Тепловые реле и их выбор. Тенденции развития тепловых реле.

Тепловые реле (РТ) их выбор:

В процессе эксплуатации – перегрузки, сопровождается превышением I ном. значения в (6-8)раз. Основной причиной возрастания I эл.магнитных и эл. двигательных приводов: , также обрыв одной из фаз, когда ток в оставшихся фазах увеличивается. противо ЭДС – ток статора . Каждое эл. техническое устройство имеет свою зависимость , которое рассчитывается из условия гарантийного срока службы для защиты ЭА от недопустимой длительности.

РТ выполняется на базе биметаллического элемента (БЭ) который представляет собой 2 пластины с различными температурными коэффициентами линейного распределения . Пластины соединяются жёстко сваркой. Если такой БЭ закрепить консольно и нагреть, то он изогнётся в сторону пластины с меньшим . Максимальный прогиб свободного конца элемента .

Это свойство БЭ используется в тепловых реле, для размыкания используемых контактов. Нагрев БЭ осуществляется за счет тепла выделяемого контактором непосредственно в БЭ или в специальном нагревателе, лучшие характеристики при комбинированном нагреве. Возврат реле в исходное положение после срабатывания осуществляется вручную кнопкой или автоматически, через (1,5...3) мин после срабатывания. РТ выпускается в одно, двух, трёх фазном варианте, они применяются либо индивидуально либо в комплекте в с магнитными пускателями. Бывают: РТТ- лучшие, РТЛ. Эти реле применяются с магнитными пускателями ПМЛ, ПМА.

Оба реле 3-х фазные. Конструктивно: пластмассовый корпус с 4-мя ячейками. В 3-х ячейках биметалические элементы с нагревателями и выводами, 4-й используемый механизм для размыкания цепи катушки контура и вспомогательной цепи сигнализации.

Основные параметры:

1. это наибольшее из номинальных напряжений главной цепи при котором реле может применятся.

2. это максимальный допустимый длительный ток реле из условия допустимого нагрева.

3. номинальный ток биметалического элемента реле.

Это наибольший ток длительное протекание которого не вызывает срабатывания БЭ. В инж. практике называют током не срабатывания.

В одном корпусе РТ БЭ с разным знаком номин. токов, при этом .

4. Диапазон регулирования в РТТ % относительно номинального значе ния; в РТЛ %.

5. ВТХ .

Время-токовые характеристики теплового реле:

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы. При идеальной защите объекта зависимость tср=f(I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

17. Транзисторное реле с ОС по напряжению. Эл. схема, принцип действия, характеристика управления i_н = f(e_У).

Эл схема на рис 6.3. с принятым положительным направлением токов и напряжений. ОС по U осуществляется путём подачи Uвых=Uкэ₂ на вход усилителя R_ОС=R₀. Поскольку вых сигнал снимается с коллектора VT2 и подаётся на вход усилителя параллельно ЕУ, то такая ОС называется коллекторной или параллельной. Данная ОС является ПОС, то есть усиливает действие входного сигнала. е_у↓. Iу↓- VT1 призакроется →Uкэ1↑→I_б2↑→VT2

