1.6. Регулирование напряжения выпрямителей
Выпрямленное напряжение можно регулировать путем изменения подводимого к выпрямителю переменного напряжения, включая соответствующие регуляторы. Такое регулирование связано с дополнительными потерями электрической энергии, что снижает общий кпд выпрямителя. Более экономичным и удобным является регулирование выпрямленного напряжения изменением параметров диодов. В схему выпрямления при этом включают управляемые диоды – тиристоры.
На
рис. 1.12, а представлена
однофазная двухполупериодная схема
выпрямления с тиристорами VD1 иVD2. Аноды
тиристоров соединены с выводами вторичной
обмотки трансформатора, катоды соединены
вместе и служат положительным полюсом
для нагрузки. Управляющие электроды
связаны с системой управления СУ, которая
формирует синхронно с напряжением сети
управляющие импульсы напряжения 
, 
и
позволяет изменять их фазу относительно
фазных напряжений 
и 
вторичной
обмотки трансформатора.
Тиристоры
открываются при наличии положительного
напряжения на аноде и отпирающего
импульса напряжения на управляющем электроде.
На рис. 1.12, б изображены
положительные полупериоды фазных
напряжений
и
. За
первый полупериод (интервал 
) положительное
напряжение возникает на аноде первого
тиристора VD1, за
второй полупериод (интервал 
)
– на аноде второго тиристора VD2.Отпирающие
импульсы напряжения
и
подаются
от системы управления с некоторой
задержкой относительно начал положительных
напряжений 
и
. Угол
задержки 
, выраженный
в электрических градусах, называется
углом управления.
В
интервале 
оба
тиристора закрыты и напряжение на
нагрузке равно нулю. В момент времени 
от
отпирающего импульса
открывается
тиристор VD1, напряжение
на нагрузке скачком возрастает, а далее
изменяется по кривой фазного напряжения
.
В момент времени 
напряжение 
и
тиристор VD1закрывается.
В интервале времени
оба
тиристора закрыты, в момент 
открывается
тиристор VD2 и
остается открытым до момента 
. Далее
через интервал времени, соответствующий
углу
, вновь
вступает в работу тиристор VD1 и
т. д. При работе на активную нагрузку
кривая выпрямленного тока
(рис.
1.12, в)повторяет
форму кривой выпрямленного напряжения
.
В интервале оба тиристора закрыты и напряжение на нагрузке равно нулю. В момент времени от отпирающего импульса открывается тиристор VD1, напряжение на нагрузке скачком возрастает, а далее изменяется по кривой фазного напряжения . В момент времени напряжение и тиристор VD1закрывается. В интервале времени оба тиристора закрыты, в момент открывается тиристор VD2 и остается открытым до момента .
Далее через интервал времени, соответствующий углу , вновь вступает в работу тиристор VD1 и т. д. При работе на активную нагрузку кривая выпрямленного тока (рис. 1.12, в) повторяет форму кривой выпрямленного напряжения .
Воздействуя
на систему управления СУ, можно изменять
угол управления
,
время работы каждого тиристора, а
следовательно, и величину среднего
выпрямленного напряжения 
и
тока 
.
Рис. 1.12. Однофазная двухполупериодная схема с тиристорами (а) и диаграммы напряжений и токов (б, в, г)
Среднее выпрямленное напряжение
,
(1.11)
где 
–
наибольшее значение выпрямленного
напряжения при полностью открытых (
)
тиристорах.
При 
180° 
.
Таким образом, с изменением угла
управления
от
0 до 180° выпрямленное напряжение
меняется
от 
до
0.
Тиристоры управляемого выпрямителя должны выдерживать не только обратное, но и прямое напряжение. На рис. 1.12, г построена кривая напряжения на тиристоре VD1.
В
интервале 
к
тиристору приложено прямое напряжение 
, в
интервале 
тиристор VD1открыт
и падение напряжения на нем равно нулю.
В интервале 
к
тиристору приложено обратное напряжение
,
а в интервале 
, когда
открыт тиристор VD2
– полное
напряжение вторичной обмотки
трансформатора.
Выпрямители
с управляемыми диодами (тиристорами)
по сравнению с выпрямителями, имеющими
специальные регуляторы переменного
напряжения, имеют меньшие габариты и
стоимость. Позволяют плавно
регулировать выпрямленное напряжение
в широких пределах. Недостатком
регулирования напряжения выпрямителя
с управляемыми диодами является
значительное увеличение амплитуды
переменной составляющей и снижение 
.
Выпрямители с управляемыми тиристорами используются в панелях питания ВУТ (выпрямительное устройство тиристорное) для регулирования и стабилизации выпрямленного напряжения и тока, а также в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, например для регулирования яркости ламп.