4.9.3. Схемы управления запираемыми тиристорами

Включение и выключение запираемого тиристора осуществляется импульсами различной полярности (рис. 4.8, а). Наличие биполярного сигнала приводит к необходимости развязки генераторов запускающих и запирающих импульсов, то есть внутренние сопротивления генераторов должны быть очень большими.

Рис. 4.8. Схемы управления запираемыми тиристорами.

Управление запираемыми тиристорами может осуществляться как от одного источника питания, когда биполярный сигнал формируется с помощью реактивных элементов (рис 4.8, б, в), так и включением нагрузки в катодную цепь тиристора (рис. 4.8, д).

Управление VS на рис. 4.8, б осуществляется с помощью конденсатора. При разомкнутом контакте конденсатор С через R₁ и внутреннее сопротивление управляющей цепи VS заряжается до напряжения источника питания Е и на вход тиристора поступает запускающий импульс. При замыкании контакта происходит разряд конденсатора через R₂ и внутреннее сопротивление управляющей цепи VS, обеспечивая на входе тиристора импульс отрицательной полярности.

В схеме на рис.4.8, в открытие тиристора VS производится при замыкании контакта, то есть ток управления протекает через R₁ и внутреннее сопротивление управляющей цепи VS. При размыкании контакта возникает импульс тока противоположной полярности, обусловленный ЭДС самоиндукции дросселя, который запирает VS. В схеме на рис. 8, г управление осуществляется с помощью двух кнопок. Открытие тиристора VS осуществляется нажатием кнопки SB₁, при этом происходит разряд конденсатора С₁ через входную цепь VS.

Отключение нагрузки производится нажатием кнопки SB₂, при этом разряжается конденсатор С₂ через входную цепь VS.

Если нагрузка включена в катод тиристора VS (рис. 4.8, д), то открытие тиристора VS будет происходить при подаче запускающего импульса через диод VD и сопротивление R_огр. Закрытие тиристора осуществляется при замыкании контакта, так как управляющий электрод тиристора через R₁ подключается к минусу источника питания Е. Для поддержания напряжения на сопротивлении Rн при снижении тока нагрузки необходимо шунтировать нагрузку включением конденсатора С, который также способствует ускорению процесса запирания. Диод VD служит для развязки входной цепи VS от генератора запускающих импульсов.

4.9.4. Схемы управления симметричными тиристорами

Симметричный тиристор (рис.4.9, а) проводит в течение положительного и отрицательного полупериодов. Если нагрузка Z_н носит чисто активный характер, то ток нагрузки повторяет форму кривой приложенного напряжения и в этом случае угол закрытия b всегда равен p (рис. 4.9, а). В случае индуктивной нагрузки необходимо применять специальные меры по уменьшению скорости изменения напряжения допустимой величины, например, шунтирование силовых электродов тиристора RC-цепью (рис. 4.9, а). Большая величина обусловлена тем, что в момент закрытия тиристора (I_н = 0) к нему прикладывается напряжение значительной величины противоположной полярности (рис. 4.9, а).

Управление симметричными тиристорами можно производить и непосредственно от сети переменного тока (рис.4.9, б - рис.4.9, д). В схеме на рис. 9, б при разомкнутом контакте симмистор закрыт, а при замкнутом контакте - открыт, так как при этом поступает сигнал на вход симмистора через R_у. Во включенном состоянии симмистор шунтирует цепь контакта, ограничивая ток через него. В схеме на рис.4.9, в когда контакт замкнут, вход симмистора зашунтирован, симмистор закрыт. В схеме на рис.4.9, г процесс отпирания симмистора повторяется каждый полупериод питающего напряжения, обеспечивая на его входе сигнал управления положительной полярности.

На рис.4. 9, д изображена двухполупериодная схема с управлением по фазе, которая предназначена для питания нагрузки переменным напряжением. С помощью динистора VS₂ осуществляется управление симмистором VS₁ импульсами различной полярности, получаемые при разряде конденсатора С₁ каждый полупериод. Момент включения динистора определяется величиной напряжения на конденсаторе С₁ и регулируемого фазосдвигающей цепью R₁C₁. Для увеличения предела регулирования угла отпирания симмистора параллельно цепи R₁C₁ включена вспомогательная цепь R₂C₂. Для уменьшения влияния нагрузки на фазосдвигающую цепь R₁C₁ в схему включен резистор R₃.

Переключатель с синхронной коммутацией на симметричном тиристоре (рис. 9, е) имеет низкий уровень помех. Это объясняется тем, что симметричный тиристор VS₁ разрывает цепь в момент прохождения тока через нулевое значение. Данная схема допускает любые нагрузки и фактически исключает помехи в замкнутом и разомкнутом состоянии. Схема работает следующим образом:

Если сигнал на входе схемы отсутствует и ключ К разомкнут, то тиристоры VS₂ и VS₃ заперты. В этом случае тиристор VS₁ будет запускаться в начале каждого полупериода питающего напряжения через сопротивление R₃ и диоды V₄-V₇ и через нагрузку будет протекать переменный ток. Однако как тиристор VS_2, так и тиристор VS₃ могут шунтировать вход симметричного тиристора. Если входной сигнал приложен к тиристору VS₂ в начале положительного полупериода (ключ К замкнут), то через него начнет проходить ток, как только напряжение на аноде станет положительным. Этот ток протекает через вход тиристора VS₁, шунтируя управляющий электрод в течение данного полупериода. При изменении полярности напряжения источника питания (отрицательный полупериод) отопрется тиристор VS₃ переходным током в индуктивности L₁ через диод V₃, а симметричный

Рис. 4.9. Схемы управления симметричными тиристорами.

тиристор VS₁ останется зашунтированным и на этот полупериод.

Отпереть тиристор VS₁ можно, разомкнув ключ К. Таким образом , состояние ключа в начале положительного полупериода питания определяет, будет ли отдана мощность в нагрузку в течение полного периода. Возможны два режима:

1. Ключ К разомкнут в начале периода, тиристор VS₂ не пропускает ток, а тиристор VS₁ отопрется в начале периода и мощность в нагрузку будет отдаваться весь период;

2. Ключ К замкнут в начале периода, тиристор VS₂ и VS₃ находятся в проводящем состоянии весь период. Симметричный тиристор VS₁ заперт, что предотвращает отдачу мощности в нагрузку.

В данной схеме вход симметричного тиристора соединен со своим анодом через диоды V₄-V₇ и цепочку C₁R₃. Диоды V₄-V₇ задерживают отпирание тиристора VS₁ на время, необходимое для надежного запирания тиристора VS2, а диод V₁ ограничивает мощность, выделяющуюся на индуктивности L₁. Чтобы обеспечить сигнал достаточной величины для отпирания для симметричного тиристора в момент изменения знака напряжения источника питания, необходимо создать некоторое опережение по фазе сигнала, подаваемого на управляющий электрод тиристора VS₁. Это достигается с помощью конденсатора C_1.