Однофазная двухполупериодная схема управ­ляемого выпрямителя со средней точкой

Схема однофазного двухполупе­риод­ного управляемого выпрямителя приведена на рис. 3.1, а. Рассмотрим сна­чала процессы в выпрямителе при актив­ной нагрузке (ключ К замк­нут). В отличие от диодов VD1 и VD2 (см. риc. 1.1, а) тиристоры VS1 и VS2 проводят ток только с момента подачи на их управляющие электроды импульсов (рис. 3.1, б), смещенных в общем случае на угол α относительно момента пере­хода через нуль кривых напряжения uвторичной обмотки трансформатора.

Угол α называется углом управления (ре­гулирования, зажигания). В положительный полупериод напряже­ния u тиристор VS1 включится с за­держкой, определяемой углом θ1= α (рис. 3.1, б). С этого момента напряжение на на­грузке ud возрастет скачком

на ве­личину Ud нач и затем будет изменяться по синусоиде в соответствии с кривой напряжения u. При θ = θ2 напряжение на аноде VS1 изменяет знак, и он выклю­чается.

В интервале θ3 –  θ2 = φ оба тири­стора VS1 и VS2 находятся в закрытом состоянии, ud = 0, id = 0. В момент  θ = θ3 управляющий импульс подается на тири­стор VS2, и он включается. Напряжение  ud и ток id  нагрузки изменяются, как и в первом случае (рис. 3.1,б). При θ = θ4 заканчивается первый полупериод напряжения сети, и далее процесс работы схемы на новом полупериоде повторяется. Кривая id полно­стью повторяет форму выпрямленного напряжения.

На рис. 3.1, г показана кривая мгновенного напряжения на тиристоре (uVS1). До момента θ = θ1 = α к тиристору  VS1 приложено прямое напряжение (uпр). В интервале θ2 θ1 тиристор VS1 открыт, и напряжение на нем равно нулю (uпр = 0). При θ = θ2 тиристор закрыва­ется, и к нему прикладывается обратное напряжение, равное фазному u, так как в это время тиристор VS2 также закрыт.

В момент  θ = θ3 после открытия тиристора VS2 к тиристору VS1 прикладывается линейное напряжение вторичной обмотки (2u). Через интервал θ = θ4 на тиристоре VS1 начнет нарастать положительное напряжение, и процессы повто­ряются.

Среднее значение выпрямленного напряжения находится по формуле:

(3.1)

Умножим числитель и знаменатель выражения (3.1) на два, получим:

             (3.2)

где  – значение Ud при α = 0.

Зависимость, определяемая выражением (3.2), называется регулировочной

харак­теристикой управляемого выпрямителя. При активной нагрузке предельный угол ре­гулирования, при котором    Ud = 0, равен:  α = 180°. Ток в нагрузке носит прерывистый характер. Максимальное напряжение Uобр м зависит от угла α  и имеет наибольшее зна­чение при α = 90°.

Кривая напряжения на тиристоре VS2 такая же, как на VS1 (рис. 3.1, г), но сме­щена на 180°. Форма тока первичной обмотки трансформатора (i1) при активной нагрузке выпрямителя изображена заштрихованной площадью (см. рис. 3.1, г).

При работе выпрямителя на обмотку возбуждения МПТ процессы в схеме суще­ственно отличаются (см. рис. 3.1, а, ключ К разомкнут). Тиристор VS1, вступив в работу при θ = θ1, будет проводить ток вплоть до момента θ = θ3  (рис. 3.1, д, е) пока не вклю­чится тиристор VS2, даже при отрицательном напряжении на VS1 в интервале θ3 – θ2. В этом промежутке ток через тиристор и нагрузку поддерживается за счет электромаг­нитной энергии, запасенной в индуктивности Lв. Средняя величина выпрямленного на­пряжения Ud определяется суммой заштрихованных площадей в положительный и от­рицательный полупериоды вторичного напряжения (u) (см. рис. 3.1, д):

откуда

.                                                    (3.3)

Из выражения (3.3) видно, что предельным углом регулирования (при котором Ud = 0) явля­ется  α м = 90°.

В интервале 0 – θ1 провод