Тиристорные коммутаторы переменного тока

Бесконтактные тиристорные коммутаторы переменного тока предназначены для прямого включения 3-фазных короткозамкнутых электродвигателей.

Достоинства тиристорных коммутаторов:

1. практически неограниченный срок службы, т.к. эти коммутаторы допускают до 1 миллиона включений ( по сравнению с 200…300 тысячами включений у электромагнит

ных контакторов );

2. высокое быстродействие, т.к. тиристорные коммутаторы включаются практиче-

ски мгновенно, в то время как собственное время включения электромагнитных контакто-

ров составляет сотые и даже десятые доли секунды ( у контакторов распостранённой на судах серии КНТ полное время включения – до 0,6 с)

3. малая мощность управления, необходимая для включения коммутатора – до 3 Вт, эта же мощность у электромагнитных контакторов доходит до 30 Вт;

4. простота обслуживания, т.к. при выходе из строя коммутатора он заменяется новым.

Недостатки тиристорных коммутаторов:

1. меньшая перегрузочная способность ( по току ), при перегрузке тиристоры сгора-

ют, в то время как контакты электромагнитных контакторов легко выдерживают значи-

тельные перегрузки;

2. ограниченное число коммутируемых цепей ( один тиристор – одна цепь ), у

электромагнитных контакторов наибольшее число главных контактов –3, вспомогатель-

ных – 4;

3. гораздо большие габариты, масса и стоимость по сравнению с электромагнитны

ми контакторами.

Тиристорный коммутатор переменного тока изображен на рис. 222.

Рис. 222. Тиристорный коммутатор переменного тока

К основным элементам схемы относятся:

VS1 и VS2 – два встречно-параллельно включённых тиристора;

VD1…VD4 – т.н. развязывающие диоды, предназначены для образования двух и

более цепей постоянного тока при питании этих цепей от одного источника постоянного тока;

R – токоограничивающий резистор в цепи тока управления тиристора, для получе

ния необходимого значения тока управления ( десятки – сотни миллиампер ) при питании цепи управления напряжением в десятки и сотни вольт;

К – контакт реле, управляющий включением-выключением тиристоров.

Для подготовки схемы к работе подают переменное напряжение на её выводы.

Исходное состояние

В исходном состоянии коммутатора контакт К1:1 реле разомкнут, поэтому тиристо

ры VS1 и VS2 заперты и ток не пропускают. Такое состояние тиристоров равнозначно разрыву цепи между точками «А» и «В».

Для включения коммутатора подают питание на катушку реле К1, при этом контакт

К1:1 замыкается.

В условную положительную полуволну переменного напряжения сети полярность

напряжения на выводах «А» и «В» такая: «плюс» на выводе «А», «минус» на выводе «В».

При такой полярности образуется цепь тока управления тиристора VS1:

«плюс» на выводе «А» - VD1 – K1:1 – R – VD4 – управляющий электрод VS1 –

катод VS1 - «минус» на выводе «В».

Тиристор включается и становится диодом, пропуская через себя ток по цепи:

«плюс» на выводе «А» - анод VS1 – катод VS1 - «минус» на выводе «В».

Эта же полуволна напряжения удерживает тиристор VS2 закрытым, т.к. «плюс» на

выводе «А» приложен к катоду VS2, а «минус» на выводе «В» - к аноду VS2. т.е. анодное напряжение с такой полярностью является обратным для тринистора..

По этой же причине во вторую полуволну напряжения тиристор VS1 автоматиче-

ски запирается ( «плюс» в точке В, «минус» в точке А ), но возникает аналогичная цепь тока управления тиристора VS2:

«плюс» на выводе «В» - VD3 - R – K1:1 VD2 – управляющий электрод VS2 – катод

VS2 - «минус» на выводе «А».

Тиристор включается и становится диодом, пропуская через себя ток по цепи:

«плюс» на выводе «В» - анод VS2 – катод VS2 - «минус» на выводе «А».

Таким образом, напряжение сети автоматически поочерёдно переключает ( комму-

тирует ) тиристоры, что равнозначно соединению накоротко выводов «А» и «В». Такую коммутацию тиристоров называют естественной.

Из сказанного следует, что тиристорный коммутатор подобен замыкающему медно

му контакту:

1. если тиристоры VS1 и VS2 закрыты, то цепь между точками А и В разорвана,

что равнозначно разомкнутому медному контакту;

2. если же тиристоры открыты, то цепь между точками А и В соединена через ти-

ристоры накоротко, что равнозначно замкнутому медному контакту.

На рис. 222 изображен тиристорный коммутатор в одной фазе ( однофазный ).

Однофазные коммутаторы служат основой для построения силовых цепей в сетях

трехфазного переменного тока.

К силовым цепям на переменном токе относятся цепи обмотки статора и фазного ротора асинхронного двигателя.

На рис. 225 показаны силовые цепи применительно к трехфазному асинхронному двигателю.

Рис. 223. Схемы силовых цепей тиристорных коммутаторов

Существующие схемы силовых цепей тиристорных коммутаторов можно разбить на 2 группы:

1. коммутаторы, тиристоры которых включены между сетью и двигателем ( рис. 223, а, б, в, е и з );

2. коммутаторы, тиристоры которых образуют нулевую точку статорной обмотки ( рис. 223, г, д, и ).

Укажем основные особенности каждой схемы.

Рис. 223, а: тиристорные коммутаторы включены в разрыв каждой из трёх фазных обмоток статора, собранной в «звезду»; в состав каждого ТК входят 2 тиристора, включён

ных встречно-параллельно;

Рис. 223, б: повторяет схему на рис. 223, а, за исключением того, что ТК включе-

ны в 2 фазы обмотки статора;

Рис. 223, в : повторяет схему на рис. 223, а, за исключением того, что в состав каж-

дого ТК входят 1 тиристор и один диод, , включённых встречно-параллельно;

Рис. 223, г: повторяет схему на рис. 223, а, но предназначена для образования нуле

вой точки «звезды»;

Рис. 223, д: повторяет схему на рис. 223, г, но имеет только 3 тиристора, а не 6, как на рис. 223, г;

Рис. 223, е: повторяет схему на рис. 223, б, но вместо 4 тиристоров используются 2 симистора;

Рис. 223, ж: повторяет схему на рис. 223, а, отличие в том, что обмотка статора соб

рана в «треугольник»;

Рис. 223, з: оригинальная схема, в которой используются 2 тиристора и 2 выпрями-

тельных мостика по схеме Гретца; пока тиристоры закрыты, ток через них, а значит, через фазные обмотки не протекает;

Рис. 223, и: мостовая схема выпрямления переменного тока на 6 диодах (схема Ла-

рионова); управляется тиристором – если тиристор закрыт, схема ток не пропускает, поэ-

тому нулевая точка обмоток статора двигателя разорвана.