10.12. Фазосдвигающая цепь

Фазосдвигающая цепь вырабатывает на выходе сигнал, фа­за которого отличается от фазы входного сигнала. Поэтому та­кую схему полезно применять в тех случаях, когда требуется получить сдвиг сигнала по фазе, например в схеме управления тиристором.

Фазосдвигающая цепь приведена на рис. 10.13,а. Здесь вто­ричная обмотка L₂ трансформатора имеет центральный вывод, что обеспечивает разность фаз 180° между напряжениями на верхнем и нижнем выводах. Дополнительная катушка индук­тивности L₃, включенная последовательно с переменным рези­стором R_ь шунтирует вторичную обмотку тpaнсфоpмaтоpa и позволяет осуществлять регулировку сдвига фазы. Таким образом, если напряжение на анод тиристора подавать от той же линии; к которой подключена первичная обмотка, то фазу сигнала на управляющем электроде можно регулировать при помощи пе­ременного резистора R₁.

Рис. 10.13. Фазосдвигающая цепь (а) и диаграммы напряжений и токов в тиристоре (б и в).

Когда напряжение на управляющем электроде тиристора Еу и напряжение на его аноде £_а синфазны (рис. 10.13,6), то в те­чение положительного полупериода действия Е_& тиристор бу­дет полностью открыт и через него будет протекать ток 1_а. Когда же сигналы на аноде тиристора и его управляющем элек­троде отрицательной полярности, тиристор будет находиться в закрытом состоянии, так как отрицательное напряжение на ано­де препятствует протеканию тока.

Если напряжения на управляющем электроде и аноде сдви­нуты на 180^Р, то тиристор не сможет перейти в открытое со­стояние, так как в то время, пока напряжение на управляющем, электроде имеет положительную полярность, напряжение на аноде будет отрицательным, и наоборот. Таким образом, мощ­ность на выходе тиристора можно регулировать от максималь­ной величины, которая получается на выходе однополупериод-ного выпрямителя, до нуля. При разности фаз, изменяющейся от 0 до 180°, мощность в нагрузке будет изменяться также от максимального значения до нуля. Промежуточное значение раз­ности фаз показано на рис. 10.13,в, здесь представлен случай сдвига фаз, соответствующий протеканию тока примерно в те­чение половины положительного полупериода анодного напря­жения.

10.13. Схема с игнитроном

Игнитрон представляет собой электронную лампу, временем пребывания которой в открытом состоянии можно управлять. В игнитроне находится жидкая ртуть, контакт с которой имеет вывод во внешнюю цепь (рис. 10.14,а). Кроме того, в игни­троне находятся анод и электрод поджига; кончик электро­да, изготовленный из карбида кремния или карбида бора,, погружен на небольшую глубину в ртуть. Если между электро­дом поджига и ртутью есть некоторая разность потенциалов,, то образуется искра, в результате чего возникает электронная эмиссия. При положительном потенциале на аноде электроны,, двигаясь к аноду, будут сталкиваться с атомами газа в лампе,. т. е. начнется процесс ионизации.

Рис. 10.14. Игнитрон (а) и схема с его применением (б).

Когда через игнитрон протекает ток, падение напряжения на нем невелико; следовательно, эта лампа имеет небольшое внутреннее сопротивление. Игнитрон обладает рядом преимуществ: опасность пробоя между анодом и катодом невелика, так как максимальное обратное напряжение имеет место толь­ко в интервалы времени, когда внутреннее сопротивление лам­пы имеет большую величину; не требуется энергии для подо­грева катода; как и в случае тиристора, запуск игнитрона мо­жет производиться в любой точке периода переменного напря­жения, что позволяет осуществлять управление выходной мощ­ностью. Поскольку ртуть имеет неолраниченный срок службы и может выдерживать большие перегрузки, игнитрон находит широкое применение в мощных промышленных установках. Вследствие присутствия ртути лампа должна работать в верти­кальном положении.

Схема с применением игнитрона изображена на рис. 10.14,6. Диод с указанной на рисунке полярностью включен последова­тельно с ограничительным резистором Ri между анодом и элек­тродом поджига. Источник переменного тока соединен последо­вательно с нагрузкой R_н и игнитроном, т. е. так же, как и в схе­ме с тиристором. Во время действия положительного полупе­риода переменного напряжения диод Д[ и игнитрон hi нахо­дятся в открытом состоянии. Однако игнитрон не может откры­ваться до тех пор, пока электрод поджига не вызовет электрон­ную эмиссию. Когда диод находится в открытом состоянии, про­исходит электрический разряд между электродом и ртутью, и возникающая в результате электронная эмиссия вызовет иони­зацию и протекание тока. Во время отрицательной полуволны переменного напряжения и игнитрон, и диод находятся в закры­том состоянии. Вместо диода Д( управляющее напряжение, как и в схеме с тиристором, может вырабатываться фазосдвигаю-щей цепью (см. рис. 10.13). Показанная на рис. 10.14 схема имеет невысокий к. п. д., так как в ней используется однополу-периодное выпрямление. Полученное напряжение перед пода­чей в нагрузку для уменьшения пульсаций может быть отфильтровано. Для повышения к. п. д. можно применять схему с иг­нитронами, выполняющую двухполупериодное выпрямление, ко­торую и рассмотрим в следующем разделе.