Тиристорные коммутаторы нагрузки (10 схем)
Для включения и отключения нагрузки (ламп накаливания, обмоток реле, электродвигателей и т.п.) зачастую используют тиристоры. Особенность этого вида полупроводниковых приборов и основное их отличие от транзисторов заключается в том, что они обладают двумя устойчивыми состояниями, без каких-либо промежуточных. Это состояние «включено», когда сопротивление полупроводникового прибора минимально, и состояние «выключено», когда сопротивление тиристора максимально. В идеале эти сопротивления приближаются к нулю или бесконечности.
Для включения тиристора на его управляющий электрод достаточно хотя бы кратковременно подать управляющее напряжение. Отключить тиристор (запереть) можно кратковременным выключением питания тиристора, сменой полярности питающего напряжения либо уменьшением тока в нагрузке ниже тока удержания тиристора.
Обычно включают и отключают тиристорные коммутаторы двумя кнопками. Значительно меньшее распространение получили однокнопочные схемы управления тиристорами. В этой главе достаточно подробно рассмотрены методы однокнопочно-го управления тиристорными коммутаторами. Принцип работы тиристорных однокнопочных управляющих устройств основан на динамических зарядно-разрядных процессах в цепи управления тиристора [EW 4/01-299].
На рис. 17.1 показана одна из простейших схем однокно-почного управления тиристорным коммутатором. В схеме (здесь и далее) используют кнопки без фиксации положения. В исходном состоянии нормально замкнутые контакты кнопки шунтируют цепь управления тиристором. Сопротивление тиристора максимально, ток через нагрузку не протекает. Диаграммы основных процессов, протекающих в схеме на рис. 17.1, рассмотрены на рис. 17.2.
Для включения тиристора (ON) нажимают на кнопку SB1. При этом нагрузка оказывается подключенной к источнику питания через контакты кнопки SB1, а конденсатор С1 заряжается через резистор R1 от источника питания. Скорость заряда конденсатора определяется постоянной времени цепи R1C1 (см.
диаграмму). После того как кнопку отпустят, конденсатор С1 разряжается на управляющий электрод тиристора. Если напряжение на нем равно или превышает напряжение включения тиристора, тиристор отпирается.
Отключить нагрузку (OFF) можно кратковременным нажатием на кнопку SB1. При этом конденсатор С1 не успевает зарядиться. Поскольку контакты кнопки шунтируют электроды тиристора (анод — катод), это равноценно отключению источника питания тиристора. В результате нагрузка будет отключена.
Следовательно, для включения нагрузки необходимо с большей продолжительностью нажать на управляющую кнопку, для отключения — еще раз кратковременно нажать ту же кнопку.
На рис. 17.3 и 17.4 показаны варианты схемной идеи, представленной на рис. 17.1. На рис. 17.3 использована цепочка последовательно соединенных диодов VD1 и VD2 для ограничения максимального напряжения заряда конденсатора. Это позволило заметно снизить рабочее напряжение (до 1,5. 3 В) и емкость конденсатора С1. В следующей схеме (рис. 17.4) резистор R1 включен последовательно с нагрузкой, что позволяет создать двухполюсный коммутатор нагрузки. Сопротивление нагрузки должно быть намного ниже, чем сопротивление R1.
Тиристорное устройство управления нагрузкой (рис. 17.5) может быть использовано для включения и выключения нагрузки любой из нескольких последовательно включенных кнопок, работающих на разрыв цепи. Принцип действия тири-сторного коммутатора заключается в следующем. При включении устройства напряжение, подаваемое на управляющий электрод тиристора, недостаточно для его включения. Тиристор, и, соответственно, нагрузка отключены. При нажатии на любую из кнопок SB1 — SBn (и удержании ее нажатой) конденсатор С1 заряжается через резистор R1 от источника питания. Цепь управления тиристора и сам тиристор при этом отключены.
После отпускания кнопки и восстановления цепи питания тиристора накопленная конденсатором С1 энергия оказывается приложенной к управляющему электроду тиристора. В результате разряда конденсатора через управляющий электрод тиристор включается, подсоединяя тем самым нагрузку к цепи питания.
Для отключения тиристора (и нагрузки) кратковременно нажимают на любую из кнопок SB1 — SBn. При этом конденсатор С1 не успевает зарядиться. В то же время цепь питания тиристора размыкается, тиристор запирается. Величина резистора R2 зависит от напряжения питания устройства: при напряжении 15 В его сопротивление — 10 кОм при 9 В — 3,3 кОм при 5 6-1,2 кОм.
При использовании вместо тиристора его транзисторного аналога (рис. 17.6) величина этого резистора меняется, соответственно, от 240 кОм (15 В) до 16 кОм (9 В) и до 4,7 кОм (5 В).
Тиристорное устройство, позволяющее создать аналог многокнопочного переключателя с зависимой фиксацией положения и использующее для управления кнопочные элементы, работающие без фиксации, показано на рис. 17.7. В схеме может быть использовано несколько тиристоров, однако, для упрощения схемы, на рисунке показано лишь два канала. Другие каналы коммутации могут быть подключены аналогично предыдущим.
В исходном состоянии тиристоры заперты. При нажатии на кнопку управления, например, кнопку SB1, конденсатор С1 относительно большой емкости оказывается подключенным к источнику питания через диоды VD1 — VDm и сопротивления нагрузки всех каналов. В результате заряда конденсатора возникает импульс тока, приводящий к кратковременному замыканию анодов всех тиристоров через соответствующие диоды VD1 — VDm на общую шину. Любой из тиристоров, если он был включен, отключается. В то же время конденсатор накапливает энергию. После отпускания кнопки конденсатор разряжается на управляющий электрод тиристора, отпирая его. Для включения любого другого канала нажимают соответствующую кнопку. Происходит отключение (сброс) ранее задействованной нагрузки и включение новой нагрузки. В схеме предусмотрена кнопка SB0 общего отключения всех нагрузок.
Вариант схемы, выполненный на транзисторных аналогах тиристоров и диодно-емкостных зарядных цепочках с использованием малогабаритных конденсаторов, показан на рис. 17.8, 17.9. В схеме предусмотрена светодиодная индикация включенного канала. В этой связи максимальный ток нагрузки каждого из каналов ограничен значением 20 мА.
Устройства, аналогичные представленным на рис. 17.7 — 17.9, а также на рис. 17.10 — 17.12, можно использовать для систем выбора программ радио- и телеприемников. Недостатком схемных решений (рис. 17.7 — 17.9) является то, что в момент нажатия на любую из кнопок все нагрузки оказываются хотя бы на мгновение подключенными к источнику питания.
На рис. 17.10 и 17.11 показан тиристорный коммутатор разрывного типа с неограниченным количеством последовательно включенных элементов. При нажатии на одну из кнопок управления цепь питания аналогов тиристоров размыкается по постоянному току. Конденсатор С1 оказывается включенным последовательно с аналогом тиристора. Одновременно управляющее напряжение (нулевого уровня) через задействованную кнопку и резистор R2 (рис. 17.10) подается на управляющий электрод аналога тиристора.
Поскольку в первые мгновения при нажатии кнопки последовательно с аналогом тиристора оказывается включенным полностью разряженный конденсатор, такое включение равносильно короткому замыканию в цепи питания соответствующего тиристора. Следовательно, тиристор отпирается, включая тем самым соответствующую нагрузку.
При нажатии на любую другую кнопку ранее задействованный канал отключается, и включается другой канал. При длительном (порядка 2 сек) нажатии на любую из кнопок конденсатор С1 заряжается, что равнозначно размыканию цепи и приводит к запиранию всех тиристоров.
В ряду тиристорных коммутаторов наиболее совершенной представляется схема, показанная на рис. 17.12. При нажатии кнопки управления возникает бросок тока, эквивалентный короткому замыканию. Происходит отключение ранее задействованных тиристоров и включение тиристора, соответствующего нажатой кнопке. В схеме предусмотрена светодиодная индикация задействованного канала, а также кнопка общего сброса. Вместо конденсаторов большой емкости могут быть использованы диодно-конденсаторные цепочки (рис. 17.12). Принцип действия схемы сохраняется. В качестве нагрузки можно использовать низковольтные реле, например, РМК 11105 сопротивлением 350 Ом на рабочее напряжение 5 В.
Резистор R1 ограничивает ток короткого замыкания и ток максимального потребления величиной 10. 12 мА. Количество каналов коммутации не ограничено.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год
Источник
Мощный тиристорный коммутатор — это очень просто.
