Управляемые выпрямители.

Однофазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом.

Управляемым называют выпрямитель, содержащий управляемые диоды (тиристоры) и позволяющий плавно регулировать уровень выпрямленного напряжения в широких пределах. Рассмотрим принцип работы однофазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом (рис. 8.7, а)при активной нагрузке. В схеме на диодахнапряжение на нагрузке соответствует положительным полуволнам синусоидального напряжения на вторичной обмотке трансформатора Тр₁ а диоды начинают проводить ток в момент перехода напряжения через нуль (ωt = 0, π, 2π…). В схеме же на управляемых тиристорах ТР₁ и ТР₂ (рис. 8.7, а) момент открыва­ния тиристоров определяется моментом подачи на управ­ляющий электрод импульсов управления U_y(рис. 8.7, в). При подаче таких импульсов в моменты времени ωt₁ и ωt₂ тиристоры открываются с соответствующей задержкой по отношению к моментам пе­рехода напряжения через нуль, т. е. в общем случае с фазовым сдвигом α = ωt, где ω — угловая частота на­пряжения сети.

Рис. 8.7

Угол α, отсчитываемый от точки естественного отпирания вентилей и выраженный в градусах, называют углом управления. Поскольку управляющие импульсы подаются синхронно с частотой выпрямленного напряжения, то угол управления для обоих тиристоров остается постоянным.

В интервалы времени 0-ωt₁и π—ωt₂ мгновенное значение напряжения на нагрузке равно нулю (см. рис. 8.7, б — штриховые линии), так как оба тиристора заперты, а в моменты времени wt₁и wt₂оно возрастает скачком, изменяясь затем по синусоидальному закону, до момента перехода напряжения через нуль. Изменение угла управления позволяет регулировать выпрямленное напряжение U_d.

Среднее значение выпрямленного напряжения для произвольного значения угла управления

(8.12)

Для неуправляемого режима (α = 0)

следовательно, при α ≠0

При α = 0 среднее значение выпрямленного напряжения максимально, а при α = π равно нулю .

Трехфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом.

Момент времени включения тиристоров определяется углом управления α, отсчет которого производят от угла естественного включения π/3, сдвинутого влево от максимума синусоидального напряжения фаз вторичных обмоток трансформатора.

При работе на активную нагрузку с изменением угла управления можно выделить два характерных режима работы выпрямителя: непрерывных токов и прерывистых токов. Первый имеет место, если угол управления находится в пределах 0 ≤α ≤ π /6, второй — при π /6 ≤ α ≤ 5π/6.

Временные диаграммы напряжения и тока трехфаз­ного управляемого выпрямителя в режиме непрерывных токов показаны на рис. 8.9, б. В этом режиме ток нагрузки i_dнепрерывный, а среднее значение выпрямленного напряжения определяется выражением (за начало отсчета времени принимаем точку 0')

(8.15)

Рис. 8.9

Временные диаграммы напряжения и тока в режиме прерывистых токов показаны на рис. 8.9, в. В этом режиме ток нагрузки i_d прерывистый, а выпрямитель потребляет от сети реактивную мощность. Среднее значение выпрямленного напряжения

(8.16)

При α = 5π/6 выпрямленное напряжение равно нулю.