Rectificadores controlados: dispositivo, esquemas, principio de funcionamiento.

Los rectificadores controlados se utilizan para regular el voltaje de salida en los circuitos de CA rectificados. Junto con otros métodos de control de la tensión de salida después del rectificador, como LATR o reóstato, un rectificador controlado permite lograr una mayor eficiencia con una alta fiabilidad del circuito, lo que no se puede decir de la regulación mediante LATR o reóstato.

El uso de válvulas controladas es más progresivo y mucho menos engorroso. Los tiristores son los más adecuados para el papel de válvulas controladas.

En el estado inicial, el tiristor está bloqueado y tiene dos posibles estados estables: cerrado y abierto (conductor).Si el voltaje de la fuente es más alto que el punto de operación inferior del tiristor, entonces cuando se aplica un pulso de corriente al electrodo de control, el tiristor entrará en un estado conductor y los pulsos posteriores aplicados al electrodo de control no afectarán la corriente del ánodo en de cualquier manera, es decir, el circuito de control se encarga solo de abrir el tiristor, pero no de cerrarlo. Se puede argumentar que los tiristores tienen un aumento significativo en el poder.

Para apagar el tiristor, es necesario reducir su corriente de ánodo para que sea menor que la corriente de retención, lo que se logra al reducir el voltaje de suministro o aumentar la resistencia de carga.

Los tiristores en estado abierto son capaces de conducir corrientes de varios cientos de amperios, pero al mismo tiempo, los tiristores son bastante inerciales. El tiempo de encendido del tiristor es de 100 ns a 10 μs, y el tiempo de apagado es diez veces más largo, de 1 μs a 100 μs.

Para que el tiristor funcione de manera confiable, la tasa de aumento del voltaje del ánodo no debe exceder los 10 - 500 V / μs, según el modelo del componente; de ​​lo contrario, puede ocurrir una conmutación falsa debido a la acción de la corriente capacitiva a través de las uniones pn .

Para evitar falsas conmutaciones, el electrodo de control del tiristor siempre se deriva con una resistencia, cuya resistencia suele estar en el rango de 51 a 1500 ohmios.

Además de los tiristores, se utilizan otros para regular la tensión de salida en los rectificadores. dispositivos semiconductores: triacs, dinistores y tiristores lock-in. Los dinistores se encienden con el voltaje aplicado al ánodo y tienen dos electrodos, como los diodos.

Los triac se distinguen por la capacidad de incluir pulsos de control al menos en relación con el ánodo, al menos en relación con el cátodo, pero todos estos dispositivos, como los tiristores, se apagan al reducir la corriente del ánodo a un valor por debajo de la corriente de mantenimiento. En cuanto a los tiristores bloqueables, pueden bloquearse aplicando una corriente de polaridad inversa al electrodo de control, pero la ganancia en el apagado es diez veces menor que en el encendido.

Tiristores, triacs, dinistores, tiristores controlables: todos estos dispositivos se utilizan en fuentes de alimentación y en circuitos de automatización para regular y estabilizar el voltaje y la potencia, así como con fines de protección.

Por regla general, en los circuitos de rectificación controlados se utilizan tiristores en lugar de diodos. En los puentes monofásicos, el punto de conmutación del diodo y el punto de conmutación del tiristor son diferentes, existe una diferencia de fase entre ellos, que se puede reflejar considerando el ángulo.

El componente de CC del voltaje de carga no está relacionado linealmente con este ángulo porque el voltaje de suministro es inherentemente sinusoidal. El componente de CC del voltaje de carga conectado después del rectificador regulado se puede encontrar mediante la fórmula:

La característica de control de un rectificador controlado por tiristores muestra la dependencia de la tensión de salida de la carga de la fase (del ángulo de encendido) del puente:

Con una carga inductiva, la corriente a través de los tiristores tendrá una forma rectangular y, en un ángulo mayor que cero, la corriente se extraerá debido a la acción de la FEM autoinducida de la inductancia de la carga.

En este caso, el armónico fundamental de la corriente de la red se desplazará en relación con el voltaje en un cierto ángulo. Para eliminar la sujeción, se usa un diodo cero, a través del cual se puede cerrar la corriente y dar un desplazamiento de menos de la mitad del ángulo del puente.

Para reducir la cantidad de semiconductores, recurren a un circuito rectificador controlable asimétrico, donde un par de diodos reemplazan a un diodo neutro y el resultado es el mismo.

Los circuitos amplificadores también permiten el uso de tiristores. Dichos esquemas le permiten lograr una mayor eficiencia. El voltaje mínimo lo dan los diodos, y el voltaje aumentado lo proporcionan los tiristores. En el caso del mayor consumo, los diodos están cerrados todo el tiempo y el ángulo de conmutación del tiristor es siempre 0. La desventaja del circuito es la necesidad de un devanado de transformador adicional.