Riadené usmerňovače - zariadenie, schémy, princíp činnosti

Riadené usmerňovače slúžia na reguláciu výstupného napätia v usmernených striedavých obvodoch. Spolu s ďalšími spôsobmi riadenia výstupného napätia za usmerňovačom, ako je LATR alebo reostat, umožňuje riadený usmerňovač dosiahnuť vyššiu účinnosť pri vysokej spoľahlivosti obvodu, čo sa nedá povedať o regulácii pomocou LATR alebo reostatu.

Používanie riadených ventilov je progresívnejšie a oveľa menej ťažkopádne. Tyristory sú najvhodnejšie pre úlohu riadených ventilov.

V počiatočnom stave je tyristor zablokovaný a má dva možné stabilné stavy: uzavretý a otvorený (vodivý).Ak je zdrojové napätie vyššie ako spodný pracovný bod tyristora, potom pri privedení prúdového impulzu na riadiacu elektródu prejde tyristor do vodivého stavu a následné impulzy aplikované na riadiacu elektródu neovplyvnia anódový prúd v akýmkoľvek spôsobom, to znamená, že riadiaci obvod je zodpovedný iba za otvorenie tyristora, ale nie za jeho zatvorenie. Dá sa tvrdiť, že tyristory majú výrazný nárast výkonu.

Na vypnutie tyristora je potrebné znížiť jeho anódový prúd tak, aby bol menší ako prídržný prúd, čo sa dosiahne znížením napájacieho napätia alebo zvýšením odporu záťaže.

Tyristory v otvorenom stave sú schopné viesť prúdy až niekoľko stoviek ampérov, ale zároveň sú tyristory dosť zotrvačné. Čas zapnutia tyristora je od 100 ns do 10 μs a čas vypnutia je desaťkrát dlhší - od 1 μs do 100 μs.

Aby tyristor pracoval spoľahlivo, rýchlosť nárastu anódového napätia by nemala presiahnuť 10 - 500 V / μs, v závislosti od modelu komponentu, inak môže dôjsť k falošnému spínaniu v dôsledku pôsobenia kapacitného prúdu cez pn prechody. .

Aby sa predišlo falošnému spínaniu, je riadiaca elektróda tyristora vždy prepojená s odporom, ktorého odpor je zvyčajne v rozsahu 51 až 1500 ohmov.

Na reguláciu výstupného napätia v usmerňovačoch sa okrem tyristorov používajú aj iné. polovodičové zariadenia: triaky, dinistory a lock-in tyristory. Dynistory sa zapínajú napätím aplikovaným na anódu a majú dve elektródy, ako diódy.

Triaky sa vyznačujú schopnosťou zahrnúť riadiace impulzy aspoň relatívne k anóde, aspoň relatívne ku katóde, ale všetky tieto zariadenia, ako tyristory, sa vypínajú znížením anódového prúdu na hodnotu pod prídržný prúd. Pokiaľ ide o uzamykateľné tyristory, možno ich uzamknúť privedením prúdu s obrátenou polaritou na riadiacu elektródu, ale zosilnenie pri vypnutí je desaťkrát nižšie ako pri zapnutí.

Tyristory, triaky, dinistory, ovládateľné tyristory — všetky tieto zariadenia sa používajú v napájacích zdrojoch a v automatizačných obvodoch na reguláciu a stabilizáciu napätia a výkonu, ako aj na účely ochrany.

V riadených usmerňovacích obvodoch sa namiesto diód spravidla používajú tyristory. V jednofázových mostíkoch je spínací bod diódy a spínací bod tyristora rozdielny, je medzi nimi fázový rozdiel, ktorý sa môže prejaviť zohľadnením uhla.

Jednosmerná zložka záťažového napätia nelineárne súvisí s týmto uhlom, pretože napájacie napätie je zo svojej podstaty sínusové. Jednosmernú zložku záťažového napätia pripojenú za regulovaný usmerňovač možno nájsť podľa vzorca:

Riadiaca charakteristika tyristorovo riadeného usmerňovača ukazuje závislosť výstupného napätia od zaťaženia od fázy (na uhle zapnutia) mostíka:

Pri indukčnej záťaži bude mať prúd cez tyristory obdĺžnikový tvar a pri uhle väčšom ako nula bude prúd odoberaný pôsobením samoindukovaného EMF z indukčnosti záťaže.

V tomto prípade bude základná harmonická sieťového prúdu posunutá vzhľadom na napätie o určitý uhol. Na odstránenie upnutia sa používa nulová dióda, cez ktorú je možné uzavrieť prúd a poskytnúť posun menší ako polovica uhla mostíka.

Na zníženie počtu polovodičov sa uchyľujú k asymetrickému regulovateľnému obvodu usmerňovača, kde dvojica diód nahrádza neutrálnu diódu a výsledok je rovnaký.

Obvody zosilňovača tiež umožňujú použitie tyristorov. Takéto schémy vám umožňujú dosiahnuť väčšiu efektivitu. Minimálne napätie je dané diódami a zvýšené napätie je dodávané cez tyristory. V prípade najväčšieho odberu sú diódy stále zatvorené a uhol spínania tyristora je vždy 0. Nevýhodou obvodu je nutnosť prídavného vinutia transformátora.