Тиристорные контакторы

Тиристорный контактор или тиристорный переключатель переменного тока (ТППТ) - полностью бесконтактный аппарат.Если контактор – это электрический аппарат, предназначенный для дистанционной коммутации силовых электрических цепей низкого напряжения, то полупроводниковый контактор – аппарат, выполняющий функции контактора, посредством использования полупроводниковых коммутационных аппаратов.

Наиболее часто тиристорные переключатели переменного тока строятся по схеме встречно – параллельного включения тиристоров VS 1, VS 2 (рис.6.6). При этом блок управления (БУ) вырабатывает импульсы в момент перехода питающего напряжения через ноль (для активной нагрузки). Эти импульсы сдвинуты один относительно другого на 180⁰ и открывают тиристоры поочередно таким образом, что в цепи нагрузки проходит синусоидальный переменный ток. Выключение тиристоров происходит при снижении мгновенного значения тока нагрузки до величины, называемой током удержания. Так как каждый период происходит выключение тиристоров, то в начале следующего периода из БУ должен поступить импульс, вновь открывающий тиристор.

Достоинства ТППТ:

1) высокий КПД за счет малого падения напряжения в открытом состоянии (около 1-2В);

2) высокое быстродействие (время включения тиристора не более 10 микросекунд);

3) большой коэффициент усиления по мощности (порядка 10⁵ - 10⁶);

4) малые габариты;

5) постоянная готовность к работе.

На рис.6.6 приведена принципиальная схема тиристорного контактора для управления установкой контактной сварки

При импульсном (кратковременном) замыкании кнопки SB 1 по электронному реле времени КT, будет протекать ток и замкнется (без выдержки времени) контакт КT в цепи управления тиристоров, тиристоры VS1, VS2 становятся проводящими: VS 1 - в положительную полуволну напряжения, VS2 - в отрицательную. Проводимость тиристоров будет существовать пока контакт реле времени КТ замкнут. По истечение выдержки времени контакт КT размыкается, на управляющие электроды тиристоров не будет поступать отпирающее напряжение, тиристоры теряют проводимость при первом переходе тока через нуль и тем самым «разрывают» первичную цепь сварочного трансформатора, сварочный ток прекращается. Так как длительность протекания тока для получения одной сварочной точки при контактной сварке составляет до 1с, поэтому только тиристорный контактор совместно с электронным реле времени способен обеспечить протекание тока в течение столь непродолжительного времени.

R-C цепь, параллельная тиристорам, необходима для их защиты от возможных коммутационных перенапряжений, так как согласно второму закону коммутации напряжение на конденсаторе не может увеличиться скачкообразно. Сопротивление R ₀ необходимо для подбора соответствующей величины тока управления тиристорами. Диоды VD1,2 обеспечивают необходимую полярность тока управления на управляющих электродах соответствующих тиристоров в положительную и отрицательную полуволну напряжения сети.

Данный контактор называется неуправляемым, так как не позволяет регулировать величину тока нагрузки, а позволяет лишь подавать на нагрузку определённое число полуволн напряжения, обеспечивая заданную (за счет электронного реле времени) продолжительность тока нагрузки.

Рис.6.6. Принципиальная схема машины контактной сварки с тиристорным контактором, позволяющим регулировать длительность протекания сварочного тока

Пример. Контакт реле времени KТ оказывается замкнут на время 0,04с, тогда через сварочный трансформатор пройдут полные 4 полуволны напряжения, которые трансформируются и во вторичной цепи понижающего сварочного трансформатора TS возникнет такое же количество полуволн тока. Прохождение тока приведет к свариванию деталей. Для увеличения или уменьшения мощности в месте сваривания необходимо увеличить или уменьшить время замкнутого состояния КТ.

На рис. 6.7, 6.8 приведены схемы трехфазных контакторов для управления и регулирования мощности печей сопротивления. При соединении нагревательных элементов в треугольник, требуется тиристорный контактор на 6 тиристорах.

При соединении нагревательных элементов в звезду в одной из цепей каждой фазы возможно тиристор заменить на диод.

Часто вместо тиристоров также применяют симисторы, которые обладают свойствами встречно-параллельного соединения тиристоров, но имеют один управляющий электрод. При снятии управляющего тока закрываются для протекания обе полуволны тока.

Рис. 6.7. Электрическая схема трехфазного контактора с регулированием напряжения на каждом тиристоре

Рис. 6.8. Электрическая схема трехфазного контактора с регулированием напряжения в одном тиристоре фазы

6.3. Тиристорные управляемые пускатели
(тиристорные источники питания)

Принцип регулирования тока нагрузки основан на том, что последовательно с ней включаются твердотельные реле или тиристорные контакторы, которые обладают функцией изменять свою проводимость в пределах каждой полуволны напряжения переменного тока за счет системы импульсно-фазового управления (СИФУ) или за счет изменения величины временных интервалов включения-отключения электрической цепи – принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Рис. 6.9. Осциллограммы тока и напряжения в одной фазе СИФУ: а – α = φ, к нагрузке поступает максимальное напряжение – напряжение сети; б – α > φ, величина заштрихованной площади под осциллограммой напряжения на нагрузке равна действующему (среднеквадратичному) значению напряжения, увеличение α приводит к уменьшению действующего напряжения на нагрузке; в – i у – импульсы тока управления.

СИФУ - система импульсно-фазового управления обеспечивает подачу сигнала на управляющие электроды тиристоров с некоторым сдвигом относительно угла естественной коммутации электрической цепи с частотой для каждого тиристора, равной частоте периода переменного тока.

Если в каждый из полупериодов на управляющие электроды тиристоров VS1 и VS2 подаются положительные импульсы с углом управления a = j (j ‑ угол сдвига фаз между током и напряжением), то работа схемы будет аналогична неуправляемому тиристорному контактору. VS1, VS2 будут пропускать полную полуволну тока, и в нагрузке будет выделяться максимальная мощность. Если же от СИФУ будут приходить импульсы с углом a>j, то тиристоры будут открываться с некоторой задержкой и проводить неполный полупериод (в нагрузку будет подаваться действующее напряжение U меньшей величины, чем при a = j), и мощность нагрузки будет уменьшаться. Например, для активной нагрузки: P = U ²/ R _н.

Поиск по сайту: