Tirisztorok alkalmazása. Szabályozott egyenirányító

Tirisztoros állítható egyenirányítók

A legegyszerűbb nagy teljesítményű töltőt teljesítmény tirisztorok segítségével lehet összeszerelni. Az ilyen áramkörökben egyenirányító funkciót látnak el, amelyre fázisszabályozást alkalmaznak.

Mint tudják, a tirisztor kinyílik, amikor áram folyik át a vezérlőelektródán. A feszültség- és áramértékek referenciakönyvekben és adatlapokban találhatók. A teljesítmény tirisztorok nyitásához impulzus szükséges, ami gazdaságossá teszi a szabályozást, de bonyolítja az áramkört. A tirisztor, mint egy triac, maga is zár, a szinusz nullánál.

Mivel a legegyszerűbb áramkörökre gondolunk, a hagyományos fázisszabályozás egy változatát vesszük figyelembe, amely alkalmas tesztelésre. Az első lehetőség egy olyan transzformátor, amely két szekunder teljesítménytekerccsel rendelkezik (vagy egy felezőponttal). Ebben az esetben csak két egyenirányító elemre van szükség, amelyek szerepét a tirisztorok töltik be. A tápegység pirossal van jelölve a diagramon.

Mivel általában nagyfeszültségű töltőkre van szükség akkumulátorok, akkor a teljesítmény szekunder tekercsről alacsony vezérlőfeszültség beszerzése nem kifizetődő a nagy teljesítmény disszipációja miatt az oltóellenálláson, amely vezérlőellenállásként is szolgál. Ezért a diagramon zölddel jelölt vezérlőáramkörök táplálására egy további tekercs van, amely könnyen feltekerhető egy rögzítőhuzallal a transzformátor bármely részére. A fordulatok számát úgy kell megválasztani, hogy a feszültség megfeleljen az adott tirisztor adattábláján szereplő feszültségnek.

A fázisvezérlés nagyon egyszerűen működik. Keresztül beállító ellenállás Az R1 tölti a C1 és C2 kondenzátorokat. Töltési idejük az ellenállás kapacitásától és ellenállásától függ. Ez az idő határozza meg a tirisztor nyitásának pillanatát. Minél kisebb az ellenállás, annál gyorsabban töltődik a kondenzátor, és minél korábban nyílik a tirisztor egy adott félciklus alatt, és annál nagyobb áramot kap a terhelés. A T161 tirisztorokhoz 100 μF-os kondenzátorok és 33 ohmos ellenállás kellett. Felhívjuk figyelmét, hogy a DB1 híd diódaáramának, az R1 ellenállás teljesítményének, valamint a D1 és D2 diódák áramának meg kell felelnie a tirisztorok vezérlőáramának.

Erőteljes állítható áramkör töltő egy teljesítménytekerccsel rendelkező transzformátor esetében csak abban különbözik, hogy négy egyenirányító elemből álló teljes értékű hídra van szükség. Ezek közül kettőként a VD1 és VD2 teljesítménydiódákat használjuk. Az áramkör vezérlő része változatlan marad.

Ha a teljesítmény tekercs feszültsége alacsony, akkor a szabályozó tirisztorok vezérlésére szolgáló feszültség vehető belőle.

Mint már említettük, ezek az ábrák csak a működés ellenőrzésére alkalmasak tirisztoros szabályozók; Az ilyen szabályozás csak viszonylag alacsony áramerősség esetén megengedett. Erőteljes irányítani teljesítmény tirisztorok nagy áramerősséggel üzemel, a vezérlést impulzussal kell végezni. Az alábbiakban bemutatjuk az ilyen ellenőrzés lehetséges sémáját:

Az itt található unijunkciós tranzisztor két bipoláris analógra cserélhető. Kinyílik, amikor a C1 kondenzátor feszültsége elér egy bizonyos értéket, és ezt az időt, mint az előző áramkörben, a kapacitás és az ellenállás határozza meg. Annak érdekében, hogy a vezérlő impulzus áram legyen, hozzáadjuk a VT2 tranzisztort. A transzformátor tekercselési aránya 1:1 legyen, és impulzusos legyen, lehetőleg permalloyból. A tekercsek szakaszolása megegyezik az internetről származó eredeti diagrammal, és talán itt van a hiba. Két tirisztor vezérléséhez még egy tekercset kell hozzáadni ehhez a transzformátorhoz.

Az egyenirányító készülékek működtetésekor gyakran felmerül az egyenirányított feszültség értékének módosítása (beállítása).

Az egyenirányított feszültség változtatása mind a DC, mind az AC oldalon végrehajtható.

Az egyenirányított feszültség szabályozását vezérelt félvezető szelepekkel-tirisztorokkal jelenleg nagyon széles körben alkalmazzák, sikeresen versenyezve a tiratron alapú egyenirányítókkal, mivel a tirisztorok számos előnye van a tiratronokkal szemben.

Az egyenirányított feszültséget a tirisztor a nyitási szögének megváltoztatásával szabályozza (ezt „kioldási szögnek” és „szabályozási szögnek is nevezik”), ez hasonló a tiratron gyújtási szögéhez. A tirisztor vezérlése lehet amplitúdó, fázis és impulzus-fázis . Az alábbiakban a fázisvezérlési módszernek megfelelő sémákat tárgyaljuk.

Félhullámú, egyfázisú vezérlésű egyenirányító (4.33. ábra). Az áramkör teljesítménytranszformátorának két szekunder tekercselése van: a w2 fő tekercs, amely az egyenirányító áramkör táplálására szolgál, és a wу vezérlő tekercs, amely vezérlőfeszültséget hoz létre. Uу a tirisztor vezérlőelektródájához kell vezetni. Az U2 anódfeszültség és a vezérlőfeszültség közötti fázisszög Uу vagy a nyitási szöget az áramkör fázisszabályozója határozza meg R1L, ahol L a telítési fojtó. Az induktor induktivitásának előfeszítő árammal történő megváltoztatásával beállíthatja a nyitási szöget.

A tirisztor feloldódik abban a pillanatban, amikor a vezérlőfeszültség U, pozitívvá válik (4.33. ábra, b, Uу grafikon); A tirisztor kikapcsol, ha negatív potenciál jelenik meg a tirisztor anódjában (negatív félciklus feszültség (L). Az R2 ellenállás korlátozza a vezérlőáram értékét).

Hídáramkörrel összeállított vezérelt egyenirányítóban(4.34. ábra, a), a Tу vezérlőtranszformátor szekunder tekercselése pontkimenettel készül. 3, amelyről a vezérlőfeszültséget a tirisztorra táplálják VS1. A VS2 tirisztorhoz. vezérlőfeszültséget a fázisszabályozó szolgáltat RP, C(4. ponttól). Fázisszabályozás, i.e. a nyitási szög megváltoztatása az áramkörben (4.34. ábra, a) változó ellenállással történik R.P. Diódák VD3És VD4 zárja le a tirisztor vezérlő áramköreit.

A tirisztor vezérlő áramköre a következőképpen működik.

Rizs. 4.33. Félhullámú, egyfázisú egyenirányító áramkör tirisztorral (a). Az áramkör feszültségeinek és áramainak diagramjai (b)

Pozitív félciklus feszültséggel Uу vezérlőáram folyik át az áramkörön: pontok 3, ellenállás R1, tirisztor VS1, dióda VD4, ellenállás R.P. pont 1.

Negatív félciklus feszültséggel U, vezérlőáram folyik át az áramkörön: 1. pont, ellenállás R.P. ellenállás R2 tirisztor VS2, dióda VD3, pont 3. Az egyenirányított áram a feszültség egy félciklusa alatt folyik U2 keresztül VS1És VD1,és a feszültség második félciklusában U2.- keresztül VS2És VD2és diódák VD1, VD2úgy működik, mint a jól ismert híd egyfázisú egyenirányító áramkörében.

Dióda VD5, fordított irányban bekapcsolva a szűrő bemenetére (általában LC szűrő) van beépítve, mivel a tirisztor kikapcsolásakor lezárja a terhelő áramkört az induktor önindukciós emf megvalósítása érdekében, mint aminek következtében az egyenirányított feszültség hullámossága csökken és cosj nő. Kis teljesítményű állítható egyenirányítókban VD5(nulla dióda) nem használható.

Transzformátor áramkörök T, Tuáltalában az ábrán látható diagramhoz hasonlóan kombinálva. 4.33, A.

Amint az egy teljes hullámú egyenirányító áramkör beállítási jellemzőiből látható (4.34.6. ábra, 1. görbék És 2), A nyitási szög 20-30 és 150-160° között változik. Ez a szabályozási határokon belüli szórás azzal magyarázható, hogy szinuszos hálózati feszültség mellett a tirisztorok nyitási idejében nagy a szórás. A megadott szórás csökkentése és a szabályozási határok kiterjesztése érdekében meredek élű impulzusokat kell alkalmazni a tirisztor vezérlőelektródájára. Erre a célra nagy sebességű mágneses erősítőket vagy tranzisztoros impulzusgenerátorokat használnak.

Rizs. 4.34. Híd egyfázisú egyenirányító áramkör tirisztorokkal (a) és beállítási jellemzőkkel (b) (Uox - egyenirányított szakadási feszültség)

Teljes hullámú vezérlésű áramkörben egyenirányító (4.35. ábra, a) A tirisztorok vezérlése téglalap alakú impulzusokkal történik, amelyeket segéddiódák segítségével állítanak elő VD1És VD2, csatlakoztatva, mint a fő szelepek - tirisztorok VS1És VS2, Nak nek szekunder tekercselés teljesítmény transzformátor. Így ebben az áramkörben (4.35a. ábra) két funkcionális áramkör van: egy teljes hullámú egyenirányító áramköre tirisztorokkal VS1És VS2, hasonló a jól ismert, azonos típusú áramkörhöz, és a tirisztorok nyitási szögének szabályozására szolgáló áramkör, amelynek segítségével az egyenirányított feszültség fázisszabályozása történik; ez az áramkör diódák felhasználásával készül VD1És VD2, unijunction tranzisztor VT3, az áramkör ellenállásain és kondenzátorain.

A nyitási szög szabályozó áramkör működése a következőképpen magyarázható. Amikor az U1 hálózati feszültséget a. dióda kimenet VD1És VD2 egyenirányított feszültség jelenik meg uab, amelynek alakja az u2 pozitív félszinusz feszültség burkológörbéje (4.18b. ábra). Zener dióda használata VD3és előtét ellenállás R1 ez a feszültség pozitív polaritású téglalap alakú impulzusokká alakul Ust. Ezek az impulzusok az R4 ellenálláson keresztül érkeznek a bázishoz B2,és változó ellenálláson keresztül is R6 egy unijunkciós tranzisztor emitteréhez VT3, amelyre a relaxációs generátor áramkört szerelik fel. Az emitterhez érkező impulzusok feltöltik a kondenzátort VAL VEL amíg a rajta lévő feszültség el nem éri az Uеmax értéket (4.18. ábra, b, grafikon van),és a feszültségkitevő meredeksége Uc töltéskor és a kondenzátor töltési ideje VAL VEL függ az időállandótól tk=R6 C. Amikor a feszültség a kondenzátoron van eléri az Uemax értéket, a tranzisztor feloldódik és a C kondenzátor gyorsan kisül a tranzisztoron és az ellenálláson keresztül R5, mert a R5<=R6.

Amikor a kondenzátor lemerül, a rajta lévő feszültség uc=Umin értékre csökken, ekkor a tranzisztor kikapcsol; A következő téglalap alakú impulzus megjelenése után a C kondenzátor újra töltődni kezd stb. A tranzisztor B1 alapáramkörében egy ellenálláson R5 rövid időtartamú pozitív impulzusok jönnek létre (4.35. ábra ,b, grafikon Uу ), amelyek a tirisztorok vezérlői; ellenállások R2, R3 lehetővé teszi a kívánt vezérlőáram kiválasztását.

Amint az a grafikonokból látható, a vezérlő impulzusok megjelenési pillanatát a wc t1 időpont határozza meg, amelynél Uc=Uеmax, a wc t1 nyomaték pedig a Тз=R6С kondenzátor töltési állandójától függ. Tehát az ellenállás megváltoztatása R6, időben el lehet tolni a vezérlő impulzus megjelenésének pillanatát u, azok. módosítsa a tirisztorok nyitási szögét és működési idejét, így állítsa be az áramértéket. io terhelés alatt (4.35. ábra, b). Azt kell mondani, hogy a növekedés r6 a tüzelési szög növekedéséhez vezet, ami a feszültség csökkenését okozza Uo,és aktuális Iо az Rн egyenirányító terhelésben.

A többfázisú vezérlésű egyenirányítókban nagyon kényelmes a tirisztorok használata, mivel más vezérlőáramkörök nehézkesek és jelentős energiát fogyasztanak.

Háromfázisú hídáramkörben vezérelt egyenirányító(4.36. ábra), ahol a vezérlő (indító) áramkörök feltételesen láthatók, a kimeneti feszültség szabályozása ugyanúgy történik, mint az előző áramkörökben, vagyis az áramkör tirisztorjainál. VS1-VS3 Vezérlőimpulzusokkal nyílnak, és negatív anódpotenciálra vannak zárva. Az induktív terhelést ebben az áramkörben egy fordított diódával kell sönteni (hasonlóan a 4.34. ábra a) áramköréhez.

Az AC oldali szabályozás anti-párhuzamos és anti-soros tirisztor áramkörökkel történik mind egyfázisú hálózatról táplálva (4.37. ábra), mind háromfázisú hálózatról táplálva (4.38. ábra) ,a). Ha a tirisztorok egymásnak vannak kötve (4.37,a ábra), akkor mindegyik a hálózati feszültség periódusának megfelelő szakaszában működik.

Rizs. 4.35. Teljes hullámú egyenirányító áramkör tirisztorokkal (a), feszültség és áram diagramok az áramköreiben (b)

Nál nél háttal egymásnak bekapcsolás (4.37. ábra, b) Az áramkör minden tirisztorát egy hagyományos dióda söntöli, és a tirisztor VS1és dióda VD2 egy félciklus alatt vezeti az áramot, valamint a VS2 tirisztort és a diódát VD1 - a váltakozó feszültség újabb félciklusában. A tirisztorok kioldása az ábra szerinti áramkörökben. 4.37, a és b egyfázisú híd-egyenirányító áramköre szerint készül (4.34. ábra, A).

Rizs. 4.36. Egyszerűsített háromfázisú hídkapcsolás tirisztorokkal

Rizs. 4.37. Egyfázisú egyenirányítók működési diagramjai

vezérlő tirisztorok ellenpárhuzamos (a) és anti-soros (b) bekötése a váltakozó áramú oldalon.

Rizs. 4.38. Háromfázisú egyenirányító működési diagramja tirisztorokkal (a), egyenirányító tirisztorok vezérlőáramköre (b)

A háromfázisú egyenirányítókban a tirisztorok egymással párhuzamosan kapcsolódnak a teljesítménytranszformátor primer tekercsének minden fázisához (4.38. ábra, a), vezérlő áramkör SU minden egyes tirisztorpár be van kapcsolva a megfelelő pár és a nulla vezeték között, és biztosítani kell a tirisztorok nyitási nyomatékának szabályozásának lehetőségét mindhárom fázisban.

Háromfázisú egyenirányító vezérlő áramkör unijunkciós tranzisztorokkal a 4.38 ,b A tranzisztor emitter áramkörében lévő vezérlőjel közös forrásból származik. Ennek az áramkörnek a működése hasonló a tirisztorokat használó teljes hullámú egyenirányító áramkör vezérlő áramkörének működéséhez (4.35. ábra). Az áramköri ellenállás értékének változtatásával beállíthatja az áramkör tirisztorainak gyújtási szögét, és ezáltal a terhelésre eső feszültség értékét.

A tirisztorok használata jelentősen növeli az áramkör hatékonyságát és jelentősen csökkenti a vezérlőrendszerek tehetetlenségét.

A tirisztorokon alapuló vezérelt egyenirányítók hátrányai a következőkre vezethetők vissza: a vezérlőáramkörök bonyolultsága, a feszültség hullámossági együtthatójának éles növekedése a terhelésnél.

A http://telecommun.ru webhelyről származik

Régen készítettem egy kiégett villanymotorból egy gyűrűs magon lévő transzformátor alapú hegesztőgépet, ami több mint 15 éve szolgál hűségesen. Az évek során nem hagyott el a vágy, hogy egyenirányítót készítsek egyenáramú hegesztéshez, mivel az ív gyulladása és a varrat minősége sokkal jobb. Lehetővé válik a rozsdamentes acél hegesztése. Sima feszültségállítással nikróm menetet lehet csatlakoztatni hab műanyag, műanyag vágásához, égetéshez (pontosabban vágódeszkák vágásához a konyhához, díszítéshez és még sok máshoz fából).

Különböző kiadványokban voltak publikációk ebben a témában, de pozitív eredmény nem született. A helyzet az, hogy ha egyszerűen egy dióda vagy dióda-tirisztor egyenirányítót csatlakoztat a transzformátorhoz, a kimenet 100 Hz pulzáló feszültséget termel. Egyenáramú elektródával történő hegesztésnél ez elég sok. Ennek eredményeként az ív instabil és folyamatosan törik. Az sem segít, ha a másodlagos áramköri megszakítóba simító fojtót szerelnek fel. De amikor a hegesztőgép egy hideg garázsban vagy az utcán egy lombkorona alatt áll, ahol a levegő hőmérséklete télen -15...-25 °C-ra csökken, és valamit sürgősen hegeszteni kell, egy meglehetősen összetett elektronikus eszköz. hibásan kezd működni.

Ezért egy egyszerűbb egyenirányító áramkört szereltek össze, amely télen is jól teljesített.

Rendszer

Töredék kizárva. Lapunk olvasói adományokból jön létre. Csak ennek a cikknek a teljes verziója érhető el

A készülék (1. ábra) hegesztőtranszformátorból (ipari vagy házi készítésű), dióda-tirisztoros egyenirányítóból, vezérlőáramkörrel, C1 simítókondenzátorból és L1 induktorból áll.

Valójában ez egy egyszerű teljesítményszabályozó. Mivel a vezérlőáramkör tápellátása stabilizált, a hegesztőáram beállított értéke meglehetősen stabilan marad. A C1 és L1 szűrőelemek áramkörben való jelenléte miatt gyakorlatilag nincs feszültség hullámosság a kimeneten. Az ív biztonságosan tartható, és a varrás minősége kiváló. A vezérlőáramkör egy fázisimpulzus-generátor, amely egy unijunkciós tranzisztor analógján alapul, két különböző vezetőképességű tranzisztorra szerelve. A T1 hegesztőtranszformátor szekunder tekercséből táplálkozik a VD1 diódahídon és a VD2, VD3 zener-diódák által alkotott stabilizátoron keresztül. Cserélhetők egy megfelelő stabilizációs feszültségűre. Az R1 ellenállás korlátozza a zener-diódákon átfolyó áramot. A hegesztőtranszformátorok különböző kimeneti feszültségeitől függően az R1-et ki kell választani a VD2, VD3 zener-diódák optimális stabilizáló áramához és a fázisimpulzus-generátor stabil működéséhez.
Az R2 változó ellenállás szabályozza a hegesztőáramot. A C1 kondenzátor töltési idejét a VT1 és VT2 tranzisztoron lévő kapcsoló nyitási feszültségére változtatja.
Ha az árambeállítási tartományt (lefelé) szeretné bővíteni, az R2 ellenállás 100 kOm-ra nő. A nagy teljesítményű VS1, VS2 tirisztorok segítségével vezérelhető
kis teljesítményű VS3 és VS4, amelyeket viszont a generátor indít el a T2 impulzustranszformátoron keresztül.

Felépítés és részletek

Az én változatomban a szabályozóval ellátott egyenirányító külön egységként készül, és körülbelül 0,5 m hosszú rugalmas jumperekkel csatlakozik a hegesztőgéphez. Ez kényelmesebb, mivel nincs szükség egy kész hegesztőgép újraépítésére, sőt, hegeszthet egyen- és váltakozó árammal is. Ezzel a kialakítással az egyenirányító egység bármilyen hegesztő transzformátorhoz csatlakoztatható. A diódák és tirisztorok külön bordás radiátorokra vannak felszerelve (2. ábra).

Minden összekötő áthidaló sodrott rézhuzalból készül, a végén érintkezőkkel a csavaros csatlakozásokhoz. Az elektronikus vezérlőáramkör nyomtatott áramköri lapon készül (3. ábra), bár a minőségileg összeszerelt volumetrikus telepítés sem rosszabb.

Kilátás az alkatrészekről

T2 impulzustranszformátor - TI-3 fokozat; TI-4; TI-5, 1:1:1 átalakítási aránnyal. Ön is feltekerheti egy ferritgyűrűre, például 32x20x6 MH2000-re. Minden tekercs 100...150 menetes PEV, PELSHO 0,25...0,3 mm-es réztekercselési huzalt tartalmaz. A tekercselés előtt a magot be kell csomagolni egy réteg lakkozott ruhával. A C1 kondenzátor 4 darab 15 000 μF-os kondenzátorból áll, amelyek üzemi feszültsége legalább 80 V. Mivel a hegesztőáramkör zárásakor és nyitásakor, valamint az ív égésekor a kondenzátorokon átfolyó tápáramok nagyon nagyok, a kondenzátorokat a „csillag” áramkör szerint kell csatlakoztatni (4 vezeték megy egy csatlakozó termináltól a az egyes kondenzátorok „+” kivezetése, és a második kivezetésektől - szintén 4 vezeték a kondenzátorok „-” kivezetéséhez). Az egyes vezetékek keresztmetszete úgy van megválasztva, hogy mind a 4 vezeték teljes keresztmetszete ne legyen kisebb, mint a tápkábelek keresztmetszete.

Ha a C1 kondenzátor 44 000 μF (két importált, egyenként 22 000 μF-os 90 V-on) kapacitáshiány lép fel, a készülék működése során a kondenzátorok megnövekedett áramerősségtől (töltés-kisülés) melegszenek fel, négy importált 22 000 μF egyenként 90 V-on, nagyon hosszú működés közben hegesztési üzemmódban kissé meleg. A gyakorlat azt mutatja, hogy a C1 jobban működik nagyobb számú, kisebb kapacitású kondenzátorral.

Az induktor 20...30cm2 felületű magra van feltekerve, 0,5...1 mm nemmágneses hézaggal. A fordulatok száma 25-60...80 lehet. Minél több fordulat, annál jobb, de romlik a hőleadás a tekercs belső rétegeiből. A tekercsvezeték keresztmetszete nem lehet kisebb, mint annak a vezetéknek a keresztmetszete, amellyel a transzformátor szekunder tekercsét feltekercselik. Ez vonatkozik minden olyan jumperre is, amely a tápegységhez kapcsolódik.

A hegesztőáram a hegesztő transzformátor teljesítményétől függően elérheti a 100...180A-t. Ezt a telepítés során figyelembe kell venni.
Csavarkötésnél be kell tartani a szabályt: a hegesztőáram nem folyhat át a csavaron, kivéve, ha természetesen réz vagy sárgaréz. Ez elsősorban a bemeneti és kimeneti kapcsokra vonatkozik. Ennek egyik módja a 4. ábrán látható.

Az egyenirányító házát célszerű nem gyúlékony anyagból készíteni, de akár rétegelt lemezből is elkészíthetjük, ha a hely engedi és távolodjunk a fűtőtestektől.
Szellőzőnyílások szükségesek a házban. Az áramszabályozó gomb a testre van felszerelve, körülötte pedig osztásokkal ellátott skála kerül - az áram kényelmesebb beállításához. Az üzemi áram beállításának kényelme érdekében egy 110-es izzólámpát szereltem fel minimális teljesítményre, aszerint, hogy milyen fokon vezettek a hegesztőáram beállításakor. A transzformátor primer áramkörében biztosítékként egy automatikus megszakítót használnak a megfelelő üzemi áramhoz.
A kényszerhűtéshez ventilátort kell használni egy meglehetősen megfelelő méretű járókerékkel. Mindez megteremti a feltételeket a készülék biztonságos, megbízhatóbb működéséhez.

P.S. Elnézést kérek a képek gyenge minőségéért. Telefonnal (Nokia N73) vették újra a régi tintasugaras nyomatokból.
A készülékről új fotókat nem lehet készíteni, mivel eladták.

Olvasói szavazás

A cikket 32 ​​olvasó hagyta jóvá.

A szavazásban való részvételhez regisztráljon és jelentkezzen be az oldalra felhasználónevével és jelszavával.

A tirisztorok feszültségszabályozásban való elterjedtsége a következő előnyökkel magyarázható a korábban tárgyalt áramkörökhöz képest:

Nagyobb hatásfok az alacsony feszültségesés miatt a vezető állapotban (kb. 2 V);

Nagy sebességű szabályozás, amely lehetővé teszi az egyenirányított feszültség stabilizálását és az egyenirányító védelmét a túlterheléstől és a rövidzárlattól;

Kevesebb vezérlési teljesítmény szükséges;

Kisebb összméret és súly.

Szabályozott szelepek - tirisztorok - két szélső állapotban lehet (122. ábra, a): nyitott (szakasz Nap)és lezárt (0A. szakasz). A tirisztor bekapcsolásának pillanata vezérlőáram-impulzussal állítható be r-p- átmenet a katód mellett (122. ábra, b). A nyitott tirisztoron áthaladó terhelési áram előfeszíti mind a hármat

Rizs. 122. A tirisztor áram-feszültség karakterisztikája (A), a szerkezete, b)és szimbolikus grafikai megjelölés (c): én - vezérlőáram; A - anód; NAK NEK - katód: UE - vezérlőelektród/

Rizs. 123. Szabályozott egyenirányító blokkvázlata (i), a legegyszerűbb RVB sematikus diagramja (b) és a bemeneti és kimeneti feszültség diagramok (c)

neki r-p-átmenet előrefelé, és a vezérlőelektróda (CE) elveszíti befolyását a tirisztorban zajló folyamatokra. Amikor az előremenő áram nullára csökken, miután az alapterületeken lévő kisebbségi hordozók töltése elnyelődött, a tirisztor kikapcsol, és vezérlési tulajdonságai visszaállnak. A tirisztor hagyományos grafikai jelölése a 2. ábrán látható. 122, V.

ábrán. A 123a. ábra egy vezérelt egyenirányító tömbvázlatát mutatja vezérelt szelepekkel.

Az alapvető különbség a vezérelt egyenirányító (RC) és a nem vezérelt áramkör között az, hogy van benne egy állítható szelepblokk (VB) és egy vezérlőeszköz (CD), amely szabályozza a hálózati feszültséget. A legegyszerűbb RVB áramkör egyetlen tirisztoron VSábrán látható. 123, b. Emlékeztetni kell arra, hogy a tirisztor bekapcsolásához a következő feltételeknek kell teljesülniük: az anód feszültségének pozitívnak kell lennie, de kisebbnek U PR.ON , és a nyitóáramnak megfelelő pozitív feszültséget kell a vezérlő elektródára (CE) kapcsolni. Az első feltétel teljesül a pozitív feszültség félhullámokra U 2 , és a második feltétel teljesítéséhez a tirisztor vezérlő elektródájára feloldó (vezérlő) pozitív feszültségimpulzust táplálunk. Uy.

Az a tüzelési szögnek megfelelő vezérlőimpulzus érkezésének pillanatában a tirisztor elveszti szabályozási tulajdonságait, ezért amikor az anód feszültsége nulla lesz, kikapcsol. Feszültség hullámforma ellenállásos terhelésen R A szűrő nélküli H ábrán látható. 123, V. A tirisztor kapcsolási pillanata

A kimeneti feszültség pozitív félhullámán belül állítható U 2 transzformátor, azaz a 0 ≤α≤π tartományban. Továbbá, ha a tirisztort α = 0-nál kapcsoljuk be, akkor az átlagos egyenirányított terhelési feszültség U N.S.V. =0. A tirisztor szabályozásának ezt a módszerét fázisimpulzusnak nevezik.

A figyelembe vett vezérelt egyenirányító áramkörben a terhelési feszültség hullámzása meglehetősen nagy, ezért csökkentése érdekében simítószűrőt kell bekapcsolni. Figyelembe kell venni, hogy a tirisztoros vezérlésű egyenirányítókban az induktorból induló szűrőket alkalmazzák, mivel egy kapacitív szűrő azonnali csatlakoztatása esetén a kondenzátor töltése a nyitott tirisztoron keresztül nagy árammal járhat, ami károsíthatja a tirisztort. .

Tekintsük egy kétfázisú vezérlésű egyenirányító áramkör működését (124. ábra, A) induktív-kapacitív szűrővel. Ebben az áramkörben két üzemmód lehetséges: blokkoló dióda nélkül (VD)és blokkoló diódával. A különbség ezen üzemmódok között a tirisztorok kikapcsolásának módjában rejlik.

Rizs. 124. Kétfázisú vezérlésű egyenirányító rajza (A), a bemeneti és kimeneti feszültségek időzítési diagramja b)és beállítási görbék (1-ben - dióda nélkül V.D.; 2 - diódával V.D.

Az egyenirányító blokkoló dióda nélkül működik az alábbiak szerint. A vezérlő impulzus érkezésével a tirisztor VS1α kioldási szöggel kapcsol be. A szekunder tekercs első fázisának feszültsége az egyenirányító kimenetére kerül U" 2 . A t ≥ n feszültség U" 2 polaritást negatívra változtatja, de a tirisztor VS1 nem zár, mert a szűrő fojtóáram áthalad rajta L f, és az önindukciós feszültség biztosítja annak nyitott állapotát.

Nál nél t =α + n tirisztor bekapcsol VS2, amely feszültséget továbbít a kimenetre U" 2 a szekunder tekercs második fázisa, Ebben az esetben a szűrő fojtóárama L f átkapcsol a második fázisra, és a tirisztorra VS1 bezár. Egyenirányító kimeneti feszültsége U oés betölt Uábrán H látható. 124, b(árnyékolt területek).

Kellően nagy értékkel L f = R H /ωa tirisztorok kapcsolási szöge 0-ról π/2-re állítható, ahogy az ábra mutatja. 124, V(görbe 1 at L=∞).

A terhelési feszültség növekszik, ha az α szög csökken, és csökken, ha nő.

Ha blokkoló diódával ellátott egyenirányítót működtet V.D. tirisztorok VS 1i VS A 2 kikapcsol, ha az anód feszültsége nulla lesz. Ebben az esetben az áram áramlása a szűrőfojtóban nem szakad meg a dióda beépítése miatt V.D.

Ennek eredményeként a π és π+ α közötti periódus egy részében az induktorban (és így a terhelésben) lévő áram áthalad a diódán. VD,ábrán látható módon az egyenirányító kimenetén lévő feszültség nem változtatja meg a polaritást. 124, b.

A tirisztor α szöge diódával ellátott áramkörben V.D.ábrán látható módon nulláról π-re állítható. 124, V(2. görbe at L= 0).

A blokkolódióda nélküli áramkör tirisztorainak azonos gyújtási szöge mellett a terhelésen lévő feszültség kisebb, mint a blokkolódiódával ellátott áramkörben, mivel a bemeneti feszültség ismétlődési periódusának egy részében negatív feszültség kerül át a terhelésre. Kimenet.

Hídvezérlésű egyenirányító. Egy híd-egyenirányítót négynél kisebb számú tirisztorral is meg lehet építeni, mivel a vezérlés biztosításához elegendő két-két, két-két diódából álló soros áramkört beépíteni, az egyik vezérelt diódát, a másik pedig vezéreletlen (125. ábra). A), A négy helyett két vezérelhető dióda használata (lásd 124. ábra) lehetővé teszi a vezérlőáramkör egyszerűsítését és a szelepcsoport költségének csökkentését.

Tekintsük egy híd egyenirányító áramkör működését, amelyben egyidejűleg egy tirisztor is működik VS1és szelep VD2 vagy tirisztor VS2és szelep V.D. 1. Feszültségek és áramok időzítési diagramjai

Rizs. 125. Szabályozott egyenirányító hídáramkör (A) valamint az ebben az áramkörben lévő feszültségek és áramok időzítési diagramjai b)

ábrán láthatók, ha egy ilyen áramkört induktív terhelésen működtetnek. 125, 6.

Az idő egy pillanatában t tirisztor vezérlőelektródánként 1 db VS 1 egy vezérlő impulzust adunk a nyitáshoz. A től számított időintervallumban t 1-től t 2 áram folyik át a tirisztoron VS 1 és szelep V.D.és az egyenirányító kimenetén lévő feszültség megismétli a bemeneti feszültséget U 2. Az idő egy pillanatában t 3 feszültség U 2 megváltoztatja a polaritását, és a szelepet V.D. 2 zárva van, és a szelep V.D. 1 megnyílik. A tirisztorok kapcsolása ebben az időpontban nem fordulhat elő, mivel a tirisztor vezérlőelektródája VS2 nem érkezik vezérlő impulzus. Ennek eredményeként egy ideig től t 2to t 3 tirisztor nyitott VS 1 és szelep VD2és átfolyik rajtuk az I 0 terhelőáram.

Egyenirányított feszültség U 0 ebben az időintervallumban nulla (mivel az egyenirányító kimenete rövidre van zárva), és a terhelési áramot az induktorban tárolt energia tartja fenn. L. Az idő egy pillanatában t 3A vezérlő impulzus hatására a tirisztor kinyílik VS2,és a tirisztor VS 1 reteszelve van, mivel fordított feszültség van rákapcsolva.

A től számított időintervallumban t 3-ig t A tirisztor is vezet áramot VS 2, és szelep V.D. 1, és a feszültség az egyenirányító kimenetén U 0 megegyezik a bemeneti feszültséggel U 2, de ellenkező előjellel,

U időpontban a nem szabályozott szelepek csoportjában ismét áramváltás történik: a VD1 szelep zárva van, és a VD2 szelep nyitva van.

A t4 és t5 közötti időintervallumban a VS2 tirisztor és a VD1 szelep nyitva van, az egyenirányító kimenetén a feszültség U0 = 0, és az Iо terhelési áramot az induktorban tárolt energia állandó értéken tartja. A t5 és t6 közötti időintervallumban a folyamatok megegyeznek a t1 és t2 közötti időszak folyamataival.

ábrából látható. 125, b, az U0 egyenirányított feszültség időzítési diagramja ebben az áramkörben megegyezik az aktív terhelésű egyenirányító áramkörével.

TÚLTERHELÉS VÉDELMI BERENDEZÉSEK

A másodlagos tápegységek gyakran fel vannak szerelve elektronikus védelmi eszközökkel (EPD) a rövidzárlati túlterhelés ellen. Az ilyen eszközök a következő elemeket tartalmazzák: a szabályozott mennyiség érzékelője (áram, feszültség vagy hőmérséklet); küszöbeszköz (TD) vagy összehasonlító áramkör; végrehajtó eszköz (ED). Leggyakrabban a tápegységeket védeni kell a túlterheléstől. Ebben az esetben, ha az áramérték meghaladja a megengedett értéket, a küszöbkészülék bekapcsol, és a szelepmozgatót leterhelési állapotba hozza.

A védőberendezések egy bizonyos idő elteltével automatikus újrafeszültséggel vagy a terhelésre szolgáltatott teljesítmény korlátozásával valósulnak meg.

A túláram- (és az energiafogyasztás-) védőberendezés kapcsolási rajza az ábrán látható. 126. A készülék a következőképpen működik. Feszültség az áramváltó szekunder tekercséből TA,áramátalakítóként használják, diódával egyenirányítva VD1és szűrővel simítjuk R 7, C1. Változtatható ellenállás R1 a válaszküszöb beállítására szolgál. Egy logikai elemet használnak küszöbeszközként DD1.1, CMOS technológiával készült. Az ilyen elemek válaszszintje stabil, és megközelíti a mikroáramkör tápfeszültségének felét. Megnövelt terhelési áram mellett az elem aktiválása után DDL] logikai kapukra épülő készenléti multivibrátor aktiválódik DD1.2És DD1.3(egyvibrátor), amely negatív kimeneti feszültséget hoz létre, amely kikapcsolja (vagy lezárja) a terhelési áramkört. Egy idő után a kondenzátor kisülési ideje határozza meg C2 ellenálláson keresztül R3, Az egylövés kezdeti (készenléti) állapotba kapcsol, a kimeneten pozitív feszültségugrás jön létre. Ez a feszültség annak a jelnek felel meg, hogy a terhelést bekapcsolták, vagy a tápellátást visszaállították a normál működési állapotba.

Rizs. 126. Túláramvédelmi berendezés elektromos áramköre az áramforrás üzemállapotának automatikus visszaállításával

A túlfeszültség és a hőmérséklet elleni védőberendezések hasonló módon működnek, pl. hőmérséklet- vagy feszültségugrás esetén a megfelelő jelet küldik a logikai elemnek DD1.1, amely egy egyszeri kapcsolót vált ki, amely bizonyos időre kikapcsolja az áramot.

Összefoglalva, meg kell jegyezni, hogy a választás a másodlagos tápegység áramkör és paraméterek

elemeit a feszültségstabilizációs tényező követelményszintje és az elektronikus berendezések táplálásához szükséges teljesítmény határozza meg. Nagyon erős berendezések (1... 100 kW - hangberendezések hangversenytermekhez, rádióállomásokhoz stb.), valamint vezérelt hajtású járműveknél alacsonyabbak a feszültségstabilitás követelményei. Erőteljes egyenirányító egységeket használnak a háromfázisú feszültséghez tirisztorokkal.

A nagyfrekvenciás átalakító nélküli állítható tápegység kifejlesztésekor a fejlesztő azzal a problémával szembesül, hogy minimális kimeneti feszültség és nagy terhelési áram mellett nagy teljesítményt veszít el a stabilizátor a szabályozóelemen. Eddig a legtöbb esetben ezt a problémát így oldották meg: több leágazást készítettek a teljesítménytranszformátor szekunder tekercsénél, és a teljes kimeneti feszültség beállítási tartományt több altartományra osztották. Ezt az elvet számos soros tápegységben használják, például az UIP-2-ben és a modernebbekben. Nyilvánvaló, hogy a több altartományú áramforrás használata bonyolultabbá válik, és bonyolultabbá válik egy ilyen áramforrás távirányítása is, például számítógépről.

Számomra úgy tűnt, hogy a megoldás a tirisztoron vezérelt egyenirányító alkalmazása, mivel lehetővé válik egy gombbal vezérelt áramforrás létrehozása a kimeneti feszültség beállításához, vagy egy vezérlőjellel, nullától (ill. majdnem nulláról) a maximális értékre. Ilyen áramforrás a kereskedelemben kapható alkatrészekből is előállítható.

A tirisztoros vezérelt egyenirányítókat a mai napig részletesen leírták a tápegységekről szóló könyvekben, de a gyakorlatban ritkán használják őket laboratóriumi tápegységekben. Amatőr kivitelben is ritkán találhatók meg (kivéve természetesen az autóakkumulátorok töltőit). Remélem, hogy ez a munka segít megváltoztatni ezt az állapotot.

Az itt leírt áramkörök elvileg használhatók például egy nagyfrekvenciás átalakító bemeneti feszültségének stabilizálására, ahogy az az „Electronics Ts432” TV-knél is történik. Az itt látható áramkörökből laboratóriumi tápegységek vagy töltők is készíthetők.

Munkámról nem abban a sorrendben adok leírást, ahogyan azt elvégeztem, hanem többé-kevésbé rendezetten. Nézzük először az általános problémákat, majd az „alacsony feszültségű” kialakításokat, például a tranzisztoros áramkörök tápegységeit vagy az akkumulátorok töltését, majd a „nagyfeszültségű” egyenirányítókat a vákuumcsöves áramkörök táplálására.

Tirisztoros egyenirányító működése kapacitív terheléssel

A szakirodalom nagyszámú tirisztoros teljesítményszabályozót ír le, amelyek váltó- vagy pulzáló árammal működnek ellenállásos (például izzólámpák) vagy induktív (például villanymotor) terheléssel. Az egyenirányító terhelés általában egy szűrő, amelyben kondenzátorokat használnak a hullámok kisimítására, így az egyenirányító terhelése lehet kapacitív jellegű.

Tekintsük az egyenirányító működését tirisztoros szabályozóval ellenállás-kapacitív terhelés esetén. Egy ilyen szabályozó diagramja az ábrán látható. 1.

Rizs. 1.

Itt példaként egy teljes hullámú egyenirányítót mutatunk be középponttal, de más áramkör, például híd segítségével is elkészíthető. Néha tirisztorok, a terhelési feszültség szabályozása mellett U n Egyenirányító elemek (szelepek) funkciót is ellátnak, azonban ez az üzemmód nem minden tirisztornál engedélyezett (a KU202 tirisztorok egyes betűkkel szelepként is működnek). A bemutatás érthetősége érdekében feltételezzük, hogy a tirisztorokat csak a terhelés feszültségének szabályozására használják U n , a kiegyenesítést pedig más eszközök végzik.

A tirisztoros feszültségszabályozó működési elvét az ábra szemlélteti. 2. Az egyenirányító kimenetén (az 1. ábrán a diódák katódjainak csatlakozási pontja) feszültségimpulzusokat kapunk (a szinuszos hullám alsó félhullámát „felfelé fordítjuk”), jelezve. U rect . Ripple frekvencia f o a teljes hullámú egyenirányító kimenetén egyenlő a hálózati frekvencia kétszeresével, azaz 100 Hz hálózatról táplálva 50 Hz . A vezérlőáramkör bizonyos késleltetéssel áramimpulzusokat (vagy fényt, ha optotirisztort használnak) szolgáltat a tirisztorvezérlő elektródának t z a pulzációs periódus kezdetéhez viszonyítva, vagyis ahhoz a pillanathoz, amikor az egyenirányító feszültsége U rect nullával egyenlővé válik.

Rizs. 2.

A 2. ábra arra az esetre vonatkozik, amikor a késleltetés t z meghaladja a pulzációs periódus felét. Ebben az esetben az áramkör egy szinuszhullám beeső szakaszán működik. Minél hosszabb a késleltetés a tirisztor bekapcsolásakor, annál kisebb lesz az egyenirányított feszültség. U n Feltöltés alatt. Terhelési feszültség hullámzása U n szűrőkondenzátorral simított C f . Itt és alább néhány egyszerűsítés történik az áramkörök működésének mérlegelésekor: a teljesítménytranszformátor kimeneti ellenállását nullával egyenlőnek tekintjük, az egyenirányító diódák feszültségesését nem veszik figyelembe, és az áramkör bekapcsolási idejét. tirisztort nem veszik figyelembe. Kiderült, hogy a szűrő kapacitásának újratöltése C f úgy történik, mintha azonnal. A valóságban a tirisztor vezérlőelektródájára adott trigger impulzus után a szűrőkondenzátor feltöltése némi időt vesz igénybe, ami azonban általában jóval kevesebb, mint a Tp pulzációs periódus.

Most képzelje el, hogy késik a tirisztor bekapcsolása t z egyenlő a pulzációs periódus felével (lásd 3. ábra). Ezután a tirisztor bekapcsol, amikor az egyenirányító kimenetén a feszültség átmegy a maximumon.

Rizs. 3.

Ebben az esetben a terhelési feszültség U n szintén a legnagyobb lesz, körülbelül olyan, mintha nem lenne tirisztoros szabályozó az áramkörben (elhanyagoljuk a nyitott tirisztor feszültségesését).

Itt ütközünk egy problémába. Tételezzük fel, hogy a terhelési feszültséget közel nulláról a meglévő teljesítménytranszformátorból elérhető legmagasabb értékre akarjuk szabályozni. Ehhez, figyelembe véve a korábban megfogalmazott feltételezéseket, PONTOSAN abban a pillanatban kell trigger impulzusokat alkalmazni a tirisztorra U rect maximumon halad át, azaz. t z = T p /2. Figyelembe véve azt a tényt, hogy a tirisztor nem nyílik ki azonnal, hanem újratölti a szűrőkondenzátort C f is igényel némi időt, a kiváltó impulzust valamivel KORÁBBI kell leadni, mint a pulzációs periódus fele, pl. t z< T п /2. A probléma az, hogy először is nehéz megmondani, hogy mennyivel korábban, mivel ez olyan tényezőktől függ, amelyeket nehéz pontosan figyelembe venni a kiszámítás során, például egy adott tirisztorpéldány bekapcsolási idejét vagy a teljes (figyelembe véve az induktivitásokat figyelembe véve) a teljesítménytranszformátor kimeneti ellenállása. Másodszor, még akkor is, ha az áramkört teljesen pontosan kiszámítják és beállítják, a bekapcsolási késleltetési idő t z , a hálózati frekvencia, így a frekvencia és az időszak T p hullámzás, tirisztor bekapcsolási ideje és egyéb paraméterek idővel változhatnak. Ezért a terhelésnél a legmagasabb feszültség elérése érdekében U n a tirisztort sokkal korábban kívánják bekapcsolni, mint a pulzációs periódus fele.

Tegyük fel, hogy mi is ezt tettük, azaz beállítottuk a késleltetési időt t z sokkal kevésbé T p /2. ábrán láthatók az áramkör működését jellemző grafikonok ebben az esetben. 4. Vegye figyelembe, hogy ha a tirisztor a félciklus fele előtt nyit, akkor nyitott állapotban marad mindaddig, amíg a szűrőkondenzátor töltési folyamata be nem fejeződik. C f (lásd az első impulzust a 4. ábrán).

Rizs. 4.

Kiderül, hogy egy rövid késleltetési időre t z ingadozások léphetnek fel a szabályozó kimeneti feszültségében. Ezek akkor fordulnak elő, ha abban a pillanatban, amikor az indító impulzus a tirisztorra kerül, a terhelés feszültsége U n nagyobb feszültség van az egyenirányító kimenetén U rect . Ebben az esetben a tirisztor fordított feszültség alatt van, és nem tud kinyílni trigger impulzus hatására. Egy vagy több trigger impulzus kimaradhat (lásd a második impulzust a 4. ábrán). A tirisztor következő bekapcsolása akkor következik be, amikor a szűrőkondenzátor lemerül, és a vezérlőimpulzus alkalmazásának pillanatában a tirisztor egyenfeszültség alatt áll.

Valószínűleg az a legveszélyesebb eset, amikor minden második impulzus kimarad. Ebben az esetben az egyenáram áthalad a teljesítménytranszformátor tekercsén, aminek hatására a transzformátor meghibásodhat.

A tirisztor szabályozó áramkörében az oszcillációs folyamatok megjelenésének elkerülése érdekében valószínűleg el lehet hagyni a tirisztor impulzusvezérlését, de ebben az esetben a vezérlőáramkör bonyolultabbá válik vagy gazdaságtalanná válik. Ezért a szerző kifejlesztett egy tirisztoros szabályozó áramkört, amelyben a tirisztort normál esetben vezérlőimpulzusok indítják, és nem történik oszcillációs folyamat. Egy ilyen diagram látható az ábrán. 5.

Rizs. 5.

Itt a tirisztort az indító ellenállásra terheljük R p és a szűrőkondenzátort C R n indítódiódán keresztül csatlakozik VD p . Egy ilyen áramkörben a tirisztor a szűrőkondenzátor feszültségétől függetlenül elindul C f .Miután trigger impulzust adott a tirisztorra, annak anódárama először kezd áthaladni a trigger ellenálláson R p majd ha be van kapcsolva a feszültség R p meghaladja a terhelési feszültséget U n , az indító dióda kinyílik VD p és a tirisztor anódárama újratölti a szűrőkondenzátort C f . Ellenállás R p ez az érték úgy van kiválasztva, hogy biztosítsa a tirisztor stabil indítását a trigger impulzus minimális késleltetési idejével t z . Nyilvánvaló, hogy az indítási ellenállásnál némi erő haszontalanul elvész. Ezért a fenti áramkörben célszerű alacsony tartóáramú tirisztorokat használni, akkor lehetőség nyílik nagy indítási ellenállás használatára és a teljesítményveszteségek csökkentésére.

ábrán látható séma. 5 hátránya, hogy a terhelési áram egy további diódán halad át VD p , amelynél az egyenirányított feszültség egy része haszontalanul elvész. Ez a hátrány kiküszöbölhető egy indítóellenállás csatlakoztatásával R p külön egyenirányítóhoz. Áramkör külön vezérlő egyenirányítóval, amelyről az indítókör és az indítási ellenállás táplálja R p ábrán látható. 6. Ebben az áramkörben a vezérlő egyenirányító diódák kis teljesítményűek lehetnek, mivel a terhelési áram csak a teljesítmény-egyenirányítón keresztül folyik.

Rizs. 6.

Alacsony feszültségű tápegységek tirisztoros szabályozóval

Az alábbiakban ismertetjük a tirisztoros szabályozóval ellátott kisfeszültségű egyenirányítók számos kivitelét. Elkészítésükkor az autó akkumulátorok töltésére szolgáló készülékekben használt tirisztoros szabályozó áramkörét vettem alapul (lásd 7. ábra). Ezt a sémát sikeresen alkalmazta néhai elvtársam, A. G. Spiridonov.

Rizs. 7.

A diagramon (7. ábra) bekarikázott elemeket egy kis nyomtatott áramköri lapra szereltük fel. A szakirodalomban több hasonló sémát is leírtak a köztük lévő különbségek, elsősorban az alkatrészek típusaiban és besorolásában. A fő különbségek a következők:

1. Különböző kapacitású időzítő kondenzátorokat használnak, azaz 0,5 helyettm F helyez 1 m F , és ennek megfelelően egy eltérő értékű változó ellenállás. A tirisztor megbízható indításához az áramköreimben 1 kondenzátort használtamm F.

2. Az időzítő kondenzátorral párhuzamosan nem kell ellenállást beépíteni (3 k Wábrán. 7). Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben 15-ig nem szükséges változó ellenállás k W, de más nagyságrendű. Még nem tudtam meg, hogy az időzítő kondenzátorral párhuzamos ellenállás milyen hatással van az áramkör stabilitására.

3. A szakirodalomban leírt áramkörök többsége KT315 és KT361 típusú tranzisztorokat használ. Néha meghibásodnak, ezért az áramköreimben erősebb KT816 és KT817 típusú tranzisztorokat használtam.

4. Az alap csatlakozási ponthoz pnp és npn gyűjtő tranzisztorok, különböző értékű ellenállások osztója csatlakoztatható (10 k Wés 12 k Wábrán. 7).

5. A tirisztor vezérlőelektróda áramkörébe dióda szerelhető (lásd az alábbi ábrákat). Ez a dióda kiküszöböli a tirisztor hatását a vezérlőáramkörre.

A diagram (7. ábra) példaként szerepel a „Töltők és indítótöltők: Információk áttekintése autók szerelmeseinek / Comp. A. G. Khodasevich, T. I. Khodasevich -M.: NT Press, 2005. A könyv három részből áll, szinte az összes töltőt tartalmazza az emberiség történetében.

A tirisztoros feszültségszabályozóval ellátott egyenirányító legegyszerűbb áramkörét az ábra mutatja. 8.

Rizs. 8.

Ez az áramkör teljes hullámú középponti egyenirányítót használ, mivel kevesebb diódát tartalmaz, így kevesebb hűtőbordára van szükség és nagyobb a hatékonyság. A transzformátor két szekunder tekercssel rendelkezik a 15 váltakozó feszültséghez V . A tirisztoros vezérlőáramkör itt C1 kondenzátorból, ellenállásokból áll R 1-R 6, VT 1 és VT 2 tranzisztorok, VD 3 dióda.

Tekintsük az áramkör működését. A C1 kondenzátor töltése változó ellenálláson keresztül történik R 2 és R állandó 1. Amikor a feszültség a kondenzátoron C 1 meghaladja az ellenállási csatlakozási pont feszültségét R4 és R 5, tranzisztor nyit VT 1. Tranzisztoros kollektoráram A VT 1 megnyitja a VT-t 2. Viszont a kollektoráram A VT 2 megnyitja a VT-t 1. Így a tranzisztorok lavinaszerűen kinyílnak és a kondenzátor kisül C 1 V-os tirisztor vezérlő elektróda VS 1. Ez kiváltó impulzust hoz létre. Változó ellenállással történő változtatás R 2 trigger impulzus késleltetési idő, az áramkör kimeneti feszültsége állítható. Minél nagyobb ez az ellenállás, annál lassabban töltődik a kondenzátor. C 1, a trigger impulzus késleltetési ideje hosszabb, és a kimeneti feszültség a terhelésnél alacsonyabb.

Állandó ellenállás R 1, változóval sorba kötve R 2 korlátozza a minimális impulzuskésleltetési időt. Ha nagymértékben csökken, akkor a változó ellenállás minimális helyzetében R 2, a kimeneti feszültség hirtelen eltűnik. Ezért R 1 úgy van kiválasztva, hogy az áramkör stabilan működjön R 2 a minimális ellenállás pozícióban (a legmagasabb kimeneti feszültségnek felel meg).

Az áramkör ellenállást használ R 5 teljesítmény 1 W csak mert kézbe került. Valószínűleg elég lesz telepíteni R 5 teljesítmény 0,5 W.

Ellenállás R 3 úgy van felszerelve, hogy kiküszöbölje az interferencia hatását a vezérlőáramkör működésére. Enélkül az áramkör működik, de érzékeny például a tranzisztorok kivezetéseinek érintésére.

VD dióda 3 kiküszöböli a tirisztor hatását a vezérlőáramkörre. Tapasztalattal teszteltem, és meggyőződtem arról, hogy diódával az áramkör stabilabban működik. Röviden: nem kell spórolni, egyszerűbb felszerelni a D226-ot, amelyből kimeríthetetlen tartalékok vannak, és megbízhatóan működő készüléket készíteni.

Ellenállás R 6 a tirisztor vezérlőelektróda áramkörében VS 1 növeli működésének megbízhatóságát. Néha ez az ellenállás nagyobb értékre van beállítva, vagy egyáltalán nem. Az áramkör általában enélkül is működik, de a tirisztor spontán kinyílhat a vezérlőelektróda áramkörében lévő interferencia és szivárgás miatt. telepítettem R6 51-es méret Wamint azt a KU202 tirisztorok referenciaadatai ajánlják.

R 7 ellenállás és VD dióda A 4. ábra a tirisztor megbízható indítását biztosítja a trigger impulzus rövid késleltetési idejével (lásd az 5. ábrát és annak magyarázatait).

C kondenzátor 2 kisimítja a feszültség hullámzást az áramkör kimenetén.

A szabályozóval végzett kísérletek során egy autó fényszórójának lámpáját használtuk terhelésként.

ábrán egy külön egyenirányítóval ellátott áramkör látható a vezérlőáramkörök táplálására és a tirisztor indítására. 9.

Rizs. 9.

Ennek a rendszernek az az előnye, hogy kisebb számú teljesítménydiódát kell telepíteni a radiátorokra. Vegye figyelembe, hogy a teljesítmény-egyenirányító D242 diódái katódokkal vannak összekötve, és közös radiátorra szerelhetők. A tirisztor testéhez csatlakoztatott anódja a terhelés „mínuszához” kapcsolódik.

A vezérelt egyenirányító ezen változatának kapcsolási rajza az ábrán látható. 10.

Rizs. 10.

A kimeneti feszültség hullámzásainak kiegyenlítésére használható L.C. -szűrő. Az ilyen szűrővel ellátott vezérelt egyenirányító diagramja az ábrán látható. tizenegy.

Rizs. tizenegy.

Pontosan jelentkeztem L.C. -szűrő a következő okok miatt:

1. Jobban ellenáll a túlterhelésnek. Laboratóriumi tápegység áramkörét fejlesztem, így a túlterhelés nagyon lehetséges. Megjegyzem, még ha készítesz is valamilyen védelmi áramkört, annak lesz némi válaszideje. Ezalatt az áramforrásnak nem szabad meghibásodnia.

2. Ha tranzisztoros szűrőt készítesz, akkor a tranzisztoron bizonyosan leesik a feszültség, így a hatásfok alacsony lesz, és a tranzisztorhoz hűtőbordára lehet szükség.

A szűrő D255V soros fojtótekercset használ.

Tekintsük a tirisztor vezérlő áramkör lehetséges módosításait. Ezek közül az első az ábrán látható. 12.

Rizs. 12.

A tirisztoros szabályozó időzítő áramköre jellemzően egy időzítő kondenzátorból és egy sorba kapcsolt változó ellenállásból áll. Néha célszerű egy áramkört úgy felépíteni, hogy a változó ellenállás egyik kivezetése az egyenirányító „mínuszához” csatlakozzon. Ezután a kondenzátorral párhuzamosan be lehet kapcsolni egy változó ellenállást, ahogy a 12. ábrán látható. Amikor a motor az áramkörnek megfelelően alsó helyzetben van, az áram fő része az 1.1 ellenálláson halad át. k Wbelép az 1. időzítő kondenzátorbamF és gyorsan feltölti. Ebben az esetben a tirisztor az egyenirányított feszültségpulzáció „tetején” vagy kicsit korábban indul, és a szabályozó kimeneti feszültsége a legmagasabb. Ha a motor az áramkör felső pozíciójában van, akkor az időzítő kondenzátor rövidre van zárva, és a rajta lévő feszültség soha nem nyitja ki a tranzisztorokat. Ebben az esetben a kimeneti feszültség nulla lesz. A változtatható ellenállású motor helyzetének megváltoztatásával módosíthatja az időzítő kondenzátort feltöltő áram erősségét és ezáltal a trigger impulzusok késleltetési idejét.

Néha szükség van egy tirisztoros szabályozó vezérlésére nem változó ellenállással, hanem valamilyen más áramkörről (távirányító, vezérlés számítógépről). Előfordul, hogy a tirisztor szabályozó egyes részei nagy feszültség alatt vannak, és a közvetlen csatlakoztatás veszélyes. Ezekben az esetekben változó ellenállás helyett optocsatoló is használható.

Rizs. 13.

Az optocsatoló tirisztoros szabályozóáramkörhöz való csatlakoztatásának példája az ábrán látható. 13. Itt 4-es típusú tranzisztoros optocsatolót használnak N 35. Fototranzisztorának alapja (6-os érintkező) egy ellenálláson keresztül csatlakozik az emitterhez (4-es érintkező). Ez az ellenállás határozza meg az optocsatoló átviteli együtthatóját, sebességét és a hőmérséklet-változásokkal szembeni ellenállását. A szerző a szabályozót a diagramon feltüntetett 100-as ellenállással tesztelte k W, míg a kimeneti feszültség hőmérséklettől való függése NEGATÍV, azaz amikor az optocsatolót nagyon felmelegítették (a vezetékek polivinil-klorid szigetelése megolvadt), a kimeneti feszültség csökkent. Ennek oka valószínűleg a LED-kibocsátás csökkenése fűtéskor. A szerző köszönetet mond S. Balashovnak a tranzisztoros optocsatolók használatára vonatkozó tanácsért.

Rizs. 14.

A tirisztorvezérlő áramkör beállításakor néha hasznos a tranzisztorok működési küszöbének beállítása. Az ilyen beállításra egy példa látható az ábrán. 14.

Tekintsünk egy példát egy tirisztoros szabályozóval ellátott áramkörre is nagyobb feszültséghez (lásd 15. ábra). Az áramkör a TSA-270-1 teljesítménytranszformátor szekunder tekercséből táplálkozik, 32 váltakozó feszültséget biztosítva. V . Ehhez a feszültséghez a diagramon feltüntetett névleges alkatrészek vannak kiválasztva.

Rizs. 15.

ábrán látható séma. A 15 lehetővé teszi a kimeneti feszültség zökkenőmentes beállítását 5-től V-tól 40 V-ig , ami a legtöbb félvezető eszközhöz elegendő, így ez az áramkör alapul szolgálhat laboratóriumi tápegység gyártásához.

Ennek az áramkörnek az a hátránya, hogy az indítási ellenálláson elég nagy teljesítményt kell elvezetni R 7. Nyilvánvaló, hogy minél kisebb a tirisztor tartóárama, annál nagyobb az indítóellenállás értéke és annál kisebb a teljesítménye R 7. Ezért célszerű itt alacsony tartóáramú tirisztorokat használni.

A tirisztor szabályozó áramkörében a hagyományos tirisztorok mellett optotirisztor is használható. ábrán. A 16. ábra egy TO125-10 optotirisztorral készült diagramot mutat.

Rizs. 16.

Itt az optotirisztor egyszerűen be van kapcsolva a szokásos helyett, de mivel a fototirisztor és a LED egymástól el vannak választva, a tirisztoros szabályozókban való használatára szolgáló áramkörök eltérőek lehetnek. Vegye figyelembe, hogy a TO125 tirisztorok alacsony tartóárama miatt az indítási ellenállás R A 7. ábrán látható áramkörhöz képest kisebb teljesítmény szükséges. 15. Mivel a szerző attól tartott, hogy nagy impulzusáramokkal károsítja az optotirisztoros LED-et, az R6 ellenállást beépítették az áramkörbe. Mint kiderült, az áramkör ezen ellenállás nélkül működik, és enélkül az áramkör jobban működik alacsony kimeneti feszültségen.

Nagyfeszültségű tápegységek tirisztoros szabályozóval

A tirisztoros szabályozóval ellátott nagyfeszültségű tápegységek fejlesztésekor a V. P. Burenkov (PRZ) által a hegesztőgépekhez kifejlesztett optotirisztor-vezérlő áramkört vették alapul ehhez az áramkörhöz. A szerző köszönetét fejezi ki V. P. Burenkovnak egy ilyen tábla mintájáért. A Burenkov által tervezett táblát használó állítható egyenirányító egyik prototípusának diagramja az ábrán látható. 17.

Rizs. 17.

A nyomtatott áramköri lapra szerelt részek az ábrán szaggatott vonallal vannak bekarikázva. ábrából látható. 16, csillapító ellenállások vannak felszerelve a táblára R1 és R 2, egyenirányító híd VD 1 és zener diódák VD 2 és VD 3. Ezeket az alkatrészeket 220 V-os tápellátásra tervezték V . A tirisztor szabályozó áramkörének a nyomtatott áramköri lapon változtatások nélküli tesztelésére egy TBS3-0.25U3 teljesítménytranszformátort használtak, amelynek a szekunder tekercsét úgy csatlakoztatták, hogy a 200 váltakozó feszültséget eltávolítsák róla. V , azaz közel a tábla normál tápfeszültségéhez. A vezérlő áramkör a fent leírtakhoz hasonlóan működik, azaz a C1 kondenzátort egy trimmer ellenálláson keresztül töltik R 5 és változtatható ellenállás (a lapon kívülre szerelve), amíg a rajta lévő feszültség meg nem haladja a tranzisztor alján lévő feszültséget VT 2, ami után a tranzisztorok VT Az 1 és a VT2 nyit, és a C1 kondenzátor kisül a nyitott tranzisztorokon és az optocsatoló tirisztor LED-jén keresztül.

Ennek az áramkörnek az az előnye, hogy be tudja állítani azt a feszültséget, amelyen a tranzisztorok nyitnak (a R 4), valamint az időzítő áramkör minimális ellenállása (a R 5). A gyakorlat azt mutatja, hogy az ilyen beállítások elvégzése nagyon hasznos, különösen akkor, ha az áramkört amatőr módon, véletlenszerű alkatrészekből állítják össze. Az R4 és R5 trimmerekkel széles tartományban érheti el a feszültségszabályozást és a szabályozó stabil működését.

Elkezdtem a kutatás-fejlesztési munkámat egy tirisztoros szabályozó kifejlesztésén ezzel az áramkörrel. Ebben a hiányzó trigger impulzusokat fedezték fel, amikor a tirisztor kapacitív terhelés mellett működött (lásd 4. ábra). A szabályozó stabilitásának növelésének vágya az áramkör megjelenéséhez vezetett az ábrán. 18. Ebben a szerző egy indítóellenállású tirisztor működését tesztelte (lásd 5. ábra).

Rizs. 18.

ábra diagramján. 18. Ugyanazt a kártyát használjuk, mint az ábra szerinti áramkörben. 17, csak a dióda hidat távolították el róla, mert Itt egy, a terhelési és vezérlőáramkörben közös egyenirányítót használnak. Vegye figyelembe, hogy az ábra diagramján. 17 indítási ellenállást választottunk ki több párhuzamosan kapcsolt közül, hogy meghatározzuk ennek az ellenállásnak azt a maximális lehetséges értékét, amelynél az áramkör elkezd stabilan működni. Az optotirisztor katódja és a szűrőkondenzátor közé 10 vezetékellenállás van csatlakoztatvaW. Az optostoron keresztüli áramlökések korlátozására van szükség. Amíg ez az ellenállás létrejött, a változtatható ellenállású gomb elfordítása után az optotirisztor egy vagy több teljes félhullámú egyenirányított feszültséget továbbított a terhelésbe.

Az elvégzett kísérletek alapján egy tirisztoros szabályzós egyenirányító áramkör került kidolgozásra, amely gyakorlati használatra alkalmas. ábrán látható. 19.

Rizs. 19.

Rizs. 20.

PCB SCR 1 M 0 (20. ábra) modern kis méretű elektrolit kondenzátorok és huzalellenállások kerámia házakba történő beépítésére szolgál. SQP . A szerző köszönetét fejezi ki R. Peplovnak a nyomtatott áramköri lap gyártásában és tesztelésében nyújtott segítségéért.

Mivel a szerző kifejlesztett egy egyenirányítót a legmagasabb, 500 kimeneti feszültséggel V , szükség volt némi tartalékra a kimeneti feszültségben a hálózati feszültség csökkenése esetén. Kiderült, hogy lehetséges a kimeneti feszültség növelése a teljesítménytranszformátor tekercseinek újracsatlakoztatásával, amint az az ábrán látható. 21.

Rizs. 21.

Megjegyzem azt is, hogy az ábra diagramja. 19. ábra és tábla Fig. 20-at továbbfejlesztésük lehetőségének figyelembevételével alakítanak ki. Ehhez a táblán SCR 1 M 0 további vezetékek vannak a közös vezetékből GND 1 és GND 2, az egyenirányítóból DC 1

Tirisztoros szabályzós egyenirányító fejlesztése, telepítése SCR 1 M 0 R. Pelov hallgatóval közösen végezték a PSU-n. C segítségével fényképek készültek a modulról SCR 1 M 0 és oszcillogramok.

Rizs. 22. Az SCR 1 M modul nézete 0 az alkatrészek oldaláról

Rizs. 23. Modul nézet SCR 1 M 0 forrasztási oldal

Rizs. 24. Modul nézet SCR 1 M 0 oldal

1. táblázat Oszcillogramok alacsony feszültségen

Nem.	Minimális feszültségszabályozó pozíciója	A séma szerint	Megjegyzések
		A VD5 katódon	5 V/oszt 2 ms/oszt
		A C1 kondenzátoron	2 V/oszt 2 ms/oszt
		azaz R2 és R3 csatlakozások	2 V/oszt 2 ms/oszt
		A tirisztor anódján	100 V/oszt 2 ms/oszt
		A tirisztor katódnál	50 V/oszt 2 ms/de

2. táblázat Oszcillogramok átlagos feszültségen

Nem.	A feszültségszabályozó középső helyzete	A séma szerint	Megjegyzések
		A VD5 katódon	5 V/oszt 2 ms/oszt
		A C1 kondenzátoron	2 V/oszt 2 ms/oszt
		azaz R2 és R3 csatlakozások	2 V/oszt 2 ms/oszt
		A tirisztor anódján	100 V/oszt 2 ms/oszt
		A tirisztor katódnál	100 V/oszt 2 ms/oszt

3. táblázat Oszcillogramok maximális feszültségen

Nem.	Maximális feszültségszabályozó pozíció	A séma szerint	Megjegyzések
		A VD5 katódon	5 V/oszt 2 ms/oszt
		A C1 kondenzátoron	1 V/oszt 2 ms/oszt
		azaz R2 és R3 csatlakozások	2 V/oszt 2 ms/oszt
		A tirisztor anódján	100 V/oszt 2 ms/oszt
		A tirisztor katódnál	100 V/oszt 2 ms/oszt

Ennek a hátránynak a megszüntetése érdekében a szabályozó áramkört megváltoztatták. Két tirisztor került beépítésre - mindegyik saját félciklusra. Ezekkel a változtatásokkal az áramkört több órán keresztül tesztelték, és nem észleltek „kibocsátást”.

Rizs. 25. SCR 1 M 0 áramkör módosításokkal