Ohjatut tasasuuntaajat - laite, kaaviot, toimintaperiaate
Ohjattuja tasasuuntaajia käytetään tasasuuntautuneiden vaihtovirtapiirien lähtöjännitteen säätelyyn. Muiden tasasuuntaajan jälkeisen lähtöjännitteen säätömenetelmien, kuten LATR tai reostaatti, ohella ohjattu tasasuuntaaja mahdollistaa suuremman tehokkuuden saavuttamisen korkealla piirin luotettavuudella, mitä ei voida sanoa säätelystä LATR- tai reostaattisäädöllä.
Ohjattujen venttiilien käyttö on edistyksellisempää ja paljon vähemmän hankalaa. Tyristorit sopivat parhaiten ohjattujen venttiilien rooliin.
Alkutilassa tyristori on lukittu ja sillä on kaksi mahdollista vakaata tilaa: suljettu ja avoin (johtava).Jos lähdejännite on korkeampi kuin tyristorin alempi toimintapiste, silloin kun ohjauselektrodiin syötetään virtapulssi, tyristori menee johtavaan tilaan ja seuraavat ohjauselektrodille syötetyt pulssit eivät vaikuta anodin virtaan. joka tapauksessa, eli ohjauspiiri vastaa vain tyristorin avaamisesta, mutta ei sen sulkemisesta. Voidaan väittää, että tyristoreilla on merkittävä lisäys tehossa.
Tyristorin sammuttamiseksi on tarpeen vähentää sen anodivirtaa niin, että siitä tulee pienempi kuin pitovirta, mikä saavutetaan alentamalla syöttöjännitettä tai lisäämällä kuormitusvastusta.
Avoimessa tilassa olevat tyristorit pystyvät johtamaan virtoja useisiin satoihin ampeeriin, mutta samalla tyristorit ovat melko inertiaalisia. Tyristorin käynnistysaika on 100 ns - 10 μs, ja sammutusaika on kymmenen kertaa pidempi - 1 μs - 100 μs.
Jotta tyristori toimisi luotettavasti, anodijännitteen nousunopeus ei saa ylittää 10 - 500 V / μs komponenttimallista riippuen, muuten pn-liitosten kautta kulkevan kapasitiivisen virran vaikutuksesta voi tapahtua väärää kytkentää. .
Väärän kytkennän välttämiseksi tyristorin ohjauselektrodi on aina ohitettu vastuksella, jonka resistanssi on yleensä välillä 51 - 1500 ohmia.
Tasasuuntaajien lähtöjännitteen säätämiseen käytetään tyristorien lisäksi muita. puolijohdelaitteet: triacit, dinistorit ja lukitustyristorit. Dynistorit kytketään päälle anodiin syötetyllä jännitteellä, ja niissä on kaksi elektrodia, kuten diodeja.
Triacit erottuvat kyvystä sisällyttää ohjauspulsseja ainakin suhteessa anodiin, ainakin suhteessa katodiin, mutta kaikki nämä laitteet, kuten tyristorit, sammutetaan vähentämällä anodin virtaa pitovirran alapuolelle. Mitä tulee lukittaviin tyristoreihin, ne voidaan lukita kohdistamalla käänteinen napaisuus ohjauselektrodiin, mutta vahvistus sammutettaessa on kymmenen kertaa pienempi kuin päällekytkennän yhteydessä.
Tyristorit, triacit, dinistorit, ohjattavat tyristorit – kaikkia näitä laitteita käytetään virtalähteissä ja automaatiopiireissä jännitteen ja tehon säätelyyn ja stabilointiin sekä suojaustarkoituksiin.
Yleensä ohjatuissa tasasuuntauspiireissä käytetään diodien sijasta tyristoreita. Yksivaiheisissa silloissa diodin kytkentäpiste ja tyristorin kytkentäpiste ovat erilaisia, niiden välillä on vaihe-ero, joka voidaan heijastaa kulmaa huomioiden.
Kuormajännitteen DC-komponentti liittyy epälineaarisesti tähän kulmaan, koska syöttöjännite on luonnostaan sinimuotoinen. Säädetyn tasasuuntaajan jälkeen kytketyn kuormitusjännitteen DC-komponentti saadaan kaavasta:
Tyristoriohjatun tasasuuntaajan ohjauskäyrä näyttää lähtöjännitteen riippuvuuden kuormasta sillan vaiheesta (päällekytkentäkulmasta):
Induktiivisella kuormalla tyristorien läpi kulkevalla virralla on suorakulmainen muoto, ja nollaa suuremmassa kulmassa virta otetaan kuorman induktanssista johtuvan itseindusoidun EMF:n vaikutuksesta.
Tässä tapauksessa verkkovirran perusharmoninen siirtyy suhteessa jännitteeseen tietyn kulman verran. Puristuksen poistamiseen käytetään nolladiodia, jonka kautta virta voidaan sulkea ja antaa alle puolet sillan kulmasta.
Puolijohteiden määrän vähentämiseksi ne turvautuvat epäsymmetriseen ohjattavaan tasasuuntaajapiiriin, jossa diodipari korvaa nolladiodin ja tulos on sama.
Vahvistinpiirit mahdollistavat myös tyristorien käytön. Tällaisten järjestelmien avulla voit saavuttaa suuremman tehokkuuden. Minimijännite annetaan diodeilla ja kohonnut jännite syötetään tyristoreiden kautta. Suurimman kulutuksen tapauksessa diodit ovat koko ajan kiinni ja tyristorin kytkentäkulma on aina 0. Piirin haittana on muuntajan lisäkäämin tarve.