Gecontroleerde gelijkrichters - apparaat, schema's, werkingsprincipe
Geregelde gelijkrichters worden gebruikt om de uitgangsspanning in gelijkgerichte AC-circuits te regelen. Samen met andere methoden om de uitgangsspanning na de gelijkrichter te regelen, zoals LATR of reostaat, maakt een gestuurde gelijkrichter het mogelijk een grotere efficiëntie te bereiken met een hoge circuitbetrouwbaarheid, wat niet kan worden gezegd voor regeling met behulp van LATR of reostaatregeling.
Het gebruik van gestuurde kleppen is vooruitstrevender en veel minder omslachtig. Thyristors zijn het meest geschikt voor de rol van gecontroleerde kleppen.
In de begintoestand is de thyristor vergrendeld en heeft hij twee mogelijke stabiele toestanden: gesloten en open (geleidend).Als de bronspanning hoger is dan het onderste werkpunt van de thyristor, zal de thyristor, wanneer een stroompuls wordt toegepast op de stuurelektrode, in een geleidende toestand gaan en daaropvolgende pulsen die op de stuurelektrode worden toegepast, hebben geen invloed op de anodestroom in hoe dan ook, dat wil zeggen, het stuurcircuit is alleen verantwoordelijk voor het openen van de thyristor, maar niet voor het sluiten ervan. Men kan stellen dat thyristors een aanzienlijke vermogenstoename hebben.
Om de thyristor uit te schakelen, is het noodzakelijk om de anodestroom te verminderen zodat deze minder wordt dan de houdstroom, die wordt bereikt door de voedingsspanning te verlagen of de belastingsweerstand te verhogen.
Thyristors in open toestand kunnen stromen tot enkele honderden ampères geleiden, maar tegelijkertijd zijn thyristors behoorlijk traag. De inschakeltijd van de thyristor is van 100 ns tot 10 μs, en de uitschakeltijd is tien keer langer - van 1 μs tot 100 μs.
Om ervoor te zorgen dat de thyristor betrouwbaar werkt, mag de stijgingssnelheid van de anodespanning niet hoger zijn dan 10 - 500 V / μs, afhankelijk van het componentmodel, anders kan er een valse schakeling optreden als gevolg van de werking van de capacitieve stroom door de pn-overgangen .
Om verkeerd schakelen te voorkomen, is de stuurelektrode van de thyristor altijd overbrugd met een weerstand, waarvan de weerstand meestal in het bereik van 51 tot 1500 ohm ligt.
Naast thyristors worden andere gebruikt om de uitgangsspanning in gelijkrichters te regelen. halfgeleider apparaten: triacs, dinistors en lock-in thyristoren. Dynistors worden ingeschakeld door de spanning die op de anode wordt aangelegd en ze hebben twee elektroden, zoals diodes.
Triacs onderscheiden zich door het vermogen om stuurpulsen op te nemen, ten minste ten opzichte van de anode, ten minste ten opzichte van de kathode, maar al deze apparaten, zoals thyristors, worden uitgeschakeld door de anodestroom te verlagen tot een waarde onder de houdstroom. Wat betreft vergrendelbare thyristors, deze kunnen worden vergrendeld door een stroom met omgekeerde polariteit op de stuurelektrode aan te leggen, maar de versterking bij het uitschakelen is tien keer lager dan bij het inschakelen.
Thyristors, triacs, dinistoren, bestuurbare thyristors - al deze apparaten worden gebruikt in voedingen en in automatiseringscircuits om spanning en vermogen te regelen en te stabiliseren, maar ook voor beveiligingsdoeleinden.
In de regel worden thyristors gebruikt in plaats van diodes in gecontroleerde gelijkrichtschakelingen. In enkelfasige bruggen zijn het schakelpunt van de diode en het schakelpunt van de thyristor verschillend, er is een faseverschil tussen beide, wat kan worden weergegeven door rekening te houden met de hoek.
De DC-component van de belastingsspanning is niet-lineair gerelateerd aan deze hoek omdat de voedingsspanning inherent sinusvormig is.De DC-component van de belastingsspanning aangesloten na de gereguleerde gelijkrichter kan worden gevonden met de formule:
De regelkarakteristiek van een thyristorgestuurde gelijkrichter toont de afhankelijkheid van de uitgangsspanning van de belasting van de fase (van de inschakelhoek) van de brug:
Met een inductieve belasting zal de stroom door de thyristors een rechthoekige vorm hebben en onder een hoek groter dan nul zal de stroom worden getrokken door de werking van zelf-geïnduceerde EMF van de inductantie van de belasting.
In dit geval zal de fundamentele harmonische van de netstroom over een bepaalde hoek worden verschoven ten opzichte van de spanning. Om de klemming te verwijderen, wordt een nuldiode gebruikt, waardoor de stroom kan worden gesloten en een offset van minder dan de helft van de hoek van de brug kan worden gegeven.
Om het aantal halfgeleiders te verminderen, nemen ze hun toevlucht tot een asymmetrisch bestuurbaar gelijkrichtercircuit, waarbij een paar diodes een neutrale diode vervangt en het resultaat hetzelfde is.
Versterkercircuits maken ook het gebruik van thyristors mogelijk. Met dergelijke schema's kunt u meer efficiëntie bereiken. De minimale spanning wordt gegeven door diodes en de verhoogde spanning wordt geleverd door thyristors. Bij het grootste verbruik zijn de diodes de hele tijd gesloten en is de schakelhoek van de thyristor altijd 0. Het nadeel van de schakeling is de noodzaak van een extra transformatorwikkeling.