Тиристорный регулятор мощности.

При эксплуатации ряда электроприборов переменного тока возника­ет необходимость регулирования мощности, подводимой к нагрузке, на­пример, изменение яркости свечения ламп накаливания, управление тепло­выделением электронагревателей, регулирование скорости вращения элек­тродвигателей. Современные регуляторы мощности строятся на основе ти­ристоров.

Принцип работы тиристорного регулятора рассмотрим на примере однофазного однополупериодного регулятора, работающего на активную нагрузку. Схема такого регулятора приведена на рис. 20, а временные диа­граммы, поясняющие ее работу на рис. 21.

Рис. 20. Схема тиристорного регулятора мощности.

В этой схеме последовательно с сопротивлением нагрузки включены соединенные встречно-параллельно тиристор и выпрямительный диод. Регулирование в схеме осуществляется за счет изменения угла включения тиристора управляющими импульсами, поступающими со схемы управле­ния.

Рис.21. Временные диаграммы напряжений на входе регулятора мощности (а), управляющем электроде тиристора (б)

и нагрузке (в).

Условия включения тиристора реализуются в течение положитель­ной полуволны входного напряжения. В этот промежуток времени выпря­мительный диод смещен в обратном направлении и не оказывает влияние на работу схемы. Регулирование угла включения тиристора приводит к из­менению времени протекания тока через сопротивление нагрузки, и, сле­довательно, к изменению подводимой к нагрузке электрической мощности. Во время действия отрицательной полуволны входного напряжения тири­стор закрыт. При этом выпрямительный диод открыт и входное напряже­ние (с учетом падения напряжения на открытом диоде) приложено к на­грузке.

Особенностью рассмотренной схемы является то, что регулирование производится только в течение положительного полупериода входного на­пряжения. Поэтому при изменении угла включения тиристора от α= 0 до α = π мощность в нагрузке будет изменяться от 100% до 50% от максимального значения Р_max.

Действующее напряжение на выходе регулятора (при условии 0 < α < π) определяется соотношением:

.

Тогда мощность, подводимая к нагрузке равна:

.

Регулировочная характеристика устройства приведена на рис. 22.

Рис. 22. Регулировочная характеристика регулятора мощности.

К недостаткам однополупериодного регулирования мощности следу­ет отнести:

– ограниченный диапазон изменения мощности (от 50% до 100%);

– появление постоянной составляющей напряжения на нагрузке при углах включения тиристора α > 0.

Оба недостатка могут быть устранены при двухполупериодном регу­лировании мощности. Для этого в схеме можно использовать два тиристо­ра (рис. 23, а)или симистор (рис. 23, б). Схема управления должна вырабатывать управляющие импульсы в каждом полупериоде входного напряже­ния. При этом мощность на нагрузке можно регулировать в диапазоне от 0 до 100%.

Рис. 23. Схемы регуляторов мощности на двух тиристорах (а)

и симисторе (б).