Управляемые выпрямители выполняются на базе — КиберПедия

диодов

полевых транзисторов

биполярных транзисторов

тиристоров +

Нормальный режим работы транзистора p-n-р обеспечивается подключением источников напряжения:

позиция 1 — минус Ек, позиция 2 — плюс Ек +

позиция 1 — плюс Ек, позиция 2 — минус Ек

позиция 1 — минус Ек, позиция 2 — минус Ек

позиция 1 — плюс Ек, позиция 2 — плюс Ек

В биполярном p-n-p транзисторе коллекторный и базовый токи связаны следующим соотношением

i_к > i_б

i_к < i_б +

i_к = i_б

Для усиления сигнала с малыми искажениями транзистор используется в режиме

активном

насыщения

отсечки

пробоя

Зависимость тока коллектора транзистора при постоянном токе базы – это

выходная характеристика +

входная характеристика

вольтамперная характеристика

амплитудно-частотная характеристика

Прибор, имеющий 2 взаимодействующих р-n перехода, называется:

биполярный транзистор +

стабилитрон

усилитель

синхронизатор

Работа биполярного транзистора основана

на использовании основных носителей заряда +

на использовании интегральных микросхем

на наличии удельного сопротивления

Полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей, протекающим через проводящий канал и управляемый электрическим полем — это:

полевой транзистор +

биполярный транзистор

стабилитрон

диод

База – это

электрод, подключенный к центральному слою +

электрод, подключенный к внешнему слою

место, где хранится важная информация

нет варианта

Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое в режиме

инверсном

активном +

насыщения

отсечки

Достоинством схемы с общим коллектором является

большое входное сопротивление +

малое входное сопротивление

малое выходное сопротивление

усиление напряжения

 

Введите с клавиатуры Ваш вариант ответа и нажмите кнопку «Ответить»

На условном графическом обозначении биполярного транзистора вывод базы обозначен номером ____2_

 

На условном графическом обозначении биполярного транзистора вывод эмиттера обозначен номером __3____

 

На условном графическом обозначении биполярного транзистора вывод коллектора обозначен номером ____1__

 

Выберите один правильный вариант и нажмите кнопку «Далее»

В схеме с общим эмиттером ОЭ происходит

усиление мощности +

усиление только напряжения

усиление только тока

уменьшение напряжения

При определении параметра h21 транзистора напряжение на выходе U_н

U_н = 0

U_н > 0 +

U_н < 0

Схема является

схемой с общим эмиттером

схемой с общей базой

схемой с общим коллектором +

схемой с общим катодом

Анод — это

вывод тиристора со знаком «+» +

вывод тиристора со знаком «–»

управляющий вывод тиристора

управляющий вывод триода

 

Введите с клавиатуры Ваш вариант ответа и нажмите кнопку «Ответить»

Тринистор с управлением по катоду имеет условное графическое обозначение__4____

1 2 3 4

 

Тринистор с управлением по аноду имеет условное графическое обозначение__3____

1 2 3 4

 

Фотодиод имеет условное графическое обозначение____4__

1 2 3 4

 

Выберите один правильный вариант и нажмите кнопку «Далее»

Управляемые выпрямители

Основным элементом управляемых выпрямителей является тиристор (рис. 6)

Рис. 6. Полупроводниковый тиристор

Тиристор имеет четырехслойную структуру с тремя р-п перехо­дами. Условием включения тиристора является подача положитель­ного импульса на управляющий электрод с определенной длительно­стью (с учетом времени включения тиристора) при положительном прямом напряжении между анодом и катодом.

При этом происходит лавинное открывание тиристора. Чем вы­ше значение напряжения, подаваемого на управляющий электрод, тем быстрее открывается тиристор.

При определенном максимальном значении напряжения на управляющем электроде тиристор будет работать как диод. Принцип работы тиристора отражает вольтамперная характеристика (рис, 7).

Условием выключения тиристора является снижение прямого тока ниже уровня тока удержания 7_УД, который близок к нулю.

Рис. 7. Вольтамперная характеристика тиристора

При выключении тиристора необходимо выдержать время, не­обходимое для гарантированного его выключения (время выключения тиристора достаточно большое и составляет несколько десятков мкс). Для выключения тиристора достаточно приложить обратное напря­жение или снизить ток в цепи до нуля.

Принцип выпрямления напряжения с помощью тиристоров за­ключается в управлении во времени моментом отпирания тиристоров в схеме выпрямителя (рис. 8).

Рис. 8. Эквивалентная схема управляемого выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой

Если тиристор открыт в течение всего полупериода входного напряжения (работает как диод), то на выходе получается пульси­рующее напряжение, аналогично неуправляемому выпрямителю (рис. 9, а). При изменении времени задержки отпирания тиристоров меняется выпрямленное напряжение U

0 в сторону уменьшения (рис. 9, б). Для каждой задержки соответствует определенный угол сдвига по фазе ме­жду напряжением на тиристоре и сигналом управления. Этот угол на­зывается углом управления или регулирования и определяется как а.

В схеме присутствует нулевой диод VD для улучшения дина­мических свойств управляемого выпрямителя.

Расчет основных характеристик управляемого выпрямителя

Выходное напряжение управляемого выпрямителя должно поддерживаться неизменным на уровне k₁U₀ при колебаниях на­пряжения на вторичной обмотке трансформатора U

2 от U_2min=k₂U₂ до U_2max=k₃U₂ (значения U₀, k₁, k₃ берутся из табл. согласно ва­рианту задания).

Рис. 9. Графики изменения напряжения: а — при подаче управляющего им­пульса на управляющий электрод тиристора угол а = 0 ;б- при подаче управ­ляющего импульса на управляющий электрод тиристора угол а > 0

Критический угол включения тиристоров

где р — тактность выпрямителя; mi — число фаз вторичной обмотки трансфор­матора.

Номинальный угол включения тиристоров можно найти, ис­пользуя выражение

где — выходное напряжение управляемого выпрямителя,

Минимальный угол включения тиристоров

При минимальном значении угла а напряжение тоже будет ми­нимальным, тогда

При максимальном значении угла а напряжение тоже будет максимальным, тогда

Максимальный угол включения тиристоров

Максимальное значение коэффициента пульсаций на выходе ти­ристорного выпрямителя

где α =α_max — соответствующий максимальной пульсации выходного на­пряжения.

Коэффициент пульсаций на нагрузке

где R₀— сопротивление нагрузки выпрямителя, ;L₀ — индуктивность

сопротивления нагрузки.

Действующее значение напряжения вторичной обмотки транс­форматора

Максимальное значение напряжения вторичной обмотки транс­форматора

Минимальное и максимальное амплитудные значения напря­жения вентильной обмотки

где k₂ и k₃ — коэффициенты, характеризующие отклонение действующего значения напряжения вторичной обмотки трансформатора от номинального значения U₂.

По данным расчета необходимо построить графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u₂(wt), u_0a(wt) при минимальном и максимальном значениях вторичного напряжения трансформатора.

Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя

Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя — это зависимость средневыпрямленного значения напряжения U_0a от угла регулирования а. Для стабилизации выходного напряжения в управляемом выпрямителе используют фазовый способ регулирова­ния. При возрастании входного напряжения _Uсети или уменьшении то­ка нагрузки увеличивают угол регулирования а для поддержания по­стоянства напряжения в нагрузке U_0e заданных пределах.

Регулировочная характеристика строится согласно выражению

Необходимо построить регулировочную характеристику управ­ляемого выпрямителя.

Управляемые (регулируемые) выпрямители

В последние годы в источниках вторичного питания применяют управ­ляемые (регулируемые) выпрямители, содержащие управляемые вентили и позволяющие регулировать в широких пределах выпрямленное напряжение или ток. Как правило, управляемые выпрямители относятся к мощным пре­образователям электрической энергии, и в них чаще всего используются тринисторы (тиристоры).

На рис. 9.8 представлены соответственно схема включения (отметим, что потенциал питания — Е_а, как и в транзисторных схемах, обозначают корпусом — землей) и ВАХ тринистора.

Не вдаваясь в подробности описания этих активных элементов, кратко на­помним, что тринистор — полупроводниковый прибор, имеющий два ус­тойчивых электронных состояния — включено — выключено. Тринистор со­держит три вывода: катод, анод и управляющий электрод.

Регулировку тока, протекающего через тринистор и нагрузку, осущест­вляют с помощью цепи управления. Если ток в цепи управления I_у0 = 0 (рис. 9.8, а и б), то включение тринистора происходит при анодном на­пряжении U_a> U_вкл, называемом напряжением включения. Это напряжение достаточно велико (десятки вольт), и его можно снизить путем подачи в цепь управления импульса тока управления I_у > I_у0, влияние величины которого на работу тринистора видно из его вольт-амперной характеристики на рис. 9.8, б.

Рис 9.8. Тринистор: а — схема включения; б — ВАХ

Величина падения напряжения на открытом и насыщенном тринисторе ΔU_а = 0,5… 1,5 В; ток насыщения при этом I_а = I_ан. Выключается тринистор пу­тем снижения анодного тока I_а до величины, меньшей тока удержания I_уд, или подачей на него обратного напряжения.

На рис. 9.9 показаны схема управляемого выпрямителя с активной нагрузкой R_н и временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие принцип его дей­ствия.

