ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОМ ВЫПРЯМИТЕЛЕ

Н. Скуратовский, Радио №1/1965, ст.47

Кремниевые управляемые вентили по своим регулирующим свойствам близки к тиратронам. Если подать на управляющий электрод небольшое положительное напряжение, то вен­тиль отпирается. Он остается откры­тым даже после снятия управляю­щего напряжения и закрывается только тогда, когда с его анода сни­мают положительное напряжение. Эти свойства управляемых вентилей используются для так называемого фазового управления выпрямленным напряжением. Сущность такого уп­равления заключается в следующем.

На анод управляемого вентиля подается синусоидальное напряже­ние сети (рис. 1,а). На его управ­ляющий электрод — напряжение, сдвинутое по фазе относительно сетевого напряжения (рис. 1,6). В момент, соответствующий напря­жению отпирания вентиля, ток, про­текающий через него, будет повто­рять кривую анодного напряжения в области его положительных значе­ний (рис. 1, в)

Изменяя фазу управляющего на­пряжения, можно регулировать вы­соту импульса анодного тока вен­тиля от нуля до амплитудного зна­чения. Известно, что выпрямлен­ный ток равен среднему значению тока за период. Таким образом, изменяя фазу регулирующего на­пряжения относительно анодного, можно управлять величиной вып­рямленного тока. При этом следует отметить, что управляющее напря­жение не обязательно должно быть синусоидальным. Важно лишь иметь возможность регулировать его по фазе и поддерживать его величину не ниже порогового напряжения, при котором отпирается вентиль. Величина этого напряжения порядка одного вольта, а отношение мощности выпрямленного напряжения к мощ­ности управления составляет вели­чину около 10⁶. Такое соотноше­ние мощностей позволяет выполнить регулирующие устройства для мощ­ных выпрямителей из малогабарит­ных радиотехнических деталей.

Для регулировки выпрямленного напряжения в трехфазном выпря­мителе необходимо фазосдвигающее устройство с широким диапазоном сдвига фаз (от 0 до 180°).

Учитывая особенности трехфазной сети, необходимо предусмотреть фор­мирующее устройство, создающее три напряжения, сдвинутые по фазе од­но относительно другого на 120° и перемещающиеся синхронно с изме­нениями в фазосдвигающем уст­ройстве. Наконец для согласования формирующего устройства с цепями управления вентилей необходимо ка­кое-либо промежуточное или испол­нительное устройство.

На рис. 2 приведена принци­пиальная схема регулятора. Вып­рямленное напряжение можно регу­лировать в пределах от 0 до 140 в в трехфазной сети 127/220 в, если применить управляемые вентили ти­па УПВК — 50—3.

Сдвиг фаз от 0 до 150° создает фазосдвигающее устройство при из­менении соотношения между актив­ным (R2 + Rз) и реактивным сопро­тивлениями. Последнее образовано конденсатором С₂ или катушкой индуктивности. Напряжение между точками А и 9 поступает на эмиттерный повторитель Т1 — первое звено формирующего устройства. Через фазосдвигающую цепь С₄ и R₆ напряжение поступает на тран­зистор Т₂, с коллекторной нагруз­ки которого снимается напряжение, сдвинутое на 120° относительно на­пряжения на сопротивлении R₅. Аналогично второму транзистору ра­ботает Т₃, с коллекторной нагрузки которого снимается напряжение, сдвинутое еще на 120°.

С выхода формирующего устройст­ва через конденсаторы С₆, С₇ и С₈ три напряжения, сдвинутые одно относительно другого на 120°, поступают на транзисторы Т₄—Т₆ испол­нительного устройства. Все они ра­ботают одинаково, с их выходов на управляющие цепи вентилей посту­пают импульсные напряжения по­ложительной полярности (около 4—5 в). Импульсное управляющее напряжение имеет преимущество пе­ред синусоидальным. Оно дает более четкое управление и вызывает мень­шие потери мощности в цепях уп­равления вентилей. Вторичные об­мотки трансформаторов Тр2—Тр4 соединены звездой, а ее лучи—с соот­ветствующими цепями управления вентилей. Для более плавной регу­лировки нулевая точка звезды объединена с искусственным нулем, образованным сопротивлениями R17—R₁₉. Сечение сердечника транс­форматора Тр₁—6,5 см². Обмотка 1—2 содержит 980 витков провода ПЭВ 0,2; обмотка 8-10— 60 витков провода ПЭВ 0,5 (отвод от 30 витка); обмотка 3-5—165 витков того же провода. В качестве трансформаторов Тр₂—Tр₄ применены выходные транс­форматоры для карманного радио­приемника, выпускаемые москов­ским заводом микроэлектродвигате­лей. Первичная обмотка каждого из них насчитывает 450 X 2 витков провода ПЭЛ 0,09 (использована половина обмотки). Вторичная об­мотка содержит 100 витков провода ПЭЛ 0,23.

При налаживании добиваются то­го, чтобы в формирующем устройстве достигался сдвиг фаз близкий к 120° между равными напряжениями не­искаженной формы. Если не удается получить такого сдвига фаз, то можно скорректировать его в испол­нительном устройстве, изменяя ве­личины сопротивлений в цепях кол­лекторов транзисторов Т₄—T₆.

На рис. 3 приводятся регулиро­вочные характеристики выпрямителя для двух случаев. Первая кривая соответствует выпрямителю, в кото­ром реактивным элементом фазосдви­гающего устройства служит конден­сатор. Вторая — выпрямителю, в ко­тором реактивным элементом служит катушка идуктивности.

В первом случае с уменьшением сопротивления возрастает величина выпрямленного напряжения, во вто­ром случае она падает.