2.9. Электронные регуляторы напряжения

Испытательные установки постоянного тока можно питать переменным напряжением любой формы, в том числе и знакопеременными импульсами. Это, в частности, позволяет для изменения выходного напряжения вместо автотрансформатора применять электронный фазовый регулятор, обеспечивающий питание высоковольтного трансформатора фрагментами синусоиды. Промышленные регуляторы с фазовым управлением широко применяются в установках большой мощности.

На рисунке 2.18 приведена простейшая схема регулятора напряжения с фазовым управлением. Устройство работает следующим образом. На диодный мост подается напряжение от сети. Через регулируемый резистор R₁ происходит заряд конденсатора C, при этом время и уровень напряжения заряда конденсатора определяется времязадающей цепочкой R₁C. При достижении заданного уровня заряда конденсатора открывается динистор DN и на управляющий электрод тиристора TR поступает напряжение. Тиристор открывается и замыкается токовая цепь, которая указана на рис. 2.18 стрелками. В первичной обмотке трансформатора Тр протекает ток, трансформируемый в нагрузку. R₁C – цепочкой задается угол открытия тиристора φ в течение полупериода сети (см. диаграммы ряжения на конденсаторе U_c и на нагрузке. При переходе напряжения на эмитере тиристора через ноль он закрывается. Таким образом, в зависимости от угла открытия динистора может регулироваться действующее значение напряжения на нагрузке. Система фильтров (на схеме не приведена) может обеспечить на нагрузке напряжение, по форме близкое к синусоидальному.

Рис. 2.18. Простейшая схема регулятора напряжения с фазовым управлением.

2.10. Тиристорные регуляторы напряжения

2.10.1 Двухтактный тиристорный преобразователь

Переменное напряжение U_вх (рис.2.19) выпрямляется диодным мостом D, и поступает на конденсаторы фильтра С₁ и С₂. Тиристоры Т₁ и Т₂ (или транзисторы, работающие в ключевом режиме, как приведено на рис. 2.19) поочередно открываются сигналами системы управления У и формируют на первичной обмотке трансформатора ТР прямоугольный меандр (рис. 2.20). В зависимости от угла зажигания тиристоров изменяется действующее значение напряжения на выходе трансформатора. На выходе вторичной обмотки устанавливается фильтр высших гармоник (на схеме не приводится).

Рис.2.19. Двухтактный тиристорный преобразователь.

Рис. 2.20. Меандр управляющих импульсов тиристорных преобразователей

2.10.2. Мостовые тиристорные преобразователи

Схема простого мостового преобразователя приведена на рис. 2.21А. Мостовая схема обеспечивает удвоенное напряжение на выходе. Уровень выходного напряжения регулируется аналогично двухтактному преобразователю, но у мостового попарно открываются тиристоры по диагонали. Принцип работы трехфазного мостового тиристорного преобразователя (рис. 2.21Б) аналогичен.

Рис. 2.21. Мостовой тиристорный преобразователь.

Лекция 3 установки выпрямленного напряжения

3.1. Общие сведения

В ряде случаев испытания производятся на постоянном напряжении той или иной полярности. Это бывает необходимо для изучения или оценки прочности изоляции в зависимости от знака приложенного напряжения и его величины.

Для получения высокого постоянного напряжения путем выпрямления переменного напряжения существует ряд схем, которые функционально можно разделить на следующие группы:

- испытательные установки постоянного напряжения;

- выпрямительные зарядные устройства;

- технологические и специальные выпрямительные установки.

К.п.д. выпрямителя определяется величиной отношения мощности, выделившейся в нагрузке, к мощности, получаемой от источника тока. Мгновенная мощность, отдаваемая активной нагрузке в проводящий полупериод, равна:

(3.1)

- падение напряжения на нагрузке;

- ток через выпрямитель в проводящем направлении.

Мощность, получаемая от источника тока:

(3.2)

- падение напряжения на выпрямителе в проводящую часть периода.

Тогда к.п.д. равно:

(3.3)

Параметрами, характеризующими выпрямитель в проводящую часть периода, являются амплитуда и длительность предельно допустимого тока через диоды. Параметрами, характеризующими выпрямитель в непроводящую часть периода, являются величина допустимого обратного напряжения диодов и величина обратного тока.

В любой выпрямительной схеме выпрямленный ток имеет пульсирующий характер и наряду с постоянной составляющей содержит переменную составляющую , которая представляет сумму высших гармоник выпрямленного тока. Аналогично, выпрямленное напряжение содержит постоянную составляющую и переменную . При расчетах выпрямительных схем исходными параметрами принимаются действующие значения напряжения и тока: и .