Випрямлячі, що управляються, ВолАмпер
При експлуатації випрямлювальних пристроїв часто доводиться стикатися з необхідністю зміни (регулювання) значення напруги випрямлення.
Зміна випрямленої напруги може здійснюватися як на стороні постійного, так і стороні змінного струму.
Регулювання випрямленого напруги з допомогою керованих напівпровідникових вентилів-тиристорів застосовується нині досить широко, успішно конкуруючи з випрямлячами на тиратронах внаслідок низки переваг тиристорів перед тиратронами.
Регулювання випрямленої напруги тиристором здійснюється зміна кута відкриття його від (його називають також "кутом відмикання" та "кутом управління"), він аналогічний куту запалювання в тиратроні. Управління тиристором може бути амплітудним, фазовим та імпульсно-фазовим. Нижче розглядаються схеми, що відповідають фазовому способу регулювання.
Однонапівперіодний однофазний керований випрямляч (рис. 4.33). Силовий трансформатор схеми має дві вторинні обмотки: основну w2, яка служить для живлення схеми випрямляча, і обмотку, що управляє wу, завдяки якій створюється напруга управлінняUуподається на керуючий електрод тиристора. Кут зсуву по фазі між анодною напругою U2 і керуючою напругоюUуабо кут відкриття визначається фазорегулятором схемиR1L,де L - дросель насичення. Змінюючи індуктивність дроселя струмом, що підмагнічує, можна регулювати кут відкриття .
Відмикання тиристора відбувається у той момент, коли керуюча напругаU,стає позитивною (рис. 4.33, б, графік Uу); замикання тиристора відбувається за появи негативного потенціалу в аноді тиристора (негативний напівперіоднапруги (Л). Резистор R2 обмежує значення струму керування.
У керованому випрямлячі, зібраному за мостовою схемою(рис. 4.34,а), вторинна обмотка трансформатора управління Tу виконується з виведенням точки3,від якої напруга, що управляє, подається на тиристорVS1 .На тиристор VS2. керуюча напруга подається з фазорегулятораRP, С(з точки 4). Фазове регулювання, тобто. зміна кута відкриття, здійснюється у схемі (рис.4.34, а) змінним резисторомRP.ДіодиVD3таVD4замикають ланцюги управління тиристорів.
Схема управління тиристорами працює в такий спосіб.
Мал. 4.33. Однонапівперіодна однофазна схема випрямлення на тиристорі (а). Діаграми напруг та струмів у схемі (б)
При позитивному напівперіоді напругиUуструм управління йде по ланцюгу: точки3,резисторR1,тиристор VS1, діодVD4,резистор>RP,точка1.
При негативному напівперіоді напругиU,струм управління йде по ланцюгу: точка 1, резисторRP,резисторR2тиристорVS2,діодVD3,точка3.Випрямлений струм протікає в один напівперіод напругиU2черезVS1іVD1,а в другий напівперіод напругиU2.—черезVS2іVD2причому діодиVD1, VD2працюють, як у відомій бруківці однофазної схеми випрямлення.
ДіодVD5,включений у зворотному напрямку, встановлюється на вході фільтра (зазвичай фільтра LC), оскільки при замиканні тиристора він замикає ланцюг навантаження з метою реалізації ЕРС самоіндукції дроселя, в результаті чого зменшуються пульсації випрямленої напруги і підвищується cosj. У малопотужних регульованих випрямлячахVD5(нульовий діод) можна застосовувати.
Трансформатори схемиТ, Тузазвичай поєднуються подібно до схеми на рис. 4.33,а.
Як видно з регулювальних характеристик для однієї двонапівперіодної схеми випрямлення (рис.4.34,6, криві 1 і2), кут відкриття змінюється в межах від 20-30 до 150-160 °. Такий розкид у межах регулювання пояснюється тим, що при синусоїдальній формі напруги мережі у тиристорів має місце великий розкид часу відкриття їх. Для зменшення зазначеного розкиду та розширення меж регулювання необхідно подавати на керуючий електрод тиристора імпульси з крутим фронтом. З цією метою застосовують швидкодіючі магнітні підсилювачі чи генератори імпульсів на транзисторах.
Мал. 4.34. Мостова однофазна схема випрямлення на тиристорах (а) та регулювальні характеристики (б) (Uox — випрямлена напруга холостого ходу)
У схемі двонапівперіодного керованоговипрямляча (рис. 4.35,а) тиристори управляються прямокутними імпульсами, які виробляються за допомогою допоміжних діодівVD1іVD2,підключених, як і основні вентилі - тиристориVS1таVS2,до вторинної обмотки силового трансформатора. Таким чином, у даній схемі (рис. 4.35,а) існують дві функціональні схеми: схема двонапівперіодного випрямляча на тиристорахVS1іVS2,аналогічна відомої однотипної схеми, і схема управління кутом відкриття тиристорів , За допомогою якої здійснюється фазове регулювання випрямленої напруги; ця схема виконується на діодахVD1іVD2,одноперехідному транзисторіVT3,на резисторах та конденсаторі схеми.
Робота схеми керування кутом відкриття може бути пояснена наступним чином. При підключенні напруги U1 на. виході діодівVD1іVD2з'явиться випрямлена напругаuab,форма якого є огинає позитивних напівсинусоїд напруги u2 (рис. 4.18,б). За допомогою стабілітронаVD3і баластного резистораR1ця напруга перетворюється на імпульси прямокутної форми позитивної полярностіUст.Ці імпульси надходять через резистор R4 на базуБ2,і через змінний резисторR6на емітер одноперехідного транзистораVT3,у якому зібрано релаксаційний генератор схеми. Що надходять на емітер імпульси заряджають при цьому конденсаторСдоти, поки напруга на ньому не досягне значення, рівного Uеmax (рис. 4.18, б, графікіс),причому крутість експоненти напругиUcпри заряді і час заряду конденсатораСзалежать від постійної часу тз=R6 С. Коли напруга на конденсаторіісдосягне значення Uеmax транзистор відмикається і конденсатор швидко розряджається через транзистор і резисторR5,оскількиR5