В последние годы в различных электротехнических установках, в том числе в системах возбуждения электрических машин, все более широкое применение находят управляемые полупроводниковые выпрямители, получившие название тиристоров. Такое название отражает регулируемую способность тиристоров проводить ток в одном направлении.
От обычных полупроводниковых диодов тиристоры, отличаются тем, что способны пропускать ток в проводящем направлении только при наличии определенного управляющего сигнала на управляющем электроде УЭ. Отсюда происходит другое название тиристоров — управляемые выпрямители.
Тиристоры как элементы преобразовательной техники характеризуются малыми габаритами и массой, высоким к. п. д., быстродействием, удобством размещения в судовых помещениях.
К вольфрамовому диску припаивается силовой вывод, который выводится к наружному выводу тиристора — катоду К через стакан силового вывода и переходный стакан. Управляющии электрод УЭ при помощи переходной втулки через стакан вывода соединяется с верхним слоем четырехслойной структуры.
Рис. 1. Устройство (а) и условное обозначение (б) тиристора.
Для уяснения принципа действия тиристорного преобразователя обратимся к рис. 60.
Нагрузка RHT подключена на однофазное синусоидальное напряжение последовательно с тиристором Т. Конструкция тиристора обеспечивает протекание тока от анода А к катоду К при условии подачи управляющего напряжения ежду управляющим электродом УЭ и катодом.
Рис. 2. Принцип действия тиристорного преобразователя.
Если управляющее напряжение Uy подать не в начальный момент периода, а с некоторой задержкой, то в течение времени этой задержки в период положительной полуволны напряжения иф тиристор будет заперт, напряжение на нагрузке будет равно нулю п ток по нагрузке не потечет.
Угол, характеризующий сдвиг по времени между начальным моментом периода питающего напряжения и моментом подачи управляющего импульса, называется углом отпирания или углом регулирования тиристора.
Рис. 3. Принципиальная схема тиристорного возбуждения синхронной машины.
На рис. 3 представлена одна из возможных принципиальных схем тиристорного возбуждения синхронной машины ГЭУ переменного тока. Обмотка возбуждения в этой схеме подключена на трехфазный выпрямительный мост, одно плечо которого собрано на тиристорах Т, другое — на неуправляемых диодах В. Мост питается от судовой сети ABC трехфазного переменного тока через силовой трансформатор ТС.
Управление тиристорами осуществляется с помощью блока управления БУ, на который подается задающий сигнал управления, а также сигналы обратных связей по току и напряжению U синхронной машины СМ. Сигнал обратной связи по току формируется с помощью трансформатора тока ТТ, а по напряжению — с помощью трансформатора напряжения ТН.
Величина тока в обмотке возбуждения синхронной машины определяется совокупностью всех трех сигналов управления, поступающих на БУ.
Использование тиристоров только для одного плеча выпрямительного моста существенно упрощает схему возбуждения и удешевляет ее.
В последние годы разработана тиристорная система бесконтактного бесщеточного возбуждения синхронных двигателей. В этой системе питание обмотки возбуждения двигателя подается от синхронного генератора через тиристорный преобразователь, причем генератор, тиристоры и элементы, входящие в схему управления тиристорами, размещены на валу ротора двигателя. Пуск двигателя осуществляется как асинхронный, а при достижении подсинхронной скорости система управления тиристорами обеспечивает подачу напряжения в обмотку возбуждения двигателя.