приоткроется → Uкэ2↓ VT2 ещё более призакроется →φ₁ на эммитрерном переходе ≈0. На рис 6.4. (а) исходная хар- кА управления без ОС I_б1= Iу+ Iо, так как VT управляется током, то введение ОС те же выходные параметры п.п. реле, что и без ОС будут получены при прежнем I_б1, то есть при Iу меньшем на величину Iо. При этом будет меньше е_у. то есть характеристика сместится в право, но Iо=f(е_у);1) VT2 находится в отсечке , , то есть участки характеристики управления 1 ого и 2 ого каскадов соответствующие режиму отсечки VT2 (левее точки О2 смещается в право на величину . 2) VT2 находится в активной зоне. По мере приближения к режиму насыщения VT2 φ₂ ↓ в результате . По этому по мере приближения VT2 к насыщению характеристики каскадов с ОС сближаются с хар-ками без ОС. 3) VT2 в насыщении, в этом режиме доли вольта, поэтому . Значит участки хар-ки левее точки Н2 при введении ОС практически не изменяются. Введение ПОС увеличивает крутизну участков хар соответствующих активной зоне. Крутизна характеристик будет тем выше чем глубже ОС, ↑ОС достигается ↓Rо. При Rо< Rо.кр знак крутизны изменяется и усилитель переходит в релейный режим работы (6.4 б). Для рассматриваемой схемы Rо.кр= Rу- внутреннее сопротивление упр сигнала. 1 Если управление усилителем от источника U, когда Rу→0, то Rо.кр→0 в результате в усилителе релейного режима не выполнимо. 2 Если управление ведётся от источника тока тогда Rу→∞, Rо.кр→ ∞ тогда условие релейного режима можно выполнить. П.П.р с ОС по U хорошо согласуются с источником тока и не согласуются с источником U.

, рис 6.5 (а)

Из характеристик управления видно, это определяется положением точки (рис 6.4 б).

Сдвиг т. происходит под действием на величину , .

определяется положением точки , в которой VT2 находится в режиме насыщения независимо от величины , поэтому сдвига точки нет и не зависит от . характеризует ширину релейной характеристики и определяет .

. При . При , , ; при релейный режим прекращается.

Зависимость и на рис 6.5 (б). БТ управляется током, то значение VT1 и при срабатывании и возврате не зависят от тока и контактного реле не зависит от сопротивления цепи управления. в момент ср. и возврвта будет постоянным не зависимо от . ; ; ; . Поэтому с модули ; . Различные U из за того, что возвращение происходит более интенсивно, из-за влияния на реальный ток – , протекающий через вход реле (эмиттерный) переход VT1.

Т.о. возрастание обусловлено 2-мя причинами: и ОС , поэтому идёт круче; обусловлено только 1 причиной .

18. Транзисторное реле с ОС по току. Эл. схема, принцип действия, характе­ристика управления i_H = f(e_У).

Эл. Схема с принятыми “+” направлениями i и U на рис 6.6

В усилителе ОС по i осуществляется включением резистора ОС – в эммитерные цепи обоих VT, при этом проходя по создаёт падение , . Это напряжение является , т.к. включён в цепь эмиттеров VT, а включено последовательно с источником управляемого сигнала , то данная обратная связь называется эмиттерной или последовательной. Принцип действия аналогичен усилителю с ОС по U.

1. Рассмотренная ОС также является ПОС, т.е. сигнал ОС усиливает действие входного сигнала. , то – VT1 призакроется следовательно – – VT2 приоткроется – – . – является всегда запирающим. VT1 еще больше призакрылся.

2. всегда + и является запирающим VT1. на рабочем участке характеристики должно быть поэтому “–” т.к. она должна создать отпирающее U на эмиттерном переходе VT1, поэтому ОС сдвигает характеристику влево на величину . для создания прежнего и следов-но прежнего неоходимо скомпенсировать “+” , т.е. она должна в отрицательную сторону.

3. , , чем , - низко Ом, . Эта зависимость на рис 6.8 (а)

4. , на рис 6.8 (б)

Отл. Крутизна , чем , т.к влияет на ОС, с ОС, с ОС падает.

, чем , , т.е уменьшается сдвиг т. Н2 влево, - , изменение

вызывали два фактора: 1) при 2) при – – . На влияет только 1-ый фактор.

Сравнение этих реле.

ПР с ОС U: характеризуется повышенный; повышенный;

ПР с ОС по I: повышенный; повышенный.

Выводы: 1) по кратности изменения тока схемы практически одинаковы 2) ПР с ОС U ; ПР с ОС I , то эти реле по основным параметрам по , по , , , . Схемы одинаковы 3) применение той или иной схемы определяется характером источника управляемого сигнала, а именно если управление ведётся от источника близкого к источнику U , то следует отдавать предпочтение ПР м ОС I. Если управление ведётся от источника I , то следует применять ПР с ОС U.

