tiristoare
Tiristorul nu este dispozitiv controlat complet, care cuprinde: aplicarea unui potențial corespunzător pe electrodul de comandă și oprit numai pauză forțat circuitul de curent prin oprirea tensiunii, tranziția naturală prin zero sau a debitului semn de tensiune de călire opus. Prin schimbarea tensiunii de comandă (întârzierea) poate ajusta valoarea medie a tensiunii redresate, și, astfel, viteza motorului.
Valoarea medie a tensiunii redresate atunci când nici o reglementare este determinată în principal de comutare de circuit convertor tiristoare. Circuit convertor sunt împărțite în două clase: cele cu ieșire zero și punte.
La plantele de capacitate medie și mare sunt utilizate în mod avantajos convertoare de circuit punte, care este în principal din două motive:
mai puțin stres pe fiecare dintre tiristoarelor,
lipsa unei componente constantă de curent care curge prin infasurare de transformare.
Circuit convertor poate varia, de asemenea, numărul de faze ale unei singure centrale electrice mici la 12 - 24 în convertizoare de mare putere.
Toate convertoarele variante tiristoare, împreună cu proprietăți pozitive, cum ar fi lag scăzut, lipsa elementelor mici rotative (comparativ cu traductoare electromecanice) dimensiuni, au o serie de dezavantaje:
1. O conexiune rigidă la rețeaua de curent: toate fluctuațiile de tensiune în rețea este transmisă direct la sistemul de acționare și a șocurilor de sarcină pe arborele motorului este transmisă la rețea imediat și cauza supratensiunile.
2. Un factor de putere redus la reglarea tensiunii de jos.
3. Generarea de armonici superioare, care de încărcare a rețelei de alimentare.
Caracteristicile mecanice ale motorului alimentat de un invertor tiristor este determinată de tensiunea aplicată armăturii și caracterul schimbării sale la sarcină, adică. E. extern convertorul parametru caracteristic și convertizorul și motorul.
Proiectarea și funcția de tiristorului
Tiristori (fig. 1 a) este un semiconductor cu patru straturi, cu două siliciu p-n-tranziții și o joncțiune p-n. Amplitudinea curentului care curge prin tiristor I. sub acțiunea tensiunii de anod Ua depinde de curentul I în controlul trece prin electrodul de comandă prin acțiunea tensiunii de comandă Uy.
Dacă controlul curent este absent (I = 0), atunci pentru creșterea tensiunii U și curentul I în circuitul de consum II va crește, rămânând totuși foarte mică magnitudine (Fig. 1 b).
Fig. 1. Diagrama bloc (a), curent-tensiune caracteristică (b) și formularea structurală (c) din tiristorului
In acest moment n-p de tranziție inclusă în direcția neconductiv, are o rezistență ridicată. La o anumită valoare a tensiunii de anod UA1 numită tensiune deschisă sau comutator de aprindere, defalcare avalanșă se produce stratul barieră. Rezistența sa devine creșteri mici, iar la o valoare stabilită în conformitate cu legea lui Ohm, utilizatorul Rp rezistență P.
Odată cu creșterea de tensiune Ua ly puterea scade. Iy curent în care tensiunea Ua ajunge la cea mai mică valoare este numită rectificarea curentă Ic.
Închiderea are loc în timpul retragerii de tensiune Ua tiristor sau își schimbă semnul său. Putere nominală tiristoare curent Ir este cea mai mare valoare medie a curge curent în direcția înainte, fără a provoca supraîncălzirea inacceptabilă.
Tensiunea nominală U N este cea mai mare tensiune de amplitudine admisibil la care asigură o fiabilitate predeterminată a dispozitivului.
Căderea de tensiune # 916; U n. a creat curent nominal numit o cădere de tensiune nominală (de obicei # 916; U n = 1 - 2).
Forța rectificare actuală Ic variază între 0.1-0.4 la o tensiune Uc 6 - 8 V.
Thyristor se deschide în mod fiabil la o lățime a impulsului de 20 - 30 microsecunde. Intervalul dintre impulsurile nu trebuie să fie mai mică de 100 microsecunde. Atunci când tensiunea Ua scade la zero, tiristor este blocat.
Design structural extern al tiristorului prezentat în Fig. 1. Pe bază de cupru 1 hex fațetă și filet coadă armat siliciu structura cu patru straturi 2 cu putere negativă 3 și 4, PIN-ul de control. Structura de siliciu este protejat de o carcasă metalică 5 de formă cilindrică. Carcasa, montantul izolator 6. Firul în baza 1 utilizat pentru setarea tiristorului și pentru conectarea la polul pozitiv al sursei de tensiune anod.
Prin creșterea tensiunii de control Ua curent scade, necesar pentru deschiderea tiristor (vezi. Fig. 1 b). deschide curentul de control este proporțională cu tensiunea de deschidere uuo de control.
Dacă U este o modificare a sinusurilor drept (Fig. 2), tensiunea necesară și 0 deschidere poate fi descrisă printr-o linie punctată. În cazul în care tensiunea de comandă aplicată Uy 1 constantă și valoarea sa este sub uuo tensiune minimă. tiristorul nu poate fi deschis.
În cazul în care tensiunea este crescută la o valoare UY2, tiristorul se va deschide imediat ce tensiunea este mai mare decât UY2 uuo de tensiune. Prin variația valorii UY, este posibil să se schimbe unghiul de deschidere al tiristorului în intervalul de la 0 până la 90.
Fig. 2. Controlul tiristoare
Pentru deschiderea tiristorului la unghiuri mai mari de 90 °, se aplică alternativ de control de tensiune Uy, variind, de exemplu, sinusoidal. Atunci când o tensiune corespunzătoare punctului de trecere a tensiunii sinusoidală curba punctată uuo = f ( # 969; t). Se deschide T iristor.
Uuo sinusoida deplasarea pe orizontală spre dreapta sau spre stânga, este posibil să se schimbe unghiul # 969; t 0 de deschidere a tiristorului. Un astfel de control se numește unghiul de deschidere orizontal. Aceasta se realizează prin intermediul unor fazosmeschateley speciale.
Deplasând aceeași sinusoida vertical în sus sau în jos, se poate schimba, de asemenea, unghiul de deschidere. Un astfel de control se numește vertical. În acest caz, tensiunea de control variabil u y adăuga algebric o tensiune constantă, de exemplu, tensiunea Uy 1. Unghi de deschidere este reglat prin variația amplitudinea acestei tensiuni.
După deschiderea tiristorului rămâne deschisă până la sfârșitul ciclului pozitiv jumătate, iar tensiunea de control nu are nici un efect asupra performanței sale. Acest lucru vă permite să se aplice controlul impulsurilor, oferind periodic impulsuri pozitive care controlează tensiunea de la un moment stabilit (fig. 2 de mai jos). Acest lucru sporește claritatea controlului.
Schimbarea un anumit fel unghiul de deschidere tiristoare, pot fi furnizate impulsuri de tensiune de consum de diferite forme. Acest lucru modifică magnitudinea valorii medii de tensiune la bornele consumatorului.
Diferite dispozitive sunt folosite pentru controlul tiristoarele. În schema prezentată în fig. 3. Tensiunea CA furnizată primar al transformatorului Tp 1.
Fig. 3. Circuitul de comandă tiristoare
În acest circuit de înfășurare a transformatorului full-val redresor secundar este inclus B 1. B 2, B 3 B4 cu inductanță L semnificativă a circuitului de curent continuu. Pulsația curentului rectificat în același timp, este practic eliminat. Cu toate acestea, un astfel de curent constant poate fi obținută numai în cazul bialternanță rectificarea unui curent alternativ având o formă prezentată în Fig. 4. o.
Astfel, în acest caz redresor B1, B2, OT, B4 (vezi. Fig. 3) este în formă de convertor de curent alternativ. În această schemă C1 și C2 condensatoarele sunt încărcate alternativ impulsuri dreptunghiulare de curent (Fig. 4a). Astfel, pe plăcile C1 și C2 condensatori generat tensiune sawtooth (Fig. 4b), aplicat la bazele tranzistoarelor T1 și T2 (vezi. Fig. 3).
Această tensiune se numește o referință. Circuitul de bază al fiecărui tranzistor acționează ca tensiunea Uy DC. Când tensiunea rampei este zero, tensiune Uy generează la baza ambelor tranzistori de potențial pozitive. Fiecare tranzistor se deschide curent de bază la un potențial negativ pe bază.
Acest lucru se întâmplă atunci când valorile negative ale tensiunii de referință la sol este mai mare decât Uy (Fig. 4b). Această condiție este îndeplinită în funcție de valoarea Uy pentru diferite valori ale unghiului de fază. În acest tranzistor se deschide la intervale de timp diferite, în funcție de mărimea tensiunii Uy.
Fig. 4. tensiuni de comandă tiristoare Grafuri
Când este deschis unul sau celălalt tranzistor, puls rectangular de curent trece prin Tr2 înfășurarea primară sau TP3 (vezi. Fig. 3) a transformatorului. În timpul trecerii marginea principală a acestui puls apare în înfășurarea secundară un puls de tensiune, care este aplicat la electrodul de comandă al tiristorului.
La trecerea unui impuls de curent reglabil apare în înfășurarea secundară un impuls de tensiune de polaritate opusă. Acest puls închide dioda semiconductor manevră o înfășurare secundară și un tiristor nu este furnizat.
Când controlul tiristoarelor (vezi. Fig. 3), două transformatoare furnizează două impulsuri deplasate în fază cu 180 °.
Sistemul de control al motorului Tiristori
Sistemele de control tiristor motoare de curent continuu schimba tensiunea de curent continuu la armătura motorului este utilizat pentru a controla viteza. În aceste cazuri, utilizează în general un circuit redresor polifazat.
Fig. 5, o linie solidă prezintă o schemă simplă de acest fel. În această schemă, fiecare dintre tiristoare T1, T2, T3, conectat în serie cu înfășurarea transformatorului și indusul motorului secundar; e. d. a. înfășurări secundare sunt deplasate în fază. De aceea, pulsurile de tensiune a motorului pentru armături alimentat la controlul unghiului de deschidere tiristor, defazate în raport cu altele.
Fig. 5. Circuitul de acționare tiristoare
Într-un circuit multifazic în funcție de unghiul de aprindere al tiristoarelor, curenții intermitente și continuu poate curge prin armătura motorului. acționare reversibilă (. Figura 5a, întreaga schemă) folosesc două seturi de tiristoare: T1, T2, T3 și T4, T5, T6.
Deschiderea tiristoarele unui grup, schimbați direcția curentului în armătura motorului și, în consecință, direcția de rotație.
motor inversă poate fi, de asemenea, pusă în aplicare prin schimbarea direcției curentului în domeniul de înfășurare a motorului. O astfel de inversare este utilizat în cazurile în care nu este necesar de înaltă performanță, deoarece excitație lichidare are în comparație cu inductanța de înfășurare pentru armături este foarte mare. O astfel de inversare este adesea folosit pentru tiristor principalele mașini-unelte de antrenare.
Al doilea set de tiristoare poate transporta, de asemenea, moduri de frână, care necesită o schimbare de direcție a curentului în circuitul motorului pentru armături. Tiristoare în circuitele de acționare luate în considerare este utilizat pentru a activa și dezactiva motorul, cât și pentru limitarea magnitudinea de pornire și curentul de frânare, eliminând necesitatea unui contactor, și de pornire și reostate de frânare.
transformatoare de putere electrică în sistemele de curent continuu tiristor nedorite. Acestea cresc mărimea și costul instalării, folosiți atât de des schema prezentată în Fig. 5b.
In acest control schema efectuează tiristor aprindere unitate de control BU1. Acesta este conectat la rețeaua de curent alternativ trifazat, furnizând astfel impulsuri de putere și de control al fazei de negociere cu tiristoarele de tensiune anod.
Unitățile tiristoare sunt utilizate în mod obișnuit feedback cu privire la viteza motorului. Astfel utilizați T tacho și intermediar UT amplificator tranzistor. Folosit ca feedback-ul prin e. d. a. motorul se realizează prin acțiunea simultană a unui feedback de tensiune negativă și pozitivă curent de feedback pentru armături.
Pentru a controla curentul de excitație aplicată la unitatea thyristor T7 de control BU2. În ciclurile jumătate negative ale tensiunii de anod, atunci când curentul T7 tiristor nu trece, curentul continuă să curgă în ATS din cauza e. d. a. autoinducție, limitată prin șunt B1.
servomotoare tiristori cu PWM de control
In motorul de antrenare tiristor mai sus este alimentat de impulsuri cu frecvența tensiunii de 50 Hz. Pentru a crește viteza de frecvența pulsului este recomandabil să crească. Acest lucru se realizează cu un drive tiristor PWM de control în cazul în care ancora este trecut prin motor de formă dreptunghiulară impulsuri de curent continuu cu durată variabilă (latitudine) frecvență de 2-5 kHz. În afară de controlul de mare viteză oferă astfel de intervale mari de reglare a frecvenței de rotație a motorului și de performanță energetică mai mare.
Atunci când motorul de control impuls-impuls alimentat de redresor necontrolat și un tiristor conectat în serie cu armatura, acesta este deschis și închis periodic. Astfel, prin circuitul motorului armătură sunt impulsuri de curent continuu. Modificarea lungimii (lățimea) a acestor impulsuri determină o schimbare a vitezei motorului.
Deoarece, în acest caz, tiristorul funcționează sub o tensiune constantă, pentru închiderea sa aplice scheme speciale. Una dintre cele mai simple scheme de control PWM este prezentată în Fig. 6.
Fig. 6. tiristor cu PWM de control
În această schemă, tiristorul Tr blocat când porniți tiristor Tr extincție. Când deschideți acest tiristor încărcat condensatorul C este descărcat pentru a sufoca DR1, făcându-l un număr semnificativ de e. d. a. Atunci când acest lucru se întâmplă la capetele tensiunii clapetei de accelerație mai mare decât tensiunea U și redresor de putere îndreptată spre el.
După redresor de putere și o diodă șunt D1 este alimentat la tensiunea tiristor Tp și provoacă blocarea. Când blocarea tiristor condensatorul C este din nou încărcat la o tensiune de comutare Uk> U.
Deoarece înaltă frecvență puls curent și inerția armăturii motorului pentru a furniza un caracter impulsuri de rotație lină a motorului este, practic, nu se reflectă. Thyristor Tr și Tt sunt deschise cu ajutorul unui circuit special de schimbare a fazei, care permite de a schimba lățimea pulsului.
Avantajele sunt drive-urile tiristor de performanță energetică ridicată, de dimensiuni mici și greutate, lipsa oricăror mașini rotative, în plus față de motorul electric, de mare viteză, întotdeauna gata de utilizare. Dezavantajul principal al drive-uri cu tiristoare este costul lor ridicat este în continuare în mod semnificativ mai mare decât costul de drive-urile cu mașina electrică, și amplificatoare magnetice.
În prezent, există o tendință constantă de înlocuire pe scară largă a electrice de curent continuu unități de curent alternativ cu viteză variabilă tiristor.