Структурная схема управляемого выпрямителя

Регулирование выпрямленного напряжения возможно как на сто­роне постоянного, так и на стороне переменного тока. Регулирова­ние на стороне переменного тока с помощью автотрансформаторов, ин­дукционных потенциал-регуляторов или управляемых реакторов гро­моздко, дорого и имеет низкий КПД, так как регулирующий элемент должен быть той же мощности, что и выпрямительный трансформатор.
Регулирование на стороне постоянного тока, осуществляемое с помощью управляемых вентилей, обеспечивает широкий диапазон ре­гулирования выпрямленного напряжения при малом собственном потреб­лении мощности, как в силовых цепях, так и в цепях управления.

Устройства, обеспечивающие преобразование переменного тока в постоянный и позволяющие регулировать величину среднего значения выпрямленного напряжения, называются управляемыми выпрямителями. В качестве вентилей могут быть использованы тиристоры, транзисто­ры и др. элементы.

Рис.7.1. Структурная схема управляемого выпрямителя

Элементы, входящие в схему на рис.7.1, имеют следующее наз­начение и обозначение:

1. Т - трансформатор для согласования напряжения сети и напря­жения нагрузки;
2. В - управляемые вентили (тиристоры), непосредственно преоб­разующие переменный ток в постоянный;
3. СУ - система управления, вырабатывающая управляющие сигналы, формирующая фазовый сдвиг на угол α и синхронизирующие управ­ляющие сигналы с напряжением сети;
4. Н - нагрузка (сопротивление R_d).

Система управления (СУ) обеспечивает подачу управляющего импульса напряжения на управляющий электрод в требуемые моменты времени. Момент включения управляющего импульса должен быть син­хронизирован с напряжением питающей сети и иметь крутой передний фронт (10÷20 В/мкс). До момента подачи импульса тиристор должен быть надежно закрыт.

Регулирование выходного напряжения выпрямителя осуществляет­ся изменением фазы управляющего импульса относительно переменного напряжения питающей сети.
В выпрямителях на тиристорах управление обычно осуществляет­ся короткими прямоугольными импульсами, что уменьшает местный пе­регрев тиристора в области управляющего электрода и повышает надежность схемы.

Различные схемы фазосдвигающих устройств отличаются друг от друга типом используемых элементов.

Рис.7.2 Схема мостового фазовращательного устройства на элементах R, L, C.

На схеме представлено фазовращательное устройство, которое представляет собой мостовую схему, двумя плечами которой являются полуобмотки 1 и 2 трансформатора Тр. Два других плеча моста со­ставлены из регулируемого резистора R_ф и конденсаторе С₁.
При изменении величины резистора R_ф изменяется фаза выходного напряжения относительно входного синусоидального напряжения.

Рис 7.3 Векторная диаграмма для мостового фазовращательного устройства на элементах R_ф, С₁

Как видно из векторной диаграмм, приведенной на рис.7.3. с диагонали моста снимается напряжение U, сдвинутое по фазе на угол α относительно напряжения, питающего трансформатор.

На рис.7.3 обозначено:

1. U₂ - напряжение двух вторичных обмоток (точки 1-2 на рис.7.2);
2. I - ток моста, опережающий по фазе напряжение при актив­но-емкостной нагрузке моста;
3. IX_c1 - падение напряжения на емкостном сопротивлении моста;
4. IR_ф - падение напряжения на активном сопротивлении моста.

Схема аналогичного фазовращательного устройства, выполнен­ного на резисторе R_ф, и дросселе L приведена на рис.7.4.

Рис. 7.4 Схема мостового фазовращательного устройства на элементах R_ф, L

Из векторной диаграммы, изображенной на рис.7.5, видно, что при из­менении R_ф или L меняется угол α между напряжением U в диагонали моста и напряжением U₂ питающего трансформатор.

Рис. 7.5 Векторная диаграмма для мостового фазовращательного устройства на элементах R_ф, L.