3.1. Основные теоретические положения

Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения с управлением выпрямленным напряжением, называют управляемыми. Они строятся по тем же схемам, что и неуправляемые, однако в вентильной группе используются управляемые вентили – тиристоры.

Тиристор – полупроводниковый прибор с тремя или более pn-переходами, который используется для переключения сигналов и обладает выпрямляющими свойствами, т.е. может пропускать большой ток в прямом направлении и лишь малый ток в обратном направлении.

В отличие от диодов, тиристор при прямом напряжении может находиться как в закрытом (пропускать малый ток, участок 1 на рис. 8), так и в открытом (пропускать большой ток, участок 3 на рис. 8) состоянии. Напряжение , соответствующее началу участка 2 (точкаА, рис. 8), называется напряжением включения тиристора. Ток , соответствующий напряжению, называется током включения тиристора.Существуют диодные и триодные тиристоры. Обратная ветвь ВАХ тиристора (рис. 8) подобна обратной ветви характеристики полупроводникового диода.

Рис. 8. ВАХ тиристораРис. 9. Определение угла управления

При наличии тока в цепи управляющего электрода напряжение, при котором происходит включение тиристора, снижается. Если после включения тиристора ток анодаI_a превысит некоторое значение , то ток управляющего электрода может быть выключен, однако тиристор будет оставаться в открытом состоянии. Для выключения тиристора необходимо снизить протекающий через него ток до величины, меньшей значения тока удержанияI_удерж, изменить полярность приложенного к тиристору напряжения, либо подать импульс по цепи управляющего электрода.

Управление напряжением на выходе управляемого выпрямителя сводится к управлению во времени моментом отпирания (включения) тиристора. Это осуществляется за счет сдвига фаз между анодным напряжением и напряжением, подаваемым на управляющий электрод тиристора (рис. 9). Такой сдвиг фаз называют углом управления и обозначают , а способ управления – импульсно-фазовым.

Сдвиг управляющих импульсов по отношению к анодному напряжению можно осуществить с помощью мостового фазовращателя (рис. 10, а), векторная диаграмма которого изображена на рис. 10, б. Фазовращатель является частью схемы управления (СУ) тиристорного управляемого выпрямителя.

а б

Рис. 10. Схема и векторная диаграмма фазовращателя

Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла управления называют характеристикой управления выпрямителя. Эти характеристики могут быть рассчитаны теоретически:

при активной нагрузке

; (2)

при активно-индуктивной нагрузке

, (3)

где – значениепри = 0 и для двухполупериодной схемы выпрямителя , здесь– действующее значение переменного напряжения на зажимах выпрямителя.

Внешние характеристики управляемого выпрямителя при фиксированных значениях угла  имеют тот же характер, что и для неуправляемых схем.

3.2. Порядок выполнения работы

1) Собрать схему двухполупериодного управляемого выпрямителя (рис. 11) с активной нагрузкой, для чего на тиристорную вентильную группу подать напряжение со вторичной обмотки трансформатора, а выход подключить к блоку нагрузки. Установить заданное преподавателем положение нагрузочного реостата.

Рис. 11. Электрическая схема исследования управляемого выпрямителя

2) Подать переменное питающее напряжение и, изменяя угол управления , снять характеристику управления выпрямителя . Отсчет произвести по осциллографу и усреднить по двум полупериодам. Электронный вольтметр PV в режиме «~» показывает действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения U_~, а в режиме «=» – среднее значение выпрямленного напряжения U_d. Результаты измерения внести в табл. 6. Зарисовать осциллограммы напряжения на нагрузке при углах управления 60 и 120°.

Т а б л и ц а 6

Результаты измерений и расчетов

Экспериментальные данные			Расчет
,	, В	U~ , В	cos 	, В	U~m1

3) Установить угол управления выпрямителя  = 30° и снять внешнюю характеристику выпрямителя U_d = f(I_d), изменяя величину сопротивления нагрузки. Точку, соответствующую режиму холостого хода, не фиксировать. Результаты эксперимента занести в табл. 7.

4) Повторить п. 3 для угла управления  = 60°, измеренные значения свести в табл. 7.

Т а б л и ц а 7

Результаты измерений

 = 30°			 = 60°
, мА	, В	, В	, мА	, В	, В