Тема 2.5 Регулирование выпрямленного напряжения
2.5.1 Общие сведения
2.5.2 Регулируемые напряжения на входе и на выходе выпрямителя
2.5.3 Фазорегуляторы
2.5.4 Управляемые выпрямители на тиристорах
Дополнительный материал к лекции 17 для самостоятельной работы
Тема 2.5 Регулирование выпрямленного напряжения
2.5.1 Общие сведения
В радиотехнических устройствах в ряде случаев требуется регулировать питающее напряжение, например при лабораторных и заводских сертификационных испытаний и исследованиях , при пуске мощных установок. Регулировать выпрямленное напряжение можно следующими способами :
- изменением напряжения на выходе выпрямителя, т.е. на стороне
постоянного тока ;
изменением напряжения на входе выпрямителя, т.е. на стороне переменного тока ;
применением в выпрямителях управляемых вентилей ;
комбинирую методы, которые ранее были перечислены.
Напряжение регулируют обычно в некоторых пределах около номинального значения, иногда от нуля до номинальной величины. В первых двух способах основными регулировочными элементами являются реостаты, трансформаторы и автотрансформаторы. В третьем – регулируются параметры управляемых
вентилей. Ими могут быть электронные лампы (триоды и тетроды), газоразрядные (тератроны) и полупроводниковые управляемые диоды ( тиристоры, симисторы, двухоперационный тиристор, оптронный тиристор ).
50
Рисунок 2.22- Структурная схема регулируемого выпрямителя
Структурная схема регулируемого выпрямителя состоит из следующих функциональных узлов : СТ- силового трансформатора, РВБ – регулируемого выпрямительного блока, ФУ- фильтр управляющий, УУ- устройства управления.
2.5.2 Регулируемые напряжения на входе и на выходе выпрямителя
а- регулировка напряжения на выходе выпрямителя
Непосредственно изменять выпрямленное напряжение с помощью включенного последовательно с нагрузкой реостата или потенциометра, включенного параллельно нагрузке. Непосредственно изменять выпрямленное напряжение с помощью включенного последовательно с нагрузкой реостата или потенциометра, включенного параллельно нагрузке.
а) б)
а - схема реостатная ;
б - схема потенциометрическая
Рисунок 2.23- Схемы регулирования напряжения постоянного тока на выходе
выпрямителя с помощью реостата и потенциометра
Реостат Rр (рисунок 2.23,а) регулируется ток в цепи на выходе выпрямителя, а значит , и напряжения на нагрузке. Это напряжение может изменяться от некоторой величины ( при крайнем правом положении движка реостата) до
51
максиума ( при крайнем левом положении движка реостата). Существенным недостатком схемы является зависимость напряжения на нагрузке на реостате от тока нагрузки. Уменьшение этого сопротивления делает выходное напряжение более независимым от него, но при этом пределы регулировки выходного напряжения также уменьшается.
Напряжение на нагрузке ( рисунок 2.23,б) можно регулировать от нуля до максимальной величины. Для уменьшения влияния непостоянство сопротивления нагрузки на величину напряжения на выходе регулировочный потенциометр должен иметь меньшее сопротивление нагрузки, чем нагрузка
[Rn < (0,2...0,3) Rн ]. Это делает схему ещё более неэкономичной , чем предыдущая. Поэтому схемы регулировки напряжения могут быть применены в маломощных выпрямителях, когда КПД не имеет существенного значения
( Рн.ср<100 Вт)
б - регулирование напряжения на входе выпрямителя
Регулировать выпрямленное напряжение можно и по переменному току, т.е. на входе выпрямителя. Для этого можно применять схемы приведенные на рисунке 2.23. Основной недостаток, присущий аналогичным схемам – значительные потери мощности. Более экономичной схемой является схема на рисунке 2.24.
Рисунок 2.24- Схема регулирования выпрямленного
напряжения с помощью дросселя с насыщением
В схеме на рисунке 2.24 , реостат заменён регулировочным дросселем, в качестве которого можно применять дроссель с подвижным сердечником, позволяющим регулировать воздушный зазор, а значит, величину индуктивности дросселя Изменять индуктивность дросселя можно, поставив дроссель в режим насыщения.
Один из способов получить насыщение сердечника в дросселе - это питать постоянным током его вспомогательную обмотку, как показано на рисунке 2.23. Эта обмотка, называемая подмагничивающей, наматывается на средний стержень Ш-образного сердечника. На боковые стержни сердечника наматывается рабочая обмотка дросселя в виде двух полуобмоток . При такой конструкции на обмотке подмагничевания не будет возникать ЭДС от
52
переменного магнитного потока рабочей обмотки, т.е. не возникает опасности для цепи управления и самой обмотки подмагничевания. Принцип работы схемы заключается в следующем, при регулировки тока в обмотке подмагничевания реостатом Rр изменяется магнитная проницаемость сердечника, а значит изменяется индуктивность дросселя L=k∙w²∙μ (κ- коэффициент пропорциональности) и реактивное сопротивление дросселя а значит изменяться по величине напряжение на входе выпрямителя. Включение регулирующего дросселя с насыщением не снижает заметно КПД выпрямителя, но искажает синусоидальную форму входного напряжения и уменьшается cosφ. Поэтому в мощных ( Рнср>1кВт ) этот способ не может быть рекомендован.
Более распространённым и экономичным является метод с применением автотрансформаторов с регулированием коэффициентом трансформации. Промышленностью выпускаются различного типа автотрансформаторы с плавной регулировкой напряжения на мощность от 0,5 кВ.А до десятков кВ.А. В однофазных автотрансформаторах типа ЛАТР ( лабораторный автотрансформатор регулировочный) сердечник тороидальный с намотанной в один слой обмоткой, по которой перемещается угольный или щеточный контакт.
Основной недостаток рассмотренных схем трансформаторов и автотрансформаторов – это низкая надёжность работы контактной системы переключателей, связанная с искрением и подгоранием контактов.