24-3. Управляемые вентили в простейших выпрямителях и преобразователях постоянного тока в переменный

Выше (в гл. 23 и § 24-2) рассматривались двухэлектродные неуправляемые вентильные элементы. На практике большое распространение получили трехэлектродные управляемые вентили. К их чнслу относятся ртутные вентили с управляющим электродом (игнитроны и экзитроны) и управляемые полупроводниковые приборы — тиристоры.

Рис. 24-4.

Упрощенно управляемый вентиль можно представить себе в виде ключа, который замыкается в тот момент, когда на управляющий электрод поступает положительный импульс (при условии, что в этот момент напряжение на аноде положительно), а размыкается в тот момент, когда ток вентиля снижается до нуля. Изменяя момент поступления управляющего импульса, можно изменять время, в течение которого через вентиль проходит ток, и, следовательно, управлять постоянной составляющей выпрямленного напряжения.

Простейший однополупериодный управляемый выпрямитель с активным сопротивлением нагрузки показан на рис. 24-4, а. Изменяя фазу а управляющих импульсов можно изменять момент возникновения тока в цепи и, таким образом, управлять выпрямленным напряжением. Временная диаграмма процессов в выпрямителе показана на рис. 24-4, б и в. Из графика видно, что в случае однополупериодного выпрямления, изменяя фазу а от нуля до , можно изменять выпрямленное напряжение от (см. § 23-3) до нуля. Аналогично можно управлять значением выпрямленного напряжения в случае двухполупериодного, трехфазного и многофазного выпрямления.

При помощи управляемых вентилей можно не только изменять янный ток выпрямленного напряжения, но и преобразовывать постоянный ток в переменный.

Пример простейшего однофазного преобразователя постоянного тока в переменный показан на рис. 24-5, а. Здесь на управляющие электроды вентилей попеременно с частотой и сдвигом во времени на поступают положительные пульсы по очереди отпирающие вентили и В каждый момент отпирания последующего вентиля конденсатора начинает разряжаться через вентиль, ранее проводивший и снижает его ток до нуля, приводя к отключению вентиля.

Рис. 24-5.

Временная диаграмма поочередной работы вентилей (токи и ), управляемых импульсами схематично показана рис. 24-5, б — е. Если при вентиль проводит и напряжение на нем а вентиль заперт и напряжение нем примерно равно то конденсатор С заряжен до напряжения . В момент на управляющий электрод вентиля поступает отпирающий импульс (рис. 24-5). Разряд конденсатора С через последовательно включенные тили практически мгновенно приводит к уменьшение до нуля тока в вентиле и нарастанию тока в вентиле По мере перезарядки конденсатора С ток уменьшается установившегося значения. Переходный процесс изменения ток

вентеля можно рассчитать по схеме (рис. 24-5, ж), где эквивалентное сопротивление отпертого вентиля

После завершения переходного процесса перезарядки конденсатора С через резисторы и вентиль напряжение на конденсаторе

В момент цепь управления первого вентиля поступает импулъс вентиль отпирается, а вентиль запирается, Так, поочередно с периодом отпираются и запираются, вентили и через резисторы и вентили протекают импульсы переменного тока (рис. 24-5, г и д).

Разность токов определяется из уравнения (рис. 24-5, а) и при изменяется по тому же закону, что и напряжение

Вместо резисторов могут быть включены две секции первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого может служить источником переменного напряжения с частотой этом случае м. д. с. трансформатора пропорциональна и вследствие индуктивности обмотки трансформатора и цепи источника имеет кривую, более близкую к синусоиде, чем в цепи рис. 24-5, а.

Такого рода схемы (инверторы) применяются для получения переменного тока от источника постоянного тока.

На аналогичном принципе основаны трехфазные инверторы, преобразующие постоянный ток источника в трехфазный переменный ток.