Быстродействующий тиристорный выключатель постоянного тока. Выключатель тиристорный

Выключатели тиристорные

Для коммутации силовых цепей переменного тока используются преимущественно тиристоры. Они способны пропускать большие токи при малом падении напряжения, включаются сравнительно просто подачей на управляющий электрод маломощного импульса управления. При этом их основной недостаток — трудность выключения — в цепях переменного тока не играет роли, так как переменный ток обязательно два раза за период проходит через нуль, что обеспечивает автоматическое выключение тиристора.

Схема однофазного тиристорного коммутирующего элемента приведена на рис. 9.1.9. Импульсы управления формируются из анодных напряжений тиристоров. Если на аноде тиристора VS1 положительная полуволна напряжения, то при замыкании контакта К через диод VD1 и резистор R пройдет импульс тока управления тиристором VS1. В результате тиристор VS1 включится, анодное напряжение упадет почти до нуля, сигнал управления исчезнет, но тиристор останется в проводящем состоянии до конца полупериода, пока анодный ток не пройдет через нуль. В другой полупериод, при противоположной полярности напряжения сети, аналогично включается тиристор VS2. Пока контакт К будет замкнут, тиристоры будут автоматически поочередно включаться, обеспечивая прохождение тока от источника к нагрузке.

Контакторы (пускатели).Тиристорные элементы (рис.9.1.9) являются основой однофазных и трехфазных контакторов. На рис. 9.1.10 в качестве примера изображена схема реверсивного пускателя для асинхронных двигателей. Силовыми коммутирующими элементами являются тиристоры VS1 — VS10, которые открываются контактами К11, К12, К13 реле К1 (вперед) или контактами К21, К22, К23 реле К2 (назад). Трансформаторы тока ТА1 и ТА2 подают сигнал перегрузки в блок защиты БЗ, который, воздействуя на базу транзистора VT, снимает питание реле К1 и К2 и тем самым отключает пускатель.

Аналогично устроены тиристорные станции управления асинхронными нерегулируемыми электроприводами мощностью до 100 кВт типа ТСУ. Станции выполняют операции пуска, останова, динамического торможения и реверса двигателя.

Использование тиристоров в качестве бесконтактных аппаратов на постоянном токе затруднительно из-за проблемы отключения. Если в цепях

переменного тока тиристоры включаются автоматически при прохождении тока через нуль, то в цепях постоянного тока приходится применять специальные меры по принудительному снижению тока тиристора до нуля, т. е. производить так нарываемую принудительную коммутацию тока тиристора. Существует много разнообразных схем принудительной коммутации. Большинство из них содержит коммутирующие конденсаторы, которые в нужный момент с помощью вспомогательных тиристоров вводятся в цепь основного тиристора и включают

его.

Рис. 9.1.9. Схема однофазного тиристорного коммутирующего элемента

На рис. 9.1.11 изображена одна из схем принудительной коммутации. При подаче управляющего импульса на силовой тиристор VS включается цепь нагрузки Rн, (ток через тиристор iT равен сумме токов нагрузки iН и через конденсатор iС), коммутирующий конденсатор С заряжается до напряжения источника U. Полярность напряжения исуказана на рис. 9.1.11, а. Схема готова к отключению, и если в момент t1подать управляющий импульс на вспомогательный тиристор VSB, то конденсатор С окажется включен ым

Рис. 9.1.10. Схема нереверсивного пускателя

параллельно тиристору VS, ток нагрузки перейдет с тиристора VS на конденсатор С и тиристор VS выключится. Под действием ЭДС источника конденсатор будет перезаряжаться. Напряжение конденсатора исизменится в процессе перезаряда от — U до +U (рис. 9.1.11,б), а ток icпостепенно спадет до нуля. Нагрузка Rн окажется отключенной от источника. Если теперь снова в момент t2включить нагрузку Rн, открыв тиристор VS, то опять конденсатор С зарядится до напряжения — U и схема будет готова к повторному отключению.

Таким образом, отключение тиристора на постоянном токе оказывается сложнее, чем на переменном. Эта проблема решится окончательно лишь после

Рис. 9.1.11. Схема тиристорного выключателя постоянного тока (а) и диаграмма его работы (б)

Рис. 9.1.12. Схема бесконтактного выключателя Рис. 9.1.13. Осциллограмма отключения тока короткого замыкания

создания мощных, полностью управляемых тиристоров, способных запираться при воздействии только на цепь управления.

Выключатели автоматические.На базе тиристорных элементов (см. рис. 9.1.9) выполняются автоматические бесконтактные выключатели серии ВА81 на токи до 1000 А. Они предназначены для защиты электрических установок в сетях напряжением 380/660 В переменного тока частотой 50 — 60 Гц при перегрузках и коротких замыканиях, а также для коммутаций с различной частотой включения. В этих выключателях применяется принудительное выключение тиристоров с помощью схемы принудительной коммутации (рис. 9.1.12). Основной тиристор VS1 серии Т-160 управляется импульсами от генератора повышенной частоты (на рисунке не показан). Выключение тиристора VS1 производится разрядом конденсатора С через коммутирующий тиристор VS2. Последний включается от напряжения коммутирующего конденсатора С через маломощный тиристор VS3,

что обеспечивает снижение мощности схемы управления. Конденсатор С заряжается от напряжения сети через трансформатор и диод VD1. Каждый выключатель состоит из трех силовых блоков с встречно-параллельно включенными основными тиристорами.

Благодаря использованию принудительной коммутации тиристоров защита от коротких замыканий осуществляется с ограничением тока в процессе отключения. На рис. 9.1.13 изображена осциллограмма отключения тока короткого замыкания тиристорным выключателем. Кривая 1 показывает нарастание тока короткого замыкания при отсутствии защиты, а кривая 2 — при отключении тиристорного выключателя схемой принудительной коммутации. Как видно из рисунка, в этом, случае нарастание тока короткого замыкания прерывается и максимальный ток imax составляет не более 0,02 — 0,05 ударного тока короткого замыкания.

