10.9. Применение тиристоров для выпрямления и регулирования тока

10. 9. Применение тиристоров для выпрямления и регулирования тока

Тиристоры широко используются для управления подачей мощности постоянного и переменного тока на различные типы нагрузок, а также в качестве пе­реключателей для включения и выключения цепей. Они также могут быть использованы для плавной ре­гулировки мощности, подаваемой на нагрузку. При использовании тиристоров малый ток управляюще­го электрода позволяет управлять большим током нагрузки.

                      

а                                                         б

Рис. 10. 17

   

На рис. 10. 17 показаны схема и принцип ре­гулирования среднего значения выпрямленного на­пряжения с помощью управляемого тиристора. Если управляющие импульсы U подаются в начале каж­дого полупериода, то напряжение U_n на нагрузке R будет таким же, как в обычной двухполупериодной схеме. Если же импульсы подавать в середине каж­дого полупериода, то импульсы выпрямленного напря­жения будут иметь длительность, равную четверти пе­риода и т. д.

                  

а                                                              б

Рис. 10. 18

 

На рис. 10. 18 изображена схема регулирова­ния напряжения (а) и диаграмма (б) для цепи переменного тока. Здесь в каждую половину периода ток проходит через одну пару диодов (без выпрямления) и через тиристор Т.

Подавая на тиристор управляющие импульсы U_у, можно превратить синусоидальное напряжение (и ток) в последовательность импульсов любой длительнос­ти, амплитуды и полярности, т. е. можно изменять дей­ствующее значение напряжения (и тока) в широких пределах.

 

10. 10. Сглаживающие фильтры

Рассмотренные схемы выпрямления переменно­го тока позволяют получать выпрямленное, но пуль­сирующее напряжение. Для питания электронных приборов пульсирующее напряжение непригодно: оно создает фон переменного тока, вызывает искажения сигналов и приводит к неустойчивой работе прибо­ров. Для устранения пульсаций (сглаживания) при­меняют сглаживающие фильтры.

Сглаживающий фильтр состоит из реактивных элементов: конденсаторов и катушек индуктивности (дросселей). Сущность работы сглаживающего фильтра состоит в разделении пульсирующего тока i(t) на постоянную I₀ и переменную i составляющие (рис. 10. 19). Постоянная составляющая направляется в нагрузку, а нежелательная переменная, замыкается через конденсатор, минуя нагрузку.

Рис. 10. 19

 

Физическая сущность работы в фильтре конден­сатора и дросселя состоит в том, что конденсатор (обыч­но большой емкости), подключенный параллельно нагрузке, заряжается при нарастании импульсов вып­рямленного напряжения и разряжается при их убы­вании, сглаживая тем самым его пульсации. Дрос­сель, наоборот, при нарастании импульсов выпрямлен­ного тока в результате действия ЭДС самоиндукции задерживает рост тока, а при убывании импульсов за­держивает его убывание, сглаживая пульсации тока в цепи нагрузки. С другой стороны, конденсатор и дрос­сель можно рассматривать как некие резервуары энер­гии. Они запасают ее, когда ток в цепи нагрузки пре­вышает среднее значение, и отдают, когда ток стре­мится уменьшиться ниже среднего значения. Это и приводит к сглаживанию пульсаций.

Рассмотрим несколько подробнее емкостной фильтр, в котором на выходе двухполупериодного выпрямителя параллельно нагрузке R включен кон­денсатор С (рис. 10. 20).

Рис. 10. 20

 

При возрастании выпрямленного напряжения (при открытом диоде D₁) конденсатор зарядится (рис. 10. 21, а), а при убывании выпрямленного напряжения полярность напряжения на диоде изменится на про­тивоположную, и диод закроется, отключив вторич­ную обмотку трансформатора от нагрузки. Ток через диод будет иметь форму короткого импульса (рис. 10. 21, б). Когда входной сигнал начинает падать в отрицательном направлении, конденсатор разряжается через нагрузку. Скорость разряда конденсатора зависит от постоянной времени RC, а, следовательно, от сопротивления нагрузки. Постоянная времени разряда велика по сравнению с периодом переменного тока. Следовательно, период заканчивается раньше, чем конденсатор может разрядиться. Поэтому после первой четверти периода ток через нагрузку поддерживается разряжающимся конденсатором.

Рис. 10. 21

 

Как только конденсатор начинает разряжаться, напряжение на нем уменьшается. Однако до того как конденсатор полностью разрядится, начнется следующий период синусоиды. На аноде диода опять появится положительный потенциал, что позволит ему проводить ток. Конденсатор зарядится снова и цикл повторится. В результате пульсации напряжения сгладятся, и выходное напряжение фактически повысится. Чем больше емкость конденсатора, тем больше постоянная времени RC. Это приводит к более медленному разряду конденсатора, что повышает выходное напряжение. Наличие конденсатора позволяет диоду в цепи проводить ток в течение короткого периода времени. Когда диод не проводит, конденсатор обеспечивает нагрузку током.

Наиболее распространенными сглаживающими фильтрами в выпрямителях электронных приборов являются П-образные LC-фильтры (рис. 10. 22, а). В них постоянная составляющая выпрямленного тока, свободно проходящая через дроссель, попадает затем в нагрузку и замыкается через трансформатор. Переменные составляющие, замыкаясь через большие емкости C₁ и С₂, в нагрузку не проходят.

Рис. 10. 22

При небольших токах нагрузки успешно работает Г-образный фильтр (рис. 10. 22, б), а при малых токах нагрузки в качестве сглаживающего фильтра достаточно включить конденсатор (рис. 10. 22, в), что и делается в переносных радиоприемниках и магнитолах. Во многих случаях дроссель заменяют резистором, что несколько снижает качество фильтрации, но зато значительно удешевляет фильтр (рис. 10. 22, г, д). В наиболее ответственных случаях сглаживающий фильтр делают многозвенным, состоящим из нескольких П-образных или Г-образных LC- или RC-фильтров (рис. 10. 22, е).

 

⇐ Предыдущая28293031323334353637Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: