Тиристорный ключ о кратковременным сигналом управления

Тиристорный ключ о кратковременным сигналом управления

Схемы однополупериодного ш двухполупериодного тиристорного ключе с кратковременным сигналом управления и их временные диаграммы приведены не рис. 3. Из рио. 3,а видно, что схема данного однополупериодного ключа отличается от схемы на рис.

а только цепью управления, которая включена параллельно рабочим электродам тириотора V$і . Это и определяет кратковременность сигнала управления. Рабочие же процессы, протекаю. щие в обоих охемах, зв исключением формирования сигнала управления, идентичны. Поэтому рассмотрим эдеоь лишь процесс формирования сигнала управления.

Из рис. 3,а и рис. 3,в видно, что при замкнутом коммутационно« устройстве $ і и закрытом тиристоре в начале каждого положительного полупериода при t<tu ъ схеме протекает ливь ток управления .о

7 - .и) & (2)

{її «н t К*

В момент времени £ нагруэочная прямая становится

карательной к вольт-емперной характеристике тиристора и он

ТІ

релейно открывается. При этой напряжение между анодом и катодом падает до величины оататочного напряжения (порядка I,5...

3 В), и управляющий ток снижается до незначительной величины.

Таким образом, тиристор включается в каждый положительный полупериод коротким управляющим импульсом, максимальную длительность которого легко определить, если принять, что тиристор открывается в момент tу , когда его ток управления достигнет значения тока стремления I. Тогда из выражения (3) получим

, тал у

Ь^-.-агсиг,

На рис. 3,6 приведена упрощенная схема двухполупериодного тиристорного ключа с кратковременным сигналом управления, пост/ роенная на базе рассмотренного выше однополупериодного ключа (рис. 3,а).

Данный тиристорный ключ включается при замыкании коммутирующего устройства . Предположим, что устройство замкнулось в момент времени Ь “ О . Тогда по цепи клемма /

—резистор — диод \!Д^ ——устройство $1 —— резиотор Йи *— переход УЭ катод тиристора ^/—клемма 2 течет незначительный ток управления тиристора /&1. Однако обе тиристора при этом закрыты, так как пока еще не выполняется условие их открывания.

При тиристор открывается, ток его управления

уменьшается практически до нуля, а по цепи клемма I —резистор Йи —— анод катод тиристора —— клемма 2 течет ток нагрузки. В конце положительного полупериода тиристор /£/ закрывается.

В начале отрицательного полупериода (при оба тиристора закрыты. Однако по цепи клемма 2 —диод /Дг —<резистор йу —— устройство —»-переход УЭ катод тиристора /£\% —резистор Кн клемма I течет ток управления тиристора * который открывается при . При этом ток управления уменьшается до нуля, а по цепи клемма 2 —— анод-катод тиристора У52 —резистор £н клемма I течет ток нагрузки.

Таким образом, в данной охеме при аамкнутом устройстве в оба полупериода питающего напряжения протекает ток нагрузки.

Выключение тиристорного ключе происходит после размыкания устройства .£>/ в конце полупериода питающего напряжения.

При этой оба тиристора окажутся закрытыми, а ток нагрузки будет практически равен нулю.

Тиристорный ключ с внешний генератором управляющего сигнала

Схеме двухлолупериодного тиристорного ключа о внешним генератором управляющего сигнала приведена на рис. 4. Из ржоЛ видно, что эта схема собрана на двух встречно-параллельно включенных тиристорах, цепи управления которых через трансформатор ТУ і связаны о внешним генератором импульсов ГИ. Известно много схем ГИ, используемых для управления тиристорами [і, 2}. Среди них в первую очередь можно назвать блокінггенератор, генератор на двухбазовом диоде, преобразователь постоянного напряжения в переменное с трансформаторной обратной связью, генератор на динисторе и т.п. Управляющие импульсы, вырабатываемые этими генераторами, должны иметь:

величину амплитуды и длительности, достаточную для включения тиристора;

частоту следования 2...3 кГц, так как более низкие частоты приводят к заметному "запаздыванию” включения тиристора по отношению к началу полупериода, а более высокие к увеличению потерь на управляющем электроде.

Работа схемы. Для включения тиристорного ключа достаточно подать запускающий ГИ сигнал (замкнуть коммутационное устройство ,5^). При этом на выходе Гй появится периодическая последовательность импульсов повышенной частоты, которвя, трансформируясь в выходных обмотках трансформатора Т1//, создает в свой положительный подупериод ток управления 1у/ тиристора

і а в отрицательный ток управления тиристора 1/5^. Это обеспечивается соответствующим включением выходных обмоток (Ш и П) трансформатора ТУї . Наличие тока управления позволяет открываться тиристору в положительный полупериод питающего напряжения, а тиристору /*$2 в отрицательный. Таким образом, при наличии на ГИ запускающего сигнала встречно-пвраллельно включенные тиристоры и ]/$\% последовательно открываются в соответствующие периоды питающего напряжения и в цепи течет ток нагрузки.

14

Рис. 4. Двухдолулериодный тиристорный ключ о внешним генератором управляющего сигнала

Для выключения тиристорного ключа необходимо снять запускающий ГИ сигнал (разомкнуть $4 ). При этом ГИ переходит в ждущий режим, а ток управления тиристоров становится равным нулю и они последовательно ддин за другим закрываются в течение одного полупериода питающего напряжения.

В заключение следует отметить, что даннвя схеме формирования управляющего сигнала обеспечивает электрическую изоляцию между источником управляющего сигнала и нагрузкой без использования промежуточных механичеоких контактов или светового потоке. Это преимущество часто оказывается решающим при выборе схем управления тиристорами.

Тиристорные релейные устройства постоянного токе Тиристорный ключ постоянного тока

Схема тиристорного ключа постоянного тока, приведенная на рис. 5, собрана на тиристорах 1$< и У&1 , резисторах /?*, конденсаторе Ci и диода УД у.

Данная схема может работать в двух режимах:

в режиме обычного ключа постоянного тока;

в режиме двухпозиционного поляризованного переключателя.

В первом режиме тиристор /£ { является основным, а тиристор ^2 вспомогательным.

Сопротивление 1\%4 является нагрузкой, а сопротивление вспомогательным.

Тиристорный ключ включает о я при поступлении на вход п£кл” управляющего, лучне импульсного, сигнала, открывающего тиристор Уб'/ . Через открытый тиристор VSi и нагрузку /? течет ТОК. Одновременно ПО цепи—^реэнстор конденсатор С* —— енод катод тиристора !/*£/—;-"и* течет ток заряда конденсатора С< , который заряжэет его до напряжения, близкого к (Л* , полярностью, указанной на рис. 5 без скобок. В этом состоянии схема может оставаться сколь угодно долго.

Тиристорный ключ выключается при поступлении на вход "Выкл" управляющего сигнала, открывающего вспомогательный тиристор -. Вследствие этого заряженный конденсатор С* включается параллельно тиристору Ч$ , подавая между его анодом и катодом обратное напряжение. Тиристор Ч& 4 мгновенно закрывается и прерывает ток нагрузки при условии, что управляющий 16

сигнал не подавтсд одновременно к управляющим электродам обоих, тиристоров* Тиристор VSz после разряда конденсатора, при достаточно большой величине сопротивления «также закрывается за счет уменьшения его прямого тока величины, меньшей (рис, 1,г). Необходимая при этом емкость конденсатора С а определяется соотношением где время выключения тиристора VSi [мке];

Рис. 7. Контвктор постоянного тока

Рис. 8. Двухпозициояный поляризованный переключатель

В исходном положенії магнитоуправляемый контакт разомкнут. Поэтому лрм подаче напряжения питания после заряда конденсатора С{ включается динистор 1/5^ • стабилитрон и, следовательно, тиристор У&2 • При этом

конденсатор С{ разряжается до напряжения стабилизации стабилитрона К4/ «о конденсатор Сі заряжается через £* и тиристор У&2 До напряжения, близкого к напряжению Ып .

Срабатывает контактор при замыкании

КМи который замыкает цель управления тиристора і

открывает его.

Тнристор І/&і при этом закрывается обратным напряжением, снимаемым с конденсатора С2 .В цепи нагрузки Ен течет ток, а конденсатор С 2 перезаряжается через резистор Я 5 и тиристор 1Л5*{ .

Отпускает контактор при размыкании КМ/ , так как при этом вновь открывается тиристор УЗг . а напряжение на конденсаторе С2 закрывает тиристор /3( , и ток в нагрузке прекращается. Конденсатор С4 обеспечивает крутой фронт и достаточную амплитуду управляющего импульса тиристора /£ 2 ПРЯ больном сопротивления /? і •

Двухлозиционный поляризованный вереключатель

Схема двухпозициенного поляризованного переключателя пррведена на рис. 8. Из рис. 8 видно, что данная схема нестроена не базе тиристорного ключа (рис. 5), работающего, эр втором режміе.

Входной сигнал в виде последовательности из разнеполярных импульсов подается через трансформатор ГУ/ на управляющие электроды тиристоров ґ£4 и V $ X , поочередно открывая их. Так, при подаче не вход импульса положительной полярности на вторичной обиотке трансформатора ТV* возникает э.д.с., полярность которой указана на рис. 8 без скобок. Вследствие этого по цели начало обмотки П —"МЭ-К тиристорів/ —диод УД2 —резистор —»-конец обмотки П течет *ок управления тиристора . Тиристор У&І открывается,и через нагруеку 2ні течет ток нагрузки, а конденсатор С4 ааряжается через нагрузку Янг * тиристор У& . Полярность напряжения на конденсаторе в этот полупериод указана на рис. 8 без скобок.

При подаче на вход переключателя импульса отрицательной полярности на вторичной обмотке трансформатора ТУ« возникает

э.д.с., полярность которой указана на рис. 8 в скобках, вследствие чего по цепи конец обмотки П—— УЭ-К тиристора VSz —•диодУ/^ —— резистор Ri —— начало обмотки Д течет ток управления тиристора V&2 • Тиристор V&Z открывается,и через нагрузку Z н2 течет ток нагрузки, а тиристор V&4 закрывается обратным напряжением, поданным с обкладок конденсатора С< *

Конденсатор С * в этот полупериод перезаряжается от источника питания через нагруэку Ни» и открытый тиристор Полярность напряжения на конденсаторе после перезэряда показана на рис. 8 н скобках.

При подаче на вход следующего импульса положительной полярности вновь открывается тиристор VSi и закрывается тиристор V&\% •

Таким образом, данная схема работает как двухпозиционный поляризованный переключатель.