Szabályozott egyenirányítók - készülék, sémák, működési elv
A vezérelt egyenirányítók az egyenirányított váltakozó áramú áramkörök kimeneti feszültségének szabályozására szolgálnak. Az egyenirányító utáni kimeneti feszültség szabályozásának egyéb módszerei mellett, mint például a LATR vagy a reosztát, a vezérelt egyenirányító lehetővé teszi a nagyobb hatékonyság elérését nagy áramköri megbízhatósággal, ami nem mondható el LATR vagy reosztátos szabályozással történő szabályozásról.
A szabályozott szelepek használata progresszívebb és sokkal kevésbé körülményes. A tirisztorok a legalkalmasabbak a szabályozott szelepek szerepére.
Kezdeti állapotban a tirisztor reteszelt, és két lehetséges stabil állapota van: zárt és nyitott (vezető).Ha a forrásfeszültség nagyobb, mint a tirisztor alsó működési pontja, akkor a vezérlőelektródára áramimpulzus hatására a tirisztor vezető állapotba kerül, és a vezérlőelektródára adott további impulzusok nem befolyásolják az anódáramot. mindenesetre , vagyis a vezérlő áramkör csak a tirisztor nyitásáért felelős, a zárásáért nem. Vitatható, hogy a tirisztorok teljesítménye jelentősen megnövekszik.
A tirisztor kikapcsolásához csökkenteni kell az anódáramát, hogy az kisebb legyen, mint a tartóáram, amit a tápfeszültség csökkentésével vagy a terhelési ellenállás növelésével érnek el.
A nyitott állapotban lévő tirisztorok akár több száz amper áramot is képesek vezetni, ugyanakkor a tirisztorok meglehetősen tehetetlenek. A tirisztor bekapcsolási ideje 100 ns és 10 μs között van, a kikapcsolási idő pedig tízszer hosszabb - 1 μs-tól 100 μs-ig.
A tirisztor megbízható működése érdekében az anódfeszültség növekedési sebessége a komponens modelltől függően nem haladhatja meg a 10 — 500 V / μs értéket, ellenkező esetben a pn átmeneteken áthaladó kapacitív áram hatása miatt téves kapcsolás léphet fel. .
A téves kapcsolás elkerülése érdekében a tirisztor vezérlőelektródáját mindig egy ellenállással söntjük, melynek ellenállása általában 51-1500 ohm tartományba esik.
A tirisztorokon kívül másokat is használnak az egyenirányítók kimeneti feszültségének szabályozására. félvezető eszközök: triacok, dinisztorok és lock-in tirisztorok. A dinisztorokat az anódra adott feszültség kapcsolja be, és két elektródája van, mint a diódák.
A triacokat az különbözteti meg, hogy legalább az anódhoz, legalább a katódhoz képest vezérlőimpulzusokat tartalmazhatnak, de mindezeket az eszközöket, mint a tirisztorokat, úgy kapcsolják ki, hogy az anódáramot a tartóáram alatti értékre csökkentik. Ami a zárható tirisztorokat illeti, ezek reteszelhetők úgy, hogy fordított polaritású áramot vezetnek a vezérlőelektródára, de a kikapcsoláskor az erősítés tízszer kisebb, mint a bekapcsoláskor.
Tirisztorok, triacok, dinisztorok, vezérelhető tirisztorok – mindezeket az eszközöket tápegységekben és automatizálási áramkörökben használják a feszültség és teljesítmény szabályozására és stabilizálására, valamint védelmi célokra.
A szabályozott egyenirányító áramkörökben diódák helyett általában tirisztorokat használnak. Az egyfázisú hidaknál a dióda és a tirisztor kapcsolási pontja eltérő, fáziskülönbség van közöttük, ami a szög figyelembevételével tükrözhető.
A terhelési feszültség egyenáramú összetevője nemlineárisan kapcsolódik ehhez a szöghöz, mivel a tápfeszültség eredendően szinuszos. A szabályozott egyenirányító után bekötött terhelési feszültség egyenáramú összetevője a következő képlettel kereshető:
A tirisztoros vezérlésű egyenirányító szabályozási karakterisztikája megmutatja a kimeneti feszültség függését a híd fázisától (bekapcsolási szögtől) származó terheléstől:
Induktív terhelés esetén a tirisztorokon áthaladó áram téglalap alakú lesz, és nullánál nagyobb szögben az áramot az önindukált EMF hatása miatt veszik fel a terhelés induktivitása miatt.
Ebben az esetben a hálózati áram alapharmonikusa a feszültséghez képest egy bizonyos szöggel eltolódik. A rögzítés eltávolításához nulla diódát használnak, amelyen keresztül az áram lezárható, és a híd szögének felénél kisebb eltolást ad.
A félvezetők számának csökkentése érdekében aszimmetrikusan vezérelhető egyenirányító áramkörhöz folyamodnak, ahol egy diódapár helyettesíti a semleges diódát, és az eredmény ugyanaz.
Az erősítő áramkörök tirisztorok használatát is lehetővé teszik. Az ilyen rendszerek lehetővé teszik a nagyobb hatékonyság elérését. A minimális feszültséget diódák adják, a megnövelt feszültséget tirisztorokon keresztül táplálják. A legnagyobb fogyasztás esetén a diódák folyamatosan zárva vannak, a tirisztor kapcsolási szöge mindig 0. Az áramkör hátránya, hogy szükség van egy további transzformátor tekercsre.