今回は交流電力調整装置について記事にしました。
参考書ではあまりみたことがないと思いますが、試験問題では出てきています。
今回も負荷にかかる電流、電圧特性をみていきます。
それでは、いってみましょう。
交流電力調整装置の回路図
交流電力調整装置はこのような回路になります。
v[V]:電源電圧、vd[V]:負荷にかかる電圧、th1,th2:サイリスタ
サイリスタを逆並列に接続した回路になります。
電源の電圧波形を図示します。
サイリスタのゲートへの信号をθ=αとします。
負荷の遅れ角をΦとします。
ゲート信号αはα>Φとします。理由はΦ<αとするとどのようになるか考えてみるとわかります。
0<θ<π/2の範囲で考えます。電源電圧はプラスです。th1がonする候補となります。
しかし、0<θ<Φのとき電流はマイナスになります。
サイリスタもダイオード同様一方向にしか電流を流すことができません。
逆方向には電流を流すことができないので、サイリスタには電流が流れません。
サイリスタに電流が流れないのでゲート信号αを与えてもth1はoffのままです。
このような理由からα>Φとしています。
この点についての詳細はこの記事を参照くださいませ。
参考記事の”負荷を誘導負荷”にした項目がオススメです。
負荷にかかる電流、電圧特性
今までと同じように位相ごとに回路の状態を確認しましょう。
α<θ<πのとき
θ=αのときにth1にゲート信号が入り負荷に電流が流れ始めます。
回路図にこの状況を示します。
負荷にかかる電圧は電源電圧と等しくなります。
π<θ<π+Φのとき
θ>πになると電源電圧がマイナスになります。
しかし、負荷が誘導負荷であるため上の回路図で示した電流の向きに電流が流れ続けます。
そのため、th1がoffできません。
この状況を回路図でみてみるとこのようになります。
図より負荷電圧には電源電圧のマイナスがでてくることになります。
π+Φ<θ<π+αのとき
θ＝π+Φのときに電流が0になるため、th1がoffになります。
th2にはゲート信号が入らないため、th2はoffのままです。
よって、負荷にかかる電流、電圧は0になります。
回路図に状態を示します。
π+α<θ<2πのとき
θ=π+αのときにth2がonします。これを回路図に示すとこのようになります。
負荷にかかる電圧は電源電圧と等しくなりマイナスです。
2π<θ<2π+Φのとき
電源電圧がプラスになりますが、負荷が誘導負荷であるため、負荷電流がth2に流れ続けます。
そのためth2をoffできません。
この状態を回路図に示すとこのようになります。
負荷電圧は電源電圧のプラス側が出てきます。
2π+Φ<θ<2π+αのとき
θ＝2π+Φのときに電流が0になるため、th2がoffになります。
th1にはゲート信号が入らないため、th1はoffのままです。
よって、負荷にかかる電流、電圧は0になります。
回路図に状態を示します。
0<θ<2πの負荷にかかる電流、電圧特性
上記の結果をまとめるとこのようになります。
ゲート信号αを制御することで、負荷にかかる電圧、電流を制御することができます。
このような由来から交流電力調整装置と言われているのでしょう。
本日はここまでです、毎度ありがとうございます。
