Управление тиристорным выпрямителем. Тиристорные выпрямители. Параметры двухфазных устройств

Для регулировки выходного напряжения в цепях переменного тока с выпрямлением применяют управляемые выпрямители. Наряду с другими способами управления выходным напряжением после выпрямителя, такими как ЛАТР или реостат, управляемый выпрямитель позволяет добиться большего КПД при высокой надежности схемы, чего нельзя сказать ни о регулировании при помощи ЛАТРа, ни о реостатном регулировании.

Использование управляемых вентилей более прогрессивно и гораздо менее громоздко. Лучше всего на роль управляемых вентилей подходят тиристоры.

В исходном состоянии тиристор заперт, а возможных устойчивых состояний у него два: закрытое и открытое (проводящее). Если напряжение источника выше нижней рабочей точки тиристора, то при подаче на управляющий электрод импульса тока, тиристор перейдет в проводящее состояние, а следующие импульсы, подаваемые на управляющий электрод никак не отразятся на анодном токе, то есть цепь управления отвечает только за открывание тиристора, но не за его запирание. Можно утверждать, что тиристоры обладают значительным коэффициентом усиления по мощности.

Для выключения тиристора необходимо снизить его анодный ток, чтобы он стал меньше тока удержания, что достигается путем понижения напряжения питания или увеличением сопротивления нагрузки.

Тиристоры в открытом состоянии способны проводить токи до нескольких сотен ампер, но при этом тиристоры довольно инерционны. Время включения тиристора составляет от 100 нс до 10 мкс, а время выключения в десять раз больше - от 1 мкс до 100 мкс.

Чтобы тиристор работал надежно, скорость нарастания анодного напряжения не должна превышать 10 - 500 в/мкс, в зависимости от модели компонента, иначе может произойти ложное включение за счет действия емкостного тока через p-n переходы.

Чтобы избежать ложных включений, управляющий электрод тиристора всегда шунтируют резистором, сопротивление которого обычно лежит в диапазоне от 51 до 1500 Ом.

Помимо тиристоров для регулирования выходного напряжения в выпрямителях используют и другие : симисторы, динисторы и запираемые тиристоры. Динисторы включаются по напряжению, приложенному к аноду, и имеют они два электрода, как диоды.

Симисторы отличаются возможностью включения управляющими импульсами хоть относительно анода, хоть - относительно катода, однако все эти приборы, как и тиристоры, выключаются снижением анодного тока до значения ниже тока удержания. Что касается запираемых тиристоров, то они могут запираться подачей на управляющий электрод тока обратной полярности, однако коэффициент усиления при выключении в десять раз ниже, чем при включении.

Тиристоры, симисторы, динисторы, управляемые тиристоры, - все эти приборы используются в источниках питания и в схемах автоматики для регулирования и стабилизации напряжения и мощности, а также для целей защиты.

Как правило, в схемы управляемого выпрямления вместо диодов ставят именно тиристоры. В однофазных мостах точка включения диода и точка включения тиристора отличаются, имеет место разность фаз между ними, которую можно отразить рассмотрев угол.

Постоянная составляющая напряжения на нагрузке нелинейно связана с этим углом, поскольку напряжение питания изначально синусоидальное. Постоянная составляющая напряжения на нагрузке, подключенной после регулируемого выпрямителя может быть найдена по формуле:

Регулировочная характеристика тиристорного управляемого выпрямителя показывает зависимость выходного напряжения на нагрузке от фазы (от угла) включения моста:

На нагрузке индуктивного характера ток через тиристоры будет иметь прямоугольную форму, и при угле больше нуля будет происходить затягивание тока в связи с действием ЭДС самоиндукции от индуктивности нагрузки.

При этом основная гармоника сетевого тока будет сдвинута относительно напряжения на некоторый угол. Чтобы исключить затягивание применяют нулевой диод, через который ток может замыкаться и давать сдвиг меньше в два раза по отношению к углу включения моста.

Тиристорные регулируемые выпрямители

Простейшее мощное зарядное устройство можно собрать с применением силовых тиристоров. В подобных схемах они выполняют функцию выпрямителей, к которым подведено фазовое регулирование.

Как известно, тиристор открывается при протекании тока через управляющий электрод. Величины напряжения и тока можно найти в справочниках и даташитах. Силовым тиристорам для открытия требуется импульс, что делает управление экономичным, но усложняет схему. Закрывается тиристор, как и симистор, сам, на нуле синусоиды.

Так как мы рассматриваем простейшие схемы, то рассмотрим вариант обычного фазового регулирования, который подойдёт для проверки. Первый вариант - с трансформатором, имеющим две вторичных силовых обмотки (или одну со средней точкой). В этом случае требуется всего два выпрямительных элемента, роль которых и выполняют тиристоры. Силовая часть отмечена на схеме красным цветом.

Так как мощные зарядные устройства требуются, как правило, для высоковольтных аккумуляторных батарей, то получать низкое напряжение управления с силовой вторичной обмотки не выгодно по причине рассеивания большой мощности на гасящем резисторе, который также выполняет функции регулировочного. Поэтому для питания цепей управления, помеченных на схеме зелёным цветом, имеется дополнительная обмотка, которую легко можно намотать монтажным проводом на любой части трансформатора. Количество витков следует подобрать таким, чтобы напряжение соответствовало паспортному на конкретный тиристор.

Фазовое регулирование работает очень просто. Через регулировочный резистор R1 заряжаются конденсаторы С1 и C2. Время их заряда зависит от ёмкости и сопротивления резистора. Это время и определяет момент открытия тиристора. Чем меньше сопротивление, тем быстрее зарядится конденсатор и тем раньше на данном полупериоде откроется тиристор, и тем больший ток получит нагрузка. Для тиристоров Т161 понадобились конденсаторы на 100 мкФ и резистор на 33 Ом. Обрати внимание, что ток диодов моста DB1, мощность резистора R1, ток диодов D1 и D2 должны быть соответствующими токам управления тиристоров.

Схема мощного регулируемого зарядного устройства для трансформатора с одной силовой обмоткой будет отличаться лишь тем, что здесь требуется полноценный мост из четырёх выпрямительных элементов. В качестве двух из них используем силовые диоды VD1 и VD2. Управляющая часть схемы остаётся прежней.

В случае же, если напряжение силовой обмотки невысокое, то напряжение для управления тиристорами регулятора можно брать с неё же.

Как уже было сказано, эти схемы годятся лишь для проверки работы тиристорных регуляторов; такое управление допустимо лишь на сравнительно малых токах. Для управления мощными силовыми тиристорами, работающими на больших токах, управление следует делать импульсным. Возможная схема такого управления представлена ниже:

Однопереходный транзистор здесь может быть заменён аналогом из двух биполярных. Он открывается, когда напряжение на конденсаторе C1 достигнет определённого значения, а это время определяется, как и в предыдущей схеме, ёмкостью и сопротивлением. Для того, чтобы импульс управления получился токовым, добавлен транзистор VT2. Трансформатор должен иметь соотношение обмоток 1:1 и быть импульсным, желательно - на пермаллое. Фазировка обмоток - такая, какая была на оригинальной схеме из интернета, и, возможно, здесь есть ошибка. Для управления двумя тиристорами следует добавить на этот трансформатор ещё одну обмотку.

Уровень и частота выходного напряжения, а кроме этого стабилизация средних показателей вольтажа за определенный промежуток времени, могут быть согласованы единым устройством, известным как выпрямитель определенного типа и специфики функционирования. Подобные электрические устройства вполне распространены и знакомы многим - это управляемые выпрямители переменного тока. Основой таких приборов чаще всего становятся полупроводники: диоды, тиристоры, транзисторы и проч.

Однополупериодный тиристорный управляемый выпрямитель, иначе называемый четвертьмост, работает по простейшей схеме (рис. 1, а). Преобразователь, выполняющий роль управляемого ключа, контролируется выводным импульсом, включающим полупроводник. Главное условие работы этой схемы - угол включения, т. е. импульс должен быть сдвинут относительно Uвх=0. Как только значение угла превышает ноль, выпрямительтиристорный приходит в рабочее состояние.

