Достоинства и недостатки тиристорных коммутаторов. Классификация тиристорных коммутаторов.

Тиристорные коммутаторы позволяют устранить недостатки контактной аппаратуры, связанные с наличием механической контактной системы. Высокое быстродействие полупроводниковых приборов позволяет придать тиристорным пускозащитным, регулирующим и коммутирующим устройствам новые свойства, недоступные контактным аппаратам. К таким новым свойствам, прежде всего, относится возможность регулирования выходных электрических параметров, что позволяет, например, осуществлять управление двигателями, включая безударный пуск, реверс, регулирование частоты вращения по заданному закону, динамическое торможение и др. Кроме того, высокое быстродействие собственно СПП, позволяет создавать коммутирующие аппараты, обеспечивающие надежную, практически безынерционную коммутацию электрических цепей с высокой частотой. Для использования тиристора в качестве коммутатора необходимо снабдить его одной из схем формирования управляющего сигнала. Классифицировать тиристорные коммутаторы, используемые в цепях переменного тока, можно по различным признакам. Прежде всего, их можно разделить на однофазные и трехфазные. Однофазные можно, в свою очередь, разделить на монополярные (рис. 3.1, а), биполярные симметричные (рис. 3.1, б) и несимметричные (рис. 3.1, в). Кроме того, однофазные коммутаторы могут выполняться по мостовым схемам (рис. 3.1, г). Трехфазные коммутирующие устройства могут выполняться как неполнофазные, когда вентили устанавливаются только в 2 фазы, и полнофазные, когда вентильные ячейки устанавливаются во всех фазах. Полнофазные устройства более распространены по соображениям надежности коммутации. Вентильные коммутаторы, чаще всего в виде симметричных биполярных тиристорных ячеек, могут устанавливаться как в четырехпроводные (рис. 3.2, а), так и в трехпроводные сети переменного тока (рис. 3.2, б..,е).

13. Основные принципы построения и режимы работы тиристорных усилителей.

Усилитель – это устройство, усиливающее входной сигнал. Под электрическим сигналом чаще всего понимают действующее или среднее значение токов и напряжений. В этом случае, тиристорный ключ, используемый для регулирования интегральных электрических параметров нагрузки, может рассматриваться как усилитель. Тиристорный усилитель в цепи переменного тока может строиться либо по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ), либо по принципу фазового регулирования угла включения тиристоров. Принцип действия простейшего тиристорного усилителя, построенного с ШИМ выходных параметров, поясняет рис. Если ключ К в цепи управления тиристора периодически замыкать на время t с периодом Т, то среднее значение тока нагрузки определится как: где Iнср0 – средний ток, определяемый схемой тиристорного усилителя и параметрами сети и нагрузки. Для приведенной схемы усилителя , где Im – амплитудное значение синусоидального тока цепи; Т – период переменного напряжения сети. Следовательно, изменяя величину времени включенного состояния тиристора, можно регулировать среднее значение тока в нагрузке. Рассматриваемый способ построения тиристорных усилителей отличается простотой схемных решений, однако его недостатком является неизбежность колебания интегральных значений тока и напряжения с периодичностью Т. Отсюда, практическое применение такого типа устройств рекомендуется для нагрузок, обладающих значительной инерционностью. Характерным примером являются нагревательные элементы в электропечах. Фазорегулируемые тиристорные усилители обеспечивают плавное регулирование выходных параметров. Принцип действия простейшего усилителя поясняется рис. Суть фазового регулирования угла управления тиристора состоит в задержке на угол α момента отпирания тиристора относительно его точки естественной коммутации. Эту задачу решает специальная система управления (СУ), работа которой синхронизирована с напряжением сети е. Тогда, для рассматриваемого случая, среднее значение напряжения на нагрузке равно:

.

Очевидно, что приращению угла управления α, вызванного приращением управляющего напряжения ΔU_у, соответствует некоторое изменение напряжения на нагрузке на величину ΔU_нср. Следовательно, несмотря на практически бесконечно большую величину коэффициента усиления собственно тиристора, фазорегулируемые тиристорные устройства обладают вполне конкретными значениями коэффициента усиления – , который определяется схемой управления СУ. Силовые схемы тиристорных усилителей переменного тока не отличаются от схем коммутаторов, Разница между ними состоит лишь в способе управления тиристорами.