Algemene theorie van gelijkrichterontwerp

Na het lezen van dit artikel leert u over de algemene theorie van het ontwerp van gelijkrichters met behulp van diagrammen.

Vanwege de eenvoudige regeling van de warmtebalans en het gemak van het starten van de boog en het onderhoud daarvan, wordt dc vooral gebruikt voor lasdraadlassen zoals gasmetaal booglassen. AC is echter gemakkelijker en algemeen beschikbaar. De beste oplossing lijkt daarom om ac te gebruiken om de vereiste gelijkstroom te produceren en dat gebeurt met behulp van een dc-generator, een convertor of een gelijkrichter.

In principe is een elektrische gelijkrichter een inrichting die stroming van stroom in slechts één richting mogelijk maakt en dus ac kan omzetten in een fluctuerende gelijkstroom zoals getoond in Fig. 4.26. Uit deze figuur blijkt dat in het geval van sinusvormige voedingsspanning onderdrukking van de negatieve helft van de curve resulteert in intermitterende energiepulsen die geen polariteitsomkeer vertonen. Het is duidelijk dat een dergelijke toevoerbron niet geschikt zou zijn voor lassen omdat de perioden van onderbroken toevoer van energie tussen opeenvolgende pulsen het onmogelijk zouden maken om een stabiele boog te handhaven.

Deze moeilijkheid kan echter worden overwonnen als de toevoerbron een driefasenstroom is, waarbij elke fase 120 ⁰ verplaatst met betrekking tot de voorgaande of volgende fase zoals getoond in figuur 4.27. Wanneer de negatieve halve cycli van alle drie de fasen worden onderdrukt, toont de resulterende grafiek voor de unidirectionele stroom een benadering van de rechte lijn met veel kleinere fluctuaties dan die in het geval van een enkele fase.

Op vergelijkbare basis zouden systemen met meer dan driefasige ac een betere nabijheid tot echte DC-overgangswaarden bereiken. Het is echter niet gebruikelijk om systemen tegen te komen met meer dan drie fasen, dus het driefasensysteem is het meest gebruikte systeem. Maar er is een andere manier om de vorm van de gelijkgerichte stroom te verbeteren, en dat wordt volledige golfverbetering genoemd.

Door gelijkrichtende gelijkrichting worden beide helften van de wisselstroom of spanning gebruikt om een gelijkmatiger gelijkstroomtoevoer te verkrijgen zoals getoond in figuur 4.28.

Met behulp van de bekende symbolen voor diodes en gelijkrichters, kunnen systemen voor half-golf en dubbelzijdige gelijkrichting worden weergegeven zoals getoond in Fig. 4.29.

Gelijkrichter is een apparaat dat de stroom in slechts één richting toelaat, of correcter het grootste deel van de stroom in omgekeerde richting onderdrukt. Een karakteristieke curve voor een enkelfasige gelijkrichter wordt getoond in Fig. 4.30.

Hoewel de relatie tussen spanning en stroom in het eerste (of positieve) kwadrant van de grafiek niet lineair is, valt op dat voor het derde (of negatieve) kwadrant zelfs een zeer grote toename in spanning resulteert in de overdracht van een zeer kleine hoeveelheid stroom. Aldus geleidt deze inrichting praktisch elektrische stroom hoofdzakelijk in één richting.

Zoals duidelijk is uit de verschillende transiënten van gelijkgerichte stroom, is er inherente fluctuatie in een dergelijk systeem. Een methode voor het verkrijgen van een gelijkmatige gelijkstroom uit een gelijkrichtereenheid is het gebruik van condensatoren, zoals getoond in Fig. 4.31. Als een condensator in het circuit is aangesloten, slaat deze energie op en levert deze dezelfde spanning bij vrijwel constante uitgangsspanning, hoewel de energie die deze ontvangt van de gelijkrichter, in variabele pulsen is.