UKA
ADY AC/AC
1-FAZOWE STEROWNIKI TYRYSTOROWE
NAPI
CIA PRZEMIENNEGO
Ogólna charakterystyka regulatorów
Tyrystorowy regulator napięcia przemiennego (nazywany dalej regulatorem) jest prze-
kształtnikiem tyrystorowym służącym do regulacji wartości skutecznej napięcia, a tym sa-
mym wartości skutecznej prądu i mocy czynnej odbiornika.
Układy regulatorów
Ze względu na rodzaj stosowanych zaworów regulatory dzielą się na:
 tyrystorowe (układ odwrotnie-równoległy tyrystorów jednokierunkowych),
 tyrystorowo-diodowe (układy mostkowe),
 symistorowe.
a) b)
c) d)
Rys.9.1. Uproszczone schematy obwodów głównych 1-fazowych regulatorów
tyrystorowych napięcia przemiennego
Regulator w układzie odwrotnie-równoległym (rys. 9.1a) jest najbardziej rozpowszech-
nionym typem regulatora. Oba tyrystory przewodzą na przemian, przy czym każdy z nich
obciążony jest prądem równym połowie półokresowej wartości średniej prądu odbiornika.
Przy obciążeniu RL oraz L tyrystory wymagają stosowania wzmocnionej ochrony prze-
pięciowej.
Regulatory w układzie mostkowym stosowane są do zasilania odbiorników małej mocy
(do ok. 1 kW). Spotykane są dwie wersje tych układów, z jednym tyrystorem włączonym
w przekÄ…tnÄ… mostka diodowego  rysunek 9.1b  oraz z dwoma tyrystorami w ramionach
mostka  rysunek 9.1c. W pierwszym układzie przez tyrystor przepływa prąd obciążenia
w obu półokresach napięcia zasilającego (obciążenie prądowe tyrystora jest dwukrotnie
większe w porównaniu z układem odwrotnie-równoległym). Napięcie wsteczne na tyrysto-
rze nie występuje, a funkcję ochrony przepięciowej spełniają diody 1D-2D. Układ jest
ekonomiczny (układ sterowania jednego tyrystora jest prosty) mimo, iż występują dodat-
kowe straty mocy na diodach mostka. W układzie mostkowym z dwoma tyrystorami ob-
ciążenie prądowe tyrystorów jest takie same jak w układzie odwrotnie-równoległym.
Ochronę przepięciową tyrystorów stanowią diody 1D i 2D.
Regulator z symistorem posiada prostsze obwody silnoprÄ…dowy i sterowania. Tyrystory
symetryczne wykazują jednak w porównaniu z jednokierunkowymi znacznie niższe warto-
ści krytycznych stromości narastania napięcia blokowania oraz prądu przewodzenia, stąd
konieczność stosowania odpowiednich zabezpieczeń.
Rodzaje sterowania
Istnieją trzy podstawowe rodzaje sterowania tyrystorów w regulatorach napięcia prze-
miennego: fazowe, pulsowe i kluczowe. Określają one właściwości i zastosowania regula-
torów.
Sterowanie fazowe znajduje zastosowanie w układach ciągłej (bezstopniowej) regulacji
napięcia (prądu, mocy) odbiornika. Polega na przesuwaniu fazy impulsów bramkowych
wyzwalających tyrystor w stosunku do fazy napięcia anodowego tyrystora. Spotyka się
dwie odmiany tego sterowania:
 sterowanie symetryczne, przy którym składowa stała napięcia regulowanego jest
równa zero. Może być ono realizowane na drodze regulacji kąta załączenia, regulacji
kąta wyłączenia lub obustronnego, symetrycznego  obcinania sinusoidy napięcia
zasilajÄ…cego,
 sterowanie niesymetryczne (nierealizowalne w układzie z symistorem oraz w ukła-
dzie b)), przy którym składowa stała napięcia regulowanego jest  w ogólnym przy-
padku  różna od zera.
Najczęściej stosowanymi odmianami sterowania fazowego jest sterowanie symetryczne
z regulacją kąta załączania (ąz1 = ąz2 = ąz )  rys. 9.2a o raz odwrotnie-symetryczne (jako
szczególny przypadek sterowania niesymetrycznego), spełniające warunek ąz1 = Ą -ąz 2 
rysunek 9.2b.
a) b)
c)
Rys.9.2. Rodzaje sterowania regulatorów
Sterowanie pulsowe stosowane jest w układach spełniających rolę pulsowych regulato-
rów mocy odbiornika prądu przemiennego. Charakterystyczne cechy tego rodzaju stero-
wania (rys. 9.2c):
 okres impulsowania jest równy całkowitej wielokrotności okresu napięcia zasilające-
go k f ( k = const );
 załączanie tyrystorów jest synchroniczne, tzn. występuje w chwili przejścia prądu
przez zero (Ä…z = Õ );
 czas przewodzenia tyrystorów jest równy całkowitej liczbie okresów ., napięcia zasi-
lajÄ…cego tp = l f = ´ Å"k f (gdzie l = 0,1,2,K,k , ´ = l k  współczynnik wypeÅ‚-
p p
nienia).
Sterowanie kluczowe stosowane w przypadkach wykorzystania regulatora w charakte-
rze łącznika statycznego prądu przemiennego nie jest przedmiotem ćwiczenia.
Podstawowe zależności opisujące układy regulatorów
1) Sterowanie symetryczne
Obciążenie RL
Dowolny układ regulatora  rysunek 9.3a, można sprowadzić do schematu zastępczego
jak na rysunku 9.3b. Dla obciążenia RL , przy pominięciu impedancji linii zasilającej i si-
nusoidalnym napiÄ™ciu zasilania u(t) = ULm sin É t oraz zaÅ‚ożeniu, że tyrystory sÄ… elementa-
mi idealnymi, równanie napięciowe obwodu ma postać:
di(t)
R i(t) + L = ULm sin(É t +Ä…z ) (9.1)
dt
obowiÄ…zujÄ…cÄ… dla Ä…z d" É t d" Ä…w . RozwiÄ…zaniem tego równania jest wyrażenie na przebieg
prÄ…du, obwodu:
ULm
(9.2)
i(t) = [sin(É t +Ä…z -Õ) - sin(Ä…z -Õ) e-ctgÕ Ét]
Z
które obowiązuje dla obu półokresów napięcia zasilającego z tym, że w okresie ujemnych
półokresów prąd i(t) ma wartości ujemne. Zatem prąd odbiornika jest ciągiem impulsów
opisanych zależnością (9.2), przewodzonych na przemian przez oba tyrystory  rys. 9.4b 
na którym przedstawiono także przebiegi napięć odbiornika u oraz tyrystora uT .
Przy określonej wartości kąta ąz = ąz kr , kąt przewodzenia każdego z tyrystorów osiąga
wartość ą = Ą , czyli chwila wyłączenia poprzedniego tyrystora pokrywa się z chwilą za-
p
łączenia następnego. Prąd odbiornika jest wówczas ciągły i sinusoidalny, czyli ą = Ą jest
p
(w stanie ustalonym) maksymalnym kątem przewodzenia, który nie może być zwiększony
przez dalsza zmniejszanie ąz . Wynika stąd, że zakres sterowania układu wynosi:
Ä…z kr d" Ä…z d" Ä„
a krytyczna wartość kąta załączenia ąz kr jest jego minimalną wartością, przy której moż-
liwa jest regulacja prądu odbiornika. Z zależności (9.2) otrzymuje się:
Ä…z kr = Õ
Dla zapewnienia przepływu symetrycznego prądu przemiennego odbiornika, szerokość
impulsów bramkowych wyzwalających tyrystory nie może być mniejsza od różnicy
(Õ -Ä…z ). W przeciwnym przypadku impuls wyzwalajÄ…cy podawany na bramkÄ™ tyrystora
nieprzewodzącego zakończy się wcześniej, nim prąd tyrystorze przewodzącym zmaleje do
zera. Zatem tyrystor pierwszy nie przejdzie w stan przewodzenia, a na odbiorniku pojawi
się składowa stała napięcia.
a) b)
Rys.9.3. Schemat ideowy a) oraz zastępczy b) układu odwrotnie równoległego
a) b)
Rys.9.4. Teoretyczne przebiegi czasowe napięć i prądów w regulatorze:
a) dla obciążenia R , b) dla obciążenia RL
Zmiana kąta ąz w całym zakresie sterowania (ąz kr d" ąz d" Ą ) umożliwia ciągłą regula-
cję wartości skutecznej napięcia, a tym samym wartości skutecznej prądu i mocy czynnej
odbiornika od zera do wartości maksymalnej. Wartość skuteczna napięcia odbiornika okre-
ślona jest wzorem:
Ä…
p
Å"
2
1 1
U = [Ä…
Lm p p p
+"U sin2(É t +Ä…z ) dÉ t = UL Ä„ - sinÄ… cos(2Ä…z +Ä… )] (9.3)
Ä„
0
Dla obciążenia RL  ze względu na uwikłaną postać równania (9.2) praktycznie nie-
możliwe jest analityczne określenie kąta przewodzenia ą = ąw -ąz , a tym samym warto-
p
ści skutecznych napięcia i prądu oraz mocy czynnej odbiornika. W literaturze, m.in.
[20,24,33], podawane sÄ… wykresy Ä…w = f (Ä…z ) oraz U , I, P = f (Ä…z ) dla tgÕ jako parame-
tru, na podstawie których można wyznaczyć wartości ą ,U , I oraz P .
p
W obliczaniach przybliżonych (szczególnie dla maÅ‚ych wartoÅ›ci kÄ…ta Ä…z i tgÕ e" 2 ) im-
puls prÄ…du można traktować jako półokres sinusoidy o czasie trwania Ä… É i wartoÅ›ci
p
maksymalne imax (wyznaczonej z równania (9.2)) opisany równaniem:
ëÅ‚ öÅ‚
ìÅ‚ ÷Å‚
i(t) H" imax sinìÅ‚ Ä„ É t (9.4)
÷Å‚
íÅ‚Ä… p Å‚Å‚
Wówczas wartość skuteczną prądu określa wzór:
Ä…
p
Ä…
ëÅ‚ öÅ‚
2 p
1 Ä„
I = imax sin2ìÅ‚ É t ÷Å‚dÉ t = Å"imax (9.5)
+" ìÅ‚ ÷Å‚
Ä„ Ä… 2Ä„
p
íÅ‚ Å‚Å‚
0
a moc czynnÄ… odbiornika:
Ä…
2 p 2
Pp = R I = R Å"imax (9.6)
2Ä„
Obciążenie R
Dla obciążenia R (tgÕ = 0 ) wyrażenie (9.2) upraszcza siÄ™ przyjmujÄ…c postać:
ULm
(9.7)
i(t) = sin(É t +Ä…z )
R
zgodnie z którą kąt przewodzenia (rys. 9.4a) wynosi:
Ä… = Ä„ -Ä…z (9.8)
p
a maksymalne wartości prądu tyrystora opisane są wyrażeniami:
ULm
Å„Å‚
dla Ä…z d" Ä„ 2
ôÅ‚
Imax = (9.9)
òÅ‚UR
Lm
ôÅ‚
sinÄ…z dla Ä…z > Ä„ 2
ół R
Wartość skuteczna napięcia odbiornika wyraża się wzorem:
.
ëÅ‚Ä„
1 1
U = UL -Ä…z + sin 2Ä…z öÅ‚ (9.10)
ìÅ‚ ÷Å‚
Ä„ 2
íÅ‚ Å‚Å‚
a wartość skuteczna prądu I oraz moc czynna odbiornika Pp są odpowiednio:
2
2
U U
I = , Pp = R I = (9.11)
R R
Obciążenie L
Dla obciążenia L (tgÕ " ) wyrażenie (9.2) upraszcza siÄ™ do postaci:
ULm
i(t) = [cosÄ…z - cos(É t +Ä…z )] (9.12)
É L
KÄ…t przewodzenia tyrystora wynosi:
Ä… = 2(Ä„ -Ä…z ) (9.13)
p
a maksymalną wartość prądu określa wzór:
ULm
Imax = (1+ cosÄ…z ) (9.14)
ÉL
Wartość skuteczna napięcia odbiornika określona jest analogicznie:
.
ëÅ‚Ä„
2 1
U = UL -Ä…z + sin 2Ä…z öÅ‚ (9.15)
ìÅ‚ ÷Å‚
Ä„ 2
íÅ‚ Å‚Å‚
a wartość skuteczną prądu:
UL 2
3
U = (Ä„ -Ä…z )(2 + cos2Ä…z ) + sin 2Ä…z (9.16)
ÉL Ä„ 2
Wskaz
niki energetyczne
Współczynnik mocy układu  , dla dowolnego rodzaju obciążenia określony jest wzo-
rem:
PpL
 = (9.17)
PsL
Dla obciążenia R , współczynnik mocy można wyznaczyć z wzoru:
.
ëÅ‚Ä„
1 1
 = -Ä…z + sin 2Ä…z öÅ‚ (9.18)
ìÅ‚ ÷Å‚
Ä„ 2
íÅ‚ Å‚Å‚
W przypadku obciążenia RL współczynnik mocy jest funkcjÄ… Ä…z i tgÕ . Wyrażenia na
moce: czynną PpL oraz pozorną PsL pobierane z sieci mają postać uwikłaną, stąd w litera-
turze, m.in. [20,24], podawane sÄ… wykresy zależnoÅ›ci  = f (Ä…z ) dla tgÕ jako parametru.
Wynika z nich, że  zmienia siÄ™ w granicach 0 d"  d" cosÕ . Spowodowane jest to tym, że
układ pobiera dodatkową moc odkształcenia, której wartość zależy od ą . Jest to istotna (z
z
energetycznego punktu widzenia) wada tyrystorowych regulatorów napięcia.
Sprawność układu regulatora określa wzór:
Pp 1
· = = (9.19)
PpL "Pp
1+
Pp
gdzie: Pp  moc czynna odbiornika,
"Pp  straty mocy czynnej w układzie regulatora.
Sprawność regulatora w zakresie regulacji 0 d"  d" 2Ä„ / 3 przekracza µ > 0,95 . Dla
większych wartości ą sprawność szybko maleje ze względu na znaczny wzrost współ-
z
czynnika kształtu prądu tyrystora.
2) Sterowanie odwrotnie-symetryczne
Zwiększenie kąta załączenia ąz1 jednego z tyrystorów układu odwrotnie-równoległego
przy jednoczesnym zmniejszaniu kąta ąz2 drugiego, pozwala na regulację składowej stałej
napięcia i prądu odbiornika od wartości dodatniej, przez zero do wartości ujemnej  rysu-
nek 9.5.
Rys. 9.5. Teoretyczny przebieg napięcia regulatora sterowanego
odwrotnie-symetrycznie dla obciążenia R
Występuje przy tym składowa przemienna o amplitudzie porównywalnej z wartością skła-
dowej stałej. Prąd w poszczególnych półokresach napięcia zasilającego przy obciążeniu
RL opisany jest także równaniem (9.2), lecz dla każdego półokresu obowiązuje inna war-
tość kąta ą (ąz1 `" ąz2 ).
z
Dla obciążenia R średnia wartość napięcia odbiornika wynosi:
1 1
Ud = ULm (cosÄ…z1 - cosÄ…z2) = ULm cosÄ…z1 (9.20)
2Ä„ Ä„
a wartości średnia i skuteczna prądu:
Ud 1 ULm
Id = = cosÄ…z1 (9.21)
R Ä„ R
oraz:
UL 1 (Ä„ + sin 2Ä…z1)
U
I = = (9.22)
R R 2Ä„
Moce średnia i czynna odbiornika określone są odpowiednio:
2
Pd = Ud Id , Pp = RI (9.23)
a sprawność układu wynosi:
Pd
· = (9.24)
PpL
Tyrystorowe regulatory napięcia przemiennego sterowane odwrotnie-symetrycznie
znajdują zastosowanie w napędach śledzących. W literaturze, m.in. [6], przeprowadzona
jest dokładna analiza pracy tych układów i podana są zależności do wyznaczenia pełnych
charakterystyk.
3) Sterowanie pulsowe
W układzie odwrotnie-równoległym sterowanym pulsowo regulacja wielkości wyjścio-
wych jest wielostopniowa z liczbą stopni l . Prąd obwodu składa się z ciągu kolejnych,
pełnych okresów sinusoidy prądu (w czasie tp ) oraz przerw bezprądowych (w czasie
k
- tp )  rysunek 9.2c. Ponieważ współczynnik wypeÅ‚nienia ´ zmienia siÄ™ dyskretnie,
p
f
zatem wartości skuteczne, prądu i napięcia oraz moc czynna odbiornika zmieniają się we-
dług krzywych schodkowych [24]. Wartość skuteczna ciągu sinusoid prądu wynosi:
t
p
2 2
l
I (´ ) = ILm sin É t d t = I ´ (9.25)
p p
+"
k
0
Wartość skuteczna napięcia odbiornika określona jest analogicznie:
U (´ ) = UL ´ (9.26)
p p
Przy założeniu, że napięcie zasilające nie zawiera wyższych harmonicznych, moc czyn-
na odbiornika wyraża się wzorem:
Pp (´ ) = ULIL1 cosÕL1
p
Podstawowa harmoniczna iL1(t) ciągu sinusoid prądu wyraża się zależnością:
iL1(t) = Im ´p sin É t
i jest w fazie z przebiegiem czasowym ciÄ…gu sinusoid prÄ…du niezależnie od wartoÅ›ci ´ ,
p
czyli ÕL1 = Õ , zatem:
Pp (´p ) = ULI ´p cosÕ (9.27)
Moc pozorna pobierana z sieci wyraża się wzorem:
PsL(´p ) = ULI (´p ) = ULI ´p (9.28)
a współczynnik mocy  i sprawność ukÅ‚adu · wynoszÄ… odpowiednio:
Pp (´p )
 = = ´p cosÕ (9.29)
PsL (´p )
oraz:
Pp (´p )
· = (9.30)
PpL(´p )
Zaletą pulsowego sterowania regulatora jest stała wartość mocy biernej pobieranej przez
ukÅ‚ad z sieci zasilajÄ…cej, mimo zmieniajÄ…cej siÄ™ wartoÅ›ci ´ , co jest wynikiem staÅ‚ego, nie-
p
zależnego od ´ przesuniÄ™cia podstawowej harmonicznej prÄ…du odbiornika wzglÄ™dem na-
p
pięcia zasilającego.
3-FAZOWE UKA
ADY TYRYSTOROWYCH
STEROWNIKÓW NAPI
CIA PRZEMIENNEGO
Ogólna charakterystyka sterowników
3-fazowe układy tyrystorowych regulatorów napięcia przemiennego różnią się między
sobą schematem połączeń, liczbą i rodzajem stosowanych zaworowi oraz sposobem ich
sterowania; określa to właściwości i możliwości wykorzystania układów.
Ze względu na konstrukcję dzielą się one na:
1) układy symetryczne j( symetria fazowa) ,
2) układy niesymetryczne.
3-fazowe układy regulatorów symetrycznych buduje się. z:
 trzech 1-fazowych regulatorów symetrycznych (odwrotnie-równoległe połączenie
dwóch tyrystorów)  rysunek 10.1a,b,c,
a) b)
c) d)
e) f)
g) h)
Rys.10.1. Uproszczone schematy obwodów głównych 3-fazowych układów regulatorów
napięcia przemiennego  sterowane kluczowo; są to łączniki statyczne,
stosowane coraz częściej zamiast tradycyjnych łączników stykowych.
 trzech 1-fazowych regulatorów niesymetrycznych (tyrystorowo-diodowych)  rysu-
nek 10.1d,
 trzech tyrystorów (tzw. układ trójtyrystorowy)  rysunek 10.1e; układ równoważny
układowi dwusymistorowemu  rysunek 10.1f; może zasilać wyłącznie odbiorniki
połączone w gwiazdę bez przewodu zerowego [24],
3-fazowe układy niesymetryczne posiadają regulatory 1-fazowe (z zasady symetryczne)
włączone w dwie lub jedną fazę odbiornika  rysunek 10.1g,h).
Ze względu na sposób sterowania 3-fazowe układy symetryczne dzielą się na:
 sterowane fazowo symetrycznie; są to bezstopniowe symetryczne układy, regulato-
rów, stosowane głównie w układach napędowych prądu przemien nego, automatyce
elektrotermicznej oraz technice oświetleniowej,
 sterowane fazowo niesymetrycznie; są to bezstopniowe niesymetryczne układy regu-
latorów, stosowane m.in. w napędach śledzących,
 sterowane pulsowo; są to pulsowe układy regulatorów, stosowane głównie w ukła-
dach napędowych prądu przemiennego.
3-fazowe układy niesymetryczne (sterowane z zasady fazowo), spełniają zawsze funk-
cje bezstopniowych niesymetrycznych układów regulatorów; stosowane są głównie
w układach napędowych prądu przemiennego.
Przedmiotem ćwiczenia są wyłącznie 3-fazowe układy trzech 1-fazowyeh regulatorów
symetrycznych i niesymetrycznych sterowanych fazowo symetrycznie, tzn. układy
o schematach jak na rysunku 10.1a,d.
Działanie 3-fazowych układów regulatorów
3-fazowe regulatory symetryczne zasilające odbiorniki połączone w gwiazdą z przewo-
dem zerowym lub w trójkąt  rysunek 10.1a,b, sterowane fazowo symetrycznie są naj-
prostsze w działaniu. Prąd w każdej fazie odbiornika nie zależy od prądów w pozostałych
dwóch fazach. Regulatory 1-fazowe znajdujące się w każdej fazie pracują niezależnie od
siebie, a przebiegi napięć i prądów fazowych opisane są zależnościami przedstawionymi
w p. 9.2. Na rysunku 10.2 podano przykładowe przebiegi napięć w układzie z rysunku
10.1a dla obciążenia RL (tgÕ = 1) i kÄ…ta Ä…z = 60o .
3-fazowe regulatory symetryczne zasilające odbiorniki połączone w gwiazdę bez prze-
wodu zerowego (rys. 10.3a), charakteryzują się złożonymi przebiegami czasowymi napięć
i prądów. Symetryczna regulacja kąta załączenia tyrystorów, w zależności od kąta fazowe-
go obwodu tgÕ oraz wartoÅ›ci Ä…z prowadzi do wystÄ™powania pracy jednofazowej lub wie-
lofazowej. Na rysunku 10. 4 przedstawiono przebiegi napięć w układzie z rysunku 10.3a
dla obciążenia RL ( tgÕ = 1) oraz Ä…z = 60o . ZaÅ‚ożono peÅ‚nÄ… symetriÄ™ odbiornika i
Rys.10.2. 3-fazowy układ regulatora symetrycznego napięcia przemiennego obciążonego odbiornikiem RL
połączonym w gwiazdę z przewodem zerowym lub w trójkąt; a) diagramy przewodzenia i blokowania zawo-
rów dla ą = 60o , b) przebieg napięcia na tyrystorach fazy A; c) przebieg napięcia fazowego odbiornika,
z
d) przebieg napięcia międzyfazowego odbiornika
sterowania (ązA = ązB = ązC = ąz ). Kąt załączenia tyrystorów danej fazy liczony jest od
punktu przejścia napięcia tej fazy przez zero. Podstawą konstrukcji przebiegów napięć w
układzie jest określenie chwil występowania impulsów bramkowych i kąta przewodzenia
poszczególnych tyrystorów w odniesieniu do trzech fazowych napięć zasilających uR , uS ,
uT  rysunek 10.4a.
a) b)
Rys. 10.3. 3-fazowy układ regulatora symetrycznego nacięcia przemiennego obciążony odbiornikiem
połączonym w gwiazdę bez przewodu zerowego; a) schemat układu, b) wykres wskażowy napięć
Przy kącie ąz < ązkr , występuje w układzie jedynie praca trójfazowa. Kąt przewodzenia
każdego z tyrystorów jest równy ą = Ą , a prąd i napięcie są sinusoidalne (wartość kąta
p
ązkr jest taka sama jak w 1-fazowym układzie regulatora). Dla ąz > ązkr występują na
przemian okresy pracy trójfazowej i dwufazowej. Jeżeli przewodzą zawory fazy B i C od-
biornika, a zawory fazy A są zablokowane, wówczas napięcie na. zaworach tej fazy jest
równe 1,5-krotnej wartości napięcia fazowego (rys. 10.3b oraz rys. 10.4b). Odpowiada to
pracy dwufazowej, przy której potencjał punktu zerowego odbiornika różni się od poten-
cjału punktu zerowego sieci 0. Po załączeniu zaworów fazy A, przy przewodzących zawo-
rach faz B i C występuje praca trójfazowa, a napięcie na odbiorniku jest równe fazowemu
napięciu zasilania. Przy pracy dwufazowej napięcie na odbiorniku równe jest połowie na-
pięcia międzyfazowego faz aktualnie przewodzących prąd (np. uA = (1/ 2)uRS lub
uA = (1/ 2)uRT  rysunek 10.4c. Gdy żaden z tyrystorów danej fazy nie przewodzi, napięcie
na odbiorniku jest równe zero. Przy zwiększaniu kąta ąz zanika w układzie praca trójfa-
zowa (rys. 10.5), a przy dalszym jego wzroście  praca dwufazowa. Zatem granice pracy
jedno lub wielofazowej ukÅ‚adu zależą od wartoÅ›ci kÄ…ta Ä…z oraz tgÕ .
Regulator trójfazowy pracujący w tym układzie doprowadza energię do odbiornika tyl-
ko wtedy, gdy pracuje trójfazowo lub dwufazowo. Dla kątów załączenia 150o d" ąz d" 180o
występuje wyłącznie praca jednofazowa, napięcie na odbiorniku jest równe zero. Zatem
zakres sterowania wynosi:
Ä…zkr d" Ä…z d" 150o (10.1)
Na rysunku 10.6 przedstawiono przebiegi napięć w tym samym układzie regulatora przy
pracy 3-2 fazowej dla obciążenia R (ąz = 45o ), a na rysunku 10.7 dla obciążenia L
(ąz = 105o ). Oba stany prący określone są następującymi przedziałami:
a) dla obciążenia R :
 praca 3-2 fazowa 0o d" Ä…z d" 60o ,
 prÄ…ca 2-1 fazowa 60o d" Ä…z d" 120o ,
 praca 1-0 fazowa 120o d" Ä…z d" 180o ,
b) dla obciążenia L :
 praca 3-2 fazowa 0o d" Ä…z d" 120o ,
 prÄ…ca 2-1 fazowa 120o d" Ä…z d" 150o ,
 praca 1-0 fazowa 150o d" Ä…z d" 180o ,
Z przedstawionej pracy układu wynikają wymagania dotyczące szerokości :impulsów
bramkowych wyzwalających tyrystory. Aby układ przy ąz > ązkr pracował poprawnie, na
każdy tyrystor muszą być podawane albo dwa krótkie impulsy przesunięte względem sie-
bie o 60°el, albo jeden impuls o szerokoÅ›ci wiÄ™kszej od 60°el. Podobnie jak w ukÅ‚adach 1-
fazowych, przy kÄ…tach Ä…z < Ä…zkr wymagana szerokość impulsów wynosi (Õ -Ä…z ).
Przebiegi napięć w 3-fazowym układzie regulatora symetrycznego tyrystorowo-
diodowego dla obciążenia RL ( tgÕ = 1) i Ä…z = 60o przedstawiono na rysunku 10.8. PeÅ‚ny
zakres sterowania układu wynosi ązkr d" ąz d" 210o . Charakteryzuje się niesymetrią czaso-
wą występowania impulsów prądowych (dodatniego i ujemnego) w obciążeniu w okresie
napięcia zasilającego. Dla prawidłowej pracy układu przy ąz > ązkr wymagany jest jedy-
nie jeden krótki impuls bramkowy w okresie napięcia zasilającego.
Wyrażenia określające przebieg napięć i prądów odbiornika przy zasilaniu z
3-fazowych regulatorów napięcia przemiennego są złożone, a obliczenia przeprowadza się
zwykle za pomocÄ… maszyn matematycznych. W literaturze [6,32] przedstawiona jest anali-
za teoretyczna tych ukÅ‚adów oraz podane sÄ… zależnoÅ›ci U, I, P = f (Ä…z ) dla tgÕ jako pa-
rametru [20,24,33].
Współczynnik mocy układu opisany jest wzorem ogólnym:
PpL
 = (10.2)
PsL
gdzie: PpL  moc czynna pobierana z sieci, PpL  moc pozorna pobierana z sieci.
Ponieważ wyrażenia określające poszczególne moce mają złożoną formę, obliczenie 
wymaga stosowania maszyn matematycznych. Współczynnik mocy  zmienia się w gra-
nicach 0 d"  d" cosÕ 0, ze wzglÄ™du na dodatkowy pobór mocy biernej (odksztaÅ‚cenia), któ-
rej wartość jest funkcją kąta ąz .
Rys.10.4. 3-fazowy układ regulatora symetrycznego napięcia przemiennego obciążony odbiornikiem RL
połączonym w gwiazdę bez przewodu zerowego; a) diagramy przewodzenia i blokowania zaworów
dla a2 = 60°, b) przebieg napiÄ™cia na tyrystorach fazy A, c) przebieg napiÄ™cia fazowego odbiornika,
d) przebieg napięcia międzyfazowego odbiornika
Rys.10.5. 3-fazowy układ regulatora symetrycznego napięcia przemiennego obciążony odbiornikiem RL
połączonym w gwiazdę bez przewodu zerowego; a) diagramy przewodzenia i blokowania zaworów
dla a 120°, b) przebieg napiÄ™cia na tyrystorach fazy A, c) przebieg napiÄ™cia fazowego odbiornika,
d) przebieg napięcia międzyfazowego odbiornika
Rys.10.6. 3-fazowy układ regulatora symetrycznego napięcia przemiennego obciążony odbiornikiem R
połączonym w gwiazdę bez przewodu zerowego; a) diagramy przewodzenia i blokowania zaworów
dla d) przebieg napięcia międzyfazowego odbiornika
Rys.10.7. 3-fazowy układ regulatora symetrycznego napięcia przemiennego obciążony odbiornikiem L
połączonym w gwiazdę bez przewodu zerowego; a) diagramy przewodzenia i blokowania zaworów
dla a = 105°, b) przebieg napiÄ™cia na tyrystorach fazy A, c) przebieg napiÄ™cia fazowego odbiornika,
d) przebieg napięcia międzyfazowego odbiornika
Rys.10.8. 3-fazowy układ regulatora symetrycznego napięcia przemiennego tyrystorowo-diodowy obciążony
odbiornikiem RL połączonym w gwiazdę bez przewodu zerowego: a) diagramy przewodzenia i blokowania
zaworów dla a = 60°, b) przebieg napiÄ™cia na zaworach fazy Af c) przebieg napiÄ™cia fazowego odbiornika,
d) przebieg napięcia międzyfazowego odbiornika