În ingineria electrică destul de des trebuie să ne întâlnim cu sarcini de reglare a unei tensiuni, curentului sau puterii alternante. De exemplu, pentru reglarea vitezei arborelui motor cu colector necesar pentru a controla tensiunea la bornele sale, pentru a controla temperatura din interiorul camerei de uscare pentru a fi reglată puterea generată în elementele de încălzire, pentru a realiza un motor de inducție pornire lină neaccentuate - limitarea curentului de pornire. O soluție comună este un dispozitiv numit regulator tiristor.
Dispozitivul și principiul funcționării unui regulator de tensiune cu tensiune în tiristor monofazat
Fig.1 Regulator tiristor monofazat simplu cu sarcină activă
Regulatorul tiristoric în sine este înconjurat de linii albastre și include tiristoare VS1-VS2 și un sistem de control al fazei pulsatoare (în continuare - SIFU). Tiristori VS1-VS2 - dispozitive semiconductoare având proprietatea de a fi închis pentru fluxul de curent în starea normală și să fie deschis la trecerea curentului de o polaritate atunci când se aplică tensiunea de comandă a electrodului de control. Prin urmare, pentru a lucra în rețelele de curent alternativ, sunt necesare două tiristoare, care sunt conectate în direcții diferite - una pentru fluxul de jumătate de undă pozitivă a curentului, iar a doua pentru o jumătate de undă negativă. Această includere a tiristorilor se numește contra-paralelă.
Regulator tiristor monofazat cu sarcină activă
Regulatorul tiristor funcționează după cum urmează. La tensiunea de timp inițial este aplicată L-N (faza și zero, în acest exemplu), pulsurile de tensiune de control nu sunt furnizate tiristoare, tiristoarele sunt închise, curentul din RL de sarcină este absent. După primirea comenzii de pornire, NRFU începe să genereze impulsuri de control printr-un anumit algoritm (vezi figura 2).
Figura 2. Diagrama de tensiune și curent în sarcina activă
Mai întâi, sistemul de control este sincronizat cu rețeaua, adică determină momentul în care tensiunea rețelei L-N este zero. Acest punct este numit momentul trecerii prin zero (în literatura străină - Zero Cross). Mai mult, un anumit timp T1 este măsurat din momentul trecerii prin zero și un impuls de control este aplicat tiristorului VS1. In acest VS1 tiristor este deschis, iar curentul de sarcină trece prin calea L-VS1-RH-N. La atingerea următoarei treceri prin zero, tiristorul este închis automat, deoarece nu poate conduce un curent în sens invers. Apoi începe jumătatea ciclului negativ al tensiunii de alimentare. IFSB din nou contorizeaza timpul T1 are relativ nou moment al tranziției printr-o tensiune zero și generează un al doilea impuls de control are un VS2 tiristor, care se deschide și curentul trece prin calea de încărcare N-Rj-VS2-L. Această metodă de reglare a tensiunii se numește impuls de fază.
Timpul T1 se numește timpul de întârziere a deblocării tiristorului, timpul T2 este timpul de conducere a tiristorului. Prin schimbarea T1 deblocarea timpului de întârziere poate ajusta valoarea tensiunii de ieșire de la zero (fără puls este furnizat, tiristoarele sunt închise), până când rețeaua completă în cazul în care impulsurile sunt aplicate imediat la momentul zero de trecere. Timpul de întârziere a deblocării T1 variază în intervalul 0 ... 10 ms (10 ms este durata unei jumătăți de ciclu a tensiunii de rețea standard de 50 Hz). Se mai spune uneori și despre vremurile T1 și T2, dar acestea nu funcționează cu timp, ci cu grade electrice. O jumătate de ciclu este de 180 de grade.
Care este tensiunea de ieșire a regulatorului tiristor? După cum se poate vedea în Figura 2, seamănă cu "tăierea" curbei sinusale. Cu cât mai mult timp T1, cu atât mai puțin această "tăiere" seamănă cu un sinusoid. Din aceasta urmează o concluzie practică importantă - cu controlul impulsurilor de fază, tensiunea de ieșire nu este sinusoidală. Acest lucru determină limitarea domeniului de aplicare - regulatorul tiristor nu poate fi utilizat pentru sarcini care nu permit alimentare cu tensiune și curent nesinusoidal. De asemenea, în figura 2, diagrama curentă a sarcinii este prezentată în roșu. Deoarece sarcina este pur activă, forma curentă repetă forma de tensiune în conformitate cu legea lui Ohm I = U / R.
Cazul încărcăturii active este cel mai des întâlnit. Una dintre cele mai comune aplicații ale regulatorului de tiristor este reglarea tensiunii în încălzitoare. Prin reglarea tensiunii, curentul și puterea eliberată la schimbarea sarcinii. Prin urmare, uneori un astfel de regulator este de asemenea numit regulator de putere tiristor. Acest lucru este adevărat, dar, cu toate acestea, numele cel mai corect este tiristorul regulator de tensiune, deoarece este tensiunea care este reglementată în primul rând, iar curentul și puterea sunt deja cantități.
Reglarea tensiunii și curentului în sarcina activă inductivă
Am considerat cel mai simplu caz de sarcină activă. Să ne punem o întrebare, ce se va schimba dacă încărcarea are în plus față de componenta activă și inductivă? De exemplu, rezistența activă este conectată printr-un transformator descrescător (figura 3). Acest caz foarte întâmplător.
Fig.3 Regulatorul tiristor funcționează pe sarcina RL
Să aruncăm o privire mai atentă la figura 2 din cazul unei sarcini pur active. Aceasta arată că imediat după ce tiristorul este pornit, curentul din sarcină crește aproape instantaneu de la zero la valoarea limită, datorită valorii curente a rezistenței la tensiune și sarcină. Din cursul ingineriei electrice se știe că inductanța împiedică o creștere bruscă a curentului, astfel încât diagrama de tensiune și curent va avea un caracter oarecum diferit:
Figura 4. Diagrama de tensiune și curent pentru sarcina RL
După ce tiristorul este pornit, curentul din sarcină crește treptat, astfel încât curba curentă să fie netezită. Cu cât inductanța este mai mare, cu atât curbează curba actuală. Ce dă acest lucru în practică?
- Prezența unei inductanțe suficiente ne permite să aproximăm forma curentului la sinusoidal, adică inductanța servește ca filtru sinusoidal. În acest caz, această prezență de inductanță se datorează proprietăților transformatorului, dar adesea inductanța este introdusă în mod intenționat sub formă de accelerație.
- Prezența inductanței reduce cantitatea de interferență propagată de regulatorul tiristor prin fire și în aer radio. Creșterea curentă bruscă, aproape instantanee (în câteva microsecunde) cauzează interferențe care pot interfera cu funcționarea normală a altor echipamente. Și dacă rețeaua de alimentare este "slabă", atunci se întâmplă și o destul de curiozitate - controlerul tiristor poate să se "blocheze" cu propriile sale interferențe.
- Tiristoarele au un parametru important - valoarea ratei critice a creșterii curente di / dt. De exemplu, pentru un modul tricrist SKKT162, această valoare este de 200 A / μs. Depășirea acestei valori este periculoasă, deoarece poate duce la eșecul tiristorului. Astfel, prezența inductanței permite ca tiristorul să rămână în câmpul de funcționare în siguranță, garantat să nu depășească valoarea limită di / dt. Dacă această condiție nu este îndeplinită, se poate observa un fenomen interesant - ieșirea tiristorului este nefuncțională, în timp ce curentul tiristor nu depășește valoarea nominală. De exemplu, același SKKT162 poate eșua la un curent de 100 A, deși poate funcționa în mod normal până la 200 A. Motivul este excesul ratei de creștere curentă di / dt.
Apropo, este necesar să faceți o rezervare că inductanța în rețea este întotdeauna, chiar dacă sarcina este pur activă. Prezența sa se datorează, în primul rând, inductanța înfășurărilor alimentării stații de transformare, și în al doilea rând, auto-inductanță de fire și cabluri, și, în al treilea rând, inductanța buclei formate prin alimentarea și fire de încărcare și cabluri. Și cea mai mare parte această inductanță este suficient pentru a asigura condiția să nu depășească valoarea di / dt critică, astfel încât producătorii de obicei, nu a pus în regulamentul de fază inductoare. oferindu-le o opțiune celor care sunt preocupați de "puritatea" rețelei și de compatibilitatea electromagnetică a dispozitivelor conectate la rețea.
De asemenea, rețineți diagrama de tensiune din figura 4. De asemenea, se arată că după o traversare la zero a sarcinii apare o creștere a tensiunii de polaritate redusă. Motivul apariției acesteia este o înăsprire a căderii actuale a sarcinii prin inductanță, datorită căreia tiristorul continuă să fie deschis chiar și cu un semnal negativ de tensiune negativ. Tiristorul este blocat când curentul scade la zero cu o anumită întârziere față de momentul trecerii prin zero.
Cutie de sarcină inductivă
Ce se întâmplă dacă componenta inductivă este mult mai mare decât componenta activă? Apoi putem vorbi despre cazul unei sarcini pur inductive. De exemplu, un astfel de caz poate fi obținut prin dezactivarea sarcinii de la ieșirea transformatorului din exemplul anterior:
Figura 5 Regulator tiristor cu sarcină inductivă
Transformatorul care funcționează la ralanti este aproape o sarcină ideală ideală. În acest caz, din cauza inductanță mare a punctului tiristoare de blocare este deplasat mai aproape de mijlocul jumătate de ciclu, ca forma de unda este netezită maximă formă aproape sinusoidală:
Figura 6 Diagrame de curent și de tensiune pentru sarcini inductive
Tensiunea în întreaga sarcină este aproape egală cu rețeaua totală, deși timpul de întârziere de deblocare este doar jumătate din ciclul de jumătate (90 el.gradusov) Asta este, atunci când o inductanță mare poate vorbi de caracteristici de deplasare de reglare. Atunci când o sarcină rezistivă este tensiunea maximă de ieșire la un unghi de 0 el.gradusov întârziere deblocare, adică la momentul zero trecere. Cu sarcină inductivă tensiunea maximă poate fi obținută prin ardere unghi întârziere el.gradusov 90, adică atunci când tiristorul este deblocat în momentul maxim al tensiunii de alimentare. Prin urmare, cazul întârzierii maximă a tensiunii de ieșire sarcină inductivă activă corespunde unghiului de deblocare într-un intermediar interval 0..90 el.gradusov.
Trimiteți-le prietenilor: