【電験3種基礎解説】機械～半波整流と全波整流～

整流回路とは
単相半波整流
- ダイオード整流
- サイリスタ整流
単相全波整流
- ダイオード整流回路
- サイリスタ整流回路

整流回路とは

整流回路とは、交流電力を直流電力に変換する回路を言います。

整流回路には、電源の種類が「単相交流か」，「三相交流か」と、整流する交流波が「半分の波か」，「全ての波か」で合わせて４つの組み合わせがあります。

単相半波整流

ダイオード整流

ダイオードを1つ使用することで交流を直流に変換することできます。これは、ダイオードの逆方向に電圧をかけても電流を流さない性質を利用した回路です。

整流された$v_d$や$i_d$をグラフ化すると直線ではなく波打った形（脈流）になりますが、向きが常に正方向であるため直流と考えることができます。

ももよし

直線的とならないことを、脈流（みゃくりゅう）またはリップルと呼ぶよ。

ダイオードによって直流に変換され、負荷Rへ印加される直流電圧の平均値は$V_d \ \rm[V]$は、交流電圧の実効値$V\ \rm[V]$を使って次の様に表すことができます。

$$ V_d = 0.45V \ \rm [V] $$

公式の導出には積分を使用します。電験3種では公式の導出まで問う問題はないため、計算が苦手という方は公式の暗記だけでも大丈夫です。

【おまけ】平均電圧の公式の導出

ももよし

積分は、曲線の面積を求める時に有効な計算方法です。
曲線を非常に細長い帯状に区切ってそれぞれの帯の面積を計算し足し合わせるイメージだよ。

サイリスタ整流

サイリスタもダイオードと同様に、逆方向の電圧が印加された場合は電流を通しません。ダイオードとの違いは、ゲートに信号（パルス電流）を入力することで電流の流れるタイミングを決めることができる（制御できる）点です。

ももよし

パルス電流とは一瞬（極短時間）だけ流れる微小電流のことを言うよ。

サイリスタ整流回路では、位相角$\alpha \ \rm [rad] $のところでサイリスタのゲートにパルス電流を流すと、その瞬間から電流$ i \ \rm [A] $を流し、抵抗$R$に電圧$ v _d \ \rm [V] $が印加されます。この位相角$\alpha \ \rm [rad] $のことを制御角と呼びます。