Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема управления двумя тиристорами

Схема управления двумя тиристорами

Источники питания />Регуляторы мощности />Многоимпульсное управление тиристорами

Многоимпульсное управление тиристорами

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна

С.Ю. Стебенев, г. Луганск РА 6’2007
Схем управления тиристорами и симисторами существует много, очень короткий список наиболее интересных из них приведен в [1 —6]. Проблемы, о которых говорится в статье, присущи обоим типам электронных приборов, поэтому далее в тексте указывается один из них. Самые простые тиристорные регуляторы состоят из 3-5 деталей [1], сложные могут содержать до десятка цифровых и аналоговых микросхем [4]. В быту тиристорные регуляторы применяются в зарядных устройствах, для регулирования освещенности, мощности нагревательных приборов, температуры жала паяльника и т.д.

В промышленности, в основном нашли применение 3-фазные регуляторы. Используются они как возбудители для мощных синхронных двигателей, регулируемые выпрямители в гальванике, мощные зарядные устройства, схемы питания электроприводов постоянного тока, а также на электротранспорте. При всем многообразии схем и решений можно отметить следующее: работоспособны все схемы, начиная с самых простых.
Существуют некоторые задачи, с которыми простые схемы управления не справляются, устройство в целом начинает вести себя непредсказуемо. Связано такое поведение с видом и характером нагрузки, мощность в которой пытаются регулировать. Например, схемы [2, 6] прекрасно работали с электроплиткой и настольным светильником, но очень плохо — с электроинструментом и при попытке регулировать сварочный ток (по первичной обмотке сварочного трансформатора). В первом случае, намоточный станок на базе старой электродрели при попытке регулировки оборотов начинал работать неустойчиво (с ощутимыми рывками), во втором — сварочный ток не регулировался, так как не удавалось зажечь нормальную дугу (сам сварочный аппарат обладал «мягкой» характеристикой, без регулятора
прекрасно варил). Собранные по предлагаемой схеме регуляторы, справились с этими задачами.
Электрическая принципиальная схема устройства (рис.1)

состоит из формирователя пилообразного напряжения, каскада сравнения и генератора управляющих импульсов. Режим по постоянному току каскада на VT1 выбран так, что на его коллекторе появляются положительные импульсы длительностью около 0,5 мс в каждый момент перехода сетевого напряжения через нуль. Транзистор VT2 разрядный, на конденсаторе С2 при его заряде через R5 формируется напряжение, близкое к пилообразному (экспоненциальное). Каждые 10 мс транзистор VT2, открываясь, разряжает конденсатор С2. Генератор управляющих импульсов собран на транзисторе VT3 по схеме блокинг-генератора. В отличие от классической схемы в данном блокинг-генераторе на импульсном трансформаторе прибавилась дополнительная обмотка 1а. Благодаря этому появилась возможность управлять работой генератора. Выводы обмоток трансформатора Т1 сфазированы так, что блокинг-генератор вырабатывает управляющие импульсы в те моменты, когда на аноде VD7 напряжение выше, чем на аноде VD6. С помощью резистора R6 можно задавать напряжение на аноде VD6 и тем самым изменять момент включения тиристора. С выходной обмотки 3 пачки управляющих импульсов с частотой заполнения около 2 кГц поступают на управляющий электрод тиристора, обеспечивая его надежное отпирание, независимо от характера нагрузки. Осциллограммы в основных точках схемы показаны на рис.2.

О преимуществах многоимпульсного управления пишется, например в [3, 4]. Тиристор и симистор не являются полностью управляемыми приборами, они открываются управляющим импульсом, если в это же время к катоду и аноду
приложено напряжение, отличное от нуля (для тиристора еще и в прямой полярности), закрываются приборы самостоятельно, в момент, когда исчезает напряжение между анодом и катодом. В этой особенности
данных приборов и заключается возможная нестабильность работы схем регуляторов. При работе на чисто активную нагрузку проблем не возникает даже в самых простых схемах. Картина меняется, когда к регулятору подключают нагрузку с прерывистым характером (коллекторный электродвигатель).
В зависимости от физического состояния коллекторного и щеточного узлов двигателя при его работе ток в якорной цепи может прерываться, тиристор в данном случае самостоятельно выключится до окончания текущего полупериода питающего напряжения. Произвольное неуправляемое выключение не позволяет поддерживать заданный режим работы. В такой ситуации выручает многоимпульсное управление, генератор управляющих импульсов выдает не один управляющий импульс, как в большинстве известных простых схем управления, а пачку импульсов с частотой заполнения 2. 4 кГц. При таком способе управления силовой ключ открывается первым импульсом из пачки, если ток в цепи прервется и тиристор отключится до окончания текущего полупериода, он вновь будет включен ближайшим, последующим в пачке управляющим импульсом.
Схожая картина происходит при работе тиристорных регуляторов на индуктивную нагрузку (например, первичная обмотка сварочного трансформатора). При этом в момент включения тиристора в обмотке трансформатора происходит переходной колебательный процесс, который также может вызвать преждевременное отключение тиристора (проявляется не всегда, зависит от конструкции трансформатора, установленного угла включения тиристора и даже от характера нагрузки во вторичной обмотке). Многоимпульсное управление помогает и в этом случае.
Конструкция и детали
Схема собрана на плате из одностороннего стеклотекстолита (рис.3).

К деталям особых требований не предъявляется. Единственная нестандартная деталь — это импульсный трансформатор. Трансформатор намотан на броневом сердечнике Б26, феррит 2000НН. Обмотки 1а, 1б содержат по 40 витков ПЭЛ 0,2, намотанных в два провода. Обмотка 2 содержит 40 витков ПЭЛ 0,3, мотать обмотку нужно так, чтобы ее выводы расположились против выводов обмоток 1 а, 1б. Обмотку 3 наматывают поверх остальных, она содержит 50 витков ПЭЛ 0,2. Если схема будет применена в выпрямителе или регуляторе с двумя тиристорами, понадобится еще одна такая же обмотка. Намотка равномерная. При намотке, разнополярные выводы обмоток лучше делать разной длины (например, все выводы начала -короче). При сборке это поможет правильно распаять выводы трансформатора. Светодиод LED1 импортный диаметром 3 мм красного цвета свечения, он сигнализирует о включении схемы в сеть. Симистор, один или два тиристора, выбирают исходя из конкретного применения схемы. Для проверки возможностей данной схемы она испытана с симисторами КУ208А, ТС122-25, ТС142-80. Замечаний по работе во всех трех вариантах не было. Переменный резистор любого типа, желательно группы «А». Резистор R1 импортный, можно установить МЛТ-2, отформовав выводы.
Настройка
Если монтаж произведен без ошибок, все детали исправны и импульсный трансформатор подключен правильно, схема в настройке не нуждается. Необходимо помнить, что симистор открывается управляющими импульсами отрицательной полярности при любой полярности напряжения, приложенного к катоду и аноду. Если данная схема будет использоваться для управления тиристором, выводы от точек «а» и «б» необходимо поменять местами («б» — к управляющему электроду, «а» — к катоду тиристора). При правильной работе схемы напряжение на нагрузке плавно изменяется от 0 до максимального значения, при изменении положения движка R6 из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее по электрической схеме.
Литература
1. Щербатюк В. Заворачиваем шурупы электродрелью//Радиолюбитель. — 1999. — №9. — С.23.
2. Глухов В. Вертикальное управление тринистором//Радио. -1981- №5-6. — С. 70.
3. Шичков Л. Блок управления тиристорами//Радио. -1982. -№10. -С.22-24.
4. Шичков Л., Алексеев А. Цифровой тиристорный регулятор/f/Радио. — 1986. — №8. — С.56-58.
5. Черный В. Симисторный регулятор мощности/’/Радио. -1986. -№8. -С.20.
6. Приймак Д. Низковольтный тринисторный регулятор//Радио. — 1989. — №5. — С. 78-80.

Читайте так же:
Чем можно заменить домкрат

16.6. Тиристорное управление электроприводом

Основными факторами, обусловившими быстрое развитие тиристорного электропривода, являются следующие: высокий КПД тиристорного преобразователя (0,95—0,97), относительно малые габариты, масса и инерционность тиристоров, незначительная мощность устройств управления.

Использование тиристоров и соответствующих систем управления позволяет получать все требуемые регулировочные характеристикии динамические режимы двигателей как переменного, так и постоянного тока.

Тиристорный электропривод переменного тока. Для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя тиристоры включаются в цепь статора или ротора. В первом случае с их помощью можно регулировать амплитуду (фазное регулирование) или частоту (частотное регулирование) синусоидального напряжения на обмотках статора и, следовательно, вращающий момент на валу двигателя (14.35). Во втором случае можно изменять активное сопротивление цепи ротора и таким образом (рис. 14.25) регулировать его частоту вращения. На рис. 16.9 приведена схема преобразователя (регулятора) переменного напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с двумя встречно-параллельными тиристорами в каждой фазе. Устройство управления синхронно открывает тиристоры в порядке чередования фаз. Изменяя момент времени включения тиристоров (рис. 10.17), можно регулировать амплитуду напряжения основной гармоники. Выключение тиристоров осуществляется автоматически при изменении полярности напряжения соответствующей фазы. Такой режим называется естественной коммутацией.

Искусственной коммутациейназывается выключение тиристора посредством подключения к его выводам какого-либо источника энергии, создающего в нем ток обратного направления. Примером может служить тиристорное управление в цепи ротора асинхронного двигателя (рис. 16.10). Рабочий тиристор Т, замыкающий цепь выпрямленного тока через резистор r1 имеет узел искусственной коммутации. Узел искусственной коммутации содержит вспомогательный тиристор Tвс, резистор г2 и конденсатор С.

Пусть первоначально рабочий тиристор Т открыт, а вспомогательный Твс закрыт. В это время конденсатор С заряжается через резистор г2 так, как показано на рис. 16.10. Подадим теперь на управляющий электрод вспомогательного тиристора Твс отпирающий сигнал из устройства управления. Вспомогательный тиристор включится, и конденсатор начнет разряжаться через него и рабочий тиристор. Так как при этом разрядный ток конденсатора направлен навстречу прямому току рабочего тиристора, то последний выключается. После этого конденсатор перезаряжается через резистор r1 и открытый вспомогательный тиристор.

Читайте так же:
Трубы стальные нержавеющие гост 9941 81

Чтобы вновь включить рабочий тиристор, на его управляющий электрод надо подать сигнал из устройства управления. При этом конденсатор своим разрядным током выключает вспомогательный тиристор, а сам конденсатор перезаряжается, возвращаясь к состоянию, показанному на рисунке.

Следующий цикл начинается с подачи сигнала из устройства управления на управляющий электрод вспомогательного тиристора.

Эквивалентное сопротивление цепи ротора зависит от отношения интервалов времени открытого и закрытого состояний рабочего тиристора. Регулируя это отношение, можно регулировать среднее значение тока ротора и, следовательно, момент, развиваемый асинхронным двигателем.

Одним из наиболее перспективных способов регулирования частоты вращения асинхронных двигателей является изменение частоты напряжения на обмотках статора. Для этой цели широко используются тиристорные автономные инверторы, т. е. устройства преобразования постоянного напряжения в переменное с любым числом фаз.

Рассмотрим простейшую схему однофазного автономного инвертора (рис. 16.11), в которой источник постоянного напряжения Е соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора. Когда тиристор T1 включается сигналом блока управления, а тиристор Т2 закрыт, то источник постоянного напряжения Е подключается к левой половине первичной обмотки трансформатора. Ток этой части •первичной обмотки возбуждает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. При этом во вторичной обмотке трансформатора индуктируется ЭДС, а конденсатор С заряжается, как показано на рисунке.

