Переходные процессы работы при работе управляемого тиристорного контактора

Рассмотрим принципиальную схему включения тиристоров в тиристорном контакторе представленной на рис. 3, 10.

Процесс коммутации начинается всегда с момента, когда ток в цепи отсутствует, и эта ситуация повторяется через каждые половину периода. Напряжения и ток изменяются по синусоидальному закону:

;

Чтобы был обеспечен режим начала тока из нуля, каждый полупериод возникают две составляющие тока, начальные значения которых равны по величине, но противоположны по знаку.

,

где iуст – установившаяся составляющая полного тока, А:

i_св – апериодическая составляющая полного тока, А:

.

Так как ток не может мгновенно изменяться во времени, то он разделяется на сумму двух составляющих – установившуюся (i_уст) и апериодическую (i_св) таким образом, что в начальный момент времени сумма их равна нулю.

Изобразим временные зависимости тока, протекающего в цепи тиристорного контактора (рис. 11).

Рис. 11. Временные зависимости тока и напряжения

При большой индуктивности (L>>R) затухание будет медленным и i_св≈ A, в этом случае суммарный ток, проходящий по тиристору VS1, будет получен графическим методом, опусканием установившегося тока на величину A. Во второй половине периода, когда открыт тиристор VS2–установившийся ток поднимается на величину A и так далее. Важно то, что каждый полупериод этот переходный процесс будет возникать заново, так как ток в сварочной цепи с тиристорами начинается с нуля.

Тиристорный контактор постоянного тока

Для создания тиристорного контактора или твердотельного (полупроводникового) реле на постоянном токе для включения достаточно одного тиристора, но чтобы тиристор закрыть приходиться дополнить схему вторым тиристором и запирающим конденсатором.

На постоянном токе тиристор самостоятельно закрыться не может, так как закрывается при спадании тока до значения меньшего тока удержания. Поэтому тиристорные контакторы постоянного тока всегда имеют в своём составе устройство искусственной коммутации.

Принцип действия. Нажимаем SB1. Подается управляющий импульс на управляющий электрод тиристора VS1 и он включается (становится проводящим). По нагрузке протекает ток. Одновременно с этим заряжается конденсатор С по цепи “+”, R, C, VS1, “-”. Ток заряда ограничивается сопротивлением R. Если необходимо отключить нагрузку нажимается SB2, при этом открывается тиристор VS2, конденсатор начинает разряжаться и обратным напряжением запирается тиристор VS1. Ток в цепи нагрузки прекращается.

Тиристорные управляемые источники питания

Используется принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ) тока управления полупроводниковых приборов, а значит и тока нагрузки.

Получается при помощи этой же схемы путём регулирования частоты и длительности между импульсами токов i₁ и i₂. При изменении интервала между импульсами на открытие α₀ и закрытие α_З тиристоров изменяется действующее напряжение на нагрузке, а значит и действующее значение тока нагрузки. Согласно закону Джоуля – Ленца мощность, выделяемая в нагрузке, пропорциональна квадрату тока (или квадрату напряжения, приложенного к нагрузке) и при изменении этих величин осуществляется ее регулирование.

RН __ +-
Рис. 12. Тиристорный контактор постоянного тока
UН , IН UН , IН UН , IН   
Рис. 13. Принцип регулирования мощности в сети постоянного тока