12.4. Фазочутливі випрямлячі змінного струму

У розділі 11 розглянуто сельсинну систему синхронізації обертання вала двигуна постійного струму, у якій використовується фазочутливий випрямляч змінного струму. Фазочутливі випрямлячі (демодулятори) крім випрямлення змінного струму мають додаткову властивість – змінювати полярність вихідної напруги залежно від фази змінного струму.

На рис. 12.9 показано принципову схему фазочутливого двопівперіодного випрямляча. На відміну від однофазного двопівперіодного випрямляча (рис. 12.4) фазочутливий випрямляч має додатково, так званий, опорний трансформатор Т2, у якому фаза напруги завжди постійна.

Принцип роботи фазочутливого випрямляча описано далі. За умови, що U_о2>U2 і при однакових фазах цих напруг U_Н1=U_о2+U_вх2, а U_Н2=U_о2–U_вх2.

При цьому U_вих=U1 – U2, або U_вих=U_о2 + U_вх2 - U_о2 + U_вх2 = 2U_вх2.

При зміні фази U_вх2, U1=U_о2 - U_вх2, а U2=U_о2+U_вх2.

При цьому U_вих=U1 – U2, або U_вих=U_о2 - U_вх2 - U_о2 - U_вх2 = -2U_вх2.

Таким чином, при зміні фази вхідної змінної напруги у фазочутливому випрямлячі змінюється полярність вихідної випрямленої напруги.

На рис.12.10 показано принципову схему кільцевого фазочутливого випрямляча. Він складається з опорного трансформатора Т2, у якого фаза змінного струму відповідає фазі мережи живлення і вхідного трансформатора Т1, у якому фаза струму живлення змінюється залежно від сигналу зовнішнього пристрою керування.

Середні точки 1–4 вторинних обмоток цих трансформаторів з'єднуються між собою через резистор навантаження R_Н, а крайні точки 11–12 та 9–10 приєднуються відповідно до точок 6–5–7–8 діодного кільця VD1–VD2–VD3–VD4. Така схема кільцевого демодулятора дозволяє здійснювати двопівперіодне випрямлення змінного струму. При відсутності вхідного сигналу (U1=0) струм через навантаження R_Н протікати не буде, тому що вторинна обмотка опорного трансформатора 11–12 буде шунтована при позитивному півперіоді синусоїді по контуру діодного кільця 5–6–7, а при негативному півперіоді синусоїди – по контуру 7–8–5. Умовимося позитивну синусоїду змінного струму позначати .

З появою сигналу керування на U1 (допустимо, що фази змінного струму на U2 і U₀2 збігаються і при цьому позначимо “ + - ” полюси цих напруг у позитивний півперіод синусоїди) викликаний напругами U1 + U₀2 струм потече через точки 9-8-5-12-4-3-2-1. У наступному півперіоді та ж напруга викликає струм через точки 10-6-7-11-4-3-2-1. Помітимо, що напрямок випрямленого струму в навантаженні R_Н буде постійним як у першому, так і у другому випадку. Цей напрямок струму у свою чергу, визначає полярність і величину постійної напруги на виході U_ВИХ кільцевого демодулятора. При зміні фази U1 на 180^о відносно фази напруги опорного трансформатора U₀1, струм Iн у навантаженні змінюється на протилежний, також змінюється полярність U_ВИХ.