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 u_2ф вторичной обмотки трансформатора.

Угол α называется углом управления (ре­гулирования, зажигания). В положительный полупериод напряже­ния u_2ф тиристор VS1 включится с за­держкой, определяемой углом θ₁= α (рис. 3.1, б). С этого момента напряжение на на­грузке u_d возрастет скачком

на ве­личину U_{d нач} и затем будет изменяться по синусоиде в соответствии с кривой напряжения u_2ф. 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, u_d = 0, i_d = 0. В момент  θ = θ₃ управляющий импульс подается на тири­стор VS2, и он включается. Напряжение  u_d и ток i_d  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 i_d полно­стью повторяет форму выпрямленного напряжения.

На рис. 3.1, г показана кривая мгновенного напряжения на тиристоре (u_VS1). До момента θ = θ₁ = α к тиристору  VS1 приложено прямое напряжение (u_пр). В интервале θ₂ – θ₁ тиристор VS1 открыт, и напряжение на нем равно нулю (u_пр = 0). При θ = θ₂ тиристор закрыва­ется, и к нему прикладывается обратное напряжение, равное фазному u_2ф, 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_2ф). 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 U_d при α = 0.

Зависимость, определяемая выражением (3.2), называется регулировочной

харак­теристикой управляемого выпрямителя. При активной нагрузке предельный угол ре­гулирования, при котором    U_d = 0, равен:  α = 180°. Ток в нагрузке носит прерывистый характер. Максимальное напряжение U_{обр 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 L_в. Средняя величина выпрямленного на­пряжения U_d определяется суммой заштрихованных площадей в положительный и от­рицательный полупериоды вторичного напряжения (u_2ф) (см. рис. 3.1, д):

откуда

.                                                    (3.3)

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

В интервале 0 – θ₁ провод