Ознакомление с принципом построения управляемых выпрямителей и тиристорных регуляторов с фазовым управлением

Общие сведения

Принцип действия тиристорного управляемого однополупериодного выпрямителя поясняется на рис. 4.3.1. Цепь, состоящая из последовательно соединённых тиристора и нагрузки, питается от источника синусоидального напряжения.

Рис. 4.3.1

На отрезке времени от wt =0 до wt= a несмотря на положительное напряжение на аноде тиристора (u_A), он остаётся закрытым, так как нет напряжения на управляющем электроде. В момент времени wt= a на управляющий электрод тиристора подаётся короткий управляющий импульс от системы импульсно-фазового управления (СИФУ) и тиристор открывается. Он остаётся открытым в течение отрезка времени q, т.е. до перехода приложенного к тиристору напряжения через ноль. Отрицательную полуволну тока тиристор не пропускает, и процесс повторяется на следующей положительной полуволне приложенного напряжения. Регулируя угол управления a, можно изменять время включённого состояния тиристора и, следовательно, среднее значение выпрямленного напряжения.

На практике используются двухполупериодные и многофазные управляемые выпрямители на тиристорах, собранные по нулевым или мостовым схемам. Однако и с помощью одного тиристора возможно регулирование напряжения, создаваемого неуправляемым двухполупериодным выпрямителем (рис. 4.3.2).

Рис. 4.3.2

В этой схеме на нагрузку, соединённую последовательно с тиристором, подаётся пульсирующее напряжение от двухполупериодного выпрямителя. Тиристор открывается импульсом управляющего напряжения от СИФУ, а закрывается при снижении тока в нагрузке до значения ниже тока удержания. Однако в этой схеме не при всех параметрах цепи удаётся обеспечить восстановление запирающих свойств тиристора на маленьком отрезке времени между выключением тиристора и очередным появлением на нём положительного напряжения. Тогда он оказывается открытым постоянно, и регулирование напряжения становится невозможным.

Для регулирования переменного напряжения последовательно с нагрузкой соединяются два встречно-параллельно включённых тиристора, либо один тиристор включается в диагональ выпрямительного моста на диодах, а нагрузка – со стороны переменного напряжения (рис. 4.3.3). В этом случае через сопротивление нагрузки протекает знакопеременный ток и напряжение на нагрузке пропорционально току. Действующие значения тока и напряжения на нагрузке зависят от угла управления a.

Рис. 4.3.3

Важной характеристикой тиристорных регуляторов является зависимость выходного напряжения от угла управления, т.е. регулировочная характеристика.

В данной работе используется миниблок «Фазовое управление тиристора», в котором смонтирован тиристор вместе с системой импульсно-фазового управления (СИФУ). Миниблок имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод. Последний нужен лишь для наблюдения управляющих импульсов с помощью осциллографа.