Тиристорные регуляторы напряжения

Тиристорные регуляторы напряжения чаще всего выполняются в виде управляемых выпрямителей, которые применяются в автоматизированном электроприводе металлорежущих станков и другого оборудования. Кроме того, ТРН применяются для регулирования температуры в рабочей зоне электротермических установок ТП4, ТВ4, режимов работы гальванических ванн, сварочных регуляторов, в электроосветительном оборудовании.

Схема тиристорного регулятора напряжения

Назначение элементов в схеме:

VS1 – рабочий тиристор

R_Н – нагрузка (спираль электронагревателя, якорь ДПТ, лампа накаливания)

VD1 – VD4 – выпрямительный мост

СИФУ – система импульсно-фазового управления; предназначена для формирования коротких импульсов управления тиристором VS1 с регулируемым фазовым сдвигом функции входного сигнала U_вх.

Нагрузка R_н может включаться на стороне переменного напряжения U_с.

Диаграмма напряжений тиристорного регулятора напряжения:

Принцип действия:

На управляющий электрод VS1 поступают импульсы управления U_у от СИФУ с фазовым сдвигом α от начала каждого полупериода напряжения сети U_с. При поступлении этого импульса тиристор открывается и остается открытым до конца другого полупериода. В конце полупериода он закрывается по аноду, когда U_п ≈ 0.

В результате на нагрузке R_Н получаем пульсирующее однополярное напряжение, соответствующее остаткам синусоиды. При увеличении угла α тиристор открывается позже, меньшее время проводит ток, в результате чего среднее значение напряжения U_Н.СР уменьшается с увеличением α, поэтому зависимость обратная.

Диаграмма напряжения на аноде тиристора U_а(t) дополняет диаграмму напряжения на нагрузке U_н(t) таким образом, что их сумма в каждый момент времени равна U_п(t).

Получим напряжение для регулировочной (статической) характеристики ТРН.

U_н.ср = f(α)

U_н.ср – это такое напряжение постоянного тока, которое на диаграмме U_н(t) образует прямоугольник с площадью, равной площади остатков синусоиды U_н(t) на инервале от α до π.

(1)

Выражение (1) получено для идеального тиристора и не учитывает падение напряжения на открытом тиристоре U_отк.

Выражение U_н.ср с учетом U_отк получить самостоятельно.

Зависимость U_н.ср(α) обратная, нелинейная, подчиняется закону косинуса.

В данной схеме тиристор работает в режиме естественной коммутации, т.е. закрывается за счет формы переменного напряжения U_с, и не требует дополнительных мер.

На диапазон регулирования U_н.ср, кроме U_отк, влияет также индуктивная составляющая нагрузки за счет влияния противо-ЭДС на условия выключения тиристора.