19. Полупроводниковое реле с релейным органом на логических элементах. Эл. схема релейного органа, принцип действия, характеристика управления U_вых = f(e_y). рис 6.9

Основные параметры логических элементов на основе МОП структуры: 1) R_ВХ=∞; 2)R_вых≈0; 3) U_вых≈U_пит≈0; 4) Пороговое напряжение U_пор≈0,5U_пит

Здесь релейный орган РО реализуется на двух последовательно соединенных логических элементах (ЛЭ). При этом выход реле соединяется с входным делителем R1,R2, который образует цепь обратной связи. В сопротивление R1 включено внутреннее сопротивление источника. Релейный гистерезисный вид характеристики управления схемы обеспечивается зависимостью напряжения на входе первого логического элемента U_ВХ от выходного напряжения U_ВЫХ. U_ВЫХ при переключении меняется скачком. U_вых= ≈U_П; U_вых= ≈0 при переключении U_ВХ1 меняется на величину ∆U_ВХ1;

РАБОТА СХЕМЫ РЕЛЕ: При малом сигнале управления е_у, когда U_вх1< U_пор, логичес-кие элементы остаются в исходном состоянии, при котором U_вых= ≈0. В этом состоянии напряжение U_вх1 линейно нарастает при увеличении сигнала управления е_у. - закон изменения напряжения на входе первого логического элемента

Когда Uвх1 достигает порогового значения, т.е. U_вх= U_пор=0,5U_пит (*) происходит переключение логических элементов и на выходе РО появляется сигнал высокого уровня U_вых= =U_П. Напряжение срабатывания определяется из (*): . Новое устойчивое состояние сохранится, пока U_вх1>U_пор. По методу суперпозиций:

; ;

е_у.п= е_у.ср – е_у.в = U_П∙(R1/R2)

Регулирование: 1) Путём суммирования R1 и R1; 2) Независимое регулирование напряжения срабатывания и возврата – достигается путем разделения цепи обратной связи для начального и конечного состояний с помощью диодов и сопротивлений (на. рис)

ИЗМЕНЕНИЕ ХАР-КИ УПРАВЛЕНИЯ: 1)рис: 2) увеличить R2 → уменьшится ширина петли

20. Полупроводниковое реле с релейным органом на операционном усилителе. Эл. схема релейного органа, принцип действия, характеристика управления U_вых = f(e_y). рис 6.12

При необходимости создания полупроводниковых реле с повышенной стабильностью и точностью напряжений срабатывания и возврата е_у.ср и е_у.в, релейный орган выполняется на операционном усилителе (ОУ). ОУ – это дифференциальный усилитель постоянного тока с критически идеальными параметрами: коэффициент усиления К_у→∞, R_вх→∞, R_вых→0; перевод ОУ в релейный режим работы осуществляется введением положительной обратной связи, путём подачи напряжения обратной связи U_ос на его прямой вход. Характеристика управления неинвертирующего ОУ (сигнал управления подается на прямой вход). Переключение ОУ происходит в момент равенства: U_нн= U_пр. Разные напряжения срабатывания и напряжения возврата обеспечиваются скачкообразным изменением напряжения обратной связи U_ОС, т.е. напряжением на одном из входов (прямом). Выходное напряжение ОУ U_{вых.ОУ.мах}≈ U_пит.

Электрическая схема замыкающего РО:

При срабатывании выходное напряжение U_вых меняется от минимального значения до максимального. На схеме UОС формируется на резисторе R5 делителя напряжен. R4 - R5 и подаётся на прямой вход ОУ. НА этот же вход подаётся управляющий сигнал е_у, т.е. релейный орган РО выполнен на неинвертирующем ОУ. На инвертирующий вход подаётся напряжение смещения U_СМ, которое формируется на резисторе R1 делителя напряжения R1 – R2; сам делитель подключен к «+» шине источника питания. Напряжение на инвертирующем входе

При е_у=0 U_ИН – U_СМ положительное и по модулю U_СМ> U_ПР и тогда это напряжение будет больше на прямом входе. Поэтому U_вых.ОУ будет отрицательным, U_вых.ОУ ≈ – U_П, поэтому напряжение в точке 1: U₁= – U_СТ.VD1; U_вых.ОУ= – U_СТ.пр = – U_СТ2.

U_пр = U_ОС = ; при увеличении сигнала управления е_У напряжение на прямом входе U_пр будет линейно возрастать по соотношению будет равно:

, пока е_У< е_У.СР.

При е_У=е_У.СР U_ИН = U_ПР, происходит переключение ОУ, в результате U_вых.ОУ = + U_П, при этом скачком меняется напряжение на цепи ОС; U₁= + U_СТ; U_вых.ОУ = +U_СТ;

U_ОС = ; - скачком возрастает на 2U_ОС – это новое устойчивое положение релейного органа, которое сохраняется при всех значениях е_У >е_УВ. Напряжение срабатывания и возврата определяются из условия переключения ОУ: ; ;

напряжение возврата:

; ;

Отсюда находим напряжении переключения:

Регулирование е_У,е_УВ осуществляется путем изменения сопротивления резистора R5

1) R5=0, U_ОС=0; U_УП =0;

е_УСР = е_УВ = U*_СМ; -приведенное к напряжению управления, напряжение смещения.

2) R5 повышается (см. график).

Полупроводниковое аналоговое реле времени. Эл. схема, принцип действия, время срабатывания и время возврата. рис 6.13

Благодаря большому диапазону выдержек времени, высокой надежности, точности, ¯габаритов ПРВ находят все большое применение.

Принцип создания выдержек времени:

Аналоговый, основанный на п/п в RC – контуре

Для создания выдержки времени, используется заряд, разряд, перезаряд С до заданного порогового U, e_y.ср порогового элемента.

функциональная схема ПРЗ

Х_к – хронирующий контур, выполненный на базе зарядно-разрядной RC-цепи с постоянной времени,

t=RC и ключа S. ПЭ – пороговый элемент, выполняемый на ОУ без ОС или с ПОС

Применение ОУ дает более высокую удельную выдержку времени.

- выдержка времени на единицу емкости хронирующего контура, который является наиболее габаритным элементом реле, поэтому t_выд.уд является одним из основных параметров реле, характеризующих его качество. Чем ­ t_выд.уд тем более качественно реле, тем ¯ габариты.

А – выходной усилитель; К – катушка электрического магнита малогабаритного реле, предназначенного для усиления и размыкания выходного сигнала ПРВ.

Принцип действия: при установке S в положение 1 начинается выдержка времени в течение которой С зарядится по експонециальному закону Uc=Uп(1-e^t/t); t=RC при достижении Uос=Uоп происходит срабатывание® , при установке переключателя в пол-е 2 начинается разряд С по соотношению Uс=Uоп=Uп×e^-t/tв, происходит ПЭ в исходное состояние, . На рис. представлена эл. схема выполненная на выше рассмотренном принципе.

Пр. действия: при подаче Uпит на инвертирующем входе ОУ устанавливается напряжение:

, Uст – выходное стабилизированное напряжение параметрического стабилизатора, выполненного на VD1 и R5.

На прямой вход подается Uc RC-цепи, выдержка времени начинается с момента установки S в положение-е 1.

При переключении ОУ, VT включается i_к скачком ­, реле включается.

Если S в положение 2 начинается выдержка времени на возврат С разряжается по разрядной цепи CR4 c tp=CR4

Т.о. t_ср и t_в не зависят от колебания Uп и регулируются изменением сопротивлений резисторов R1, R2, R3, R4, при этом изменяется либо постоянная времени, либо величина Uоп.

Диод VD1 обеспечивает надежное запирание VT; VD3 снижает перенапряжения возникающие при отключении реле.

22. Тиристорный коммутационный аппарат постоянного тока. Эл. схема, принцип действия, временные диаграммы . рис 6.15

В настоящее время наибольшее применение находят однооперационные тиристоры – это п/п приборы, которые управляются лишь при включении, поэтому при использовании их в цепях постоянного тока необходимо обеспечить их принудительное выключение.

Практическое применение – конденсаторные коммутирующие узлы (КУ). В них С выполняет роль источника коммутационного U. Рассмотрим базовую схему ТирКа постоянного тока и временные диаграммы на активную нагрузку.

При замыкании кнопки «пуск», в момент времени t = 0 подается управляющий импульс i_у1 на силовой VS1. VS1 включается и по нагрузке Rк начинает протекать ток, величина которого равна

одновременно через VS1 начинает протекать ток зарядный Cк

, ток i_vs1 имеет всплеск обусловленный зарядом Cк. Cк заряжается с полярностью на данном рис. Для выключения VS предусмотрен коммутационный контур, который выполнен на базе Cк, вспомогательного VS2 и резистора R1.

Для выключения нагрузки, нажатием кнопки «СТ» подается i_y2 на управляющий электрод VS2. VS2 включается и он соединяет коммутационный конденсатор Cк параллельно силовому VS1. В результате на VS1 подается обратное U конденсатора» Uпит.

Cк подает Uобр на силовой VS1, начинается разряд Cк.

Т.к. в разрядном контуре отсутствует L разрядный ток будет нарастать скачком, т.е. практически мгновенно i_vs1 уменьшается до 0 он выключается. Cк продолжает разряжаться по Cк – VS2 – источник питания – Rн и левая обкладка C. t_р=Cк×Rн – постоянная времени разряда, она будет определять скорость разряда конденсатора. В процессе выключения VS1 к нему приложено Uобр, которое =Uс(Ск), т.е. к VS приложено Uобр в течение времени t_обр это время должно быть достаточным для того, чтобы VS1 перешел из состояния высокой проводимости в состояние низкой проводимости, в противном случае VS включается вновь после момента времени t_з, когда к VS будет прикладываться Uпрямое, поэтому для надежного выключения VS1 выполняются условия: t_обр>t_{выкл tвыкл} – время выключения VS1. t_обр определяется путем решения дифференциального уравнения контура разряда, отсюда t_обр=C_к×R_н×In2=0,69×C_к×R_н. Минимальная емкость коммутационного конденсатора необходимая для надежного выключения силового VS.

,

где Кн=1,5…2, коэффициент, который учитывает изменение t_выкл при несовпадении температуры структуры VS, коммутируемого тока, Uобр, скорости приложения Uпр с классификационными значениями.

При Rн – Lн L будет препятствовать резким изменениям тока i_н Þм ожно сделать допущения: i_н в течении интервала коммутации t₂ – t₄ остается неизменным. При данном допущении Cк будет перезаряжаться неизменным током нагрузки i_н с постоянной скоростью. При этом напряжение на С буде изменяться по линейному закону.

Отсюда следует, что t_обр­Þпри RнLн min С_к.доп¯

Процесс выключения ТирКА заканчивается выключением VS2. Для этого необходимы условия:

т.е. сопротивление R1 должно быть повышенным. Повышенное значение сопротивления R1 увеличивает время заряда Cк при включении ТРК (0-t₁) t_з=R1×Cк – увеличивается.

В результате ограничивается допустимая частота коммутации, которая определяется суммой интервалов 0 – t₁ и t₂ – t₄ в течение которых протекают переходные процессы при включении и выключении ТРК. Следовательно к емкости Cк и к сопротивлению резистора предъявляются противоречивые требования, для надежного выключения ТРК значения этих величин должно быть повышенным, а для высокого быстродействия пониженным. (оптимальное соответствие R1и Cк)

Недостатки схемы ТРК следующие: бросок тока i_н при выключении, которые достигают значений

это объясняется последовательным включением конденсатора с источником питания при включении VS2. Этот бросок будет особенно значительным при аварийном отключении, когда Rн=0 зависимость t_обр=f(Rн). В результате ТРК имеет i_max.доп = i_н.max (соответствующий R_нmin) превышение которого приводит к срыву коммутации.

Необходимость в значительном сопротивлении R1, что снижает предельную частоту коммутации ТРК. Указанные недостатки можно устранить усложнением схемы. Однако, если ТРК предназначен для коммутации только Iном при небольшой частоте коммутации, то все недостатки становятся не существенными. В случае возникновения аварийного режима, когда i_н превысит значение тока I_{у.встав.} ТРК отключит цепь автоматически, т.е. без подачи постороннего сигнала.

При i_{у.вставки} напряжение на Rш (измерительном шунте) U_ш=U_ш.ср при котором включается вспомогательный VS2 и отключает основной VS, который отключает цепь. U_ш.ср=U_у.вкл+U_VD1+U_стаб., где U_у.вкл – минимальное допустимое значение U на управляющем электроде VS2 необходимого для его включения. I_у.вст регулируется Rш и подбором стабилитрона по параметру Uстаб. Высокое быстродействие позволяет прервать Iкз за долго до момента достижения им максимального значения. Обладают ярко–выраженной ограничивающей способностью по току, предотвращают разрушающее воздействие Iкз

Область применения: на базе рассмотренного ТРК могут быть созданы

1.Контактор постоянного тока. 2. Автомат защиты и коммутации силовой цепи. 3. Силовой симметричный триггер, который подключает одну нагрузку при наличии или или другую нагрузку при наличии .

23. Тиристорные коммутационные ЭА переменного тока. Эл. схема, принцип действия, временные диаграммы . рис 6.17

Они не треб. спец. устройства для выкл. VS. Они выкл. автоматически. при подходе анодного тока к нулевому значению. Силовой блок полюса ЭА м/б выкл по 4 вар на рис 6.16. Из этих вариантов наиб простым и нашедшим наиб. практич. применен. является вар а). На рис б) ЭА имеет 2 VS и 2VD причем у VS объедин. катоды, поэтому эти VS могут управляться от. ист. упр-го. сигнала с одним выходом.

Вариант полюса по рис. в) сод. один VS, но этот вар-т может примен-ся лишь при работе на активную нагрузку с f 50 Гц и изм. относ. неб. токах.

Вариант г) выполнен на семмисторе, но семистор уступает по надежности и предельному току и напр. однооперационному VS. Варианты б),в),г) применяется в коммутационных. аппаратах. на небольшую мощность.

Выбор тиристоров

В сх. а),б) среднее знач-е тока i В схеме а) обратное напр-е:

, В сх. б) обр. напряжение: . В сх. г) ;

Пример: рассм. ТирКА с силовым блоком по сх. а) рис 6.17

Здесь управление двумя встречно || вкл-ми VS осуш-ся с помощью цепи, состоящей из резисторов R1,R2,R3

и ключа S. Эта цепь подкл-на на анодное UV5.l2 выбир-ся из условия ограничения амплитуды импульса тока упр-я до допуст. значения.

, где – амплитудное допустимое. значение управляющего тока тиристора. Диоды VD1 и VD2 необходимы для защиты управляемых переходов VS от Uобр при “–“ напряжении на их анодах. При включении ключа S в первый же полупериод при достижении током управления Iу отпирающего значения Iу.отп один из VS вкл-ся. При вкл. VS имеет место задержка включения на угол , кот необходим для того, чтобы Iу, изменяясь по закону sin от нуля до iу. отк. Миним. значение , но тиристоры имеют разброс параметров. В результате в кривой тока нагрузки появляется постоянная составляющая. Когда это недопустимо то угол выравнивается с помощью подстроечных резисторов R1,R3. Схема управления с питанием от анодного напряжения широко применяется в ЭА.

Она проста надежна и имеет потери мощности на управляемом переходе. Последнее объясняется фактически импульс. управлением. Как только VS включается, то анодное до 1…2 В, Соответственно управляющее напряжение до

1…2 В и ток iу практически прекращается до 0. Управление VS здесь удобно вести не путем изменения параметров цепи управления как в транзисторных усилителях, а путем коммутации цепи управления ключом S. Упрощается цепь управления и ее надежность,снижаются требования к стабилизации параметров цепи управления, т.к. она буде работать в ключевом режиме. Повышается общий коэффициент усиления, т.к. мощность переключения ключа S < мощности цепи управления тиристором.

В качестве ключа S м/б исп. контактные элементы (герконы) или бесконт-е (маломощн симмистор). Они обладают усилительными свойствами. В результате ЭА являетсяся по существу 2- Каск. релейн усилителем с силовым VS в выходном каскаде. ТирКА ~ тока может работать не только в режиме контактора, но и в режиме РН, осуществляющего регул-е напр-я, а след-но мощ-ти, поступающей к потребителю энергии.

Тиристорный регулятор переменного тока. рис 6,18

В настоящее время регулирование мощности, подводимой к приемнику энергии~ тока осущ-ся в большинстве случаев тирист. РН.

Назначение RC: Тиристор VS обладает инерционностью, ему необх время для перехода из состояния высокой в низкую проводимость. Поэтому при выключении VS ток начинает нарастать при переходе тока через 0 по тому же закону что и при подходе к 0. В результате при акт-инд нагрузке возн перенапряжения, называемые коммутационными. Коммутац. перенапряжения, зависят от L коммутационной цепи динамич свойств VS.
В зависимости от сочетания этих факторов max значения комм. перенапр. без принятых мер их могут достигать значений в (3…5) раз Uсети(амплит). При встречно || соединении VS коммут. перенапр-я, прикладываемые к VS является одновременно обратными для запирающегося VS и прямыми для отпирающегося VS. VS боятся и скорости нарастания Поэтому защитные меры должны быть направлены как для комм. перенапряжения так и на скорость нарастания Uпр.

Решение обеих задач достигается шунтированием VS RC-цепью. Объяснение коммутационных напряжений и скорости их нарастания аналогично объяснению при шунтировании контактов RC цепью.

РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАР.: Регулир. действ. знач. пер. напр. осущ. фазовым способом т.е. регул. фазовый угол подключения нагрузки к Uc путем измен. угла управления α тиристорами в диапазоне от 0 до 180°. При регул. α будет меняться угол проводимости λ тиристоров, при этом при акт.нагрузке угол пров. λ=π-α, поэтому при α↑ λ↓ в результате уменьш.действ. знач. напряж. на нагрузке.

Это соотнош. позвол. постр. регул.хар-ку Uн=f(α) для работы регул. на акт.нагр. При LR-нагр. Lн препятствует резким измен. тока и затягивает его прохождение через VS на угол затяжки . В рез при LR нагр. λ↑ на . При этом на интервале (α;π) когда ток и напр. имеют одну и ту же полярность сеть отд.энерг. потребит. А на интервале (π;π+ ) где напряж. иток имеют разн. полярн. энерг. возвр. в сеть. В ωt=α+λ Iн=0 работающий VS выключается и наступает без токовая пауза, до момента вкл. встречного тирист., котор. вкл. в момент подачи управл. импульса и рег. напряжения работает в режиме РПТ. При ↑α длительность интервала при котором энергия поступает из сети в потребитель ↓, ↓ длительность при котором энергия возвращается в сеть → безтоковая пауза возрастает. при этом U на нагрузке с ↑α будет ↓, но рег. хар-ка пойдёт выше относительно хар-ки при акт. нагр. Возрастание действ. знач.Uн при одном и том же угле α объясняется большей площадью ограниченной кривой напряжения (временные диаграммы)
При α=φн=arctg(ωLн/Rн) безтоковая пауза исчезает. Ток становится синусоидальным, наступает РИТ. При котором Uн= Uн.max=Uc, при дальнейшем ↓α Uн остаётся постоянным и равно Uc, РН при 0…φк не регулирует Uн, то есть в режиме РНТ РН не осуществляет регулирование напряжения Uн. При этом тиристоры включаются не в момент поступления управляющих импульсов, а в естественные моменты перехода тока через 0, или на управляемом входе будет управляющий импульс. Регулирование с α> φн.
Вывод:
1. Uн зависит не только от Uс,α, но и от характера нагрузки.
2. Uн регулируется только в РПТ, когда α> φн так как в процессе работы φн может измениться, то управляющие импульсы должны быть длительными.

Импульсный транзисторный регулятор постоянного напряжения. рис 6,20

РН предназначены для регулирования и стабил-и пост. напряж-я на потребителе. РН подразделяется на непрерывного и импульсного действия. РН непре. действия обесп. высокое качество вых.напряж-я, но имеют низкий КПД. РН средней и большой мощности выполн. исключительно импульсными. Типы РН: 1)понижающий 2)повышающий 3)инвертирующий

Пониж.импульсный РН (рис.6.23).

S - силовой управляющий ключ, выполн.на базе транз-ра с полевым управл-ем (МОП или БТИЗ). Оба силовых транз-ра предназн.для работы в ключевом режиме с повыш. частотой, что позволяет уменьш.размеры сглажив.LC-фильтра.S - преобраз. пост вых. напряж-е в имп. Ud. Сглажив. LC-фильтр преобраз.имп. напряж-е Ud в пост Uвых, отфильтровывая перем.составл. Ud. Диод VD обесп. режим непрер. тока в нагрузке Zн и снижает перенапряж-я в схеме, возник. при ключевом режиме работы транз-ра. Uвых=(1/Tп)*ИНТЕГРАЛ от 0 до tи [Uвх*dt]=Uвх*tи/Tп=Uвх*tи*fп=Uвх*Кз=Uвх/q.

Tп=tи+tп - период повторяемости имп-ов. Кз=tи/Tп, fп=1/Tп, q=Tп/tн.

Его принцип действия аналогичен тиристорному регулятору напряжения, но есть некоторые особенности:

1.Силовой ключ S выполняется на базе транзисторов с полевым управлением, а именно силовых или МОП транзисторов или БТИЗ. 2. Повышают частоту переключения f СУ выпускается на базе формирователя импуль-сов управления ФИУ, которые доведены до интегрального выполнения. 3.Применяются LC фильтры. Uвых=Кз*Uвх=Uвх/2. Расчет параметров фильтра проводится из условия обоснования заданного коэффициента пульсаций Кп выходного напряжения. Кп=ДельтаUвых/Uds=Кз*(1-Кз)/(4LC*(fп)^2) - (1), где ДельтаUвых - отклонение выходного напряжения от среднего значения, fп - частота повторения. Кп зависит от Кз, т.е. в процессе регулирования U, зависимость Кп=f(Кз) имеет вид - Рисунок!!!, Кпмакс при tи=0,5Тп, Uвых=0,5Uвх. Учитывая соотношение (1) и данную зависимость можно рассчитать LC по условию заданного в техническом задании Кп: LC=0,25/(4*Кп.доп*(fп)^2)=1/(16*Кп.доп*(fп)^2).

Расчет индуктивности реактора фильтра:

L реактора д/б оптимальной, т.к. с одной стороны при повыш. L уменьшается пульсация тока реактора ДельтаI2 и коэф-т кратности тока реактора Кi сниж. ДельтаIL=Uвх*(1-Кз)*Кз/(2*L*fп), Кi=IL.max/IL=1+ДельтаIL/IL=1+Uвх*(1-Кз)*Кз/(2*L*fп*Iн), где IL - среднее значение тока реактора. С другой стороны повыш-е L ухудшает массогабаритные параметры реактора. Для современной элементной базы ТРН средней мощности по массогаб. пок-лям явля-ется режим работы с fп=(10..100) кГц и (1,2..1,3). Учитывая данный Кi и зависимость Кi=f(Кз) можно рассч. соотношение для индуктивности реактора L=0,25*Uвх/[(0,4..0,6)*fп*Iн] - оптимальная индуктивность

Дата добавления: 2015-07-11