Если управляющий сигнал включает тиристор Т2, то перезарядка конденсатора С закрывает тиристор T1 аналогично рис. 16.10, а источник постоянного напряжения Е подключается к правой половине первичной обмотки. В магнитопроводе возбуждается магнитный поток противоположного направления, чему соответствует и изменение направления ЭДС, индуктируемой во вторичной обмотке ω2. Частота переменного напряжения, получаемого от инвертора, определяется частотой генератора управляющих сигналов, включающих поочередно тиристоры.

Описанный инвертор может быть использован для плавной регулировки частоты вращения однофазных и двухфазных асинхронных двигателей (см. § 14.18).

Инвертирование постоянного напряжения в трехфазную или многофазную систему напряжений осуществляется аналогично. Обычно в инверторе вместо источника постоянного напряжения Е используется выпрямленное напряжение сети переменного тока. Если для этой цели, так же как и для инвертирования, использовать тиристоры, то выпрямленное напряжение можно регулировать в широких пределах (см. рис. 10.17). Это дает дополнительные возможности для управления асинхронным двигателем.

Устройства, сочетающие в себе тиристорные выпрямители и тиристорные инверторы, принято называть шириапорными преобразователями. В электроприводе иногда используют и более сложные тиристорные преобразователи, например тиристорные выпрямитель — инвертор — выпрямитель.

Применение различных способов тиристорного управления позволяет плавно и экономично регулировать частоту вращения асинхронных двигателей в диапазоне до 50 : 1 и выше.

Тиристорный электропривод постоянного тока. При необходимости регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока и получения специальных характеристик в настоящее время широко используются тиристорные преобразователи. С их помощью двигатели постоянного тока можно подключить к сети переменного тока.

Одна из простейших схем включения двигателя постоянного тока в трехфазную цепь переменного тока приведена на рис. 16.12. Управляющее устройство синхронно включает тиристоры в порядке чередования фаз в положительные полупериоды фазных напряжений (рис. 10.17). В отрицательные полупериоды фазных напряжений происходит естественная коммутация, и тиристоры соответствующих фаз закрываются.

Среднее значение выпрямленного напряжения трех фаз равно напряжению на якоре двигателя постоянного тока (10.10):

где α — угол запаздывания включения тиристоров.

Изменяя угол запаздывания с помощью блока управления, можно изменять постоянное напряжение на якоре двигателя, т. е. постоянный ток в цепи якоря Iя. В свою очередь это приводит к изменению вращающего момента на валу двигателя (13.2).

Блоки управления силовыми симисторами и тиристорами ОВЕН БУСТ

Регулятор напряжения Овен БУСТ

Для управления выходным напряжением на нагрузках применяются регуляторы мощности. Регулятор мощности – это комплектное устройство, в котором совмещены силовые компоненты (тиристоры и симисторы) с управляющей частью. Полупроводниковые компоненты долговечны – не имеют ограничений по частоте коммутаций, и они по большей части остаются в рабочем состоянии на старых установках. К тому же их стоимость составляет большую часть цены регулятора мощности, поэтому приобретать готовые регуляторы мощности нецелесообразно, выгоднее выбирать управляющие блоки отдельно от силовых компонентов.

Компания ОВЕН в качестве управляющего устройства предлагает БУСТ, оставляя силовые компоненты на выбор потребителя. При таком варианте организации не придется поддерживать на складе широкую номенклатуру недешевых регуляторов мощности на случай аварийной или плановой замены управляющих компонентов, ТЭНов/трансформаторов. БУСТ обеспечивает точное регулирование мощности нагрузки, удобен в эксплуатации и имеет долгий срок службы.

Читайте так же:
Сварочный аппарат в среде углекислого газа

ОВЕН БУСТ

Фазный и целочисленный методы управления нагрузкой

Рис. 1. Фазный и целочисленный методы
управления нагрузкой

Линейка ОВЕН БУСТ представлена двумя устройствами (табл. 1). Простой и бюджетный регулятор БУСТ позволяет управлять активной нагрузкой, в основном ТЭНами. Устройство зарекомендовало себя как надежное решение для простых задач.

