Файл: Electron_SE.pdf

311

10. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÐÅÃÓËßÒÎÐÈ (ÏÅÐÅÐÈÂÀײ) Ç̲ÍÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

ïðèëàäó ³ ïàðàìåòð³â éîãî ïðÿìî¿ ã³ëêè ÂÀÕ. Äëÿ âèçíà÷åííÿ çàçíà÷åíèõ

ñòðóì³â âèêîðèñòîâóþòü ãðàô³÷í³ çàëåæíîñò³, ùî íàçèâàþòüñÿ õàðàêòå-

ðèñòèêàìè êåðóâàííÿ, àáî ðåãóëþâàëüíèìè õàðàêòåðèñòèêàìè, ³ çîáðà-

æóþòü çàëåæí³ñòü â³ä êóòà êåðóâàííÿ ñåðåäí³õ ³ ä³þ÷èõ çíà÷åíü ñòðóì³â

îêðåìèõ âåíòèë³â, à òàêîæ ä³þ÷èõ çíà÷åíü ñòðóìó òà íàïðóãè íà íàâàí-

òàæåíí³ ó ñòàëîìó ðåæèì³. Ö³ ãðàô³êè íåîáõ³äí³ íå ò³ëüêè äëÿ âèáîðó

âåíòèë³â äëÿ ðåãóëÿòîðà, àëå é äëÿ éîãî çàãàëüíîãî ðîçðàõóíêó.

Ïðèäàòíèé çà ñòðóìîì âåíòèëü äëÿ ðåãóëÿòîðà ìîæíà âèáðàòè, ÿêùî

çíàòè âòðàòè ïîòóæíîñò³ â íüîìó òà ïàðàìåòðè îõîëîäæåííÿ (ñåðåäíÿ

òåìïåðàòóðà, òåïëîâèé îï³ð ³ äîïóñòèìà òåìïåðàòóðà íàï³âïðîâ³äíèêî-

âîãî ïåðåõîäó âåíòèëÿ, òåïëîâèé îï³ð îõîëîäæóâà÷à). Ðîáî÷ó íàïðóãó

âåíòèëÿ âèáèðàþòü, âèõîäÿ÷è ³ç çíà÷åíü ñòàö³îíàðíî¿ íàïðóãè, ùî çàëå-

æèòü â³ä ñõåìè ç’ºäíàííÿ, íàâàíòàæåííÿ, çì³í ó íàïðóç³ ìåðåæ³ æèâëåí-

íÿ ³ ïðîòè-å.ð.ñ., à òàêîæ ïåðåõ³äíî¿ íàïðóãè, çóìîâëåíî¿ êîìóòàö³éíèìè é

çîâí³øí³ìè ïåðåíàïðóãàìè. Ïåðåõ³äíà íàïðóãà, ÿê ïðàâèëî, âèçíà÷àºòüñÿ

çà äîïîìîãîþ êîåô³ö³ºíòà ïåðåíàïðóã, ùî çàëåæèòü â³ä çàñòîñîâàíèõ

çàñîá³â çàõèñòó â³ä ïåðåíàïðóã ³ äèíàì³÷íèõ õàðàêòåðèñòèê âåíòèë³â.

10.2. Îäíîôàçí³ ðåãóëÿòîðè çì³ííîãî ñòðóìó

Íàéá³ëüø  ðîçïîâñþäæåíèìè  º  îäíîôàçí³  ðåãóëÿòîðè  çì³ííîãî

ñòðóìó ç³ ñõåìàìè ñèëîâî¿ ÷àñòèíè, çîáðàæåíèìè íà ðèñ. 10.1. Íàäàë³

ñèëîâó ÷àñòèíó ðåãóëÿòîðà áóäåìî íàçèâàòè åëåêòðîííèì  êëþ÷åì

(ÅÊ).

R

í

VS1

L

í

a)

VS2

i

í

∼

u

ì

VS

R

í

L

í

á

)

i

í

∼

u

ì

VS

R

í

L

í

â

)

VD

i

í

∼

u

ì

Ðèñ. 10.1 – Îäíîôàçí³ ðåãóëÿòîðè çì³ííîãî ñòðóìó. Ñõåìè ñèëîâî¿ ÷àñòèíè

Íà ðèñ. 10.1,à ïîêàçàíî îñíîâíó ñõåìó ïîâí³ñòþ êåðîâàíîãî îäíîôàç-

íîãî ñèìåòðè÷íîãî ÅÊ  òèï󠠓òèðèñòîð-òèðèñòîð”. Íàâàíòàæåííÿ

312

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

L

í

, R

í

 ïðèºäíóºòüñÿ äî ìåðåæ³ æèâëåííÿ ÷åðåç äâà òèðèñòîðè, ç’ºäíàí³

çóñòð³÷íî-ïàðàëåëüíî. ßê â³äîìî,  ùîá òèðèñòîð ïî÷àâ ïðîâîäèòè ñòðóì,

äî íüîãî ïîâèííà áóòè ïðèêëàäåíà ïðÿìà íàïðóãà ³ íåîáõ³äíî ïðîïóñòèòè

ñòðóì ïî éîãî êîëó êåðóâàííÿ – ïîäàòè êåðóþ÷èé ñèãíàë. ßêùî âåëè÷èíà

êóòà êåðóâàííÿ îäíàêîâà ó îáîõ ï³âïåð³îäàõ (ñèìåòðè÷íå êåðóâàííÿ),

òî íàïðóãà íà íàâàíòàæåíí³ íå áóäå ìàòè ïîñò³éíî¿ ñêëàäîâî¿.

Äâà ç’ºäíàí³ çóñòð³÷íî-ïàðàëåëüíî òèðèñòîðè ìîæóòü áóòè çàì³-

íåí³ îäíèì ñèìåòðè÷íèì òèðèñòîðîì (ñèì³ñòîðîì), ÿê öå ïîêàçàíî

íà ðèñ. 10.1,á.

×àñîâ³ ä³àãðàìè íàïðóã

³ ñòðóì³â íà íàâàíòàæåí-

í³  òà  åëåìåíòàõ  ñõåìè

äëÿ öèõ ÅÊ çîáðàæåí³ íà

ðèñ. 10.2, äå ïîçíà÷åíî:

u

ì

  –  íàïðóãà  ìåðåæ³

æèâëåííÿ;

u

êåð

 – íàïðóãà ñèãíàëó

êåðóâàííÿ;

R

í

 – àêòèâíèé îï³ð íà-

âàíòàæåííÿ;

L

í

 – ³íäóêòèâí³ñòü íà-

âàíòàæåííÿ;

u

í

, ³

í

 – íàïðóãà ³ ñòðóì

íàâàíòàæåííÿ;

,

2 f

π

=

ϑ

  f  –  ÷àñòîòà

ìåðåæ³;

a

 – êóò  êåðóâàííÿ;

l

  –  êóò  ïðîâ³äíîñò³

òèðèñòîðà;

d

  –  êóò,  íà  ÿêèé

çá³ëüøóºòüñÿ ïðîâ³äí³ñòü

òèðèñòîðà  çà  àêòèâíî-

³íäóêòèâíîãî  íàâàíòà-

æåííÿ (

π

−

α

=

δ

âèì

);

âèì

α

 – êóò âèìèêàííÿ

òèðèñòîðà (

λ

+

α

=

α

âèì

).

u

ì

π

2

π

ϑ

U

êåð

u

êåð1

a)

λ

á)

λ

δ

3

π

ϑ

α

ϑ

α

u

í

,

³

í

u

í

³

í

α

α

ϑ

u

í

,

³

í

ϑ

α

âèì

α

³

í

u

í

u

ì

u

êåð

2

Ðèñ. 10.2 – ×àñîâ³ ä³àãðàìè íàïðóã ³ ñòðóì³â

îäíîôàçíèõ ðåãóëÿòîð³â çì³ííîãî ñòðóìó

313

10. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÐÅÃÓËßÒÎÐÈ (ÏÅÐÅÐÈÂÀײ) Ç̲ÍÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

Íåçâàæàþ÷è íà òå, ùî ñõåìà ÅÊ ³ç ñèì³ñòîðîì (ðèñ. 10.1,á) ïðîñò³-

øà, ó ïîð³âíÿíí³ ç îñíîâíîþ ñõåìîþ, âîíà øèðîêîãî çàñòîñóâàííÿ íå

çíàéøëà ó çâ’ÿçêó ç òèì, ùî ñó÷àñí³ ñèì³ñòîðè ïîêè ùî ³ñòîòíî ïîñòó-

ïàþòüñÿ òèðèñòîðàì çà ïåðåâàíòàæóâàëüíîþ çäàòí³ñòþ òà äèíàì³÷-

íèìè ïàðàìåòðàìè.

Íà ðèñ. 10.1,â íàâåäåíî îäíîôàçíó íàï³âêåðîâàíó ñõåìó ÅÊ òèïó

“òèðèñòîð-ä³îä”. ¯¿ çàñòîñóâàííÿ îáìåæåíå òîìó, ùî, ïî-ïåðøå, åíåð-

ã³ÿ äî íàâàíòàæåííÿ òóò ïîäàºòüñÿ â îäíîìó ï³âïåð³îä³ ç êåðóâàííÿì, à

â äðóãîì󠖠áåç íüîãî. ×åðåç öå, ïî-äðóãå, íàïðóãà íà íàâàíòàæåíí³

ìຠïîñò³éíó ñêëàäîâó, ÿêùî êóò êåðóâàííÿ òèðèñòîðà â³äð³çíÿºòüñÿ

â³ä íóëÿ, à ïðîâ³äí³ñòü ïåðåðèâ÷àñòà.

Îñê³ëüêè ÅÊ º îñíîâíèì âóçëîì ðåãóëÿòîðà, ùî âèçíà÷ຠéîãî ôóíê-

ö³îíàëüí³ ìîæëèâîñò³, òî çíàéäåìî îñíîâí³ ðîçðàõóíêîâ³ ñï³ââ³äíîøåí-

íÿ, ùî äîçâîëÿþòü âèáðàòè òèðèñòîðè, à òàêîæ âèçíà÷èòè õàðàêòåð

âïëèâó ïðîöåñ³â ó ðåãóëÿòîð³ íà íàâàíòàæåííÿ. Äëÿ öüîãî ðîçãëÿíåìî

äåòàëüí³øå ðîáîòó ÅÊ (ðèñ. 10.1,à) ïðè àêòèâíîìó é àêòèâíî-³íäóêòèâ-

íîìó íàâàíòàæåííÿõ.

Ïðè àêòèâíîìó õàðàêòåð³ íàâàíòàæåííÿ éîãî ñòðóì çà ôîðìîþ ïîâòî-

ðþº íàïðóãó íà íüîìó. ×åðåç òèðèñòîð VS1 ñòðóì ïðîò³êຠïðîòÿãîì

ïîçèòèâíîãî ï³âïåð³îäó, à ÷åðåç òèðèñòîð VS2 – ïðîòÿãîì íåãàòèâíîãî.

Çàâäÿêè ñèìåòðè÷íîñò³ êåðóâàííÿ ñåðåäí³ 

Òa

I

 òà ä³þ÷³ 

Ò

I

 çíà÷åííÿ

ñòðóì³â ÷åðåç îáèäâà òèðèñòîðè îäíàêîâ³ é ñòàíîâëÿòü â³äïîâ³äíî:

),

cos

1

(

2

sin

2

2

1

α

+

π

=

ϑ

ϑ

π

=

∫

π

α

í

ì

í

ì

Òa

R

U

d

R

U

I

(10.1)

äå 

ì

U

 – ä³þ÷å çíà÷åííÿ íàïðóãè ìåðåæ³.

.)

2

2

sin

1

(

2

1

sin

)

2

(

2

1

2

2

π

α

+

π

α

−

=

ϑ

ϑ

π

=

∫

π

α

í

ì

í

ì

T

R

U

d

R

U

I

(10.2)

Çà öèìè âèðàçàìè ìîæíà ïîáóäóâàòè çàëåæíîñò³ ñåðåäíüîãî ³ ä³þ-

÷îãî çíà÷åíü ñòðóì³â òèðèñòîð³â â³ä êóòà êåðóâàííÿ. Äëÿ çàáåçïå÷åí-

íÿ óí³âåðñàëüíîñò³ âèêîðèñòàííÿ ¿õ áóäóþòü ó â³äíîñíèõ îäèíèöÿõ:

;

2

cos

1

0

α

+

=

=

∗

Ta

Ta

Ta

I

I

I

(10.3)

314

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

,

2

2

sin

1

0

π

α

+

π

α

−

=

=

∗

T

T

T

I

I

I

(10.4)

äå 

0

Òa

I

 ³ 

0

T

I

 â³äïîâ³äàþòü êóòó êåðóâàííÿ 

.

0

=

α

Ö³  çàëåæíîñò³,  ùî  íàçèâàþòüñÿ  õàðàêòåðèñòèêàìè  êåðóâàííÿ,

íàâåäåí³ íà ðèñ. 10.3.

Íà ðèñ 10.4 íàâåäåíà çàëåæí³ñòü êîåô³ö³ºíòà ôîðìè ñòðóìó òèðèñ-

òîð³â â³ä êóòà êåðóâàííÿ, ïîáóäîâàíà çà âèðàçîì:

.

cos

1

2

2

sin

1

)

(

α

+

π

α

+

π

α

−

π

=

=

α

Ta

T

i

I

I

F

                         (10.5)

Ñåðåäíº çíà÷åííÿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³ 

,

0

=

ía

U

 à ¿¿ ä³þ÷å çíà-

÷åííÿ:

,

)

2

sin

2

1

(

1

α

+

α

−

π

π

=

ì

í

U

U

                           (10.6)

àáî ó â³äíîñíèõ îäèíèöÿõ:

I*

T

,

I*

T

à

0,8

0,6

0,4

0,2

0

30

60

90

120 150 180

α

î

I*

T

I*

T

à

10

8

6

4

2

0

30

60

90 130 150 180

α

î

F

i

Ðèñ. 10.3 – Çàëåæí³ñòü ñåðåäíüîãî

I

*

Tà

 =f(

a

) òà ä³þ÷îãî I

*

T

 =f (

a

)

çíà÷åíü ñòðóìó òèðèñòîðà â³ä

âåëè÷èíè êóòà êåðóâàííÿ ïðè

àêòèâíîìó íàâàíòàæåíí³

Ðèñ. 10.4 – Çàëåæí³ñòü

êîåô³ö³ºíòà ôîðìè ñòðóìó

òèðèñòîðà F

i

 =f (

a

) â³ä âåëè÷èíè

êóòà êåðóâàííÿ ïðè àêòèâíîìó

íàâàíòàæåíí³

315

10. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÐÅÃÓËßÒÎÐÈ (ÏÅÐÅÐÈÂÀײ) Ç̲ÍÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

.

)

2

sin

2

1

(

1

α

+

α

−

π

π

=

=

∗

ì

í

í

U

U

U

 (10.7)

Çàëåæí³ñòü (10.7), ùî º ðåãóëþâàëü-

íîþ  õàðàêòåðèñòèêîþ  êëþ÷à,  çîáðà-

æåíî íà ðèñ. 10.5.

Âòðàòè ïîòóæíîñò³ ó îäíîìó òèðèñòîð³

çà  óìîâè,  ùî  îñíîâíèì  äæåðåëîì  íà-

ãð³âàííÿ º âòðàòè ó ñòàí³ ïðÿìî¿ ïðîâ³ä-

íîñò³, ñòàíîâëÿòü:

),

2

2

sin

1

(

2

cos

1

)

(

2

1

2

1

2

0

0

0

2

0

0

π

α

+

π

α

−

+

α

+

=

=

+

=

ϑ

+

π

=

ϑ

π

=

∆

∫

∫

π

α

π

α

T

ä

Ta

T

ä

Ta

Ò

ä

T

T

T

I

R

I

U

I

R

I

U

d

³

R

i

U

d

i

u

P

   (10.8)

äå 

ä

R

U ,

0

 – ãðàíè÷íà íàïðóãà ³ äèíàì³÷íèé îï³ð (ïàðàìåòðè ïðÿìî¿

ã³ëêè ÂÀÕ òèðèñòîðà).

Ìàêñèìàëüí³ çíà÷åííÿ çâîðîòíî¿ ³ ïðÿìî¿ íàïðóã íà òèðèñòîð³ âèçíà-

÷àþòüñÿ ç âèðàçó:

,

2

.

Ï

ì

ìàêñ

çâîð

Ê

U

U

=

(10.9)

äå K

Ï

 – êîåô³ö³ºíò, ùî âðàõîâóº ð³âåíü ïåðåíàïðóã, âåëè÷èíà ÿêèõ çó-

ìîâëåíà ÿê âëàñíå êîìóòàö³éíèìè ïðîöåñàìè, òàê ³ çîâí³øí³ìè ïåðå-

íàïðóãàìè (çàçâè÷àé çàäàþòü K

Ï 

=

1,4 – 1,6).

Ïðè àêòèâíî-³íäóêòèâíîìó íàâàíòàæåíí³ (

0

,

0

≠

≠

í

í

L

R

) âèíèêàº

å.ð.ñ. ñàìî³íäóêö³¿, ùî ïåðåøêîäæຠçì³íàì ñòðóìó, ³ ôîðìà ñòðóìó ó

êîë³ íå ïîâòîðþº ôîðìè íàïðóãè. Ñòðóì ÷åðåç òèðèñòîð ïðîò³êຠùå

ïðîòÿãîì äåÿêîãî ÷àñó ï³ñëÿ çì³íè çíàêó íàïðóãè æèâëåííÿ.

Çàêîí çì³íè ñòðóìó òèðèñòîðà, ùî ïðîâîäèòü ó ïîçèòèâíèé ï³âïåð³-

îä, ìîæíà îäåðæàòè, ÿêùî ðîçâ’ÿçàòè äèôåðåíö³éíå ð³âíÿííÿ:

.

sin

2

ϑ

ω

+

=

ϑ

d

di

L

iR

U

í

í

ì

Öå ð³âíÿííÿ ñïðàâåäëèâå íà ³íòåðâàë³ 

,

âèì

α

≤

ϑ

≤

α

 ïîçà ÿêèì i

=

0.

0,8

0,6

0,4

0,2

0

30

60

90

120

150

α

î

U

 *

í

Ðèñ. 10.5 – Ðåãóëþâàëüíà

õàðàêòåðèñòèêà êëþ÷à