Схемы на тиристорах

    Как проверить тиристор?

Тиристор в цепи переменного тока. Фазовый метод.

style=»display:inline-block;width:728px;height:90px»
data-ad-client=»ca-pub-5076466341839286″
data-ad-slot=»7451033986″>
♦ Известно, что электрический ток в бытовой и промышленной сети изменяется по синусоидальному закону. Форма переменного электрического тока частотой 50 герц, представлена на рис 1 а).

За один период, цикл, напряжение меняет свое значение: 0 → (+Umax) → 0 → (-Umax) → 0.
Если представить себе простейший генератор переменного тока (рис 1 б) с одной парой полюсов, где получение синусоидального переменного тока определяет поворот рамки ротора за один оборот, то каждое положение ротора в определенное время периода соответствует определенной величине выходного напряжения.

Или, каждому значению величины синусоидального напряжения за период, соответствует определенный угол α поворота рамки. Фазовый угол α, это угол, определяющий значение периодически изменяющейся величины в данный момент времени.

В момент фазового угла:

  • α = 0° напряжения U = 0;
  • α = 90° напряжение U = +Umax;
  • α=180° напряжение U = 0;
  • α = 270° напряжение U = — Umax;
  • α = 360° напряжение U = 0.

♦ Регулировка напряжения с помощью тиристора в цепях переменного тока как раз и использует эти особенности синусоидального переменного тока.
Как упоминалось ранее в статье «Что такое динистор и тиристор?» : тиристор, это полупроводниковый прибор, работающий по закону управляемого электрического вентиля. Он имеет два устойчивых состояния. В определенных условиях может иметь проводящее состояние (открыт) и непроводящее состояние (закрыт).
♦ Тиристор имеет катод, анод и управляющий электрод. С помощью управляющего электрода можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть изменять электрические параметры вентиля.
Тиристор может пропускать электрический ток только в одном направлении — от анода к катоду (симистор пропускает ток в обоих направлениях).
Поэтому, для работы тиристора, переменный ток необходимо преобразовать (выпрямить с помощью диодного мостика) в пульсирующее напряжение положительной полярности с переходом напряжения через ноль, как на Рис 2.

♦ Способ управления тиристором сводится к тому, чтобы в момент времени t (во время действия полупериода Uс) через переход Уэ – К, прошел ток включения Iвкл тиристора.


С этого момента через тиристор идет основной ток катод — анод, до следующего перехода полупериода через ноль, когда тиристор закроется.
Ток включения Iвкл тиристора можно получить разными способами.
1. За счет тока протекающего через: +U – R1 – R2 – Уэ – K – -U (на схеме рис 3).
2. От отдельного узла формирования управляющих импульсов и подаче их между управляющим электродом и катодом.

♦ В первом случае ток управляющего электрода протекает через переход Уэ – К, постепенно увеличивается (нарастая вместе с напряжением Uс), пока не достигнет величины Iвкл. Тиристор откроется.

Такой способ управления тиристором называется фазовым методом.

♦ Во втором случае сформированный в специальном устройстве, короткий импульс в нужный момент времени подается на переход Уэ – К, от которого тиристор открывается.

Такой способ управления тиристором называется импульсно – фазовым методом.
В обоих случаях ток, управляющий включением тиристора, должен быть синхронизирован с началом перехода сетевого напряжения Uс через ноль.
Действие управляющего электрода сводится к управлению моментом включения тиристора.

Фазовый метод управления тиристором.

♦ Попробуем на простом примере тиристорного регулятора освещения (схема на рис.3) разобрать особенности работы тиристора в цепи переменного тока.

После выпрямительного мостика напряжение представляет собой пульсирующее напряжение, изменяющееся в виде:
0→ (+Umax) → 0 → (+Umax) → 0, как на рис.2

♦ Начало управления тиристором сводится к следующему.
При возрастании напряжения сети Uс, от момента перехода напряжения через ноль, в цепи управляющего электрода появляется ток управления Iуп по цепи:
+U – R1 – R2 – Уэ – К – -U.
С ростом напряжения Uс растет и ток управления Iуп (управляющий электрод — катод).

При достижении тока управляющего электрода величины Iвкл, тиристор включается (открывается) и замыкает точки +U и –U на схеме.

Падение напряжения на открытом тиристоре (анод — катод) составляет 1,5 – 2,0 вольта. Ток управляющего электрода упадет почти до нуля, а тиристор останется в проводящем состоянии до момента, когда напряжение Uс сети не упадет до нуля.
С действием нового полупериода напряжения сети, все повторится сначала.

♦ В цепи протекает только ток нагрузки, то есть ток через лампочку Л1 по цепи:
Uс – предохранитель – диодный мост – анод — катод тиристора – диодный мост – лампочка Л1 — Uс.
Лампочка будет загораться с каждым полупериодом сетевого напряжения и тухнуть при переходе напряжения через ноль.

Проведем небольшие вычисления для примера рис.3. Используем данные элементов как на схеме.
По справочнику для тиристора КУ202Н ток включения Iвкл = 100 мА. В реальности же он намного меньше и составляет 10 – 20 мА, в зависимости от экземпляра.
Возьмем для примера Iвкл = 10 мА.
Управление моментом включения (регулировка яркости) происходит путем изменения величины переменного сопротивления резистора R1. Для разных значений резистора R1, будут разные напряжения пробоя тиристора. При этом момент включения тиристора будет меняться в пределах:

1. R1 = 0, R2 = 2,0 Ком. Uвкл = Iвкл х (R1 + R2) = 10 х (0 + 2 = 20 вольт.
2. R1 = 14,0 Ком, R2 = 2,0 Ком. Uвкл = Iвкл х (R1 + R2) = 10 х (13 + 2) = 150 вольт.
3. R1 = 19,0 Ком, R2 = 2,0 Ком. Uвкл = Iвкл х (R1 + R2) = 10 х (18 + 2) = 200 вольт.
4. R1 = 29,0 Ком, R2 = 2,0 Ком. Uвкл = Iвкл х (R1 + R2) = 10 х (28 + 2) = 300 вольт.
5. R1 = 30,0 Ком, R2 = 2,0 Ком. Uвкл = Iвкл х (R1 + R2) = 10 х (308 + 2) = 310 вольт.

Фазовый угол α изменяется в пределах от а = 10, до а = 90 градусов.
Примерный результат этих вычислений приведен на рис. 4.

♦ Заштрихованная часть синусоиды соответствует выделяемой мощности на нагрузке.
Регулировка мощности фазовым методом, возможна только в узком диапазоне угла управления от a = 10°, до а = 90°.
То есть, в пределах от 90% до 50% мощности выделяемой на нагрузке.

Начало регулирования от фазового угла а = 10 градусов объясняется тем, что в момент времени t=0 – t=1, ток в цепи управляющего электрода еще не достиг значения Iвкл (Uс не достигло величины 20 вольт).

Все эти условия выполнимы в случае, если в схеме нет конденсатора С.
Если поставить конденсатор С (в схеме рис 2), диапазон регулирования напряжения (фазового угла) сместится вправо как на рис.5.

Это объясняется тем, что в первое время (t=0 – t=1), весь ток идет на зарядку конденсатора С, напряжение между Уэ и К тиристора равно нулю и он не может включится.

Как только конденсатор зарядится, ток пойдет через управляющий электрод – катод, тиристор включится.

Угол регулирования зависит от емкости конденсатора и сдвигается примерно от а = 30 до а = 120 градусов (при емкости конденсатора 50 мкФ).
Мощность нагрузки будет изменяться приблизительно от 80% до 30%.

Разумеется, все приведенные расчеты весьма приблизительны, но общие рассуждения верны.

Все выше приведенные эпюры напряжений, в разные временные значения, хорошо просматривались на экране осциллографа.

У кого есть осциллограф, можно посмотреть самому

Фазовое регулирование

Регулирование угла открытия вентилей (угла альфа)Тиристорный выпрямитель

Фа́зовое регули́рование напряжения — способ регулирования переменного электрического напряжения, обычно синусоидальной формы, путём изменения угла открытия тиристоров, симисторов, тиратронов или иных ключевых электронных приборов, на которых собран выпрямитель или электрический ключ.

В результате изменения угла открытия на нагрузку подаются неполные полуволны синусоиды (обычно с отрезанной начальной частью полупериода), в результате такого регулирования снижается действующее напряжение.

Применяется для плавного пуска двигателей постоянного тока, управления током зарядки аккумуляторных батарей, регулирования яркости электрических источников света и других целей.

Достоинство фазового регулирования — относительная дешевизна (в качестве силовых ключей обычно используются наиболее распространённые и дешёвые управляемые элементы — незапираемые тиристоры или симисторы), простота цепей управления. Основные недостатки — искажение формы напряжения в питающей сети, большой коэффициент пульсаций выходного напряжения, низкий коэффициент мощности.

Искажение формы напряжения в питающей сети происходит из-за того, что в течение полупериода сопротивление нагрузки меняется (резко падает при открытии вентилей), в результате чего возрастает ток и увеличивается падение напряжения на сопротивлениях источника и сети. Форма напряжения становится несинусоидальной, что особенно неблагоприятно для асинхронных двигателей.

электроника для дома

Применение современной схемотехники с использованием простых оригинальных решений на традиционной элементной базе и на новых малогабаритных микросхемах позволяет изготовить компактные и удобные в эксплуатации регуляторы большой мощности. В данной статье описано несколько простых конструкций регуляторов мощности нагрузки до 5 кВт, которые легко изготовить из доступных деталей.

Электронные регуляторы мощности нагрузки в настоящее время широко используются в промышленности и быту для плавного регулирования скорости вращения электродвигателей, температуры нагревательных приборов, интенсивности освещения помещений электрическими лампами, установки необходимого сварочного тока, регулировки зарядного тока аккумуляторных батарей и т.п. Раньше для этого использовались громоздкие трансформаторы и автотрансформаторы со ступенчатым или плавным переключением витков их обмоток, работающих на нагрузку. Электронные регуляторы более компактны, удобны в эксплуатации и имеют малый вес при значительно большей мощности. В основном, исполнительными элементами электронных регуляторов мощности переменного тока являются: тиристор, симистор и оптотиристор, управление последним осуществляется через встроенную в него оптопару, устраняющую гальваническую связь между схемой управления и питающей электросетью.

Регулирование мощности этими элементами основано на изменении фазы включения симистора в каждой полуволне синусоидального напряжения схемой управления. В результате этого на нагрузке форма напряжения представляет собой «обрезки» полуволн синусоиды с крутыми фронтами (рис.1). При этом форма напряжения на самом регуляторе мощности имеет вид, показанный на рис.2. Такая форма сигнала имеет широкий спектр гармоник, которые, распространяясь по электропроводке, могут создавать помехи электронным устройствам: телевизорам, компьютерам, звуковоспроизводящей аппаратуре и т.п. В связи с этим на сетевых входах таких регуляторов мощности устанавливаются RC- или RLC-фильтры.

Рис.1

На практике все выпускаемые сейчас электронные бытовые устройства и компьютеры имеют свои встроенные сетевые фильтры, благодаря которым помехи регуляторов мощности могут не влиять на работу указанных электронных устройств. Автором проверялись различные регуляторы мощности без собственных сетевых фильтров в комнатах, где установлены телевизор, ком-

Рис.2

пьютер, приемник FM и DVD-проигрыватель с УМЗЧ Воздействия помех на эту аппаратуру не наблюдалось, но это не значит, что фильтры вообще не нужны. Эти регуляторы мощности могут создавать помехи электронной аппаратуре соседей по подъезду. Практические исследования распространения помех по электропроводке в соседних комнатах с помощью осциллографа показали, что при регулировании мощности нагрузки до 2 кВт достаточно RC-фильтра, что подтверждается схемами промышленных изделий. Для регуляторов большей мощности необходимо после RC-фильтра подключить LC-фильтр,

Рис.3

Рис.4

Принципиальная схема сетевого фильтра промышленного регулятора мощности до 4 кВт типа РТ-4 УХЛ4.2 220В-1 Р30 показана на рис.3, монтаж регулятора — на рис.4. Каждая катушка содержит 90 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм, намотанного в два слоя на каркасе, внутри которого размещен ферритовый сердечник с проницаемостью Ф600 диаметром 8 мм. Индуктивность катушки равна 0,25 мГн. Регуляторы мощности без фильтров могут использоваться в гаражах, индивидуальных подсобных помещениях, дачах и т.п., то есть вдали от соседей. Если регулятор мощности является отдельным изделием и предназначен для подключения нагрузок разной мощности, пользователям важно знать, что при одном и том же положении ручки регулятора на разных нагрузках будет разное напряжение. По этой причине перед подключением нагрузки регулятор мощности необходимо устанавливать в нулевое положение. При необходимости контролировать напряжение на нагрузке можно отдельным или встроенным вольтметром.

В Интернете и электротехнических журналах приведено множество различных схем электронных регуляторов мощности нагрузки с практически одинаковыми функциями, но есть и другие схемные решения, например регуляторы, не создающие помех. Эти регуляторы выдают пачки синусоидальных токов, длительностью которых регулируется мощность в нагрузке. Схемы таких регуляторов относительно сложны и могут применяться в каких-то особых случаях. Применение подобных регуляторов в промышленности не встречалось. Подавляющее большинство регуляторов мощности построены по принципу фазового регулирования тока в нагрузке. Основное различие — схемы управления тиристорами и симисторами. Силовая часть представляет собой практически три варианта: тиристор в диагонали диодного моста, два встречно-параллельных тиристора и симистор. Схемы управления представляют собой различные варианты на транзисторах, микросхемах, динисторах, газоразрядных приборах, однопереходных транзисторах и т.п., часть которых приведена в . Такие схемы содержат много деталей, относительно сложны в изготовлении и наладке.

Регуляторы на тиристорах

Самым простым и широко используемым регулятором мощности был регулятор на тиристоре, включенном в диагональ диодного моста и с простой схемой управления (рис.5). Принцип работы этого регулятора очень простой пока конденсатор С2 заряжается через R2 и R4, тиристор заперт, при достижении на С2 напряжения отпирания тиристор открывается и пропускает ток в нагрузку, а С2 быстро разряжается через низкое

Рис.5 регулятор мощности на тиристоре

сопротивление открытого тиристора. При переходе синусоидального напряжения сети через ноль тиристор запирается и ждет нового повышения напряжения на С2 Чем больше времени заряжается С2, тем меньше времени тиристор находится в открытом состоянии и меньше ток в нагрузке. Чем меньше величина R4, тем быстрее заряжается С2 и больше ток пропускается в нагрузку. Достоинством этой схемы является то, что независимо от параметров исправного тиристора положительные и отрицательные импульсы тока в нагрузке всегда симметричны, а также наличие только одного тиристора, которые при их появлении были дефицитом. Недостатком является наличие четырех мощных диодов, что вместе с тиристором и охладителями существенно увеличивает габариты регулятора. Более компактными и в два раза более мощными являются регуляторы мощности на включенных встречно-параллельно тиристорах. На двух тиристорах КУ202Н с простой схемой управления получается регулятор мощности нагрузки до 4 кВт, которая длительно используется автором в калорифере повышенной мощности .

Принципиальная схема такого регулятора с сетевым фильтром показана на рис.6. Недостатком таких схем является асимметрия положительных и отрицательных импульсов тока в нагрузке при разбросе параметров тиристоров.

Рис.6

Асимметрия проявляется в начальной стадии открывания тиристоров. Для нагревательных приборов и электроинструмента с коллекторными двигателями эта асимметрия практической роли не играет, а осветительные приборы при уменьшении их яркости начинают мигать, так как импульсы какой-то полярности при этом вообще исчезают. Для устранения этого недостатка необходимо подбирать тиристоры с идентичными параметрами по току открывания и току удержания тиристоров от технологического источника постоянного тока на соответствующей нагрузке или путем подбора второго тиристора по отсутствию мигания лампы при минимальном накале спирали.

Одной из разновидностей тиристоров являются оптотиристоры, для управления которыми при встречнопараллельном включении может быть применен принцип управления схемы рис.5 с разделением положительных и отрицательных управляющих импульсов с помощью диодов или динисторов.

Практическая принципиальная схема такого регулятора мощности нагрузки до 5 кВт показана на рис.7. Этот регулятор используется автором для регулировки сварочного тока и режимов работы других мощных электроустройств. Регулятор мощности снабжен стрелочным индикатором напряжения на нагрузке, что повышает удобство при его эксплуатации. На рис.8 виден стрелочный индикатор (поз.1), на котором приклеены детали его выпрямителя и фильтра. Регулятор не имеет сетевого фильтра, так как применяется либо на даче, либо в гараже. При необходимости в нем можно применить фильтр, схема которого показана на рис.3.

Рис.7, схема регулятора мощности на оптотиристорах

Рис.8

Регуляторы на симисторах

Особый интерес представляют современные схемы регуляторов мощности на симисторах. Традиционные схемы управления симисторами содержат относительно много деталей, что наглядно видно на монтажной плате промышленного регулятора, показанной на рис.4. Например, микросхема КР1167КП1Б выдает на управляющий электрод симистора управляющие импульсы, показанные на осциллограмме (рис.9). Принципиальная схема регулятора мощности с применением данной микросхемы, распространенная среди запорожских электриков, показана на рис. 10. Этот регулятор мощности без теплоотвода для VS1 может работать на нагрузку до 200 Вт

Рис.9

(рис. 11), а с радиатором площадью не менее 100 см2 — до 2 кВт. Оказалось, что эту схему без потери качества можно еще упростить. Упрощенная схема регулятора с этой микросхемой показана на рис. 12. При использовании исправных деталей эти схемы не требуют наладки.

Рис.10, схема регулятора мощности на симисторах

При изготовлении регуляторов для прикроватных светильников оказалось, что некоторые симисторы и микросхемы имеют дефекты, влияющие на симметричность импульсов и, соответственно, на равномерность регулировки свечения ламп, и даже приводящие к их

Рис.11

миганию. Перепайка деталей на печатной плате является неприятной процедурой и приводит к ее порче. В связи с этим была изготовлена проверочная плата по схеме рис. 10 (без R1 и С1) с панелькой для однорядной микросхемы, которая решила указанные проблемы. К контактам 1 -2 печатной платы подпаивают регу-

Рис. 12

лировочный резистор R5. В качестве нагрузки подключают лампу накаливания. Перед установкой деталей для проверки плату в обязательном порядке отключают от электросети.

На базе схемы рис.11 изготовлен портативный технологический регулятор для различных работ. Монтаж деталей показан на фото в начале статьи (нижняя крышка снята). Схема собрана в алюминиевом корпусе, который также служит охладителем симистора, изолированным от корпуса слюдяной прокладкой и изоляционной спецшайбой. После крепления симистора необходимо в обязательном порядке проверить сопротивление изоляции между его анодом и корпусом, которое должно быть не менее 1 МОм Данный регулятор при испытании в течение двух часов нормально работал без нагрева корпуса на нагрузку мощностью 500 Вт.

В заключение следует отметить, что регуляторы мощности нагрузки, собранные по схемам рис.6 и рис. 10, испытанные длительной эксплуатацией, наиболее оптимальны в части надежности, компактности, простоты деталей, монтажа и наладки. С небольшими разбросами параметров тиристоров и асимметричностью параметров симисторов эти регуляторы могут работать на все типы нагрузок соответствующей мощности, кроме осветительных приборов. Отклонение номиналов резисторов и конденсаторов от указанных в схемах на 10…20% на работу регуляторов не влияют. Приведенные схемы управления могут работать и с более мощными тиристорами и симисторами в регуляторах мощности нагрузок до 5 кВт. Регулятор мощности по схеме рис. 12 рекомендуют применять для осветительных приборов мощностью до 100 Вт без теплоотвода. Работа этого регулятора на другие типы нагрузок не испытывалась, но предположительно он не должен быть хуже регулятора, собранного по схеме рис. 10.

А.Н. Журенков

Литература

1. Золотарев С. Регулятор мощности // Радио. -1989. — №11.

2. Карапетьянц В. Усовершенствование регулятора мощности // Радио. — 1986. -№11.

3. Леонтьев А., Лукаш С. Регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением // Радио -1992. — №9.

4. Бирюков С. Двухканальный симисторный регулятор // Радио. — 2000. — №2.

5. Зорин С. Регулятор мощности // Радио. -2000. — №8.

6. Журенков А. Фен с электронным регулятором мощности // Электрик. — 2009. — №1-2.

7. Журенков А. Калорифер повышенной мощности // Электрик. — 2009. — №9.

Исследование системы импульсно-фазового управления тиристорами

Система импульсно-фазового управления СИФУ предназначена для преобразования уровня входного напряжения в фазовый угол выходных импульсов. Основное применение СИФУ находит в широко распространенных тиристорных преобразователях для регулирования ско­рости электродвигателей, температуры электронагревателей илидру­гих технологических параметров. Кроме того, СИФУ может использоваться в измерительных устройствах для осуществления широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Схема СИФУ для однофазного тиристорного регулятора (рис. 2.1) содержит генератор пилообразного напряжение (ГПН), устройство синхронизации (УС), компаратор (К), дифференцирующую цепь (ДЦ) и импульсный усилитель мощности (ИУМ), который подключен к управляющему электроду тиристора VD1.

Тиристор VD1 с нагрузочным резистором Rн питается пульсирующим выпрямленным напряжением +Е от мостового выпрямителя (В) (рис.2.2а). Из этого же напряжения с помощью УС формируются короткие импульсы Uс (рис.2.2б), обеспечивающие запуск ГПН синхронно с частотой напряжения питания Е (рис.2.2в). Пилообразное напряжение Unпри помощи К сравнивается с входным сигналом Uвх. В момент их равенства компаратор меняет свое состояние, в результате чего на его выходе образуются прямоугольные импульсы Uк , длительность которых зависит от уровня Uвх (рис.2.2г).

Передний фронт импульсов компаратора Uк преобразуется ДЦ в короткие остроконечные импульсы (рис.2.2д), которые усиливаются с помощью ИУМ и подаются на управляющий электрод тиристора VD1 (рис.2.2е). Фазовый угол a импульсов управления Uу является вы­ходным параметром СИФУ. При изменении входного сигнала Uвх передний фронт импульсов Uк смещается, что вызывает изменение угла a. Зависимость a=f(Uвх) теоретически прямо пропорциональна (рис. 2.3), так как Uвхи a связаны как стороны подобных треуго­льников (рис.2.2в).

При поступлении управляющих импульсов Uутиристор VD1включается и остается открытым до конца периода питающего напряжения Е, после чего закрывается по аноду. В результате этого через нагрузку Rн протекает прерывистый ток и создается напряжение Uн, форма которого в каждый период представляет собой остатки си­нусоиды напряжения питания E(t) (рис.2.2ж).

Рисунок 2.1

Рисунок 2.2


Рисунок 2.3 Рисунок 2.4

Рисунок 2.5

При изменении фазового угла a меняется длительность включенного состояния тиристора и среднее значение напряжения на нагрузке Uн.ср.=Uвых. Зависимость Uвых =f(a) имеет нелинейный обратный харак­тер (рис.2.4) и определяется выражением:

Форма напряжения на аноде тиристора Uа также представляет собой остатки синусоиды и дополняет форму напряжения на нагрузке Uн в начале периода таким образом, что их сумма соответствует синусоиде напряжения питания Е(t) = Uн (t)+ Uа(t).

При практической реализации СИФУ функциональные элементы могут выполняться по различным схемам. В лабораторное стенде ГПН построен на основе зарядно-разрядной цепи R3- С1, которая коммутируется ключом на транзисторе VТ1(рис.2.5). На базу этого транзистора подается синхронизирующий импульсный сигнал Uс, ко­торый образуется за счет суммирования отрицательного пульсирующего напряжения Е, ограниченного по амплитуде диодом VD1, и по­ложительного напряжения смещения, подаваемого через резистор R2 от источника постоянного напряжения Eк.

Под действием отрицательных импульсов синхронизирующего сигнала Uс транзистор VT1 закрывается и конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R3. При поступлении коротких положительных импульсов Uс транзистор VT1 открывается и С1 быстро разряжается через малое сопротивление открытого транзистора.

Так как напряжение на конденсаторе С1 нарастает по экспоненте, то форма пилообразного напряжения ГПН будет нелинейной. В связи с этим статическая характеристика СИФУ отличается от теоретической (рис.2.3 — кривая 2). Для уменьшения нелинейности характеристики необходимо использовать начальный участок экспоненты, близкий к линейной функции. С этой целью емкость конденсатора С1 выбирают из условия R3С1³Т, где Т — период напряжения питания Е.

Каскад на транзисторе VT2 в схеме ГПН (рис. 2.5) является эмиттерным повторителем с большим входным сопротивлением, умень­шающим влияние последующих элементов на работу ГПН.

Для сравнения сигналов Uп и Uвх используется однопороговый компаратор на операционном усилителе, соединенном с дифференцирующей RС-цепью.

В качестве ИУМ применяется транзисторный каскад, включенный по схеме эмиттерного повторителя.

Рабочий диапазон изменения фазового угла a, при котором обеспечивается плавное регулирование выходного напряжения Uн меньше теоретического (0¸p) и определяется порогом чувствительности компаратора, длительностью заднего фронта пилообразного на­пряжений Uп, а также влиянием противо-э.д.с. на переключение ти­ристора при индуктивной нагрузке Lн.

3. Порядок выполнения работы

Рисунок 3.1

3.1 Снять осциллограммы сигналов в контрольных точках генератора пилообразного напряжения (ГПН): сигнал синхронизации –Е4, импульсы управления транзисторным ключом U6, импульсы на выходе ключа U7 и на выходе повторителя U8. Сигналы U7 и U8­ зарегистрировать на одной диаграмме. Все осциллограммы снимаются с учетом масштаба размерностей.

Собрать зарядно-разрядную цепь, для чего перемычкой подключить конденсатор С1 к выходу ключа VT1. Снять вторично осцилло­грамму сигнала U8 на выходе ГПН.

3.2 Рассчитать постоянную времени заряда t=R3*C1 конденсатора C1 в генераторе ГПН и сравнить её с периодом Т работы ключа.

3.3 Подключить к выходу ГПН компаратор и снять осциллограммы сигналов в контрольных точках : на выходе компаратора –U2, по­сле дифференцирующей цепи – U3, на управляющем электроде тиристора – U4 , на аноде тиристора – U5, на нагрузке – Uвых. Осциллограммы напряжений U5 и Uвых зарегистрировать дважды: при активной нагрузке (катушка индуктивности L1 закорочена перемычкой) и комплексной нагрузке (катушка L1, введена). Напряжение Uвых сни­мать между анодом тиристора и шиной питания +Е4.

3.4 Снять и построить статическую характеристику СИФУ a=f(Uвх). При снятии характеристики увеличивать входное напряжение U1, в пределах от U1мин до U1макс и измерять его вольтметром. Значения U1мин и U1макс фиксируются при устойчивой форме напряже­ния U5 на аноде тиристора VD3. Фазовый угол включения тиристора a отсчитывается на экране осциллографа по положению импуль­са управления U4 относительно начала периода напряжения питания +Е4. Значения угла a задаются в соответствии с таблицей 3.1, в которую заносятся результаты измерений.

Таблица 3.1

Uвх,В U1мин U1макс
a,рад aмин 0,2p 0,4p 0,6p 0,8p aмакс

Построить совместно с экспериментальной теоретическую ха­рактеристику СИФУ a=k*Uвх по двум точкам при Uвх = 0 и Uвх = Uвх макс.

3.5. Снять и построить статическую характеристику тиристорного регулятора Uвых =f(a) при активной (Lн=0) и комплексно-индуктивной нагрузке (Lн=L1). При снятии характеристик увели­чивать входное напряжение U1 и задавать фазовый угол импульсов U4 управления в пределах от aмин до aмакс по аналогии с пунктом 3.4. Напряжение Uвых измеряется вольтметром между анодом тиристора и шиной питания +Е4. Результаты измерений свести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

a,рад aмин 0,2p 0,4p 0,6p 0,8p aмакс
Uвых,В Lн=0 эксп
расч
Lн=L1 эксп

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *