5.8 Керовані випрямлячі

Випрямлячі, які сполучають випрямлення змінної напруги з керуванням середнього значення випрямленої напруги, називають керованими випрямлячами.

О сновним елементом сучасних керованих випрямлячів є тиристор. На рис. 5.12,а представлена схема найпростішого однофазного однопівперіодного випрямляча на тиристорі. Керування напругою на виході керованого випрямляча зводиться до керування в часі моментом відмикання тиристора. Це здійснюється за рахунок зсуву фаз між анодною напругою й напругою, що подається на керуючий електрод тиристора.

Такий зсув фаз називають кутом керування й позначають (рис. 5.10,б), а спосіб керування називають фазовим.

Керування величиною здійснюється за допомогою фазообертаючого R_2C - ланцюга, що дозволяє змінити кут від 0 до 90⁰. При цьому випрямлену напругу регулюють від найбільшого значення до його половини. Резистором R₁ змінюють напругу, що подається на керуючий електрод тиристора VS.

Діод VD забезпечує подачу на керуючий електрод позитивних напівхвиль напруги. Оптимальною формою керуючих сигналів для тиристорів є короткий імпульс із крутим фронтом. Така форма імпульсу дозволяє зменшити нагрів керуючого електрода й забезпечити чітке відмикання тиристора.

Для формування подібних імпульсів і їхнього зсуву в часі служать спеціальні імпульсно-фазові системи керування.

Зсув керуючих імпульсів стосовно анодної напруги роблять вручну за допомогою мостового фазообертача, векторна діаграма якого зображена на рис. 5. 13.

При зміні опору змінного резистора фаза напруги U_cd, що є вихідною напругою мостового фазообертача, при постійній амплітуді плавно змінюється від 0 до 180⁰ . Напруга з виходу фазообертача надходить на вхід підсилювачів - обмежників на транзисторах VT1, VT2 , причому діоди VD1,VD2 зрізують негативні напівхвилі цієї напруги.

Вихідні напруги цих підсилювачів, що мають трапецеїдальну форму, далі диференціюються ланцюжками R₁C₁ й R₂C₂ . Імпульси, які з’явилися після цього із крутими фронтами й малою тривалістю, є двуполярними.

Шунтуючі керуючі ланцюги тиристорів діоди VD3, VD4, роблять ці імпульси однополярними, (негативні імпульси проходять через діоди). Підсилювачі — обмежники живляться від окремого випрямляча, виконаного на діодах VD5...VD8.

Рисунок 5.13 - Векторна діаграма зсуву керуючих імпульсів

У випрямляч входить також згладжує RC фільтр.

Залежність називають характеристикою управління випрямляча. Ця залежність для навантажувального пристрою з активним опором представлена на рис. 5.14.

Т рифазні керовані випрямлячі — це випрямлячі середньої й великої потужностей. Вони виконуються за схемами трифазного випрямляча з нульовим виводом або мостового випрямляча, у яких випрямні діоди замінюють тиристорами.

У трифазних керованих випрямлячах значно ускладнюються ланцюги керування в порівнянні з ланцюгами керування однофазних випрямлячів.

Контрольні питання

1. Дайте визначення однофазного однопівперіодного керованого випрямляча.

2. Наведіть схему однофазного однопівперіодного керованого випрямляча.

3. Яке призначення елементів схеми?

4. Опишіть принцип роботи схеми.

5. Наведіть часові діаграми роботи.

6. Дайте визначення випрямляча трифазного струму.

7. Наведіть схему трифазного керованого випрямляча з нейтральним виводом.

8. Опишіть принцип роботи випрямляча.

9. Наведіть часові діаграми роботи випрямляча.

10. Які параметри випрямляча?