9.1. Тиристорные коммутаторы
Основные сведения
Схемы управления многими электроприводами современных судов построены на тиристорах.
Тиристор – полупроводниковый прибор, имеющий четырёхслойную структуру типа р-n-p-n и три вывода: анод, катод и управляющий электрод.
Различают два режима работы тиристоров:
режим ключа, при котором тиристор находится в одном из двух состояний:
«включено», «выключено»:
управляемый режим, при котором регулируется напряжение и ( или ) частота
тока нагрузки.
Тиристоры, в основном, используются в силовых цепях электроприводов, напри-
мер, цепях обмоток статоров асинхронных двигателей.
Схема тиристорного коммутатора
Тиристорным коммутатором называется схема, состоящая из 2-х встречно-парал-
лельно включенных тиристоров ( см. на следующей странице ).
Рис.1. Схема тиристорного контактора и блока контроля
На рис.1 ( верхняя часть ) показаны два одинаковых тиристорных коммутатора ТК1 и ТК2, конструктивно объединенные в один блок. Каждый такой блок , состоящий из 2-х тиристорных коммутаторов, называется тиристорным контактором.
В состав тиристорного коммутатора ( на примере левого ) входят:
VS1, VS2 - тиристоры;
R – резистор цепи управления, для получения необходимого значения тока управления; сопротивление резистора составляет десятки Ом – килоомы;
полупроводниковые диоды VD1…VD4;
контакт К1:1 реле К1, управляющего тиристорным коммутатором; катушка реле К1 находится в схеме управления ( на рис. 1 не показана ).
Исходное состояние коммутатора
В исходном состоянии коммутатора контакт К разомкнут, поэтому тиристоры
заперты и ток не пропускают. Такое состояние тиристоров равнозначно разрыву цепи между точками «А» и «В».
Включение коммутатора
Для включения коммутатора подают питание на катушку реле К1, при этом контакт
К1:1 замыкается.
В условную положительную полуволну переменного напряжения сети полярность напряжения на выводах «А» и «В» такая: «плюс» на выводе «А», «минус» на выводе «В».
При такой полярности образуется цепь тока управления тиристора VS1:
«плюс» на выводе «А» - VD1 – K1:1 – R – VD4 – управляющий электрод VS1 – катод VS1 - «минус» на выводе «В».
Тиристор включается и становится диодом, пропуская через себя ток по цепи:
«плюс» на выводе «А» - анод VS1 – катод VS1 - «минус» на выводе «В».
Эта же полуволна напряжения удерживает тиристор VS2 закрытым, т.к. «плюс» на выводе «А» приложен к катоду VS2, а «минус» на выводе «В» - к аноду VS2.
Во вторую полуволну напряжения тиристор VS1 автоматически запирается, но возникает цепь тока управления тиристора VS2:
«плюс» на выводе «В» - VD3 - R – K1:1 VD2 – управляющий электрод VS2 – катод VS2 - «минус» на выводе «А».
Тиристор включается и становится диодом, пропуская через себя ток по цепи:
«плюс» на выводе «В» - анод VS2 – катод VS2 - «минус» на выводе «А».
Таким образом, напряжение сети автоматически поочерёдно переключает ( комму
тирует ) тиристоры, что равнозначно соединению накоротко выводов «А» и «В». Такую коммутацию тиристоров называют «естественной».
Из сказанного следует, что тиристорный коммутатор подобен замыкающему мед-
ному контакту: если тиристоры VS1 и VS2 закрыты, то цепь между точками А и В разор-
вана, что равнозначно разомкнутому медному контакту; если же тиристоры открыты, то цепь между точками А и В соединена через тиристоры накоротко, что равнозначно замкнутому медному контакту;