Преобразователь VD прекращает работу, когда разница потенциалов близка к нулевому показателю при нагрузке Rn. Продолжительность рабочего периода выпрямителя можно выразить следующим уравнением, ориентируясь на указанные данные, условные единицы и принципы функционирования:

При активной тиристорный управляемый выпрямитель автоматически выключается в тот момент времени, когда его напряжение приближается к нулю. Таким образом, при наличии сигнала управления длительность включенного состояния тиристорного выпрямителя определяется уравнением:

где Т - время колебания входного напряжения Uвх.

Исходя из этого, среднее значение разницы импульсов можно выразить следующим образом:

Допустим, угол = 0°, а период tu 1 = Т/2. Тогда контролируемый полупроводник находится в рабочем состоянии при плюсовом значении полуволн питающей разнице потенциалов.

Рис. 1. Схема контролируемого четвертьмоста на тиристорном выпрямителеVD (а) и временной график, поясняющий работу при различных показателях угла включения a (б, в, г).

Рис. 2. Схема управления тиристорным выпрямителем (a) и временной график, поясняющие работу (б)

Например, а = л/4 tu 2 = (Т/2)(3/4) = 3 T/8, что соответствует сокращению периода tu 1 включения полупроводника на четверть, т. е. на 25 % и т. д.

Работа контролируемого тиристорного выпрямителяVD показана на графиках, приведенных на рис. 1,б-г.

При минимальном значении угла включения преобразователя а = 0 (рис. 1, б) средний вольтаж на нагрузке Uн, ср выражается максимальным значением, равным Uн, сро = Um/л. При а = л/2 (рис. 1, г) разница потенциалов (Uн, ср) л/2 = 0,5(Uн, ср)о = Um/2 л.

Допустим, что при минимальных значениях нагрузки угол а = л (рис. 1, г), но при постепенном увеличении этих показателей угол а уменьшается (рис. 1, в), тогда благодаря продлению tu падение вольтажа на выходе выпрямителя компенсируется до неизменного показателя Uн, ср. Это позволяет сгладить пульсацию тока - выпрямить его. Этот тип контроля называется вертикальным, или фазоимпульсным. Чаще всего такой принцип управления встречается в усилителях малой мощности и измерительных приборах.

Схема контроля тиристорного выпрямителя должна генерировать импульсы включения в определенных временных точках, заданных значением угла а. Стабильность работы достигается путем формирования импульсов с пиковыми показателями. Самое простое решение - использование низковольтных динисторных генераторов пиковых величин.

Наиболее простая схема контроля тиристорного выпрямителя при помощи пик-генератора на рис. 2, а. Эта схема включает в себя автогенератор релаксационных колебаний на динисторе (параллельно включенные конденсатор Су и динистор VD 2), который также формирует короткие импульсы для контроля над выпрямителем VD 1.

При прохождении полуволн плюсовых значений по питающему напряжению Uвх конденсатор Су начинает заряжаться. Заряд накапливается до того момента, когда напряжение Uс на конденсаторе не достигает показателей Uvd 2, вкл., чего достаточно для переключения динистора VD 2. В это время t = t1 (рис. 2, б) динистор открывается и становится проводником с очень низким показателем сопротивления на выходе. Благодаря этому в конденсаторе Су происходит разряд, переходящий по динистору VD 2 на резистор Rу и управляющий переход выпрямителя VD 1 (рис. 2, 6). Период разряда определяется понижением тока в динисторе до значения I выкл. В это время динистор снова приходит в закрытое состояние - отсечку, и конденсатор Су опять может начать накопление заряда iyпp.

Как только ток iупр изменяется (рис. 2, б), период накопления заряда конденсатора Су до напряжения Uvd 2, вкл. также изменяется, что выражается в сдвиге контролирующих импульсов относительно временных значений (рис. 2, б). Таким образом, угол а можно изменять, а вслед за ним и воздействовать на величину напряжения на выходе. В этом и заключается фазоимпульсный способ управления преобразователем типа тиристорный выпрямитель.

Такой способ подходит для преобразователей однофазного и многофазного типа.

Рис. 3. Схема однофазного управляемого двухполупериодноговыпрямителя на тиристорах с CLC-фильтром (а) и временной график, поясняющие работу (б)

Работа двухполупериодноготиристорного управляемого преобразователя, также называемого стабилизатором или электрическим вентилем, показана на рис. 3, а.

Принцип контроля осуществляется посредством подачи отпирающего вольтажа. При стабильном напряжении схема действует как двухполупериодныйвыпрямитель со средней точкой (пара четвертьмостов). Средняя разница потенциалов на выходе определяется уравнением:

При развороте угла а, контролирующего напряжения в полупериод, возникает задержка, на входе к фильтру подводится лишь часть напряжения (рис. 3, 6). Зависимость в таком случае выражается как Uи, сp = F (a):

Отсюда следует, что средние показатели разницы потенциалов на выходевыпрямителей зависят от изменения угла а: Uср, макс. = 2Um/л - Uср, мин. = 0.

Преобразователи, в которых используются входные трансформаторы, контролируются при помощи тиристоров, включенных в цепь. Подобная схема особенно хороша для использования понижающих трансформаторов, т. к. при U1 > U2 = I1 < I2. При таких показателях можно разработать устройство, основанное на тиристорном звене VD 1, работающем при низком вольтаже на выпрямители, и оно будет весьма компактным. Диодное же звено VD 2 можно построить на диодах Шотки. Это наиболее продуктивная схема с высокой эффективностью работы источников вторичного питания.

Управляемый выпрямитель на тиристорах сводится к управлению моментом включения прибора. Наиболее распространенный способ управления тиристорами – импульсно-фазовый. При таком способе управления на управляющий электрод тиристора периодически подаются импульсы напряжения U y , открывающие тиристор. Они могут сдвигаться во времени по отношению к моменту появления положительной полуволны напряжения на вторичной обмотке трансформатора Тр.1 (рис.74) и тем самым влиять на момент включения тиристора. На рис.3 показана положительная полуволна этого напряжения- кривая U(t) и управляющий импульс напряжения U y . Угол α называется углом управления. Начиная с момента времени t=α и до конца положительной полуволны напряжения тиристор находится в открытом (включенном) состоянии. Сопротивление включенного тиристора и, следовательно, напряжение на аноде (коллекторе) практически равны нулю. На рис.75 пунктиром (- - -) показана кривая напряжения на коллекторе тиристора в течение положительной полуволны напряжения U, а напряжение на нагрузке R н обозначено штрих-пунктирной линией (¾ × ¾).

Рис. 74 Схема управляемого выпрямителя Рис. 75 График напряжений на

на тиристорах нагрузке, коллекторе и

управляющем электроде

При α=0 тиристор открыт в течение положительной полуволны напряжения, его сопротивление мало. При α=180° тиристор закрыт, его сопротивление велико.

На рис.76а показано напряжение на нагрузке U н двухполупериодного выпрямителя при α=0, на рис.76б – при α=π/2.

а) б)

К управляющим импульсам предъявляются следующие требования:

1) амплитуда и длительность управляющих импульсов тока I ymax должны быть достаточными для надежного открывания тиристоров, но амплитуда тока не должна превышать допустимого значения I yдоп;

2) крутизна управляющих импульсов напряжения должна быть высокой, чтобы открывались тиристоры практически мгновенно.

Исходя из этих требований проектируется устройство (блок) импульсно-фазового управления. На рис.77 изображена схема управляемого двухполупериодного выпрямителя (с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора) с импульсно-фазовым управлением.

Рис. 77 Электрическая принципиальная схема управляемого выпрямителя (а), круговая векторная диаграмма (б)

В цепь управления выпрямителя напряжение подается от мостового фазовращателя, состоящего из трансформатора с выводом средней точки вторичной обмотки, конденсатора С и переменного резистора R. при изменении величины сопротивления R, как видно из круговой векторной диаграммы (рис.77б), угол сдвига фазы выходного напряжения моста U dc по отношению к входному напряжению U ab может изменяться от 0 до 180°. При этом величина напряжения U dc остается неизменной.

Напряжение U dc поступает на входы транзисторов VT1 и VT2 в виде напряжения Uвх 1 и Uвх 2 , открывая один транзистор и закрывая другой. выходные напряжения, снимаемые с коллекторов транзисторов, Uk 1 и Uk 2 (рис.78д,е)содержат переменные составляющие Uk 12 и Uk 22 трапецеидальной формы (рис.78ж,з) , так как на входы транзисторов подаются напряжения значительной величины. Затем трапецеидальные напряжения дифференцируются (рис.78 и, к) с помощью цепочек R 1 C 1 и R 2 C 2 и в виде прямоугольных импульсов Y vs3 , Y vs4 (рис.78 л, м) поступают на управляющие электроды тиристоров VS3 и VS4 ; отрицательные импульсы напряжения шунтируются диодами VD3 и VD4.

Таким образом, изменяя сопротивление R, влияют на величину угла α и на время прихода импульсов на управляющие электроды тиристоров.

Рис. 78 Графики напряжений

Характериограф

При выполнении данной лабораторной работы требуется снятие вольт-амперной характеристики тиристора. Для этого используется устройство, с помощью которого на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ) получают вольт-амперную характеристику или семейство этих характеристик. Специ-

альное устройство, предназначенное для этой цели, называется характериографом. В данном случае в качестве характериографа применяется осциллограф С1-68 и специальная приставка (рис.79а).

а) б)

Рис.79 Схема подключения тиристора к характериографу (а), ВАХ тиристора (б)

На рис. 79а изображена схема подключения тиристора к характериографу для снятия семейства вольт-амперных характеристик I a =f(U a) при I y 1, I y 2 ,… .

Для наблюдения на экране ЭЛТ вольт-амперных характеристик тиристора необходимо, чтобы:

1) горизонтальное смещение луча ЭЛТ было пропорционально анодному напряжению U a тиристора;

2) вертикальное смещение луча ЭЛТ- величине анодного тока.

С этой целью тиристор включается в схему однополупериодного выпрямления с диодом VD1; анодное напряжение подается на гнездо «X» осциллографа (горизонтальное отклонение) с помощью проводника. Резистором R 2 регулируют величины анодного тока и напряжения. Резистор R 3 ограничивает величину анодного тока при полностью выведенном резисторе R 2 . Для получения напряжения, пропорционального анодному току тиристора, в анодную цепь включают резистор R 1 . Создаваемое на нем напряжение подают с помощью кабеля на гнездо «®) 1 мW 50рF» осциллографа (вход усилителя вертикального отклонения луча). Сопротивления резистора R 1 должно быть небольшим, чтобы оно практически не влияло на величину анодного тока тиристора (R 1 ~100 Om).

При зарисовке осциллограмм с экрана осциллографа необходимо следить за тем, чтобы начало координат на экране ЭЛТ и на графике I a =f(U a) совпадали.

А . Масштаб по оси тока (ось У) определяют с помощью осциллографа. Для этого сначала подают на вход осциллографа «®) 1 мW 50рF» напряжение, снимаемое с резистора R 1 , затем устанавливают ручку «Усиление» осциллографа в крайнее левое положение. Манипулируя переключатель «V/cм, mV/cм», устанавливают максимальный размер изображения по вертикали не менее 2 см. Затем с помощью ручек «¯» и ««» осциллографа совмещают изображение сигнала с одним из делений шкалы на экране ЭЛТ и отсчитывают размер изображения по вертикали.

Масштаб напряжения по оси Y m u равен произведению цифровой отметки, на которой стоит переключатель «V/cм, mV/cм», на отметку тумблера «´10, ´1».

Так, амплитуда напряжения на резисторе R 1 , подаваемого на вход осциллографа, равна произведению масштаба m U на размер y max [см] изображения по оси у (рис. 79б):

U mR 1 = m U y max. .

Масштаб тока по оси у m I равен:

m I = m U /R 1 .

Б . Масштаб напряжения по оси X можно определить так: измерить размер x max (рис. 79б) у одной из полученных вольт-амперных характеристик тиристора. Затем подключить вход «®) 1 мW 50рF» осциллографа к гнездам «®) X» и «^» характериографа; при этом положения переключателей осциллографа следующие:

Переключатель «X, ´1, ´0,2» на отметке «X1»;

Переключатель «Время/см» – на «2ms»;

Переключатель «V/cм, mV/cм» – на «1V/см»;

Тумблер «´10, ´1» - на «10».

