![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •1 Аккумуляторы
- •1.1 Кислотные аккумуляторы
- •1.2 Щелочные аккумуляторы
- •2. Трансформаторы
- •2.1. Назначение и классификация трансформаторов
- •2.2. Принцип действия и основные параметры трансформатора
- •3. Выпрямители
- •3.1. Выпрямление переменного тока. Однофазные схемы выпрямления
- •3.2 Работа выпрямителей на нагрузки индуктивного и емкостного характера
- •Схемы выпрямления с умножением напряжения
- •3.4 Управляемые выпрямители
- •4 Сглаживающие фильтры
- •5. Стабилизаторы напряжения и тока
- •5.1. Классификация стабилизаторов и их основные параметры
- •5.2 Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения
- •6 Преобразователи постоянного напряжения
3.4 Управляемые выпрямители
Управляемым называется такой выпрямитель, в котором выходное напряжение может регулироваться при неизменной величине напряжении на вторичной обмотке трансформатора.
Основным элементом управляемого выпрямителя является управляемый вентиль, который может представлять собой ионный или электронный прибор. В настоящее время в качестве управляемых вентилей наиболее часто применяются тиристоры.
Тиристор - это четырехслойный полупроводниковый прибор (рисунок 3.10). Особенность его работы заключается в том, что при положительном напряжении на аноде А по отношению к катоду К он начинает проводить ток лишь после подачи на управляющий электрод УЭ короткого положительного импульса.
а) б)
Рисунок 3.10 Тиристор: а - структура прибора; б - схемное обозначение
При
открытом
состоянии
тиристора
прямой
ток
через
него
ограничивается
сопротивлением
нагрузки.
Закрывается
тиристор
изменением
полярности
анодного
напряжения
с уменьшением
тока
до
значения,
меньшего
так
называемого
тока
удержания
(см.
статические вольт-амперные
характеристики
(ВАХ)
на
рисунке
3.11).
Из
ВАХ
видно,
что
тиристор
можно
привести
в
открытое
состояние,
не
воздействуя
на
управляющий
электрод
(при
токе управления
=
0). Для
этого
нужно
увеличить
приложенное
к
нему
прямое
напряжение
до
критического
значения
. Тиристор
может
также
перейти
в
открытое
состояние
и
при
меньшем
значении
напряжения,
чем
,
если
скорость
его
нарастания
достаточно
высока.
Однако
такое
включение
тиристора
нежелательно.
Поэтому
тиристоры
нормально
работают
при
входном
синусоидальном
напряжении,
скорость
нарастания
которого
составляет
несколько
десятков
вольт
в
секунду.
Рисунок 3.11 Статические вольтамперные характеристики тиристора: 1- открытое состояние; 2 - участок отрицательного дифференциального сопротивления; 3 - закрытое состояние; 4 - непроводящее состояние в обратном направлении; 5 - область пробоя в обратном направлении
Простейшая схема управляемого выпрямителя на тиристорах включает в себя силовой трансформатор, который обеспечивает необходимое напряжение, управляемый вентиль, источник управляющего напряжения и сглаживающий фильтр.
Изменять выходное напряжение в тиристорных управляемых выпрямителях можно следующими способами:
а) В зависимости от величины сигнала постоянного тока изменяется угол включения вентиля и соответственно меняется среднее значение выпрямленного тока и напряжения на нагрузке. Такой способ управления называется амплитудным.
б) На управляющий электрод подается переменное напряжение с некоторым углом запаздывания α по отношению к напряжению на аноде тиристора. Такой способ управления называется амплитудно-фазовым.
в) При импульсном управлении на управляющий электрод подаются импульсы с крутым передним фронтом, сдвинутые по времени относительно напряжения на аноде тиристора. В этом случае исключается неоднозначность установки угла регулирования, которая может иметь место при синусоидальных управляющих сигналах.
На практике управляемые выпрямители, как правило, строятся по многофазной схеме. В качестве примера рассмотрим работу двухтактного управляемого выпрямителя для однофазной сети, схема которого представлена на рисунке 3.12.
Рисунок 3.12 Двухтактный управляемый выпрямитель для однофазной сети переменного тока (УУ - устройство управления)
Если между напряжениями управляющего электрода и анода каждого тиристора нет сдвига фаз, то схема действует как неуправляемая: ток протекает через каждый тиристор и нагрузку в течение половины периода выпрямляемого напряжения. При сдвиге фаз между управляющим и анодным напряжениями, т.е. при угле регулирования α > 0, ток протекает через каждый тиристор в течение условного времени ωt < π . Форма кривых тока и напряжения для этого режима работы показана на рисунке 3.19.
Рисунок 3.13 Временные диаграммы напряжения на нагрузке (а), управляющее напряжение в цепях электродов вентилей (б), ток через вентили (в)
Очевидно,
что
угол
регулирования
может
меняться
от
0 до .
Постоянные
составляющие
тока
и
напряжения
на
нагрузке
управляемого
выпрямителя
определяются
соотношениями:
=
(1
+ cos)/2,
=
(1
+ cos)/2,
где и постоянные составляющие тока и напряжения эквивалентного неуправляемого выпрямителя.
Зависимость
нормированного
напряжения
на нагрузке
/
от
угла
регулирования
α
называется
регулировочной
характеристикой
выпрямителя
(рисунок
3.14).
При работе управляемого выпрямителя на нагрузку с индуктивной реакцией, что наиболее часто встречается в источниках питания, возможны два режима работы - режим непрерывного тока и режим прерывистого тока, когда ток в нагрузке имеет импульсный характер.
Рисунок 3.14 Нормированная регулировочная характеристика управляемого выпрямителя
Таким образом, основными особенностями работы тиристорного регулируемого выпрямителя являются:
а) уменьшение выходного напряжения в тиристорном выпрямителе достигается уменьшением отбора мощности от сети переменного тока и не приводит к увеличению ее потерь в выпрямителе;
б) при регулировании выпрямитель потребляет от сети переменного тока не только активную, но и реактивную мощность;
в) выходное напряжение меняется от максимума до нуля при изменении угла регулирования от 0 до π при работе на активную нагрузку и от 0 до π/2 при индуктивной реакции нагрузки;
г) пульсация выпрямленного напряжения заметно возрастает с ростом угла регулирования.