Тринисторы VS1 и VS2 в схеме (см. рис. 9.9, а) открываются поочередно при поступлении на их управляющие электроды импульсов управления с блока управления (БУ). Временное положение импульсов управления U_y1 и U_у2 по от­ношению к фазным напряжениям е_a и е_b определяется углом управления (регули­рования) α (см. рис. 9.9, б, в). Угол управления а соответствует задержке по фа­зе момента включения тринистора относительно естественного момента откры­вания выпрямительного диода, если он включен в схему вместо тринистора. При угле α = 0 управляемый выпрямитель становится неуправляемым. Тринистор VS1 включается в момент времени, когда фазовый угол v = α, и в момент време­ни, соответствующий углу v = π, выключается. На этом интервале к нагрузке R_н практически напрямую подключается фазное напряжение е_а, и через нее про­текает ток i₁. Тринистор VS2 проводит ток на интервале (π + α)…2π, под­ключая к нагрузке R_н фазное напряжение e_b. Выпрямленный ток i_н на актив­ной нагрузке R_н имеет ту же форму, что и напряжение u_н (см. рис. 9.9, г).

Рис. 9.9. Однофазный управляемый выпрямитель:

а — схема, б-г — временное диаграммы

Управляемые выпрямители характеризуются рядом специфических показа­телей. Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения U_Нα от угла управления α называется регулировочной характеристикой и описывается формулой:

где — среднее значение выпрямленного напряжения при угле управления α = 0.

Итак, изменяя угол управления α от 0° до 180°, можно регулировать ам­плитуду напряжения на входе выпрямителя от номинального U_Hα до нулевого.

Литература: В.И. Нефедов, “Основы радиоэлектроники и связи”, Издательство «Высшая школа», Москва, 2002.

3.2. Структурная схема и принцип действия управляемого выпрямителя

Структурная схема УВ (рис. 3.6а) отличается от структурной схемы не-

управляемого выпрямителя (рис. 2.1) тем, что блок неуправляемых вентилей ВБ заменен на регулируемый вентильный блок РВБ и введена система управления СУ, синхронизируемая напряжением сети.

Регулирование выпрямленного напряжения U_0,aпри помощи тиристоров основано на сдвиге момента включения управляемого вентиля по сравнению с

началом работы неуправляемого вентиля (рис. 3.6в). Соответствующий этому сдвигу угол называют углом включения a. Очевидно, что a можно регулировать в пределах положительной полуволны напряжения u_1, т.е. 0≤α≤p. При этом, если тиристор включается при a=180°, то напряжение U_0,a=0. Такой способ регулирования называется фазоим­пульс­ным.

Способность УВ изменять выпрямленное напряжение оценивают по его регулировочной характеристике, представляющей собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения U_0,α от угла включения

Для общности результатов регулировочную характеристику U_0,α=f(α) часто представляют в нормированном виде:

Рис. 3.6. Структурная схема выпрямителя (а), схема простейшего УВ (б) и графики напряжений на его входе и выходе (в) при резисторной нагрузке без фильтра; U_уи – управляющие импульсы для тиристоров РВБ

, (3.2)

где – напряжение при угле включения, равном нулю (m₂ ³ 2). Вид регулировочной характеристики зависит от ряда факторов: схемы выпрямителя, типа фильтра, характера загрузки и т.д.

УВ строятся по тем же принципам, что неуправляемые выпрямители (см. рис. 2.3). В двухтактных УВ все вентили могут быть управляемыми (симметричная схема, рис. 3.7в, д). С целью упрощения СУ и удешевления УВ можно применить несимметричные схемы (рис. 3.7г), в которых одна группа вентилей (анодная или катодная) заменена на диоды. В УВ с индуктивной нагрузкой для улучшения энергетических характеристик вводится нулевой (ответвляющий) диод VD₀ (рис. 3.7б, д).

3.3. Управляемые выпрямители при работе на активную нагрузку

Эквивалентные схемы тиристорных выпрямителей идентичны схемам замещения неуправляемых выпрямителей (см. схему на рис. 3.8а и на рис. 2.5б).

Отличие состоит только в том, что неуправляемые вентили заменяются на управляемые – тиристоры. Сохраняется и методика анализа выпрямительных схем (п. 2.5).

Многофазные УВ при малых углах включения работают в режиме непрерывного тока (рис. 3.8б), а при больших углах (рис. 3.8г) – в режиме прерывистого тока. Угол включения a, соответствующий границе режимов (рис. 3.8в) непрерывного и прерывистого токов, называется критическим углом:

. (3.3)

.

б)

Рис. 3.8. Эквивалентная схема (а) и диаграммы (б, в, г) выпрямленного напряжения U_0,a для трехфазной однотактной схемы с активной нагрузкой при различных значениях угла a включения тиристоров

Рис. 3.9. Регулировочные характе­ристики выпрямителей при работе на активную нагрузку (а), вли­яние угла включения на коэффициент пульсации (б)

a)

У однофазных выпрямителей (рис. 3.10а, б) a_кр=0 и при a>0 они работают в режиме прерывистого тока. С учётом формул (2.12) и (3.2) нормированное уравнение и график регулировочной характеристики УВ при активной нагрузке имеют вид (рис. 3.9)

(3.4)

Следует отметить, что с увеличением угла включения a тиристора имеет место быстрый рост коэффициента пульсаций

Применение активных выпрямителей

Активный выпрямитель (AFE) Выпрямитель – это преобразователь переменного напряжения в постоянное. Неуправляемые выпрямители выполняются на базе диодов, управляемые – на базе тиристоров или других управляемых вентильных приборов. Принцип выпрямления основан на использовании свойств силовых электронных вентилей проводить однонаправленный ток для преобразования переменного тока в постоянный без существенных потерь энергии. Выпрямители потребляют из сети несинусоидальный ток. Процесс управления выпрямителем приводит к повышению коэффициентов несинусоидальности как тока, так и напряжения. Проблемы возникают следующие: искажение формы питающего напряжения; падение напряжения в распределительной сети; резонансные явления на частотах высших гармоник; наводки в телекоммуникационных и управляющих сетях; повышенный акустический шум в электромагнитном оборудовании; вибрация в электромашинных системах; снижение электрического и механического КПД нагрузок; ухудшение характеристик защитных автоматов; завышению требуемой мощности автономных электроэнергетических установок; нагрев и дополнительные потери в трансформаторах и электрических машинах; нагрев конденсаторов; нагрев кабелей распределительной сети. Для устранения отмеченных выше недостатков можно рекомендовать активный выпрямитель (рис.1).   Такие выпрямители комплектуются полностью управляемыми вентилями с обратными диодами. С помощью широтно-импульсной модуляции реализуются режимы принудительного формирования сетевого тока. Форму тока приближают к синусоидальной с регулируемой начальной фазой, что и обеспечивает желаемый результат (форму кривой тока и коэффициент мощности). При помощи коррекции коэффициента мощности возможно не только организовать потребляемый ток сети, совпадающий по форме и фазе с напряжением, но и обеспечить заданный уровень постоянного напряжения на конденсаторе. Кроме того, в электроприводе за счет связи инвертора-выпрямителя с питающей сетью, возможна обратная рекуперация энергии, получаемая при работе привода в генераторном режиме. Наиболее массовое практическое применение в системах регулируемых электроприводов переменного тока получили двухзвенные преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока, а из них – преобразователи с автономными инверторами напряжения. У этого преобразователя недостаточно полно проработаны некоторые вопросы энергосбережения, качества электропотребления и электромагнитной совместимости преобразователей. При использовании пассивного выпрямителя, состоящего из диодного моста и фильтрующего конденсатора, несмотря на малые пульсации выпрямленного выходного напряжения на входе получаем несинусоидальный ток с большими пиковыми значениями. Это значительно понижает коэффициент мощности системы, вызывает существенные радиопомехи. Улучшить форму тока можно путем внесения в цепь дополнительных пассивных элементов. Но это приводит к увеличению массогабаритных показателей устройства, так как реактивные компоненты в таком случае работают на относительно низких частотах. Кроме этого выпрямитель подразумевает поток энергии только в одном направлении от сети в нагрузку. Проблему перенапряжения в звене постоянного тока, возникающую при торможении привода (особенно при большой мощности) в этом типе преобразователя приходится решать с помощью тормозного резистора очень большой мощности, просто рассеивая выделяющуюся энергию в тепло (рис.2). На рис.3 представлены способы управления энергией при работе частотного электропривода. Улучшить показатели преобразователей частоты помогает использования в звене постоянного тока выпрямителей с принудительной коммутацией. Структуру силовых цепей двухзвенного ПЧ с активным выпрямителем напряжения иллюстрирует рис.4. В силовой цепи последовательно включены активный выпрямитель напряжения (АВН), фильтр Ф и автономный инвертор напряжения АИН. Силовые полупроводниковые переключающие элементы выпрямителя и инвертора, обладающие полной управляемостью и двусторонней проводимостью тока, условно показаны в виде ключей. Выпрямитель АВН, выполненный по трехфазной мостовой схеме, преобразует напряжение питающей сети переменного тока в стабилизированное напряжение постоянного тока Ud на конденсаторе фильтра. Трехфазный мостовой АИН работает в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и преобразует это постоянное напряжение в переменное напряжение на выходе с требуемыми значениями частоты и амплитуды основной гармоники. Это обеспечивает благоприятную форму тока двигателя и равномерность его вращения в широком диапазоне скоростей.   выпрямителем и автономным инвертором напряжения Активный выпрямитель выполняется по схеме, полностью идентичной схеме инвертора и по существу представляет собой обращенный АИН, также работающий в режиме ШИМ. Так же, как и автономный инвертор, активный выпрямитель инвертирует постоянное напряжение фильтрового конденсатора Ud в импульсное напряжение на своих зажимах переменного тока А, В и С. Эти зажимы связаны с питающей сетью через буферные реакторы БР. В отличие от регулируемой рабочей (полезной) частоты напряжения на зажимах переменного тока АИН А1, В1 и С1 рабочая частота напряжения на зажимах переменного тока АВН постоянна и равна частоте питающей сети. Разность мгновенных значений синусоидального напряжения питающей сети и импульсного напряжения на зажимах переменного тока АВН воспринимаются буферными реакторами БР, являющимися неотъемлемыми элементами системы, индуктивность обеспечивает повышающий режим работы преобразователя. Благодаря использованию режима ШИМ импульсное напряжение, формируемое активным выпрямителем на стороне переменного тока, имеет благоприятный гармонический состав, в котором основная (полезная) гармоника и высшие гармоники существенно различаются по частоте. Это создает благоприятные условия для фильтрации высших гармоник тока, потребляемого из питающей сети, буферными реакторами. Таким образом решается задача потребления из сети практически синусоидального тока. Фазовый угол потребляемого тока зависит от соотношения амплитуд и фазовых углов напряжений, приложенных к реакторам со стороны сети и со стороны активного выпрямителя, а также от параметров (индуктивности и активного сопротивления) реактора. Варьируя с помощью системы управления АВН параметрами основной гармоники его переменного напряжения на зажимах А1, В1 и С1, можно обеспечить потребление из сети необходимого тока с заданным фазовым углом. Иными словами, можно обеспечить работу преобразователя частоты с заданным значением коэффициента мощности, например равным единице, либо «опережающим», либо «отстающим» коэффициентом мощности. Как преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока автономный инвертор обладает чрезвычайно ценным свойством – возможностью двустороннего энергетического обмена между сетями постоянного и переменного тока. Это свойство сохраняется и в инверсной схеме включения автономного инвертора в качестве активного выпрямителя. В итоге двухзвенный ПЧ с активным выпрямителем обеспечивает двусторонний энергетический обмен между питающей сетью и электрическим двигателем, в том числе режимы рекуперации энергии в питающую сеть. Благодаря этому возможно построение энергосберегающих систем электропривода в различных сферах применения с высоким качеством потребления электроэнергии (Рис.5). Компания Delta Electronics предлагает на отечественном рынке модуль рекуперации AFE 2000 не случайно. На настоящий момент для многих предприятий становится существенным рост тарифов за электроэнергию, что влечет повышение стоимости конечного товара, необходимость улучшения качества промышленной сети. Также было принято законодательное решение о мерах по экономии электроэнергии, энергосбережению. Компания «Элпрон» предлагает установку активных рекуператоров «под ключ», то есть от проведения исследований и экономического обоснования до монтажа на объекте. < Предыдущая   Следующая >

принцип работы, схема, область применения

С целью управления напряжением в сети используются электронные выпрямители. Данные устройства работают путем изменения частоты. Многие модификации разрешается применять в сети переменного тока.

К основным параметрам выпрямителей относится проводимость. Также стоит учитывать показатель допустимого перенапряжения. Для того чтобы более детально разобраться в вопросе, надо рассмотреть схему выпрямителя.

Устройство модификаций

Схема выпрямителя предполагает использование контактного тиристора. Стабилизатор, как правило, применяется переходного типа. В некоторых случаях он устанавливается с системой защиты. Еще имеется множество модификаций на триодах. Работают данные устройства при частоте от 30 Гц. Для коллекторов они неплохо подходят. Также схема выпрямителя включает в себя компараторы низкой проводимости. Чувствительность у них соответствует показателю не менее 10 мВ. Определенный класс устройств оснащается варикапом. За счет этого модификации можно подключать к однофазной цепи.

Как это работает?

Как говорилось ранее, выпрямитель работает за счет изменения частоты. Первоначально напряжение попадает на тиристоры силовые. Процесс преобразования тока осуществляется при помощи триода. Чтобы избежать перегрева устройства, имеется стабилизатор. При появлении волновых помех в работу включается компаратор.

Область применения устройств

Наиболее часто устройства устанавливаются в трансформаторы. Также есть модификации для приводных модулей. Еще не стоит забывать про автоматизированные устройства, которые используются на производстве. В модуляторах выпрямители играют роль регулятора напряжения. Однако в данном случае многое зависит от типа устройства.

Существующие типы модификаций

По конструкции выделяют полупроводниковые, тиристорные и мостовые модификации. В отдельную категорию относят силовые устройства, которые могут работать при повышенной частотности. Двухполупериодные модели для этих целей не подходят. Дополнительно выпрямители отличают по фазе. На сегодняшний день можно встретить одно-, двух- и трехфазные устройства.

Полупроводниковые модели

Полупроводниковые выпрямители замечательно подходят для понижающих трансформаторов. Многие модификации выпускаются на базе коннекторных конденсаторов. Проводимость на входе у них не превышает 10 мк. Также стоит отметить, что полупроводниковые выпрямители отличаются по чувствительности. Устройства до 5 мВ способны использоваться при напряжении 12 В.

Системы защиты у них применяются класса Р30. Для подключения модификаций используются переходники. При напряжении 12 В параметр перезарузки в среднем равен 10 А. Модификации с обкладками выделяются высоким параметром рабочей температуры. Многие устройства способны работать от транзисторов. Для понижения искажений используются фильтры.

Особенности тиристорных устройств

Тиристорный выпрямитель предназначен для регулировки напряжения в сети постоянного тока. Если говорить про модификации низкой проводимости, то у них используется только один триод. Предельное напряжение при загрузке в 2 А составляет не менее 10 В. Система защиты у представленных выпрямителей используется, как правило, класса Р44. Также стоит отметить, что модели хорошо подходят для силовых проводников. Как работает трансформатор на тиристорных выпрямителях? В первую очередь напряжение попадает на реле.

Преобразование постоянного тока происходит благодаря транзистору. Для контроля выходного напряжения используются конденсаторные блоки. У многих моделей имеется несколько фильтров. Если говорить про недостатки выпрямителей, то стоит отметить, что у них высокие тепловые потери. При выходном напряжении свыше 30 В, показатель перегрузки значительно снижается. Дополнительно стоит учитывать высокую цену на тиристорный выпрямитель.

Мостовые модификации

Мостовые выпрямители работают при частоте не более 30 Гц. Угол управления зависит от триодов. Компараторы в основном крепятся через диодные проводники. Для силового оборудования модели подходят не лучшим образом. Для модулей применяются стабилизаторы с низкоомным переходником. Если говорить про минусы, то следует учитывать низкую проводимость при высоком напряжении. Системы защиты, как правило, применяются класса Р33.

Многие модификации подключаются через дипольный триод. Как работает трансформатор на этих выпрямителях? Первоначально напряжение подается на первичную обмотку. При напряжении свыше 10 В в работу включается преобразователь. Изменение частоты осуществляется при помощи обычного компаратора. С целью уменьшения тепловых потерь на мостовой управляемый выпрямитель устанавливается варикап.

Силовые устройства

Силовые выпрямители в последнее время считаются очень распространенными. Показатель перегрузки при невысоком напряжении у них не превышает 15 А. Система защиты в основном используется серии Р37. Модели применяются для понижающих трансформаторов. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что устройства выпускаются с пентодами. Они выделяются хорошей чувствительностью, но у них низкий параметр рабочей температуры.

Конденсаторные блоки разрешается применять на 4 мк. Выходное напряжение свыше 10 В задействует преобразователь. Фильтры, как правило, используются на два изолятора. Также стоит отметить, что на рынке имеется множество выпрямителей с контроллерами. Основное их отличие кроется в возможности работы при частоте свыше 33 Гц. При этом перегрузка в среднем соответствует 10 А.

Двухполупериодные модификации

Двухполупериодный однофазный выпрямитель способен работать на разных частотах. Основное преимущество модификаций кроется в высоком параметре рабочей температуры. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что тиристоры силовые используются интегрального типа, и проводимость у них не превышает 4 мк. При напряжении 10 В система в среднем выдает 5 А.

Системы защиты довольно часто применяются серии Р48. Подключение модификаций осуществляется через адаптеры. Также стоит отметить недостатки выпрямителей этого класса. В первую очередь это низкая восприимчивость к магнитным колебаниям. Параметр перегрузки порой может быстро изменяться. При частоте ниже 40 Гц чувствуются перепады тока. Еще эксперты отмечают, что модели не способны работать на одном фильтре. Дополнительно для устройств не подходят полевые транзисторы.

Однофазные устройства

Однофазный управляемый выпрямитель способен выполнять множество функций. Устанавливают модели чаще всего на силовые трансформаторы. При частоте 20 Гц параметр перегрузки в среднем не превышает 50 А. Система защиты у выпрямителей используется класса Р48. Многие эксперты говорят о том, что модели не боятся волновых помех и отлично справляются с импульсными скачками. Есть ли недостатки у моделей данного типа? В первую очередь они касаются низкого тока при высокой загруженности. Чтобы решить эту проблему, устанавливаются компараторы. Однако стоит учитывать, что они не могу работать в цепи переменного тока.

Дополнительно периодически возникают проблемы с проводимостью тока. В среднем данный параметр равен 5 мк. Понижение чувствительности сильно влияет на работоспособность триода. Если рассматривать однофазные неуправляемые выпрямители, то обкладки у них используется с переходником. У многих моделей имеется несколько изоляторов. Также стоит отметить, что выпрямители данного типа не подходят для понижающих трансформаторов. Стабилизаторы чаще всего применяются на три выхода, и предельное напряжение у них не должно превышает 50 В.

Параметры двухфазных устройств

Двухфазные выпрямители производятся для цепей постоянного и переменного тока. Многие модификации эксплуатируются на триодах контактного типа. Если говорить про параметры модификаций, то стоит отметить малое напряжение при больших перегрузках. Таким образом, устройства плохо подходят для силовых трансформаторов. Однако преимуществом устройств считается хорошая проводимость.

Чувствительность у моделей стартует от 55 мВ. При этом тепловые потери незначительные. Компараторы применяются на две обкладки. Довольно часто модификации подключают через один переходник. При этом изоляторы предварительно проверяются на выходное сопротивление.

Трехфазные модификации

Трехфазные выпрямители активно применяются на силовых трансформаторах. У них очень высокий параметр перегрузки, и они способны работать в условиях повышенной частотности. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что модели собираются с конденсаторными блоками. За счет этого модификации разрешается подключать к цепи постоянного тока и не бояться про волновые помехи. Импульсные скачки блокируются за счет фильтров. Подключение через переходник осуществляется при помощи преобразователя. У многих моделей имеется три изолятора. Выходное напряжение при 3 А не должно превышать 5 В.

Дополнительно стоит отметить, что выпрямители этого типа используются при больших перегрузках сети. Многие модификации оснащаются блокираторами. Понижение частоты происходит при помощи компараторов, которые устанавливаются над конденсаторной коробкой. Если рассматривать релейные трансформаторы, то для подключения модификаций потребуется дополнительный переходник.

Модели с контактным компаратором

Управляемые выпрямители с контактным компаратором в последнее время пользуются большим спросом. Среди особенностей модификаций стоит отметить высокую степень перегрузки. Системы защиты в основном применяются класса Р55. Работают устройства с одной конденсаторной коробкой. При напряжении 12 В выходной ток равен не менее 3 А. Многие модели способны похвастаться высокой проводимостью при частоте 5 Гц.

Стабилизаторы довольно часто применяются низкоомного типа. Они хорошо себя показывают в цепи переменного тока. На производстве выпрямители применяются для работы силовых трансформаторах. Допустимый уровень проводимости у них равен не более 50 мк. Рабочая температура в данном случае зависит от типа динистора. Как правило, они устанавливаются с несколькими обкладками.

Устройства с двумя компараторами

Электронные выпрямители с двумя компараторами ценятся за высокий параметр выходного напряжения. При перегрузке в 5 А модификации способны работать без тепловых потерь. Коэффициент сглаживания у выпрямителей не превышает 60 %. Многие модификации обладают качественной системой защиты серии Р58. В первую очередь она призвана справляться с волновыми помехами. При частоте 40 Гц устройства в среднем выдают 50 мк. Тетроды для модификаций используются переменного типа, и чувствительность у них равна не более 10 мВ.

Есть ли недостатки у выпрямителей данного типа? В первую очередь надо отметить, что их запрещается подключать к понижающим трансформаторам. В сети постоянного тока у моделей малый параметр проводимости. Рабочая частотность в среднем соответствует 55 Гц. Под однополюсные стабилизаторы модификации не подходят. Чтобы использовать устройства на силовых трансформаторах, применяется два переходника.

Отличие модификаций с электродным триодом

Управляемые выпрямители с электродными триодами ценятся за высокий параметр выходного напряжения. При низких частотах они работают без тепловых потерь. Однако стоит учитывать, что параметр перегрузки в среднем равен 4 А. Все это говорит о том, что выпрямители не способны работать в сети постоянного тока. Фильтры разрешается применять лишь на две обкладки. Выходное напряжение, как правило, соответствует 50 В, а система защиты используется класса Р58. Для того чтобы подключить устройство, применяется переходник. Коэффициент сглаживания у выпрямителей данного типа составляет не менее 60 %.

Модели с емкостным триодом

Управляемые выпрямители с емкостным триодом способны работать в сети постоянного тока. Если рассматривать параметры модификаций, то можно отметить высокое входное напряжение. При этом перегрузка при работе не будет превышать 5 А. Система защиты используется класса А45. Некоторые модификации подходят для силовых трансформаторов.

В данном случае многое зависит от конденсаторного блока, который установлен в выпрямителе. Как утверждают эксперты, номинальное напряжение многих модификаций составляет 55 В. Выходной ток в системе составляет 4 А. Фильтры для модификаций подходят переменного тока. Коэффициент сглаживания у выпрямителей составляет 70 %.

Устройства на базе канального триода

Управляемые выпрямители с канальными триодами отличаются высокой степенью проводимости. Модели данного типа замечательно подходят для понижающих трансформаторов. Если говорить про конструкцию, то стоит отметить, что модели всегда производятся с двумя коннекторами, а фильтры у них используются на изоляторах. Если верить экспертам, то проводимость при частоте 40 Гц сильно не меняется.

Есть ли недостатки у данных выпрямителей? Тепловые потери являются слабой стороной модификаций. Многие эксперты отмечают низкую проводимость коннекторов, которые устанавливаются на выпрямители. Чтобы решить проблему, применяются кенотроны. Однако их не разрешается использовать в сети постоянного тока.

Отличие модификаций

Выпрямители на 12 В используются только для понижающих трансформаторов. Компараторы в устройствах устанавливаются с фильтрами. Предельная перегрузка модификаций составляет не более 5 А. Системы защиты довольно часто применяются класса Р48. Для преодоления волновых помех они замечательно подходят. Еще часто применяются преобразовательные стабилизаторы, у которых высокий коэффициент сглаживания. Если говорить про недостатки модификаций, то стоит отметить, что выходной ток в устройствах составляет не более 15 А.

8.3.4 Управляемые выпрямители

От выпрямителей часто требуется не только преобразовывать переменное напряжение в постоянное, но и плавно изменять значение выпрямленного напряжения. Управлять выпрямленным напряжением можно как в цепи переменного напряжения, так и в цепи выпрямленного тока. При управлении в цепи переменного напряжения применяют специальные регулируемые трансформаторы (автотрансформаторы, трансформаторы с подмагничиванием сердечника постоянным током и т.д.), реостаты или потенциометры. Однако подобные способы управления выпрямленным напряжением (током) при их относительной простоте имеют существенный недостаток, связанный с низким КПД. Такие регуляторы имеют, как правило, большие массу, габариты и стоимость.

Более экономичным и удобным способом управления, который получил широкое распространение, является управление выпрямленным напряжением (током) в процессе выпрямления, так называемое управляемое выпрямление.

Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения (тока) е управлением выпрямленным напряжением (током), называют управляемыми выпрямителями.

Основным элементом современных управляемых выпрямителей является тиристор VS. На рис.8.18,а представлена схема простейшего однофазного однополупериодного выпрямителя на тиристоре VS. Управление напряжением на выходе управляемого выпрямителя сводится к управлению во времени моментом отпирания (включения) тиристора. Это осуществляется за счет сдвига фаз между анодным напряжением и напряжением, подаваемым на управляющий электрод тиристора. Такой сдвиг фаз называют углом управления и обозначают а (рис.8.18,б), а способ управления называют фазовым. Управление значением, а осуществляют с помощью фазовращающей R₂С-цепи, которая позволяет изменить угол α о т 0 до 90°. При этом выпрямленное напряжение регулируют от наибольшего значения до его половины. Резистором R_l изменяют напряжение, подаваемое на управляющий электрод тиристора. Диод VD обеспечивает подачу на управляющий электрод положительных однополярных импульсов.

Рисунок 8.18. Схема (а), временные диаграммы напряжения и тока (б) однофазного однополупериодного управляемого выпрямителя

Оптимальной формой управляющих сигналов для тиристоров является короткий импульс с крутым фронтом. Такая форма позволяет уменьшить нагрев управляющего электрода тиристора, а также обеспечить за счет высокой крутизны управляющего импульса четкое отпирание тиристора. Для формирования подобных импульсов и их сдвига во времени служат специальные импульсно-фазовые системы управления. Изменение угла управления осуществляют ручным или автоматическим способом, что обеспечивает изменение выпрямленного напряжения в требуемых пределах.

На рис.8.19 изображена схема однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя с импульсно-фазовым блоком управления (ИФБ), довольно часто применяемая на практике. Сдвиг управляющих импульсов по отношению к анодному напряжению тиристоров VS₁ и VS₂ производят вручную с помощью мостового фазовращателя (рис.8.20, а), векторная диаграмма которого изображена на рис. 8.20,б. Как известно, при изменении сопротивления переменного резистора R фаза напряжения u_cd, являющегося выходным напряжением мостового фазовращателя, при постоянной амплитуде плавно изменяется от 0 до 180°. Напряжение u_cd с выхода фазовращателя (см.рис.8.19) поступает на вход усилителей-ограничителей на транзисторах VT₁, VT₂, причем диоды VD₁, VD₂ срезают отрицательные полуволны этого напряжения. Выходные напряжения этих усилителей, имеющие трапецеидальную форму, далее дифференцируются цепочками R₁C₁ и R₂C₂. Появившиеся после этого импульсы с крутыми фронтами и малой длительностью являются двухполярными. Диоды VD₃ и VD₄ в управляющих цепях тиристоров делают их однополярными (не пропускают отрицательные импульсы).

Рисунок 8.19. Схема однофазного двухполупериодного управляемого выпря­мителя с импульсно-фазовым управлением

Рисунок 8.20 Схема (а) и векторная диаграмма фазовращателя (б)

Усилители-ограничители питаются от отдельного выпрямителя, который собран по мостовой схеме на диодах VD₅ — VD₈ . В выпрямитель входит также сглаживающий RС-фильтр.

Среднее значение выпрямленного напряжения при угле управления α ≠ 0 без учета потерь определяют из выражения

(8.1)

где U₂ — действующее напряжение фазы вторичной обмотки трансформатора,

—значение U_нα при a = 0.