Rectificadores controlados: principio de funcionamiento, esquema, alcance. El uso de tiristores. Rectificador controlado Esquema de un rectificador con regulación sobre un tiristor.
Circuito de control de tiristores
El quinto gráfico del diagrama de tiempos muestra el voltaje que actúa sobre el tiristor. Cuando a = 0, solo se aplica voltaje inverso al tiristor Ud. b. max , que alcanza el valor de amplitud del voltaje del devanado secundario y depende del circuito rectificador (ver lección 3). Para el rectificador considerado
. (15.2)
Con a > 0 al tiristor, excepto para el voltaje inverso Ud. b. max, se aplica voltaje directo Ud. a , que puede determinarse mediante la fórmula
amplitud máxima Ud. a. máx= Ud. El voltaje directo de 2 m alcanza a = 90 0 . Para el funcionamiento normal del circuito, la condición Ud. a. máximo< Ud. encendido, de modo que el tiristor no pueda abrirse espontáneamente (sin un impulso de control).
Cuando una media onda negativa de una sinusoide ingresa al tiristor, éste se cierra automáticamente y permanece cerrado hasta que llega el siguiente pulso de control.
Consideremos ahora las características energéticas de un rectificador controlado. La potencia de diseño de los devanados S1, S2 y la potencia típica del transformador S T se determinan en a = 0, en base a los parámetros del modo no controlado.
Debido a que cuando cambia el ángulo de control a, hay un desplazamiento en el tiempo del primer armónico de la corriente consumida de la red. i 1(1) con respecto a la tensión de alimentación, el rectificador controlado consume potencia reactiva de la red incluso con una carga puramente resistiva. Ángulo de desplazamiento del primer armónico de la corriente de red. i 1(1) con respecto a la tensión de alimentación
, (15.4)
¿Dónde está la amplitud del componente coseno del primer armónico de la expansión en la serie de Fourier de la corriente? i 1 ;
Amplitud de la componente seno del primer armónico de la expansión de Fourier de la corriente i 1 .
El valor efectivo del primer armónico de la corriente en el devanado primario del transformador.
Factor de distorsión de la forma de onda actual
. (15.6)
Factor de potencia del rectificador
, (15.7)
es decir, a medida que aumenta el ángulo de control, el factor de potencia disminuye.
Los rectificadores controlados se pueden fabricar tanto en circuitos de onda completa como en puente. En estos circuitos, el voltaje de salida, dependiendo de a, también está determinado por la expresión (15.1), solo Ud. d0(a = 0) = 0,9× Ud. 2 .
Las características externas de los rectificadores tienen la forma de una curva descendente (ver figura 12.6), por lo que un aumento en la corriente de carga provoca una disminución en el voltaje de salida. Al mismo tiempo, para alimentar muchos dispositivos de sistemas de control (motores eléctricos, amplificadores, etc.), es necesario mantener el voltaje de salida en un nivel determinado, independientemente del valor de la corriente de carga. Para hacer esto, use rectificadores controlados (ajustables) usando tiristores, transistores y otros dispositivos de control. Externo, la característica de tales rectificadores se muestra en la fig. 12,6 con guiones y puntos y cerca del ideal.
La esencia del funcionamiento de un rectificador controlado por tiristores se considera utilizando el ejemplo del circuito de media onda más simple (figura 12.7, a). El circuito de control del tiristor VS proporciona un cambio en el momento de su inclusión, lo que ayuda a mantener el valor promedio del voltaje en la carga en un nivel determinado, en varios valores de la corriente de carga. En el caso de una carga activa R n, el tiristor VS se apaga automáticamente en el momento en que el voltaje de su ánodo se acerca a cero. Por lo tanto, con una señal de encendido del tiristor, estimada por el ángulo de encendido, el dispositivo funciona en modo de conmutación con el tiempo de encendido.
donde T es el período de oscilación del voltaje de entrada u(t).
Por ejemplo, cuando α = 0, el tiempo
y el tiristor VS está completamente abierto durante las medias ondas positivas del voltaje de suministro.
lo que corresponde a una disminución en el tiempo t u 1 de encendido del tiristor en 1/4, es decir en un 25%, etc.
Para explicar el mecanismo de control del circuito de tiristores en la fig. 12.7, b, c, d muestra los diagramas de tiempo de los voltajes en la carga. En el ángulo de conmutación más pequeño del tiristor α = 0 (Fig. 12.7, b), el voltaje promedio en la carga tiene un valor máximo para un circuito de media onda (Fig. 12.7, a), igual a
Si en el modo de carga mínima (R n es grande, I n.sr es pequeño), proporcione, por ejemplo, el ángulo α \u003d π / 2 (Fig. 12.7, d), y luego, a medida que aumenta la carga, reduzca el ángulo α (Fig. 12.7, c) , entonces puede obtener un valor constante de U n.sr compensando el aumento en el valor de ∆U sr [ver. (12.11)]. Este principio de control para un rectificador de tiristores se llama fase-pulso (vertical) y se usa ampliamente en convertidores de tiristores para diversos fines.
Arroz. 12.7. Rectificador de media onda con tiristor: a - circuito (UE - electrodo de control); b, c, d: diagramas de tiempo de la tensión rectificada en diferentes ángulos de conmutación de tiristores
Circuitos de control de tiristores debe generar pulsos de control en momentos específicos correspondientes a los valores de ángulo requeridos. En este caso, para un funcionamiento confiable del tiristor, se requieren pulsos de corta duración con una gran pendiente del borde de ataque. Un dispositivo que regula el ángulo de conmutación del tiristor se llama desfasador. Los desfasadores son fáciles de obtener utilizando una combinación de un transformador de elemento R y L. Sin embargo, debido a la baja pendiente de la señal de control que generan, no se utilizan en circuitos de tiristores. Los más adecuados para estos fines son los desfasadores de semiconductores con generadores de picos incorporados basados en dinistores (tiristores de diodo).
El esquema de control del generador de picos más simple. El tiristor VS1 se muestra en la fig. 12.8, a. Consiste en un autooscilador dinistor de oscilaciones de relajación (condensador Su y dinistor VS2 conectados en paralelo), que sirve simultáneamente como modelador de pulsos de control de corta duración para el tiristor VS1 debido al uso de la resistencia Ry en el circuito anódico de el dinistor VS2.
En el momento de las semiondas positivas de la tensión de alimentación u(t), la carga del condensador C y comienza a través de la resistencia de ajuste R p. Este proceso continúa hasta que el voltaje u C (t) en el capacitor alcanza el valor U on, suficiente para conmutar el dinistor VS2, es decir
A partir de este momento t \u003d t 1 (Fig. 12.8, b), el dinistor entra en modo de saturación (estado de conducción), caracterizado por un valor extremadamente bajo de su resistencia de salida. Como resultado de esto, el condensador C y se descarga a través del dinistor VS2 y la resistencia R y, formando un pulso de corriente de corta duración i y (Fig. 12.8, c) en el circuito de control del tiristor VS1. El final del tiempo de descarga se debe a una disminución del voltaje a través del dinistor al valor U off, es decir, el tiempo t = t 2 (figura 12.8, b). En este momento, el dinistor vuelve al estado de corte. El condensador C y vuelve a tener la oportunidad de cargarse bajo la acción de la siguiente media onda del voltaje u (t) que alimenta el circuito. Cuando cambia la resistencia de la resistencia R p (Fig. 12.8, a), los parámetros del circuito de carga cambian (τ c \u003d R p С y) y, por lo tanto, hay un cambio en los pulsos de control i y en el tiempo (Fig. 12.8,c). Esto le permite cambiar el ángulo de conmutación del tiristor, proporcionando así un método de pulso de fase para controlar el voltaje de salida (ver Fig. 12.7).
Arroz. 12.8. Esquema de control del generador de pico del tiristor (a); diagramas de tiempo del voltaje en el capacitor (b) y la corriente de control del tiristor (c)
El principio de control de tiristores considerado se puede utilizar para dispositivos rectificadores tanto monofásicos como multifásicos.
En rectificadores con transformadores de entrada, la regulación del voltaje de carga se puede realizar mediante tiristores conectados al circuito de entrada de CA, como se muestra en la fig. 12.9. Estos circuitos son muy prometedores para rectificadores que utilizan transformadores reductores, ya que para U 1 >> U 2 tenemos I 1<
Arroz. 12.9. Esquema de control de tiristores de onda completa del rectificador.