Zapal Модератор Амурская область 5762 3852 
прилетело на мыло несколько писем.
народ интересуется как сделать мощный тиристорный коммутатор.
Все сетуют — с электроникой не знакомы, что делать.
Не беда — ща научим.
и приняв грамм 200 — накропал вам малюченький букварик.
И по сему предельно сжато и на простых примерах — постарался пояснить как с помощью пары тиристоров и микропереключателя — можно управлять мощностью пару сотен кВт. (Шутка). маленькая. остальное правда.
и знания электроники здесь совсем не обязательны. ну совсем чуть чуть.
Первая половина — для тех кто не знает в электронике — вообще ничего.
вторая — кто имеет некоторые понятия об этом деле.
а где применить данное устройство — да не перечесть.
по простоте и надежности — легко переплюнет любой контактор.
не шумит и не гудит, не щелкает и не клацает.
может включать хоть сварочный аппарат, хоть могучий водонагреватель.
в общем не боись — все получится. проверено 30 годами работы с мощными полупроводниками.
посколько специализировался на силовой промышленной автоматике.
Силовые приводы металлорежущих станков и электрической тяге на железной дороге.
ну, если что пишите. о учтите — юмор у меня тяжеловатый, не все поднять могут.
ЗЫ. не забывайте про охлаждение тиристоров — без радиаторов они тянут ток примерно 1\6 от их рабочего.
(если тиристор — не выше 50 ампер по току ).
Zapal Модератор Амурская область 5762 3852
Извини Игорь. При всем уважении — категорически не соглашусь.
есть такой фактор — динамическое сопротивление.
и по нему потери расчитываются совсем по другому — я на них собаку съел.
для примера если тиристор Тл 200 — 24 — способен при токе 200 А и напряжении 2400 вольт скоммутировать нагрузку 480 кВт — то по твоей теории потери на нем будут 480 000 /100 = 4800 ватт!!
однако. если взять динамическое сопротивление — и посчитать по справочнику — потери зависят исключительно от тока — и составляет по паспорту около 200 ватт на корпус.
следовательно — при прикидах тепловых потерь — следует опираться не на переходное напряжение пререхода — а на паспортные данные отображенные в справочниках.
а переходное напряжение — не имеет абсолютно никакого принципиального значения.
что у нас в принципе как то угловато вылезла в спорах про динамику работы сапрессора и стабилитрона.
народ категорически не может отличить теплое от мягкого.
Думаю, это ошибка. Не нужно забывать, что тиристоры пропускают ток не одновременно, а по очереди, положительные полупериоды — один тиристор, отрицательные — второй. Через нагрузку 11 кВт протекает ток 50 кВт что при положительной волне, что при отрицательной.
Если такой ток пропустить через тиристор с максимальнырм рабочим током 25 ампер, он тут-же навернется.
Посл. ред. 19 Сент. 09, 23:11 от Игорь
Zapal Модератор Амурская область 5762 3852
очередная ошибка. тиристор в 25 ампер — легко пропускает импульсные токи в сотни ампер.
для них исключительный критерий — средняя рассеиваямая мощность.
спорить не хочу — не люблю дрочувать очевидны вещи.
есть много схем в журналах Радио — где в фазорегуляторах два тиристора ку 202 — легко тянули нагрузку 4 кВт.
у меня справочники под рукой, могу посмотреть импульсный ток для любых тиристоров.
Посл. ред. 19 Сент. 09, 23:16 от Игорь
Zapal Модератор Амурская область 5762 3852
Посл. ред. 19 Сент. 09, 23:26 от Zapal
Запал, ты не знаешь работы тиристоров серии КУ, так и пишешь, что это «Дефицит для меня. Не применяются на ж.д. практически.», и в то-же время утверждаешь, что они работают на 4 кВт. Откуда информация? Одна бабушка сказала?
Я на ЖД не работаю, и все тиристоры, с которыми мне приходилось иметь дело — КУ202. Больше 5 минут на токе больше 15 ампер они не работают. Многие экземпляры и при 10 амперах работают совсем недолго.
Хочу подчеркнуть то, что считаю главным, чтобы в теоретической дискуссии не упустить зерно.
Выводы об области применения симисторов (тиристоров) и реле взяты не с потолка, а по результатам конструирования и обкатки разных систем, в частности, в системе автоматизации перегонки, которую мы когда-то клепали с Игорем223. Полный стоп нагрева там происходит при достижении 99 градусов в кубе. Это отключение лучше делать с помощью реле, так как всё время ректификации оно должно быть замкнуто и питать ТЭНы, и только один раз должно сработать для останова работы. Если вместо реле применить тиристор, нужно будет постоянно отводить ватт 30 тепла, что не совсем удобно.
С другой стороны, в системе управления нагревом при ректификации по переключениям датчика-реле давления использование реле нежелательно, слишком частые переключения быстро убьют контакты реле. Вот здесь тиристорыв или симистор необходим.
Запал, спасибо за простую схему коммутации нагрузки с помощью микрика и двух тиристоров. Подскажи, если в курсе, как аналогичным образом закоммутировать управляющий электрод симистора, а то я уже собрался ставить MOC3063, напругу на него коммутировать датчиком давления, и уже им запускать симистор. Или так и сделать, учитывая, что в таком случае на контактах реле не будет сетевого напряжения?
Посл. ред. 19 Сент. 09, 23:50 от Игорь
Zapal Модератор Амурская область 5762 3852
Извини Игорь — не верю. на Ку 202 н — я собирал будучи в шлоле еще в классе 8 — фазовый регулятор мощности.
4 кВт — без проблем.
ладно, давай передохнем. устал я. 6 утра у меня — я еще не спал.
найду я эти варианты. может быть.
кому надо — сам сделает выводы. и проверит.
да аналогично. если представить что у симистора — жопа с гайкой будет анодом — вот на на нее и цепляй управляющий электрод. при смене полярности — адекватно будет менятся и управление симистором. там тоже нужна синхронизация по полярности сигнала.
ЗЫ. я это не проверял — просто читал. семисторы у нас на ЖД вообще дикий дефицит. капризные игрушки.
Посл. ред. 19 Сент. 09, 23:59 от Zapal
Запал, как всегда, и прав и не прав.
Для Ку202 максимальный средний (читай — действующее значение) ток — 10А. Поэтому два тиристора по паспорту тянут 4.4 кВт. При этом номинировано падение напряжения 1.5 В, что дает общую рассеиваемую мощность 15 Вт. Но в советских данных информация паршивая, поэтому +/- валенок.
Но я не понимаю, нафига использовать пару дорогущих советских тиристоров, если вместо них можно поставить один хороший буржуйский симистор. Я понимаю, что у Запала давно склад образовался, но у других-то его нет.
Например BT139 — есть везде и стоит 12-15 руб. При этом тянет средний ток 16 А — т.е. 3.5 кВт. При этом все параметры строго прописаны — зависимость максимальной (в том смысле, что он будет рассеивать меньше, чем сказано) мощности рассеивания от тока приведена. При 90* на радиаторе рассеивает не более 15 Вт при действующем токе 16 А. При меньшей температуре рассеивает меньше. И корпус маленький и удобный.
Есть и куча других, более мощных. Тоже лежат везде и стоят копейки.
Источник
Тиристоры и схемы коммутации мощной нагрузки
Главная страница » Тиристоры и схемы коммутации мощной нагрузки
Тиристоры выступают твердотельными электронными устройствами, обладающими высокой скоростью коммутации. Эти приборы допустимо использовать для управления всевозможными маломощными электронными компонентами. Однако наряду с маломощной электроникой, посредством тиристоров успешно управляется силовое оборудование. Рассмотрим классические схемы включения тиристора под управление достаточно высокими нагрузками, например, электролампами, электромоторами, электрическими нагревателями и т. п.
Тиристор – краткий обзор полупроводника
Включение полупроводника в открытое состояние возможно путём подачи импульса пускового тока небольшой величины на управляющий электрод «У». Когда тиристор пропускает ток нагрузки в прямом направлении, электрод анода A является положительным по отношению к электроду катода «K», с точки зрения регенеративной фиксации.
Как правило, триггерный импульс для электрода У должен иметь длительность в несколько микросекунд. Однако чем длиннее импульс, тем быстрее происходит внутренний лавинный пробой. Также увеличивается время открывания перехода. Но максимальный ток затвора превышать не допускается.
После переключения и полной проводки, падение напряжения на участке анод- катод держится постоянным на уровне около 1 вольта, при всех значениях анодного тока от нуля до номинального значения. Тем не менее, следует помнить: как только полупроводник начинает проводить, этот процесс продолжается даже при отсутствии управляющего сигнала «У».
Продолжается такое состояние до момента, когда ток анода уменьшится до величины меньше допустимо минимальной. Лишь на этом уровне и ниже происходит автоматическая блокировка перехода. Иначе работают лишь новые тиристоры структуры «MCT».
Инновационная разработка в группе тиристоров. Управляемая структура MCT (MOSFET Controled thyristor): 1 — управление 1; 2 — анод; 3 — управление 2; 4 — катод; 5 — подложка металл; OFF-FET — канал типа n-канал; ON-FET — канал типа p-канал
Этот фактор показывает, что в отличие от биполярных транзисторов и полевых транзисторов, тиристоры, по сути, невозможно использовать для усиления или контролируемого переключения. Таким образом, напрашивается логичный вывод: тиристоры как полупроводниковые приборы специально разработаны для использования в составе схем коммутации высокой мощности.
Эти полупроводники могут работать только в режиме переключения, где они действуют как открытый или закрытый коммутатор. Как только этот коммутатор срабатывает, он остаётся в состоянии проводника. Поэтому в цепях постоянного напряжения и некоторых сильно индуктивных цепях переменного напряжения, значение тока необходимо искусственно уменьшать при помощи отдельного переключателя или схемы отключения.
Тиристор в цепи постоянного напряжения
При условии питания схемы постоянным напряжением, тиристор эффективен в качестве переключателя мощной нагрузки. Здесь прибор действует подобно электронной защелке, поскольку после активации остается в состоянии «включено», вплоть до сброса этого состояния вручную. Рассмотрим практическую схему.
Схема 1: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — нагрузка в виде лампы накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм
Эта простая схема включения/выключения применяется для управления лампой накаливания. Между тем схему вполне допустимо использовать в качестве коммутатора электродвигателя, нагревателя и любой другой нагрузки, рассчитанной на питание постоянным напряжением.
Здесь тиристор имеет прямое смещённое состояние перехода и включается в режим короткого замыкания нормально разомкнутой кнопкой КН1. Эта кнопка соединяет управляющий электрод У с источником питания через резистор R1. Если значение R1 установить слишком высоким относительно питающего напряжения, устройство не сработает.
Стоит только активировать (нажать) кнопку КН1, тиристор переключается в состояние прямого проводника и остаётся в этом состоянии независимо от дальнейшего положения кнопки КН1. При этом токовая составляющая нагрузки показывает большее значение, чем ток фиксации тиристора.
Преимущества и недостатки использования тиристора
Одним из основных преимуществ использования этих полупроводников в качестве переключателя видится очень высокий коэффициент усиления по току. Тиристор — это устройство, фактически управляемое током.
Катодный резистор R2 обычно включается с целью уменьшения чувствительности электрода У и увеличения возможностей соотношения напряжение-ток, что предотвращает ложное срабатывание устройства.
Когда тиристор защелкнется и останется в состоянии «включено», сбросить это состояние возможно только прерыванием питания или уменьшения анодного тока до нижнего значения удержания. Поэтому логично использовать нормально замкнутую кнопку КН2, чтобы разомкнуть цепь, уменьшая до нуля ток, протекающий через тиристор, заставляя прибор перейти в состояние «выключено».
Однако схема имеет также недостаток. Механический нормально замкнутый переключатель КН2 должен быть достаточно мощным — соответствовать мощности всей схемы. В принципе, можно было бы просто заменить полупроводник мощным механическим выключателем. Один из способов преодолеть проблему с мощностью — подключить коммутатор параллельно тиристору.
Схема 2: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм
Доработка схемы — включение нормально разомкнутого переключателя малой мощности параллельно переходу А-К, даёт следующий эффект:
- активация КН2 создаёт «КЗ» между электродами А и К,
- уменьшается ток фиксации до минимального значения,
- устройство переходит в состояние «выключено».
Тиристоры в цепи переменного тока
При подключении к источнику переменного тока тиристор работает несколько иначе. Это связано с периодическим изменением полярности переменного напряжения. Поэтому применение в схемах с питанием переменным напряжением автоматически будет приводить к состоянию обратного смещения перехода. То есть в течение половины каждого цикла прибор будет находиться в состоянии «отключено».
Для варианта с переменным напряжением схема тиристорного запуска аналогична схеме с питанием постоянным напряжением. Разница незначительная — отсутствие дополнительного переключателя КН2 и дополнение диода D1. Благодаря диоду D1, предотвращается обратное смещение по отношению к управляющему электроду У.
Положительным полупериодом синусоидальной формы сигнала устройство смещено прямо вперёд. Однако при выключенном переключателе КН1 к тиристору подводится нулевой ток затвора и прибор остается «выключенным». В отрицательном полупериоде устройство получает обратное смещение и также останется «выключенным», независимо от состояния переключателя КН1.
Схема 3: КН1 — переключатель с фиксацией; D1 — диод любой под высокое напряжение; R1, R2 -резисторы постоянные 180 Ом и 1 кОм, Л1 — лампа накаливания 100 Вт
Если переключатель КН1 замкнуть, вначале каждого положительного полупериода полупроводник останется полностью «выключенным». Но в результате достижения достаточного положительного триггерного напряжения (возрастания тока управления) на электроде У, тиристор переключится в состояние «включено».
Фиксация состояния удержания остаётся стабильной при положительном полупериоде и автоматически сбрасывается, когда положительный полупериод заканчивается. Очевидный момент, учитывая падение тока анода ниже текущего значения. На момент следующего отрицательного полупериода, устройство полностью «отключается» до прихода следующего положительного полупериода. Затем процесс вновь повторяется.
Получается, нагрузка имеет только половину доступной мощности источника питания. Тиристор действует как выпрямляющий диод и проводит переменный ток лишь во время положительных полуциклов, когда переход смещен вперед.
Тиристоры и управление половинной волной
Фазовое управление тиристором является наиболее распространенной формой управления мощностью переменного тока. Пример базовой схемы управления фазой показан ниже. Здесь напряжение затвора тиристора формируется цепочкой R1C1 через триггерный диод D1.
На момент положительного полупериода, когда переход смещен вперед, конденсатор C1 заряжается через резистор R1 от напряжения питания схемы. Управляющий электрод У активируются только тогда, когда уровень напряжения в точке «x» вызывает срабатывание диода D1.
Конденсатор C1 разряжается на управляющий электрод У, устанавливая прибор в состояние «включено». Длительность времени положительной половины цикла, когда открывается проводимость, контролируется постоянной времени цепочки R1C1, заданной переменным резистором R1.
Схема 4: КН1 — переключатель с фиксацией; R1 — переменный резистор 1 кОм; С1 — конденсатор 0,1 мкф; D1 — диод любой на высокое напряжение; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; П — синусоида проводимости
Увеличение значения R1 приводит к задержке запускающего напряжения, подаваемого на тиристорный управляющий электрод, что, в свою очередь, вызывает отставание по времени проводимости устройства.
В результате доля полупериода, когда устройство проводит, может регулироваться в диапазоне 0 -180º. Это означает, что половинная мощность, рассеиваемая нагрузкой (лампой), поддаётся регулировке.
Существует масса способов достижения полноволнового управления тиристорами. Например, можно включить один полупроводник в схему диодного мостового выпрямителя. Этим методом легко преобразовать переменную составляющую в однонаправленный ток тиристора.
Однако более распространенным методом считается вариант использования двух тиристоров, соединенных инверсной параллелью. Самым практичным подходом видится применение одного симистора. Этот полупроводник допускает переход в обоих направлениях, что делает симисторы более пригодными для схем переключения переменного тока.
Тиристоры — полный технический расклад на видео
Видеоматериал, представленный здесь — продолжение знакомства с тиристорами непосредственно глазами. Совмещение текстовой и видео информации открывает способ лучшего понимания темы. Поэтому, рекомендовано смотреть «кино» о тиристорах:
BeagleBoard технология: плата электроника конструктора
Не работает ДСЛ модем – причины и ремонт
Бесконтактный термометр: технология измерения температуры объекта на дистанции
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .
Источник
Тиристорные коммутаторы постоянного тока
Тиристорным коммутатором ( ТКМ ) называют устройство на тиристорах, предна
значенное для коммутации только одного полюса ( разрыва ). Тиристорный коммутатор подобен электромагнитному контактору с одним замыкающим контактом.
Тиристорный коммутатор постоянного тока изображен на рис. 221.
Рис. 221. Тиристорный коммутатор ( ключ ) постоянного тока
К основным элементам схемы ТКМ относятся:
R — резистор нагрузки;
VD – разрядный диод; применяется только в случае, если в качестве нагрузки используется индуктивность, например, катушка электромагнитного реле или контактора;
VS – тиристор;
R – резистор в цепи управления тиристором, служит для получения небольшого ( десятки – сотни миллиампер ) тока управления тиристором;
С – коммутирующий конденсатор, для запирания тиристора при отключении коммутатора;
SВ1 – кнопка «Включено»;
SB2 — кнопка «Отключено».
Описание схемы
Для подготовки схемы к работе подают питание на вход схемы.
В исходном состоянии тиристор VS закрыт, поэтому ни в одной из цепей ток не протекает.
Для включения коммутатора нажимают кнопку SВ1 «Включено».
Через контакт этой кнопки образуется цепь тока управления тиристором:
«плюс» — резистор R – контакт SВ1 – управляющий электрод VS – катод VS – «минус».
Тиристор открывается и превращается в диод. Через него протекает анодный ток по цепи:
«плюс» — резистор R – анод VS – катод VS – «минус».
После этого кнопку SВ1 «Включено» можно отпустить
Кроме анодного, через тиристор потечёт зарядный ток конденсатора С :
«плюс» — резистор R – конденсатор С – управляющий электрод VS – катод VS – «минус».
Конденсатор практически мгновенно заряжается до напряжения сети с полярно-
стью: «плюс» на правой пластине, «минус» на левой.
Важно отметить, что падение напряжения на открытом тиристоре – не более 1,0 В, остальная часть напряжения сети приложена к резистору нагрузки R . Полярность паде-
ния напряжения на тиристоре: «плюс» на аноде ( сверху VT ), «минус» на катоде ( снизу VS ).
Для отключения коммутатора нажимают кнопку SB2 «Отключено».
Через контакт этой кнопки конденсатор С с напряжением сети подключается па-
раллельно тиристору. При этом полярность напряжения на пластинах конденсатора – об-
ратная для тиристора: «плюс» с правой пластины конденсатора приложен к катоду, а минус» с левой пластины – к аноду.
Тиристор запирается, ток через него перестаёт протекать.
После запирания тиристора конденсатор С разряжается до нуля через резисторы R и R по цепи:
«плюс» на правой пластине С – резистор R – резистор R — «минус» на левой пластине С.
Схема возвращается в исходное состояние.
Разрядный диод VD применяется в случае, если в качестве нагрузки используется индуктивность, например, катушка реле или контактора.
Если этот диод отсутствует, то при запирании тиристора практически мгновенно убывающий ток в катушке индуктирует в ней ЭДС самоиндукции Е = — L dI / dt, которая в десятки раз больше напряжения питающей сети. При этом возможен пробой изоляции витков катушки.
Кроме того, в цепях с транзисторами отсутствие диода, включенного параллельно катушке реле, приводит к пробою эмиттерного перехода транзистора, т.к. к этому перехо-
ду приложено обратное напряжение, равное сумме напряжения источника и ЭДС самоин
Полярность ЭДС, на основании правила Ленца, такая: «плюс» на нижнем выводе катушки ( на схеме — на нижнем выводе R , «минус» — на верхнем ).
Если этот диод есть, , то при запирании тиристора под действием ЭДС самоиндук
ции образуется цепь разрядного тока:
«плюс» на нижнем выводе катушки – VD — «минус» — на верхнем выводе.
Этот разрядный ток протекает через катушку в таком же направлении, что и рабо-
чий, т.е. сверху вниз и тем самым поддерживает убывающий рабочий ток.
В результате время «dt» cпадания тока катушки до нуля значительно увеличивает-
ся, что приводит к уменьшению ЭДС самоиндукции до безопасных для катушки значений.
На практике обычно говорят: разрядный диод VD защищает катушку реле ( контак
тора ) от перенапряжений.
Дата добавления: 2020-02-05 ; просмотров: 273 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник