4. 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. 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) iу – импульсы тока управления.

СИФУ - система импульсно-фазового управления, которая обеспечивает подачу управляющего 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  =  ( ‑ 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 , то тиристоры будут открываться с некоторой задержкой и проводить неполный полупериод (в нагрузку будет подаваться действующее напряжение U меньшей величины, чем при  = ), и мощность нагрузки будет уменьшаться. Например, для активной нагрузки: P=U²/R_н.

Принцип работы системы импульсно-фазового управления тиристорами в однофазной сети

1. Сетевое напряжение выпрямляется мостом VD1-VD4. Получаем напряжение в точке 1 (U1).

Данное напряжение поступает на параметрический стабилизатор (сопротивление R₁, стабилитрон VD5).

2. Получаем напряжение U2.

Этим напряжением U2 питается собственно СИФУ, состоящая из сопротивлений R2, R3 и конденсатора С, однопереходного транзистора VT и импульсного трансформатора Т3.

Так как напряжение с удвоенной частотой сети достигает нуля, то работа СИФУ начинается каждый раз синхронизировано с сетью.

Исходное состояние: VT закрыт, ток в цепи: R3, VT, первичная обмотка трансформатора Т не протекает. Ток в цепи R2, эмиттер VT, первичная обмотка трансформатора Т также отсутствует. При заряде конденсатора по цепи т.1 – R1 – R2 – C – т.5 напряжение точки 3 достигает такого значения, что VT пробивается и становится проводящим; конденсатор и источник разряжаются на первичную обмотку импульсного трансформатора.

Рис. 10. Электрическая схема подключения машины контактной сварки посредством тиристорного контактора и схема системы импульсно-фазового управления тиристорами

Во вторичных обмотках (на выводах а, б и в, г) импульсного трансформатора (Т3) индуцируются напряжения, под действием которых протекают импульсные токи в цепи управления силовых тиристоров. Открывается тот тиристор, для которого соблюдается первое условие для обеспечения проводимости (_А  _К).

При увеличении сопротивления R₂ конденсатор будет заряжаться и достигнет напряжения пробоя за больший промежуток времени. Это приведёт к сдвигу импульсов тока в цепи управления силовых тиристоров.

Если  =  , то пропускается вся полуволна тока.

Если    , то пропускается меньшее значение тока.

В данной схеме  регулируется за счёт изменения постоянной времени заряда путем изменения величины R₂. Общий принцип изменения тока нагрузки за счет изменения угла открывания тиристоров получил название импульсно-фазовое регулирование.