Тұрақты ток қозғалтқышы - басқарылатын вентильді түрлендіргіш

Қ атты дене физикасының жетістіктері айнымалы ток энергиясын тұ рақ ты ток энергиясына тү рлендіру жә не кері тү рлендіру басқ арылатын вентильді тү рлендіргіштердің (БВТ) кө мегімен іске асуы олардың қ азіргі заман техникасында кең қ олданылуына септігін тигізді. БВТ - ның негізгі жетістіктері жоғ ары энергетикалық кө рсеткіштерге, жоғ ары статикалық жә не динамикалық қ асиеттері, шығ ыс кернеуін кең реттеу мү мкіндігі, шығ ыс кернеуін реверстеуді қ амтамасыз ету, тә уелсіз қ оздырылатын тұ рақ ты ток қ озғ атқ ыштарын қ олданып басқ ару жү йесін тұ рғ ызу кезінде реттеуіштердің шамаларын ретке келтіруді стандарттау бұ зылмай жұ мыс істеудің ү лкен ресурсына ә келіп тіреледі. Тарихи статикалық элемент ретінде тиристорлық тү рлендіргіштер бұ зылмай жұ мыс істеу ресурсы шектелген айналмалы машиналық тү рлендіргіштердің орнына қ олданылды. Тиристорлық тү рлендіргіштер бір фазалық жә не ү ш фазалық сұ лбалар бойынша тұ рғ ызылады. Тү рлендіргіштің ә рекет ету принципі вентильдер периодтың ө ткізгіштік бө лігіне кернеу тө мендеуі аз кезінде электрлік кілттер ролінде ток ө ткізуімен жә не периодтың ө ткізгіштік емес бө лігінде тізбекті жабуымен тү сіндіріледі. Кернеуді реттеу периодтың ө ткізгіштік бө лігінде вентильдің жұ мыс істеу ұ зақ тығ ын ө згерту жолымен орындалады. Іс жү зінде вентильдік тү рлендіргіштерде басқ аруы шектеулі вентильдер қ олданылады, яғ ни оларда периодтың ө ткізгіштік бө лігінде токты жіберу бастамасын тоқ тата тұ ру мү мкін, бірақ оның ноль арқ ылы ө зіндік ө туіне дейін токты жіберуді тоқ татуғ а болмайды. Осығ ан байланысты вентильді тү рлендіргіштің кернеуін реттеу периодтың ө ткізгіштік бө лігінде вентильдерді ашу кезең ін тоқ тата тұ ру жолымен орындалады.

Басқ арылатын тү зеткіштерде қ олданылатын негізгі элементтер – шала ө ткізгіштік вентильдер – диодтар мен тиристорлар болады.

Бұ л элементтердің ортақ қ асиеті, олар екі кү йде – ашық жә не жабық кү йде тұ ра алады. Ашық кү йде вентильдегі тікелей кернеу тө мендеуі сұ лбаның басқ а элементтерінде бө лінетін кернеуден 10²-10³ есе аз болады (мысалы, тиристорда тікелей кернеу тө мендеуінің орташа мә ні 1В-тан аз). Жабық кү йде вентиль арқ ылы ағ атын ток ашық кү йдегі токтан 10³-10⁴ есе аз. Осының бә рі электр магниттік процестерді талдау кезінде шала ө ткізгіш вентильдерді идеалды кілт ретінде есептеуге рұ қ сат береді жә не олардың тікелей кернеу тө мендеуі мен кері токтарын есепке алмаса да болады. Шала ө ткізгіш диод оның анодында оң кернеу кезінде ашық кү йде (катодқ а қ атысты оң) жә не теріс кезінде жабық кү йде болады.

Тиристорды ашық кү йге қ осу ү шін оның басқ арушы электродына (катодқ а қ атысты) анодта оң кернеу болғ ан кезде (катодқ а қ атысты оң) оң басқ арушы импульс беру қ ажет. Басқ арушы импульстің ұ зақ тығ ы оның ә рекет ету уақ ытында тиристордың анодының тогы ағ ыту тогынан ү лкен болу керек. Тиристорды жабу ү шін анодтың тогын ағ ыту тогы мә ніне дейін азайту қ ажет немесе оның анодына кері кернеу қ осу керек (катодқ а қ атысты теріс). Тиристорды жабу тогы оның тура ағ атын тогынан 10³-10⁴ есе аз, сондық тан сұ лбаның жұ мысын талдау кезінде тиристор анод тогының нолдік мә нінде жабылады деп есептеуге болады. Тиристорлардың шығ ыс кернеуін басқ ару ү шін фазалық реттеу тә сілі кең қ олданыс тапты. Фазалық реттеу тә сілі айнымалы кернеу мен жү ктеме арасында тізбектеле қ осылғ ан тиристорларды ашу кезең ін басқ аруғ а негізделген. Фазалық тә сілді сипаттау ү шін қ арапайым басқ арылатын тү зеткіштің жұ мысын қ арастырайық.

2.34 - суретте бір фазалы бір жарты периодты басқ арылатын тү зеткіштің сұ лбасы кө рсетілген. Бұ л сұ лбада VS тиристор, ИФБЖ - импульсті фазалық басқ ару жү йесі, R - жү ктеме кедергісі. Тиристор жү ктемедегі тү зетілген кернеуді тү зету жә не реттеу ү шін қ ызмет етеді. ИФБЖ тиристорлардың ашу кезең ін басқ ару ү шін қ олданылады.

Сұ лбаның кү штік бө лігіне желінің айнымалы кернеуі u_ж беріледі. Тиристордың басқ арушы электродына желінің кернеуіне қ атысты фазасы ИФБЖ - ның кіріс сигналының u_кір мә німен анық талады, ал жиілігі қ оректендіретін желінің жиілігіне тең.

Жү ктеменің кедергісі R ретінде тұ рақ ты ток машинасының якорь тізбегі, сондай-ақ оның қ оздыру орамасы да қ олданылады. 2.35 - суретте машинаның қ оздыру орамасына LМ жұ мыс істеу кезіндегі бір фазалы басқ арылатын тү зеткіштер сұ лбаларының нұ сқ алары кө рсетілген. Суреттегі белгілеулер: Т - трансфарматорғ а, VS - тиристорларғ а, VD - диодтарғ а сә йкес.

2.35а - суретте нолдік диоды бар бір фазалы бір жарты периодты басқ арылатын тү зеткіш келтірілген. 2.35б суретте орта нү ктесі бар бір фазалы тү зеткіш кө рсетілген.