Тиристорный выпрямитель - Дачный сезон
15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тиристорный выпрямитель

Управляемые выпрямители — устройство, схемы, принцип работы

Для регулировки выходного напряжения в цепях переменного тока с выпрямлением применяют управляемые выпрямители. Наряду с другими способами управления выходным напряжением после выпрямителя, такими как ЛАТР или реостат, управляемый выпрямитель позволяет добиться большего КПД при высокой надежности схемы, чего нельзя сказать ни о регулировании при помощи ЛАТРа, ни о реостатном регулировании.

Использование управляемых вентилей более прогрессивно и гораздо менее громоздко. Лучше всего на роль управляемых вентилей подходят тиристоры.

В исходном состоянии тиристор заперт, а возможных устойчивых состояний у него два: закрытое и открытое (проводящее). Если напряжение источника выше нижней рабочей точки тиристора, то при подаче на управляющий электрод импульса тока, тиристор перейдет в проводящее состояние, а следующие импульсы, подаваемые на управляющий электрод никак не отразятся на анодном токе, то есть цепь управления отвечает только за открывание тиристора, но не за его запирание. Можно утверждать, что тиристоры обладают значительным коэффициентом усиления по мощности.

Для выключения тиристора необходимо снизить его анодный ток, чтобы он стал меньше тока удержания, что достигается путем понижения напряжения питания или увеличением сопротивления нагрузки.

Тиристоры в открытом состоянии способны проводить токи до нескольких сотен ампер, но при этом тиристоры довольно инерционны. Время включения тиристора составляет от 100 нс до 10 мкс, а время выключения в десять раз больше — от 1 мкс до 100 мкс.

Чтобы тиристор работал надежно, скорость нарастания анодного напряжения не должна превышать 10 — 500 в/мкс, в зависимости от модели компонента, иначе может произойти ложное включение за счет действия емкостного тока через p-n переходы.

Чтобы избежать ложных включений, управляющий электрод тиристора всегда шунтируют резистором, сопротивление которого обычно лежит в диапазоне от 51 до 1500 Ом.

Помимо тиристоров для регулирования выходного напряжения в выпрямителях используют и другие полупроводниковые приборы: симисторы, динисторы и запираемые тиристоры. Динисторы включаются по напряжению, приложенному к аноду, и имеют они два электрода, как диоды.

Симисторы отличаются возможностью включения управляющими импульсами хоть относительно анода, хоть — относительно катода, однако все эти приборы, как и тиристоры, выключаются снижением анодного тока до значения ниже тока удержания. Что касается запираемых тиристоров, то они могут запираться подачей на управляющий электрод тока обратной полярности, однако коэффициент усиления при выключении в десять раз ниже, чем при включении.

Тиристоры, симисторы, динисторы, управляемые тиристоры, — все эти приборы используются в источниках питания и в схемах автоматики для регулирования и стабилизации напряжения и мощности, а также для целей защиты.

Как правило, в схемы управляемого выпрямления вместо диодов ставят именно тиристоры. В однофазных мостах точка включения диода и точка включения тиристора отличаются, имеет место разность фаз между ними, которую можно отразить рассмотрев угол.

Постоянная составляющая напряжения на нагрузке нелинейно связана с этим углом, поскольку напряжение питания изначально синусоидальное. Постоянная составляющая напряжения на нагрузке, подключенной после регулируемого выпрямителя может быть найдена по формуле:

Регулировочная характеристика тиристорного управляемого выпрямителя показывает зависимость выходного напряжения на нагрузке от фазы (от угла) включения моста:

На нагрузке индуктивного характера ток через тиристоры будет иметь прямоугольную форму, и при угле больше нуля будет происходить затягивание тока в связи с действием ЭДС самоиндукции от индуктивности нагрузки.

При этом основная гармоника сетевого тока будет сдвинута относительно напряжения на некоторый угол. Чтобы исключить затягивание применяют нулевой диод, через который ток может замыкаться и давать сдвиг меньше в два раза по отношению к углу включения моста.

Чтобы сократить количество полупроводников, прибегают к схеме несимметричного управляемого выпрямителя, где пара диодов заменяет собой нулевой диод, и результат получается тем же.

Схемы с вольтодобавкой также допускают применение тиристоров. Такие схемы позволяют достичь большего КПД. Минимальное напряжение дают диоды, а повышенное подается через тиристоры. В случае наивысшего потребления диоды все время закрыты, а угол включения тиристоров все время 0. Недостаток схемы — потребность в дополнительной обмотке трансформатора.

Управляемые выпрямители на тиристорах

При эксплуатации выпрямителей бывает необходимо плавно изменять (регулировать) значение выпрямленного напряжения. Это можно осуществлять как на стороне постоянного, так и на стороне переменного тока [591.

В настоящее время для регулирования выпрямленного напряжения применяют тиристоры. Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор четырехслойной структуры, образующей три р-п перехода. Он имеет три вывода: анод А, катод К и управляющий электрод У. Принцип его действия упрощенно можно пояснить так. При подаче на тиристор прямого напряжения — плюс на анод, минус на катод — тиристор закрыт, и ток через него не протекает. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое осуществляется подачей на управляющий электрод У положительного потенциала, под действием которого тиристор открывается и через него протекает прямой ток. Открытие тиристора происходит очень быстро (15—20 мкс), что обусловливает появление во внешней цепи большого тока. Для его ограничения последовательно с тиристором обычно включается катушка индуктивности. Запирающие свойства тиристора восстанавливаются лишь после уменьшения прямого тока до нуля на время, достаточное для рассасывания носителей зарядов в области среднего р-п перехода. Поэтому тиристор является вентилем, в котором управляется только момент его включения.

Управление тиристором может быть амплитудным, фазовым и импульсно-фазовым.

Однополупериодный однофазный управляемый выпрямитель

(рис. 13.9). В этой схеме силовой трансформатор имеет две вторичные обмотки: основную которая служит для питания схемы выпрямителя, и управляющую м>2, с которой снимается напряжение управления «у, подаваемое на управляющий электрод тиристора. Для установления требуемого момента отпирания тиристора, т. е. угла открытия ат, в схеме имеется фазорегулятор ЯЬ, где Ь — дроссель насыщения. Изменяя индуктивность дросселя подмагничивающим током, регулируется угол открытия ат, т. е. угол сдвига по фазе между анодным и2 и управляющим иу напряжением.

Рис. 13.9. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя на тиристорах

В тот момент, когда управляющее напряжение доказывается положительным, тиристор отпирается. Запирание тиристора происходит в момент появления отрицательного потенциала «2 на аноде тиристора. Резистор Я2 ограничивает значение тока управления.

Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя на тиристорах приведена на рис. 13.10, а.

Вторичная обмотка трансформатора имеет вывод от средней точки. Аноды тиристоров подключены к крайним выводам вторичной обмотки, а катоды соединены вместе и служат положительным полюсом выпрямленного напряжения. Нагрузка Яи подключена к катодам тиристоров и средней точке вторичной обмотки трансформатора. На управляющие электроды подаются управляющие импульсы напряжения иу и иу2, формируемые системой управления синхронно с напряжением сети. Система управления позволяет осуществлять изменение фазы управляющих импульсов относительно фазных напряжений ы’2 и и»2 вторичной обмотки трансформатора.

Тиристоры работают поочередно. Открывается тот тиристор, на аноде которого действует положительное напряжение и на управляющий электрод подан отпирающий импульс напряжения (момент /] на рис. 13.10, б). Так, во время первого полупериода (/0Ь) положительное напряжение сети на аноде первого тиристора во время второго полупериода — на аноде второго тиристора УЯ2. Отпирающие импульсы напряжения иу[ и иу2 подаются от системы управления с некоторой задержкой на угол ат относительно начал положительных напряжений и2 и и»2.

Рис. 13.10. Однофазный однополупе-риодный выпрямитель на тиристорах: а— схема электрическая; 6— эпюры напряжений и токов

В момент /і открывается тиристор напряжение ?/0 на нагрузке Ян скачком возрастает, а затем изменяется по кривой фазного напряжения и2. В момент /2 напряжение и2 спадает до нуля, и тиристор КУі закрывается. В момент /3 открывается тиристор К?2 и остается открытым до момента ґ4, когда напряжение на его аноде уменьшится до нуля. В интервале времени /2 — ґ3 оба тиристора закрыты и напряжение на нагрузке равно нулю. И так процесс повторяется. Системой управления можно изменять угол управления, время начала работы каждого тиристора, а следовательно, и среднее выпрямленное напряжение и0 и ток /0. При работе на активную нагрузку кривая выпрямленного тока повторяет форму кривой выпрямленного напряжения ?/о-

В выпрямителях на тиристорах можно плавно регулировать выпрямленное напряжение в широких пределах.

Однофазная мостовая схема выпрямителя на тиристорах приведена на рис. 13.11. Здесь управляющее напряжение подается на тиристор от средней точки / вторичной обмотки трансформа

тора 7Уу. На второй тиристор ^управляющее напряжение подается с фазосдвигающей цепочки Я2С (точки 2). Изменение угла открытия ат осуществляется переменным резистором Я3. Диоды VI)з и ИО4 замыкают цепи управления тиристоров.

Процессы в схеме происходят следующим образом. В положительный полупериод управляющего напряжения иу ток управления проходит по цепи: точка /, резистор Я, тиристор УЯ, диод У04, резистор /?3, точка 3. Тиристор открывается, и выпрямленный ток протекает от вторичной обмотки силового трансформатора ТУ через К$і, нагрузку Ян, диод У И

В отрицательный полупериод управляющего напряжения ток управления проходит по цепи: точка 3, резистор Я3, резистор Я2, тиристор К$2, диод УОз, точка /. Открывается тиристор У32, и выпрямленный ток протекает от вторичной обмотки силового трансформатора ТУ через УЯ2, нагрузку Яи, диод К/)2. Обмотки трансформаторов ТУ и 7Уу обычно совмещаются на одном сердечнике.

Угол открытия ат изменяется в пределах от 20 до 160°. Такой разброс в пределах регулирования является следствием того, что при синусоидальном напряжении тиристоры имеют большой разброс по времени открывания. Уменьшение разброса регулирования можно осуществить, подавая на управляющий электрод импульсы с крутым передним фронтом. Для этого применяют транзисторные генераторы импульсов.

Трехфазная мостовая схема управляемого выпрямителя приведена на рис. 13.12. Регулировка выходного напряжения в трехфазных схемах осуществляется так же, как и в однофазных. Тиристоры открываются управляющими импульсами, а запираются при поступлении на их аноды отрицательного напряжения.

Тиристорный выпрямитель

I=1,5 Iн – 10 сек, I=1,25 Iн – 30 сек, I=1,1 Iн – 1 мин

Порог срабатывания защиты от короткого замыкания

Точность поддержания напряжения в режиме стабилизации напряжения

Время стабилизации напряжения при скачке напряжения сети или нагрузки на 10% в режиме стабилизации напряжения

Точность поддержания тока в режиме стабилизации тока

Время стабилизации тока при скачке напряжения сети или нагрузки на 10% в режиме стабилизации тока

Принудительное встроенными вентиляторами

Температура окружающей среды

Относительная влажность воздуха

0..90% без конденсата

Не менее 2,5 кВ между шасси, силовой цепью и управляющими цепями

Длительный, ПВ = 100%

Не менее 10 лет

Таблица 2 Дополнительная комплектация управляемых тиристорных выпрямителей ТВН-3

Вводной автоматический выключатель

Коммутация силового напряжения, дублирование защиты от перегрузки и короткого замыкания

Вывод данных о выходном токе в виде аналогового сигнала 0..10 В

Подавление высших гармоник в питающей сети, защиты других потребителей от помех

Защита от перенапряжений по входу

Установка полупроводниковых ограничителей перенапряжений( ОПН) фаза-фаза и фаза-корпус