Diagrama funcional rectificadores de tiristores para soldadura por arco en una forma generalizada y simplificada se muestra en arroz. 19.13. Un elemento distintivo en el diagrama anterior es la presencia de una unidad rectificadora de tiristores. Esto permite utilizarlo como regulador de corriente RT. Debido al cambio de tiempo del pulso de control ( ver figura 19.3, segundo) suministrado a la unidad de tiristores, forma la característica corriente-voltaje del rectificador y realiza su ajuste al modo especificado de funcionamiento continuo o pulsado. Para estos fines, el bloque de control de pulso de fase BFIU se proporciona en el circuito fuente. A través del mismo bloque también se cierran las retroalimentaciones del arco al regulador de corriente.
Rectificadores de tiristores, por regla general, se caracterizan por una alta estabilización del voltaje y la corriente del arco con cambios en el voltaje de suministro, la longitud del arco y la temperatura ambiente.
Arroz. 19.13. Diagrama funcional de rectificadores de arco con controladores de corriente de tiristores.
Se han generalizado los rectificadores de los tipos VSVU-VSP y VDU-VDG. En la actualidad, estos son los principales rectificadores para soldadura por arco.
En los rectificadores del tipo VSVU - VSP, el principio de control de fase consiste en la formación de una tensión en diente de sierra U c , comparándola con la tensión de control U y y la posterior formación de pulsos rectangulares. En arroz. 19.14 Se muestra el mapa de voltaje del bloque de generación de pulsos de control. Los valores bajos de tensión de control U y = min (opción a) aseguran la apertura de los tiristores en la unidad de potencia en α = max. En este caso, se cumplen los parámetros mínimos de salida de la fuente. Los valores máximos de la tensión de control U y = max (opción b) corresponden a los ángulos mínimos de apertura del tiristor α = min y, en consecuencia, a los parámetros máximos de salida.
Arroz. 19.14. Mapa de voltaje de la unidad formadora de pulsos: Uc - voltaje en diente de sierra; Uу - voltaje de control; U0 - voltaje ns tiristores
De acuerdo con el principio de "control vertical" de tiristores, se han desarrollado rectificadores conocidos y de gran tamaño para soldadura por arco con características de corriente-voltaje de inmersión pronunciada (serie VSVU) y de inmersión suave (serie VSP). Un diagrama de circuito único de estas fuentes se implementa en forma de bloques unificados.
En la siguiente figura se muestra un diagrama esquemático simplificado de las fuentes de alimentación del tipo VSVU. arroz. 19.15, un. Un transformador trifásico T tiene un devanado primario W 1 y dos devanados secundarios W 2 y W 2v. El devanado W 2 está conectado a un rectificador de tiristor V (RT), que actúa como regulador de corriente y tiene una característica de bajo voltaje. Desde el devanado secundario W 2v, el voltaje se suministra a la unidad rectificadora de diodos V in, que forma una fuente de energía auxiliar con una característica de corriente-voltaje de caída pronunciada utilizando choques lineales L B. La fuente auxiliar está diseñada para encender el arco, soldar a bajas corrientes, proporciona señales de retroalimentación, etc. Durante la soldadura, el arco se alimenta simultáneamente desde ambas fuentes. La combinación de dos fuentes hizo posible reducir significativamente el voltaje de circuito abierto de la fuente principal y formar características externas que caen abruptamente en la región de las corrientes de operación ( arroz. 19.15, segundo).
Arroz. 19.15. Fuentes de la serie VSVU: a - diagrama del circuito; b - características corriente-voltaje
Las fuentes de energía tipo VSP están diseñadas para soldadura mecanizada de electrodos consumibles. En este sentido, la unidad de formación de impulsos recibe señales de la unidad de control de corriente y tensión. Las características típicas de corriente-voltaje de las fuentes de la serie VSP se dan en arroz. 19.16. En el rango de 30-60 V, el voltaje se regula suavemente. Para mejorar las propiedades dinámicas de las características, se cambia el ángulo de inclinación.
Arroz. 19.16. Características de voltios-amperios de las fuentes de la serie VSP
En los rectificadores del tipo VDU, la unidad de control de pulso de fase de tiristores consta de tres elementos principales ( arroz. 19.17, un):
· Nodo de generación de tensión sinusoidal de seis fases (7);
· unidad para generar una tensión de control constante (2);
· unidad de generación y amplificación de señales de control (3).
Arroz. 19.17. Circuitos de control de tiristores: a - eléctrico; b - formación de señal positiva
El voltaje de control Uу es la suma de dos voltajes CC consecutivos: el voltaje de polarización Ucm y el voltaje de referencia ajustable U3.
El voltaje de polarización se utiliza para estabilizar los parámetros de salida del rectificador cuando el voltaje de la red fluctúa. El voltaje de referencia regulado es parte del voltaje estabilizado y varía mediante una resistencia. En arroz. 19.17, segundo muestra la formación de una señal positiva aplicada a la entrada de la unidad de amplificación, y la formación de una señal de control de tiristor en dos voltajes de ajuste diferentes U 3l y U 32. Con un cambio en U 3, la fase y la duración del gsh nal positivo en la entrada de la unidad de amplificación (α 1 y α 2) cambian, lo que conduce a un cambio en el ángulo de apertura de los tiristores y al control del funcionamiento de la fuente. modo.
El diagrama de circuito de los rectificadores para soldadura por arco del tipo VDU se muestra en arroz. 19.18, un. El transformador T tiene dos devanados secundarios conectados en dos estrellas inversas a través de un reactor ecualizador L yp. Los tiristores V 1 - V 6 están incluidos en cada fase de los devanados secundarios. El inductor lineal L suaviza la ondulación de la corriente rectificada y forma las propiedades dinámicas de la fuente. Como sensor de corriente se utilizó un amplificador magnético MU. De la resistencia R oc se toma una señal de realimentación proporcional a la corriente de soldadura. Las características externas típicas de corriente-voltaje de los rectificadores considerados se dan en arroz. 19.18, segundo.
Arroz. 19.18. Rectificadores tipo VDU: a - diagrama del circuito eléctrico; b - características corriente-voltaje.
8. Amplificadores de tiristores con control de fase de pulso.
Con este método de control, se utilizan pulsos como señal de control, cuya duración, por regla general, no excede el medio ciclo de la tensión de alimentación. Teniendo en cuenta que el tiempo de activación del tiristor es corto, para controlarlo se suelen utilizar pulsos de corta duración con una duración de varias unidades a cientos de microsegundos. La amplitud de los pulsos de corriente de control debe exceder la corriente de control de rectificación I U.S.
Al cambiar la fase de los pulsos de control dentro de 0<α<π, регулируют напряжение в нагрузке от максимального значения до нуля. При этом методе управления полностью исключается влияние разброса входных параметров тиристора, температуры окружающей среды и p-n переходов, а также формы питающего напряжения на характеристики вход-выход усилителя. К достоинствам фазового метода управления следует отнести также малые потери в управляющем переходе тиристора благодаря кратковременности управляющего импульса. Этот метод получил наибольшее распространение в тиристорных усилителях любой мощности.
Un rectificador controlado sobre tiristores se reduce a controlar el momento en que se enciende el dispositivo. La forma más común de controlar los tiristores es la fase de pulso. Con este método de control, se aplican periódicamente pulsos de voltaje U y al electrodo de control del tiristor, abriendo el tiristor. Pueden cambiar en el tiempo con respecto al momento de aparición de una media onda de voltaje positiva en el devanado secundario del transformador Tr.1 (Fig. 74) y, por lo tanto, afectar el momento en que se enciende el tiristor. La Figura 3 muestra la media onda positiva de este voltaje: la curva U(t) y el pulso de voltaje de control U y. El ángulo α se llama ángulo de control. A partir del momento t=α y hasta el final de la media onda de voltaje positivo, el tiristor está en estado abierto (encendido). La resistencia del tiristor incluido y, en consecuencia, el voltaje en el ánodo (colector) son prácticamente iguales a cero. En la Fig. 75, la línea de puntos (- - -) muestra la curva de voltaje en el colector de tiristores durante la media onda positiva del voltaje U, y el voltaje en la carga R n se indica mediante una línea de puntos y guiones (¾ × ¾).
Arroz. 74 Diagrama de un rectificador controlado. 75 Curva de tensión para
en tiristores carga, colector y
electrodo de control
Cuando α=0, el tiristor está abierto durante la media onda de voltaje positivo, su resistencia es baja. En α=180° el tiristor está cerrado, su resistencia es alta.
La figura 76a muestra el voltaje en la carga U n de un rectificador de onda completa en α=0, en la figura 76b - en α=π/2.
a) b)
Se imponen los siguientes requisitos a los impulsos de control:
1) la amplitud y duración de los pulsos de corriente de control I ymax deben ser suficientes para una apertura confiable de los tiristores, pero la amplitud de la corriente no debe exceder el valor permitido I ydop;
2) la pendiente de los pulsos de voltaje de control debe ser alta para que los tiristores se abran casi instantáneamente.
Sobre la base de estos requisitos, se diseña un dispositivo (bloque) de control de fase de pulso. La Figura 77 muestra un diagrama de un rectificador de onda completa controlado (con la salida del punto medio del devanado secundario del transformador) con control de fase de pulso.
Arroz. 77 Diagrama del circuito eléctrico de un rectificador controlado (a), diagrama vectorial circular (b)
El voltaje se suministra al circuito de control del rectificador desde un puente desfasador, que consta de un transformador con la salida del punto medio del devanado secundario, un condensador C y una resistencia variable R. Cuando el valor de resistencia R cambia, como se puede ver en la diagrama vectorial circular (Fig. 77b), el ángulo de cambio de fase del puente de voltaje de salida U dc en relación con el voltaje de entrada U ab puede variar de 0 a 180 °. En este caso, la tensión U cc permanece sin cambios.
El voltaje U dc se suministra a las entradas de los transistores VT1 y VT2 en forma de voltaje Uin 1 y Uin 2, abriendo un transistor y cerrando el otro. los voltajes de salida tomados de los colectores de los transistores, Uk 1 y Uk 2 (Fig. 78e, e) contienen componentes variables Uk 12 y Uk 22 de forma trapezoidal (Fig. 78g, h), ya que se aplican voltajes significativos a los entradas de los transistores. Luego se diferencian los voltajes trapezoidales (Fig. 78 i, j) usando las cadenas R 1 C 1 y R 2 C 2 y en forma de pulsos rectangulares Y vs3, Y vs4 (Fig. 78 l, m) se alimentan al electrodos de control de tiristores VS3 y VS4 ; Los pulsos de voltaje negativos son desviados por los diodos VD3 y VD4.
Así, al cambiar la resistencia R, afectan el valor del ángulo α y el tiempo de llegada de los pulsos a los electrodos de control de los tiristores.
Arroz. 78 gráficos de estrés
caracteriografía
Al realizar este trabajo de laboratorio, es necesario tomar la característica corriente-voltaje del tiristor. Para ello se utiliza un dispositivo con cuya ayuda se obtiene una característica corriente-tensión o una familia de estas características en la pantalla de un tubo de rayos catódicos (CRT). Especial
Un dispositivo físico diseñado para este propósito se llama trazador de curvas. En este caso, se utiliza como trazador de curvas un osciloscopio S1-68 y un accesorio especial (Fig. 79a).
a) b)
Fig. 79 Esquema de conexión del tiristor al gráfico de curva (a), VAC del tiristor (b)
En la fig. 79a muestra un diagrama de conexión de un tiristor a un gráfico de curvas para tomar una familia de características de corriente-voltaje I a \u003d f (U a) en I y 1, I y 2, ....
Para observar las características corriente-voltaje del tiristor en la pantalla CRT, es necesario que:
1) el desplazamiento horizontal del haz del CRT fue proporcional al voltaje del ánodo U a del tiristor;
2) desplazamiento vertical del haz CRT: el valor de la corriente del ánodo.
Para ello, el tiristor se incluye en el circuito rectificador de media onda con el diodo VD1; el voltaje del ánodo se aplica al conector "X" del osciloscopio (desviación horizontal) mediante un conductor. La resistencia R 2 regula la magnitud de la corriente y el voltaje del ánodo. La resistencia R 3 limita el valor de la corriente del ánodo con una resistencia R 2 completamente retirada. Para obtener un voltaje proporcional a la corriente del ánodo del tiristor, se incluye una resistencia R 1 en el circuito del ánodo. El voltaje creado en él se alimenta con un cable al conector "®) 1 mW 50rF" del osciloscopio (entrada del amplificador de desviación del haz vertical). La resistencia de la resistencia R 1 debe ser pequeña para que prácticamente no afecte la corriente del ánodo del tiristor (R 1 ~ 100 Om).
Al dibujar oscilogramas desde la pantalla del osciloscopio, es necesario asegurarse de que el origen de las coordenadas en la pantalla CRT y en el gráfico I a = f (U a) coincidan.
A. La escala a lo largo del eje actual (eje y) se determina mediante un osciloscopio. Para hacer esto, primero aplique el voltaje tomado de la resistencia R 1 a la entrada del osciloscopio "®) 1 mW 50pF", luego coloque la perilla "Ganancia" del osciloscopio en la posición más a la izquierda. Al manipular el interruptor "V / cm, mV / cm", el tamaño máximo de imagen vertical se establece en al menos 2 cm. Luego, usando las perillas "¯" y """ del osciloscopio, la imagen de la señal se combina con una de las divisiones de escala en la pantalla CRT y el tamaño de la imagen se lee verticalmente.
La escala de voltaje a lo largo del eje Y m u es igual al producto de la marca digital en la que se encuentra el interruptor “V / cm, mV / cm” y la marca del interruptor de palanca “´10, ´1”.
Entonces, la amplitud del voltaje a través de la resistencia R 1 aplicada a la entrada del osciloscopio es igual al producto de la escala m U y el tamaño y max [cm] de la imagen a lo largo del eje y (Fig.79b):
UMR 1 = m U y máx. .
La escala actual a lo largo del eje y m I es:
m I = m U /R 1 .
B. La escala de voltaje a lo largo del eje X se puede determinar de la siguiente manera: mida el tamaño x max (Fig. 79b) de una de las características de corriente-voltaje del tiristor obtenidas. Luego conecte la entrada "®) 1 mW 50pF" del osciloscopio a las tomas "®) X" y "^" del palpador; mientras que las posiciones de los interruptores del osciloscopio son las siguientes:
Cambie "X, ´1, ´0.2" en la marca "X1";
Cambie "Tiempo / cm" - a "2 ms";
Cambie "V/cm, mV/cm" - a "1V/cm";
Interruptor de palanca "´10, ´1" - a "10".
Obtenga un oscilograma del voltaje en el tiristor sin cambiar el valor de la corriente de control I y (Fig.80):
Encuentre el valor de U max en voltios:
U máx \u003d l máx [cm] ∙m U,
Aquí metro U =1 ∙10=10
Este voltaje corresponde a la abscisa x max (Fig. 79b), por lo tanto, la escala de tensión a lo largo del eje X es m Ux \u003d U m arr / x máx .
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
El panel de prueba de la instalación de laboratorio muestra un circuito (Fig. 79) para tomar la característica corriente-voltaje de un tiristor, llamado gráfico de curva. La perilla de control "Reg. I y" cambia suavemente la cantidad de corriente de control Iy del tiristor.
El osciloscopio se conecta al trazador mediante un conductor y un cable que conecta los enchufes y conectores del mismo nombre "®) 1X" y "®) 1 mW 50pF" del panel de prueba y el osciloscopio.
Además, el panel muestra un circuito de un rectificador de tiristores controlado (Fig. 81) con una unidad de control de fase de pulso. Con la ayuda de una resistencia variable R, se regula el tiempo de llegada de los pulsos de voltaje a los electrodos de control de los tiristores. En el rectificador controlado, tiristores del tipo KU-101B con parámetros.
Yo pr.dop \u003d 75 mA,
U arr. máx \u003d 50V, P kmáx \u003d 150mW, I y pr \u003d 15mA.
Arroz. 81 Imagen en el panel del soporte del rectificador controlado.
La apariencia del stand se muestra en la Fig. 82.
Fig.82 Panel frontal del soporte
FINALIZACIÓN DE LA OBRA
1 Usando un gráfico de curvas (Fig.79), obtenga varias (2-3) características de corriente-voltaje del tiristor en varios valores arbitrarios de la corriente de control:
I a =f(U a) para I y1 =0, I y2 , I y3 >I y2 , … .
Para esto necesitas:
Encienda la unidad cerrando la tecla "On" (en el panel de la derecha);
Conecte un osciloscopio S1-68 al trazador de curvas:
a) conectar las tomas “®) 1 mW 50Рf” y “^” del trazador de curvas con un cable a la entrada “®) 1 mW 50РF” del osciloscopio;
b) conectar con un cable la toma “X” del trazador de curvas a la toma “X” del osciloscopio;
c) cambiar "X, ´1, ´0.2" del osciloscopio a la posición "X" (posición más a la izquierda);
d) coloque el interruptor “V/cm, mV/cm” en “2 mV/cm” y el interruptor de palanca “´10, ´1” en “´10”;
e) encienda el osciloscopio usando el interruptor de palanca "Red".
Establecer la corriente de control I y a cero (I y = 0); para ello, coloque el mando del potenciómetro R reg en la posición más a la izquierda; dibuje la curva resultante I a =f(U a);
Establezca un pequeño valor de la corriente de control I y , para lo cual debe girar la perilla del potenciómetro R reg en un pequeño ángulo (en el sentido de las agujas del reloj) y nuevamente dibujar la curva I a \u003d f (U a), etc.
2 En el circuito de un rectificador controlado (Fig.81)
A. Tome oscilogramas del voltaje rectificado en la carga - resistencia R n - en varios valores del ángulo de control α;
B. Obtener mediante características de control experimentales y calculadas.
rectificador
U o α =f(α),
donde U o α es el valor promedio de la tensión rectificada en la carga;
α - ángulo de control.
Para completar el párrafo 2A de la tarea, debes:
Conecte la carga al rectificador cerrando la llave en la rama con la resistencia R n;
Conecte el osciloscopio a la carga Rn:
a) conectar el cable a la entrada “®)1 mW 50rF” del osciloscopio en paralelo con la resistencia Rn;
b) cambiar "X, ´1, ´0.2" del osciloscopio a la posición "´1";
c) interruptor “Tiempo/cm” en posición “2mS/cm”;
d) cambiar “V/cm, mV/cm” a la posición “2V/cm”;
e) interruptor de palanca "´10, ´1" - en "´10".
Obtenga oscilogramas en pantalla del voltaje en la carga en varios valores del ángulo α:
α=α mín , α=π/2, α=3/4π;
El ángulo α se controla mediante el potenciómetro R en el circuito de la unidad de control de fase de pulso (PFC); en la posición límite izquierda del mango del potenciómetro R, el ángulo α es mínimo e igual a α min ~0.4π, en la posición límite derecha es máximo e igual a ~ π.
Dibuje oscilogramas de voltaje en la carga en papel cuadriculado, indicando las escalas para el voltaje m u (posiciones de la perilla “V/cm, mV/cm” y el interruptor de palanca “´10, ´1”) y para el tiempo m t (posiciones de los interruptores “ X, ´1, ´ 0,2" y "Tiempo/cm"): m u , m t .
Determine la amplitud del voltaje en la carga U m en la forma de onda en α=α min.
Para completar el párrafo 2B de la tarea, es necesario medir la constante
componente de la tensión sobre la carga en diferentes valores del ángulo α:
α=α min - posición límite izquierda del mando del potenciómetro R;
α=π/2, α=3/4π, α~π – posición límite derecha R.
Para esto debes:
Establezca el ángulo especificado α usando el osciloscopio, como se indica en el párrafo 2A de la tarea;
Conecte el voltímetro V3-41 en paralelo con la resistencia Rn, apagando el osciloscopio; use un voltímetro para medir el componente constante del voltaje rectificado en la carga Rн:
a) entrada del voltímetro - tomas "®)" y "^";
b) interruptor de rango de voltaje (escala superior) "30";
c) encienda el dispositivo con el interruptor de palanca "Red".
Mida el componente constante del voltaje en la carga en varios valores del ángulo α; registre los resultados de la medición en la tabla 1;
Calcule el valor promedio del voltaje rectificado en la carga (Fig.81) (excluyendo las pérdidas en los elementos del circuito) para los valores especificados del ángulo α, usando la fórmula
Arroz. 83
El valor de U m se toma del experimento 2A según el oscilograma u (t), en α = α min (Fig. 83), los resultados del cálculo se ingresan en la tabla 1;
Según la tabla 1, construya dependencias U o α =f(α);
Comparar resultados experimentales y calculados.
Tabla 19
| un minuto | p/2 | 3p/4 | ~p | Nota | |
| u o a | Experiencia | ||||
| u o a | Cálculo |
PREGUNTAS DE CONTROL
1 El principio de funcionamiento del tiristor. ¿Qué significa voltaje de encendido? Muestre la familia de características corriente-voltaje del tiristor.
2 Explique el funcionamiento del circuito para tomar las características corriente-voltaje del tiristor.
3 Dibuje un diagrama de una rectificación de onda completa de un voltaje alterno en tiristores; explicar su trabajo.
4 ¿Cuál es la forma del voltaje rectificado en la carga en el circuito de un rectificador de onda completa con tiristores, si el ángulo α=π/3?
LABORATORIO #6
Información similar.
Regulador de voltaje CA de tiristor.
Los reguladores de tiristores se utilizan ampliamente para regular la tensión alterna en la carga. El diagrama más simple de dicho regulador se muestra en la Fig. 5.17a. Dos tiristores VS1 y VS2 están conectados en antiparalelo al circuito de carga Z H . Cada tiristor opera en su propio semiciclo (positivo o negativo). Además, se abren con un ángulo de control α (figura 5.17, b) y se cierran en el momento en que la corriente de carga pasa por cero. Al ajustar el ángulo α, puede ajustar el voltaje U H en un amplio rango desde U H max = U c hasta U H min = 0.
Arroz. 5.17. Esquema (a) y diagramas de tiempo (b) del regulador de voltaje de CA.
Sin embargo, este método de regulación distorsiona enormemente la forma de la curva de tensión y cambia la fase de su primer armónico.
Hay un grupo creciente de consumidores de energía que necesitan una producción regulada
tensión. Los rectificadores de tiristores se utilizan para alimentar a los siguientes consumidores:
monofásicos de bajo consumo y trifásicos de alta potencia.
En la fig. 2.12, pero un diagrama de un rectificador controlado monofásico con salida
Punto cero del transformador. Los tiristores VS1 y VS2 se utilizan como válvulas en el rectificador.
Cuando se indica en la Fig. 2.12, y la polaridad de la tensión secundaria u2 del transformador Tr, el tiristor VS1 puede pasar corriente en ", siempre que se reciba una señal de control Iy1 en su electrodo de control. Esta señal se suministra con un desfase con respecto al momento de desbloqueo natural por un ángulo α, llamado ángulo de control ( Fig. 2.12, b) El momento de desbloqueo natural del tiristor es el momento en que aparece un voltaje positivo entre el ánodo y el cátodo del tiristor (en α = 0).
Cuando el tiristor se enciende con una carga activa Rn en el momento ωt = α
el voltaje en la carga un aumenta abruptamente al valor un "= u2" (con un tiristor ideal y un transformador ideal). Cuando ωt = π, la corriente de la válvula y la corriente de carga se vuelven iguales a cero, el tiristor VS1 se bloquea. Antes de desbloquear el tiristor VS2, aparece una pausa sin corriente en la carga, la energía no se transfiere a la carga. En el momento ωt = π + α, se aplica un pulso de control al tiristor VS2, el tiristor se abre y se aplica voltaje un "" a la carga. La corriente fluye a través del semidevanado inferior del transformador, el tiristor VS2 y la carga, manteniendo la misma dirección. En este momento ωt = 2 π el tiristor VS2 está apagado.
Tensión de carga promedio
La disminución del voltaje promedio Uav con un aumento en el ángulo α se muestra en la fig.
2.12,c. La dependencia Uср(α) se denomina característica reguladora del rectificador.
El retardo de fase de las señales de control aplicadas a los tiristores se realiza mediante sistemas de control de fase pulsada.