Схема работает следующим образом. В момент прихода управляющего импульса Uy (рис. 2-17) отпирается тиристор Т и конденсатор Ск, напряжение на котором Uq изображено на рис. 2-17, заряжается током /а, протекающим через тиристор Т, катушку индуктивности Lp, контур нагрузки Lk, Ск, н- Поскольку цепь заряда имеет резонансный характер, то ток тиристора по форме близок к синусоидальному. В момент ток /а становится равным нулю и тиристор запирается. Разность напряжений Uq конденсатора Ск и источника питания Eq оказывается приложенной к диоду

Рис. 2-16. Схема однотактного генератора с обратным диодом

Рис. 2-17. Диаграммы токов и напряжений для однотактного генератора с обратным диодом

Д1 С полярностью, приводящей к его отпиранию. Конденсатор Ск разряжается по цепи Lp, Д1, Zk. Ск, Rh- Ток диода i, изображенный штриховой линией на рис. 2-17, так же как и ток тиристора, имеет характер, близкий к синусоидальному. В момент он достигает нулевого значения. В течение времени t.-ti = /в к тиристору приложено отрицательное напряжение и, равное падению напряжения на открытом диоде Д1, и он выключается. Как только прекращается ток через диод (момент tz), к тиристору оказывается приложенной сумма напряжений источника питания £„ и Uc на конденсаторе Ск. Скорость нарастания напряжения при этом практически не ограничивается, и требуются специальные меры для предотвращения повторных отпираний тиристоров, вызванных большой скоростью изменения напряжения Ид. Диод Д2 включен для того, чтобы предотвратить перезаряд конденсатора Ск в контуре Lk, Ск, Rn после окончания тока через диод Д1. В случае отсутствия диода Д2 напряжение может вычитаться из напряжения источника питания в момент включения тиристора Т, что приводит

к уменьшению его тока и мощности в нагрузке. Это особенно сказывается при работе генератора в диапазоне частот, когда изменяется частота управляющих импульсов тиристора Г, и при работе на нагрузку, имеющую реактивный характер и меняющуюся в процессе работы, когда изменяется частота контура Lk, Ск, Rh-

Теоретический анализ и расчет. Результаты математического анализа работы схемы [46 ] и некоторых дополнительных расчетов сведены в табл. 2-11. В ней приведены следующие величины в относительных единицах:

а) максимальные токи тиристора Т, диода Д1 и постоянные токи источника питания, тиристора и диода:

а т

Д от

а о

EJYLpICk eJYLIC EolVhlk EjVLp/C EjVlpIC

б) максимальное и действующее (эффективное) напряжения на емкости Ск, а также максимальное напряжение на аноде тиристора UcJE,\ UcJEo; UJEo;

в) длительность импульсов тока через тиристор в установившемся режиме и длительность импульсов тока через диод Д1 в установившемся и переходном режимах (в последнем случае выбрана минимальная длительность импульса тока): tJT, = tJT, 4 \JT (как следует из описания принципа действия схемы, длительность импульса тока через диод является схемным временем выключения тиристора 4);

г) коэффициент использования тиристора по мощности Следует отметить, что для переходного процесса дана только

величина miJT, определяющая устойчивость работы генератора при включении. Токи и напряжения в генераторе возрастают, монотонно стремясь к установившемуся значению, которое выбирается меньшим допустимого или равным ему, и устойчивой работы генератора нарушить не могут.

Приведенные в табл. 2-11 величины являются функциями отношения частот сор = l/ytpC и генерируемой: 0 = (Ор/(о; добротности контура Lp, Ск, Rn- Q = RJVLp/C; отношения индуктивностей у = Lp/L. Из таблицы видно, что при уменьшении параметров V и О или увеличении Q произведение kj min/4, определяющее частотные свойства схемы, увеличивается. Однако рост Q приводит к уменьшению коэффициента k, характеризующего использование тиристоров по мощности. Зависимость коэффициента

от в достигает максимума при в = 2-f-l,5, а от у величина зависит слабо (медленно увеличивается с уменьшением у). Поскольку при росте в коэффициент гармоник возрастает, а длительность тока через тиристор уменьшается, вызывая увеличение скорости нарастания тока, то для получения достаточно высоких частот следует выбирать режимы работы с мпнимальнымн значениями Y и максимальными Q. Величину в при этом надо выбирать в пределах 2-1,5. Однако малые значения у ведут к росту Lk и,

Вычисляемая величина

EjVlp/C,,

Таблица 211

в = 1,2

6 = 1,5

в = 2,0

в =3,0

0,005

0.01

0,02

0,05

0,005

0,01

0,02

0.05

3 5 10 20 50

5,65 5,59 6,17 6,94

5,80 6,12 6,18 7,53

5,85 6,07 6,42 7,95

3 5 10 20 50

7,59 6,80 6,89 6,29

7,72 7,51 6,81 6,36

7,67 7,53 6,51 5,89

5,74 6,66 7,86

5,47 6,28 8,98

3,51 3,34 3,28 3,87

3,37 3,41 3,49 4,09

3,41 3,34 3,70 4,20

3,20 3,43 3,80 4,72

3,30 4,14 7,04

0.005

0,01

0,02

0,05

0,005

0,01

0,02

0,05

2,38 2,36 2,23 2,27 2,56

6,35 5,69 5,74

4,20 4,91 8.85

3,99 3,63 3,32 3,09

3,92 3,57 3,27 3,05

3,80 3,43 3,13 2,95

3,42 3,08 2,95 4,59

2,87 3,86 6,75

2,55 2,53 2,32 2,16 1,84

2,79 3,84 4,84

2,34 3,33 6,69

1,09 2,04 2,51 2,77

1,08 2,01 2,47 2,73

1,05 1,94 2,37 2,64

0,95 1,75 2,21 3,83

1,53 2,54 5,03

0,68 1,19 1,77 2,99

1,07 1,88 3,69

eJVuc

eJVlIC

Ucr.

исэ Eo

Продолжение табл. 2-11

следовательно, габаритов генератора, а большие значения Q - к ухудшению КПД контура нагрузки и использования тиристора по мощности. Учитывая сказанное, для практического применения могут быть рекомендованы режимы с параметрами у = 0,01-0,05: 6 = 2-4-1,5; Q = 5-f-lO. Если значение коэффициента гармоник не играет существенной роли, то для работы генератора па повышенных частотах могут быть рекомендованы режимы со значениями в = 3-10, в которых произведение KtiJt возрастает. Расчет генератора на максимальную мощность по заданным параметрам тиристоров, приведенным в конце первой главы, и генерируемой частоте / = 1/7 удобно производить в следующем порядке.

При расчете следует дополнительно знать допусти.мое значение напряжения на диоде д и допустимое значение максимального тока через диод /дд.

1. На основании сделанного выше анализа и полагая в min ном. выбираем режим работы генератора - величины Т, 0 и Q.

2. Далее, полагая U

И определяя из

табл. 2-11 отношение JEq, для выбранного режима вычисляем Е, 48

3. Из табл. 2-11 находим величины

а m

eJV LJCp EjYLplCp

4. Затем, выполняя условия = /д, /дт = /дтд. опреде-ляем величину 1/%/Ск и, зная Q, находим R = kYLplC.

5. Поскольку отношение в = yf известно после выбора режима работы генератора, нетрудно вычислить /р = 1/(2л j/L) ,

6. По известным величинам 1/(2д1/1рСк) и l/LTC легко определяем Lp и Ск, а зная у, находим Lk.

7. Найдя из табл. 2-11 длительность импульса тока через тиристор 4 и полагая импульс тока практически синусоидальным, получим выражение для максимальной скорости нарастания тока через тиристор Si = я/„.

При активно-индуктивной или активно-емкостной нагрузке ее реактивная составляющая учитывается при расчете так же, как это сделано в предыдущем параграфе для однотактного генератора на одном тиристоре.