1.5.2 Чим. Занятие 16.

Н а рис. показана структурная схема ФИМ. Схема синхронизации служит для определения точки перехода напряжения сети через ноль в каждом полупериоде. Эта точка служит началом отсчета фазы.

В схему управления входят устройства вычисления фазы отпирания тиристора в зависимости от напряжения управления: генератор пилообразного напряжения, схема сравнения пилообразного напряжения с напряжением управления, выработка напряжения управления генератором отпирающих импульсов.

В управление тиристором входит генератор управляющих импульсов, служащих для отпирания тиристоров в момент окончания фазы φ_1.

Ч ИМ управляет мощностью путем подачи в нагрузку целого числа n₁ периодов сети, а затем на n₂ периодов сети нагрузка отключается. В результате мощность регулируется в соответствии с соотношением:

P = P₀ ,

где Р₀ – полная мощность, которую можно получить от сети,

Р – мощность, получаемая в результате управления.

На рис. изображена структурная схема ЧИМ.

Схема синхронизации так же, как и при ФИМ, служит для определения точки перехода напряжения сети через ноль в каждом периоде. С этой точки начинается отсчет количества периодов n₁, передаваемых в нагрузку, а затем количества периодов n₂ отключенной нагрузки. Эта операция осуществляется схемой управления в соответствии с напряжением U_упр. Блок управления тиристором вырабатывает отпирающие тиристоры в начале каждого полупериода сети, подлежащего передаче в нагрузку.

Мощность, передаваемая в нагрузку, управляется частотой с периодом Т_у = Т(n₁ + n₂), где Т- период сети. При частоте сети f= 50Гц частота управления f_у = = = Поэтому управление называется частотным. Максимальная частота управления равна 25 Гц.

ЧИМ имеет следующие достоинства.

1. Низкая частота управления, что позволяет использовать релейную аппаратуру (необязательно электронную).

2. Линейность регулирования: мощность пропорциональна n₁.

3. Переключение осуществляется только в момент перехода напряжения сети через ноль. Это исключает возможность высокочастотных помех при переключении тиристора.

Недостатком является достаточно грубое регулирование по сравнению с ФИМ. В случаях, когда необходимо управлять достаточно большими изменениями мощности и в то же время дискретность изменения мощности мала, применяют совмещенное регулирование: в периодах ЧИМ, поданных в нагрузку, производится дополнительное регулирование ФИМ.

1.5.3 ШИМ. Занятие 17.

Ш ИМ относится к импульсным способам регулирования мощности в цепях постоянного тока. В течение периода Т напряжение подается в нагрузку время Т_Вк , а не подается время Т_Вык . Мощность, потребляемая нагрузкой,

Р = Р_{0 ,}

где Р₀ –максимальная мощность, которую может получить нагрузка.

В еличина γ = называется коэффициентом заполнения (иногда пользуются обратной величиной, которая называется скважность). Коэффициент заполнения меняется в пределах 0< γ < 1 . При γ=0 потребитель отключен, при γ =1 на нагрузку подается полное напряжение. Регулирование осуществляется способом регулирования среднего напряжения нагрузки. Очень удобен способ при регулировании скорости двигателя постоянного тока. В структурную схему ШИМ входит схема управления, назначение которой создать необходимый коэффициент заполнения γ в зависимости от U_упр. Обычно схема управления работает при постоянной рабочей частоте. Управление мощностью осуществляется с помощью ключей, чаще всего транзисторных.

ШИМ имеет ряд достоинств по сравнению с традиционными способами регулирования мощности.

1. Регулирование осуществляется при постоянном напряжении. В обычных способах регулирования мощность изменяется путем регулирования напряжения нагрузки. Избыток напряжения падает на регулирующих элементах, снижая КПД. При ШИМ напряжение постоянно и регулируется изменением среднего напряжения за счет коэффициента заполнения. Мощность на регулирующих элементах не теряется.

2. Регулирование осуществляется ключевыми элементами, которые либо включены (тогда их сопротивление близко к нулю), либо выключены (тогда их сопротивление близко к бесконечности). В обоих случаях потери мощности на ключах близки к нулю, т. е. на ключах мощность не теряется.

3. ШИМ достаточно просто осуществляется с помощью микросхем, в частности 1006 ВИ1.

4. Используется нерегулируемый источник постоянного напряжения—наиболее простой из источников.