Подключение к БУСТ2

Рис. 2. Подключение к БУСТ2 встречно включенных
тиристоров или симистора

Более сложный и универсальный регулятор БУСТ2 в удобном корпусном исполнении для крепления на DIN-рейку может управлять не только активной, но и активно-индуктивной нагрузкой. За счет применения специальной схемотехники БУСТ2 не требует специального подбора полупроводниковых вентилей. Он работает с любыми типами стержневых и таблеточных тиристоров/симисторов, а также силовых модулей, у которых постоянный ток отпирания не превышает 300 мА. Выходной импульсный ток управления БУСТ2 в затворы полупроводниковых вентилей достаточен для надежного отпирания в широком диапазоне температур: от -20 до +50 о С.

 Квадранты управления для тиристоров и симисторов

Рис. 3. Квадранты управления для тиристоров
​​​​и симисторов
(Uc – падение напряжения на вентиле,
IG – ток в затворе вентиля)

Основные функциональные возможности приборов БУСТ:

  • работа с одно-, двух- и трехфазной нагрузками;
  • простая настройка с помощью DIPпереключателей;
  • автоматическое регулирование мощности нагрузки поступающими сигналами (4…20 мА) от регулятора (ОВЕН ТРМ101, ТРМ10, ТРМ151);
  • ручное регулирование мощности потенциометром (10 значений);
  • два метода управления симисторами и тиристорами с учетом инерционности нагрузки и уровня помех в сети;
  • защита силовых компонентов от короткого замыкания и превышения номинального тока нагрузки с использованием внешних трансформаторов тока;
  • плавное увеличение мощности нагрузки для предотвращения резких перегрузок питающей сети (до 5 секунд);
  • светодиодная индикация режима работы и мощности (10 уровней от 0 до 100 %);
  • возможность внешней блокировки управления нагрузкой.

Методы управления

Для регулирования мощности на нагрузке БУСТ формирует сигналы, управляющие тиристорами/симисторами, двумя методами: фазовым или по числу полупериодов (рис. 1). Выбор метода управления зависит от инерционности и характера нагрузки. При фазовом методе на входе БУСТа в зависимости от величины сигнала меняется угол открытия полупроводников. Прибор обеспечивает 256 уровней изменения угла открытия на один полупериод, что позволяет плавно изменять напряжение на нагрузке. Фазовый метод используется для управления малоинерционными объектами, быстро реагирующими на изменение напряжения на нагревателе, а также для управления освещением. Недостатком метода является относительно высокий уровень помех, так как переключение полупроводниковых элементов прои

Управление дуговой печью

Рис. 5. Управление дуговой печью

сходит при значении сетевого напряжения отличном от нуля.

Метод управления по числу полупериодов позволяет значительно снизить уровень помех в электросети за счет включения и отключения нагрузки в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Однако период следования управляющих сигналов с БУСТа составляет 256 целых полупериодов колебаний сетевого напряжения (2,56 с), из чего следует, что метод применим только для инерционных нагрузок. Количество полупериодов на выходе БУСТа, а значит мощность на нагрузке, зависит от величины сигнала на входе БУСТа: при максимальном уровне сигнала (100 %) на нагрузку подаются 256 полупериодов, при 50 % – 128, при минимальном уровне полупроводниковые элементы закрыты, и на нагрузку напряжение не поступает.

Защита силовых модулей

При возникновении короткого замыкания или превышении номинального тока нагрузки происходит аварийное отключение БУСТа, таким образом обеспечивается защита тиристоров/симисторов.

Для измерения тока на каждой фазе последовательно с нагрузкой устанавливается трансформатор, вторичная обмотка которого подключается к входу устройства контроля тока. При превышении порога происходит аварийное отключение и управление блокируется. Защитный уровень задается пользователем. В аварийном режиме мигают светодиоды, индицирующие уровень управляющего сигнала. Отключение питания прибора снимает аварийное состояние.

Управление

При автоматическом регулировании мощности сигнал с выхода регулятора подается на управляющий вход БУСТа. Вручную управлять симисторами/тиристорами можно с помощью потенциометра: внешнего (БУСТ), встроенного (БУСТ2).

Для управления вентилями используется выходное устройство – импульсный трансформатор с двумя вторичными обмотками, который позволяет подключать к каждому каналу либо симистор, либо два встречно включенных тиристора с управлением в импульсном режиме (рис. 2).

Прибор имеет функцию блокировки, позволяющую организовать аварийное или технологическое отключение нагрузки. На дискретный вход «Блокировка» подается внешний сигнал типа «сухой контакт». При снятии сигнала блокировки прибор плавно возвращается на заданный уровень мощности.

Требования к симисторам и тиристорам

В схемах регуляторов с блоком БУСТ2 используются полупроводниковые вентили общепромышленного исполнения током до 1000 А:

  • одноквадрантные – тиристоры;
  • трех-, четырехквадрантные – симисторы (триаки).

Квадранты управления тиристоров и симисторов приведены на рис. 3. Квадранты управления вентилями I, II, III и IV отражают все возможные сочетания полярностей напряжения на силовом переходе и токов в затворы вентилей. В зависимости от исполнения симистора или тиристора (квадранта) применяются разные схемы подключения к БУСТ силовых компонентов.

Читайте так же:
Советы для самодельщика приставок к ушм

БУСТ обеспечивает эффективную работу по различным схемам подключения. Рабочий квадрант для конкретного типа симистора выбирается на основе рекомендаций производителя использующегося полупроводникового вентиля. Примеры схем подключения полупроводниковых вентилей VS и снабберных компонентов Rs, Cs, VR к БУСТ2 приведены на рис. 4. Рабочие режимы расположены в квадранте I – для тиристоров (схема 4 а, б), в квадрантах I и II – для симисторов (схема 4 в, г), в квадрантах III и IV – для симисторов (схема 4 д, е).

Применение БУСТ

БУСТ широко применяется в системах управления печами сопротивления для различных видов термической обработки металлов, при производстве изделий из керамики, металлокерамики, пластмасс в плавильных печах, в сушильных камерах для сушки древесины, лакокрасочных покрытий, обмазок сварочных электродов, эмалей и др. Регулирующая часть системы включает терморегулятор, БУСТ, силовые цепи коммутации и элементы защиты от перегрузок (рис. 5). В пищевой промышленности БУСТ применяется в хлебопекарнях и на сахарных заводах.

БУСТ2 рекомендован для систем управления как печами сопротивления, так и индукционными печами (канальными и тигельными). В цветной и черной металлургии – для плавки металлов и сплавов (плавильные печи), печах для переплава металлов перед разливкой. Также БУСТ2 может быть применен в системах управления дуговыми конвертерами для термообработки металлов в расплаве солей.

Таблица 1. Основные технические характеристики ОВЕН БУСТ и БУСТ2

Тиристорные коммутаторы нагрузки (10 схем)

Для включения и отключения нагрузки (ламп накаливания, обмоток реле, электродвигателей и т.п.) зачастую используют тиристоры. Особенность этого вида полупроводниковых приборов и основное их отличие от транзисторов заключается в том, что они обладают двумя устойчивыми состояниями, без каких-либо промежуточных. Это состояние «включено», когда сопротивление полупроводникового прибора минимально, и состояние «выключено», когда сопротивление тиристора максимально. В идеале эти сопротивления приближаются к нулю или бесконечности.

Для включения тиристора на его управляющий электрод достаточно хотя бы кратковременно подать управляющее напряжение. Отключить тиристор (запереть) можно кратковременным выключением питания тиристора, сменой полярности питающего напряжения либо уменьшением тока в нагрузке ниже тока удержания тиристора.

Обычно включают и отключают тиристорные коммутаторы двумя кнопками. Значительно меньшее распространение получили однокнопочные схемы управления тиристорами. В этой главе достаточно подробно рассмотрены методы однокнопочно-го управления тиристорными коммутаторами. Принцип работы тиристорных однокнопочных управляющих устройств основан на динамических зарядно-разрядных процессах в цепи управления тиристора [EW 4/01-299].

На рис. 17.1 показана одна из простейших схем однокно-почного управления тиристорным коммутатором. В схеме (здесь и далее) используют кнопки без фиксации положения. В исходном состоянии нормально замкнутые контакты кнопки шунтируют цепь управления тиристором. Сопротивление тиристора максимально, ток через нагрузку не протекает. Диаграммы основных процессов, протекающих в схеме на рис. 17.1, рассмотрены на рис. 17.2.

Для включения тиристора (ON) нажимают на кнопку SB1. При этом нагрузка оказывается подключенной к источнику питания через контакты кнопки SB1, а конденсатор С1 заряжается через резистор R1 от источника питания. Скорость заряда конденсатора определяется постоянной времени цепи R1C1 (см.

диаграмму). После того как кнопку отпустят, конденсатор С1 разряжается на управляющий электрод тиристора. Если напряжение на нем равно или превышает напряжение включения тиристора, тиристор отпирается.

Тиристорные коммутаторы нагрузки

Тиристорные коммутаторы нагрузки

Отключить нагрузку (OFF) можно кратковременным нажатием на кнопку SB1. При этом конденсатор С1 не успевает зарядиться. Поскольку контакты кнопки шунтируют электроды тиристора (анод — катод), это равноценно отключению источника питания тиристора. В результате нагрузка будет отключена.

Следовательно, для включения нагрузки необходимо с большей продолжительностью нажать на управляющую кнопку, для отключения — еще раз кратковременно нажать ту же кнопку.

Тиристорные коммутаторы нагрузки

Тиристорные коммутаторы нагрузки

На рис. 17.3 и 17.4 показаны варианты схемной идеи, представленной на рис. 17.1. На рис. 17.3 использована цепочка последовательно соединенных диодов VD1 и VD2 для ограничения максимального напряжения заряда конденсатора. Это позволило заметно снизить рабочее напряжение (до 1,5. 3 В) и емкость конденсатора С1. В следующей схеме (рис. 17.4) резистор R1 включен последовательно с нагрузкой, что позволяет создать двухполюсный коммутатор нагрузки. Сопротивление нагрузки должно быть намного ниже, чем сопротивление R1.

Тиристорное устройство управления нагрузкой (рис. 17.5) может быть использовано для включения и выключения нагрузки любой из нескольких последовательно включенных кнопок, работающих на разрыв цепи. Принцип действия тири-сторного коммутатора заключается в следующем. При включении устройства напряжение, подаваемое на управляющий электрод тиристора, недостаточно для его включения. Тиристор, и, соответственно, нагрузка отключены. При нажатии на любую из кнопок SB1 — SBn (и удержании ее нажатой) конденсатор С1 заряжается через резистор R1 от источника питания. Цепь управления тиристора и сам тиристор при этом отключены.

Читайте так же:
Мит 4в содержание драгметаллов

Тиристорные коммутаторы нагрузки

После отпускания кнопки и восстановления цепи питания тиристора накопленная конденсатором С1 энергия оказывается приложенной к управляющему электроду тиристора. В результате разряда конденсатора через управляющий электрод тиристор включается, подсоединяя тем самым нагрузку к цепи питания.

Для отключения тиристора (и нагрузки) кратковременно нажимают на любую из кнопок SB1 — SBn. При этом конденсатор С1 не успевает зарядиться. В то же время цепь питания тиристора размыкается, тиристор запирается. Величина резистора R2 зависит от напряжения питания устройства: при напряжении 15 В его сопротивление — 10 кОм при 9 В — 3,3 кОм при 5 6-1,2 кОм.

При использовании вместо тиристора его транзисторного аналога (рис. 17.6) величина этого резистора меняется, соответственно, от 240 кОм (15 В) до 16 кОм (9 В) и до 4,7 кОм (5 В).

Тиристорное устройство, позволяющее создать аналог многокнопочного переключателя с зависимой фиксацией положения и использующее для управления кнопочные элементы, работающие без фиксации, показано на рис. 17.7. В схеме может быть использовано несколько тиристоров, однако, для упрощения схемы, на рисунке показано лишь два канала. Другие каналы коммутации могут быть подключены аналогично предыдущим.

Тиристорные коммутаторы нагрузки

Тиристорные коммутаторы нагрузки

В исходном состоянии тиристоры заперты. При нажатии на кнопку управления, например, кнопку SB1, конденсатор С1 относительно большой емкости оказывается подключенным к источнику питания через диоды VD1 — VDm и сопротивления нагрузки всех каналов. В результате заряда конденсатора возникает импульс тока, приводящий к кратковременному замыканию анодов всех тиристоров через соответствующие диоды VD1 — VDm на общую шину. Любой из тиристоров, если он был включен, отключается. В то же время конденсатор накапливает энергию. После отпускания кнопки конденсатор разряжается на управляющий электрод тиристора, отпирая его. Для включения любого другого канала нажимают соответствующую кнопку. Происходит отключение (сброс) ранее задействованной нагрузки и включение новой нагрузки. В схеме предусмотрена кнопка SB0 общего отключения всех нагрузок.

Тиристорные коммутаторы нагрузки

Тиристорные коммутаторы нагрузки

Вариант схемы, выполненный на транзисторных аналогах тиристоров и диодно-емкостных зарядных цепочках с использованием малогабаритных конденсаторов, показан на рис. 17.8, 17.9. В схеме предусмотрена светодиодная индикация включенного канала. В этой связи максимальный ток нагрузки каждого из каналов ограничен значением 20 мА.

Устройства, аналогичные представленным на рис. 17.7 — 17.9, а также на рис. 17.10 — 17.12, можно использовать для систем выбора программ радио- и телеприемников. Недостатком схемных решений (рис. 17.7 — 17.9) является то, что в момент нажатия на любую из кнопок все нагрузки оказываются хотя бы на мгновение подключенными к источнику питания.

Тиристорные коммутаторы нагрузки

Тиристорные коммутаторы нагрузки

На рис. 17.10 и 17.11 показан тиристорный коммутатор разрывного типа с неограниченным количеством последовательно включенных элементов. При нажатии на одну из кнопок управления цепь питания аналогов тиристоров размыкается по постоянному току. Конденсатор С1 оказывается включенным последовательно с аналогом тиристора. Одновременно управляющее напряжение (нулевого уровня) через задействованную кнопку и резистор R2 (рис. 17.10) подается на управляющий электрод аналога тиристора.

Поскольку в первые мгновения при нажатии кнопки последовательно с аналогом тиристора оказывается включенным полностью разряженный конденсатор, такое включение равносильно короткому замыканию в цепи питания соответствующего тиристора. Следовательно, тиристор отпирается, включая тем самым соответствующую нагрузку.

При нажатии на любую другую кнопку ранее задействованный канал отключается, и включается другой канал. При длительном (порядка 2 сек) нажатии на любую из кнопок конденсатор С1 заряжается, что равнозначно размыканию цепи и приводит к запиранию всех тиристоров.

Тиристорные коммутаторы нагрузки

В ряду тиристорных коммутаторов наиболее совершенной представляется схема, показанная на рис. 17.12. При нажатии кнопки управления возникает бросок тока, эквивалентный короткому замыканию. Происходит отключение ранее задействованных тиристоров и включение тиристора, соответствующего нажатой кнопке. В схеме предусмотрена светодиодная индикация задействованного канала, а также кнопка общего сброса. Вместо конденсаторов большой емкости могут быть использованы диодно-конденсаторные цепочки (рис. 17.12). Принцип действия схемы сохраняется. В качестве нагрузки можно использовать низковольтные реле, например, РМК 11105 сопротивлением 350 Ом на рабочее напряжение 5 В.

Резистор R1 ограничивает ток короткого замыкания и ток максимального потребления величиной 10. 12 мА. Количество каналов коммутации не ограничено.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector