Metode i uređaji za upravljanje tiristorima. Tiristorska regulacija Mjerila razine temeljena na tiristorima

U članku je opisano kako radi tiristorski regulator snage, čiji će dijagram biti prikazan u nastavku

U svakodnevnom životu vrlo često postoji potreba za regulacijom snage kućanskih aparata, kao što su električni štednjaci, lemilice, kotlovi i grijaći elementi, u transportu - brzina motora itd. Najjednostavniji amaterski radio dizajn dolazi u pomoć - regulator snage na tiristoru. Sastavljanje takvog uređaja neće biti teško, to može postati prvi kućni uređaj koji će obavljati funkciju podešavanja temperature vrha lemilice početnika radio amatera. Vrijedno je napomenuti da su gotove stanice za lemljenje s kontrolom temperature i drugim zgodnim funkcijama red veličine skuplje od jednostavnog lemilice. Minimalni skup dijelova omogućuje vam sastavljanje jednostavnog tiristorskog regulatora snage za zidnu montažu.

Za vašu informaciju, površinska montaža je metoda sastavljanja radio-elektroničkih komponenti bez korištenja tiskane pločice, a uz dobru vještinu omogućuje vam brzo sastavljanje elektroničkih uređaja srednje složenosti.

Također možete naručiti tiristorski regulator, a za one koji to žele sami shvatiti, u nastavku će biti prikazan dijagram i objašnjeno načelo rada.

Usput, ovo je jednofazni tiristorski regulator snage. Takav uređaj se može koristiti za kontrolu snage ili brzine. Međutim, prvo to moramo razumjeti jer će nam to omogućiti da shvatimo za koje je opterećenje bolje koristiti takav regulator.

Kako radi tiristor?

Tiristor je kontrolirani poluvodički uređaj koji može provoditi struju u jednom smjeru. Riječ "kontrolirano" korištena je s razlogom, jer uz njegovu pomoć, za razliku od diode, koja također provodi struju samo na jednom polu, možete odabrati trenutak kada tiristor počinje provoditi struju. Tiristor ima tri izlaza:

• Anoda.
• Katoda.
• Kontrolna elektroda.

Da bi struja počela teći kroz tiristor, moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti: dio mora biti u strujnom krugu koji je pod naponom, a na upravljačku elektrodu mora se primijeniti kratkotrajni impuls. Za razliku od tranzistora, upravljanje tiristora ne zahtijeva zadržavanje upravljačkog signala. Nijanse tu ne završavaju: tiristor se može zatvoriti samo prekidanjem struje u krugu ili stvaranjem obrnutog napona anoda-katoda. To znači da je uporaba tiristora u istosmjernim strujnim krugovima vrlo specifična i često nerazborita, ali u izmjeničnim strujnim krugovima, primjerice u uređaju kao što je tiristorski regulator snage, strujni je krug konstruiran tako da je osiguran uvjet za zatvaranje. . Svaki poluval će zatvoriti odgovarajući tiristor.

Najvjerojatnije, ne razumijete sve? Nemojte očajavati - u nastavku će biti detaljno opisan proces rada gotovog uređaja.

Područje primjene tiristorskih regulatora

U kojim je krugovima učinkovito koristiti tiristorski regulator snage? Krug vam omogućuje savršeno reguliranje snage uređaja za grijanje, odnosno utjecaj na aktivno opterećenje. Kada radite s visoko induktivnim opterećenjem, tiristori se jednostavno ne mogu zatvoriti, što može dovesti do kvara regulatora.

Je li moguće imati motor?

Mislim da su mnogi čitatelji vidjeli ili koristili bušilice, kutne brusilice, koje se popularno nazivaju "brusilice", i druge električne alate. Možda ste primijetili da broj okretaja ovisi o dubini pritiska na gumb okidača uređaja. U ovom elementu ugrađen je tiristorski regulator snage (čiji je dijagram prikazan u nastavku), uz pomoć kojeg se mijenja broj okretaja.

Bilješka! Tiristorski regulator ne može promijeniti brzinu asinkronih motora. Dakle, napon se regulira na kolektorskim motorima opremljenim sklopom četkica.

Shema jednog i dva tiristora

Tipični krug za sastavljanje tiristorskog regulatora snage vlastitim rukama prikazan je na donjoj slici.

Izlazni napon ovog kruga je od 15 do 215 volti; u slučaju korištenja navedenih tiristora instaliranih na hladnjake, snaga je oko 1 kW. Usput, prekidač s kontrolom svjetline svjetla izrađen je prema sličnoj shemi.

Ako ne trebate u potpunosti regulirati napon i samo želite izlaz od 110 do 220 volti, upotrijebite ovaj dijagram koji prikazuje poluvalni regulator snage na tiristoru.

Kako radi?

Informacije opisane u nastavku vrijede za većinu shema. Oznake slova će se uzeti u skladu s prvim krugom tiristorskog regulatora

Tiristorski regulator snage, čiji se princip rada temelji na faznoj kontroli vrijednosti napona, također mijenja snagu. Ovo načelo leži u činjenici da u normalnim uvjetima na opterećenje utječe izmjenični napon kućne mreže, mijenjajući se prema sinusoidnom zakonu. Gore, pri opisivanju principa rada tiristora, rečeno je da svaki tiristor radi u jednom smjeru, odnosno upravlja vlastitim poluvalom iz sinusnog vala. Što to znači?

Ako povremeno povezujete opterećenje pomoću tiristora u strogo određenom trenutku, vrijednost efektivnog napona bit će niža, jer će dio napona (efektivna vrijednost koja "pada" na opterećenje) biti manji od napona mreže. Ova pojava je ilustrirana na grafikonu.

Zasjenjeno područje je područje stresa koje je pod opterećenjem. Slovo "a" na vodoravnoj osi označava moment otvaranja tiristora. Kada završi pozitivni poluval i započne period s negativnim poluvalom, jedan od tiristora se zatvara, au istom trenutku otvara se drugi tiristor.

Shvatimo kako radi naš specifični tiristorski regulator snage

Shema jedan

Unaprijed odredimo da će se umjesto riječi "pozitivno" i "negativno" koristiti "prvi" i "drugi" (poluval).

Dakle, kada prvi poluval počne djelovati na naš krug, kondenzatori C1 i C2 počinju se puniti. Njihova brzina punjenja ograničena je potenciometrom R5. ovaj element je promjenjiv, a uz njegovu pomoć postavlja se izlazni napon. Kada se na kondenzatoru C1 pojavi napon potreban za otvaranje dinistora VS3, dinistor se otvara i kroz njega teče struja uz pomoć koje će se otvoriti tiristor VS1. Trenutak kvara dinistora je točka "a" na grafikonu prikazanom u prethodnom odjeljku članka. Kada vrijednost napona prijeđe nulu i krug je pod drugim poluvalom, tiristor VS1 se zatvara, a proces se ponovno ponavlja, samo za drugi dinistor, tiristor i kondenzator. Otpornici R3 i R3 služe za upravljanje, a R1 i R2 za toplinsku stabilizaciju kruga.

Princip rada drugog kruga je sličan, ali on kontrolira samo jedan od poluvalova izmjeničnog napona. Sada, znajući princip rada i krug, možete sastaviti ili popraviti tiristorski regulator snage vlastitim rukama.

Korištenje regulatora u svakodnevnom životu i sigurnosne mjere

Mora se reći da ovaj krug ne osigurava galvansku izolaciju od mreže, tako da postoji opasnost od strujnog udara. To znači da ne smijete dodirivati ​​elemente regulatora rukama. Mora se koristiti izolirano kućište. Trebali biste dizajnirati svoj uređaj tako da ga, ako je moguće, možete sakriti u podesivi uređaj i pronaći slobodan prostor u kućištu. Ako se podesivi uređaj nalazi trajno, tada ga općenito ima smisla spojiti preko prekidača s prigušivačem. Ovo rješenje će djelomično zaštititi od strujnog udara, eliminirati potrebu za pronalaženjem prikladnog kućišta, ima atraktivan izgled i proizvedeno je industrijskom metodom.

Tiristori se često koriste za uključivanje i isključivanje opterećenja (žarulje sa žarnom niti, namotaji releja, elektromotori itd.). Osobitost ove vrste poluvodičkih uređaja i njihova glavna razlika od tranzistora je da imaju dva stabilna stanja, bez ikakvih srednjih stanja.

To je "uključeno" stanje kada je otpor poluvodičkog elementa minimalan, a "isključeno" stanje kada je otpor tiristora maksimalan. U idealnom slučaju, ti se otpori približavaju nuli ili beskonačnosti.

Za uključivanje tiristora dovoljno je barem nakratko primijeniti upravljački napon na njegovu upravljačku elektrodu. Tiristor možete isključiti (zaključati) kratkim isključivanjem napajanja tiristora, promjenom polariteta napona napajanja ili smanjenjem struje u opterećenju ispod struje zadržavanja tiristora.

Obično se tiristorski prekidači uključuju i isključuju pomoću dva gumba. Tiristorski upravljački krugovi s jednim gumbom postali su znatno manje rašireni.

Ovdje se detaljno raspravlja o metodama upravljanja tiristorskim sklopkama jednim gumbom. Načelo rada tiristorskih upravljačkih uređaja s jednim gumbom temelji se na dinamičkim procesima punjenja i pražnjenja u upravljačkom krugu tiristora.

Upravljački krug tiristora s jednim gumbom

Slika 1 prikazuje jedan od najjednostavnijih upravljačkih krugova s ​​jednim gumbom za tiristorsku sklopku. U dijagramu (u daljnjem tekstu) gumbi se koriste bez fiksiranja položaja. U početnom stanju, normalno zatvoreni kontakti gumba zaobilaze upravljački krug tiristora.

Otpor tiristora je maksimalan, struja ne teče kroz opterećenje. Dijagrami glavnih procesa koji se odvijaju u krugu na sl. 1, raspravlja se na Sl. 2.

Da biste uključili tiristor (ON), pritisnite tipku SB1. U ovom slučaju, opterećenje je spojeno na izvor napajanja preko kontakata tipke SB1, a kondenzator C1 se puni preko otpornika R1 iz izvora napajanja.

Brzina punjenja kondenzatora određena je vremenskom konstantom kruga R1C1 (vidi dijagram). Nakon otpuštanja gumba, kondenzator C1 se isprazni na upravljačku elektrodu tiristora. Ako je napon na njemu jednak ili veći od napona uključivanja tiristora, tiristor je otključan.

Riža. 1. Shematski dijagram upravljanja tiristora pomoću jednog gumba.

Riža. 2. Dijagrami glavnih procesa koji se odvijaju u krugu s tiristorom.

Možete isključiti opterećenje (OFF) kratkim pritiskom na tipku SB1. U ovom slučaju, kondenzator C1 nema vremena za punjenje. Budući da kontakti gumba zaobilaze elektrode tiristora (anoda - katoda), to je jednako isključivanju napajanja tiristora. Kao rezultat toga, opterećenje će biti isključeno.

Dakle, za uključivanje opterećenja potrebno je duže vrijeme pritisnuti upravljačku tipku, a za isključivanje ponovo kratko pritisnuti istu tipku.

Jednostavne sklopke snage bazirane na tiristorima

Na sl. 3 i 4 prikazuju varijante ideje sklopa prikazane na sl. 1. Na sl. 3, lanac serijski spojenih dioda VD1 i VD2 koristi se za ograničavanje maksimalnog napona punjenja kondenzatora.

Riža. 3. Varijanta upravljačkog kruga tiristora s jednim gumbom.

To je omogućilo značajno smanjenje radnog napona (na 1,5 ... 3 V) i kapaciteta kondenzatora C1. U sljedećem krugu (slika 4), otpornik R1 je spojen u seriju s opterećenjem, što vam omogućuje stvaranje dvopolne sklopke opterećenja. Otpor opterećenja trebao bi biti mnogo manji od R1.

Riža. 4. Shema spoja elektroničkog ključa na bazi tiristora sa serijskim spojem opterećenja.

Tiristorski prekidač s dva gumba

Tiristorski uređaj za kontrolu opterećenja (Sl. 5) može se koristiti za uključivanje i isključivanje opterećenja korištenjem bilo kojeg od nekoliko gumba spojenih u seriju koji rade za otvaranje kruga. Princip rada tiristorskog prekidača je sljedeći.

Kada je uređaj uključen, napon koji se dovodi na upravljačku elektrodu tiristora nije dovoljan da ga uključi. Tiristor i, shodno tome, opterećenje su isključeni. Kada pritisnete bilo koji od gumba SB1 - SBn (i držite ga pritisnutim), kondenzator C1 se puni preko otpornika R1 iz izvora napajanja. Upravljački krug tiristora i sam tiristor su onemogućeni.

Riža. 5. Shema jednostavne tiristorske sklopke opterećenja s dva gumba.

Nakon otpuštanja gumba i ponovnog uspostavljanja kruga napajanja tiristora, energija akumulirana kondenzatorom C1 primjenjuje se na upravljačku elektrodu tiristora. Kao rezultat pražnjenja kondenzatora kroz upravljačku elektrodu, tiristor se uključuje, čime povezuje opterećenje s strujnim krugom.

Da biste isključili tiristor (i opterećenje), kratko pritisnite bilo koji od gumba SB1 - SBn. U ovom slučaju, kondenzator C1 nema vremena za punjenje. Istodobno se otvara strujni krug napajanja tiristora i tiristor se isključuje.

Vrijednost otpornika R2 ovisi o naponu napajanja uređaja: pri naponu od 15 V njegov otpor je 10 kOhm pri 9 V - 3,3 kOhm pri 5 6-1,2 kOhm.

Strujni krug s ekvivalentom tiristora na tranzistorima

Kada se umjesto tiristora koristi njegov tranzistorski analog (slika 6), vrijednost ovog otpornika se mijenja od 240 kOhm (15 V) do 16 kOhm (9 V) i 4,7 kOhm (5 V).

Riža. 6. Shema elektroničke sklopke opterećenja s tranzistorskim ekvivalentom tiristora.

Analog prekidača s više tipki pomoću tiristora

Tiristorski uređaj koji omogućuje stvaranje analoga prekidača s više tipki s ovisnom fiksacijom položaja i koristi elemente tipkala koji rade bez fiksacije za upravljanje prikazan je na slici. 7. U krugu se može koristiti nekoliko tiristora, međutim, radi pojednostavljenja kruga, na slici su prikazana samo dva kanala. Ostali preklopni kanali mogu se spojiti slično kao i prethodni.

Riža. 7. Shematski dijagram analogne sklopke s više tipki pomoću tiristora.

U početnom stanju tiristori su zaključani. Kada pritisnete upravljački gumb, na primjer, gumb SB1, kondenzator C1 relativno velikog kapaciteta spojen je na izvor napajanja preko dioda VD1 - VDm i otpora opterećenja svih kanala.

Kao rezultat punjenja kondenzatora javlja se strujni impuls, što dovodi do kratkog spoja anoda svih tiristora kroz odgovarajuće diode VD1 - VDm na zajedničku sabirnicu.

Bilo koji od tiristora, ako je bio uključen, isključuje se. U isto vrijeme kondenzator skladišti energiju. Nakon otpuštanja gumba, kondenzator se ispušta na upravljačku elektrodu tiristora, otključavajući ga.

Za uključivanje bilo kojeg drugog kanala pritisnite odgovarajuću tipku. Prethodno uključeno opterećenje je isključeno (resetirano) i novo opterećenje je uključeno. Krug ima tipku SB0 za opće isključivanje svih potrošača.

Prekidač s više tipki s tranzistorskim analogom tiristora

Verzija kruga, izrađena na tranzistorskim analozima tiristora i diodno-kapacitivnim krugovima za punjenje pomoću malih kondenzatora, prikazana je na slici. 8, 9.

Riža. 8. Dijagram ekvivalentne zamjene tiristora tranzistorima.

Krug osigurava LED indikaciju aktiviranog kanala. U tom smislu, maksimalna struja opterećenja svakog kanala ograničena je na 20 mA.

Riža. 9. Dijagram sklopke s više tipki s tranzistorskim analogom tiristora.

Uređaji slični onima prikazanim na sl. 7 - 9, kao i na sl. 10 - 12, mogu se koristiti za sustave odabira programa za radio i televizijske prijamnike.

Nedostatak sklopovskih rješenja (sl. 7 - 9) je taj što su u trenutku pritiska na bilo koju tipku svi potrošači barem trenutno spojeni na izvor napajanja.

Krugovi sklopke s više položaja

Na sl. Slike 10 i 11 prikazuju tiristorsku sklopku diskontinuiranog tipa s neograničenim brojem serijski spojenih elemenata.

Kada se pritisne jedan od upravljačkih gumba, krug napajanja analoga tiristora otvara se na istosmjernu struju. Kondenzator C1 spojen je u seriju s analogom tiristora.

Riža. 10. Dijagram osnovnog elementa za kućni višepoložajni prekidač opterećenja.

Riža. 11. Shematski dijagram domaće sklopke za opterećenje s više položaja.

Istodobno, upravljački napon (nulta razina) preko aktiviranog gumba i otpornika R2 (slika 10) dovodi se do upravljačke elektrode analognog tiristora.

Budući da se u prvim trenucima kada se pritisne gumb, potpuno ispražnjeni kondenzator uključuje u seriju s analogom tiristora, takvo uključivanje je jednako kratkom spoju u strujnom krugu odgovarajućeg tiristora. Posljedično, tiristor se uključuje, čime se uključuje odgovarajuće opterećenje.

Kada pritisnete bilo koju drugu tipku, prethodno aktivirani kanal se isključuje i drugi kanal se uključuje. Kada dugo pritisnete bilo koju tipku (oko 2 sekunde), kondenzator C1 se puni, što je ekvivalentno otvaranju kruga i dovodi do zaključavanja svih tiristora.

Napredni elektronički prekidački krug

Riža. 12. Shema tiristorske sklopke za više trošila.

Među tiristorskim sklopkama najnapredniji je krug prikazan na sl. 12. Kada se pritisne kontrolna tipka, javlja se udarna struja, ekvivalentna kratkom spoju.

Prethodno aktivirani tiristori se isključuju i uključuje se tiristor koji odgovara pritisnutom gumbu. Krug pruža LED indikaciju uključenog kanala, kao i tipku za opće resetiranje.

Umjesto kondenzatora velikog kapaciteta mogu se koristiti lanci dioda-kondenzator (slika 12). Princip rada kruga ostaje isti. Kao opterećenje možete koristiti niskonaponske releje, na primjer, RMK 11105 s otporom od 350 Ohma za radni napon od 5 V.

Otpornik R1 ograničava struju kratkog spoja i maksimalnu struju potrošnje na 10... 12 mA. Broj prebacivanja kanala nije ograničen.

Literatura: Shustov M.A. Praktično projektiranje sklopova (Knjiga 1), 2003.

1 Namjena

1.1 Blok tiristorskih pojačala BTU (u daljnjem tekstu "uređaj"), izrađen na temelju poluprovodničkog optoelektroničkog trofaznog releja, dizajniran je za prebacivanje jednofaznog ili trofaznog napona koji se dovodi na električni pogon pokretač.

Diskretni ulazi uređaja "Otvori", "Zatvori" i "Blokiraj", koji omogućuju kontrolu, dizajnirani su za rad sa krugovima koji se sastoje od "suhih kontakata" i ne zahtijevaju dodatna napajanja.

Uređaj ima diskretni prekostrujni indikacijski izlaz u obliku normalno otvorenog "suhog kontakta".

Uređaj prati trenutnu potrošnju elektromotora u fazama B i C. U slučaju izvanrednih situacija, kao i isključenja napajanja iz zaštitnog kruga, strujne krugove otvara elektromagnetski relej spojen prije poluvodičkog releja.

1.2 Uvjeti rada i stupanj zaštite uređaja
1.2.1 Nazivne vrijednosti klimatskih čimbenika - prema GOST 15150 za vrstu klimatske modifikacije UHL4, atmosfera tipa II (industrijska).
1.2.2 Stupanj zaštite uređaja IP20 prema GOST 14254 (zaštita od stranih čvrstih tijela promjera većeg od 12,5 mm).

2 Tehnički podaci

2.1 Karakteristike uređaja:
– broj diskretnih ulaza za spajanje vanjskog upravljanja – tri;
– broj diskretnih izlaza za indikaciju preopterećenja u strujnim krugovima uređaja – jedan;
– broj uključenih faza – tri;
– reverzibilne faze – B i C.

2.2 Na prednjoj ploči uređaja nalaze se LED diode OPERACIJA zelena i OVERLOAD crvena, tipka RESET te terminalni priključci CONTROL, INPUT 380 V i OUTPUT 380 V.

2.3 Električni parametri i karakteristike
2.3.1 Uređaj se napaja iz vanjskog izvora konstantnog napona (24 ± 0,24) V.
2.3.2 Potrošnja struje uređaja preko +24 V kruga nije veća od 180 mA.
2.3.3 Vrijeme uspostavljanja načina rada nije duže od 10 s.
2.3.4 Što se tiče stupnja zaštite od strujnog udara, uređaj pripada klasi zaštite 0 u skladu sa zahtjevima GOST 12.2.007.0.
2.3.5 Izolacijski napon između strujnih krugova uređaja i upravljačkih krugova, kao i krug +24 V, može izdržati ispitni napon od ~1500 V, 50 Hz u normalnim klimatskim uvjetima bez kvara i površinskog preklapanja.
2.3.6 Otpor izolacije strujnih krugova u odnosu na upravljačke krugove i +24 V krug nije manji od 20 MOhm u normalnim klimatskim uvjetima.

2.4 Uređaj je dizajniran za kontinuirani rad.

2.5 Parametri diskretnih ulaza uređaja:
– logička nula (jedan) na ulazima „Otvoreno“, „Zatvoreno“ odgovara otvorenom (zatvorenom) stanju kontakata uređaja spojenog na uređaj;
– napon logičke nule na ulazu “Blokiranje” od 0 do 1 V;
– logički na ulazu "Blokiranje" odgovara otvorenom stanju kontakata uređaja spojenog na uređaj;
– minimalno trajanje logičke jedinice ili logičke nule je 0,1 s;
– struja u krugovima „Otvori“, „Zatvori“ i „Blokiraj“ od 15 do 24 mA.

2.6 Parametri ograničenja tipki uređaja:
– sklopni napon sklopke ne veći od 380 V, 50 Hz;
– uključena struja sklopke za napajanje nije veća od 3 A;
– sklopni napon preopterećene sklopke nije veći od ± 36 V;
– sklopna struja preopterećene sklopke nije veća od 0,5 A.

2.7 Uređaj osigurava zaštitu od preopterećenja i kratkog spoja u fazama B i C.

2.8 Vrijednost struje rada zaštite krugova napajanja električnog pogona je (4,3 ± 0,5) A, vrijeme rada je od 2,0 do 20 s.

Bilješka
Dopušteno je smanjiti vrijeme reakcije zaštite kada se struja opterećenja poveća.

2.9 Pouzdanost
2.9.1 Srednje vrijeme između kvarova uređaja je najmanje 100.000 sati.
2.9.2 Vijek trajanja uređaja je 14 godina.

3 Opća struktura i princip rada uređaja

3.1 Uređaj je izrađen na bazi poluprovodničkog optoelektroničkog trofaznog releja (u daljnjem tekstu PR) i namijenjen je upravljanju jednofaznim ili trofaznim pogonskim pogonom.

3.2 Trofazni napon napajanja za trofazne aktuatore ili jednofazni napon za jednofazne aktuatore dovodi se do elektromagnetskog releja, koji osigurava de-energizaciju strujnih krugova i namota motora električnog pogona kada je napajanje uređaja isključen ili u slučaju hitnih situacija.

3.3 Upravljački napon za PR generira odgovarajući krug s vanjskim krugovima. Odgovarajući redoslijed sklopnih strujnih krugova određen je tablicom 1.

stol 1

Diskretni ulazi uređaja (krugovi konektora “CONTROL”)			Strujni krugovi (ulaz/izlaz)
			Ravni udarac			Obrnuti hod
Blokiranje	Otvoren	Zatvoriti	Faza A	Faza B	Faza C	Faza C (B)	Faza B (C)
R	R	R	R	R	R	R	R
Z	Z	R	Z	Z	Z	R	R
Z	R	Z	Z	R	R	Z	Z
Z	Z	Z	R	R	R	R	R
Z	R	P	R	R	R	R	R

Bilješke:
1. P - otvoreno;
2. Z - zatvoreno

3.4 Uređaj sadrži nelinearne elemente (varistore) koji se koriste kao zaštita PR-a, te strujne transformatore koji omogućuju kontrolu trenutne vrijednosti struje u fazama B i C.

3.5 Formiranje algoritma rada uređaja osigurava mikrokontroler.

3.6 Na prednjoj ploči uređaja nalaze se terminalni konektori za spajanje ulaznih i izlaznih krugova uređaja, zelena OPERATION LED i crvena OVERLOAD LED.

3.7 Uređaj se sastoji od dvije ploče: ploče ćelije strujnog kruga NSC i ploče zaštitne ćelije YaZ. YSC ploča sadrži terminalne konektore, elektromagnetski relej i PR zaštitne elemente. PR je instaliran na metalnoj ploči spojenoj na YSC preko polistirenskih čahura. YAZ ploča sadrži elemente prilagodbenog kruga i strujni senzor, LED diode OPERATION i OVERLOAD te tipku RESET.

Kao tijelo uređaja korištena je plastična kutija CM175 tvrtke Phoenix Contact GmbH & Co. Baza kućišta uređaja s tiskanim pločama ugrađenim u njega zatvorena je poklopcem s zasunima. Na prednjoj ploči (poklopcu) nalazi se ukrasna natpisna pločica koja opisuje glavne karakteristike uređaja. Poklopac ima prozore za spajanje ulaznih i izlaznih krugova uređaja kroz terminalne konektore, rupe za LED diode i tipke.

Uređaj se postavlja na montažnu šinu EN 50 02235x7.5 Phoenix Contact GmbH & Co. (DIN tračnica).

4 Dizajn i rad komponenti uređaja

4.1 Uređaj se napaja i upravlja preko “CONTROL” konektora, izrađenog na bazi FRONT 2.5–H/SA5 terminal konektora Phoenix Contact GmbH & Co. Nazivi i namjene sklopova dati su u tablici 2.

tablica 2

Kontakt broj	Ime signala	Svrha
1	Otvoren	Pin 2 izlaz napajanja
2
3	Zatvoriti	Pin 4 izlaz napajanja
4		Ulaz normalno otvorenog suhog kontakta
5	Blokiranje	Pin 6 izlaz napajanja
6		Ulaz normalno otvorenog suhog kontakta
7, 8	Preopterećenje	Normalno otvoreni izlaz suhog kontakta
9	+24 V	Strujni krugovi jedinice
10	Općenito

4.2 NSC ćelija strujnog kruga

NSC je izrađen na bazi poluprovodničkog optoelektroničkog trofaznog izmjeničnog releja s kontrolom faznog prijelaza kroz "nulu" 5P55.30TMA-10-8-D8 ESNK.431162.001 TU.

Ćelija sadrži zaštitne krugove za unutarnje sklopne semistore PR-a tijekom preokreta opterećenja od prenapona trofaznog mrežnog napona i međufaznih kratkih spojeva.

Kontrolu trenutne vrijednosti struje faza B i C osiguravaju dva strujna transformatora. Strujni krugovi povezani su preko terminalnih konektora FRONT 4–H–7.62 tvrtke Phoenix Contact GmbH & Co.

4.3 YaZ zaštitna ćelija

YaZ uključuje sljedeće komponente:
– dva kanala punovalnog ispravljača;
– dva kanala strujnih komparatora;
– mikrokontroler koji osigurava algoritam rada BTU;
– optički sprežnik koji osigurava galvansku izolaciju između BTU krugova i kruga signalizacije preopterećenja korisnika;
– upravljački program koji pokazuje normalno funkcioniranje ćelije (LED RADA);
– upravljački program indikacije preopterećenja uređaja (OVERLOAD LED);
– upravljački program za vraćanje uređaja u normalni način rada (gumb RESET);
– jedinica za sučelje i zaštitu PR upravljačkih krugova;
– sekundarni izvor stabiliziranog napona, koji iz napona + 24 V formira napon napajanja od + 5 V;
– konektor za spajanje upravljačkih i energetskih krugova.

5 Sadržaj isporuke

Uređaj se isporučuje sa:

6 Dimenzije i težina

6.1 Ukupne dimenzije uređaja ne prelaze 175x155x159 mm.

6.2 Težina ne više od 1,8 kg.

7 Instalacija uređaja

7.1 Uređaj se postavlja na standardnu ​​DIN šinu, koja se montira unutar ormara ili na zid u horizontalnom položaju.

7.2 Informacije o instalaciji i dijagrami za spajanje vanjskih uređaja na uređaj dani su u priručniku za uporabu UNKR.468364.002 RE.

8 Dodatne informacije

Detaljni podaci o tehničkim karakteristikama, principu rada, montaži, pripremi za rad i postupku rada uređaja dati su u uputama za uporabu UNKR.468364.002 RE.

Tiristori su vrsta poluvodičkih uređaja. Namijenjeni su za reguliranje i prebacivanje velikih struja. Tiristor vam omogućuje da prebacite električni krug kada se na njega primijeni upravljački signal. Zbog toga izgleda kao tranzistor.

Tipično, tiristor ima tri terminala, od kojih je jedan upravljački, a druga dva tvore stazu za protok struje. Kao što znamo, tranzistor se otvara proporcionalno veličini upravljačke struje. Što je veći, tranzistor se više otvara i obrnuto. Ali s tiristorom sve radi drugačije. Otvara se potpuno, naglo. I ono što je najzanimljivije je da se ne zatvara čak ni u nedostatku kontrolnog signala.

Princip rada

Razmotrimo rad tiristora prema sljedećem jednostavnom krugu.

Na anodu tiristora spojena je žarulja ili LED dioda, a preko sklopke K2 na nju je spojena pozitivna stezaljka izvora napajanja. Katoda tiristora spojena je na minus napajanja. Nakon uključivanja kruga, napon se dovodi na tiristor, ali LED ne svijetli.

Ako pritisnete tipku K1, struja teče kroz otpornik do kontrolne elektrode, a LED dioda počinje svijetliti. Često se na dijagramima označava slovom "G", što znači vrata, ili na ruskom kapak (kontrolni terminal).

Otpornik ograničava struju kontrolnog pina. Minimalna radna struja ovog tiristora koji se razmatra je 1 mA, a najveća dopuštena struja je 15 mA. Uzimajući to u obzir, u našem krugu odabran je otpornik s otporom od 1 kOhm.

Ako ponovno pritisnete tipku K1, to neće utjecati na tiristor i ništa se neće dogoditi. Da biste prebacili tiristor u zatvoreno stanje, morate isključiti napajanje pomoću prekidača K2. Ako se ponovno priključi napajanje, tiristor će se vratiti u prvobitno stanje.

Ovaj poluvodički uređaj je u suštini elektronički ključ za zaključavanje. Prijelaz u zatvoreno stanje također se događa kada se napon napajanja na anodi smanji na određeni minimum, otprilike 0,7 volta.

Značajke uređaja

Uključeno stanje detektira se zbog unutarnje strukture tiristora. Primjer dijagrama izgleda ovako:

Obično se predstavlja kao dva međusobno povezana tranzistora različitih struktura. Možete eksperimentalno provjeriti kako rade tranzistori spojeni prema ovom krugu. Međutim, postoje razlike u strujno-naponskim karakteristikama. Također morate uzeti u obzir da su uređaji u početku dizajnirani da izdrže visoke struje i napone. Na tijelu većine ovih uređaja nalazi se metalni izlaz na koji se može pričvrstiti radijator za raspršivanje toplinske energije.

Tiristori se izrađuju u različitim kućištima. Uređaji male snage nemaju disipaciju topline. Uobičajeni domaći tiristori izgledaju ovako. Imaju masivno metalno tijelo i mogu izdržati jake struje.

Osnovni parametri tiristora

• Najveća dopuštena prednja struja . Ovo je najveća vrijednost struje otvorenog tiristora. Za snažne uređaje doseže stotine ampera.
• Najveća dopuštena povratna struja .
• Napon naprijed . Ovo je pad napona pri maksimalnoj struji.
• Obrnuti napon . Ovo je najveći dopušteni napon na tiristoru u zatvorenom stanju pri kojem tiristor može raditi bez utjecaja na njegovu učinkovitost.
• Napon uključivanja . Ovo je minimalni napon primijenjen na anodu. Ovdje mislimo na minimalni napon na kojem tiristor uopće može raditi.
• Minimalna struja kontrolne elektrode . Potrebno je uključiti tiristor.
• Najveća dopuštena upravljačka struja .
• Najveća dopuštena disipacija snage .

Dinamički parametar

Vrijeme prijelaza tiristora iz zatvorenog stanja u otvoreno stanje kada stigne signal.

Vrste tiristora

Postoji nekoliko vrsta tiristora. Razmotrimo njihovu klasifikaciju.

Prema načinu kontrole dijele se na:

• Diodni tiristori ili na drugi način dinistori. Otvaraju se visokonaponskim impulsom koji se primjenjuje na katodu i anodu.
• Triodni tiristori, ili tiristori. Otvaraju se kontrolnom strujom elektrode.

Triodni tiristori su pak podijeljeni:

• Upravljanje katodom - napon koji tvori upravljačku struju dovodi se do kontrolne elektrode i katode.
• Kontrola anode – upravljački napon se primjenjuje na elektrodu i anodu.

Tiristor je zaključan:

• Smanjenjem anodne struje - katoda ima manju struju zadržavanja.
• Primjenom napona blokade na kontrolnu elektrodu.

Prema obrnutoj vodljivosti tiristori se dijele:

• Obrnuto vodljivi - imaju nizak obrnuti napon.
• Obrnuti nevodljivi - obrnuti napon jednak je najvišem naponu naprijed kada je zatvoren.
• Uz nestandardiziranu vrijednost obrnutog napona - proizvođači ne određuju vrijednost ove vrijednosti. Takvi se uređaji koriste na mjestima gdje je obrnuti napon isključen.
• Triak – prolazi struje u dva smjera.

Kada koristite triac, morate znati da oni rade uvjetno simetrično. Glavni dio triaca otvara se kada se na kontrolnu elektrodu primijeni pozitivni napon u usporedbi s katodom, a anoda može imati bilo koji polaritet. Ali ako negativni napon dođe na anodu, a pozitivan napon dođe na upravljačku elektrodu, tada se trijaci ne otvaraju i mogu pokvariti.

Po brzini podijeljeno vremenom otključavanja (uključivanja) i vremenom zaključavanja (isključivanja).

Razdvajanje tiristora po snazi

Kada tiristor radi u prekidačkom načinu rada, najveća snaga sklopljenog opterećenja određena je naponom na tiristoru u otvorenom stanju pri najvećoj struji i najvećoj disipaciji snage.

Efektivna struja na opterećenju ne bi smjela biti veća od najveće disipacije snage podijeljene s otvorenim naponom.

Jednostavan alarm temeljen na tiristoru

Na temelju tiristora možete napraviti jednostavan alarm koji će reagirati na svjetlo, stvarajući zvuk pomoću piezo emitera. Upravljački terminal tiristora se napaja strujom kroz fotootpornik i otpornik za ugađanje. Svjetlo koje pada na fotootpornik smanjuje njegov otpor. A upravljački izlaz tiristora počinje primati struju otključavanja dovoljnu da ga otvori. Nakon toga se uključuje zvučni signal.

Otpornik za podrezivanje je dizajniran za podešavanje osjetljivosti uređaja, odnosno praga odziva kada je ozračen svjetlom. Najzanimljivije je da čak iu nedostatku svjetla tiristor i dalje ostaje otvoren, a signalizacija ne prestaje.

Ako postavite svjetlosni snop nasuprot fotoosjetljivog elementa tako da svijetli malo ispod prozora, dobit ćete jednostavan senzor dima. Dim koji ulazi između izvora svjetlosti i prijemnika svjetlosti raspršit će svjetlost, što će aktivirati alarm. Ovaj uređaj zahtijeva kućište tako da prijemnik svjetla ne prima svjetlost od sunca ili umjetnih izvora svjetlosti.

Tiristor možete otvoriti na drugi način. Da biste to učinili, dovoljno je nakratko primijeniti mali napon između kontrolnog terminala i katode.

Tiristorski regulator snage

Sada pogledajmo korištenje tiristora za namjeravanu svrhu. Razmotrimo krug jednostavnog tiristorskog regulatora snage koji će raditi iz mreže izmjenične struje od 220 volti. Strujni krug je jednostavan i sastoji se od samo pet dijelova.

• Poluvodička dioda VD.
• Promjenjivi otpornik R1.
• Stalni otpornik R2.
• Kondenzator C.
• Tiristor VS.

Njihove preporučene nominalne vrijednosti prikazane su na dijagramu. Kao dioda možete koristiti KD209, tiristor KU103V ili moćniji. Preporučljivo je koristiti otpornike snage najmanje 2 vata, elektrolitički kondenzator s naponom od najmanje 50 volti.

Ovaj sklop regulira samo jedan poluciklus mrežnog napona. Ako zamislimo da smo uklonili sve elemente iz kruga osim diode, tada će proći samo pola vala izmjenične struje, a samo će pola snage teći do opterećenja, na primjer, lemilice ili žarulje sa žarnom niti. .

Tiristor vam omogućuje da prođete dodatne, relativno govoreći, dijelove poluciklusa odsječenog diodom. Prilikom promjene položaja promjenjivog otpornika R1, izlazni napon će se promijeniti.

Upravljačka stezaljka tiristora spojena je na pozitivni pol kondenzatora. Kada se napon na kondenzatoru poveća do napona uključivanja tiristora, on se otvara i prolazi određeni dio pozitivnog poluperioda. Promjenjivi otpornik će odrediti brzinu punjenja kondenzatora. I što se brže puni, tiristor će se prije otvoriti i imati vremena preskočiti dio pozitivnog poluciklusa prije nego što se polaritet promijeni.

Negativni poluval ne ulazi u kondenzator, a napon na njemu je istog polariteta, tako da nije strašno da ima polaritet. Krug vam omogućuje promjenu snage od 50 do 100%. Ovo je taman za lemilo.

Tiristor prolazi struju u jednom smjeru od anode do katode. Ali postoje sorte koje prolaze struju u oba smjera. Zovu se simetrični tiristori ili trijaci. Koriste se za kontrolu opterećenja u AC krugovima. Na temelju njih postoji veliki broj krugova regulatora snage.

U raznim elektroničkim uređajima u strujnim krugovima izmjenične struje, tiristori i trijaci naširoko se koriste kao sklopke za napajanje. Ovaj je članak namijenjen pomoći u odabiru kontrolne sheme za takve uređaje.

Najjednostavniji način upravljanja tiristorima je opskrba upravljačke elektrode uređaja istosmjernom strujom veličine potrebne za uključivanje (slika 1). Ključ SA1 na sl. 1 i na sljedećim slikama - to je bilo koji element koji osigurava zatvaranje strujnog kruga: tranzistor, izlazni stupanj mikro kruga, optički sprežnik itd. Ova metoda je jednostavna i praktična, ali ima značajan nedostatak - zahtijeva prilično velika snaga upravljačkog signala. U tablici Slika 1 prikazuje najvažnije parametre za osiguranje pouzdane kontrole nekih od najčešćih tiristora (prva tri mjesta zauzimaju tiristori, ostatak trijaci). Na sobnoj temperaturi, kako bi se osiguralo uključivanje navedenih tiristora, potrebna je struja upravljačke elektrode Iu on od 70–160 mA. Posljedično, pri naponu napajanja tipičnom za upravljačke jedinice sastavljene na mikro krugovima (10–15 V), potrebna je konstantna snaga od 0,7–2,4 W.

Imajte na umu da je polaritet upravljačkog napona za SCR-ove pozitivan u odnosu na katodu, a za trijake je ili negativan za oba poluciklusa ili se podudara s polaritetom napona na anodi. Također možete dodati da je često, u skladu s uputama za primjenu, potrebno zaobići upravljački spoj SCR-ova s ​​otporom od 51 Ohma (R2 na slici 1), a za trijake nije potrebno zamoćiti.

Stvarne vrijednosti struje kontrolne elektrode, dovoljne za uključivanje tiristora, obično su manje od vrijednosti navedenih u tablici. 1, stoga ga često smanjuju u odnosu na zajamčene vrijednosti: za tiristore - na 7–40 mA, za triacs - na 50–60 mA. Takvo smanjenje često dovodi do nepouzdanog rada uređaja i potrebe za preliminarnim ispitivanjem ili izborom tiristora. Smanjenje upravljačke struje također može dovesti do smetnji u radio prijemu, budući da se tiristori uključuju pri niskim strujama upravljačke elektrode pri relativno visokom naponu na anodi - nekoliko desetaka volti, što dovodi do strujnih udara kroz opterećenje i, posljedično, do snažnih smetnji.

Nedostatak istosmjerne regulacije tiristora je galvanska veza između izvora upravljačkog signala i mreže. Ako se u krugu s triakom (Sl. 1, b), uz odgovarajuću vezu mrežnih žica, izvor upravljačkog signala može spojiti na neutralnu žicu, tada kada se koristi trinistor (Sl. 1, a) ova se mogućnost javlja samo ako se isključi ispravljački most VD1–VD4. Potonji dovodi do poluvalnog napona napajanja opterećenja i dvostrukog smanjenja snage koja mu se dovodi.

Trenutno se zbog velike potrošnje energije tiristori za pokretanje s istosmjernom strujom s napajanjem bez transformatora za početne jedinice (s otpornikom za gašenje ili kondenzatorom) praktički ne koriste.

Jedna od opcija za smanjenje snage koju troši upravljačka jedinica je korištenje kontinuiranog niza impulsa s relativno visokim radnim ciklusom umjesto istosmjerne struje. Budući da je vrijeme uključivanja tipičnih tiristora 10 μs ili manje, moguće je primijeniti impulse istog trajanja na njihovu upravljačku elektrodu s radnim ciklusom, na primjer, 5–10–20, što odgovara frekvenciji od 20 –10–5 kHz. U ovom slučaju, potrošnja energije također se smanjuje za 5–10–20 puta.

Međutim, ovaj način kontrole otkriva neke nove nedostatke. Prvo, sada se tiristor uključuje ne na samom početku poluciklusa mrežnog napona, već u proizvoljnim trenucima vremena odvojenim od početka poluciklusa vremenom koje ne prelazi razdoblje okidačkih impulsa, tj. 50–100–200 μs.

Tijekom tog vremena mrežni napon može porasti na otprilike 5–10–20 V. To dovodi do smetnji s radijskim prijemom i laganog pada izlaznog napona, ali to je jedva primjetno.

Postoji još jedan problem. Ako, kada je uključen na početku poluciklusa tijekom okidačkog impulsa, struja kroz tiristor ne dosegne struju zadržavanja (Isp, Tablica 1), tiristor će se isključiti nakon završetka impulsa. Sljedeći impuls ponovno će uključiti tiristor, a neće se isključiti samo ako do kraja impulsa struja kroz njega bude veća od struje zadržavanja. Dakle, struja kroz trošilo će prvo imati oblik nekoliko kratkih impulsa, a tek onda oblik sinusoide.

Ako je opterećenje aktivno induktivno (na primjer, elektromotor), struja kroz njega tijekom kratkog sklopnog impulsa možda neće imati vremena za postizanje vrijednosti struje zadržavanja, čak i kada je trenutni napon u mreži maksimalan. Tiristor će se isključiti nakon završetka svakog impulsa. Ovaj nedostatak ograničava trajanje okidačkih impulsa odozdo i može poništiti smanjenje potrošnje energije.

Preklopni krug za tiristor i triak s okidanjem impulsa

Korištenje pulsnog pokretanja olakšava galvansku izolaciju između upravljačke jedinice i mreže, budući da je čak i mali transformator s omjerom transformacije blizu 1:1 može osigurati. Obično je namotan na feritni prsten promjera 16–20 mm, s pažljivom izolacijom između namota. Treba biti oprezan protiv upotrebe malih industrijskih impulsnih transformatora. Općenito imaju nizak izolacijski napon (oko 50-100 V) i mogu uzrokovati strujni udar ako se upravljački krug smatra izoliranim od mreže tijekom rada uređaja.

Preklopni krug za tiristor i triak s okidanjem impulsa.

Smanjenje snage potrebne za regulaciju impulsa i mogućnost uvođenja galvanskog odvajanja omogućuju korištenje napajanja bez transformatora u tiristorskim upravljačkim jedinicama.

Uključivanje tiristora kroz ključ i granični otpornik

Treći široko rasprostranjen način uključivanja tiristora je dovod signala na upravljačku elektrodu s njezine anode preko prekidača i graničnog otpornika (slika 2). U takvom čvoru struja teče kroz sklopku nekoliko mikrosekundi dok se tiristor uključuje, ako je napon na anodi dovoljno visok. Kao ključevi koriste se niskošumni elektromagnetski releji, visokonaponski bipolarni tranzistori, fotodinistori ili fototrijaci (sklopovi na slici 2). Metoda uključivanja tiristora je jednostavna i praktična, nije kritična za prisutnost induktivne komponente u opterećenju, ali ima nedostatak koji se često zanemaruje.

Nedostatak je zbog kontradiktornih zahtjeva za ograničavajući otpornik R1. S jedne strane, njegov otpor treba biti što manji kako bi se tiristor uključio što bliže početku poluciklusa mrežnog napona. S druge strane, kada se ključ prvi put otvori, ako nije sinkroniziran s trenutkom kada mrežni napon prođe kroz nulu, napon na otporniku R1 može doseći amplitudu mrežnog napona, tj. biti 310–350 V. Strujni impuls kroz ovaj otpornik ne smije premašiti dopuštene vrijednosti za ključ i upravljački prijelaz tiristora. U tablici Tablica 2 prikazuje neke parametre najčešće korištenih domaćih fototiristora (uređaji serije AOU103/3OU103 i AOU115 - fotodinistori, AOU - fototrijaci). Na temelju vrijednosti najveće dopuštene struje upravljanja impulsom (tablica 1) i maksimalne struje impulsa kroz sklopku (tablica 2), moguće je odrediti minimalni dopušteni otpor graničnog otpornika za svaki određeni par uređaja. Na primjer, za par KU208G (Iu, uklj. max = 1 A) i AOU160A (Imax, imp = 2 A), možete odabrati R1 = 330 Ohm. Ako struja kontrolne elektrode pri kojoj je triac uključen odgovara maksimalnoj vrijednosti od 160 mA, triac će se uključiti pri anodnom naponu od 0,16 330 = 53 V.

Kao što je slučaj s opskrbom upravljačkih impulsa s relativno velikim radnim ciklusom, to dovodi do smetnji i laganog pada izlaznog napona. Budući da je stvarna osjetljivost tiristora na upravljačku elektrodu obično bolja, odgoda otvaranja tiristora u odnosu na početak poluciklusa manja je od gore izračunate granične vrijednosti.

Otpor graničnog otpornika R1 može se smanjiti za iznos otpora opterećenja, budući da su u trenutku uključivanja spojeni u seriju.

Štoviše, ako je zajamčeno da je opterećenje induktivno-otporne prirode, otpor navedenog otpornika može se dodatno smanjiti. Međutim, ako su opterećenje žarulje sa žarnom niti, moramo zapamtiti da je njihova otpornost na hladnoću otprilike deset puta manja od radne.

Također treba imati na umu da sklopna struja triaka ima različitu vrijednost za pozitivne i negativne poluvalove mrežnog napona. Stoga se u izlaznom naponu može pojaviti mala istosmjerna komponenta.

Od fotodinistora serije AOU103 / 3OU103 samo su 3OU103G prikladni za upravljanje tiristorima u mreži od 220 V pri maksimalnom dopuštenom naponu, ali više puta je potvrđeno da su i AOU103B i AOU103V prikladni za rad u ovom načinu rada.

Razlika između uređaja s indeksima B i C je u tome što dovod napona obrnutog polariteta na AOU103B nije dopušten. Razlika između AOU115G i AOU115D je slična: uređaji s indeksom D dopuštaju napajanje obrnutim naponom, oni s indeksom G ne.

Značajno smanjenje snage koju troše upravljački krugovi može se postići uključivanjem struje upravljačke elektrode u trenutku uključivanja tiristora. Dvije varijante dijagrama upravljačkih čvorova koji omogućuju ovaj način prikazane su na sl. 3.

Uključivanje SCR-a u krugu na sl. 3, a događa se u trenutku zatvaranja kontakata ključa SA1. Nakon uključivanja SCR-a, element DD1.1 se isključuje i struja upravljačke elektrode prestaje, što značajno štedi potrošnju u upravljačkom krugu. Ako je napon na tiristoru u trenutku kada je SA1 uključen manji od praga uključivanja DD1.1, tiristor se neće uključiti sve dok napon na njemu ne dosegne ovaj prag, tj. ne postane malo veći od polovine napona napajanja mikrokruga. Napon praga može se podesiti odabirom otpora donjeg kraka razdjelnika otpornika R6. Otpornik R2 osigurava nisku logičku razinu na ulazu 1 elementa DD1.1 kada su tiristor VS1 i diodni most VD2 zatvoreni.

Za uključivanje triaka na sličan način potrebna je bipolarna upravljačka jedinica za odgovarajući element DD1.1 (slika 3, b). Ova jedinica je sastavljena pomoću tranzistora VT1, VT2 i otpornika R2-R4. Tranzistor VT1 spojen je prema krugu zajedničke baze, a napon na njegovom kolektoru postaje manji od praga prebacivanja elementa DD1.1 kada je napon na anodi triaka VS1 pozitivan u odnosu na katodu i premašuje ga za oko 7 V. . Slično, tranzistor VT2 ulazi u zasićenje kada negativni napon na anodi postane veći od –6 V.

Takva jedinica za odvajanje trenutka prolaska napona kroz nulu naširoko se koristi u različitim razvojima. Unatoč svoj prividnoj atraktivnosti, jedinice izrađene prema dijagramima prikazanim na Sl. 3, i slični, imaju značajan nedostatak: ako se iz nekog razloga tiristor ne uključi, struja kroz njegovu upravljačku elektrodu će teći neograničeno dugo. Stoga je potrebno poduzeti posebne mjere za ograničenje trajanja impulsa ili dizajnirati izvor napajanja za punu struju, tj. za istu snagu kao za čvorove prema dijagramu na sl. 1.

Najekonomičnije upravljačke sheme koriste formiranje jednog sklopnog impulsa blizu nulte točke mrežnog napona. Dva jednostavna dijagrama takvih oblikača prikazana su na sl. 4, a vremenski dijagrami njihovog rada su na sl. 5 (a odnosno b). Nedostatak, iako u većini slučajeva posve beznačajan, je taj što se prvo uključenje ne događa na samom početku poluperiode mrežnog napona, već na samom kraju one tijekom koje je sklopka SA1 bila zatvorena.

Dvostruko trajanje preklopnog impulsa 2T0 određeno je pragom preklopa elementa ILI NE uzimajući u obzir razdjelnik R2R3 (Sl. 4, a) ili prag oblikača na VT1, VT2 (Sl. 4, b), a izračunava se po formuli

13.jpg (613 bajtova)

Brzina promjene mrežnog napona tijekom prelaska nule

14.jpg (926 bajtova)

a pri Uthr = 50 V, dvostruko trajanje će biti 2T0 = 1 ms. Radni ciklus impulsa je 10, a prosječna potrošnja struje je 10 puta manja od vrijednosti amplitude potrebne za pouzdano uključivanje tiristora.

Minimalno trajanje sklopnog impulsa određeno je činjenicom da ne smije završiti prije nego što struja kroz opterećenje dosegne struju zadržavanja tiristora. Na primjer, ako opterećenje ima snagu od 200 W (Rn = 2202/200 = 242 Ohm), a struja držanja triaka KU208 je 150 mA, tada se ta struja postiže pri trenutnom mrežnom naponu od 242 0,15 = 36 V, tj. pri brzini porasta od 100 V/ms, kraj okidačkog impulsa ne smije biti prije 360 ​​μs od trenutka kada napon prijeđe nulu. Potrošnja energije može se smanjiti za oko deset puta više dovodom ILI elemenata - NE sklopova na slici 1 - na treći ulaz. 4 kontinuirani niz impulsa (prikazan isprekidanim linijama), kao što je spomenuto na početku članka u odnosu na čvorove prema dijagramima na Sl. 1. U ovom slučaju pojavljuju se isti nedostaci kao i kod kontinuiranog dovoda impulsa na upravljačku elektrodu.

Kako bi se smanjili gubici snage, moguće je oblikovati čvorove prema dijagramima na sl. 4 impulsa, diferencirajte ga i koristite diferencirani stražnji brid kao okidač za tiristor (slika 6). Parametri ovog okidačkog impulsa Ti trebaju biti odabrani kako slijedi. Treba započeti što prije nakon što mrežni napon prođe kroz nulu, kako bi udar struje kroz trošilo u trenutku uključivanja na početku svakog poluperioda bio minimalan, a smetnje i gubici snage minimalni. Ovdje je širina impulsa generiranog u trenutku kada mrežni napon prolazi kroz nulu ograničena odozdo samo vremenom ponovnog punjenja diferencirajućeg kruga C1R7 i može biti prilično mala, ali konačna. Impuls bi trebao završiti, kao i za prethodnu opciju, ne prije nego što struja kroz opterećenje dosegne struju zadržavanja tiristora.

Kada čvorovi rade prema dijagramima na Sl. 7 i 8, primjenom impulsa za uključivanje na upravljačku elektrodu izravnava izlaznu karakteristiku tiristora u trenutku kada mrežni napon prođe kroz nulu i, uz ispravno odabrano trajanje impulsa, drži tiristor u uključenom stanju sve dok struja zadržavanja se postiže, čak i uz prisutnost male induktivne komponente opterećenja. Napajanje za takve jedinice može se sastaviti pomoću kruga bez transformatora s otpornikom za gašenje ili, još bolje, kondenzatorom. Ovaj spoj tiristora ne stvara smetnje u radio prijemu i može se preporučiti za sve slučajeve upravljanja trošilima s malom induktivnom komponentom.

Ako opterećenje ima izraženu induktivnu prirodu, možemo preporučiti upravljačke krugove prikazane na sl. 2. Kako bi se smanjile smetnje radijskom prijemu, potrebno je u mrežne žice uključiti filtre za suzbijanje buke, a ako su žice od regulatora do opterećenja primjetne duljine, onda i ove žice.

Mogućnosti za upravljanje tiristorima kada se koriste kao sklopke razmatrane su gore. Kod fazno-impulsne kontrole snage opterećenja, možete koristiti gore opisana rješenja sklopa za generiranje impulsa u trenucima kada mrežni napon prolazi kroz nulu za pokretanje vremenske jedinice za pokretanje tiristora. Imajte na umu da takav čvor mora osigurati stabilno kašnjenje uključivanja tiristora, neovisno o mrežnom naponu i temperaturi, a trajanje generiranog impulsa mora osigurati postizanje struje zadržavanja bez obzira na trenutak uključivanja opterećenja unutar poluciklus.