Устройства выходные (промежуточные реле).Схемы на рис. 9.1.9 широко используются в качестве коммутирующих устройств цепей управления исполнительных аппаратов (пускатели, контакторы, электромагниты, муфты и т. п.). Примером могут служить устройства выходные бесконтактные типа УВБ-11, которые предназначены для усиления выходных командных сигналов логических устройств и коммутации цепей нагрузки переменного и постоянного тока. Они рассчитаны на коммутацию цепей переменного тока до 6 А и напряжением до 380 В, цепей постоянного тока до 4 А и 220 В.

На рис. 9.1.14 приведена схема усилителя УВБ-11-19-3721, предназначенная для коммутации цепей переменного тока. В качестве коммутирующего элемента используется симистор VS типа ТС2-25, зашунтированный варистором R для защиты . от перенапряжений. Включение симистора осуществляется путем соединения его управляющего электрода с одним из силовых выводов с помощью контакта герконового реле К. Это реле одновременно осуществляет и гальваническую развязку входной и выходной цепей. Выключение сеимистора

Рис. 9.1.14. Усилитель УВБ-11-19-3721: а - условное обозначение; б - функциональная схема

при разомкнутом контакте К происходит самопроизвольно при первом переходе тока нагрузки через нуль. Для того чтобы схема управлялась логическими сигналами от других элементов, предусмотрен согласующий каскад на ИС типа К511ЛИ1, выход которого подключен к обмотке герконового реле К.

В усилителях, предназначенных для коммутации цепей нагрузки

постоянного тока, эта коммутация осуществляется тиристором, который выключается с помощью схемы принудительной коммутации, т. е. путем разряда на тиристор заряженного заранее конденсатора.

ЛЕКЦИЯ № 30

9.2. Микропроцессоры и электронные управляющие машины

9.2.1. Общие сведения.

9.2.2. Функциональная схема ЭВМ.

9.2.3. Электронные и микропроцессорные аппараты, их классификация и

физические явления в них.

9.2.4.Функциональная схема управления электродвигателем постоянного

тока с помощью микропроцессора.

Общие сведения

В настоящее время для улучшения технических характеристик, повышения надежности и сокращения времени монтажа аппараты автоматического управления и регулирования электрического привода выполняются в виде комплектных станций управления (КСУ). Эти станции проектируются по типовым схемам и собираются на заводе-изготовителе с применением наиболее высокопроизводительного оборудования, что ведет к сокращению материалоемкости и трудоемкости, позволяет быстро внедрять новейшие достижения науки и техники. КСУ создаются на базе либо традиционных электромагнитных аппаратов (автоматов, пускателей, контакторов, реле), либо дискретных полупроводниковых элементов, либо совместного использования и тех и других изделий. Для КСУ характерна фиксированная последовательность всех функциональных операций. Любое изменение поставленной ранее функциональной задачи требует перемонтажа принципиальной схемы КСУ и последующей наладки, что связано с затратами дополнительного труда и, времени. Поэтому создаваемые в настоящее время системы программного управления металлорежущими станками, роботами, технологическими процессами требуют наличия легко изменяемой программы управления.

Развитие полупроводниковой техники привело к созданию больших

Рис. 9.2.1. Функциональная схема ЭВМ

интегральных микросхем (БИС) с очень высокой степенью интеграции. БИС на одном кристалле имеют несколько десятков тысяч элементов и способны реализовать сложнейшие функции управления. Применение БИС в комплектных

устройствах автоматического управления создает исключительно широкие возможности в гибком изменении их программ, уменьшении габаритов, повышении надежности и долговечности. На основе БИС создаются микропроцессоры.

29.3 Выключатели тиристорные

Схема однофазного тиристорного коммутирующего элемента приведена на рис. 129. Импульсы управления формируются из анодных напряжений тиристоров. Если на аноде тиристора VS1 положительная полуволна напряжения, то при замыкании контакта К через диод VD1 и резистор R пройдет импульс тока управления тиристором VS1. В результате тиристор VS1 включится, анодное напряжение упадет почти до нуля, сигнал управления исчезнет, но тиристор останется в проводящем состоянии до конца полупериода, пока анодный ток не пройдет через нуль. В другой полупериод, при противоположной полярности напряжения сети, аналогично включается тиристор VS2. Пока контакт К будет замкнут, тиристоры будут автоматически поочередно включаться, обеспечивая прохождение тока от источника к нагрузке.

Контакторы (пускатели). Тиристорные элементы (рис. 129) являются основой однофазных и трехфазных контакторов. На рис. 130 в качестве примера изображена схема реверсивного пускателя для асинхронных двигателей. Силовыми коммутирующими элементами являются тиристоры VS1 — VS10, которые открываются контактами К11, К12, К13 реле К1 (вперед) или контактами К21, К22, К23 реле К2 (назад). Трансформаторы тока ТА1 и ТА2 подают сигнал перегрузки в блок защиты БЗ, который, воздействуя на базу транзистора VT, снимает питание реле К1 и К2 и тем самым отключает пускатель.

Использование тиристоров в качестве бесконтактных аппаратов на постоянном токе затруднительно из-за проблемы отключения. Если в цепях переменного тока тиристоры включаются автоматически при прохождении тока через нуль, то в цепях постоянного тока приходится применять специальные меры по принудительному снижению тока тиристора до нуля, т. е. производить так нарываемую принудительную коммутацию тока тиристора. Существует много разнообразных схем принудительной коммутации. Большинство из них содержит коммутирующие конденсаторы, которые в нужный момент с помощью вспомогательных тиристоров вводятся в цепь основного тиристора и включают

его.

Рис. 129. Схема однофазного тиристорного коммутирующего элемента

На рис. 131 изображена одна из схем принудительной коммутации. При подаче управляющего импульса на силовой тиристор VS включается цепь нагрузки Rн, (ток через тиристор iT равен сумме токов нагрузки iН и через конденсатор iС), коммутирующий конденсатор С заряжается до напряжения источника U. Полярность напряжения ис указана на рис. 131, а. Схема готова к отключению, и если в момент t1 подать управляющий импульс на вспомогательный тиристор VSB, то конденсатор С окажется включённым параллельно тиристору VS, ток нагрузки перейдет с тиристора VS на конденсатор С и тиристор VS выключится. Под действием ЭДС источника конденсатор будет перезаряжаться. Напряжение конденсатора ис изменится в процессе перезаряда от — U до +U (рис. 131,б), а ток ic постепенно спадет до нуля. Нагрузка Rн окажется отключенной от источника. Если теперь снова в момент t2 включить нагрузку Rн, открыв тиристор VS, то опять конденсатор С зарядится до напряжения — U и схема будет готова к повторному отключению.

Рис. 130. Схема нереверсивного пускателя

Таким образом, отключение тиристора на постоянном токе оказывается сложнее, чем на переменном. Эта проблема решится окончательно лишь после создания мощных, полностью управляемых тиристоров, способных запираться при воздействии только на цепь управления.

Рис. 131. Схема тиристорного выключателя постоянного тока (а) и диаграмма его работы (б)

Рис. 132. Схема бесконтактного выключателя Рис. 133. Осциллограмма отключения тока короткого замыкания

Выключатели автоматические. На базе тиристорных элементов (см. рис. 129) выполняются автоматические бесконтактные выключатели серии ВА81 на токи до 1000 А. Они предназначены для защиты электрических установок в сетях напряжением 380/660 В переменного тока частотой 50 — 60 Гц при перегрузках и коротких замыканиях, а также для коммутаций с различной частотой включения. В этих выключателях применяется принудительное выключение тиристоров с помощью схемы принудительной коммутации (рис. 132). Основной тиристор VS1 серии Т-160 управляется импульсами от генератора повышенной частоты (на рисунке не показан). Выключение тиристора VS1 производится разрядом конденсатора С через коммутирующий тиристор VS2. Последний включается от напряжения коммутирующего конденсатора С через маломощный тиристор VS3, что обеспечивает снижение мощности схемы управления. Конденсатор С заряжается от напряжения сети через трансформатор и диод VD1. Каждый выключатель состоит из трех силовых блоков с встречно-параллельно включенными основными тиристорами.

Благодаря использованию принудительной коммутации тиристоров защита от коротких замыканий осуществляется с ограничением тока в процессе отключения. На рис. 133 изображена осциллограмма отключения тока короткого замыкания тиристорным выключателем. Кривая 1 показывает нарастание тока короткого замыкания при отсутствии защиты, а кривая 2 — при отключении тиристорного выключателя схемой принудительной коммутации. Как видно из рисунка, в этом, случае нарастание тока короткого замыкания прерывается и максимальный ток imaxсоставляет не более 0,02 — 0,05 ударного тока короткого замыкания.

Устройства выходные (промежуточные реле). Схемы на рис. 129 широко используются в качестве коммутирующих устройств цепей управления исполнительных аппаратов (пускатели, контакторы, электромагниты, муфты и т. п.). Примером могут служить устройства выходные бесконтактные типа УВБ-11, которые предназначены для усиления выходных командных сигналов логических устройств и коммутации цепей нагрузки переменного и постоянного тока. Они рассчитаны на коммутацию цепей переменного тока до 6 А и напряжением до 380 В, цепей постоянного тока до 4 А и 220 В.

На рис. 134 приведена схема усилителя УВБ-11-19-3721, предназначенная для коммутации цепей переменного тока. В качестве коммутирующего элемента используется симистор VS типа ТС2-25, зашунтированный варистором R для защиты . от перенапряжений. Включение симистора осуществляется путем соединения его управляющего электрода с одним из силовых выводов с помощью контакта герконового реле К. Это реле одновременно осуществляет и гальваническую развязку входной и выходной цепей. Выключение сеимистора

Рис. 134. Усилитель УВБ-11-19-3721: а - условное обозначение; б - функциональная схема

В усилителях, предназначенных для коммутации цепей нагрузки постоянного тока, эта коммутация осуществляется тиристором, который выключается с помощью схемы принудительной коммутации, т. е. путем разряда на тиристор заряженного заранее конденсатора.

studfiles.net

Быстродействующий тиристорный выключатель постоянного тока

Принудительная коммутация (выключение) тиристоров является основой работы полупроводниковых аппаратов постоянного тока и средством повышения быстродействия при отключении аппаратов переменного тока. Существуют различные схемные решения, которые обеспечивают кратковременное снижение тока в цепи с тиристорами до нуля и их выключение. Но практическое применение в электрических аппаратах нашли только конденсаторные схемы принудительной коммутации, принцип действия которых рассмотрен на примере рис. 8.1, б. Надо отметить, что по структуре, определяющей соединение элементов коммутирующего контура и подключение его к выключаемым тиристорам, узлы принудительной коммутации в аппаратах переменного тока и в аппаратах постоянного тока имеют существенные отличия. Однако принцип их работы, задачи и методы расчета элементов контура являются общими, которые можно рассмотреть на примере простой схемы выключателя постоянного тока (рис. 8.2). По характеру протекающих процессов она практически не отличается от уже рассмотренной схемы на рис.8.1, б. Однако замена механического контакта дополнительным тиристором VS2 позволяет существенно улучшить коммутационные характеристики аппарата и делает его более чувствительным к управлению.

Из рис. 8.2 видно, что вспомогательный (коммутирующий) тиристор VS2 может быть включен либо от анодного напряжения (замыканием кнопки «Стоп»), либо напряжением, снимаемым с измерительного резистора Rш. В последнем случае напряжение на резисторе должно превысить значение, равное U = Uу + UVD+ Uст, где Uу – напряжение управления, достаточное для надежного включения тиристора VS2;

UVD – падение напряжения на диоде VD2 и Uст – напряжение стабилизации (переключения) стабилитрона VD1.

В аварийных режимах работы, сопровождающихся многократным увеличением тока по отношению к номинальному, отключение цепи осуществляется автоматически при включении тиристора VS2. Регулированием сопротивления Rш и подбором стабилитрона по параметру Uст можно заранее задать значение тока перегрузки или тока короткого замыкания (КЗ), при которых произойдет отключение выключателя.

Причем высокое быстродействие выключателя позволяет прервать ток КЗ задолго до того момента, когда он достигнет максимального значения.

В оперативном режиме включение и отключение номинальных токов производятся замыканием управляющих цепей тиристоров VS1 и VS2 соответственно кнопками управления «Пуск» и «Стоп».

Ограничение тока в управляющих цепях тиристоров осуществляется резисторами Rу. Работа схемы в этом режиме при активной нагрузке поясняется временными диаграммами на рис. 8.3.

Для надежного выключения тиристора VS1 необходимо, чтобы схемное время tс, показанное на графике изменения напряжения UVS1 = f(t), было больше времени выключения тиристора. В противном случае тиристор может вновь перейти в проводящее состояние под воздействием прямого напряжения, которое прикладывается к нему в процессе перезарядки конденсатора.

Минимальную емкость конденсатора, обеспечивающую поддержание обратного напряжения на тиристоре VS1 в течение времени tс, можно определить из анализа коммутационных процессов, происходящих непосредственно после включения тиристора VS2. Предполагая, что запирающая способность тиристора VS1 в обратном направлении восстанавливается мгновенно, уравнение разрядки конденсатора после включения тиристора VS2 запишем в виде

где U – напряжение источника питания; i – ток через последовательно соединенные Rн, Ск, VS2.

Соотношение между емкостью конденсатора Ск и схемным временем определяется следующим образом:

Учитывая, что взаимосвязь между сопротивлением Rн и током в коммутируемой цепи Ik при напряжении источника U выражается формулой U=RнIk, последнее уравнение можно переписать так:

Надежное выключение тиристора VS1, обладающего временем выключения, равным tq, будет при tc³ tqkq ,

где kq= 1,5…2 – коэффициент, учитывающий измене- ние tq при несовпадении температуры pn-структуры, коммутируемого тока, обратного напряжения и скорости приложения прямого напряжения с классификационными значениями. Следовательно, минимальная емкость коммутирующего конденсатора должна удовлетворять условию

Если нагрузка активно-индуктивная, то для обеспечения рассеяния энергии, запасенной в индуктивных элементах к моменту прерывания тока, она должна шунтироваться диодом, как это показано на рис. 8.2 штриховой линией. Расчет Ckв этом случае основывается на допущении, что ток нагрузки в течение всего интервала коммутации остается неизменным. Конденсатор Ck при этом будет разряжаться с постоянной скоростью. Минимальная емкость конденсатора должна быть

Если аппарат предназначен для отключения аварийных токов, собственная индуктивность элементов контура является недостаточной для ограничения до значений, выдерживаемых низкочастотными тиристорами. В этом случае необходимо последовательно с коммутирующим тиристором включать дополнительно реактор индуктивностью Lk(на рис. 8.2 это соответствует переведению переключателя S в положение 2). Параметры элементов контура коммутации при шунтировании силового тиристора VS1 обратно включенным диодом определяются выражениями

Отметим характерные для выключателей с емкостной коммутацией тиристоров особенности.

1) При включении коммутирующего тиристора источник питания и заряженный до напряжения источника конденсатор оказываются соединенными последовательно. Это вызывает скачкообразное увеличение тока в цепи до значения Iн=2U/Rн, что неблагоприятно сказывается на нагрузке, особенно при отключении аварийных токов.

2) Интервал времени t = t3 – t1 (рис. 8.2), в течение которого конденсатор Ck перезаряжается, определяет быстродействие выключателя при отключении и частоту коммутаций. При повторном включении тиристора VS1 конденсатор вновь должен перезарядиться и тем самым обеспечить готовность к последующему отключению аппарата. Для сокращения времени перезарядки конденсатора необходимо уменьшать постоянную цепи зарядки t=R1Ck. Так как емкость Ck обусловлена схемным временем tс, это можно достичь уменьшением сопротивления резистора R1.

3) Процесс отключения тока в цепи нагрузки заканчивается выключением тиристора VS2.

Для этого необходимо обеспечить ограничение тока резистором R1 (после перезарядки конденсатора Ck) до значений I£Iн тиристора. Ввиду того, что ток удержания мощных тиристоров составляет десятки или сотни миллиампер, сопротивление резистора R1 должно быть достаточно большим, что противоречит требованию предыдущего пункта.

Поэтому, чтобы не снизить частоту коммутаций выключателя, зарядка конденсатора Ck осуществляется обычно с помощью дополнительной зарядной цепи с малой постоянной времени t от автономного источника питания.

4) Важной задачей при создании выключателей с емкостной коммутацией тиристоров является ограничение перенапряжений, возникающих на конденсаторе Ck.

Для ограничения уровня перенапряжений до приемлемых значений необходимо использовать различные дополнительные меры, например, применение двухконтурных или двух-ступенчатых коммутирующих узлов, с помощью которых реализуется снижение скорости спада тока в процессе его отключения и существенное уменьшение перенапряжений.

Рассмотрим в качестве примера один из способов снижения коммутационных перенапряжений в полупроводниковых аппаратах постоянного тока.

Перенапряжения в процессе отключения аппарата обусловлены, в основном, колеба-тельным характером перезарядки коммутирующего конденсатора. Уровень их зависит от параметров отключаемой цепи и динамических характеристик, используемых в сило-вой цепи СПП. Так как перенапряжения определяют требования к изоляции защищаемого оборудования и изоляции самих аппаратов, влияют на габариты, стоимость и надежность работы систем электроснабжения в целом, необходимо стремиться к их понижению.

