ТИРИСТОРНЫЕ КОНТАКТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ

При подаче команды на отключение тиристоров в схеме рис. 1 формирование импульсов блокируется. При прекращении подачи импульсов тиристор VS 1, проводящий ток нагрузки, выключается при спада­нии этого тока до нуля (под воздействием перемен­ного сетевого напряжения происходит естествен­ная коммутация тиристора). В зависимости от мо­мента поступления команды на выключение время ее выполнения может изменяться от 0 до T ⁄2. Такое время срабатывания прерывателя в ряде случаев недопустимо.

Например, в установках бесперебойного электро­снабжения при возникновении аварийных ситуа­ций требуется практически мгновенное переключе­ние нагрузки с одного источника на другой. Для этих целей используют прерыватели ТКИ, схемо­техническое исполнение которых имеет много ва­риантов.

На рис.9 представлен вариант схемы ТКИ. Когда ТКИ включен, то ток нагрузки протекает в один полупериод через тиристор VS 1 и диод VD 1, а в другой полупериод – через тиристор VS 2 и диод VD 2. Коммутирующий конденсатор C_к заряжен от мало­мощного зарядного устройства ЗУ до напряжения U_C (0) с полярностью, показанной на рисунке, и отделен от основных тиристоров и диодов ком­мутирующим тиристором VS 3.

Для выключения основных тиристоров VS 1 и VS 2необходимо подать отпирающий импульс на тиристор VS 3. При этом в результате разряда кон­денсатора C _к возникает ток i _к, направленный встречно току проводящего в тот момент основного тиристора. При этом процессы в коммутационном контуре происходят на значительно более высокой частоте по отношению к частоте сети, поэтому ток i_н на интервале коммутации практически не меня­ется. Допустим, что ток нагрузки проводил тирис­тор VS 1. При включении тиристора VS 3 в момент времени t = t ₁ в контуре VS 3 - VS 1 - VD 3 - C _к - L _к - VS 3 начнется колебательный процесс разряда конденсатора C _к и нарастание тока i _к (рис. 9,б) по следующему закону:

,    (8)

где ω_к = 1/ ,

Рис.9. Тиристорный контактор с принудительной коммута­цией: а – силовая схема; б – диаграммы тока и напряжения

При этом через тиристор VS 1 будет протекать разность токов нагрузки и разряда конденсатора (i_н - i_к). Пока ток i_к меньше тока i_н, прямой ток тиристора VS 1 больше нуля и он находится в про­водящем состоянии. Диод VD 2 на этом интервале выключен, так как к нему приложено обратное напряжение, равное падению напряжения на вклю­ченном тиристоре VS 1. При равенстве токов i_к и i_н (момент времени t₂ на рис.9,б) ток тиристора VS 1 становится равным нулю и он выключается. Одновременно под воздействием прямого положи­тельного напряжения включается диод VD 2 и раз­ность токов (i_н - i_к) начинает протекать через диод VD 2. На интервале проводимости диода VD 2 к ти­ристору VS 1 будет приложено запирающее напря­жение, равное падению напряжения на диоде VD 2. В момент времени t₃ ток i_к снова становится равным току i_н, ток диода VD 2 становится равным нулю и он выключается. Ток нагрузки i_н начинает протекать по контуру: VD 3 - C _к - L _к - VS 3 - VD 1 - Z н - U_вх - VD 3. Начиная с момента времени t₃ процесс изменения тока в этом контуре существенно зависит от параметров нагрузки. При активной нагрузке R _н < 2/  изменение тока будет иметь колебательный харак­тер с частотой, близкой к ω_к, т. е. будет по существу соответствовать току i_к на интервале времени t ₃ - t ₄ . В момент времени t = t ₄ ток спадает до нуля и все диоды и тиристоры, включая тиристор VS 3 выключаются. Таким образом, момент времени t = t ₄ соответствует выключению прерывателя. В этом случае полное время выключения

t_выкл прерывате­ля, отсчитываемое от момента подачи команды на выключение (подачи отпирающего импульса на тиристор VS 3), можно определить

t _выкл = t _{вкл VS3} + π ,      (9)

где t _{вкл VS 3} – время включения тиристора VS 3.

При увеличении активной нагрузки (R _н > 2/ ) процесс становится апериодическим и момент спадания тока наступает позже (на рис. 9,б показан штриховой линией). Если же нагруз­ка активно-индуктивная, то выключение также происходит позже и при этом значительная часть энергии, накопленная в индуктивности нагрузки L_н, переходит в конденсатор C_к, увеличивая на нем обратное напряжение. При пренебрежении потеря­ми в активной составляющей нагрузки и элементах схемы, это напряжение примет вид

U_{C max} ≈   I _н0 ,      (10)

где I_н0 – значение тока нагрузки в момент комму­тации.

Перенапряжение на конденсаторе C_кможно снизить, вводя в схему энергопоглотительное со­противление R _доб (рис. 9, а), или исключить пол­ностью посредством компенсирующего конденса­тора С, подключаемого к цепи нагрузки после прерывателя. Следует отметить, что проблема ком­пенсации индуктивной составляющей не возникает при использовании прерывателей в системах бес­перебойного электроснабжения. В такой системе реактивный ток нагрузки принимает оставший­ся в работе инвертор.

 

 

---

Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 40; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!