Tiristorių valdymo metodai ir prietaisai. Tiristorių valdymas Lygio matuokliai tiristorių pagrindu
Straipsnyje aprašoma, kaip veikia tiristoriaus galios reguliatorius, kurio schema bus pateikta žemiau
Kasdieniame gyvenime labai dažnai reikia reguliuoti buitinių prietaisų, tokių kaip elektrinės viryklės, lituokliai, katilai ir kaitinimo elementai, galią, transporte – variklio sūkius ir kt. Į pagalbą ateina paprasčiausias mėgėjiškas radijo dizainas - galios reguliatorius ant tiristoriaus. Tokį įrenginį surinkti nebus sunku, tai gali tapti pačiu pirmuoju namuose pagamintu prietaisu, kuris atliks pradedančiojo radijo mėgėjo lituoklio antgalio temperatūros reguliavimo funkciją. Verta paminėti, kad paruoštos litavimo stotelės su temperatūros kontrole ir kitomis maloniomis funkcijomis yra daug brangesnės nei paprastas lituoklis. Minimalus dalių rinkinys leidžia surinkti paprastą tiristoriaus galios reguliatorių montuoti ant sienos.
Jūsų žiniai, paviršinis montavimas yra radijo elektroninių komponentų surinkimo būdas nenaudojant spausdintinės plokštės, o tai leidžia greitai surinkti vidutinio sudėtingumo elektroninius įrenginius.
Taip pat galite užsisakyti tiristorių reguliatorių, o tiems, kurie nori tai išsiaiškinti patys, žemiau bus pateikta schema ir paaiškintas veikimo principas.
Beje, tai vienfazis tiristoriaus galios reguliatorius. Toks prietaisas gali būti naudojamas galiai ar greičiui valdyti. Tačiau pirmiausia turime tai suprasti, nes tai leis mums suprasti, kokiai apkrovai geriau naudoti tokį reguliatorių.
Kaip veikia tiristorius?
Tiristorius yra valdomas puslaidininkinis įtaisas, galintis perduoti srovę viena kryptimi. Žodis „valdomas“ buvo vartojamas ne veltui, nes jo pagalba, skirtingai nuo diodo, kuris taip pat teka srovę tik į vieną polių, galima pasirinkti momentą, kada tiristorius pradeda vesti srovę. Tiristorius turi tris išėjimus:
- Anodas.
- Katodas.
- Valdymo elektrodas.
Kad srovė pradėtų tekėti per tiristorių, turi būti įvykdytos šios sąlygos: dalis turi būti grandinėje, kuri yra maitinama, o valdymo elektrodui turi būti taikomas trumpalaikis impulsas. Skirtingai nuo tranzistoriaus, tiristoriaus valdymui nereikia laikyti valdymo signalo. Niuansai tuo nesibaigia: tiristorių galima uždaryti tik nutraukus srovę grandinėje arba suformuojant atvirkštinę anodo-katodo įtampą. Tai reiškia, kad tiristoriaus naudojimas nuolatinės srovės grandinėse yra labai specifinis ir dažnai neprotingas, tačiau kintamosios srovės grandinėse, pavyzdžiui, tokiame įrenginyje kaip tiristoriaus galios reguliatorius, grandinė sukonstruota taip, kad būtų užtikrinta uždarymo sąlyga. . Kiekviena pusbanga uždarys atitinkamą tiristorių.
Greičiausiai tu ne viską supranti? Nenusiminkite - žemiau mes išsamiai apibūdinsime gatavo įrenginio veikimo procesą.
Tiristorių reguliatorių taikymo sritis
Kokiose grandinėse efektyvu naudoti tiristoriaus galios reguliatorių? Grandinė leidžia puikiai reguliuoti šildymo prietaisų galią, tai yra, paveikti aktyvią apkrovą. Dirbant su labai indukcine apkrova, tiristoriai gali tiesiog neužsidaryti, o tai gali sukelti reguliatoriaus gedimą.
Ar galima turėti variklį?
Manau, kad daugelis skaitytojų yra matę ar naudoję gręžtuvus, kampinius šlifuoklius, kurie liaudyje vadinami „šlifuokliais“, ir kitus elektrinius įrankius. Galbūt pastebėjote, kad apsisukimų skaičius priklauso nuo įrenginio paleidimo mygtuko paspaudimo gylio. Būtent šiame elemente yra įmontuotas tiristoriaus galios reguliatorius (kurio schema parodyta žemiau), kurio pagalba keičiamas apsisukimų skaičius.
Pastaba! Tiristoriaus reguliatorius negali keisti asinchroninių variklių greičio. Taigi, įtampa reguliuojama kolektoriniuose varikliuose su šepečiu.
Vieno ir dviejų tiristorių schema
Tipiška tiristoriaus galios reguliatoriaus surinkimo savo rankomis grandinė parodyta paveikslėlyje žemiau.
Šios grandinės išėjimo įtampa yra nuo 15 iki 215 voltų, naudojant nurodytus tiristorius, sumontuotus ant šilumos kriauklių, galia yra apie 1 kW. Beje, jungiklis su šviesos ryškumo valdikliu pagamintas pagal panašią schemą.
Jei jums nereikia visiškai reguliuoti įtampos ir norite tik 110–220 voltų išvesties, naudokite šią diagramą, kurioje parodytas pusės bangos tiristoriaus galios reguliatorius.
Kaip tai veikia?
Toliau aprašyta informacija galioja daugumai schemų. Raidiniai žymėjimai bus paimti pagal pirmąją tiristoriaus reguliatoriaus grandinę
Galią keičia ir tiristoriaus galios reguliatorius, kurio veikimo principas pagrįstas įtampos vertės faziniu valdymu. Šis principas slypi tame, kad normaliomis sąlygomis apkrovą veikia kintamoji namų ūkio tinklo įtampa, besikeičianti pagal sinusoidinį dėsnį. Aukščiau, aprašant tiristoriaus veikimo principą, buvo pasakyta, kad kiekvienas tiristorius veikia viena kryptimi, tai yra, jis valdo savo pusbangę iš sinusinės bangos. Ką tai reiškia?
Jei periodiškai prijungsite apkrovą naudodami tiristorių griežtai apibrėžtu momentu, efektyviosios įtampos vertė bus mažesnė, nes dalis įtampos (efektinė vertė, kuri „krenta“ ant apkrovos) bus mažesnė už tinklo įtampą. Šis reiškinys pavaizduotas diagramoje.
Tamsinta sritis yra streso sritis, kuriai taikoma apkrova. Raidė „a“ horizontalioje ašyje rodo tiristoriaus atidarymo momentą. Kai baigiasi teigiama pusbangis ir prasideda periodas su neigiama pusbangiu, vienas iš tiristorių užsidaro, o tuo pačiu metu atsidaro antrasis tiristorius.
Išsiaiškinkime, kaip veikia mūsų konkretus tiristoriaus galios reguliatorius
Pirma schema
Iš anksto susitarkime, kad vietoj žodžių „teigiamas“ ir „neigiamas“ bus vartojami „pirmasis“ ir „antrasis“ (pusinė banga).
Taigi, kai mūsų grandinę pradeda veikti pirmoji pusbanga, kondensatoriai C1 ir C2 pradeda krautis. Jų įkrovimo greitį riboja potenciometras R5. šis elementas yra kintamas, o jo pagalba nustatoma išėjimo įtampa. Kai kondensatoriuje C1 atsiranda įtampa, reikalinga dinistoriui VS3 atidaryti, dinistorius atsidaro ir juo teka srovė, kurios pagalba bus atidarytas tiristorius VS1. Dinistoriaus gedimo momentas yra taškas "a" diagramoje, pateiktoje ankstesnėje straipsnio dalyje. Kai įtampos vertė pereina per nulį, o grandinė yra antroje pusbangėje, tiristorius VS1 užsidaro ir procesas kartojamas dar kartą, tik antrajam dinistoriui, tiristoriui ir kondensatoriui. Rezistoriai R3 ir R3 naudojami valdymui, o R1 ir R2 naudojami grandinės terminiam stabilizavimui.
Antrosios grandinės veikimo principas yra panašus, tačiau ji valdo tik vieną iš kintamosios įtampos pusbangių. Dabar, žinodami veikimo principą ir grandinę, galite savo rankomis surinkti arba suremontuoti tiristoriaus galios reguliatorių.
Reguliatoriaus naudojimas kasdieniame gyvenime ir saugos priemonės
Reikia pasakyti, kad ši grandinė neužtikrina galvaninės izoliacijos nuo tinklo, todėl kyla elektros smūgio pavojus. Tai reiškia, kad neturėtumėte liesti reguliatoriaus elementų rankomis. Turi būti naudojamas izoliuotas korpusas. Savo įrenginio dizainą turėtumėte suprojektuoti taip, kad, esant galimybei, galėtumėte jį paslėpti reguliuojamame įrenginyje ir rasti laisvos vietos dėkle. Jei reguliuojamas įtaisas yra nuolat, tada apskritai prasminga jį prijungti per jungiklį su reguliatoriumi. Šis sprendimas iš dalies apsaugos nuo elektros smūgio, nereikės ieškoti tinkamo korpuso, bus patrauklios išvaizdos ir pagamintas pramoniniu būdu.
Tiristoriai dažnai naudojami įjungti ir išjungti apkrovas (kaitrines lempas, relių apvijas, elektros variklius ir kt.). Šio tipo puslaidininkinių įtaisų ypatumas ir pagrindinis skirtumas nuo tranzistorių yra tas, kad jie turi dvi stabilias būsenas, be jokių tarpinių.
Tai „įjungta“ būsena, kai puslaidininkinio įtaiso varža yra minimali, ir „išjungta“, kai tiristoriaus varža yra didžiausia. Idealiu atveju šios varžos artėja prie nulio arba begalybės.
Norint įjungti tiristorių, pakanka bent trumpam įvesti valdymo įtampą ant jo valdymo elektrodo. Išjungti tiristorių (užrakinti) galite trumpam išjungdami tiristoriaus maitinimą, pakeisdami maitinimo įtampos poliškumą arba sumažindami srovę apkrovoje žemiau tiristoriaus laikymo srovės.
Paprastai tiristorių jungikliai įjungiami ir išjungiami naudojant du mygtukus. Vieno mygtuko tiristoriaus valdymo grandinės yra daug rečiau paplitusios.
Čia išsamiai aptariami tiristorių jungiklių valdymo vienu mygtuku metodai. Tiristorių vieno mygtuko valdymo įtaisų veikimo principas pagrįstas dinaminiais įkrovimo-iškrovimo procesais tiristoriaus valdymo grandinėje.
Vieno mygtuko tiristoriaus valdymo grandinė
1 paveiksle parodyta viena iš paprasčiausių vieno mygtuko valdymo grandinių tiristoriaus jungikliui. Diagramoje (toliau) mygtukai naudojami nefiksuojant padėties. Pradinėje būsenoje paprastai uždaryti mygtuko kontaktai apeina tiristoriaus valdymo grandinę.
Tiristoriaus varža maksimali, per apkrovą neteka srovė. Pagrindinių procesų, vykstančių grandinėje, diagramos pav. 1, aptariami Fig. 2.
Norėdami įjungti tiristorių (ON), paspauskite mygtuką SB1. Šiuo atveju apkrova prijungiama prie maitinimo šaltinio per SB1 mygtuko kontaktus, o kondensatorius C1 įkraunamas per rezistorių R1 iš maitinimo šaltinio.
Kondensatoriaus įkrovimo greitis nustatomas pagal grandinės R1C1 laiko konstantą (žr. diagramą). Atleidus mygtuką, kondensatorius C1 iškraunamas į tiristoriaus valdymo elektrodą. Jei jo įtampa yra lygi tiristoriaus įjungimo įtampai arba ją viršija, tiristorius atrakinamas.
Ryžiai. 1. Scheminė tiristoriaus valdymo vienu mygtuku schema.
Ryžiai. 2. Pagrindinių procesų, vykstančių grandinėje su tiristoriumi, schemos.
Galite išjungti apkrovą (OFF) trumpai paspausdami SB1 mygtuką. Tokiu atveju kondensatorius C1 neturi laiko įkrauti. Kadangi mygtukų kontaktai apeina tiristoriaus elektrodus (anodas – katodas), tai prilygsta tiristoriaus maitinimo išjungimui. Dėl to apkrova bus atjungta.
Todėl norint įjungti apkrovą reikia ilgiau paspausti valdymo mygtuką, o norint jį išjungti – dar kartą trumpai paspausti tą patį mygtuką.
Paprasti maitinimo jungikliai tiristorių pagrindu
Fig. 3 ir 4 parodyti grandinės idėjos variantai, pateikti Fig. 1. Pav. 3, nuosekliai sujungtų diodų VD1 ir VD2 grandinė naudojama maksimaliai kondensatoriaus įkrovimo įtampai apriboti.
Ryžiai. 3. Tiristoriaus valdymo grandinės variantas su vienu mygtuku.
Tai leido žymiai sumažinti darbinę įtampą (iki 1,5...3 V) ir kondensatoriaus C1 talpą. Toliau pateiktoje grandinėje (4 pav.) rezistorius R1 yra nuosekliai sujungtas su apkrova, o tai leidžia sukurti dviejų polių apkrovos jungiklį. Atsparumas apkrovai turėtų būti daug mažesnis nei R1.
Ryžiai. 4. Elektroninio rakto, pagrįsto tiristoriaus su nuoseklia apkrova jungtimi, schema.
Tiristoriaus jungiklis su dviem mygtukais
Tiristoriaus apkrovos valdymo įtaisas (5 pav.) gali būti naudojamas apkrovai įjungti ir išjungti naudojant bet kurį iš kelių nuosekliai sujungtų mygtukų, kurie veikia grandinės atidarymui. Tiristoriaus jungiklio veikimo principas yra toks.
Įjungus įrenginį, į tiristoriaus valdymo elektrodą tiekiamos įtampos neužtenka jam įjungti. Tiristorius ir atitinkamai apkrova išjungiama. Kai paspausite bet kurį iš mygtukų SB1 - SBn (ir palaikykite nuspaustą), kondensatorius C1 įkraunamas per rezistorių R1 iš maitinimo šaltinio. Tiristoriaus valdymo grandinė ir pats tiristorius yra išjungti.
Ryžiai. 5. Paprasto tiristoriaus apkrovos jungiklio su dviem mygtukais schema.
Atleidus mygtuką ir atstačius tiristoriaus maitinimo grandinę, kondensatoriaus C1 sukaupta energija nukreipiama į tiristoriaus valdymo elektrodą. Dėl kondensatoriaus iškrovimo per valdymo elektrodą tiristorius įsijungia, taip prijungdamas apkrovą prie maitinimo grandinės.
Norėdami išjungti tiristorių (ir įkelti), trumpai paspauskite bet kurį iš mygtukų SB1 - SBn. Tokiu atveju kondensatorius C1 neturi laiko įkrauti. Tuo pačiu metu atsidaro tiristoriaus maitinimo grandinė, o tiristorius išsijungia.
Rezistoriaus R2 vertė priklauso nuo įrenginio maitinimo įtampos: esant 15 V įtampai, jo varža yra 10 kOhm esant 9 V - 3,3 kOhm esant 5 6-1,2 kOhm.
Grandinė su tiristoriaus ekvivalentu ant tranzistorių
Vietoj tiristoriaus naudojant jo tranzistoriaus analogą (6 pav.), šio rezistoriaus vertė atitinkamai pasikeičia nuo 240 kOhm (15 V) iki 16 kOhm (9 V) ir iki 4,7 kOhm (5 V).
Ryžiai. 6. Elektroninio apkrovos jungiklio su tiristoriaus tranzistoriaus ekvivalentu schema.
Kelių mygtukų jungiklio, naudojant tiristorius, analogas
Tiristoriaus įtaisas, leidžiantis sukurti kelių mygtukų jungiklio analogą su priklausoma padėties fiksavimu ir naudojant valdymui be fiksavimo veikiančius mygtuko elementus, parodytas fig. 7. Grandinėje gali būti naudojami keli tiristoriai, tačiau, siekiant supaprastinti grandinę, paveikslėlyje pavaizduoti tik du kanalai. Kiti perjungimo kanalai gali būti prijungti panašiai kaip ankstesni.
Ryžiai. 7. Analoginio kelių mygtukų jungiklio, naudojant tiristorius, schema.
Pradinėje būsenoje tiristoriai yra užrakinti. Paspaudus valdymo mygtuką, pavyzdžiui, mygtuką SB1, santykinai didelės talpos kondensatorius C1 prijungiamas prie maitinimo šaltinio per diodus VD1 - VDm ir visų kanalų apkrovos varžas.
Dėl kondensatoriaus įkrovimo atsiranda srovės impulsas, dėl kurio visų tiristorių anodai per atitinkamus diodus VD1 - VDm sujungiami į bendrą magistralę.
Bet kuris tiristorius, jei jis buvo įjungtas, išsijungia. Tuo pačiu metu kondensatorius kaupia energiją. Atleidus mygtuką, kondensatorius iškraunamas ant tiristoriaus valdymo elektrodo, jį atrakinant.
Norėdami įjungti bet kurį kitą kanalą, paspauskite atitinkamą mygtuką. Anksčiau įtraukta apkrova atjungiama (reset) ir įjungiama nauja apkrova. Grandinėje yra mygtukas SB0, skirtas bendram visų apkrovų išjungimui.
Kelių mygtukų jungiklis su tranzistoriniu tiristorių analogu
Grandinės versija, pagaminta iš tiristorių ir diodų talpinių įkrovimo grandinių tranzistorių analogų naudojant mažus kondensatorius, parodyta Fig. 8, 9.
Ryžiai. 8. Lygiaverčio tiristoriaus pakeitimo tranzistoriais diagrama.
Grandinė suteikia aktyvuoto kanalo LED indikaciją. Šiuo atžvilgiu maksimali kiekvieno kanalo apkrovos srovė yra ribojama iki 20 mA.
Ryžiai. 9. Kelių mygtukų jungiklio su tiristorių tranzistoriniu analogu schema.
Įrenginiai, panašūs į tuos, kurie parodyta pav. 7 - 9, taip pat pav. 10 - 12, gali būti naudojamas radijo ir televizijos imtuvų programų parinkimo sistemoms.
Grandinių sprendimų trūkumas (7 - 9 pav.) yra tas, kad tuo momentu, kai paspaudžiate bet kurį mygtuką, visos apkrovos bent akimirkai yra prijungtos prie maitinimo šaltinio.
Kelių padėčių jungiklių grandinės
Fig. 10 ir 11 parodytas nepertraukiamo tipo tiristoriaus jungiklis su neribotu skaičiumi nuosekliai sujungtų elementų.
Paspaudus vieną iš valdymo mygtukų, tiristoriaus analogų maitinimo grandinė atsidaro į nuolatinę srovę. Kondensatorius C1 yra nuosekliai sujungtas su tiristoriaus analogu.
Ryžiai. 10. Naminio kelių padėčių apkrovos jungiklio pagrindinio elemento schema.
Ryžiai. 11. Saminio kelių padėčių apkrovos jungiklio schema.
Tuo pačiu metu valdymo įtampa (nulinis lygis) per įjungtą mygtuką ir rezistorių R2 (10 pav.) tiekiama į tiristoriaus analogo valdymo elektrodą.
Kadangi pirmosiomis akimirkomis paspaudus mygtuką visiškai išsikrovęs kondensatorius įsijungia nuosekliai su tiristoriaus analogu, toks įtraukimas prilygsta trumpajam jungimui atitinkamo tiristoriaus maitinimo grandinėje. Vadinasi, tiristorius įjungiamas, taip įjungiant atitinkamą apkrovą.
Paspaudus bet kurį kitą mygtuką, anksčiau aktyvuotas kanalas išjungiamas ir įjungiamas kitas kanalas. Paspaudus bet kurį mygtuką ilgą laiką (apie 2 sekundes), kondensatorius C1 įkraunamas, o tai prilygsta grandinės atidarymui ir veda prie visų tiristorių užrakinimo.
Išplėstinė elektroninio jungiklio grandinė
Ryžiai. 12. Tiristoriaus jungiklio, skirto kelioms apkrovoms, schema.
Tarp tiristorių jungiklių pažangiausia yra grandinė, parodyta fig. 12. Paspaudus valdymo mygtuką, atsiranda įsijungimo srovė, lygiavertė trumpajam jungimui.
Išjungiami anksčiau įjungti tiristoriai ir įjungiamas paspaustą mygtuką atitinkantis tiristorius. Grandinė suteikia LED indikaciją apie dalyvaujantį kanalą, taip pat bendrą atstatymo mygtuką.
Vietoj didelės talpos kondensatorių galima naudoti diodų-kondensatorių grandines (12 pav.). Grandinės veikimo principas išlieka tas pats. Kaip apkrovą galite naudoti žemos įtampos reles, pavyzdžiui, RMK 11105, kurių varža 350 omų, kai darbinė įtampa yra 5 V.
Rezistorius R1 riboja trumpojo jungimo srovę ir maksimalią vartojimo srovę iki 10... 12 mA. Kanalų perjungimo skaičius neribojamas.
Literatūra: Shustovas M.A. Praktinis grandinės projektavimas (1 knyga), 2003 m.
1 Tikslas
1.1 Tiristorių stiprintuvų blokas BTU (toliau – prietaisas), pagamintas kietojo kūno puslaidininkinės optoelektroninės trifazės relės pagrindu, skirtas perjungti vienfazę arba trifazę įtampą, tiekiamą į elektros pavarą. pavara.
Įrenginio diskretūs įėjimai „Open“, „Close“ ir „Block“, užtikrinantys valdymą, yra skirti dirbti su grandinėmis, susidedančiomis iš „sausų kontaktų“, ir nereikalauja papildomų maitinimo šaltinių.
Įrenginys turi atskirą viršsrovės indikatoriaus išvestį, paprastai atidarytą „sauso kontakto“ pavidalu.
Prietaisas stebi elektros pavaros srovės suvartojimą B ir C fazėse. Esant avarinėms situacijoms, taip pat nutrūkus maitinimui iš apsaugos grandinės, maitinimo grandinės atidaromos elektromagnetine rele, prijungta prieš puslaidininkinę relę.
1.2
Prietaiso veikimo sąlygos ir apsaugos laipsnis
1.2.1 Klimato veiksnių vardinės vertės - pagal GOST 15150 klimato modifikacijos tipui UHL4, II tipo atmosferai (pramoninis).
1.2.2 Įrenginio apsaugos laipsnis IP20 pagal GOST 14254 (apsauga nuo svetimkūnių, kurių skersmuo didesnis nei 12,5 mm).
2 Techniniai duomenys
2.1
Įrenginio charakteristikos:
– diskrečiųjų įėjimų, skirtų išoriniam valdymui prijungti, skaičius – trys;
– diskrečiųjų išėjimų, skirtų perkrovai prietaiso maitinimo grandinėse parodyti, skaičius – vienas;
– perjungiamų fazių skaičius – trys;
– grįžtamos fazės – B ir C.
2.2 Prietaiso priekiniame skydelyje yra žalios spalvos OPERATION ir OVERLOAD raudonos šviesos diodai, RESET mygtukas ir gnybtų jungtys CONTROL, INPUT 380 V ir OUTPUT 380 V.
2.3
Elektriniai parametrai ir charakteristikos
2.3.1 Įrenginys maitinamas iš išorinio pastovios įtampos šaltinio (24 ± 0,24) V.
2.3.2 Prietaiso srovės suvartojimas per +24 V grandinę yra ne didesnis kaip 180 mA.
2.3.3 Veikimo režimo nustatymo laikas yra ne daugiau kaip 10 s.
2.3.4 Pagal apsaugos nuo elektros smūgio laipsnį prietaisas priklauso 0 apsaugos klasei pagal GOST 12.2.007.0 reikalavimus.
2.3.5 Izoliacijos įtampa tarp įrenginio maitinimo grandinių ir valdymo grandinių, taip pat +24 V grandinė gali atlaikyti ~1500 V, 50 Hz bandomąją įtampą normaliomis klimato sąlygomis be gedimų ir paviršių persidengimo.
2.3.6 Maitinimo grandinių izoliacijos varža valdymo grandinių ir +24 V grandinės atžvilgiu normaliomis klimato sąlygomis yra ne mažesnė kaip 20 MOhm.
2.4 Prietaisas skirtas nuolatiniam darbui.
2.5
Įrenginio diskrečiųjų įėjimų parametrai:
– loginis nulis (vienas) prie „Open“, „Close“ įėjimų atitinka prie įrenginio prijungto įrenginio kontaktų atvirumo (uždarymo) būseną;
– loginė nulinė įtampa „Blokavimas“ įėjime nuo 0 iki 1 V;
– loginis prie įėjimo „Blokavimas“ atitinka prie įrenginio prijungto įrenginio kontaktų atvirą būseną;
– minimali loginio vieneto arba loginio nulio trukmė yra 0,1 s;
– srovė „Atidaryti“, „Uždaryti“ ir „Blokuoti“ grandinėse nuo 15 iki 24 mA.
2.6
Ribiniai įrenginio raktų parametrai:
– maitinimo jungiklio perjungimo įtampa ne didesnė kaip 380 V, 50 Hz;
– maitinimo jungiklio įjungimo srovė ne didesnė kaip 3 A;
– perkrovos jungiklio perjungimo įtampa ne didesnė kaip ± 36 V;
– perkrovos jungiklio perjungimo srovė ne didesnė kaip 0,5 A.
2.7 Prietaisas užtikrina apsaugą nuo perkrovų ir trumpųjų jungimų B ir C fazėse.
2.8 Elektros pavaros maitinimo grandinių apsaugos darbo srovės vertė yra (4,3 ± 0,5) A, veikimo laikas nuo 2,0 iki 20 s.
Pastaba
Padidėjus apkrovos srovei, leidžiama sumažinti apsaugos reakcijos laiką.
2.9
Patikimumas
2.9.1 Vidutinis laikas tarp įrenginio gedimų yra mažiausiai 100 000 valandų.
2.9.2 Prietaiso tarnavimo laikas yra 14 metų.
3 Bendra įrenginio sandara ir veikimo principas
3.1 Įrenginys pagamintas kietojo kūno puslaidininkinės optoelektroninės trifazės relės (toliau – PR) pagrindu ir skirtas vienfazės arba trifazės pavaros elektrinei pavarai valdyti.
3.2 Galios trifazė įtampa trifazėms pavaroms arba vienfazė įtampa vienfazėms pavaroms tiekiama į elektromagnetinę relę, kuri užtikrina elektros pavaros maitinimo grandinių ir variklio apvijų išjungimą, kai prietaiso maitinimas yra tiekiamas. išjungtas arba esant avarinėms situacijoms.
3.3 PR valdymo įtampa sukuriama suderinant grandinę su išorinėmis grandinėmis. Tinkama maitinimo grandinių perjungimo tvarka nustatyta 1 lentelėje.
1 lentelė
| Atskirieji įrenginio įėjimai ("CONTROL" jungties grandinės) | Maitinimo grandinės (įvestis / išvestis) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tiesus smūgis | Atvirkštinis smūgis | ||||||
| Blokavimas | Atviras | Uždaryti | A fazė | B fazė | C fazė | C fazė (B) | B fazė (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 |
Pastabos:
1. P - atviras;
2. Z – uždara
3.4 Įrenginyje yra netiesinių elementų (varistorių), naudojamų kaip PR apsauga, ir srovės transformatorių, kurie leidžia valdyti srovės vertę B ir C fazėse.
3.5 Įrenginio veikimo algoritmo formavimą užtikrina mikrovaldiklis.
3.6 Prietaiso priekiniame skydelyje yra gnybtų jungtys, skirtos prijungti įrenginio įvesties ir išvesties grandines, žalias OPERATION LED ir raudonas OVERLOAD LED.
3.7 Įrenginys susideda iš dviejų plokščių: NSC maitinimo grandinės elemento plokštės ir YaZ apsaugos elemento plokštės. YSC plokštėje yra gnybtų jungtys, elektromagnetinė relė ir PR apsaugos elementai. PR montuojamas ant metalinės plokštės, sujungtos su YSC per polistireno įvores. YAZ plokštėje yra atitinkamos grandinės elementai ir srovės jutiklis, OPERATION ir OVERLOAD šviesos diodai ir RESET mygtukas.
Kaip įrenginio korpusas buvo naudojama plastikinė dėžutė CM175 iš Phoenix Contact GmbH & Co. Įrenginio korpuso su jame sumontuotomis spausdintinėmis plokštėmis pagrindas uždaromas dangteliu su skląsčiais. Ant priekinio skydelio (dangtelio) yra dekoratyvinė vardinė lentelė, apibūdinanti pagrindines įrenginio charakteristikas. Dangtelyje yra langai, skirti prijungti įrenginio įvesties ir išvesties grandines per gnybtų jungtis, angas šviesos diodams ir mygtukams.
Įrenginys montuojamas ant montavimo bėgelio EN 50 02235x7.5 Phoenix Contact GmbH & Co. (DIN bėgis).
4 Prietaiso komponentų konstrukcija ir veikimas
4.1 Įrenginys maitinamas ir valdomas per „CONTROL“ jungtį, pagamintą iš Phoenix Contact GmbH & Co. Grandinių pavadinimai ir tikslai pateikti 2 lentelėje.
2 lentelė
| Kontaktinis numeris | Signalo pavadinimas | Tikslas |
|---|---|---|
| 1 | Atviras | 2 kontakto maitinimo šaltinio išvestis |
| 2 | ||
| 3 | Uždaryti | 4 kontakto maitinimo šaltinio išvestis |
| 4 | Paprastai atidarykite sauso kontakto įvestį | |
| 5 | Blokavimas | 6 kontakto maitinimo šaltinio išėjimas |
| 6 | Paprastai atidarykite sauso kontakto įvestį | |
| 7, 8 | Perkrova | Paprastai atidarytas sauso kontakto išėjimas |
| 9 | +24 V | Įrenginio maitinimo grandinės |
| 10 | Generolas |
4.2 NSC maitinimo grandinės elementas
NSC yra pagamintas remiantis kietojo kūno puslaidininkinės optoelektroninės trifazės kintamosios srovės rele su fazių perėjimo per nulį valdymu 5P55.30TMA-10-8-D8 ESNK.431162.001 TU.
Elemente yra apsaugos grandinės, skirtos PR vidinių perjungimo semistorių apkrovai keičiant trifazio tinklo įtampos šuolių ir fazių į fazių trumpąjį jungimą.
B ir C fazių srovės srovės vertės valdymas užtikrinamas dviem srovės transformatoriais. Maitinimo grandinės jungiamos per gnybtų jungtis FRONT 4–H–7.62 iš Phoenix Contact GmbH & Co.