В тиристорных аппаратах с емкостной коммутацией ограничение перенапряжений может быть достигнуто различными способами. Наиболее простой из них заключается в подключении параллельно конденсатору на определенном этапе его перезарядки линейного или нелинейного резистора. Сущность такого подхода заключается в демпфировании колебаний за счет увеличения коэффициента их затухания. В выключателях постоянного тока использование линейных резисторов для шунтирования конденсаторов Ск связано с необходимостью введения в схему дополнительного коммутационного узла (обычно тиристорного), обеспечивающего прерывание тока в резисторе.

Один из возможных вариантов исполнения выключателей с двухступенчатой коммутацией тока представлен на рис. 8.4. Готовность к отключению в схеме этого аппарата обеспечивается предварительной зарядкой конденсатора Ск от сети с указанной на рис. 8.4 полярностью. Для этого необходимо включить тиристоры VS2 и VS5, подав на них управляющие сигналы. Ток зарядки конденсатора Ск протекает через элементы схемы LI, L2, R1, VS5, Ск, перемычку П, VS2, L3. По мере зарядки конденсатора ток в цепи тиристоров VS2, VS5 уменьшается и, когда он становится меньше тока удержания, тиристоры самостоятельно выключаются. При длительном номинальном режиме напряжение на конденсаторе Ск постепенно уменьшается из-за несовершенства собственной изоляции и вследствие утечки заряда через подключенные к конденсатору цепи с тиристорами. Для предотвращения значительного снижения напряжения система управления должна обеспечивать периодическое включение тиристоров VS2 и VS5. В результате на конденсаторе Ск будет автоматически поддерживаться постоянное напряжение, равное практически напряжению сети. Реакторы LI, L2, L3 в схеме необходимы для ограничения скорости нарастания тока при включении тиристоров и реализации колебательного режима переходных процессов.

При возникновении короткого замыкания и достижении током значения уставки Iу системой управления включаются тиристоры VS3 и VS4. В результате выключается тиристор VS1. После изменения полярности напряжения на конденсаторе и повышения его до заданного значения системой управления выдается сигнал на включение тиристора VS5. При этом параллельно конденсатору подключается резистор R1, способствующий ограничению дальнейшего повышения напряжения на конденсаторе. Начиная с этого момента напряжение на конденсаторе уменьшается вместе с уменьшением коммутируемого тока. Разрядка конденсатора осуществляется через тиристор VS3, а после его выключения – через диод VD1.

Второй этап коммутационных процессов начинается непосредственно после выключения тиристора VS3 и снижения тока до значения, определяемого общим сопротивлением внешней цепи и резистора R1. В этот момент времени системой управления включается тиристор VS2, и ток начинает протекать по цепи R1, VS5, Ск, П, VS2 и VD2.

В результате напряжение на конденсаторе вновь изменяет полярность. По достижении им амплитудного значения противоположной полярности ток в нагрузке полностью прерывается.

Так как полярность напряжения на конденсаторе после отключения соответствует исходному состоянию, выключатель готов к повторному срабатыванию. Причем в рассматриваемом случае, который соответствует индуктивному характеру нагрузки, напряжение на конденсаторе значительно превышает напряжение сети. При активной нагрузке напряжение на конденсаторе не достигает амплитудного значения, поэтому нет необходимости включать тиристоры VS5 и VS2. В этом случае и после отключения тока остаточное напряжение на конденсаторе Uc<U. Для обеспечения готовности к работе конденсатор необходимо дозарядить.

К достоинствам принципиальных схем с двухступенчатой коммутацией тока следует отнести оптимальное использование конденсаторов, более высокие быстродействие и частоту включений. Однако это достигается значительным усложнением коммутирующего узла и системы управления, которая должна реагировать на многие параметры переходного процесса и обеспечивать определенную последовательность включения тиристоров.

electrono.ru

Быстродействующий тиристорный выключатель постоянного тока

Принцип действия

При кратковременном замыкании кнопки «Пуск» через резистор Rу в цепи управляющего электрода тиристора VS1 потечет ток управления IG1, и тиристор откроется. Через сопротивление нагрузки Rн и тиристор VS1 потечет ток нагрузки Iн и ток заряда конденсатора Ск через резистор R1.

Конденсатор Ск зарядится до напряжения источника питания с полярностью, указанной на схеме .Тиристор VS1 будет находиться в открытом состоянии до тех пор, пока не будет открыт вспомогательный тиристор VS2.

Параметры шунта Rш, стабилитрона VD1 и диода VD2 подбираются так, чтобы при номинальном токе нагрузки через тиристор VS2 по цепи VD2-VD1- УЭ -катод тиристора VS2 протекал ток не достаточный для открытия тиристора VS2. При коммутации номинальных токов вспомогательный (коммутирующий) тиристор VS2 может быть включен от анодного напряжения путем кратковременного замыкания кнопки «Стоп».При этом тиристор VS2 открывается и конденсатор Cк разряжается, создавая ток через VS2, направленный встречно анодному току тиристора VS1 и он закрывается.

В аварийных режимах работы, сопровождающихся многократным увеличением тока по отношению к номинальному, отключение цепи осуществляется автоматически при включении тиристора VS2 напряжением, снимаемым с шунта Rш. Минимальная емкость коммутирующего конденсатора должна удовлетворять условию

Здесь обозначено:

Iк - ток в коммутируемой цепи,

tq - время выключения тиристора,

kq – коэффициент, учитывающий изменение

tq при несовпадении температуры PN-

структуры, коммутируемого тока,

обратного напряжения и скорости

приложения прямого напряжения с

классификационными значениями.

Тиристорный выключатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Тиристорный выключатель

Cтраница 3

При дальнейшем возрастании потребляемой реактивной мощности еще на одну ступень снова срабатывает ЕА1С, его сигнал через логический элемент DX2 при наличии сигнала У1, поступившего через элемент DT2 небольшой задержки цепи обратной связи на второй вход DX2, поступает на вход 5 триггера 512, запоминается и проходит в логическую схему D2 ( сигнал XI), которая в момент поступления сигнала Х2 от элемента ЭК2 контроля напряжения UC2 на конденсаторах второй секции формирует воздействие У2 на включение тиристорного выключателя второй секции конденсаторной установки. Аналогично вырабатывается воздействие УЗ на включение третьей секции. [31]

При дальнейшем возрастании потребляемой реактивной мощности гще на одну ступень снова срабатывает ЕА1С, его сигнал через логический элемент DX2 при наличии сигнала У1, поступившего через элемент DT2 небольшой задержки цепи обратной связи на второй вход DX2, поступает на вход S триггера ST2, запоминается и проходит в логическую схему D2 ( сигнал XI), которая в момент поступления сигнала Х2 от элемента ЭК2 контроля напряжения UC2 на конденсаторах второй секции формирует воздействие У2 на включение тиристорного выключателя второй секции конденсаторной установки. Аналогично вырабатывается воздействие УЗ на включение третьей секции. [32]

Для электродвигателей, работающих с частым пуском, магнитные пускатели оказываются мало пригодными из-за быстрого механического износа. Особенностью тиристорного выключателя является то, что устанавливаемая на нем защита должна защищать не только электродвигатель, но и тиристоры. Защита должна быть быстродействующей, чтобы не допустить длительного прохождения по тиристорам тока к.з. Поэтому она, как и силовая часть выключателя, выполняется бесконтактной. [33]

Для электродвигателей, работающих с частым пуском, магнитные пускатели оказываются мало пригодными из-за быстрого механического износа. Особенностью тиристорного выключателя является то, что устанавливаемая на нем защита должна защищать не только электродвигатель, но и тиристоры. Защита должна быть быстродействующей, чтобы не допустить длительного прохождения по тиристорам тока к. Поэтому она, как и силовая часть выключателя, выполняется бесконтактной. [34]

В сетях переменного тока энергосистем в основном используют следующие выключатели высокого напряженияг масляные ( баковые и маломасляные), воздушные и элект ромагнитные. Внедряются также элегазовые, вакуумные И тиристорные выключатели. Автогазовые выключатели ( за исключением выключателей нагрузки), имевшие ограниченную область применения в сетях 6 - 10 кВ, вытеснены более совершенными маломасляными выключателями. [35]

В сетях переменного тока энергосистем в основном используют следующие выключатели высокого напряжения: масляные ( баковые и маломасляные), воздушные и электромагнитные. Внедряются также злегазовые, вакуумные и тиристорные выключатели. Автогазовые выключатели ( за исключением выключателей нагрузки), имевшие ограниченную область применения в сетях 6 - 10 кВ, вытеснены более совершенными маломасляными выключателями. [36]

При естественной коммутации они отключают цепь во время первого прохождения тока через нуль. При искусственной коммутации тиристорные выключатели способны ограничить ток цепи и отключить цепь значительно раньше, чем при естественной коммутации. Достигнутые параметры тиристоров и их относительно высокая стоимость, к сожалению, не позволяют в настоящее время создать конкурентоспособные тиристорные выключатели на напряжения выше 10 кВ для сетей энергосистем. [37]

Опыт изготовления, испытания и внедрения установок с тиристорной коммутацией показал, что применение их по сравнению с контакторами лишь несколько усложняет и удорожает конденсаторную установку. Однако батареи с обслуживающим тиристорным выключателем являются значительно более простыми и дешевыми, чем батареи с тиристорными выключателями во всех секциях. Поскольку в них сочетаются положительные свойства установок с контактными и бесконтактными коммутационными устройствами, то их применение перспективно. [39]

Тиристорные выключатели с импульсным дуговым коммутатором по разрывной способности не уступают контактным быстродействующим выключателям. По сравнению с тиристорными выключателями постоянного тока ( см. рис. 3.2) они имеют запаздывание на время работы поджигающего устройства. [40]

АГП - проверенное длительным опытом эксплуатации средство повышения надежности электроснабжения и работы электрооборудования промышленных предприятий. Эффективность работы обеспечивается применением, например, тиристорных выключателей в схемах АВР, увеличением быстродействия приводов выключателей. [41]

Бездуговая коммутация цепей переменного тока может быть принципиально осуществлена при помощи тиристоров ( см. гл. Для аппаратов с очень высокой частотой отключений применение тиристорных выключателей весьма целесообразно. Однако тиристорные выключатели оказываются больших габаритов по сравнению с контактными, допускают меньшие перегрузки, ввиду чего они должны выбираться по пусковому току, а не по номинальному току электродвигателя. [43]

Автоматическая конденсаторная установка содержит секции С ] - С конденсаторной батареи и систему автоматического управления. Основная и дополнительная шины включены между собой блоком бесконтактной коммутации тиристорного выключателя, например встречно-параллельно соединенными тиристорами или симисторами. [45]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Тиристорный выключатель постоянного тока

Изобретение относится к импульсной технике и может применяться для электронной коммутации цепей постоянного тока, имеющих большую индуктивность, без размыкания контактов. Технический результат заключается в уменьшении габаритов устройства и увеличении надежности его работы. Для этого устройство содержит источник постоянного напряжения, нагрузку, диод, первый тиристор, при этом в разрыв цепи между катодом первого тиристора и минусовым выводом источника постоянного напряжения введены две индуктивно связанные катушки, второй тиристор, два одинаковых конденсатора, два балластных сопротивления и дополнительный источник постоянного напряжения. 2 ил.

Известно, что для замыкания цепей постоянного тока широко применяются тиристоры. Известно также, что отключение тиристора невозможно без перехода тока через нулевое значение и поэтому приходится применять различные электромеханические устройства (размыкатели, разъединители и т.д.), что значительно усложняет конструкцию коммутирующей аппаратуры, увеличивает ее габариты и стоимость.

Известен тиристорный выключатель постоянного тока [В.И.Стульников, П.И.Лапченко и др.// Тиристоры в электроустановках/ Киев, изд. Техника, 1967, с.94], выбранный в качестве прототипа, содержащий источник постоянного напряжения, тиристор, нагрузку, диод, конденсатор, балластное сопротивление, первый и второй коммутаторы, включенные таким образом, что плюсовой вывод источника соединен с катодом диода, с первым выводом нагрузки и первым выводом балластного сопротивления, второй вывод балластного сопротивления подключен к первому выводу конденсатора и к первым выводам первого и второго коммутаторов, второй вывод конденсатора подключен к второму выводу нагрузки, аноду диода и к катоду тиристора. Управляющий электрод тиристора подключен к второму выводу первого коммутатора, а катод тиристора подключен к минусовому выводу источника и к второму выводу второго коммутатора.

Недостатком такого устройства является то, что конденсатор, предназначенный для отключения тиристора, при замыкании второго коммутатора заряжен только до величины напряжения источника, и при размыкании сильноточных цепей требуется большая величина емкости конденсатора. Расчеты, проведенные с помощью программы Electronics Workbench, показывают, что при размыкании цепи с током 500 А и напряжением источника 200 В требуется конденсатор с емкостью 18000 мкФ, что значительно увеличивает габариты устройства. Другим недостатком данного устройства является то, что при разряде конденсатора импульс тока проходит через тиристор и одновременно через источник и нагрузку, что может привести к выходу из строя измерительной аппаратуры, следовательно, уменьшается надежность работы устройства.

Задачей изобретения является уменьшение габаритов устройства и увеличение надежности его работы.

Данная задача достигается тем, что в тиристорный выключатель постоянного тока, содержащий источник постоянного напряжения, плюсовой вывод которого соединен с первым выводом нагрузки и с катодом диода, второй вывод нагрузки соединен с анодом диода и анодом первого тиристора, а минусовой вывод источника соединен с катодом первого тиристора, согласно изобретению в разрыв цепи между катодом первого тиристора и минусовым выводом источника постоянного напряжения введены две индуктивно связанные катушки, второй тиристор, два одинаковых конденсатора, два балластных сопротивления и дополнительный источник постоянного напряжения, включенные таким образом, что индуктивно связанные катушки включены последовательно и согласно, причем входной зажим первой катушки соединен с катодом первого тиристора, анод которого образует первую общую точку с вторым выводом нагрузки, с анодом диода, с минусовым выводом первого конденсатора и с первым выводом первого балластного сопротивления, выходной зажим первой катушки соединен с входным зажимом второй катушки и с катодом второго тиристора, анод которого соединен с плюсовыми выводами первого и второго конденсаторов, а также с плюсовым выводом дополнительного источника постоянного напряжения, выходной зажим второй катушки образует вторую общую точку с минусовой обкладкой второго конденсатора, с первым выводом второго балластного сопротивления и с минусовым выводом источника постоянного напряжения, а минусовой вывод дополнительного источника постоянного напряжения соединен с вторыми выводами первого и второго балластных сопротивлений.

Изобретение имеет следующие преимущества перед устройством прототипа:

1. Благодаря включению дополнительного источника постоянного напряжения можно осуществлять заряд конденсаторов до величины напряжения, превышающего напряжение источника размыкаемой цепи, что значительно снижает габариты устройства.

2. Введение двух одинаковых катушек индуктивности, через которые осуществляется разряд двух одинаковых конденсаторов, позволяет в два раза увеличить величину тока отключающего импульса, не увеличивая при этом напряжения заряда конденсаторов, т.к. благодаря предложенному схемному решению обмотки катушек индуктивностей при разряде конденсаторов оказываются включенными встречно, что снижает габариты и повышает надежность работы устройства.

3. Поскольку разряд конденсаторов осуществляется одновременно через встречно включенные катушки индуктивности, то разрядные импульсы проходят только через отключаемый тиристор и не проходят через ветвь с последовательно включенными источником постоянного напряжения и нагрузкой, что также повышает надежность работы устройства.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства, на фиг.2 - диаграммы токов.

Устройство содержит источник постоянного напряжения 1, подключенный последовательно через первый тиристор 2 к нагрузке 3. Параллельно нагрузке 3 подключен диод 4 так, что катод диода соединен с плюсовым выводом источника 1 и первым выводом нагрузки 3, а анод диода 4 образует первую общую точку с анодом первого тиристора 2, со вторым выводом нагрузки 3, с минусовым выводом первого конденсатора 5 и с первым выводом первого балластного сопротивления 6. Катод первого тиристора 2 соединен с входным зажимом первой катушки индуктивности 7, выходной зажим которой подключен к входному зажиму второй катушки индуктивности 8 и к катоду второго тиристора 9. Выходной зажим катушки индуктивности 8 образует вторую общую точку с минусовым выводом источника 1, с минусовым выводом второго конденсатора 10 и с первым выводом второго балластного сопротивления 11. Плюсовые выводы конденсаторов 5, 10 соединены с анодом второго тиристора 9 и с плюсовым выводом дополнительного источника постоянного напряжения 12, минусовой вывод которого соединен с вторыми выводами первого и второго балластных сопротивлений 6, 11.

На фиг.2 изображены постоянный ток 13, протекающий через тиристор 2 и нагрузку 3, а также импульс тока 14, сформированный в первой катушке индуктивности 7 и первом тиристоре 2 при разряде конденсаторов 5, 10.

Устройство работает следующим образом. При подаче управляющего импульса на первый тиристор 2 источник постоянного напряжения 1 подключается к нагрузке 3 и по цепи источник 1 - тиристор 2 - нагрузка 3 - включенные согласно катушки индуктивности 7, 8 начинает протекать постоянный ток 13. Дополнительный источник постоянного напряжения 12 через балластные сопротивления 6, 11 заряжает конденсаторы 5, 10 до величины заданного напряжения. Для отключения нагрузки 3 от источника 1 в момент времени t0 подается управляющий импульс на второй тиристор 9. При этом первый конденсатор 5 разряжается через первый тиристор 2, катушку индуктивности 7 и второй тиристор 9, а второй конденсатор 10 разряжается через вторую катушку индуктивности 8 и второй тиристор 9. Импульс тока при разряде конденсатора 5 вызывает уменьшение магнитного потока в катушке 7, одновременно с этим разряд конденсатора 10 через индуктивно связанную и встречно включенную катушку индуктивности 8 вызывает еще большее уменьшение магнитного потока в катушке 7, вследствие чего в первом тиристоре 2 формируется импульс тока 14, который в момент времени t1 переходит через нулевое значение, что приводит к отключению первого тиристора 2. Импульс перенапряжения, возникающий при индуктивном характере нагрузки 3, шунтируется диодом 4. Штриховой линией на фиг.2 показан ток в нагрузке в случае замены первого тиристора 2 диодом. В этом случае ток в нагрузке 13 восстанавливается до своего первоначального значения. Исследования данного устройства, проведенные с помощью программы Electronics Workbench, показали, что для размыкания аналогичной прототипу цепи с индуктивной нагрузкой 5 Гн, напряжением источника 200 В и током в 500 А понадобились два конденсатора емкостью по 2000 мкФ, заряженные до напряжения 1500 В.

Таким образом, предложенное схемное решение изобретения позволяет существенно уменьшить габариты устройства и увеличить надежность его работы.

Тиристорный выключатель постоянного тока, содержащий источник постоянного напряжения, плюсовой вывод которого соединен с первым выводом нагрузки и с катодом диода, второй вывод нагрузки соединен с анодом диода и анодом первого тиристора, а минусовой вывод источника соединен с катодом первого тиристора, отличающийся тем, что в разрыв цепи между катодом первого тиристора и минусовым выводом источника постоянного напряжения введены две индуктивно связанные катушки, второй тиристор, два одинаковых конденсатора, два балластных сопротивления и дополнительный источник постоянного напряжения, включенные таким образом, что индуктивно связанные катушки включены последовательно и согласно, причем входной зажим первой катушки соединен с катодом первого тиристора, анод которого образует первую общую точку с вторым выводом нагрузки, с анодом диода, с минусовым выводом первого конденсатора и с первым выводом первого балластного сопротивления, выходной зажим первой катушки соединен с входным зажимом второй катушки и с катодом второго тиристора, анод которого соединен с плюсовыми выводами первого и второго конденсаторов, а также с плюсовым выводом дополнительного источника постоянного напряжения, выходной зажим второй катушки образует вторую общую точку с минусовой обкладкой второго конденсатора, с первым выводом второго балластного сопротивления и с минусовым выводом источника постоянного напряжения, а минусовой вывод дополнительного источника постоянного напряжения соединен с вторыми выводами первого и второго балластных сопротивлений.

www.findpatent.ru

тиристорный выключатель — с русского

См. также в других словарях:

тиристорный выключатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN thyristor switchgate turn off thyristor … Справочник технического переводчика
выключатель — Коммутационный электрический аппарат, имеющий два коммутационных положения или состояния и предназначенный для включении и отключения тока. Примечание. Под выключателем обычно понимают контактный аппарат без самовозврата. В остальных случаях… … Справочник технического переводчика
Выключатель — ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ 1. Выключатель По ГОСТ 17703 72 Источник: ГОСТ 22719 77: Микровыключатели и микропереключатели. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Словарь метротерминов — Эта страница глоссарий. Приведены основные понятия, термины и аббревиатуры, встречающиеся в литературе о метрополитене и железной дороге. Подавляющее большинство сокращений пришли в метрополитен с железной дороги напрямую или образованы по… … Википедия
трехфазный источник бесперебойного питания (ИБП) — трехфазный ИБП [Интент] Глава 7. Трехфазные ИБП ... ИБП большой мощности (начиная примерно с 10 кВА) как правило предназначены для подключения к трехфазной электрической сети. Диапазон мощностей 8 25 кВА – переходный. Для такой мощности… … Справочник технического переводчика
ГОСТ 17703-72: Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения — Терминология ГОСТ 17703 72: Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения оригинал документа: 16. Автоматический выключатель Выключатель, предназначенный для автоматической коммутации электрической цепи.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
81-717/714 — 81 717/714 … Википедия
Диммер — Современный многофункциональный выключатель. Диммер (от англ. dim затемнять, в русском языке светорегулятор, во французском вариатор) … Википедия
Электропоезд ЭР2 — ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка Основные данные … Википедия
ЭР2 — 1290 «Карелия … Википедия
Поезд спутник — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия … Википедия

translate.academic.ru

Быстродействующий тиристорный выключатель постоянного тока. Выключатель тиристорный

Выключатели тиристорные

Похожие статьи:

29.3 Выключатели тиристорные

Быстродействующий тиристорный выключатель постоянного тока

Быстродействующий тиристорный выключатель постоянного тока

Похожие статьи:

Тиристорный выключатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Тиристорный выключатель

Тиристорный выключатель постоянного тока

тиристорный выключатель — с русского

См. также в других словарях:

Видеоматериалы

Опыт пилотных регионов, где соцнормы на электроэнергию уже введены, показывает: граждане платить стали меньше

Соответствует ли вода и воздух установленным нормативам?

С начала года из ветхого и аварийного жилья в республике были переселены десятки семей

Столичный Водоканал готовится к зиме

Более 10-ти миллионов рублей направлено на капитальный ремонт многоквартирных домов в Лескенском районе

Актуальные темы

Формирование энергосберегающего поведения граждан

Предложения организаций, осуществляющих регулируемую деятельность о размере подлежащих государственному регулированию цен (тарифов) на 2013 год

НАУЧИМСЯ ЭКОНОМИТЬ В БЫТУ

Рубрикатор

Пользователю

Доп.информация

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30