Тиристорні контактори постійного струму.

При класифікації схем тиристорних контакторів за способом комутації тиристорів, зазвичай виділяють таку ознаку, як зв'язок включення і виключення основного тиристора контактора з загальним електромагнітним процесом в комутуючому контурі. У цьому сенсі розрізняють контактори: одноопераційні (або з одноступінчатою комутацією), двохопераційні і трьохопераційні (або з двоступінчатою комутацією).

У одноопераційних контакторах подача керуючого імпульсу на основний тиристор викликає його включення, а виключення відбувається унаслідок коливного характеру струму, що протікає через тиристор. Керувати моментом виключення тиристора незалежно від моменту його включення не можна. У контакторах з двоступінчатою комутацією виключення основного тиристора можна проводити практично незалежно від моменту його включення. У таких схемах виключення основного тиристора проводиться за допомогою підключення комутуючого кола, до основного тиристора, через допоміжний тиристор. Якщо підготовка комутуючого контуру до виключення основного тиристора пов'язана з додатковою операцією, наприклад з перезарядом комутуючого кола за допомогою включення тиристора переза­ряду (тобто введенням третьої операції), то такі схеми називають трьохопераційними.

Рис. 12.7. Схема контактора з конденсаторною комутацією Рис. 12.8. Процеси в контакторі

Найбільшого поширення набули схеми з двоступінчатою комутацією. На рис. 12.7 представлена схема простого контактора з конденсаторною комутацією, що здійснюється підключенням комутуючого конденсатора Ск паралельно до основного тиристора VS. У схемі для протікання струму, обумовленого енергією, накопиченою в індуктивному навантаженні, передбачений діод VD2. Нехай конденсатор Ск заряджений з вказа­ною полярністю напруги (рис. 12.8). При подачі у момент часу t0 імпульсу на тиристор VS - він включається, і на наван­тажен­ня подається напру­га Uвх. Одночасно починається коливний процес перезаряду конденсатора по контуру Ск –VS–VD1– L1. Процес перезаряду закінчується у мо­мент t1 (струм конденсатора досягає 0). Діод VD1 блокує подальше протікання процесу перезаряду і в результаті на конденсаторі буде напруга з протилежною полярністю. Таким чином, комуту­ючий конденсатор підготов­лений до виключення основного тиристора VS. Для виключення основ­ного тиристора на комутуючий тиристор VSК в момент часу t2 подається керуючий імпульс. Включення тиристора VSK приводить до виклю­чення тиристора VS. Розрядний струм конден­сатора CK направлений протилежно струму наванта­ження iн, що протікає через тиристор VS. Після виключення тиристора VS струм починає протікати через тиристор VSK і відбувається перезаряд конденсатора СК. Доки напруга на конденсаторі не змінить свій знак (момент t3) до

основного тиристора VS буде прикладено зворотну напругу. Процеси, що протікають на інтервалі перезаряду конденсатора більш швидкоплинні ніж процеси в навантаженні. Можна вважати, що струм Iн за цей час істотно не змінюєься, тому процес зміни напруги на конденсаторі С_К в процесі перезаряду відбувається практично по лінійному закону. У момент часу t₄ напруга на конденсаторі С_К досягає значення Uвх і процес перезаряду припиняється. Це пояснюється тим, що при подальшому підвищенні напруги відбувається включення зворотного діода, до якого прикладена різниця напруги Uвх і конденсатора Uс. У результаті цього струм Iн починає протікати через діод VD2.

Ємність комутуючого конденсатора С_К в даній схемі визначається струмом наванта­ження і вхідною напругою. Основними недоліками схеми є збільшення тривалості комутаційного процесу при виключенні в режимах малих навантажень. Це обумовлено тим, що тривалість перезаряду С_К збільшується із зменшенням струму перезаряду, тобто Ін. Іншим недоліком є додаткове завантаження основного тиристора струмом в період підготовки С_К до комутації. Крім того, у момент виключення тиристора VS на навантаженні виникає приблизно двократна перенапруга щодо значення Uвх.

Рис. 12.9. Схема контактора з додатковим контуром перезаряду комутуючого конденсатора.

Залежність тривалості комутаційного процесу від струму навантаження можна істотно зменшити, якщо в схему ввести додатковий контур перезаряду комутуючого конденсатора (діод VD3 і індутивність L2). У момент включення комутуючого тиристора VSк конденсатор Ск перезаряджатиметься не тільки струмом навантаження Ін, але і струмом коливального контуру Ck-VSk-VD3-L2. Тривалість перезаряду конденсатора не може бути більше половини періоду коливного процесу в цьому контурі. Перенапруги на навантаженні не завжди можуть бути допустимі. На рис.12.10.а приведена схема, позбавлена цього недоліку.

Рис. 12.10. Схема контактора, яка дає змогу уникнути перенапруг на навантаженні.

Щоб підготувати схему до роботи необхідно зарядити конденсатор Ск. Для цього подається керуючий імпульс на тиристор VSк, через який і коло навантаження конденсатор заряджає з вказаною полярністю. Включення контактора здійснюється подачею у момент часу t₀ (рис. 12.10б) керуючого імпульсу на основний тиристор VS. Одночасно починається перезаряд конденсатора Ск по контуру Cк-Lk-VD2-VS. Коли півхвиля струму перезаряду ik спаде до нуля (момент часу t₁) діод VD2 закривається. Конденсатор Ск перезаряджений і підготовлений для комутації тиристора VS.

Для виключення тиристора VS у момент часу t₂ подається керуючий імпульс на тиристор VSк. При включенні тиристора VSк починається коливний процес в контурі Ск-VS-VSk-Lk, при цьому через тиристор VS протікатиме різниця струмів навантаження Ін і розрядного контура Ік. Коли ці струми стануть рівними (момент часу t₃) тиристор VS вимкнеться. Далі Ік продовжує зростати і через діод VD1 протікатиме різниця струмів Ік і Ін. Поки діод VD1 проводить струм до тиристора VS буде прикладено зворотню напругу, рівна прямій напрузі на діоді VD1. На цьому інтервалі часу тиристор VS вимикається. Коли струм Ік знову стане менше струму навантаження (момент часу t4) діод VD1 вимкнеться. Далі відбувається дозаряд конденсатора Ск струмом навантаження Ін по колу VSk-Lk-Ck-Zн до значення вхідної напруги Uвх. Після цього включається діод VD, що шунтує коло навантаження (момент часу t5). Якщо джерело вхідної напруги має однона­правлену провідність (наприклад, випрямляч), то розряд конденсатора Ск у зворотному напрямі стає неможливим і процес зміни напруги на конденсаторі закінчується.

Позитивними властивостями схеми (рис. 12.10а) є відсутність перенапруг не тільки в колі навантаження, але і на тиристорах, до яких прикладається тільки пряма напруга, що практично не перевищує вхідну напругу Uвх. Крім того наростання і зниження струму в напівпровідникових елементах відбувається плавно (за винятком наростання прямого струму тиристора VS), що покращує умови їх роботи в схемі і зменшує можливість виходу з ладу.

Дата добавления: 2017-02-01