Krmilni usmerniki - naprava, sheme, princip delovanja
Krmilni usmerniki se uporabljajo za regulacijo izhodne napetosti v popravljenih AC tokokrogih. Skupaj z drugimi načini krmiljenja izhodne napetosti po usmerniku, kot sta LATR ali reostat, krmiljeni usmernik omogoča doseganje večje učinkovitosti z visoko zanesljivostjo vezja, česar pa ne moremo reči za regulacijo z LATR ali reostatsko regulacijo.
Uporaba krmiljenih ventilov je naprednejša in veliko manj okorna. Tiristorji so najbolj primerni za vlogo krmiljenih ventilov.
V začetnem stanju je tiristor zaklenjen in ima dve možni stabilni stanji: zaprto in odprto (prevodno).Če je izvorna napetost višja od spodnje delovne točke tiristorja, bo tiristor, ko se na krmilno elektrodo uporabi tokovni impulz, prešel v prevodno stanje in naslednji impulzi, uporabljeni na krmilni elektrodi, ne bodo vplivali na anodni tok v na kakršen koli način , to pomeni, da je krmilno vezje odgovorno samo za odpiranje tiristorja, ne pa tudi za zapiranje. Lahko trdimo, da imajo tiristorji znatno povečanje moči.
Za izklop tiristorja je potrebno zmanjšati njegov anodni tok, tako da postane manjši od zadrževalnega toka, kar dosežemo z znižanjem napajalne napetosti ali povečanjem upora obremenitve.
Tiristorji v odprtem stanju so sposobni prevajati tokove do nekaj sto amperov, hkrati pa so tiristorji precej inercialni. Vklopni čas tiristorja je od 100 ns do 10 μs, čas izklopa pa je desetkrat daljši - od 1 μs do 100 μs.
Da bi tiristor deloval zanesljivo, hitrost dviga anodne napetosti ne sme presegati 10 - 500 V / μs, odvisno od modela komponente, sicer lahko pride do lažnega preklopa zaradi delovanja kapacitivnega toka skozi pn spoje. .
Da bi se izognili napačnemu preklopu, je krmilna elektroda tiristorja vedno ranžirana z uporom, katerega upor je običajno v območju od 51 do 1500 ohmov.
Za regulacijo izhodne napetosti v usmernikih se poleg tiristorjev uporabljajo tudi drugi. polprevodniške naprave: triaki, dinistorji in tiristorji z zaklepom. Dinistorji se vklopijo z napetostjo, ki se nanaša na anodo, in imajo dve elektrodi, kot diode.
Triake odlikuje zmožnost vključitve krmilnih impulzov vsaj glede na anodo, vsaj glede na katodo, vendar se vse te naprave, kot so tiristorji, izklopijo z zmanjšanjem anodnega toka na vrednost pod zadrževalnim tokom. Kar zadeva zaklenjene tiristorje, jih je mogoče zakleniti z uporabo toka obratne polarnosti na krmilno elektrodo, vendar je dobiček pri izklopu desetkrat nižji kot pri vklopu.
Tiristorji, triaki, dinistorji, krmiljeni tiristorji - vse te naprave se uporabljajo v napajalnikih in v avtomatskih vezjih za uravnavanje in stabilizacijo napetosti in moči, pa tudi za namene zaščite.
Tiristorji se praviloma uporabljajo namesto diod v krmiljenih usmerjevalnih vezjih. Pri enofaznih mostovih sta preklopna točka diode in preklopna točka tiristorja različni, med njima je fazna razlika, ki se odraža z upoštevanjem kota.
Enosmerna komponenta bremenske napetosti je nelinearno povezana s tem kotom, ker je napajalna napetost sama po sebi sinusna.Enosmerna komponenta bremenske napetosti, priključene za reguliranim usmernikom, je mogoče najti s formulo:
Krmilna karakteristika tiristorsko krmiljenega usmernika prikazuje odvisnost izhodne napetosti od obremenitve od faze (od kota vklopa) mostu:
Pri induktivni obremenitvi bo tok skozi tiristorje imel pravokotno obliko, pod kotom, večjim od nič, pa bo tok črpal zaradi delovanja samoinduciranega EMF iz induktivnosti bremena.
V tem primeru se osnovni harmonik omrežnega toka premakne glede na napetost za določen kot. Za odstranitev vpenjanja se uporablja ničelna dioda, skozi katero je mogoče zapreti tok in dati odmik, manjši od polovice kota mostu.
Za zmanjšanje števila polprevodnikov se zatečejo k asimetričnemu krmilljivemu usmerniškemu vezju, kjer par diod nadomesti nevtralno diodo in rezultat je enak.
Ojačevalna vezja omogočajo tudi uporabo tiristorjev. Takšne sheme vam omogočajo, da dosežete večjo učinkovitost. Najnižjo napetost dajejo diode, povečano napetost pa napajajo tiristorji. V primeru največje porabe so diode ves čas zaprte, preklopni kot tiristorja pa je vedno enak 0. Slabost vezja je potreba po dodatnem navitju transformatorja.