Поверенные приборы контроля напряжения, тока, мощности

Стрелочные или цифровые

Исполнение в напольном шкафу

Шкафы 1600х600х400, 1600х800х400,

Температурный диапазон -40..+40 С

Достигается за счет отказа от использования вентиляторов в пользу естественного охлаждения

Питание от сети 3х500 или 3х660 В

Питание нестандартным напряжением сети

Степень защиты IP00

Исполнение в виде монтажной панели для установки в электромонтажный шкаф

Степень защиты IP51

Усиление защиты от пыли

Достигается установкой дополнительных фильтров, которые требуют периодической замены или очистки

Степень защиты IP54, IP66

Уличное или морское исполнение

Панель управления с органами управления и дисплеем ”прячется” внутри шкафа. Охлаждение – естественное, температурный диапазон -40..+40 С

Розетка 230 В с заземлением

Для подключения дополнительных приборов. Может быть внутри шкафа или снаружи

Освещение внутри шкафа

Для обслуживания в плохо освещаемых местах

Подогрев внутри шкафа при низких температурах и высокой влажности

Пульт дистанционного управления

Для дистанционного управления, кабель в комплекте. Длина кабеля по согласованию, максимальная длина – 50 метров

Гальваническая развязка от сети

Обозначения при заказе:

Например:

ТВН-3-230-125 — трехфазный тиристорный выпрямитель с максимальным выходным напряжением 230 В, с номинальным выходным током 125 А, без вводного автомата

ТВН-3-460-А-200 — трехфазный управляемый выпрямитель с максимальным выходным напряжением 460 В, с номинальным выходным током 200 А, с вводным автоматом

Если вы не можете определиться с моделью регулятора или вам нужно нестандартное исполнение, рекомендуем заполнить и отправить нам на e-mail опросный лист:

Декларация соответствия требованиям технических регламентов Таможенного Союза

Документация:

ТВН-3-230 (выходное напряжение до 230 В, без вводного автомата) Руководство по эксплуатации

ТВН-3-230-А (выходное напряжение до 230 В, с вводным автоматом) Руководство по эксплуатации

ТВН-3-460 (выходное напряжение до 460 В, без вводного автомата) Руководство по эксплуатации

ТВН-3-460-А (выходное напряжение до 460 В, с вводным автоматом) Руководство по эксплуатации

Цены на тиристорные выпрямители ТВН-3: ПРАЙС-ЛИСТ

Срочный заказ — плюс 25% от стоимости, но не менее 15 тыс. рублей. Рекомендуется предварительно узнать о возможности срочного выполнения конкретного заказа.

1. Предоставляя свои персональные данные при регистрации на сайте, Пользователь даёт Оператору своё согласие на обработку и использование своих персональных данных согласно ФЗ № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 г. различными способами в целях, указанных в настоящих Правилах.

2. Под персональными данными понимается любая информация, относящаяся к прямо или косвенно определенному или определяемому физическому лицу (субъекту персональных данных) и которая может быть использована для идентификации определенного лица либо связи с ним.

3. Персональные данные Пользователей хранятся исключительно на электронных носителях и обрабатываются с использованием автоматизированных систем

4. Оператор использует персональные данные Пользователя в целях:
— регистрации Пользователя на Сайте;
— получения Пользователем запрашиваемой информации об услугах Оператора;
— получения Пользователем персонализированной рекламы;
— для выполнения своих обязательств перед Пользователем.

5. Оператор обязуется не разглашать полученную от Пользователя информацию. При этом не считается нарушением обязательств разглашение информации в случае, когда обязанность такого раскрытия установлена требованиями действующего законодательства РФ.

6. Обработка персональных данных Пользователя осуществляется без ограничения срока, любым законным способом, в том числе в информационных системах персональных данных с использованием средств автоматизации или без использования таких средств

7. Оператор осуществляет блокирование персональных данных, относящихся к соответствующему Пользователю, с момента обращения или запроса Пользователя или его законного представителя либо уполномоченного органа по защите прав субъектов персональных данных на период проверки, в случае выявления недостоверных персональных данных или неправомерных действий.

8. Персональные данные пользователя уничтожаются при:

— самостоятельном удалении Пользователем данных со своей персональной страницы с использованием функциональной возможности «удалить аккаунт», доступной Пользователю при помощи настроек профиля;
— удалении Оператором информации, размещаемой Пользователем, а также персональной страницы Пользователя в случаях, установленных договором купли продажи (оферта);
— при отзыве субъектом персональных данных согласия на обработку персональных данных.

Тиристорный выпрямитель

9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Тиристорные регулируемые выпрямители

Простейшее мощное зарядное устройство можно собрать с применением силовых тиристоров. В подобных схемах они выполняют функцию выпрямителей, к которым подведено фазовое регулирование.

Как известно, тиристор открывается при протекании тока через управляющий электрод. Величины напряжения и тока можно найти в справочниках и даташитах. Силовым тиристорам для открытия требуется импульс, что делает управление экономичным, но усложняет схему. Закрывается тиристор, как и симистор, сам, на нуле синусоиды.

Так как мы рассматриваем простейшие схемы, то рассмотрим вариант обычного фазового регулирования, который подойдёт для проверки. Первый вариант — с трансформатором, имеющим две вторичных силовых обмотки (или одну со средней точкой). В этом случае требуется всего два выпрямительных элемента, роль которых и выполняют тиристоры. Силовая часть отмечена на схеме красным цветом.


Так как мощные зарядные устройства требуются, как правило, для высоковольтных аккумуляторных батарей, то получать низкое напряжение управления с силовой вторичной обмотки не выгодно по причине рассеивания большой мощности на гасящем резисторе, который также выполняет функции регулировочного. Поэтому для питания цепей управления, помеченных на схеме зелёным цветом, имеется дополнительная обмотка, которую легко можно намотать монтажным проводом на любой части трансформатора. Количество витков следует подобрать таким, чтобы напряжение соответствовало паспортному на конкретный тиристор.

Фазовое регулирование работает очень просто. Через регулировочный резистор R1 заряжаются конденсаторы С1 и C2. Время их заряда зависит от ёмкости и сопротивления резистора. Это время и определяет момент открытия тиристора. Чем меньше сопротивление, тем быстрее зарядится конденсатор и тем раньше на данном полупериоде откроется тиристор, и тем больший ток получит нагрузка. Для тиристоров Т161 понадобились конденсаторы на 100 мкФ и резистор на 33 Ом. Обрати внимание, что ток диодов моста DB1, мощность резистора R1, ток диодов D1 и D2 должны быть соответствующими токам управления тиристоров.

Схема мощного регулируемого зарядного устройства для трансформатора с одной силовой обмоткой будет отличаться лишь тем, что здесь требуется полноценный мост из четырёх выпрямительных элементов. В качестве двух из них используем силовые диоды VD1 и VD2. Управляющая часть схемы остаётся прежней.


В случае же, если напряжение силовой обмотки невысокое, то напряжение для управления тиристорами регулятора можно брать с неё же.

Как уже было сказано, эти схемы годятся лишь для проверки работы тиристорных регуляторов; такое управление допустимо лишь на сравнительно малых токах. Для управления мощными силовыми тиристорами, работающими на больших токах, управление следует делать импульсным. Возможная схема такого управления представлена ниже:

Однопереходный транзистор здесь может быть заменён аналогом из двух биполярных. Он открывается, когда напряжение на конденсаторе C1 достигнет определённого значения, а это время определяется, как и в предыдущей схеме, ёмкостью и сопротивлением. Для того, чтобы импульс управления получился токовым, добавлен транзистор VT2. Трансформатор должен иметь соотношение обмоток 1:1 и быть импульсным, желательно — на пермаллое. Фазировка обмоток — такая, какая была на оригинальной схеме из интернета, и, возможно, здесь есть ошибка. Для управления двумя тиристорами следует добавить на этот трансформатор ещё одну обмотку.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector