книги / Элементы промышленной электроники
..pdfление моментом зажигания тиратрона становится возможным как путем изменения величины отрицательного напряжения на сетке, так и путем изменения угла сдвига фазы сеточного напря жения относительно анодного напряжения.
В соответствии с этим применяются управляемые схемы вы прямления на тиратронах с амплитудным и фазовым методом управления зажигания тиратрона.
а) Амплитудный метод управления
При амплитудном методе управления зажиганием тиратрона, на аноде которого действует переменное синусоидальное напря жение, на сетку тиратрона подается постоянное регулируемое отрицательное напряжение. Величина отрицательного напряжения на сетке, при котором в тиратроне возникает разряд, как извест но, зависит от величины анодного напряжения. Поэтому каждому значению мгновенного напряжения на аноде будет соответство вать совершенно определенное минимальное отрицательное на пряжение на сетке, при котором происходит зажигание тиратрона.
Подобная зависимость (рис. 4— 13) носит название кривой критических сеточных напряжений зажигания.
Рис. 4-13. Построение кривой критических сеточных напря жений зажигания.
Из кривых рис. 4— 14 видно, что при напряжениях на сетке более отрицательных по величине, чем критическое сеточное напряжение, тиратрон зажигаться не будет (рис. 4—146), по скольку зажигание тиратрона, при' данном законе изменения на-
71
регулируемый источник постоянного гока, для обеспечения воз можности подачи отрицательного напряжения на сетку управляе мого тиратрона.
б) Фазовый метод управления
При фазовом методе управления зажиганием тиратрона на сетку его подается переменное напряжение той же частоты (от того же источника), что и анодное напряжение. Путем соответ ствующего выбора амплитуды и фазы сеточного напряжения можно обеспечить зажигание тиратрона в любой момент поло жительного полупериода анодного напряжения. Амплитуда се точного напряжения в процессе регулирования остается неизмен
ной.
ф
На рис. 4— 15 показаны диаграммы напряжения и анодного тока тиратрона при угле сдвига фаз между анодным и сеточным напряжениями Фе= 90°. При этом способе управления так же, как и при управлении амплитудным методом, момент зажигания тиратрона определяется равенством напряжения на сетке и се точного критического напряжения, т. е. при ис = искр.
Таким образом, меняя фазу сеточного напряжения относи тельно анодного Ф = Фс напряжения тиратрона, а следовательно, угол сдвига по фазе фс между ними, как это следует из кривых рис. 4— 15, можно изменять момент зажигания и соответственно угол зажигания © тиратрона. При этом, как было показано выше, происходит регулирование среднего выпрямленного тока тира трона. Нетрудно видеть, что в отличие от амплитудного метода, фазовый метод позволяет регулировать момент зажигания тира трона в пределах всего положительного полупериода анодного напряжения. В результате этого может быть достигнуто плавное изменение среднего значения выпрямленного тока в пределах
73
от 0 до /ср, что невозможно получить при амплитудном методе управления.
Поэтому схемы с применением фазового метода управления зажиганием тиратрона получили на практике наибольшее рас пространение.
Рассмотрим работу выпрямительной схемы на тиратроне, управляемой по фазовому методу (рис. 4— 16).
Рис. 4-16. Схема управляемого однополупериодного выпрямителя Однофазного переменного тока с фазо сдвигающим мостом.
Схема состоит из силового трансформатора, с половины вторичной обмотки которого подается переменное анодное на пряжение на тиратрон, используемый в качестве регулируемого вентиля. Вторичная обмотка трансформатора с подключенными на ее зажимы А и В конденсатором С и переменных активным сопротивлением R образуют фазосдвигающий мост. С диагонали этого моста тп снимается синусоидальное напряжение, подавае мое на сетку тиратрона. Нагрузка, на которой необходимо полу чить выпрямленное напряжение, включается в анодную цепь тиратрона. В цепь сетки тиратрона включено ограничивающее величину его сеточного тока сопротивление Яб. Фазосдвигающий мост позволяет, не изменяя амплитуды сеточного напряжения, менять фазу сеточного напряжения относительно анодного на пряжения, а следовательно, менять угол сдвига фаз ф между ними и, соответственно, угол зажигания тиратрона © в данной схеме.
В рассматриваемой схеме управления при R = 0, потенциал точки п оказывается равным потенциалу точки Л. При этом, напряжение ив, подаваемое на анод и напряжение ис, подаваемое на сетку, совпадают по фазе (ф — 0) и равны по величине. Поэтому угол зажигания 0 тиратрона в этом случае также будет равен нулю. При этом анодный ток тиратрона будет протекать в те-
74
чение всего положительного полупериода, а среднее его значение
будет равно /с = (1т— амплитудное значение анодного тока
тиратрона). При R > X . сопротивлением конденсатора С можно
пренебречь. Тогда потенциал точки п можно считать равным потенциалу точки В, а анодное и сеточное напряжения равными
по величине, но сдвинутыми по |
фазе на угол |
ф = 180°. |
||
При этом |
с |
достаточным |
приближением |
можно считать, |
что угол © = |
ф = |
180°, вследствие чего ток через тиратрон про |
текать не будет, так как в течение всего положительного полупериода анодного напряжения, напряжение на сетке будет более отрицательным, чем сеточное критическое напряжение.
Рис. 4-17. Векторная диаграмма фазосдвигаю щего моста.
При R = Xс значения углов ф и © можно найти из векторной диаграммы (рис. 4— 17). На векторной диаграмме, вектор UAB представляет собой вектор напряжения на вторичной обмотке трансформатора, приложенного между точками А и В схемы рис. 4—16. Этот вектор можно представить в виде суммы из двух векторов, совпадающих с вектором UAB по фазе, вектора напряжения UAm и вектора напряжения UmB соответственно между точками А и т и точками т и В.
UAB = UAm + UmB • |
(4-16) |
В то же время вектор напряжения |
UAB можно представить |
в виде суммы векторов напряжения UR |
на активном сопротив- |
ленииЯ, равного напряжению UAa между точками А и п и напря
жения Uс на конденсатор С, равного напряжению |
UHt между |
точками п и В: |
|
Uлв — UR + U c ^ UAn + и яВ • |
(4— 17) |
75
§ 5. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
Во многих радиоэлектронных устройствах к блокам питания предъявляются требования поддержания напряжения на неиз менном уровне, независимо от возможных изменений выходного тока и колебания напряжения питающей сети.
Независимость величины напряжения на нагрузке от изме нения напряжения питающей сети обеспечивается введением в блок питания дополнительного устройства, называемого ста билизатором напряжения. При этом, поскольку в качестве источ ников напряжения используются, главным образом, выпрями тельные устройства, преобразующие переменный ток в постоян ный, то стабилизация питающего напряжения обеспечивается либо в результате осуществления питания выпрямительного устройства через стабилизатор переменного напряжения (феррорезонансный, электромагнитный), для поддержания неизменным напряжения на входе выпрямителя при колебаниях напряжения питающей сети, либо введением стабилизирующего устройства между выпрямителем и нагрузкой для поддержания постоянного напряжения на нагрузке неизменным не только при изменении напряжения питания выпрямителя, но также и при изменении тока нагрузки. Подобные стабилизирующие устройства назы ваются стабилизаторами постоянного напряжения.
Стабилизирующее действие стабилизатора напряжения оце нивается значением коэффициента стабилизации. Напряжение на выходе стабилизирующего устройства является функцией
напряжения на его входе и величины сопротивления |
нагрузки, |
т. е. U2 = f(U 1, Дн), поэтому изменение напряжения |
на выходе |
стабилизирующего устройства может быть найдено как полный дифференциал:
(5 -1 )
Обозначив величину заданного напряжения на выходе стаби лизатора через U2о, величину заданного напряжения на его входе через Ul0, среднее сопротивление нагрузки, в пределах которого изменяется Rn через Rh0, выражение (5— 1) можно записать в сле дующем виде:
(5 -2 )
77
жения только в совершенно определенном интервале нагрузок, когда режим его работы соответствует участку АВ вольтамперной характеристики (рис. 5—2). Этим и вызвано включение в схему газового стабилизатора ограничивающего (балластного) сопро тивления R.
Работа газового стабилизатора напряжения происходит сле дующим образом. При изменении (увеличении или уменьшении) напряжения Ult подведенного к стабилизатору, происходит со ответственно изменение (увеличение или уменьшение) тока /,. протекающего через ограничивающее сопротивление R. При этом ток / на входе стабилизатора в соответствии с первым за коном Кирхгофа для точки разветвления (рис. 5— 1) равен сумме
токов стабилитрона /ст (обычно принимается |
/ст = -1 (/„,*„+ Jmax) |
и нагрузки /н: |
2 |
' j = ^СТ+ /Н * |
(5—5) |
В то же время, напряжение и ъ действующее на входе стаби лизатора, в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно представить в виде суммы напряжения U2 на выходе и падения напряжение IR на ограничивающем сопротивлении:
Ux =/Я + U2 = (/н + I„)R + U2 . |
(5-6) |
При номинальном значении входного напряжения С/ь в схеме устанавливается некоторое среднее значение напряжения на нагрузке, принимаемое равным номинальному значению выход ного напряжения стабилизатора.
Допустим теперь, что произошло некоторое увеличение вход ного напряжения. Это приведет к увеличению тока, протекаю щего по балластному сопротивлению, а следовательно увели чению тока стабилитрона и тока, протекающего в цепи нагруз ки Rn.
Однако при увеличении тока стабилитрона, напряжение на
нем повышается на ничтожно малую величину в |
соответствии |
с вольтамперной характеристикой стабилитрона |
(рис. 5—2), |
т. е. почти не изменяется. При этом, поскольку сопротивление
нагрузки RH в |
схеме стабилизатора включено |
параллельно ста |
|||
билитрону, то |
ток нагрузки |
а |
следовательно, напряжение |
на |
|
выходе стабилизатора U2 также |
практически |
не изменится. |
|||
В соответствии с выражением (5—6) это означает, что с воз- |
|||||
ростанием входного напряжения |
Ul падение |
напряжения |
IR |
на балластном сопротивлении, увеличивающееся пропорциональ но току, оказывается равным приращению входного напряжения. Другими словами, все приращение входного напряжения, прак тически падает на балластном сопротивлении, а напряжение
80