Тақырып: Түзеткіштер. Қарастырылатын сұрақтар:

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Басқарылатын түзеткіштер туралы түсінік.

2. Трансформатордың нольдік нүктесі шығарылған бір фазалық басқарылатын түзеткіш.

3. Басқарылатын вентильдерінің саны толық емес көпірлік түзеткіш.

Дәрістің қысқаша жазбасы:

Төменде қарастырылатын түзеткіштерді орташа және жоғары қуатты диодтар мен тиристорларды пайдаланып жасайды. Жоғарыда айтылғандай бүл приборлардың ортақ қасиеті бар: олар бір-бірінен өзгеше екі жағдайда бола алады: 1) Кері кернеу әсер еткенде жабық жағдайда болады, ал тиристорлар үшін егер ауыстыру кернеуінен U_ауыс кем оң кернеу кезінде де және басқару электродының тізбегінде тоқ болмаған жағдайда жабық жағдайда болады; 2) оң кернеу әсер еткенде ашық жағдайда болады, ал триристорлар үшін басқарушы электродтың тогымен қабаттасқан оң кернеу кезінде де ашық жағдайда болады. Осы тектес приборларды электрлік вентильдер деп атайды. Диодтарды басқарылмайтын вентильдер деп атайды, ал тиристорларды басқарылатын вентильдер деп атайды.

Орташа және үлкен қуатты түзеткіштерді қолданған кезде көптеген жағдайларда түзетілген кернеудің орташа мәнін U_d басқару қажеттілігі туындайды.

Түзеткіштің вентильдерінің ашылу уақыт моментін басқаруға негізделген фазалық әдіс кеңінен қолданылатын әдістердің бірі. Ол сұлбада басқарылатын вентильдерді - тиристорларды қолдануға негізделген, сондықтан да басқарылатын түзеткіштердеп аталады.

Бір фазалық басқарылатын түзеткіштерді трансформатордың нольдік нүктесі шығарылған сұлба және көпірлік сұлба бойынша жүзеге асырады.

Бір фазалық басқарылатын түзеткіштің нольдік нүктесі шығарылған басқарылмайтын түзеткіштің сұлбасына ұқсас жасалған сұлбасы 13.1-суретте көрсетілген.

Активтік жүктеме тәртібіне 13.1, а, е-суреттерде көрсетілген диаграммалар сәйкес келеді. Айталық түзеткіштің кірісіне 13.1-суреттегі сұлбада жақшасыз көрсетілген полярлықтағы трансформатордың орамдарындағы кернеулер әсер еткенге сәйкес келетін айнымалы тоқ көзінің оң жарты толқыны U₁әсер етеді екен делік [0;ν₁] аралығында. Т₁ ,Т₂ тиристорлары жабық, түзеткіштің шығысындағы кернеу u_d=0(13.1, в-сурет). Т₁, Т₂ тиристорларына трансформатордың екі екіншілік орамдарының қосынды кернеуі u_2-1+u_2-2 беріледі. Т₁ тиристорына кернеу тура бағытта, ал Т₂ тиристорына кері бағытта әсер етеді. Егер өткізбейтін тиристорлардың кернеулері тура және кері бағытта бірдей деп есептесек, онда [0;ν₁] аралығында тиристорлардағы кернеу, сәйкес полярлықтарды ескерсек, (U_2-1-U_2-2)/2=U₂ (13.1,е-сурет) шамасымен анақталады.

α бұрышымен анықталатын, уақыттың ν₁ моментінде Т₁ тиристорының басқарушы электродына түзеткіштің басқарушы жүйесінен БЖ импульс келіп түседі (13.1, е-сурет). Соның нәтижесінде Т₁ тиристоры ашылады да R_ж жүктемесін трансформатордың екіншілік орамының кернеуіне U_2-1=U₂ жалғайды. Жүктемеде [ν₁;π]аралығыңда U_d кернеуі пайда болады (13.1, в-сурет), ол U_2-1=U₂ кернеуінің [ν₁;π]аралығындағы қисығымен анықталады. Жүктеме және Т₁ тиристоры арқылы і_d=і_а1=U_d/R_ж тогы өтеді (13.1, г-сурет). Тоқ көзінің кернеуі ноль (ν₁=π) арқылы өткен кезде Т₁ тиристорының тогы нольге теңеседі де ол жабылады.

[π;U₂]=[π;π+α] аралығында тоқ көзінің кернеуінің полярлығы қарама-қарсыға өзгереді. Бұл аралықта түзеткіштің екі тиристоры да жабық. Т₁ тиристорына кері кернеу беріледі (13.1, е-сурет), ал Т₂ тиристорына U₂-ге тең тура кернеу беріледі.

Уақыттың ν₂ моментінде Т₂ тиристорына ашушы импульс беріледі. Бұл тиристордың ашылуы жүктемеге U_d=U_2-2=U₂ кернеуін беруді қамтамасыз етеді (13.1, в-сурет). Т₂ тиристорына берілетін кернеудің формасы Т1 тиристорының өткізу аралығындағы кернеудің формасымен бірдей болады. Жүктеме арқылы і_d=і_а2=U_d/R_ж (13.1, д-сурет) тогы өтеді. Т₂ тиристорының.

13.1-сурет. Трансформатордың нольдік нүктесі шығарылған бір фазалық түзеткіштің сұлбасы және оның активтік жүктеме кезіндегі жұмыс істеу принципін бейнелейтін уақыттық диаграммасы

[ν₂;2π] өткізу аралығында трансформатордың екі екіншілік орамдарының кернеуі Т₂ тиристорына қосылады, сондықтан Т₂ тиристоры ашылған моменттен бастап Т₁ тиристорына 2U₂-ге тең кері кернеу әсер етеді (13.1, е-сурет). Максимальдық кері кернеуге мәні сәйкес келеді, мұндағы U₂-трансформатордың екіншілік кернеуінің әсерлік мәні. Әрі қарай сұлбадағы үрдістер жоғарыда қарастырылғандарға ұқсас жалғаса береді.

Трансформатордың екіншілік орамдарының тоқтары Т₁,Т₂ тиристорларының тоқтарымен анықталады (13.1, г, д-суреттер). Біріншілік i₂ тогы (13.1, а-сурет) екіншілік тоқтармен трансформатордың трансформациялау коэффициенті n=ω₁/ω₂ арқылы байланысқан және [0;α], [π;π+α], [2π;2π+α], ... аралықтарында үзілісті болып келеді.

Басқарылатын түзеткіштің басты ерекшелегі түзетілген кернеудің орташа мәнін U_d реттей алатындығында, ол α бұрышына әртүрлі мәндер беру арқылы жүзеге асырылады. α=0 болғанда шығыс кернеуінің қисығы U_d басқарылмайтын түзеткіштің жағдайына сәйкес келеді және кернеу оның максимальдық мәні. α=π басқару бұрышына U_d=0 сәйкес келеді. Басқаша айтқанда, басқарылатын түзеткіш α бүрышы 0-ден 180°-қа дейін өзгергенде кернеуді оның 0,9U₂-ге тең максимальдық мәнінен нольге дейінгі аралықта реттей алады.

U_d кернеуінің α бұрышынан тәуелділігі басқарылатын түзеткіштің реттегіштік сипаттамасыдеп аталады. Ол жүктемедегі кернеудің орташа мәнін табуға арналған өрнектен анықталады. Бұл кернеу [α;π] аралығында екіншілік кернеудің синусоидасына сәйкес келеді, яғни .

Есептеу нәтижесі мынаны береді

,

мұндағы U_do= 0,9U₂-α= 0 болғандағы жүкемедегі кернеудің орташа мәні.

Бір фазалық көпірлік басқарылатын түзеткіштің сұлбасы да басқарылмайтын түзеткіштің сұлбасына ұқсас жасалады. Ол басқарылатын вентильдердің (тиристорлардың) саны толық және толық емес варианттарда қолданылады.

Басқарушы вентильдерінің саны толық көпірлік түзеткіштіңжұмыс тәртібі мен реттегіштік сипаттамасы нөльдік нүктелі бір фазалық түзеткіштікімен бірдей. Бұл түзеткіштердің айырмашылығы басқарылмайтын вентильдерде ғана емес, сонымен қоса вентильдердегі кернеудің қисығының формаларында да. Көпірлік сұлбада оның формасы U₂ кернеуімен анықталады, ал нольдік нүктесі бар сұлбада 2U₂ кернеуімен анықталады, яғни 0,5-қа тең масштабтық коэффициент кіргізетін болсақ тиристорлардағы кернеудің қисықтары көпірлік сұлба үшін де дұрыс болады.

Басқарылатын вентильдерінің саны толық емес көпірлік түзеткіште (симметриялыемес сұлбада) екі вентиль басқарылады, ал екі вентиль басқарылмайды (13.2, а-сурет).

Сұлбаның жұмыс істеу тәртібі нольдік нүктесі бар бір фазалық сұлбаның жұмыс істеу төртібіне ұқсас. Сұлбаның жұмыс істеу ерекшеліктерін активті-индуктивтік жүктеме жағдайы үшін қарастырамыз.

Т₁, Т₃ тиристорларының ашылуын U₂ кернеуінің нөльден өткен моментіне қатысты α бұрышына кешіктіріп жүргізеді. [α;π] аралығында тоқты Т₁ тиристоры және Д₂ диоды өткізеді. Жүктеменің тогы і_d (оның контуры диаграммада тұтас сызықпен көрсетілген) трансформатордың екіншілік орамы арқылы (кернеудің полярлығы жақшасыз көрсетілген) және айтылған вентильдер арқылы өтеді. [α;π] аралығы біткеннен кейін U₂ кернеуінің полярлығы өзгереді, бұл Д₂ диодының жабылуына және ол арқылы i_d тогының өтуінің тоқтауына әкеледі (13.2, е-сурет). L_ж индуктивтілігімен демелген жүктеме тогы ашық күйінде қалған Т₁ тиристоры және ашылған Д₄ диоды арқылы өте береді (13.2, д, и-суреттер) жүктеменің тізбегі Т₁ тиристоры және Д₄ диоды арқылы (I_d тогының контуры диаграммада үздікті сызықпен көрсетілген) тұйықталады.

13.2-сурет. Басқарылатын вентильдерінің саны толық емес көпірлік түзеткіш (а) және оның диаграммалары (б-и)

Уакыттың π+α моментінде басқарушы импульс беру арқылы Т₃ тиристоры ашылады. U₂ кернеуінің әсерімен Т₁ тиристоры жабылады да оған кері кернеу беріледі (13.2, д, и-суреттер). Жүктеме тоқ көзінен энергияны мына тізбек арқылы тұтынады: трансформатордың екіншілік орамы Д₄ диоды-Т₃ тиристоры (13.2, а, ж, з-суреттер). Уақыттың 2π моменті өткеннен кейін сұлбада алдыңғы жарты период аяқталғанға үқсас жағдай туындайды: Д₄ диоды жабылады, ал Д₂ диоды ашылады да Т₃ тиристорымен біріге отырып [2π; 2π+α] аралығында қысқа түйықталған жүктеме тізбегін түзеді.

Сонымен, [2π; 2π+α] аралығында і_d тогының трансформатордың екіншілік, демек және біріншілік орамдары арқылы етуі мүмкін емес. U_d қисығына (13.2, в-сурет) U2 кернеуінің теріс полярлықты бөліктері кірмейді, ал і₁, і₂ тоқтарының қисықтары 13.2, б-суретте көрсетілгендей болады. Тұтыну тогының бірінші гармоникасының қоректендіруші кернеуге қатысты жылжу бұрышы α/2-ге тең.

Қарастырылған басқарылатын түзеткіштердің бір фазалық түрлерінен басқа үш фазалық түрлері де болады [1].

Бақылау сұрақтары:

1.U_d=f(α) тәуелділігін анықтайтын теңдеуді келтіріңіз.

2. Түзеткіштердің сыртқы сипаттамасы, оның аналитикалық және шарттық бейнелері.

3. Көпірлік сұлба мысалымен бірфазалық басқарылатын түзеткіш жұмысын түсіндіріңіз.

4. Нөлдік шықпасы бар басқарылатын түзеткіш сұлбасының артықшылары мен кемшіліктерін атап өтіңіз.

5. Басқарылатын вентильдер саны толық емес (бейсимметриялы сұлба) көпірлік түзеткіштің қандай ерекшеліктері бар?