Лабораторные работы по электронике

Лабораторная работа

Управляемые тиристорные выпрямители

Цель работы

1. Ознакомиться со схемой и принципом действия однофазного регулируемого тиристорного выпрямителя.

2. Снять характеристики выпрямителя для различных режимов работы.

Общие сведения

От выпрямителей часто требуется не только преобразовать 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. Наиболее экономичный и удобный способ, который получил широкое распространение, является способ управления выпрямленным напряжением в процессе выпрямления.

Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения с управлением выпрямленным напряжением, называются управляемыми выпрямителями.

Основным элементом таких выпрямителей является тиристор или симистор. Тиристор это трехэлектронный прибор (рис. 1) с тремя или более p-n-переходами, работающий в ключевом режиме: закрыт – открыт.

Переход из закрытого состояния в открытое происходит под действием сигнала управления, подаваемого на управляющий электрод УЭ (когда на его аноде А положительный потенциал относительно катода К), а из открытого в закрытое – при смене полярности напряжения на аноде и катоде, например, в точке перехода положительного полупериода в отрицательный или при отключении питания.

 


а)

 б)

 в)

Рис 1. а) – обозначение тиристора на схемах,

б) обозначение симистора на схемах,

  в) структурная схема тиристора (прямое включение) –

 А – анод, К – катод, УЭ – управляющий электрод

 Недостатком тиристора является то, что он может использоваться только в однополупериодном режиме. Этот недостаток устраняется в симметричных тиристорах – симисторах. Симистор в отличие от тиристора может проводить ток в обоих направлениях

Симистор можно представить как два тиристора, включенные встречно-параллельно (рис. 1б), что позволяет использовать обе полуволны переменного напряжения, поэтому понятие анода и катода здесь условное.

Включение тиристора. Основным условием включения тиристора является то, что отпирающие сигналы должны подаваться только тогда, когда напряжение на аноде положительное относительно катода.

Для управления выходным напряжением управляющий сигнал может подаваться на управляющий электрод с некоторым фазовым сдвигом по отношению к анодному напряжению. Чем больше фазовый сдвиг, тем позднее открывается тиристор и тем меньше действующее значение напряжения на выходе выпрямителя. Такое управление называется фазовым,

а угол сдвига – углом фазового сдвига или углом управления α. Для четкого отпирания тиристора управляющий сигнал должен быть с крутым фронтом, например, прямоугольный импульс. Для получения управляющего импульса применяют специальные схемы – формирователи импульсов.

Если сигнал управления формируется питающим напряжением, то такой способ управления называется амплитудно-фазовым.

При необходимости иметь лучшую стабильность выходного сигнала применяются схемы, где специальным генератором формируется прямоугольный управляющий импульс. Такое управление называется импульсно-фазовым.

На рисунке 2а показана схема подключения тиристора для однополупериодного выпрямления, на рис. 2б показаны осциллограммы напряжений  – 1) входного напряжения, 2) – форма импульсного сигнала управления, 3) – напряжения на нагрузке. Для двухполупериодного выпрямления напряжения используются тиристорные схемы, аналогичные схемам выпрямителей, рассмотренных в работе «Выпрямители переменного тока».

Для регулирования действующего напряжения и тока на нагрузке угол фазового сдвига (угол управления) может устанавливаться в пределах от 0º до 180º (от 0 до π) и задается с помощью переменного резистора RУПР. Например, при α = 0º напряжение и ток на нагрузке максимальны, а при

α = 180º – равны 0.


На главную