Тиристорные стабилизаторы напряжения: устройство и принцип работы

Как в быту, так и в промышленности зачастую крайне важно поддерживать напряжение на нагрузке в заданных пределах. Особенно актуально это в сетях переменного тока с резкими изменениями потребления: на производстве, в случае длинных подводящих цепей. Электронный блок, предназначенный для решения данной задачи с целью недопущения выхода из строя устройств-потребителей – это стабилизатор напряжения.

Существуют несколько физических методов обеспечения сглаживания бросков вольтажа: электромеханические (сервоприводные), феррорезонансные, релейные, инверторные. Большой популярностью пользуется способ стабилизации с помощью тиристорного переключения режима функционирования силового трансформатора.

Принцип работы

Полупроводниковый прибор, имеющий два устойчивых состояния (открытое и запертое) в зависимости от сигнала на управляющем электроде, называется тиристором. От транзистора его отличает метод переключения – в отличие от последнего, командный потенциал не нужно поддерживать постоянно, достаточно короткого импульса. Закрывается тиристор самопроизвольно, в момент перехода напряжения через ноль.

Конструкция и принцип действия стабилизатора, использующего такие электронные ключи, аналогичен релейному – с той лишь разницей, что выбор и подсоединение нагрузочных обмоток трансформатора происходит с помощью блока управления и оконечных силовых тиристоров. Преимуществами такого способа являются отсутствие механических манипуляций (и вследствие этого высокая скорость реакции – 10-20 мс), широкий диапазон регулирования, превосходный (до 98%) КПД, долговечность и низкий уровень шума. Конечно, такое техническое решение не гарантирует сохранения идеальной синусоиды на нагрузке, но для подавляющего большинства оконечных устройств этот фактор не является критическим.

В промышленных цепях с нулевым проводом и сдвинутыми по фазе на 120 градусов силовыми линиями применяется трёхфазный стабилизатор. Он может быть выполнен либо как единая схема с независимыми контурами (используется в основном для относительно маломощных нагрузок), либо представлять собой комплект однофазных устройств, включённых «звездой».

При выборе конкретной технической реализации стабилизатора пользователю следует учитывать возможный диапазон входного напряжения, мощность и вид нагрузки (активная, реактивная) и требования, касающиеся выходных параметров.