Бесконтактные контакторы и пускатели на базе тиристорных элементов

Общие сведения.На основе тиристоров возможно осуществление следующих операций:

1) включение и отключение электрической цепи с актив­ной и смешанной (индуктивной и емкостной) нагрузкой;

2) изменение тока нагрузки за счет регулирования мо­мента подачи сигнала управления.

Наиболее широкое применение в бесконтактных элек­трических аппаратах получили фазовое и широтно-импульсное управление (рис. 1).

В первом случае среднее и действующее значения тока меняются зa счет изменения момента подачи на тиристор открывающего сигнала — за счет угла . Угол называ ется углом управления. Действующее напряжение на на­грузке при двухполупериодной схеме и встречно-парал­лельном включении двух тиристоров (рис. 2)

где U_т — амплитуда напряжения питания; U_c, U_но — дей­ствующее и среднее значения напряжения питания; у — угол регулирования.

Рис. 1. Напряжение на нагрузке при фазовом (а), фазовом с принудительной коммутацией (б) и широтно-импульсном (в) управлении

Рис. 2. Встречно-параллельное включение тиристоров (а) и форма тока при активной нагрузке (б)

Кривая тока в сети и в нагрузке не синусоидальна, что вызывает искажение формы напряжения сети и наруше­ния в работе потребителей, чувствительных к высокочастот­ным помехам. Для уменьшения этих искажений необходи­мы специальные меры.

При широтно-импульсном управлении (рис. 1, в) в течение времени Т_откр на тиристоры подан открывающий сигнал, они открыты и к нагрузке приложено напряжение U_H. В течение времени Т_закр управляющий сигнал снят и ти­ристоры закрыты. Действующее значение тока в нагрузке

где — ток нагрузки при Т_закр=0.

Регулирование тока нагрузки возможно за счет изменения как угла , так и угла . Принудительная коммутация ( <180°) осуществляется с помощью специальных узлов или специальных тиристоров, которые могут запи­раться подачей сигнала управления. При больших токах из-за сложности такие схемы не применяются. Создание транзисторов на большие токи (сотни ампер) и большие напряжения (сотни вольт) позволяет упростить принуди­тельную коммутацию цепей постоянного и переменного то­ка, что особенно важно в аппаратах повышенного быстро­действия.

На основе тиристоров работают следующие бесконтакт­ные электрические аппараты:

1) тиристорные пускатели для прямого пуска асинхрон­ных двигателей;

2) тиристорные пускатели для плавного пуска, реверса и останова асинхронных двигателей большой мощности (до 5000 кВт);

3) регуляторы мощности и напряжения;

4) автоматические выключатели переменного тока высо­кого и низкого напряжения повышенного быстродействия;

5) регулирующие аппараты для управления двигателя­ми электрического транспорта переменного тока с рекупе­рацией энергии при торможении.

Для тиристорных аппаратов, как правило, необходима защита от токов перегрузки и КЗ, а также от недопустимого повышения темпера­туры корпусов тиристоров. Защита от КЗ в данном случае осуществля­ется спомощью быстродействующих токоограничивающих предохрани­телей или автоматических выключателей.

Ниже приводятся основные технические данные тиристорных пуска­телей и регуляторов, выпускаемых отечественной промышленностью.

Пускатели тиристорные серии ПТ. Вфазах А и В пускателя (рис. 3) установлены трансформаторы тока ТА1 и ТА2, обеспечива­ющие работу устройства токовой зашиты. Защита тиристоров от пере­грузки осуществляется терморезистором R_t. Поскольку пускатель пред­назначен для реверса двигателя, то в фазах А и В установлены допол­нительные комплекты встречно включенных тиристоров. При нажатии кнопки «Пуск вперед» включается реле KI, которое подает напряжение на управляющие электроды тиристоров, участвующих в пуске «Вперед». При нажатии кнопки «Пуск назад» включается реле КЗ и подастся на­пряжение на управляющие электроды тиристоров, участвующих в пус­ке «Назад». Питание блока защиты и реле К1 и КЗ осуществляется выпрямителем, питающимся от фаз В и С.

Основные параметры пускателя: U_ном — 380 В; I_ном— 40 А; I_пуск = 360 А при t_пуск =0,4с; электрическая износостойкость циклов; ре­сурс работы не менее 10 000 ч.

Рис. 3. Тиристорный пускатель типа ПТ