pro zvýšení účinnosti se obvykle používá dvoupůlperiodický obvod se středním bodem (lze také přejít na použití Schottkyho diod s nízkým poklesem napětí při propustném předpětí).

S rostoucím napětím se rozdíl v účinnosti obvodů zmenšuje a určujícím faktorem se stává velikost zpětného napětí přivedeného na zablokované diody během činnosti usměrňovače. Proto se při vysokých úrovních výstupního napětí obvykle používá usměrňovač vyrobený podle můstkového obvodu.

Jednofázový plně řízený usměrňovač umožňuje přeměnit jednofázový střídavý proud na stejnosměrný. Běžně se používá v různých aplikacích, jako je nabíjení baterie, řízení rychlosti stejnosměrného motoru a přední část UPS (Uninterruptible Power Supply) a SMPS (Switch Mode Power Supply).

Všechna čtyři použitá zařízení jsou tyristory. Okamžiky zapnutí těchto zařízení závisí na startovacích signálech. K vypnutí dojde, když proud protékající zařízením dosáhne nuly a je zpětně ovlivněn alespoň po dobu rovnající se době vypnutí zařízení uvedené v datovém listu:

1. V kladných semicyklických tyristorech T1 a T2 hoří pod úhlem α.
2. Když T1 & T2 vedou Vo = Vs IO = je = Vo/R = Vs/R.
3. V záporné půlperiodě vstupního napětí SC3, T3 a T4 jsou spouštěny pod úhlem (π + α).
4. Zde jsou výstupní proud a napájecí proud v opačných směrech. T3 a T4 se vypnou při 2π.

Je-li použit obvod můstkového usměrňovače společně se zdrojem vybaveným středovým bodem a výstup středního bodu každé dvojice diod je připojen ke střednímu bodu vstupního zdroje prostřednictvím vlastní zátěže, bude výstup usměrňovače produkovat dvě stejná, ale opačná napětí (obr. 3.4-10). Tento typ obvodu usměrňovače se často používá k napájení zařízení postavených pomocí operačních zesilovačů.

Třífázové zařízení (Larionovovo schéma)

Třífázový můstkový usměrňovač (obr. 2.2, а) lze považovat za spojení dvou třífázových usměrňovačů s nulovou svorkou, z nichž v jednom tvoří diody VD1, VD3, VD5 katodovou skupinu a ve druhém diody VD2, VD4, VD6 tvoří anodovou skupinu. Transformátory těchto usměrňovačů jsou spojeny do jednoho. Při provozu můstkového obvodu vedou proud vždy dvě diody; jeden v anodické skupině a druhý v katodové skupině.

Bude to zajímavé➡ Domácí výkonové diody

[stextbox v kterémkoli okamžiku v katodové skupině bude otevřená dioda, jejíž potenciál ve vztahu ke středu transformátoru je vyšší (kladnější) než anodový potenciál ostatních diod. V anodové skupině vede dioda, jejíž potenciál je nižší (zápornější) ve vztahu k potenciálům katod ostatních diod.[/stextbox]

Například v čase θ = θ₁ (obr. 2.2, б) v katodové skupině vede dioda VD1, v anodové skupině – VD6. V místech přirozené komutace K dochází u obou skupin k přechodu proudu z diody na diodu₁, K.₂, K.₃,…, A_1, А₂, A₃ atd. Pořadí, ve kterém diody přicházejí do činnosti, odpovídá jejich počtu.

Ve vztahu k nulovému bodu transformátoru je tedy potenciál společných katod měřen horní obálkou a potenciál společných anod je měřen spodní obálkou křivek fázového napětí u._aV_b, u_c.

Okamžité usměrněné napětí u_d můstkový usměrňovač se rovná rozdílu potenciálů mezi katodovými a anodovými skupinami a odpovídá souřadnicím obsaženým mezi horní a spodní obálkou. Upravené pulzace napětí u_d a aktuální i_d a, při aktivní zátěži je klíč K uzavřen a vyskytují se s frekvencí šestkrát vyšší, než je frekvence sítě.

Tvar usměrněného proudu a proudu diodou je na obr. 2.2, Obr. c, d, s aktivní zátěží usměrňovače r_в a činnost usměrňovače na budícím vinutí (viz obr. 2.2 в, přerušovaná čára). Zpětné napětí má stejný tvar jako v nulovém obvodu, ale jeho amplituda je poloviční než u nulového obvodu. Proud v každé fázi sekundárního vinutí transformátoru protéká dvakrát za periodu v opačných směrech. V tomto ohledu nedochází k nucené magnetizaci jádra transformátoru v můstkovém obvodu.

Tvar primárního proudu se zjistí z podmínky kompenzace magnetomotorických sil (MMF) primárního a sekundárního vinutí při zapojení primárního vinutí do hvězdy. Usměrňovač je naložen na budicí vinutí.

Výpočtové poměry pro můstkový obvod se zjistí z obecných vzorců (2.1 – 2.8), kde m = 6. Při porovnání třífázových nulových a můstkových obvodů lze učinit stejné závěry jako pro odpovídající jednofázové obvody.

Zlepšení harmonického složení křivek usměrněného napětí a síťového proudu je dosaženo ve vícefázových usměrňovacích obvodech používaných pro vysokovýkonné stroje. V praxi se hojně používají dvanáctifázové usměrňovací obvody (m = 12), tvořené sériovým nebo paralelním zapojením dvou můstkových usměrňovačů.