Что такое автоматический регулятор напряжения?

Что такое автоматический регулятор напряжения?

Автоматический регулятор напряжения — это регулятор, который использует свойства тиристора, полупроводникового выпрямительного элемента, и применяется, когда требуется, чтобы определенный элемент управления цепью имел механизм переключения в ответ на входной сигнал.

Автоматические регуляторы напряжения часто включаются в качестве релейных компонентов в конструкцию схемы, но диоды и симисторы похожи по своему поведению.

В зависимости от процесса, который вы хотите реализовать, вы можете управлять выходом, который вы хотите получить для различных входов, используя эти три типа модулей, которые обеспечивают различные выходы для различных входных сигналов.

Применение автоматического регулятора напряжения

Как описано ниже, автоматические регуляторы напряжения могут использоваться для точного управления температурой путем проектирования схем, которые используют уникальную особенность тиристора действовать как переключатель и продолжать проводить ток, когда он проводит, пока ток, генерируемый в этот момент, не закончится.

Например, при прецизионном управлении кондиционером необходимо контролировать температуру при высоких циклах и включать и выключать нагреватели соответствующим образом.

При попытке реализовать такое управление только с одним разомкнутым/замкнутым контактом его можно легко реализовать с помощью тиристорного автоматического регулятора напряжения.

Принцип работы автоматических регуляторов напряжения

Внутренняя структура тиристорного автоматического регулятора напряжения использует тиристор с клеммой, называемой клеммой затвора, добавленной к диоду.

1. Работа автоматического регулятора напряжения

Внутренняя структура диода состоит из полупроводников n-типа и p-типа, соединенных в чередующиеся слои, и проводит только тогда, когда напряжение подается со стороны анода на сторону катода. Эта характеристика может использоваться в качестве переключателя передачи для электрических цепей в одном направлении.

С другой стороны, у тиристоров вывод затвора присоединен к полупроводниковой части p-типа одного из диодов, и они не будут проводить ток, пока в цепи не будет приложено положительное смещение от анодной стороны к катодной стороне и не начнет течь ток затвора.

После того, как потечет ток затвора, устройство будет проводить ток как диод и будет продолжать проводить ток до тех пор, пока смещение анод-катод не станет отрицательным или ток затвора не станет равным нулю.

Благодаря принципу переключения по проводимости тока он обладает чрезвычайно высокой отзывчивостью. Используя это свойство, можно осуществлять управление нагревателем с обратной связью, включая и выключая ток затвора на высокой частоте.

2. Однофазный автоматический регулятор напряжения

Цепи переменного тока допускают двунаправленный положительный и отрицательный ток, но тиристор может пропускать ток только в одном направлении. Поэтому однофазный тиристорный регулятор состоит из двух тиристоров, соединенных параллельно в противоположных направлениях.

Другая информация об автоматических регуляторах напряжения

Существует два типа методов управления автоматическим регулятором напряжения: метод фазового управления и метод управления делителем частоты.

1. Метод фазового управления

Метод фазового управления изменяет время подачи питания на нагрузку путем изменения времени (фазы), когда ток течет к управляющему выводу тиристора и включается.

Недостатком метода фазового управления является то, что при включении ключа на высоких уровнях напряжения возникает шум.

2. Метод управления делителем частоты

Метод управления делителем частоты управляет соотношением времени включения (время ВКЛ/ВЫКЛ) в пределах определенного цикла и также называется управлением пересечением нуля. Напряжение запуска подается на тиристорный элемент, когда напряжение переменного тока достигает 0 В, чтобы регулировать мощность.

Поскольку и точка, в которой тиристорный элемент включается, и точка, в которой он выключается, находятся под напряжением 0 В, нет необходимости беспокоиться о шуме. 

3. Регулирование температуры с помощью автоматического регулятора напряжения

В качестве примера управления с использованием тиристорного регулятора мы рассмотрим управление температурой печи для термообработки алюминия. Электропечь используется для нагрева печи путем пропускания электричества через нагреватель, а используемый метод управления — автоматический регулятор напряжения.

Раньше электрические печи использовали управление ВКЛ и ВЫКЛ, и если температура внутри печи была установлена ​​на уровне 500 °C, нагреватель выключался, когда достигала 500 °C. Поэтому температура внутри печи контролировалась автоматическим регулятором напряжения, который является тиристорным регулятором. Таким образом, температура внутри печи варьировалась от 495 до 505 градусов по Цельсию, а регистратор температуры показывал неровную запись из-за повторяющихся циклов ВКЛ и ВЫКЛ.

Напротив, автоматический регулятор напряжения может уменьшать выходную мощность нагревателя по мере приближения к 500 °C. Выходная мощность регулируется примерно до 50% от исходной выходной мощности, так что температура не превышает 500 °C. Диапазон температур 499~501°C. Диапазон температур 499~501°C можно контролировать с высокой точностью.