4.3 YaZ apsaugos ląstelė
„YaZ“ apima šiuos komponentus:
– du pilnos bangos lygintuvo kanalai;
– du srovės lygintuvų kanalai;
– BTU veikimo algoritmą teikiantis mikrovaldiklis;
– optronas, užtikrinantis galvaninę izoliaciją tarp BTU grandinių ir vartotojo perkrovos signalizacijos grandinės;
– vairuotojas, rodantis normalų elemento veikimą (OPERATION LED);
– įrenginio perkrovos indikatoriaus tvarkyklė (OVERLOAD LED);
– tvarkyklė, skirta įrenginio grąžinimui į normalų darbo režimą (RESET mygtukas);
– PR valdymo grandinių sąsajos ir apsaugos blokas;
– antrinis stabilizuotos įtampos šaltinis, kuris iš + 24 V įtampos sudaro + 5 V maitinimo įtampą;
– jungtis valdymo ir maitinimo grandinėms prijungti.
5 Pristatymo turinys
Prietaisas tiekiamas su:
6 Matmenys ir svoris
6.1 Bendri įrenginio matmenys neviršija 175x155x159 mm.
6.2 Svoris ne didesnis kaip 1,8 kg.
7 Prietaiso montavimas
7.1 Įrenginys montuojamas ant standartinio DIN bėgelio, kuris montuojamas spintelės viduje arba ant sienos horizontalioje padėtyje.
7.2 Montavimo informacija ir išorinių įrenginių prijungimo prie įrenginio schemos pateiktos naudojimo instrukcijoje UNKR.468364.002 RE.
8 Papildoma informacija
Išsami informacija apie įrenginio technines charakteristikas, veikimo principą, montavimą, paruošimą eksploatuoti ir eksploatavimo tvarką pateikta naudojimo vadove UNKR.468364.002 RE.
Tiristoriai yra puslaidininkių įtaisų tipas. Jie skirti reguliuoti ir perjungti dideles sroves. Tiristorius leidžia perjungti elektros grandinę, kai jai taikomas valdymo signalas. Dėl to jis atrodo kaip tranzistorius.
Paprastai tiristorius turi tris gnybtus, iš kurių vienas yra valdymo, o kiti du sudaro srovės srauto kelią. Kaip žinome, tranzistorius atsidaro proporcingai valdymo srovės dydžiui. Kuo jis didesnis, tuo labiau atsidaro tranzistorius ir atvirkščiai. Bet su tiristoriumi viskas veikia kitaip. Atsidaro visiškai, staigiai. O įdomiausia tai, kad jis neužsidaro net nesant valdymo signalo.
Veikimo principas
Panagrinėkime tiristoriaus veikimą pagal šią paprastą grandinę.
Prie tiristoriaus anodo prijungiama lemputė arba šviesos diodas, o per jungiklį K2 – teigiamas maitinimo šaltinio gnybtas. Tiristoriaus katodas yra prijungtas prie maitinimo šaltinio neigiamo. Įjungus grandinę, į tiristorių tiekiama įtampa, tačiau šviesos diodas neužsidega.
Jei paspausite mygtuką K1, srovė teka per rezistorių į valdymo elektrodą, o šviesos diodas pradeda šviesti. Dažnai diagramose jis žymimas raide „G“, reiškiančia vartus, arba rusiškai užraktas (valdymo terminalas).
Rezistorius riboja valdymo kaiščio srovę. Minimali šio nagrinėjamo tiristoriaus darbinė srovė yra 1 mA, o didžiausia leistina srovė – 15 mA. Atsižvelgiant į tai, mūsų grandinėje buvo pasirinktas rezistorius, kurio varža yra 1 kOhm.
Jei dar kartą paspausite mygtuką K1, tai nepaveiks tiristoriaus ir nieko neatsitiks. Norėdami perjungti tiristorių į uždarą būseną, turite išjungti maitinimą naudodami jungiklį K2. Jei maitinimas vėl bus įjungtas, tiristorius grįš į pradinę būseną.
Šis puslaidininkinis įtaisas iš esmės yra fiksuojantis elektroninis raktas. Perėjimas į uždarą būseną taip pat įvyksta, kai maitinimo įtampa prie anodo sumažėja iki tam tikro minimumo, maždaug 0,7 volto.
Įrenginio ypatybės
Įjungta būsena aptinkama dėl tiristoriaus vidinės struktūros. Diagramos pavyzdys atrodo taip:
Paprastai jis vaizduojamas kaip du skirtingų struktūrų tranzistoriai, sujungti vienas su kitu. Galite eksperimentiškai išbandyti, kaip veikia pagal šią grandinę prijungti tranzistoriai. Tačiau srovės ir įtampos charakteristikos skiriasi. Taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad prietaisai iš pradžių buvo sukurti taip, kad atlaikytų dideles sroves ir įtampą. Daugumos šių prietaisų korpuse yra metalinė išleidimo anga, ant kurios galima pritvirtinti radiatorių, kad būtų išsklaidyta šiluminė energija.
Tiristoriai gaminami įvairiais atvejais. Mažos galios įrenginiai neturi šilumos išsklaidymo. Įprasti buitiniai tiristoriai atrodo taip. Jie turi masyvų metalinį korpusą ir gali atlaikyti dideles sroves.
Pagrindiniai tiristorių parametrai
- Didžiausia leistina tiesioginė srovė . Tai didžiausia atviro tiristoriaus srovės vertė. Galingiems įrenginiams jis pasiekia šimtus amperų.
- Didžiausia leistina atvirkštinė srovė .
- Priekinė įtampa . Tai yra įtampos kritimas esant didžiausiai srovei.
- Atvirkštinė įtampa . Tai didžiausia leistina tiristoriaus įtampa uždaroje būsenoje, kuriai esant tiristorius gali veikti nepakenkdamas jo veikimui.
- Įjungimo įtampa . Tai yra mažiausia įtampa, taikoma anodui. Čia mes turime omenyje mažiausią įtampą, kuriai esant tiristorius apskritai gali veikti.
- Minimali valdymo elektrodo srovė . Būtina įjungti tiristorių.
- Didžiausia leistina valdymo srovė .
- Didžiausia leistina galios sklaida .
Dinaminis parametras
Tiristoriaus perėjimo iš uždaros būsenos į atvirą būsenos laikas kai ateina signalas.
Tiristorių tipai
Yra keletas tiristorių tipų. Panagrinėkime jų klasifikaciją.
Pagal kontrolės metodą jie skirstomi į:
- Diodiniai tiristoriai arba kitaip dinistoriai. Jie atidaromi aukštos įtampos impulsu, kuris taikomas katodui ir anodui.
- Triodiniai tiristoriai arba tiristoriai. Juos atidaro elektrodo valdymo srovė.
Savo ruožtu triodiniai tiristoriai skirstomi:
- Katodinis valdymas - įtampa, kuri sudaro valdymo srovę, tiekiama į valdymo elektrodą ir katodą.
- Anodo valdymas – elektrodui ir anodui tiekiama valdymo įtampa.
Tiristorius užrakintas:
- Sumažinus anodo srovę – katodas turi mažiau laikomosios srovės.
- Taikant blokavimo įtampą valdymo elektrodui.
Pagal atvirkštinį laidumą tiristoriai skirstomi:
- Atvirkštinis laidus - turi žemą atvirkštinę įtampą.
- Atbulinė nelaidi – atvirkštinė įtampa yra lygi didžiausiai tiesioginei įtampai uždarius.
- Esant nestandartizuotai atvirkštinei įtampos vertei – gamintojai šios vertės vertės nenustato. Tokie įtaisai naudojami tose vietose, kur atvirkštinė įtampa neįtraukiama.
- Triac – praleidžia sroves dviem kryptimis.
Naudodami triacus, turite žinoti, kad jie veikia sąlygiškai simetriškai. Pagrindinė triakų dalis atsidaro, kai valdymo elektrodui yra taikoma teigiama įtampa, palyginti su katodu, o anodas gali turėti bet kokį poliškumą. Bet jei į anodą patenka neigiama įtampa, o į valdymo elektrodą - teigiama, tada triakai neatsidaro ir gali sugesti.
Pagal greitį padalintas iš atrakinimo (įjungimo) ir užrakinimo (išjungimo) laiko.
Tiristorių atskyrimas pagal galią
Kai tiristorius veikia perjungimo režimu, didžiausia perjungiamos apkrovos galia nustatoma pagal tiristoriaus įtampą atvirame režime esant didžiausiai srovei ir didžiausiai galios sklaidai.
Veiksmingoji apkrovos srovė neturi būti didesnė už didžiausią galios išsklaidymą, padalytą iš atvirosios įtampos.
Paprastas tiristoriaus signalas
Remiantis tiristoriumi, galite sukurti paprastą pavojaus signalą, kuris reaguos į šviesą ir skleis garsą naudojant pjezo spinduliuotę. Į tiristoriaus valdymo gnybtą tiekiama srovė per fotorezistorių ir derinimo rezistorių. Šviesa, pataikanti į fotorezistorių, sumažina jo varžą. Ir tiristoriaus valdymo išėjimas pradeda gauti atrakinimo srovę, kurios pakanka jį atidaryti. Po to įsijungia pyptelėjimas.
Apipjaustymo rezistorius yra skirtas reguliuoti prietaiso jautrumą, tai yra atsako slenkstį, kai jis apšvitinamas šviesa. Įdomiausia tai, kad net ir nesant šviesos tiristorius ir toliau lieka atviras, o signalizacija nesiliauja.
Jei priešais šviesai jautrų elementą įrengsite šviesos spindulį taip, kad jis šiek tiek šviestų žemiau lango, gausite paprastą dūmų jutiklį. Dūmai, patekę tarp šviesos šaltinio ir šviesos imtuvo, išsklaidys šviesą, o tai suaktyvins aliarmą. Šiam įrenginiui reikalingas korpusas, kad šviesos imtuvas negautų šviesos iš saulės ar dirbtinių šviesos šaltinių.
Tiristorių galite atidaryti kitu būdu. Norėdami tai padaryti, pakanka trumpam prijungti nedidelę įtampą tarp valdymo gnybto ir katodo.
Tiristoriaus galios reguliatorius
Dabar pažiūrėkime, kaip naudoti tiristorių pagal paskirtį. Panagrinėkime paprasto tiristoriaus galios reguliatoriaus grandinę, kuri veiks iš 220 voltų kintamos srovės tinklo. Grandinė yra paprasta ir susideda tik iš penkių dalių.
- Puslaidininkinis diodas VD.
- Kintamasis rezistorius R1.
- Fiksuotas rezistorius R2.
- Kondensatorius C.
- Tiristorius VS.
Jų rekomenduojamos vardinės vertės pateiktos diagramoje. Kaip diodą galite naudoti KD209, tiristorių KU103V ar galingesnį. Patartina naudoti rezistorius, kurių galia ne mažesnė kaip 2 vatai, elektrolitinį kondensatorių, kurio įtampa ne mažesnė kaip 50 voltų.
Ši grandinė reguliuoja tik vieną tinklo įtampos pusę ciklo. Jei įsivaizduosime, kad iš grandinės pašalinome visus elementus, išskyrus diodą, tada jis praeis tik pusę kintamosios srovės bangos, o tik pusė galios tekės į apkrovą, pavyzdžiui, lituoklį ar kaitinamąją lempą.
Tiristorius leidžia praleisti papildomas, santykinai kalbant, pusės ciklo dalis, kurias nupjauna diodas. Keičiant kintamo rezistoriaus R1 padėtį, pasikeis išėjimo įtampa.
Tiristoriaus valdymo gnybtas yra prijungtas prie teigiamo kondensatoriaus gnybto. Kai kondensatoriaus įtampa padidėja iki tiristoriaus įjungimo įtampos, jis atsidaro ir praeina tam tikrą teigiamo pusciklo dalį. Kintamasis rezistorius nustatys kondensatoriaus įkrovimo greitį. Ir kuo greičiau jis įkraunamas, tuo greičiau atsidarys tiristorius ir turės laiko praleisti dalį teigiamo pusciklo, kol nepasikeis poliškumas.
Neigiama pusbanga į kondensatorių nepatenka, o jame esanti įtampa yra vienodo poliškumo, todėl nėra baisu, kad jis turi poliškumą. Grandinė leidžia pakeisti galią nuo 50 iki 100%. Tai kaip tik tinka lituokliui.
Tiristorius perduoda srovę viena kryptimi nuo anodo iki katodo. Tačiau yra veislių, kurios perduoda srovę abiem kryptimis. Jie vadinami simetriniais tiristoriais arba triakais. Jie naudojami apkrovoms valdyti kintamosios srovės grandinėse. Jų pagrindu sukurta daugybė galios reguliatoriaus grandinių.
Įvairiuose elektroniniuose įrenginiuose kintamosios srovės grandinėse tiristoriai ir triacai plačiai naudojami kaip maitinimo jungikliai. Šis straipsnis skirtas padėti pasirinkti tokių įrenginių valdymo schemą.
Paprasčiausias būdas valdyti tiristorius – į įrenginio valdymo elektrodą tiekti nuolatinę srovę, kurios reikia jam įjungti (1 pav.). Raktas SA1 pav. 1 ir vėlesniuose paveiksluose - tai bet koks elementas, užtikrinantis grandinės uždarymą: tranzistorius, mikroschemos išėjimo pakopa, optronas ir kt. Šis metodas yra paprastas ir patogus, tačiau turi reikšmingą trūkumą - tam reikia gana didelė valdymo signalo galia. Lentelėje 1 parodyti svarbiausi parametrai, užtikrinantys patikimą kai kurių dažniausiai naudojamų tiristorių valdymą (pirmas tris pozicijas užima tiristoriai, likusias - triakas). Kambario temperatūroje, kad būtų garantuotas išvardytų tiristorių įjungimas, reikalinga 70–160 mA valdymo elektrodo srovė Iу. Vadinasi, esant maitinimo įtampai, būdingai valdymo blokams, sumontuotiems ant mikroschemų (10–15 V), reikalinga pastovi 0,7–2,4 W galia.
Atkreipkite dėmesį, kad SCR valdymo įtampos poliškumas katodo atžvilgiu yra teigiamas, o triacams jis yra arba neigiamas abiem puscikliams, arba sutampa su įtampos poliškumu anode. Taip pat galite pridurti, kad dažnai pagal taikymo instrukcijas reikia apeiti SCR valdymo jungtį, kurios varža yra 51 Ohm (R2 1 pav.), o triakams apeiti nereikia.
Tikrosios valdymo elektrodo srovės vertės, kurių pakanka tiristoriui įjungti, paprastai yra mažesnės nei lentelėje pateikti skaičiai. 1, todėl jie dažnai mažina jį, palyginti su garantuotomis vertėmis: tiristoriams - iki 7–40 mA, triakams - iki 50–60 mA. Toks sumažėjimas dažnai sukelia nepatikimą prietaisų veikimą ir išankstinių tiristorių bandymų ar parinkimo poreikį. Valdymo srovės sumažėjimas taip pat gali sukelti radijo signalų priėmimo trikdžius, nes tiristoriai įjungiami esant mažoms valdymo elektrodų srovėms esant santykinai aukštai įtampai anode - kelioms dešimtims voltų, o tai sukelia srovės šuolių per apkrovą ir, vadinasi, į galingą trukdymą.
Tiristorių nuolatinės srovės valdymo trūkumas yra galvaninis ryšys tarp valdymo signalo šaltinio ir tinklo. Jei grandinėje su triaku (1 pav., b), tinkamai prijungus tinklo laidus, valdymo signalo šaltinis gali būti prijungtas prie nulinio laido, tai naudojant trinistorių (1 pav., a) ši galimybė atsiranda tik atmetus lygintuvo tiltelį VD1–VD4. Dėl pastarosios apkrovos tiekiama pusės bangos įtampa ir dvigubai sumažėja jai tiekiama galia.
Šiuo metu dėl didelio energijos suvartojimo paleidimo tiristoriai su nuolatine srove su be transformatoriaus maitinimo į paleidimo blokus (su gesinimo rezistoriumi arba kondensatoriumi) praktiškai nenaudojami.
Viena iš valdymo bloko suvartojamos galios mažinimo galimybių – vietoj nuolatinės srovės naudoti nepertraukiamą impulsų seką su santykinai dideliu darbo ciklu. Kadangi tipinių tiristorių įjungimo laikas yra 10 μs ar mažiau, jų valdymo elektrodui galima pritaikyti tokios pat trukmės impulsus su darbo ciklu, pavyzdžiui, 5–10–20, o tai atitinka 20 dažnį. –10–5 kHz. Šiuo atveju energijos suvartojimas taip pat sumažėja atitinkamai 5–10–20 kartų.
Tačiau šis kontrolės būdas atskleidžia keletą naujų trūkumų. Pirma, dabar tiristorius įjungiamas ne pačioje tinklo įtampos pusės ciklo pradžioje, o savavališkais laiko momentais, atskirtais nuo pusės ciklo pradžios laiku, neviršijančiu suveikimo impulsų laikotarpio, y., 50–100–200 μs.
Per šį laiką tinklo įtampa gali padidėti iki maždaug 5–10–20 V. Dėl to trikdomas radijo priėmimas ir šiek tiek sumažėja išėjimo įtampa, tačiau tai sunkiai pastebima.
Yra ir kita problema. Jei įjungus pusciklo pradžioje suveikiančio impulso metu srovė per tiristorių nepasiekia laikymo srovės (Isp, 1 lentelė), tiristorius išsijungs pasibaigus impulsui. Kitas impulsas vėl įjungs tiristorių ir neišsijungs tik tuo atveju, jei iki impulso pabaigos srovė per jį bus didesnė už laikymo srovę. Taigi, srovė per apkrovą pirmiausia įgaus kelių trumpų impulsų ir tik tada sinusinės formos formą.
Jei apkrova yra aktyviai indukcinė (pavyzdžiui, elektros variklis), srovė per ją trumpojo perjungimo impulso metu gali nespėti pasiekti laikomosios srovės vertės, net kai tinkle yra maksimali momentinė įtampa. Tiristorius išsijungs pasibaigus kiekvienam impulsui. Šis trūkumas riboja paleidimo impulsų iš apačios trukmę ir gali panaikinti energijos suvartojimo sumažėjimą.
Tiristoriaus ir triako perjungimo grandinė su impulsiniu paleidimu
Impulsinio paleidimo naudojimas palengvina galvaninę izoliaciją tarp valdymo bloko ir tinklo, nes tai gali užtikrinti net mažas transformatorius, kurio transformacijos santykis yra artimas 1:1. Paprastai jis suvyniotas ant 16–20 mm skersmens ferito žiedo, tarp apvijų kruopščiai izoliuojant. Nenaudokite mažų pramoninių impulsų transformatorių. Paprastai jie turi mažą izoliacijos įtampą (apie 50–100 V) ir gali sukelti elektros smūgį, jei manoma, kad valdymo grandinė veikiant įrenginiui yra izoliuota nuo elektros tinklo.
Tiristoriaus ir triako perjungimo grandinė su impulsiniu paleidimu.
Impulsiniam valdymui reikalingos galios sumažinimas ir galvaninės izoliacijos įvedimo galimybė leidžia tiristorių valdymo blokuose naudoti be transformatoriaus maitinimo šaltinį.
Tiristoriaus įjungimas per raktą ir ribojantį rezistorių
Trečias plačiai paplitęs tiristorių įjungimo būdas yra signalo tiekimas valdymo elektrodui iš jo anodo per jungiklį ir ribojantį rezistorių (2 pav.). Tokiame mazge srovė teka per jungiklį kelias mikrosekundes, kol tiristorius įsijungia, jei įtampa anode yra pakankamai aukšta. Kaip raktai naudojami mažo triukšmo elektromagnetinės relės, aukštos įtampos bipoliniai tranzistoriai, fotodinistoriai arba fototriakai (schemos atitinkamai 2 pav.). Tiristoriaus įjungimo būdas yra paprastas ir patogus, jis nėra labai svarbus, kad apkrovoje būtų indukcinis komponentas, tačiau jis turi trūkumą, į kurį dažnai nepaisoma.
Trūkumas yra dėl prieštaringų reikalavimų ribojančiam rezistoriui R1. Viena vertus, jo varža turėtų būti kuo mažesnė, kad tiristorius įsijungtų kuo arčiau tinklo įtampos pusės ciklo pradžios. Kita vertus, pirmą kartą atidarius raktą, jei jis nesinchronizuojamas su momentu, kai tinklo įtampa pereina per nulį, rezistoriaus R1 įtampa gali pasiekti amplitudinę tinklo įtampą, t.y., būti 310–350 V. Srovės impulsas per šį rezistorių neturėtų viršyti leistinų tiristoriaus rakto ir valdymo perėjimo verčių. Lentelėje 2 lentelėje pateikti kai kurie dažniausiai naudojamų buitinių fototiristorių parametrai (AOU103/3OU103 ir AOU115 serijų įrenginiai – fotodinistoriai, AOU – fototriakai). Remiantis didžiausios leistinos impulsų valdymo srovės (1 lentelė) ir didžiausios impulsinės srovės per jungiklį (2 lentelė) vertes, galima nustatyti minimalią leistiną ribojančio rezistoriaus varžą kiekvienai konkrečiai įrenginių porai. Pavyzdžiui, KU208G (Iу, įskaitant max = 1 A) ir AOU160A (Imax, imp = 2 A) porai galite pasirinkti R1 = 330 omų. Jei valdymo elektrodo srovė, kuriai esant įjungiamas triakas, atitinka maksimalią 160 mA vertę, triakas įsijungs esant 0,16 330 = 53 V anodo įtampai.
Kaip ir tiekiant valdymo impulsus su santykinai dideliu darbo ciklu, tai sukelia trikdžius ir šiek tiek sumažėja išėjimo įtampa. Kadangi tikrasis tiristorių jautrumas valdymo elektrodui paprastai yra geresnis, tiristoriaus atidarymo vėlavimas, palyginti su pusės ciklo pradžia, yra mažesnis nei aukščiau apskaičiuota ribinė vertė.
Ribojančio rezistoriaus R1 varža gali būti sumažinta apkrovos varžos dydžiu, nes įjungimo momentu jie yra sujungti nuosekliai.
Be to, jei garantuojama, kad apkrova yra indukcinio varžinio pobūdžio, galite dar labiau sumažinti nurodyto rezistoriaus varžą. Tačiau jei apkrova yra kaitrinės lempos, turime atsiminti, kad jų atsparumas šalčiui yra maždaug dešimt kartų mažesnis nei darbinės.
Taip pat reikia nepamiršti, kad triakių perjungimo srovė turi skirtingą teigiamą ir neigiamą tinklo įtampos pusbangių vertę. Todėl išėjimo įtampoje gali atsirasti nedidelis nuolatinės srovės komponentas.
Iš AOU103/3OU103 serijos fotodistorių tik 3OU103G tinka valdyti tiristorius 220 V tinkle esant maksimaliai leistinai įtampai, tačiau ne kartą buvo patikrinta, ar tiek AOU103B, tiek AOU103V yra tinkami veikti šiuo režimu.
Skirtumas tarp įrenginių su indeksais B ir C yra tas, kad AOU103B tiekti atvirkštinio poliškumo įtampą neleidžiama. Skirtumas tarp AOU115G ir AOU115D yra panašus: įrenginiai su D indeksu neleidžia tiekti atvirkštinės įtampos tiems, kurie turi G indeksą.
Žymiai sumažinti valdymo grandinių suvartojamą galią galima įjungiant valdymo elektrodo srovę tuo metu, kai įjungiamas tiristorius. Du valdymo mazgų diagramų variantai, suteikiantys šį režimą, parodyti Fig. 3.
SCR įjungimas grandinėje Fig. 3, ir atsiranda tuo metu, kai uždaromi rakto SA1 kontaktai. Įjungus SCR, DD1.1 elementas išjungiamas ir valdymo elektrodo srovė sustoja, o tai žymiai sutaupo sąnaudas valdymo grandinėje. Jei tiristoriaus įtampa SA1 įjungimo momentu yra mažesnė už DD1.1 perjungimo slenkstį, tiristorius neįsijungs tol, kol jame esanti įtampa nepasieks šios ribos, t. y. ji taps šiek tiek daugiau nei pusė maitinimo įtampos. iš mikroschemos. Slenkstinę įtampą galima reguliuoti pasirinkus rezistoriaus R6 skirstytuvo apatinės svirties varžą. Rezistorius R2 užtikrina žemą loginį lygį elemento DD1.1 įėjime, kai tiristorius VS1 ir diodinis tiltelis VD2 yra uždaryti.
Norint panašiu būdu įjungti triacą, reikalingas derinimo elemento DD1.1 dvipolis valdymo blokas (3 pav., b). Šis įrenginys surenkamas naudojant tranzistorius VT1, VT2 ir rezistorius R2–R4. Tranzistorius VT1 yra prijungtas pagal bendrą bazinę grandinę, o jo kolektoriaus įtampa tampa mažesnė už elemento DD1.1 perjungimo slenkstį, kai įtampa triako VS1 anode yra teigiama katodo atžvilgiu ir viršija ją maždaug 7 V. Panašiai tranzistorius VT2 įsotina, kai neigiama įtampa anode tampa didesnė nei –6 V.
Toks vienetas, skirtas atskirti momentą, kai įtampa praeina per nulį, yra plačiai naudojamas įvairiose srityse. Nepaisant viso jų akivaizdaus patrauklumo, vienetai pagaminti pagal diagramas, parodytas pav. 3, ir panašūs, turi reikšmingą trūkumą: jei dėl kokių nors priežasčių tiristorius neįsijungia, srovė per jo valdymo elektrodą tekės neribotą laiką. Todėl būtina imtis specialių priemonių impulso trukmei apriboti arba maitinimo šaltinį suprojektuoti pilnai srovei, t.y. tokiai pačiai galiai kaip mazgams pagal schemą Fig. 1.
Ekonomiškiausiose valdymo schemose naudojamas vieno perjungimo impulso formavimas šalia nulinės tinklo įtampos kirtimo. Dvi paprastos tokių formuotojų diagramos parodytos Fig. 4, o jų veikimo laiko diagramos pateiktos pav. 5 (atitinkamai a ir b). Trūkumas, nors ir visiškai nereikšmingas daugeliu atvejų, yra tas, kad pirmasis įjungimas įvyksta ne pačioje tinklo įtampos pusės ciklo pradžioje, o pačioje pabaigoje to, kurio metu buvo uždarytas SA1 jungiklis.
Dviguba perjungimo impulso 2T0 trukmė nustatoma pagal elemento OR NOT perjungimo slenkstį, atsižvelgiant į daliklį R2R3 (4 pav., a) arba formuotojo slenkstį ties VT1, VT2 (4 pav., b), ir apskaičiuojamas pagal formulę
13.jpg (613 baitų)
Tinklo įtampos kitimo greitis nulio kirtimo metu
14.jpg (926 baitai)
ir esant Uthr = 50 V, dviguba trukmė bus 2T0 = 1 ms. Impulsų darbo ciklas yra 10, o vidutinis srovės suvartojimas yra 10 kartų mažesnis už amplitudės vertę, reikalingą patikimam tiristoriaus įjungimui.
Minimali perjungimo impulso trukmė nustatoma pagal tai, kad jis turi baigtis ne anksčiau, kai srovė per apkrovą pasiekia tiristoriaus laikomąją srovę. Pavyzdžiui, jei apkrovos galia yra 200 W (Rn = 2202/200 = 242 Ohm), o KU208 triako laikymo srovė yra 150 mA, tada ši srovė pasiekiama esant momentinei tinklo įtampai 242 ± 0,15 = 36 V, ty esant 100 V/ms augimo greičiui, trigerio impulso pabaiga turi būti ne anksčiau kaip po 360 μs nuo to momento, kai įtampa kerta nulį. Energijos sąnaudas galima sumažinti apie dešimt kartų daugiau, tiekiant ARBA elementus – NE grandines 1 pav. – į trečią įėjimą. 4 ištisinė impulsų seka (rodoma punktyrinėmis linijomis), kaip buvo minėta straipsnio pradžioje, atsižvelgiant į mazgus pagal diagramas Fig. 1. Šiuo atveju atsiranda tie patys trūkumai, kaip ir nuolat tiekiant impulsus į valdymo elektrodą.
Norint sumažinti galios nuostolius, galima formuoti mazguose pagal diagramas pav. 4 impulsą, atskirkite jį ir naudokite diferencijuotą galinį kraštą kaip tiristoriaus gaiduką (6 pav.). Šio suveikimo impulso Ti parametrai turi būti parinkti taip. Jis turėtų prasidėti kuo greičiau po to, kai tinklo įtampa pereina per nulį, kad srovės padidėjimas per apkrovą įjungimo momentu kiekvieno pusciklo pradžioje būtų minimalus, o trukdžiai ir galios nuostoliai būtų minimalūs. Čia tuo momentu, kai tinklo įtampa eina per nulį, generuojamo impulso plotį iš apačios riboja tik diferencijuojančios grandinės C1R7 įkrovimo laikas ir gali būti gana mažas, bet baigtinis. Impulsas turėtų baigtis, kaip ir ankstesniame variante, ne anksčiau kaip tada, kai srovė per apkrovą pasiekia tiristoriaus laikymo srovę.
Kai mazgai veikia pagal diagramas pav. 7 ir 8 pav., valdymo elektrodui pritaikius įjungimo impulsą, ištiesinama tiristoriaus išėjimo charakteristika tuo momentu, kai tinklo įtampa pereina per nulį ir, tinkamai parinkta impulso trukme, palaiko tiristorių įjungtą iki palaikymo srovės. pasiekiamas net esant nedideliam indukciniam apkrovos komponentui. Tokių įrenginių maitinimą galima surinkti naudojant be transformatoriaus grandinę su gesinimo rezistoriumi arba, dar geriau, kondensatoriumi. Ši tiristorių jungtis netrukdo radijo priėmimui ir gali būti rekomenduojama visais atvejais, kai apkrovos valdomos naudojant mažą indukcinį komponentą.
Jei apkrova turi ryškų indukcinį pobūdį, galime rekomenduoti valdymo grandines, parodytas Fig. 2. Norint sumažinti radijo priėmimo trukdžius, į tinklo laidus būtina įtraukti triukšmo slopinimo filtrus, o jei laidai nuo reguliatoriaus iki apkrovos yra pastebimo ilgio, tai ir šie laidai.
Aukščiau buvo aptartos tiristorių valdymo galimybės, kai jie naudojami kaip jungikliai. Valdydami apkrovos galią faziniu impulsu, galite naudoti aukščiau aprašytus grandinės sprendimus impulsams generuoti tais momentais, kai tinklo įtampa pereina per nulį, kad būtų paleistas tiristoriaus paleidimo laiko blokas. Atkreipkite dėmesį, kad toks mazgas turi užtikrinti stabilų tiristoriaus įjungimo uždelsimą, nepriklausomai nuo tinklo įtampos ir temperatūros, o generuojamo impulso trukmė turi užtikrinti, kad išlaikymo srovė būtų pasiekta nepriklausomai nuo apkrovos įjungimo momento. pusės ciklas.