Управлявани токоизправители — устройство, схеми, принцип на действие

За регулиране на изходното напрежение в променливотокови вериги с коригиране се използват контролирани токоизправители. Наред с други методи за управление на изходното напрежение след токоизправителя, като LATR или реостат, контролиран токоизправител позволява постигане на по -голяма ефективност с висока надеждност на веригата, което не може да се каже за регулиране с помощта на LATR или реостатно регулиране.

Използването на контролирани клапани е по -прогресивно и много по -малко тромаво. Тиристорите са най -подходящи за ролята на контролирани клапани.

В първоначалното състояние тиристорът е заключен и има две възможни стабилни състояния: затворено и отворено (проводящо). Ако напрежението на източника е по -високо от долната работна точка на тиристора, тогава, когато към управляващия електрод се подаде токов импулс, тиристорът ще премине в проводимо състояние и следващите импулси, подадени към управляващия електрод, няма да повлияят на анода ток по някакъв начин, тоест веригата за управление е отговорна само за отваряне на тиристора, но не и за заключването му. Може да се твърди, че тиристорите имат значително увеличение на мощността.

За да изключите тиристора, е необходимо да намалите анодния му ток, така че да стане по -малък от задържащия ток, което се постига чрез понижаване на захранващото напрежение или увеличаване на съпротивлението на натоварването.

Тиристорите в отворено състояние са способни да провеждат токове до няколкостотин ампера, но в същото време тиристорите са доста инерционни. Времето за включване на тиристора е от 100 ns до 10 μs, а времето за изключване е десет пъти по-дълго-от 1 μs до 100 μs.

За да може тиристорът да работи надеждно, скоростта на нарастване на анодното напрежение не трябва да надвишава 10 — 500 V / μs, в зависимост от модела на компонента, в противен случай може да възникне фалшиво включване поради действието на капацитивния ток през pn кръстовищата.

За да се избегне фалшиво превключване, управляващият електрод на тиристора винаги се шунтира с резистор, чието съпротивление обикновено е в диапазона от 51 до 1500 ома.

В допълнение към тиристорите, други се използват за регулиране на изходното напрежение в токоизправителите. полупроводникови устройства: триаци, динистори и тиристори със заключване. Динисторите се включват от напрежението, приложено към анода, и те имат два електрода, като диоди.

Триаците се отличават с възможността да включват контролни импулси поне спрямо анода, поне спрямо катода, но всички тези устройства, подобно на тиристорите, се изключват чрез намаляване на анодния ток до стойност под тока на задържане. Що се отнася до заключващите се тиристори, те могат да бъдат заключени чрез прилагане на ток на обратна полярност към управляващия електрод, но усилването при изключване е десет пъти по -ниско, отколкото при включване.

Тиристори, триаци, динистори, управляеми тиристори — всички тези устройства се използват в захранвания и в схеми за автоматизация за регулиране и стабилизиране на напрежението и мощността, както и за целите на защита.

Като правило, тиристори се използват вместо диоди в контролирани вериги за коригиране. При еднофазните мостове точката на превключване на диода и точката на превключване на тиристора са различни, между тях има фазова разлика, която може да бъде отразена, като се вземе предвид ъгълът.

DC компонентът на товарното напрежение е нелинейно свързан с този ъгъл, тъй като захранващото напрежение по своята същност е синусоидално.Постоянният компонент на напрежението върху товара, свързан след регулирания токоизправител, може да се намери по формулата:

Характеристиката на управление на тиристорен управляван токоизправител показва зависимостта на изходното напрежение от натоварването от фазата (от ъгъла) на включване на моста:

При индуктивен товар токът през тиристорите ще има правоъгълна форма, а под ъгъл, по-голям от нула, токът ще бъде изтеглен поради действието на самоиндукционната ЕМП от индуктивността на натоварването.

В този случай основната хармоника на мрежовия ток ще бъде изместена спрямо напрежението под определен ъгъл. За да се премахне затягането, се използва нулев диод, през който токът може да се затвори и да даде изместване по -малко от половината спрямо ъгъла на моста.

За да намалят броя на полупроводниците, те прибягват до асиметрична управляема токоизправителна верига, където чифт диоди заместват нулев диод и резултатът е същият.

Усилвателните схеми също позволяват използването на тиристори. Такива схеми ви позволяват да постигнете по -голяма ефективност. Минималното напрежение се дава от диоди, а повишеното напрежение се подава през тиристорите. В случай на най -голяма консумация, диодите са затворени през цялото време, а ъгълът на превключване на тиристора винаги е 0. Недостатъкът на веригата е необходимостта от допълнителна намотка на трансформатор.