Получить осциллограмму напряжения на тиристоре, не изменяя величину тока управления I y (рис. 80):

Найти величину U max в вольтах:

U max =l max [см] ∙m U ,

здесь m U =1 ∙10=10

Это напряжение соответствует абсциссе x max (рис. 79б), следовательно, масштаб напряжения по оси X равен m Ux =U m обр /x max .

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

На испытательной панели лабораторной установки изображена схема (рис.79) для снятия вольт-амперной характеристики тиристора, называемая характериографом. Ручка управления «Рег.I y » плавно изменяет величину тока управления Iy тиристора.

Осциллограф подключается к характериографу с помощью проводника и кабеля, которые соединяют одноименные гнезда и разъемы «®) 1X» и «®) 1 мW 50рF» испытательной панели и осциллографа.

Кроме того, на панели показана схема управляемого выпрямителя на тиристорах (рис. 81) с блоком импульсно-фазового управления. С помощью переменного резистора R регулируется время поступления импульсов напряжения на управляющие электроды тиристоров. В управляемом выпрямителе установлены тиристоры типа КУ-101Б с параметрами

I пр.доп =75мА,

U обр. max =50B, P kmax =150мВт, I y пр =15мА.

Рис. 81 Изображение на панели стенда управляемого выпрямителя

Внешний вид стенда изображен на рис. 82.

Рис.82 Передняя панель стенда

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1 Получить с помощью характериографа (рис. 79) несколько (2-3) вольт-амперных характеристик тиристора при различных произвольных величинах тока управления:

I a =f(U a) при I y1 =0, I y2 , I y3 >I y2 , … .

Для этого необходимо:

Включить установку, замкнув ключ «Вкл» (на панели справа) ;

Подключить к характериографу осциллограф С1-68:

а) гнезда «®) 1 мW 50Рf» и «^» характериографа соединить кабелем с входом «®) 1 мW 50рF» осциллографа;

б) гнездо «X» характериографа соединить проводом с гнездом “X” осциллографа;

в) переключатель «X, ´1, ´0,2» осциллографа поставить в положение «X» (крайнее левое положение);

г) переключатель «V/см, mV/см» установить на отметке «2 mV/см», а тумблер «´10, ´1» – на «´10»;

д) включить осциллограф с помощью тумблера «Сеть».

Установить ток управления I y равным нулю (I y =0) ; для этого следует установить ручку потенциометра R рег в крайнее левое положение; зарисовать полученную кривую I a =f(U a);

Установить небольшой величины ток управления I y , для чего необходимо повернуть ручку потенциометра R рег на небольшой угол (по часовой стрелке) и вновь зарисовать кривую I a =f(U a) и т.д.

2 В схеме управляемого выпрямителя (рис. 81)

А. Снять осциллограммы выпрямленного напряжения на нагрузке – сопротивления R н – при различных значениях угла управления α;

Б. Получить опытным и расчетным путем характеристику управления

выпрямителя

U o α =f(α) ,

где U o α – среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке;

α - угол управления.

Для выполнения пункта 2А задания следует:

Подключить к выпрямителю нагрузку, замкнув ключ в ветви с резистором R н;

Подключить осциллограф к нагрузке Rн:

а) кабель на входе «®)1 мW 50рF» осциллографа подключить параллельно резистору Rн;

б) переключатель «X, ´1, ´0,2» осциллографа перевести в положение «´1»;

в) переключатель «Время/см» в положении «2mS/см»;

г) переключатель «V/см, mV/см» в положении «2V/см»;

д) тумблер «´10, ´1» – в «´10».

Получить на экране осциллограммы напряжения на нагрузке при различных значениях угла α:

α=α min , α=π/2, α=3/4π ;

Регулирование величины угла α производится с помощью потенциометра R в схеме блока импульсно-фазового управления (ИФУ); в левом предельном положении ручки потенциометра R угол α минимален и равен α min ~0,4π, в правом предельном – максимален и равен ~ π.

Осциллограммы напряжения на нагрузке нарисовать на миллиметровой бумаге, указав масштабы для напряжения m u (положения ручки «V/см, mV/см» и тумблера «´10, ´1») и для времени m t (положения переключателей «X, ´1, ´0,2» и «Время/см»): m u , m t .

Определить амплитуду напряжения на нагрузке U m по осциллограмме при α=α min .

Для выполнения пункта 2Б задания необходимо измерить постоянную

составляющую напряжения на нагрузке при различных значениях угла α:

α=α min – левое предельное положение ручки потенциометра R;

α=π/2, α=3/4π, α~π – правое предельное положение R.

Для этого следует:

Установить по осциллографу заданный угол α, как указано в пункте выполнения задания 2А;

Подключить вольтметр В3-41 параллельно резистору Rн, отключив осциллограф; вольтметр использовать для измерения постоянной составляющей выпрямленного напряжения на нагрузке Rн:

а) вход вольтметра – гнезда «®)» и «^»;

б) переключатель диапазонов напряжений (верхняя шкала) «30»;

в) включить прибор тумблером «Сеть».

Измерить постоянную составляющую напряжения на нагрузке при различных значениях угла α ; результаты измерений записать в таблице 1;

Вычислить среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке (рис. 81) (без учета потерь в элементах схемы) при указанных значениях угла α, пользуясь формулой

Рис. 83

Величину U m взять из опыта 2А по осциллограмме u(t), при α=α min (рис. 83), результаты вычисления занести в таблицу 1;

По данным таблицы 1 построить зависимости U o α =f(α);

Сравнить опытные и расчетные результаты.

Таблица 19

	a min	p/2	3p/4	~p	Примечание
U o α					Опыт
U o α					Расчет

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Принцип работы тиристора. Что означает напряжения включения? Покажите семейство вольт-амперных характеристик тиристора.

2 Объясните работу схемы для снятия вольт-амперных характеристик тиристора.

3 Нарисуйте схему двухполупериодного выпрямления переменного напряжения на тиристорах; объясните ее работу.

4 Какова форма выпрямленного напряжения на нагрузке в схеме двухполупериодного выпрямителя на тиристорах, если угол α=π/3?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Похожая информация.

Схема управления тиристором

На пятом графике временной диаграммы изображено напряжение, действующее на тиристор. При a = 0 к тиристору приложено только обратное напряжение U b. max , которое достигает амплитудного значения напряжения вторичной обмотки и зависит от схемы выпрямителя (см. лекцию 3). Для рассматриваемого выпрямителя

. (15.2)

При a > 0 к тиристору, кроме обратного напряжения U b. max , прикладывается прямое напряжение U a , которое можно определить по формуле

Максимальной амплитуды U a. max = U 2 m прямое напряжение достигает при a = 90 0 . Для нормальной работы схемы должно выполняться условие U a. max < U вкл, чтобы тиристор не смог самопроизвольно (без подачи импульса управления) открыться.

При поступлении на тиристор отрицательной полуволны синусоиды он автоматически закрывается, и остаётся закрытым до поступления очередного импульса управления.

Рассмотрим теперь энергетические характеристики управляемого выпрямителя. Расчетные мощности обмоток S1, S2 и типовую мощность трансформатора S T определяют при a = 0, исходя из параметров неуправляемого режима.

В связи с тем, что при изменении угла регулирования a происходит сдвиг во времени первой гармоники потребляемого из сети тока i 1(1) относительно питающего напряжения, управляемый выпрямитель потребляет из сети реактивную мощность даже при чисто активной нагрузке. Угол сдвига первой гармоники тока питающей сети i 1(1) относительно питающего напряжения

, (15.4)

где- амплитуда косинусной составляющей первой гармоники разложения в ряд Фурье тока i 1 ;

Амплитуда синусной составляющей первой гармоники разложения в ряд Фурье тока i 1 .

Действующее значение первой гармоники тока в первичной обмотке трансформатора

Коэффициент искажения формы тока

. (15.6)

Коэффициент мощности выпрямителя

, (15.7)

то есть с ростом угла регулирования коэффициент мощности снижается.

Управляемые выпрямители можно выполнить и по двухполупериодной, и по мостовой схемам. В этих схемах выходное напряжение в зависимости от a также определяется выражением (15.1), только U d0(a = 0) = 0,9×U 2 .