Достоинства тиристоров способствуют широкому применению их в различных областях техники.
Тиристоры применяются в схемах регулируемых выпрямителей и преобразователей постоянного тока в токи промышленной и более высоких частот, используемых при частотном регулировании асинхронных двигателей, для генераторов индукционного нагрева, плавки, закалки металлов и сушки различных материалов, в схемах стабилизации частоты при переменной частоте вращения первичных генераторов (например, на судах и самолетах), для создания источников напряжения автономной сети повышенной частоты, питания переменным током автономных потребителей с повышенной надежностью электроснабжения и др.
Мощности подобных преобразователей лежат в пределах от сотен ватт до сотен киловатт при промышленном КПД 85—95 %, а частоты — от десятков герц до нескольких килогерц (для генераторов индукционного нагрева частоты достигают иногда 10—20 кГц).
Преобразователи на тиристорах превосходят по своим технико-экономическим показателям преобразователи на ионных и электронных приборах и ламповые генераторы, используемые для получения промышленных частот.
Габариты тиристорных преобразователей в 2—3 раза меньше габаритов преобразователей на тиратронах и ламповых генераторов, что объясняется малыми габаритами самих тиристоров, отсутствием накала, низким напряжением источников питания, малой мощностью управляющих устройств и т. п.
Стоимость тиристорных преобразователей ниже стоимости преобразователей других типов, а возможность выполнения их полностью на полупроводниковых приборах позволяет повысить надежность, что особенно важно в случае работы преобразователей в системах без обслуживающего персонала.
Отсутствие накала обеспечивает мгновенную готовность тиристорных преобразователей к работе и повышает экономичность устройств.
Имеются также сведения об использовании тиристорных передатчиков в системах гидроакустики, связи и навигации, работающих на частотах до 300 кГц (до этого в указанных передатчиках большой мощности применялись в выходных каскадах только электронные лампы).
Так, например, был изготовлен передатчик на частоты 10—90 кГц. Максимальная мощность передатчика, равная 150 кВт, обеспечивается на частотах 10—30 кГц. С повышением частоты она понижается и на частоте 90 кГц составляет 10 кВт.
Коэффициент усиления по мощности оконечного каскада передатчика равен 67 дБ. В передатчике используется 96 тиристоров, и занимаемый им объем составляет 2,8 м3, что приблизительно в десять раз меньше объема, занимаемого аналогичным передатчиком на электронных лампах.
Промышленный КПД передатчика достигает 86%. В работе указано, что изготовлен тиристорный передатчик СДВ-диапазона на мощность 1 МВт.
Применяемые в преобразователях и передатчиках тиристорные устройства могут быть разбиты на четыре основные группы: однотактные тиристорные генераторы, двухтактные генераторы (инверторы), многотактные генераторы незатухающих колебаний повышенной частоты и усилители.
В первую группу включены генераторы, предназначенные для получения как затухающих, так и незатухающих колебаний в контуре нагрузки, причем контур нагрузки, используемый обычно в схемах таких генераторов, возбуждается одним тиристором (если в генераторе есть другие тиристоры и диоды, то они играют вспомогательную роль).
Режим работы генератора при генерировании затухающих колебаний аналогичен режиму ударного возбуждения колебательного контура (или контуров) импульсом тока, а при генерировании незатухающих колебаний — режиму работы однотактного лампового (транзисторного) генератора.
Энергия при незатухающих колебаниях поступает в контур нагрузки один раз за период колебаний высокой частоты. Время, когда на аноде тиристора сохраняется отрицательное напряжение (схемное время выключения), у генераторов незатухающих колебаний меньше половины периода генерируемой частоты.
В двухтактных генераторах (инверторах) передача энергии в нагрузку осуществляется двумя или большим числом тиристоров, а режим работы их похож на режим работы двухтактных ламповых (транзисторных) генераторов.
Схемное время выключения у них, так же как и в предыдущем случае, не превосходит половины периода генерируемой частоты.
Основным фактором, ограничивающим частоту генерируемых колебаний в однотактных генераторах незатухающих колебаний и инверторах, является недостаточное схемное время выключения. Для увеличения его могут быть использованы многотактные генераторы незатухающих колебаний.
Одна из схем таких генераторов приведена на рис. 5-10. В этих генераторах используются два или большее число тиристоров, режим работы каждого из которых аналогичен режиму работы лампы (транзистора) в умножителе частоты, т. е. импульс тока протекает через каждый тиристор один раз за несколько периодов высокочастотных колебаний.
После окончания прохождения импульса тока на аноде тиристора сохраняется отрицательное напряжение в течение длительного времени, обычно большего половины периода генерируемых колебаний.
Значение этого времени зависит от числа тиристоров в генераторе и частоты поступления энергии в контур нагрузки, которая, в свою очередь, определяется добротностью контура и допустимой неравномерностью колебаний в нем. На практике это время достигает нескольких периодов колебаний высокой частоты.
Если два тиристора не обеспечивают получение незатухающих колебаний в контуре нагрузки (амплитуда колебаний сильно изменяется в паузе между двумя соседними импульсами тока тиристоров), то число их увеличивают.
При этом частота следования импульсов тока через каждый тиристор сохраняется, а частота поступления энергии в контур нагрузки возрастает. Тиристорные усилители предназначены для усиления сигналов произвольной формы, частотный спектр которых обычно лежит в диапазоне звуковых частот, и могут быть использованы в качестве модуляторов или регуляторов напряжения.
