1. Описание устройства

Система состоит из силового импульсного тиристорного регулятора тока с широтно-импульсным управлением и питанием напряжением от сети однофазного переменного тока с активно - индуктивной нагрузкой /Рис. 1/, и формирователя импульсов управления тиристором /Рис. 2/.

Схема формирования импульсов управления тиристором представлена на Рис. 2. Она построена с применением одного из типов фазосдвигающих устройств - фазосдвигающего моста /ФМ/. Устройство способно обеспечивать управляемый сдвиг по фазе выходного синусоидального напряжения по отношению к входному /опорному/ напряжению в пределах от до /т.е. в пределах максимально возможного изменения угла включения тиристора/ без существенного изменения его амплитуды.

ФМ состоит из активного сопротивления в одном плече и реактивного сопротивления в другом плече / ёмкость /, подключенных к системе двух одинаковых по амплитуде и фазе переменных напряжений . Эти напряжения сформированы с помощью трансформатора , имеющего вторичную обмотку со средней точкой . Трансформатор, в первом приближении, можно считать идеальным, а его коэффициент трансформации определяется уровнем напряжения питания и необходимой величиной выходного напряжения фазосдвигающего устройства. Первичная обмотка трансформатора подключена к тому же источнику с напряжением , от которого питается и силовая часть и схема регулятора. Напряжение на каждой половине его вторичной обмотки следует считать входным напряжением ФМ. Выходное напряжение снимается между точками и /с диагонали моста/ и подаётся обычно на вход усилителя с высоким входным сопротивлением, в связи, с чем ФМ можно считать ненагруженным, т.е. работающим в режиме холостого хода.

В качестве усилителя используется операционный усилитель , работающий в данном случае в нелинейном режиме насыщения, т.е. ограничения по уровню выходного напряжения . Сопротивление можно использовать для регулировки входного сигнала усилителя, сопротивление обратной связи - для выбора коэффициента усиления.

Выходное напряжения усилителя подаётся на вход дифференцирующей цепочки , на выходе которой формируются две последовательности коротких импульсов практически прямоугольной формы, одна из которых используется в качестве импульсов управления тиристором, а другая /противоположной полярности/ отсекается от управляющего входа тиристора с помощью специально предусмотренного для этой цели диода .

На Рис. 3 представлены графики напряжений в схеме формирования импульсов управления тиристором. Следует отметить, что они даны для варианта применения не инвертирующего усилителя. Вполне возможно применение и инвертирующего усилителя, так как применение в схеме формирования импульсов трансформатора обеспечивает потенциальную развязку силовой схемы и схемы управления.

Техническое задание.

1. Рассчитать и построить графики электромагнитных процессов в силовой схеме импульсного регулятора тока для двух заданных значений угла включения тиристора. Вычислить среднее значение тока для указанных двух углов включения Построить выходную характеристику регулятора учитывая, что при .

2. Определить комплексный коэффициент передачи фазосдвигающего моста /ФМ/ по напряжению в режиме холостого хода.

3. Рассчитать амплитудно-частотную /АЧХ/ и фазо-частотную /ФЧХ/ характеристики устройства.

4. Задавая в полученных выражениях АЧХ и ФЧХ частоту источника питания , проанализировать зависимости амплитуды выходного напряжения и фазового сдвига между выходным и входным напряжением в зависимости от величины переменного управляющего сопротивления . Рассчитать и построить зависимость и характеристику управления ФМ , где - угол сдвига по фазе между выходным и входным напряжениями. При этом коэффициент трансформации трансформатора определить исходя из того, что выходное напряжение ФМ должно быть равно указанному в таблице вариантов значению. Определить значения , соответствующие заданным значениям . Предельное значение на графике должно соответствовать значению .

5. Построить векторные диаграммы ФМ для значений .

Условные обозначения:

- тиристор.

- трансформатор, имеющий вторичную обмотку со средней точкой .

- операционный усилитель.

- фазосдвигающий мост.

- диод.

- обратный диод.

- "угол включения" тиристора.

- активно - индуктивная нагрузка силовой схемы регулятора.

- напряжение питания.

- управляющее напряжение.

- управляющее сопротивление.

Исходные данные: (5. 3 вариант)

, амплитуда напряжения питания:

, циклическая частота источника питания