Ελεγχόμενοι ανορθωτές - συσκευή, σχήματα, αρχή λειτουργίας
Οι ελεγχόμενοι ανορθωτές χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου σε ανορθωμένα κυκλώματα AC. Μαζί με άλλες μεθόδους ελέγχου της τάσης εξόδου μετά τον ανορθωτή, όπως το LATR ή ο ρεοστάτης, ένας ελεγχόμενος ανορθωτής επιτρέπει την επίτευξη μεγαλύτερης απόδοσης με υψηλή αξιοπιστία κυκλώματος, κάτι που δεν μπορεί να ειπωθεί για ρύθμιση με χρήση LATR ή ρύθμισης ρεοστάτη.
Η χρήση ελεγχόμενων βαλβίδων είναι πιο προοδευτική και πολύ λιγότερο επαχθής. Τα θυρίστορ είναι τα πλέον κατάλληλα για το ρόλο των ελεγχόμενων βαλβίδων.
Στην αρχική κατάσταση, το θυρίστορ είναι κλειδωμένο και έχει δύο πιθανές σταθερές καταστάσεις: κλειστό και ανοιχτό (αγώγιμο).Εάν η τάση πηγής είναι υψηλότερη από το κατώτερο σημείο λειτουργίας του θυρίστορ, τότε όταν εφαρμόζεται παλμός ρεύματος στο ηλεκτρόδιο ελέγχου, το θυρίστορ θα μεταβεί σε αγώγιμη κατάσταση και οι επακόλουθοι παλμοί που εφαρμόζονται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου δεν θα επηρεάσουν το ρεύμα ανόδου στο ούτως ή άλλως, δηλαδή, το κύκλωμα ελέγχου είναι υπεύθυνο μόνο για το άνοιγμα του θυρίστορ, αλλά όχι για το κλείσιμό του. Μπορεί να υποστηριχθεί ότι τα θυρίστορ έχουν σημαντική αύξηση ισχύος.
Για να απενεργοποιήσετε το θυρίστορ, είναι απαραίτητο να μειώσετε το ρεύμα ανόδου του έτσι ώστε να γίνει μικρότερο από το ρεύμα συγκράτησης, το οποίο επιτυγχάνεται με τη μείωση της τάσης τροφοδοσίας ή την αύξηση της αντίστασης φορτίου.
Τα θυρίστορ σε ανοιχτή κατάσταση είναι ικανά να φέρουν ρεύματα έως και αρκετές εκατοντάδες αμπέρ, αλλά ταυτόχρονα, τα θυρίστορ είναι αρκετά αδρανειακά. Ο χρόνος ενεργοποίησης του θυρίστορ είναι από 100 ns έως 10 μs και ο χρόνος απενεργοποίησης είναι δέκα φορές μεγαλύτερος - από 1 μs έως 100 μs.
Προκειμένου το θυρίστορ να λειτουργεί αξιόπιστα, ο ρυθμός ανόδου της τάσης ανόδου δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 10 — 500 V / μs, ανάλογα με το μοντέλο του εξαρτήματος, διαφορετικά μπορεί να προκύψει λανθασμένη εναλλαγή λόγω της δράσης του χωρητικού ρεύματος μέσω των συνδέσεων pn .
Για να αποφευχθεί η λανθασμένη εναλλαγή, το ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ είναι πάντα διακλαδισμένο με μια αντίσταση, η αντίσταση της οποίας είναι συνήθως στην περιοχή από 51 έως 1500 ohms.
Εκτός από τα θυρίστορ, άλλα χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου στους ανορθωτές. συσκευές ημιαγωγών: triacs, dinistors και θυρίστορ κλειδώματος. Τα Dynistor ενεργοποιούνται από την τάση που εφαρμόζεται στην άνοδο και έχουν δύο ηλεκτρόδια, όπως οι δίοδοι.
Τα Triac διακρίνονται από την ικανότητα να περιλαμβάνουν παλμούς ελέγχου τουλάχιστον σε σχέση με την άνοδο, τουλάχιστον σε σχέση με την κάθοδο, αλλά όλες αυτές οι συσκευές, όπως τα θυρίστορ, απενεργοποιούνται μειώνοντας το ρεύμα ανόδου σε τιμή κάτω από το ρεύμα συγκράτησης. Όσον αφορά τα θυρίστορ που κλειδώνουν, μπορούν να κλειδωθούν εφαρμόζοντας ρεύμα αντίστροφης πολικότητας στο ηλεκτρόδιο ελέγχου, αλλά το κέρδος κατά την απενεργοποίηση είναι δέκα φορές μικρότερο από ό,τι κατά την ενεργοποίηση.
Thyristors, triacs, dinistors, ελεγχόμενα θυρίστορ — όλες αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται σε τροφοδοτικά και σε κυκλώματα αυτοματισμού για τη ρύθμιση και τη σταθεροποίηση της τάσης και της ισχύος, καθώς και για λόγους προστασίας.
Κατά κανόνα, τα θυρίστορ χρησιμοποιούνται αντί για διόδους σε ελεγχόμενα κυκλώματα ανόρθωσης. Στις μονοφασικές γέφυρες, το σημείο μεταγωγής της διόδου και το σημείο μεταγωγής του θυρίστορ είναι διαφορετικά, υπάρχει διαφορά φάσης μεταξύ τους, η οποία μπορεί να ανακλάται λαμβάνοντας υπόψη τη γωνία.
Η συνιστώσα DC της τάσης φορτίου σχετίζεται μη γραμμικά με αυτή τη γωνία επειδή η τάση τροφοδοσίας είναι εγγενώς ημιτονοειδής. Η συνιστώσα συνεχούς ρεύματος της τάσης φορτίου που συνδέεται μετά τον ρυθμιζόμενο ανορθωτή μπορεί να βρεθεί με τον τύπο:
Το χαρακτηριστικό ελέγχου ενός ανορθωτή ελεγχόμενου με θυρίστορ δείχνει την εξάρτηση της τάσης εξόδου από το φορτίο από τη φάση (από τη γωνία ενεργοποίησης) της γέφυρας:
Με ένα επαγωγικό φορτίο, το ρεύμα μέσω των θυρίστορ θα έχει ορθογώνιο σχήμα και σε γωνία μεγαλύτερη από το μηδέν, το ρεύμα θα αντλείται λόγω της δράσης του αυτο-επαγόμενου EMF από την επαγωγή του φορτίου.
Σε αυτή την περίπτωση, η θεμελιώδης αρμονική του ρεύματος του δικτύου θα μετατοπιστεί σε σχέση με την τάση κατά μια ορισμένη γωνία. Για την αφαίρεση της σύσφιξης, χρησιμοποιείται μια δίοδος μηδέν, μέσω της οποίας το ρεύμα μπορεί να κλείσει και να δώσει μια μετατόπιση μικρότερη από τη μισή γωνία της γέφυρας.
Για να μειώσουν τον αριθμό των ημιαγωγών, καταφεύγουν σε ένα ασύμμετρο ελεγχόμενο κύκλωμα ανορθωτή, όπου ένα ζεύγος διόδων αντικαθιστά μια ουδέτερη δίοδο και το αποτέλεσμα είναι το ίδιο.
Τα κυκλώματα ενισχυτών επιτρέπουν επίσης τη χρήση θυρίστορ. Τέτοια σχήματα σας επιτρέπουν να επιτύχετε μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. Η ελάχιστη τάση δίνεται από διόδους και η αυξημένη τάση τροφοδοτείται μέσω θυρίστορ. Στην περίπτωση της μεγαλύτερης κατανάλωσης, οι δίοδοι κλείνουν συνεχώς και η γωνία μεταγωγής του θυρίστορ είναι πάντα 0. Το μειονέκτημα του κυκλώματος είναι η ανάγκη για πρόσθετη περιέλιξη μετασχηματιστή.