1. Цель работы

Цель лабораторной работы:

- изучить принцип действия тиристорного управляемого однофазного (двухполупериодного) выпрямителя с выводом нулевой точки трансформатора;

- ознакомиться с регулировочной характеристикой исследуемого

выпрямителя.

2. Указания по подготовке к лабораторной работе

1. Ознакомиться с графиком выполнения лабораторной работы и сдачи отчета.

2. Изучить необходимый теоретический материал (см.список рекомендуемой литературы и раздел 3 данного методического руководства). Подготовиться к ответам на вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы (см.п.9.1).

3. Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы и подготовить таблицы для снятия экспериментальных характеристик.

3. Основные теоретические сведения

3.1. Управляемый выпрямитель

В исследуемой схеме однофазного выпрямителя с регулированием среднего значения выпрямленного напряжения использованы управляемые вентили – тиристоры.

Тиристор – это четырехслойный полупроводниковый прибор, обладающий двумя устойчивыми состояниями: состоянием низкой проводимости (тиристор закрыт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт). При включении такого прибора в цепь переменного тока он открывается, пропуская ток в нагрузку только тогда, когда мгновенное значение напряжения достигает определенного уровня, либо при подаче отпирающего напряжения на специальный управляющий электрод (УЭ).

Напряжение, при котором тиристор открывается, называется напряжением переключения U_пер. Практическое применение нашел режим отпирания по управляющему электроду, т.е. за счет подачи на управляющий электрод отпирающего импульса напряжения.

Тиристор представляет собой четырехслойную полупроводниковую структуру (рис.1) p-n-p-n-типа с тремя p-n-переходами (П1,П2,П3). В этой структуре р₁–слой выполняет функцию анода, а n₂–слой – катода. Управляющий электрод связан с р₂–слоем структуры. К аноду и катоду подключается источник внешнего напряжения Е, а управляющий электрод подключен к внешнему источнику управляющего напряжения Е_у, как показано на рис.1.

На рис.2 приведена вольтамперная характеристика тиристора. В исходном состоянии тиристор закрыт, ток управления равен нулю. Напряжение источника питания Е меньше напряжения переключения тиристора U_пер . При Е> 0 рабочая точка тиристора расположена на прямой ветви вольтамперной характеристики о-в.

Рисунок 1 – Полупроводниковая структура тиристора

Рисунок 2 – Вольтамперная характеристика тиристора

Через нагрузку и тиристор протекает малый ток, соответствующей рабочей точке на этом участке ветви. В требуемый момент времени подается импульс управления Е_у, задающий необходимый для отпирания тиристора импульс тока управления (I_у1 или I_у2). Тиристор открывается, и рабочая точка переходит на ветвь г-д. Ток через тиристор и нагрузку определяют из соотношения

,

где U_a- падение напряжения на тиристоре, определяемое рабочей

точкой на ветви г-д.

Задачу определения токов и напряжений удобно решать графически, построив линию, проходящую через точки с координатами (0; Е/R_н) и (Е; 0). Координаты точек пересечения этой линии с вольтамперной характеристикой определяют ток и напряжение на тиристоре в закрытом и открытом состоянии. Участок 0-а на рис.2 представляет собой обратную ветвь вольтамперной характеристики тиристора.

Восстановление отпирающих свойств тиристора осуществляется за счет приложения к нему обратного напряжения.