Raddrizzatori controllati: dispositivo, schemi, principio di funzionamento

I raddrizzatori controllati vengono utilizzati per regolare la tensione di uscita nei circuiti CA rettificati. Insieme ad altri metodi di controllo della tensione di uscita dopo il raddrizzatore, come LATR o reostato, un raddrizzatore controllato consente di ottenere una maggiore efficienza con un'elevata affidabilità del circuito, cosa che non si può dire per la regolazione che utilizza LATR o la regolazione del reostato.

L'utilizzo di valvole controllate è più progressivo e molto meno ingombrante. I tiristori sono più adatti per il ruolo di valvole controllate.

Nello stato iniziale, il tiristore è bloccato e ha due possibili stati stabili: chiuso e aperto (conduttore).Se la tensione della sorgente è superiore al punto operativo inferiore del tiristore, quando viene applicato un impulso di corrente all'elettrodo di controllo, il tiristore entrerà in uno stato di conduzione e gli impulsi successivi applicati all'elettrodo di controllo non influiranno sulla corrente anodica in comunque , cioè il circuito di controllo è responsabile solo dell'apertura del tiristore, ma non della sua chiusura. Si può sostenere che i tiristori hanno un significativo aumento di potenza.

Per spegnere il tiristore, è necessario ridurre la sua corrente anodica in modo che diventi inferiore alla corrente di mantenimento, che si ottiene abbassando la tensione di alimentazione o aumentando la resistenza di carico.

I tiristori allo stato aperto sono in grado di condurre correnti fino a diverse centinaia di ampere, ma allo stesso tempo i tiristori sono piuttosto inerziali. Il tempo di accensione del tiristore va da 100 ns a 10 μs e il tempo di spegnimento è dieci volte più lungo, da 1 μs a 100 μs.

Affinché il tiristore funzioni in modo affidabile, la velocità di aumento della tensione anodica non deve superare 10 - 500 V / μs, a seconda del modello del componente, altrimenti potrebbero verificarsi false commutazioni dovute all'azione della corrente capacitiva attraverso le giunzioni pn .

Per evitare false commutazioni, l'elettrodo di controllo del tiristore è sempre deviato con un resistore, la cui resistenza è solitamente compresa tra 51 e 1500 ohm.

Oltre ai tiristori, altri vengono utilizzati per regolare la tensione di uscita nei raddrizzatori. dispositivi a semiconduttore: triac, dinistor e tiristori lock-in. I dinistor sono accesi dalla tensione applicata all'anodo e hanno due elettrodi, come i diodi.

I triac si distinguono per la capacità di includere impulsi di controllo almeno rispetto all'anodo, almeno rispetto al catodo, ma tutti questi dispositivi, come i tiristori, vengono spenti riducendo la corrente anodica a un valore inferiore alla corrente di mantenimento. Per quanto riguarda i tiristori bloccabili, possono essere bloccati applicando una corrente di polarità inversa all'elettrodo di controllo, ma il guadagno allo spegnimento è dieci volte inferiore rispetto all'accensione.

Tiristori, triac, dinistor, tiristori controllabili: tutti questi dispositivi sono utilizzati negli alimentatori e nei circuiti di automazione per regolare e stabilizzare tensione e potenza, nonché per scopi di protezione.

Di norma, i tiristori vengono utilizzati al posto dei diodi nei circuiti di rettifica controllati. Nei ponti monofase, il punto di commutazione del diodo e il punto di commutazione del tiristore sono diversi, c'è una differenza di fase tra loro, che può essere riflessa considerando l'angolo.

La componente CC della tensione di carico è correlata in modo non lineare a questo angolo perché la tensione di alimentazione è intrinsecamente sinusoidale.La componente CC della tensione di carico collegata dopo il raddrizzatore regolato può essere trovata dalla formula:

La caratteristica di controllo di un raddrizzatore controllato da tiristori mostra la dipendenza della tensione di uscita sul carico dalla fase (sull'angolo di accensione) del ponte:

Con un carico induttivo, la corrente attraverso i tiristori avrà una forma rettangolare e, con un angolo maggiore di zero, la corrente verrà prelevata a causa dell'azione dell'EMF autoindotta dall'induttanza del carico.

In questo caso, l'armonica fondamentale della corrente di rete sarà spostata rispetto alla tensione di un certo angolo. Per rimuovere il bloccaggio, viene utilizzato un diodo zero, attraverso il quale la corrente può essere chiusa e dare un offset inferiore alla metà dell'angolo del ponte.

Per ridurre il numero di semiconduttori, ricorrono a un circuito raddrizzatore controllabile asimmetrico, in cui una coppia di diodi sostituisce un diodo neutro e il risultato è lo stesso.

I circuiti dell'amplificatore consentono anche l'uso di tiristori. Tali schemi consentono di ottenere una maggiore efficienza. La tensione minima è data dai diodi e la tensione aumentata è fornita dai tiristori. In caso di consumo massimo, i diodi sono sempre chiusi e l'angolo di commutazione del tiristore è sempre 0. Lo svantaggio del circuito è la necessità di un avvolgimento aggiuntivo del trasformatore.