Тиристорное переключение нагрузки, коммутация (включение / выключение) переменного тока. Тиристор (тринистор / симистор). Схемы.

Применение тиристоров в качестве реле (переключателей) напряжения переменного тока. (10+)

Схемы тиристорных коммутаторов переменного тока

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Типичным применением тиристоров является коммутация переменного тока. Основным достоинством тринистора в качестве коммутатора переменного напряжения является его закрытие при нулевом токе нагрузки (когда синусоида пересекает ноль). С помощью определенных ухищрений можно обеспечить и открытие тиристора в моменты нулевого тока. Таком образом, тиристор будет либо целиком пропускать, либо целиком не пропускать полупериод на нагрузку. Задержка включения / выключения до начала полупериода в коммутирующих схемах роли не играет, а коммутационные потери и помехи при такой схеме получаются минимальными.

В данной статье мы будем говорить о переключении переменного тока без регулировки (имитации работы реле). По ссылке можно ознакомиться с другими применениями тиристоров, такими как фазовые регуляторы, коммутаторы постоянного тока, нестандартные тиристорные схемы.

Возможно, Вам будет также интересен расчет радиатора для отвода тепла от силовых элементов.

Переключательные схемы без гальванической развязки

В большинстве схем из соображений безопасности требуется гальваническая развязка между силовой и управляющей частями. Но в некоторых приложениях такая развязка не нужна. Приведу для примера несколько схем термореле, управляющих нагревателями без гальванической развязки. Обратите внимание, что датчик температуры в этих схемах связан с осветительной сетью и может находиться под высоким напряжением. Так что к его установке предъявляются те же требования безопасности, что и к оголенным сетевым проводам. Имею ввиду 100% гарантию отсутствия контакта человека, как непосредственного, так и опосредованного (через влажную или другую проводящую среду).

Верхняя и нижняя схемы различаются тем, что в верхней применяется симистор, а в нижней несимметричный тиристор.

Тиристор подключен к нагрузке через дроссель небольшой индуктивности (L1). Он необходим для снижения импульсных помех и пресечения скачка тока в момент открытия тиристора. Открывающий управляющий сигнал может поступить на тиристор в тот момент, когда напряжение на нем достаточно высокое (напряжение изменяется по синусоиде), тогда происходит бросок тока, сопровождаемый импульсными помехами и опасными перегрузками нагрузки и самого тринистора. Дроссель снижает влияние этого эффекта. Обычно этот дроссель представляет собой 10 - 30 витков провода, намотанных на кусочек ферритового стержня подходящей длины (чтобы поместились витки). Диаметр провода выбирается, исходя из силы тока нагрузки.

N - нагрузка. D1 - операционный усилитель с высоким входным сопротивлением и однополярным питанием 15 вольт, например, 544УД1. R1 - 30 кОм. R2 - терморезистор ММТ (сопротивление снижается с повышением температуры) 47 кОм. R3 - подстроечный, 20 кОм. R4 - 4 кОм. Он ограничивает ток через базу транзистора и защищает от перегрузки выход операционного усилителя. R5 - 200 кОм. Он обеспечивает некоторый гистерезис, исключая частые включения и выключения (дребезг). R6 - 75 Ом. Этот резистор ограничивает ток через управляющий электрод тиристора. Его нужно выбирать так, чтобы ток был равен току отпирания тиристора, например, для КУ202 используем 75 Ом, для КУ201 - 150 Ом. R7 - 200 Ом. R8 - 10 Ом, ограничивает броски тока при включении в сеть и просках напряжения в сети. VT1 - КТ502. VD1 - стабилитрон 15 В, 3 Вт. VD2 - маломощный стабилитрон 4.5 В. VD3, VD4 - диоды HER308. C1 - электролитический конденсатор 3 000 мкФ, 25 В. C2 в верхней схеме - 4 мкФ 500 В, C2, C3 в нижней схеме - 8 мкФ 500 В. M1 - силовой мост, рассчитанный на ток нагрузки и сетевое наржение. M2 - маломощный мост на 300 мА, 50 В.

Коммутаторы на тиристорах с маломощными выключателями и реле

Для подачи управляющего напряжения в этих схемах применяются маломощные контакты. Это могут быть контакты реле, геркона или маломощного выключателя. На первый взгляд кажется, что в этих схемах нет никакого смысла, так как нагрузку можно включать самими этими контактами без тиристора. Но, если нагрузка имеет большую мощность, то ее непосредственное включение предполагает использование габаритных контактов, и, в любом случае, снижает надежность, так как прерывание больших токов приводит к быстрому износу контактных площадок.

Схема (A1) - применение симистора. Схема (A2) коммутация осуществляется несимметричным тринистором, включенным в диагональ моста.

Схема A4 демонстрирует минимальные потери по сравнению с A2 и A3, так как в ней нет диодов, через которые протекает большой ток, а высоковольтные диоды с напряжением насыщения около 1 В рассеивают при токе 10 А 10 Вт. Но в этой схеме можно использовать только тиристоры, непроводящие в обратном направлении, с нормированным обратным напряжением, большим или равным амплитудному напряжению сети. Для осветительной сети обычно применяются КУ201Л (2У201Л), КУ202Л (2У202Л), КУ202Н (2У202Н)

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.