Низкого напряжения и перспективы их совершенствования

На основе тиристоров возможно осуществление следующих операций:

1) включение и отключение электрической цепи с активной и смешанной (индуктивной и емкостной) нагрузкой;

2) изменение тока нагрузки за счет регулирования момента подачи сигнала управления.

Рис. 9.1.1. Напряжение на нагрузке при фазовом (а), фазовом с принудительной коммутацией (б) и широтно-импульсном (в) управлении

Наиболее широкое применение в бесконтактных элек­трических аппаратах получили фазовое и широтно-импульсное управление (рис. 9.1.1).

В первом случае среднее и действующее значения тока меняются за счет изменения момента подачи на тиристор открывающего сигнала — за счет угла . Угол называется углом управления. Действующее напряжение на нагрузке при двухполупериодной схеме и встречно-паралельном включении двух тиристоров

(рис. 9.1.2)

U_Н = =

= = U_{С ;}

= ;

U_Н = U_НО (l + cos )/2,

где U_m —амплитуда напряжения питания; U_С,, U_НО — действующее и среднее значения напряжения питания; — угол регулирования.

Рис. 9.1.2. Встречно-параллельное включение тиристоров (а) и форма тока при активной нагрузке (б)

Кривая тока в сети и в нагрузке несинусоидальна, что вызывает искажение формы напряжения сети и нарушения в работе потребителей, чувствительных к высокочастотным помехам. Для уменьшения этих искажений необходимы специальные меры.

При широтно-импульсном управлении (рис. 9.1.1, в) в течение времени Тоткр на тиристоры подан открывающий сигнал, они открыты и к нагрузке приложено напряжение U_Н. В течение времени Т_ЗАКР управляющий сигнал снят и тиристоры закрыты. Действующее значение тока в нагрузке

I = I_НМ. ,

где I_НМ. — ток нагрузки при Т_ЗАКР = 0.

Регулирование тока нагрузки возможно за счет изменения как угла , так и угла . Принудительная коммутация ( <180°) осуществляется с помощью специальных узлов или специальных тиристоров, которые могут запираться подачей сигнала управления. При больших токах из-за сложности такие схемы не применяются. Создание транзисторов на большие токи (сотни ампер) и большие напряжения (сотни вольт) позволяет упростить принудительную коммутацию цепей постоянного и переменного тока, что особенно важно в аппаратах повышенного быстродействия.

На основе тиристоров работают следующие бесконтактные электрические аппараты:

1) тиристорные пускатели для прямого пуска асинхронных двигателей;

2) тиристорные пускатели для плавного пуска, реверса и останова асинхронных двигателей большой мощности (до 5000 кВт);

3) регуляторы мощности и напряжения;

4) автоматические выключатели переменного тока высокого и низкого напряжения повышенного быстродействия;

5) регулирующие аппараты для управления двигателями электрического транспорта переменного тока с рекупе рацией энергии при торможении.

Для тиристорных аппаратов, как правило, необходима защита от токов

перегрузки и КЗ, а также от недопустимого повышения температуры корпусов тиристоров. Защита от КЗ в данном случае осуществляется с помощью быстродействующих токоограничивающих предохранителей или автоматических выключателей.

Ниже приводятся основные технические данные тиристорных пускателей и регуляторов, выпускаемых отечественной промышленностью.