Rectificadors controlats: dispositiu, esquemes, principi de funcionament
Els rectificadors controlats s'utilitzen per regular la tensió de sortida en circuits de CA rectificats. Juntament amb altres mètodes de control de la tensió de sortida després del rectificador, com el LATR o el reòstat, un rectificador controlat permet aconseguir una major eficiència amb una alta fiabilitat del circuit, cosa que no es pot dir per a la regulació mitjançant LATR o regulació del reòstat.
L'ús de vàlvules controlades és més progressiu i molt menys feixuc. Els tiristors són els més adequats per al paper de les vàlvules controlades.
En l'estat inicial, el tiristor està bloquejat i té dos possibles estats estables: tancat i obert (conductor).Si la tensió de la font és superior al punt de funcionament inferior del tiristor, quan s'aplica un pols de corrent a l'elèctrode de control, el tiristor passarà a un estat conductor i els impulsos posteriors aplicats a l'elèctrode de control no afectaran el corrent de l'ànode en de qualsevol manera, és a dir, el circuit de control només s'encarrega d'obrir el tiristor, però no de tancar-lo. Es pot argumentar que els tiristors tenen un augment significatiu de potència.
Per apagar el tiristor, cal reduir el seu corrent d'ànode perquè sigui inferior al corrent de retenció, que s'aconsegueix baixant la tensió d'alimentació o augmentant la resistència de càrrega.
Els tiristors en estat obert són capaços de conduir corrents de fins a diversos centenars d'amperes, però al mateix temps, els tiristors són força inercials. El temps d'encesa del tiristor és de 100 ns a 10 μs i el temps d'apagat és deu vegades més llarg, d'1 μs a 100 μs.
Perquè el tiristor funcioni de manera fiable, la velocitat d'augment de la tensió de l'ànode no ha de superar els 10 - 500 V / μs, depenent del model del component, en cas contrari es pot produir una commutació falsa a causa de l'acció del corrent capacitiu a través de les unions pn. .
Per evitar falses commutacions, l'elèctrode de control del tiristor sempre es deriva amb una resistència, la resistència de la qual sol estar en el rang de 51 a 1500 ohms.
A més dels tiristors, s'utilitzen altres per regular la tensió de sortida dels rectificadors. dispositius semiconductors: triacs, dinistors i tiristors de bloqueig. Els dinistors s'encenen pel voltatge aplicat a l'ànode i tenen dos elèctrodes, com els díodes.
Els triacs es distingeixen per la capacitat d'incloure polsos de control almenys en relació amb l'ànode, almenys en relació amb el càtode, però tots aquests dispositius, com els tiristors, s'apaguen reduint el corrent de l'ànode a un valor inferior al corrent de retenció. Pel que fa als tiristors bloquejables, es poden bloquejar aplicant un corrent de polaritat inversa a l'elèctrode de control, però el guany a l'apagat és deu vegades menor que a l'encesa.
Tiristors, triacs, dinistors, tiristors controlables: tots aquests dispositius s'utilitzen en fonts d'alimentació i en circuits d'automatització per regular i estabilitzar la tensió i la potència, així com amb finalitats de protecció.
Com a regla general, els tiristors s'utilitzen en lloc dels díodes en circuits de rectificació controlada. En els ponts monofàsics, el punt de commutació del díode i el punt de commutació del tiristor són diferents, hi ha una diferència de fase entre ells, que es pot reflectir tenint en compte l'angle.
La component de CC de la tensió de càrrega està relacionada de manera no lineal amb aquest angle perquè la tensió d'alimentació és inherentment sinusoïdal. La component de CC de la tensió de càrrega connectada després del rectificador regulat es pot trobar amb la fórmula:
La característica de control d'un rectificador controlat per tiristor mostra la dependència de la tensió de sortida de la càrrega de la fase (de l'angle d'encesa) del pont:
Amb una càrrega inductiva, el corrent a través dels tiristors tindrà una forma rectangular i, en un angle superior a zero, el corrent es dibuixarà a causa de l'acció de l'EMF autoinduït a partir de la inductància de la càrrega.
En aquest cas, l'harmònic fonamental del corrent de la xarxa es desplaçarà en relació a la tensió en un angle determinat. Per eliminar la subjecció, s'utilitza un díode zero, a través del qual es pot tancar el corrent i donar un desplaçament inferior a la meitat de l'angle del pont.
Per reduir el nombre de semiconductors, recorren a un circuit rectificador controlable asimètric, on un parell de díodes substitueix un díode neutre i el resultat és el mateix.
Els circuits amplificadors també permeten l'ús de tiristors. Aquests esquemes us permeten aconseguir una major eficiència. La tensió mínima ve donada per díodes, i la tensió augmentada es subministra a través de tiristors. En el cas del major consum, els díodes estan tancats tot el temps i l'angle de commutació del tiristor és sempre 0. L'inconvenient del circuit és la necessitat d'un bobinatge addicional del transformador.