Ηλεκτρική συσκευή μεταγωγής χαμηλής τάσης. Συσκευές ημιαγωγών χαμηλής τάσης. Εικ. 2.1 Τομή και διάγραμμα του συμπλέκτη τριβής

3.1 ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ

Το θυρίστορ μεταβαίνει σε αγώγιμη κατάσταση εφαρμόζοντας ένα σήμα ελέγχου με συγκεκριμένη διάρκεια και πλάτος στην είσοδό του. Μετά την αφαίρεση του παλμού ελέγχου, το θυρίστορ παραμένει αναμμένο επ' αόριστον εκτός εάν το ρεύμα στο κύκλωμα ανόδου του μειωθεί σε τιμή μικρότερη από το ρεύμα συγκράτησης I H, επομένως, όταν χρησιμοποιούνται θυρίστορ ως στοιχεία μεταγωγής, όχι μόνο για το κλείσιμο, αλλά και για το άνοιγμα κυκλωμάτων συνεχούς ρεύματος, είναι απαραίτητο να καταφύγουμε σε τεχνητά μέτρα για να εξασφαλιστεί η βραχυπρόθεσμη διακοπή του ρεύματος στο κύκλωμα ανόδου των θυρίστορ ή η μείωση του σε τιμές

Εγώ Α> Ι Χ.

Στην πράξη, αυτό μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας απλά κυκλώματα που φαίνονται στο σχήμα 3.1. Στο διάγραμμα (Σχήμα 3.1, ΕΝΑ) το ρεύμα φορτίου απενεργοποιείται ανοίγοντας τη μηχανική επαφή S 1, συνδεδεμένο σε σειρά με το θυρίστορ VS. Μετά από αρκετό χρόνο για να αποκατασταθεί η δυνατότητα ελέγχου του θυρίστορ, η επαφή S 1μπορεί να κλείσει ξανά. Σε αυτή την περίπτωση, το κύκλωμα παραμένει ανοιχτό, αφού το θυρίστορ είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης. Το κύκλωμα λειτουργεί παρόμοια όταν το θυρίστορ παρακάμπτεται βραχυπρόθεσμα με κλειστή επαφή S 2, η σύνδεση του οποίου φαίνεται στο σχήμα 3.1 με διακεκομμένες γραμμές.

Και στις δύο περιπτώσεις, οι μηχανικές επαφές φέρουν το ρεύμα πλήρους φορτίου και πρέπει να ονομάζονται για αυτό. Το μειονέκτημα τέτοιων κυκλωμάτων είναι επίσης ότι τα θυρίστορ σε αυτά, όταν οι επαφές επανέρχονται στην αρχική τους κατάσταση, εκτίθενται σε άμεση τάση με υψηλές τιμές du/dt.

Εικόνα 3.1 - Σχηματικά διαγράμματα θυρίστορ

Συσκευές DC

Μια βελτιωμένη έκδοση της συσκευής μεταγωγής είναι το κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα 3.1, σι. Η σειρά των εργασιών του είναι η εξής. Στην αρχική κατάσταση, το θυρίστορ είναι κλειστό, η τάση στο φορτίο RHκαι πυκνωτή Γ Καπών.

Το κύκλωμα ενεργοποιείται από ένα σήμα ελέγχου, το οποίο πρέπει να εφαρμοστεί στην είσοδο του θυρίστορ (ηλεκτρόδιο ελέγχου-κάθοδος). Σε αυτή την περίπτωση, ταυτόχρονα με το ρεύμα φορτίου IH =U/RH, το ρεύμα φόρτισης του πυκνωτή ρέει μέσω του θυρίστορ Γ Κ. Ο πυκνωτής φορτίζεται με την πολικότητα που υποδεικνύεται στο σχήμα σε χρόνο που καθορίζεται από τη σταθερά χρόνου του κυκλώματος τ=R 1 C K.

Με το επακόλουθο κλείσιμο της επαφής S, ο πυκνωτής C K, φορτισμένος σχεδόν στην τάση της πηγής ισχύος, συνδέεται παράλληλα με το θυρίστορ. Αρχίζει να εκκρίνεται. Επιπλέον, το ρεύμα εκφόρτισης ρέει μέσω του θυρίστορ προς την αντίθετη κατεύθυνση από το ρεύμα της ανόδου.

Εάν το ρεύμα υπερβαίνει iCρεύμα ανόδου Ι Χδημιουργούνται συνθήκες για την απενεργοποίηση του θυρίστορ και, κατά συνέπεια, την απενεργοποίηση του φορτίου. Αυτή η μέθοδος απενεργοποίησης του θυρίστορ, που ονομάζεται εξαναγκασμένη (τεχνητή), χωρητική, είναι προτιμότερη, καθώς σας επιτρέπει να μειώσετε το χρόνο για να αποκαταστήσετε την ικανότητα ελέγχου του θυρίστορ και την ταχύτητα εφαρμογής τάσης προς τα εμπρός, αμέσως μετά την αλλαγή του ρεύματος .

Στην Εικόνα 3.1, VΔείχνεται ένα άλλο διάγραμμα μιας συσκευής θυρίστορ, που απεικονίζει τη χρήση χωρητικής τεχνητής μεταγωγής. Σε αντίθεση με το διάγραμμα στο σχήμα 3.1, σιΟ πυκνωτής C K σε αυτό φορτίζεται αρχικά στην τάση της πηγής ισχύος. Επομένως, όταν το θυρίστορ είναι ενεργοποιημένο VSμε έναν παλμό ελέγχου, το ρεύμα φορτίου και το ρεύμα εκφόρτισης πυκνωτή C K αρχίζουν να ρέουν μέσα από αυτό (Εικόνα 3.2). Κατά το δεύτερο μισό κύκλο της ταλαντευτικής επαναφόρτισης του πυκνωτή, όταν το ρεύμα iC, κατευθυνόμενο σε αντίθεση με το ρεύμα ανόδου στο θυρίστορ (ρεύμα φορτίου), γίνεται μεγαλύτερο σε τιμή, το θυρίστορ σβήνει (Εικόνα 3.2). Από αυτό το χρονικό σημείο, η υπολειπόμενη τάση στον πυκνωτή C K ενεργεί σύμφωνα με την τάση του τροφοδοτικού, έτσι το ρεύμα φορτίου αυξάνεται απότομα και στη συνέχεια μειώνεται καθώς ο πυκνωτής επαναφορτίζεται. Η τελική εξίσωση του ρεύματος στο κύκλωμα συμβαίνει τη στιγμή του χρόνου t z, που αντιστοιχεί στο τέλος της επαναφόρτισης του πυκνωτή.

Η αντίστροφη τάση στο θυρίστορ διατηρείται για κάποιο χρονικό διάστημα t c = t 2 - t 1. Αυτός ο χρόνος ονομάζεται χρόνος κυκλώματος, καθώς καθορίζεται από τις παραμέτρους των στοιχείων του κυκλώματος - σε αυτή την περίπτωση, η χωρητικότητα του πυκνωτή μεταγωγής Γ Κκαι αυτεπαγωγή πηνίου LK.

Στα εξεταζόμενα κυκλώματα (εκτός από το σχήμα 3.1), η διακοπή ρεύματος παρέχεται ουσιαστικά από παραδοσιακές συσκευές επαφής. Επομένως, η παρουσία θυρίστορ σε αυτά δεν παρέχει κανένα πλεονέκτημα. Όσον αφορά τη λειτουργία μεταγωγής, αυτή πραγματοποιείται από θυρίστορ, και σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιούνται οι δυνατότητές τους ως προς την ταχύτητα, την ετοιμότητα για εργασία κ.λπ.

Ο κύριος σκοπός τέτοιων συσκευών είναι η σύνδεση φορτίων με υψηλή χρονική ακρίβεια, καθώς και η αλλαγή των παραμέτρων του κυκλώματος ( R, L, C) για διάφορες πειραματικές μελέτες μεταβατικών διεργασιών, αυτόματη σύνδεση τροφοδοτικών. Συσκευή μεταγωγής (Εικόνα 3.1, V) μαζί με τη διακοπή του ρεύματος στο κύκλωμα, παράγει παλμούς ρεύματος (ισχύς). Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της ισχύος εξόδου σύμφωνα με ένα δεδομένο πρόγραμμα, το οποίο ρυθμίζεται από το σύστημα ελέγχου θυρίστορ.

Εικόνα 3.2 - Διαγράμματα χρονισμού της λειτουργίας του κυκλώματος,

φαίνεται στο σχήμα 3.1

Οι παράμετροι των παλμών ρεύματος (πλάτος, διάρκεια, σχήμα) μπορούν να αλλάξουν αλλάζοντας την τάση της πηγής ισχύος και τις παραμέτρους των στοιχείων του κυκλώματος μεταγωγής.

3.2 ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ ΘΥΡΙΣΤΟΡΟΥ DC ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ

Η αναγκαστική απενεργοποίηση (απενεργοποίηση) των θυρίστορ είναι η βάση για τη λειτουργία συσκευών DC ημιαγωγών και ένα μέσο αύξησης της ταχύτητας κατά την απενεργοποίηση συσκευών AC. Υπάρχουν διάφορες λύσεις κυκλωμάτων που παρέχουν βραχυπρόθεσμη μείωση του ρεύματος στο κύκλωμα με θυρίστορ στο μηδέν και τα απενεργοποιούν. Αλλά μόνο τα κυκλώματα εξαναγκασμένης μεταγωγής με πυκνωτή έχουν βρει πρακτική εφαρμογή σε ηλεκτρικές συσκευές, η αρχή της λειτουργίας των οποίων συζητείται στο παράδειγμα του σχήματος 3.1. σικαι γ. Επιλογές για την κατασκευή κυκλωμάτων εξαναγκασμένης μεταγωγής και μέθοδοι για τον υπολογισμό τους συζητούνται στα έργα. Εδώ σημειώνουμε ότι όσον αφορά τη δομή που καθορίζει τη σύνδεση των στοιχείων του κυκλώματος μεταγωγής και τη σύνδεσή του με τα μεταγωγέα θυρίστορ, οι μονάδες εξαναγκασμένης μεταγωγής σε συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος και σε συσκευές συνεχούς ρεύματος έχουν σημαντικές διαφορές. Ωστόσο, η αρχή της λειτουργίας τους, οι εργασίες και οι μέθοδοι υπολογισμού των στοιχείων περιγράμματος είναι κοινές. Επομένως, οι κύριες εργασίες σχεδιασμού τέτοιων συσκευών συζητούνται παρακάτω, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός απλού κυκλώματος διακόπτη DC (Εικόνα 3.3). Όσον αφορά τη φύση των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα, πρακτικά δεν διαφέρει από το σχήμα που έχει ήδη συζητηθεί στο Σχήμα 3.1, σι. Ωστόσο, η αντικατάσταση της μηχανικής επαφής με ένα πρόσθετο θυρίστορ VS2 μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τα χαρακτηριστικά μεταγωγής της συσκευής και να την κάνει πιο ευαίσθητη στον έλεγχο.

Το σχήμα δείχνει ότι το βοηθητικό (διακοπτικό) θυρίστορ VS 2μπορεί να ενεργοποιηθεί είτε από την τάση ανόδου (κλείνοντας το κουμπί «Stop»), είτε από την τάση που λαμβάνεται από την αντίσταση μέτρησης - διακλάδωση R w. Στην τελευταία περίπτωση, η τάση στη διακλάδωση πρέπει να υπερβαίνει μια τιμή ίση με U=U GT +U F +U C, Οπου U GT− Τάση ελέγχου επαρκής για αξιόπιστη ενεργοποίηση του θυρίστορ VS 2; U F− πτώση τάσης στη δίοδο VD 2Και U C− τάση σταθεροποίησης (διακοπής) της διόδου zener VD 1.

Σε καταστάσεις λειτουργίας έκτακτης ανάγκης, που συνοδεύονται από πολλαπλή αύξηση του ρεύματος σε σχέση με το ονομαστικό, το κύκλωμα απενεργοποιείται αυτόματα όταν το θυρίστορ είναι ενεργοποιημένο VS 2. Ρυθμίζοντας την αντίσταση R wκαι επιλέγοντας μια δίοδο zener σύμφωνα με την παράμετρο U CΜπορείτε να προκαθορίσετε την τιμή του ρεύματος υπερφόρτωσης ή του ρεύματος βραχυκυκλώματος (SC) στο οποίο θα ενεργοποιηθεί ο διακόπτης κυκλώματος. Επιπλέον, η υψηλή ταχύτητα του διακόπτη σας επιτρέπει να διακόψετε το ρεύμα βραχυκυκλώματος πολύ πριν από τη στιγμή που θα φτάσει στη μέγιστη τιμή του.

Σε λειτουργία online, η ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των ονομαστικών ρευμάτων πραγματοποιείται κλείνοντας τα κυκλώματα ελέγχου των θυρίστορ VS 1Και VS 2, αντίστοιχα, με τα κουμπιά ελέγχου «Έναρξη» και «Διακοπή». Ο περιορισμός ρεύματος στα κυκλώματα ελέγχου των θυρίστορ πραγματοποιείται από αντιστάσεις R Y. Η λειτουργία του κυκλώματος σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας με ενεργό φορτίο απεικονίζεται από τα διαγράμματα χρονισμού στο Σχήμα 3.4

Εικόνα 3.3 - Αυτόματο θυρίστορ

διακόπτης

Για να απενεργοποιήσετε αξιόπιστα το θυρίστορ VS 1είναι απαραίτητο ο χρόνος κυκλώματος t s, φαίνεται στο γράφημα αλλαγής τάσης u VS 1 =f(t), υπήρχε περισσότερος χρόνος για να απενεργοποιήσετε το θυρίστορ. Διαφορετικά, το θυρίστορ μπορεί και πάλι να μεταβεί σε αγώγιμη κατάσταση υπό την επίδραση της άμεσης τάσης, η οποία εφαρμόζεται σε αυτό κατά τη διαδικασία επαναφόρτισης του πυκνωτή (βλ. επίσης Σχήμα 3.2).

Η ελάχιστη χωρητικότητα του πυκνωτή για τη διατήρηση της αντίστροφης τάσης στο θυρίστορ VS 1για κάποιο χρονικό διάστημα t s, μπορεί να προσδιοριστεί από την ανάλυση των διαδικασιών μεταγωγής που λαμβάνουν χώρα αμέσως μετά την ενεργοποίηση του θυρίστορ VS 2.

Υποθέτοντας ότι η ικανότητα απενεργοποίησης του θυρίστορ VS 1στην αντίθετη κατεύθυνση αποκαθίσταται άμεσα (αντίστροφο ρεύμα εγώ Ρλείπει), η εξίσωση για την εκφόρτιση του πυκνωτή μετά την ενεργοποίηση του θυρίστορ VS 2ας το γράψουμε στη φόρμα

Οπου U− τάση τροφοδοσίας ;

Εγώ− ρεύμα μέσω σύνδεσης σε σειρά R n C K , VS 2.

Εικόνα 3.4 - Ηλεκτρομαγνητικές διεργασίες κατά τη διακοπή λειτουργίας

Διακόπτης DC

Η λύση αυτής της εξίσωσης είναι γνωστή:

Τάση πυκνωτή Από προς, που είναι και η τάση στο θυρίστορ VS 1, βρίσκεται με την ολοκλήρωση της έκφρασης (3.1):

Σε μια χρονική στιγμή t = t 2 - t 1 = t γτάση θυρίστορ VS 1ισούται με μηδέν και, επομένως, από την έκφραση (3.2) παίρνουμε

Παίρνοντας τον λογάριθμο αυτής της έκφρασης, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη σχέση μεταξύ της χωρητικότητας του πυκνωτή Από προςκαι χρόνο κυκλώματος

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η σχέση μεταξύ αντίστασης R Hκαι ρεύμα στο κύκλωμα μεταγωγής Ι Κστην πηγή τάσης U εκφράζεται με τον τύπο U= R H I K,η τελευταία εξίσωση μπορεί να ξαναγραφτεί ως εξής

Αξιόπιστη διακοπή λειτουργίας θυρίστορ VS 1, έχοντας χρόνο απενεργοποίησης ίσο με t q, θα είναι στο t s >> t q k q, Οπου k q= 1,5...2 – συντελεστής λαμβάνοντας υπόψη τη μεταβολή t qσε περίπτωση αναντιστοιχίας θερμοκρασίας ΠΝ-δομή, ρεύμα μεταγωγής, αντίστροφη τάση και ταχύτητα εφαρμογής μπροστινής τάσης με τιμές ταξινόμησης. Επομένως, η ελάχιστη χωρητικότητα του πυκνωτή μεταγωγής πρέπει να ικανοποιεί την προϋπόθεση

Εάν το φορτίο είναι ενεργό-επαγωγικό, τότε για να διασφαλιστεί η διαρροή της ενέργειας που αποθηκεύεται στα επαγωγικά στοιχεία τη στιγμή που διακόπτεται το ρεύμα, πρέπει να διακοπεί με μια δίοδο, όπως φαίνεται στο σχήμα 3.3 με μια διακεκομμένη γραμμή. Υπολογισμός Σ Κσε αυτή την περίπτωση βασίζεται στην υπόθεση ότι το ρεύμα φορτίου παραμένει αμετάβλητο σε όλο το διάστημα μεταγωγής. Πυκνωτής Σ Κσε αυτή την περίπτωση θα εκφορτιστεί με σταθερή ταχύτητα και η τάση σε αυτό αλλάζει σύμφωνα με την εξίσωση

Όπως και με ένα ωμικό φορτίο, ο χρόνος κυκλώματος t sκαθορίζεται από τη χρονική περίοδο μετά την οποία η αντίστροφη τάση στο θυρίστορ μειώνεται στο μηδέν. Επομένως, κατά την αντικατάσταση στην έκφραση (3.5) t sαντί tέχουμε t με t K /C K = 0. Υπό την προϋπόθεση t с ≥ t q k qΑπό αυτή την έκφραση προκύπτει άμεσα ο τύπος για τον προσδιορισμό της ελάχιστης χωρητικότητας του πυκνωτή:

Πρέπει να τονιστεί ότι οι εκφράσεις (3.4) και (3.6) λήφθηκαν χωρίς να ληφθούν υπόψη οι επαγωγές και οι ενεργές αντιστάσεις που έχουν τα στοιχεία του κυκλώματος, συμπεριλαμβανομένων των καλωδίων σύνδεσης. Αυτές οι αντιστάσεις περιορίζουν τη μέγιστη τιμή ρεύματος στο κύκλωμα μεταγωγής και τον ρυθμό αύξησής του.

Ωστόσο, εάν η συσκευή έχει σχεδιαστεί για να απενεργοποιεί ρεύματα έκτακτης ανάγκης, η αυτεπαγωγή των στοιχείων του κυκλώματος είναι ανεπαρκής για να περιορίσει di/dtσε τιμές που αντέχουν από θυρίστορ χαμηλής συχνότητας. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να συνδέσετε έναν πρόσθετο αντιδραστήρα επαγωγής σε σειρά με το θυρίστορ μεταγωγής Λ Κ(στο Σχήμα 3.3 αυτό αντιστοιχεί στον διακόπτη S που μετακινείται στη θέση 2). Παράμετροι στοιχείων κυκλώματος μεταγωγής κατά τη μετατροπή ενός θυρίστορ ισχύος VS 1αντίστροφη συνδεδεμένη δίοδος καθορίζονται από τις εκφράσεις

Οπου Uc 0− Τάση προφόρτισης πυκνωτή.

Ο μέγιστος ρυθμός αύξησης του ρεύματος στο κύκλωμα μεταγωγής, ο οποίος καθορίζει την επιλογή της ομάδας θυρίστορ VS2 σύμφωνα με (di/dt) κριτ, καθορίζεται από τον τύπο

di/dt = (Uc 0 /L K) 10 6.

Περνώντας στα διαγράμματα των μεταβατικών διεργασιών (Εικόνα 3.4), επισημαίνουμε τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των διακοπτών με χωρητική μεταγωγή θυρίστορ.

1. Όταν το θυρίστορ μεταγωγής είναι ενεργοποιημένο, η πηγή ισχύος και ο πυκνωτής που φορτίζεται στην τάση της πηγής συνδέονται σε σειρά. Αυτό προκαλεί μια ξαφνική αύξηση του ρεύματος στο κύκλωμα σε μια τιμή I N =2U/R N, το οποίο έχει δυσμενή επίδραση στο φορτίο, ειδικά όταν τα ρεύματα έκτακτης ανάγκης είναι απενεργοποιημένα.

2. Χρονικό διάστημα t = t 3 – t 1, κατά την οποία ο πυκνωτής Σ Κεπαναφορτίζει, καθορίζει την ταχύτητα του διακόπτη κατά την απενεργοποίηση και τη συχνότητα μεταγωγής. Όταν το θυρίστορ ενεργοποιηθεί ξανά VS 1ο πυκνωτής πρέπει να επαναφορτιστεί και έτσι να διασφαλιστεί η ετοιμότητα για την επακόλουθη απενεργοποίηση της συσκευής. Για να μειωθεί ο χρόνος επαναφόρτισης του πυκνωτή C K, ο οποίος είναι σημαντικός όταν ο διακόπτης κυκλώματος λειτουργεί σε λειτουργία αυτόματης επαναφοράς, είναι απαραίτητο να μειωθεί η σταθερά του κυκλώματος φόρτισης τ = R 1 C K. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η χωρητικότητα Σ Κλόγω χρόνου κυκλώματος t s, αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη μείωση της αντίστασης της αντίστασης R 1.

3. Η διαδικασία απενεργοποίησης του ρεύματος στο κύκλωμα φορτίου τελειώνει με την απενεργοποίηση του θυρίστορ VS 2. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι το ρεύμα περιορίζεται από μια αντίσταση R 1(μετά την επαναφόρτιση του πυκνωτή Σ Κ) στις αξίες I ≤ I Nθυρίστορ. Λόγω του γεγονότος ότι το ρεύμα συγκράτησης των ισχυρών θυρίστορ είναι δεκάδες ή εκατοντάδες milliamps, η αντίσταση της αντίστασης R 1θα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο, πράγμα που έρχεται σε αντίθεση με την απαίτηση που διατυπώνεται στην παράγραφο 2. Επομένως, για να μην μειωθεί η συχνότητα μεταγωγής του διακόπτη, φορτίζοντας τον πυκνωτή Σ Κπραγματοποιείται συνήθως με χρήση ενός πρόσθετου κυκλώματος φόρτισης με μικρή χρονική σταθερά τ από μια αυτόνομη πηγή ισχύος.

4. Μια σημαντική εργασία κατά τη δημιουργία διακοπτών με χωρητική μεταγωγή θυρίστορ είναι ο περιορισμός των υπερτάσεων που εμφανίζονται στον πυκνωτή Σ Κ. Ανάλογα με τις παραμέτρους του κυκλώματος μεταγωγής και τη λειτουργία βραχυκυκλώματος, ενδέχεται να υπερβούν την τιμή (1,5...2)U. Για να περιοριστεί το επίπεδο των υπερτάσεων σε αποδεκτές τιμές, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν διάφορα κυκλώματα απόσβεσης, ημιαγωγοί ή οξείδιο του ψευδαργύρου (βαρίστορ) μη γραμμικοί περιοριστές. Σε ορισμένες εξελίξεις, καθίσταται σκόπιμο να χρησιμοποιηθούν μονάδες μεταγωγής διπλού κυκλώματος ή δύο σταδίων, με τη βοήθεια των οποίων επιτυγχάνεται μείωση του ρυθμού αποσύνθεσης ρεύματος κατά τη διακοπή λειτουργίας του και σημαντική μείωση των υπερτάσεων.

Εάν η συσκευή (βλ. Εικόνα 3.3) έχει σχεδιαστεί να λειτουργεί μόνο με ονομαστικά ρεύματα σε σταθερές παραμέτρους φορτίου, δεν προκύπτουν προβλήματα με υπερτάσεις και βραχυπρόθεσμες αυξήσεις του ρεύματος. Σε αυτή την περίπτωση, χωρίς θεμελιώδεις αλλαγές, το κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την υλοποίηση πολλών άλλων λειτουργιών. Για παράδειγμα, κατά την αντικατάσταση της αντίστασης φόρτισης R 1με το δεύτερο φορτίο, είναι σε θέση να εκτελεί τις λειτουργίες ενός διακόπτη υψηλής ταχύτητας, δηλαδή να συνδέει τα φορτία ένα προς ένα με την πηγή ισχύος. Εάν οι αντιστάσεις φορτίου είναι ίσες, το ίδιο κύκλωμα είναι μια συμμετρική σκανδάλη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο ηλεκτρομαγνητών, ηλεκτρονόμων ή οποιωνδήποτε άλλων ενεργοποιητών. Ταυτόχρονα, η αρχή λειτουργίας του κυκλώματος, ανεξάρτητα από τις λειτουργίες που εκτελεί, παραμένει αμετάβλητη.

3.3 ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΩΝ ΥΠΕΡΤΑΣΕΩΝ ΔΙΑΚΟΠΗΣ ΣΤΙΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ

ΣΥΝΕΧΕΣ ΡΕΥΜΑ

Οι υπερτάσεις κατά την απενεργοποίηση της συσκευής προκαλούνται κυρίως από την ταλαντευτική φύση της επαναφόρτισης του πυκνωτή μεταγωγής. Το επίπεδό τους εξαρτάται από τις παραμέτρους του αποσυνδεδεμένου κυκλώματος και τα δυναμικά χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα ισχύος του SPP. Δεδομένου ότι οι υπερτάσεις καθορίζουν τις απαιτήσεις για τη μόνωση του προστατευμένου εξοπλισμού και τη μόνωση των ίδιων των συσκευών και επηρεάζουν τις διαστάσεις, το κόστος και την αξιοπιστία των συστημάτων τροφοδοσίας στο σύνολό τους, είναι απαραίτητο να προσπαθήσουμε να τις μειώσουμε.

Σε συσκευές θυρίστορ με χωρητική μεταγωγή, ο περιορισμός της υπέρτασης μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους. Το απλούστερο από αυτά είναι να συνδέσετε μια γραμμική ή μη γραμμική αντίσταση παράλληλα με τον πυκνωτή, σε ένα ορισμένο στάδιο της επαναφόρτισής του. Η ουσία αυτής της προσέγγισης είναι η απόσβεση των κραδασμών αυξάνοντας τον συντελεστή εξασθένησής τους. Η αποτελεσματικότητα αυτής της μεθόδου φαίνεται με βάση την ανάλυση των διαδικασιών μεταγωγής σε έναν διακόπτη AC. Στους διακόπτες συνεχούς ρεύματος, η χρήση γραμμικών αντιστάσεων για τους πυκνωτές διακλάδωσης C K συνδέεται με την ανάγκη εισαγωγής στο κύκλωμα μιας πρόσθετης μονάδας μεταγωγής (συνήθως ένα θυρίστορ), η οποία διακόπτει το ρεύμα στην αντίσταση.

Ένα από τα πιθανά σχέδια διακοπτών με μεταγωγή ρεύματος δύο σταδίων φαίνεται στο Σχήμα 3.5. Η ετοιμότητα για διακοπή λειτουργίας στο κύκλωμα αυτής της συσκευής εξασφαλίζεται με προκαταρκτική φόρτιση του πυκνωτή C K από το δίκτυο με την πολικότητα που υποδεικνύεται στο σχήμα 3.5. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να ενεργοποιήσετε τα θυρίστορ VS 2Και VS 5, εφαρμόζοντας σήματα ελέγχου στα κυκλώματα εισόδου τους (ηλεκτρόδιο ελέγχου - κάθοδος). Το ρεύμα φόρτισης του πυκνωτή C K ρέει μέσω των στοιχείων του κυκλώματος L 1, L 2, R l, VS 5, S K, άλτης P, VS 2, L 3. Καθώς ο πυκνωτής φορτίζει, το ρεύμα στο κύκλωμα θυρίστορ VS 2, VS 5μειώνεται και, όταν γίνει μικρότερο από το ρεύμα συγκράτησης, τα θυρίστορ σβήνουν μόνα τους. Κατά τη μακροχρόνια ονομαστική λειτουργία, η τάση στον πυκνωτή C K μειώνεται σταδιακά λόγω της ατέλειας της δικής του μόνωσης και λόγω διαρροής φορτίου μέσω των κυκλωμάτων με θυρίστορ συνδεδεμένα στον πυκνωτή. Για να αποφευχθεί σημαντική μείωση της τάσης, το σύστημα ελέγχου πρέπει να διασφαλίζει την περιοδική ενεργοποίηση των θυρίστορ VS 2Και VS 5. Ως αποτέλεσμα, στον πυκνωτή Σ Κθα διατηρηθεί αυτόματα μια σταθερή τάση, σχεδόν ίση με την τάση δικτύου. Αντιδραστήρες L 1, L 2, L 3στο κύκλωμα είναι απαραίτητο να περιοριστεί ο ρυθμός αύξησης του ρεύματος όταν τα θυρίστορ είναι ενεργοποιημένα και να εφαρμοστεί ο ταλαντωτικός τρόπος μεταβατικών διεργασιών.

Εάν συμβεί βραχυκύκλωμα και το ρεύμα φτάσει την καθορισμένη τιμή Εγώ(Εικόνα 3.6) το σύστημα ελέγχου ενεργοποιεί τα θυρίστορ VS 3Και VS 4. Ως αποτέλεσμα, όπως σε όλα τα κυκλώματα που συζητήθηκαν προηγουμένως, το θυρίστορ απενεργοποιείται VS 1. Μετά την αλλαγή της πολικότητας της τάσης στον πυκνωτή και την αύξηση της στην καθορισμένη τιμή U m 1το σύστημα ελέγχου εκπέμπει ένα σήμα για την ενεργοποίηση του θυρίστορ VS 5. Σε αυτή την περίπτωση, μια αντίσταση συνδέεται παράλληλα με τον πυκνωτή R 1, συμβάλλοντας στον περιορισμό της περαιτέρω αύξησης της τάσης στον πυκνωτή Σ Κ. Από αυτό το σημείο και μετά, η τάση κατά μήκος του πυκνωτή μειώνεται μαζί με μείωση του ρεύματος μεταγωγής.

Ο πυκνωτής εκφορτίζεται μέσω ενός θυρίστορ VS 3, και αφού το απενεργοποιήσετε - μέσω διόδου VD 1. Το δεύτερο στάδιο των διαδικασιών μεταγωγής ξεκινά αμέσως μετά την απενεργοποίηση του θυρίστορ VS 3και μειώνοντας το ρεύμα σε μια τιμή που καθορίζεται από τη συνολική αντίσταση του εξωτερικού κυκλώματος και της αντίστασης R 1.

Εικόνα 3.5 – Διακόπτης θυρίστορ με

μεταγωγή ρεύματος δύο σταδίων

Εικόνα 3.6 – Διαδικασίες μεταγωγής στο κύκλωμα (Εικόνα 3.5)

Αυτή τη στιγμή ( t 2, στο Σχήμα 3.6), το σύστημα ελέγχου ενεργοποιεί το θυρίστορ VS 2, και το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσα από το κύκλωμα R l, VS 5, S K, P, VS 2Και VD 2. Ως αποτέλεσμα, η τάση στον πυκνωτή αλλάζει ξανά πολικότητα. Όταν φτάσει στην τιμή U m 2σε μια χρονική στιγμή t 3το ρεύμα φορτίου διακόπτεται εντελώς.

Δεδομένου ότι η πολικότητα της τάσης στον πυκνωτή μετά την απενεργοποίηση αντιστοιχεί στην αρχική κατάσταση, ο διακόπτης είναι έτοιμος να λειτουργήσει ξανά. Επιπλέον, στην υπό εξέταση περίπτωση, η οποία αντιστοιχεί στην επαγωγική φύση του φορτίου, η τάση στον πυκνωτή υπερβαίνει σημαντικά την τάση δικτύου. Με ενεργό φορτίο, η τάση στον πυκνωτή δεν φτάνει την τιμή U m 1οπότε δεν χρειάζεται να ανάψετε τα θυρίστορ VS 5Και VS 2. Σε αυτή την περίπτωση, ακόμη και μετά την απενεργοποίηση του ρεύματος, η υπολειπόμενη τάση στον πυκνωτή U C< U . Για να εξασφαλιστεί η ετοιμότητα για λειτουργία, ο πυκνωτής πρέπει να επαναφορτιστεί.

Τα πλεονεκτήματα των διαγραμμάτων κυκλωμάτων με μεταγωγή ρεύματος δύο σταδίων περιλαμβάνουν τη βέλτιστη χρήση των πυκνωτών, την υψηλότερη απόδοση και τη συχνότητα μεταγωγής. Ωστόσο, αυτό επιτυγχάνεται περιπλέκοντας σημαντικά τη μονάδα μεταγωγής και το σύστημα ελέγχου, το οποίο πρέπει να ανταποκρίνεται σε πολλές παραμέτρους της μεταβατικής διαδικασίας και να παρέχει μια ορισμένη σειρά ενεργοποίησης των θυρίστορ.

Μια άλλη δυνατότητα δημιουργίας συσκευών συνεχούς ρεύματος με χαμηλές υπερτάσεις μεταγωγής και απλή δομή σχετίζεται με την ανάπτυξη και την ανάπτυξη θυρίστορ απενεργοποίησης. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτών των συσκευών σε σύγκριση με τα συμβατικά θυρίστορ είναι η ικανότητά τους να απενεργοποιούνται από έναν παλμό ρεύματος στο κύκλωμα ελέγχου. Η θεμελιώδης δυνατότητα ανάπτυξης τέτοιων συσκευών τεκμηριώθηκε στη δεκαετία του '50 και ήδη στη δεκαετία του '60 η βιομηχανία κατέκτησε συσκευές ικανές να αλλάζουν ρεύματα έως 5Α σε τάση 100...200V. Από τις αρχές της δεκαετίας του '80 έχει παρατηρηθεί ταχεία πρόοδος στη δημιουργία θυρίστορ απενεργοποίησης υψηλής ισχύος. Επί του παρόντος, ορισμένες ξένες εταιρείες και στη Ρωσία παράγουν συσκευές αυτού του τύπου για ρεύματα εκατοντάδων αμπέρ και τάσεις άνω των 1000 V. Λογοτεχνικές πηγές αναφέρουν την ανάπτυξη θυρίστορ απενεργοποίησης με μέγιστες παραμέτρους ρεύματος και τάσης συγκρίσιμες με τις παραμέτρους των συμβατικών θυρίστορ .

Το σχηματικό διάγραμμα μιας συσκευής συνεχούς ρεύματος που βασίζεται σε ένα θυρίστορ απενεργοποίησης φαίνεται στο Σχήμα 3.7. Η διακοπή λειτουργίας του απεικονίζεται με παλμογράμματα μεταβολών στο ρεύμα της ανόδου Εγώ Α, τάση στο θυρίστορ U Aκαι έλεγχος παλμικού ρεύματος αρνητικής πολικότητας iG(Εικόνα 3.8).

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα του κυκλώματος στο σχήμα 3.7 σε σχέση με αυτά που συζητήθηκαν προηγουμένως είναι ότι περιέχει μόνο μία συσκευή υψηλού ρεύματος - ένα θυρίστορ απενεργοποίησης VS 1. Ελέγχεται από πολυπολικούς παλμούς τάσης. Όταν είναι ενεργοποιημένος, ένας παλμός θετικής πολικότητας (σε σχέση με την κάθοδο) παρέχεται από μια εξωτερική γεννήτρια παλμών στους ακροδέκτες 1. Μέσω μιας αντίστασης περιορισμού ρεύματος R 2αυτός ο παλμός φτάνει στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ VS 1. Η διαδικασία ενεργοποίησης ενός θυρίστορ που κλειδώνει προχωρά με τον ίδιο τρόπο όπως με ένα συμβατικό θυρίστορ (μη κλειδωμένο).

Για να απενεργοποιήσετε το θυρίστορ, πρέπει να εφαρμοστεί ένας παλμός τάσης αρνητικής πολικότητας στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του. Στο διάγραμμα που φαίνεται στο σχήμα 3.7, σχηματίζεται από ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που βασίζεται σε ένα θυρίστορ χαμηλής ισχύος VS 2. Όταν ένας παλμός τάσης από μια εξωτερική γεννήτρια παλμών φτάνει στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ, ανάβει. Σε αυτή την περίπτωση, ο πυκνωτής προφορτίζεται από την πηγή ισχύος E G Γ 2(η πολικότητα φόρτισης φαίνεται στο σχήμα) αποφορτίζεται στο κύκλωμα εισόδου του θυρίστορ απενεργοποίησης VS 1προς την κατεύθυνση από την κάθοδο προς το ηλεκτρόδιο ελέγχου.

Παράλληλη σύνδεση με το θυρίστορ VS 1κύκλωμα που αποτελείται από μια δίοδο VD 1, αντίσταση R 1και πυκνωτή Γ 1, εκτελεί προστατευτικές λειτουργίες. Σε κυκλώματα με ενεργά φορτία, έχει σχεδιαστεί για να περιορίζει τον ρυθμό ανόδου της τάσης ανάκτησης. Όπως φαίνεται από τον παλμογράφο i A = f(t)(Εικόνα 3.8), ένα ρεύμα περίπου ίσο με 200Α διακόπτεται από ένα θυρίστορ σε λιγότερο από ένα μικροδευτερόλεπτο. Χωρίς τη λήψη ειδικών μέτρων, αυτό θα προκαλούσε σχεδόν στιγμιαία αποκατάσταση της τάσης του δικτύου στο θυρίστορ.

Τα θυρίστορ απενεργοποίησης, όπως και άλλα SPP, είναι ευαίσθητα στο αποτέλεσμα (du/dt) cr it, επομένως είναι απαραίτητο να περιοριστεί ο ρυθμός αύξησης της τάσης σε τιμές που επιτρέπονται για τη συσκευή που χρησιμοποιείται. Στο κύκλωμα στο σχήμα 3.7, η αύξηση της τάσης στο θυρίστορ όταν είναι απενεργοποιημένο καθορίζεται από τον ρυθμό φόρτισης του πυκνωτή Γ 1, δηλαδή, παρέχεται μια χρονική μετατόπιση μεταξύ της μείωσης του ρεύματος στο κύκλωμα και της αύξησης της τάσης στη συσκευή.

Εικόνα 3.7 - Σχηματικό διάγραμμα μιας συσκευής συνεχούς ρεύματος που βασίζεται σε ένα θυρίστορ απενεργοποίησης

Εικόνα 3.8 − Διαγράμματα μεταβολών ρεύματος και τάσης

όταν το θυρίστορ απενεργοποίησης είναι απενεργοποιημένο

Αντίσταση R 1Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης, ο πυκνωτής παρακάμπτεται (βραχυκυκλώνεται) από μια δίοδο, η οποία σε αυτή την περίπτωση είναι πολωμένη προς την εμπρός κατεύθυνση. Επομένως, η σταθερά χρόνου φόρτισης του πυκνωτή καθορίζεται μόνο από την αντίσταση των καλωδίων σύνδεσης, την εγγενή αντίσταση και επαγωγή του πυκνωτή και τη διαφορική αντίσταση της διόδου. Στον παλμογράφο (Σχήμα 3.8), η αλλαγή στη διαφορική αντίσταση της διόδου και η επαγωγή των στοιχείων του προστατευτικού κυκλώματος εκδηλώνονται με μια βραχυπρόθεσμη αύξηση της τάσης ανάκτησης τη στιγμή που αντιστοιχεί στην αρχή της πτώσης του το ρεύμα ανόδου.

Όταν το θυρίστορ απενεργοποίησης είναι ενεργοποιημένο, ο πυκνωτής Γ 1, το οποίο φορτίζεται στην τάση του τροφοδοτικού, εκφορτίζεται μέσω μιας αντίστασης R 1, αφού η δίοδος VD 1σε αυτή την περίπτωση αποδεικνύεται ότι μετατοπίζεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό διασφαλίζει ότι το θυρίστορ προστατεύεται από την υπέρβαση του επιτρεπόμενου ρυθμού αύξησης ρεύματος όταν είναι ενεργοποιημένο. Σημειώστε ότι η χωρητικότητα του πυκνωτή προστατευτικού κυκλώματος, που εξασφαλίζει την κανονική λειτουργία ενός θυρίστορ απενεργοποίησης σε ένα κύκλωμα με ενεργό φορτίο, ανέρχεται σε μονάδες microfarads. Συγκεκριμένα, τα παλμογράμματα που φαίνονται στο σχήμα 3.8 ελήφθησαν με τις ακόλουθες παραμέτρους κυκλώματος:

U A = 200 V; R H = 2 Ohm; U G = 12 V; R 1 = 20 Ohm; C 1 = 2 10 -6 F.

Μια απότομη διακοπή του ρεύματος από ένα θυρίστορ απενεργοποίησης όταν το επαγωγικό φορτίο είναι απενεργοποιημένο συνοδεύεται όχι μόνο από υψηλή ταχύτητα ανάκτησης τάσης, αλλά και από πολλαπλές υπερτάσεις. Για τον περιορισμό των υπερτάσεων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα προστατευτικό κύκλωμα με την ίδια δομή (βλ. Εικόνα 3.7). Ωστόσο, η χωρητικότητα του πυκνωτή Γ 1σε αυτή την περίπτωση μπορεί να είναι δεκάδες, ακόμη και εκατοντάδες microfarads.

Εάν η ενεργός αντίσταση του φορτίου είναι μικρή και η διασπορά ενέργειας σε αυτό κατά τη φόρτιση του πυκνωτή μπορεί να παραμεληθεί, τότε η χωρητικότητα του πυκνωτή μπορεί να προσδιοριστεί κατά προσέγγιση από την ισότητα των ενεργειών

Οπου Λ Χ− αυτεπαγωγή φορτίου, H;

Εγώ− ρεύμα μεταγωγής, A;

Umax− μέγιστη επιτρεπόμενη τάση, V.

Για σύγκριση με τον τρόπο απενεργοποίησης του ενεργού φορτίου, υπολογίζουμε την χωρητικότητα του πυκνωτή Γ 1απαραίτητο για τον περιορισμό της τάσης ανάκτησης στο επίπεδο Umax = 1,5 Uόταν αποσυνδέετε ένα κύκλωμα με αυτεπαγωγή L H =10 -3 H:

Χρησιμοποιώντας την έκφραση (3.6), προσδιορίζουμε την χωρητικότητα του πυκνωτή που θα χρειαζόταν για την αποσύνδεση του ίδιου κυκλώματος με διακόπτη με χωρητική τεχνητή μεταγωγή (βλ. Εικόνα 3.3), κατασκευασμένο με βάση το θυρίστορ T123-200 ( t q= 250∙10 -6 s):

Συγκρίνοντας τις λαμβανόμενες τιμές Γ 1Και Σ Κ, μπορούμε να βγάλουμε ένα συμπέρασμα για τη συγκρισιμότητα τους. Αλλά πρέπει να έχουμε κατά νου ότι η έκφραση (3.6) καθορίζει μόνο την προϋπόθεση της επαρκούς χωρητικότητας του πυκνωτή για την αξιόπιστη απενεργοποίηση του θυρίστορ. Δεν λαμβάνει υπόψη τις προκύπτουσες υπερτάσεις. Εάν η επιλογή της χωρητικότητας Σ Κπου παράγεται λαμβάνοντας υπόψη τον περιορισμό των υπερτάσεων, η αριθμητική του τιμή θα είναι πολύ μεγαλύτερη. Από την άλλη, κατά τον υπολογισμό της χωρητικότητας Σ ΚΟι απώλειες ενέργειας στα στοιχεία του κυκλώματος κατά τη φόρτιση του πυκνωτή και ο πραγματικός ρυθμός μεταβολής του ρεύματος όταν το θυρίστορ είναι απενεργοποιημένο δεν ελήφθησαν υπόψη ( -di/dt< ∞ ). Αυτοί οι παράγοντες συμβάλλουν στη μείωση του πλάτους της τάσης ανάκτησης.

3.4 ΚΥΡΙΕΣ ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΧΡΗΣΗΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ AC

Σε σύγκριση με τις συσκευές μεταγωγής DC, οι συσκευές ημιαγωγών AC έχουν πιο σύνθετη δομή. Το σχηματικό τους διάγραμμα και ο σχεδιασμός τους καθορίζονται από τον σκοπό, τις απαιτήσεις και τις συνθήκες λειτουργίας τους. Με την ευρεία εφαρμογή που βρίσκουν οι ανέπαφες συσκευές, υπάρχει μεγάλη ποικιλία επιλογών για την υλοποίησή τους. Ωστόσο, όλα μπορούν να αναπαρασταθούν με ένα γενικό μπλοκ διάγραμμα που δείχνει τον απαιτούμενο αριθμό λειτουργικών μπλοκ και την αλληλεπίδρασή τους. Το σχήμα 3.9 δείχνει ένα μπλοκ διάγραμμα μιας μονοπολικής συσκευής ημιαγωγού AC. Περιλαμβάνει τέσσερις λειτουργικά ολοκληρωμένες μονάδες.

Power block 1 με στοιχεία προστασίας από υπερτάσεις ( RС-κύκλωμα στο σχήμα 3.9) είναι η βάση της συσκευής μεταγωγής, του εκτελεστικού της φορέα. Μπορεί να κατασκευαστεί με βάση μόνο ελεγχόμενες βαλβίδες - θυρίστορ ή χρησιμοποιώντας διόδους. Όταν σχεδιάζετε μια συσκευή για ρεύμα που υπερβαίνει το όριο ρεύματος μιας συσκευής, απαιτείται παράλληλη σύνδεση. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να ληφθούν ειδικά μέτρα για την εξάλειψη της ανομοιόμορφης κατανομής του ρεύματος σε μεμονωμένες συσκευές, η οποία δεν οφείλεται στην ταυτότητα των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης τους στην αγώγιμη κατάσταση και στην εξάπλωση του χρόνου.

Η μονάδα ελέγχου 2 περιέχει συσκευές που επιλέγουν και αποθηκεύουν εντολές που προέρχονται από στοιχεία ελέγχου ή προστασίας, δημιουργούν παλμούς ελέγχου με καθορισμένες παραμέτρους και συγχρονίζουν την άφιξη αυτών των παλμών στις εισόδους θυρίστορ με τις στιγμές που το ρεύμα στο φορτίο υπερβαίνει το μηδέν. Το κύκλωμα της μονάδας ελέγχου γίνεται σημαντικά πιο περίπλοκο εάν η συσκευή, εκτός από τη λειτουργία των κυκλωμάτων μεταγωγής, πρέπει να ρυθμίζει την τάση και το ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, συμπληρώνεται με μια συσκευή ελέγχου φάσης, η οποία εξασφαλίζει μια μετατόπιση των παλμών ελέγχου κατά μια δεδομένη γωνία σε σχέση με το ρεύμα μηδέν.

Το μπλοκ αισθητήρα τρόπου λειτουργίας της συσκευής 3 περιέχει συσκευές μέτρησης ρεύματος και τάσης, ρελέ προστασίας για διάφορους σκοπούς, ένα κύκλωμα για τη δημιουργία λογικών εντολών και τη σηματοδότηση της θέσης μεταγωγής της συσκευής.

Η μονάδα εξαναγκασμένης μεταγωγής 4 συνδυάζει μια συστοιχία πυκνωτών, το κύκλωμα φόρτισης και τα θυρίστορ μεταγωγής. Αυτό το μπλοκ περιέχεται σε συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος μόνο εάν χρησιμοποιούνται ως προστασία (διακόπτες κυκλώματος). Το τμήμα ισχύος της συσκευής μπορεί να κατασκευαστεί σύμφωνα με ένα κύκλωμα με σύνδεση θυρίστορ back-to-back (βλ. Εικόνα 3.9), με βάση ένα συμμετρικό θυρίστορ (triac) (Εικόνα 3.10, ΕΝΑ) και σε διάφορους συνδυασμούς θυρίστορ και διόδων (Εικόνα 3.10, 6 Και V). Σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση, κατά την επιλογή μιας επιλογής κυκλώματος, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι ακόλουθοι παράγοντες: οι παράμετροι τάσης και ρεύματος της συσκευής που αναπτύσσεται, ο αριθμός των συσκευών που χρησιμοποιούνται, η χωρητικότητα φορτίου σε μακροπρόθεσμη λειτουργία και η αντίσταση στις τρέχουσες υπερφορτώσεις, ο βαθμός πολυπλοκότητας του ελέγχου θυρίστορ, απαιτήσεις για βάρος και διαστάσεις, κόστος.

Εικόνα 3.9 – Μπλοκ διάγραμμα μιας συσκευής θυρίστορ

εναλλασσόμενο ρεύμα

Εικόνα 3.10 − Μπλοκ τροφοδοσίας συσκευών AC

Μια σύγκριση των μπλοκ ισχύος που φαίνονται στα Σχήματα 3.9 και 3.10 δείχνει ότι το κύκλωμα με θυρίστορ back-to-back έχει τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα. Αυτό το σχήμα περιέχει λιγότερες συσκευές και χαρακτηρίζεται από μικρότερες διαστάσεις, βάρος, απώλειες ενέργειας και κόστος. Σε σύγκριση με τα triac, τα θυρίστορ με αγωγιμότητα μονής κατεύθυνσης (μονόδρομη) έχουν υψηλότερες παραμέτρους ρεύματος και τάσης και είναι ικανά να αντέχουν σημαντικά υψηλότερες υπερφορτώσεις ρεύματος. Τα θυρίστορ σχεδίασης tablet έχουν υψηλότερο θερμικό κύκλο. Επομένως, μπορεί να προταθεί ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί triac για ρεύματα μεταγωγής που, κατά κανόνα, δεν υπερβαίνουν την τιμή ταξινόμησης του ρεύματος μιας μεμονωμένης συσκευής, δηλαδή όταν δεν απαιτείται η ομαδική τους σύνδεση. Σημειώστε ότι η χρήση των triac βοηθά στην απλοποίηση του συστήματος ελέγχου της μονάδας ισχύος, το οποίο πρέπει να περιέχει ένα κανάλι εξόδου στον πόλο της συσκευής.

Τα κυκλώματα που φαίνονται στο Σχήμα 3.10 σι, V, απεικονίζει τη δυνατότητα σχεδιασμού συσκευών μεταγωγής AC με χρήση διόδων. Και τα δύο αυτά σχήματα είναι εύκολο να ελεγχθούν, αλλά έχουν μειονεκτήματα λόγω της χρήσης μεγάλου αριθμού συσκευών. Στο διάγραμμα στην Εικόνα 3.10, σιΗ εναλλασσόμενη τάση της πηγής ισχύος μετατρέπεται σε παλμική τάση πλήρους κύματος ίδιας πολικότητας χρησιμοποιώντας μια γέφυρα διόδων ανόρθωσης. Ως αποτέλεσμα, μόνο ένα θυρίστορ, συνδεδεμένο στην έξοδο της γέφυρας ανορθωτή (στη διαγώνιο της γέφυρας), καθίσταται ικανό να ελέγχει το ρεύμα στο φορτίο και στους δύο μισούς κύκλους, εάν στην αρχή κάθε ελέγχου μισού κύκλου παλμοί λαμβάνονται στην είσοδό του. Το κύκλωμα απενεργοποιείται όταν το ρεύμα φορτίου περάσει από το μηδέν την επόμενη φορά μετά τη διακοπή της παραγωγής παλμών ελέγχου.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη, ωστόσο, ότι η αξιόπιστη απενεργοποίηση του κυκλώματος διασφαλίζεται μόνο με μια ελάχιστη επαγωγή κυκλώματος στην πλευρά του διορθωμένου ρεύματος. Διαφορετικά, ακόμα κι αν η τάση στο τέλος του μισού κύκλου πέσει στο μηδέν, το ρεύμα θα συνεχίσει να ρέει μέσω του θυρίστορ, εμποδίζοντάς το να σβήσει. Ο κίνδυνος έκτακτης λειτουργίας του κυκλώματος (όχι απενεργοποίηση) εμφανίζεται επίσης όταν αυξάνεται η συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να αποδειχθεί ότι ο χρόνος κυκλώματος tCδεν αρκεί για να αποκατασταθεί η δυνατότητα ελέγχου από το θυρίστορ, δηλ. tC< .

Στο κύκλωμα στο Σχήμα 3.10, το φορτίο ελέγχεται από δύο θυρίστορ πίσω με πλάτη, καθένα από τα οποία διακλαδίζεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από μια μη ελεγχόμενη βαλβίδα. Εφόσον με αυτή τη σύνδεση οι κάθοδοι των θυρίστορ είναι στο ίδιο δυναμικό, αυτό επιτρέπει τη χρήση γεννητριών παλμών ελέγχου με μία έξοδο ή δύο εξόδους με κοινή γείωση. Τα διαγράμματα κυκλώματος τέτοιων γεννητριών είναι πολύ απλοποιημένα. Επιπλέον, τα θυρίστορ στο κύκλωμα στο σχήμα 3.10c προστατεύονται από αντίστροφη τάση και, επομένως, πρέπει να επιλέγονται μόνο για τάση προς τα εμπρός.

Όσον αφορά τις διαστάσεις, τα τεχνικά χαρακτηριστικά και τους οικονομικούς δείκτες της συσκευής, κατασκευασμένα σύμφωνα με τα διαγράμματα που φαίνονται στο Σχήμα 3.10, β, V, κατώτερη από τις συσκευές μεταγωγής, τα κυκλώματα των οποίων φαίνονται στο σχήμα 3.9 V, 3.10, ΕΝΑ. Ωστόσο, χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές αυτοματισμού και προστασίας ρελέ, όπου η ισχύς μεταγωγής μετράται σε εκατοντάδες watt. Συγκεκριμένα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συσκευές εξόδου διαμορφωτών παλμών για τον έλεγχο μπλοκ θυρίστορ ισχυρότερων συσκευών.

Μέσω κάθε θυρίστορ στα κυκλώματα που φαίνονται στα σχήματα 3.9 και 3.10, V, ρέει το μισό ρεύμα φορτίου. Η σχέση μεταξύ του μέσου ρεύματος μέσω του θυρίστορ (ρεύμα ταξινόμησης του SPP, που αναφέρεται στις τεχνικές προδιαγραφές) και του ενεργού ρεύματος στο κύκλωμα φορτίου είναι ίση με

Αντίστοιχα, το μέσο ρεύμα που διαρρέει το θυρίστορ, εάν εκφράζεται μέσω του ρεύματος στο φορτίο, θα γραφεί ως εξής

Ομοίως, το μέσο ρεύμα που διαρρέει το θυρίστορ στο κύκλωμα στο σχήμα 3.10 είναι σι, καθορίζεται από την ισότητα

Τα συμμετρικά θυρίστορ, τα οποία μεταφέρουν ρεύμα και προς τις δύο κατευθύνσεις, ταξινομούνται σύμφωνα με το ενεργό ρεύμα. Επομένως, για το κύκλωμα στο Σχήμα 3.10, ΕΝΑ

ΕΠΑΦΟΣ ΘΥΡΙΣΤΟΡΟΥ 3,5 AC ΜΕ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΑΝΩΔΙΚΗ ΤΑΣΗ

Η ιδιαιτερότητα των συσκευών μεταγωγής ημιαγωγών είναι ότι μπορούν να εκτελούν διάφορες λειτουργίες χωρίς θεμελιώδεις αλλαγές στο τμήμα ισχύος. Έτσι, μια μονάδα θυρίστορ κατασκευασμένη σύμφωνα με το κύκλωμα στο Σχήμα 3.9 μπορεί εξίσου να λειτουργήσει με επιτυχία τόσο ως επαφέας όσο και ως διακόπτης. Μόνο με την αντικατάσταση θυρίστορ (αλλαγή του τύπου, της κατηγορίας τάσης ή της ομάδας της συσκευής σύμφωνα με δυναμικές παραμέτρους) μπορεί να επεκταθεί το πεδίο εφαρμογής των συσκευών όσον αφορά το ρεύμα ή την τάση. Μπορείτε να επηρεάσετε σημαντικά τη λειτουργία του κυκλώματος χρησιμοποιώντας το σύστημα ελέγχου, το οποίο θα παρουσιαστεί χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της λειτουργίας ενός επαφέα θυρίστορ

Το μπλοκ ισχύος του επαφέα κατασκευάζεται σύμφωνα με ένα κύκλωμα με αντιπαράλληλη σύνδεση θυρίστορ VS 1Και VS 2. Ελέγχεται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα που αποτελείται από αντιστάσεις R1, R2, R 3και μηχανική επαφή S. Αυτό το κύκλωμα συνδέεται παράλληλα με τα θυρίστορ, επομένως, όταν ο διακόπτης S είναι κλειστός, η τάση στα στοιχεία του, και συγκεκριμένα στις αντιστάσεις R 1Και R 3, αλλάζει συγχρονισμένα με την τάση της ανόδου στα θυρίστορ. Και δεδομένου ότι αυτές οι αντιστάσεις συνδέονται παράλληλα με τα κυκλώματα ελέγχου των θυρίστορ, η τάση της ίδιας πολικότητας αυξάνεται ταυτόχρονα τόσο στην άνοδο του θυρίστορ όσο και στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του.

Εάν αυτή η τάση είναι θετική, για παράδειγμα σε σχέση με ένα θυρίστορ VS 1και αφαιρέθηκε από την αντίσταση R 1Η τάση υπερβαίνει την τιμή της τάσης ξεκλειδώματος, θυρίστορ VS 1ανάβει. Όταν η πολικότητα της τάσης αλλάζει, το θυρίστορ ανάβει με τον ίδιο τρόπο VS 2, δίοδοι VD 1Και VD 2στο κύκλωμα είναι απαραίτητα για την προστασία των κυκλωμάτων ελέγχου των θυρίστορ από αντίστροφη τάση όταν η τάση στις άνοδος τους είναι αρνητική.

Ρυθμιζόμενη αντίσταση R 2στο κύκλωμα ελέγχου επιλέγεται από την συνθήκη περιορισμού του πλάτους του παλμού του ρεύματος ελέγχου σε μια τιμή που επιτρέπεται για τα χρησιμοποιούμενα θυρίστορ I Gmax.

Εικόνα 3.11 − Επαφές AC

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η επαφή S μπορεί να κλείσει στο διάστημα μισού κύκλου ανά πάσα στιγμή, συμπεριλαμβανομένης της στιγμής που η τάση του δικτύου φτάσει την τιμή πλάτους της Εμ, η αντίσταση της αντίστασης προσδιορίζεται από την έκφραση

Οπου R G− δική αντίσταση του κυκλώματος ελέγχου θυρίστορ.

Αλλαγή της αντίστασης της αντίστασης R 2είναι δυνατός ο έλεγχος του ρεύματος στα κυκλώματα εισόδου των θυρίστορ και, επομένως, η στιγμή που ενεργοποιούνται σε σχέση με την έναρξη του μισού κύκλου τάσης. Ως αποτέλεσμα, ο επαφέας καθίσταται ικανός να εκτελέσει μια ακόμη λειτουργία - τη ρύθμιση του ρεύματος στο φορτίο. Όριο γωνίας καθυστέρησης ενεργοποίησης θυρίστορ α μέγ, το οποίο μπορεί να παρέχεται από ένα κύκλωμα ελέγχου αντίστασης, είναι 90º.

Η διαδικασία ρύθμισης του ρεύματος (τάση, ισχύς) σε ένα κύκλωμα με αλλαγή της γωνίας καθυστέρησης ενεργοποίησης του θυρίστορ ονομάζεται έλεγχος φάσης. Οι εξαρτήσεις της αλλαγής της τάσης από το ενεργό φορτίο και το ρεύμα σε αυτό από τη γωνία για το υπό εξέταση κύκλωμα καθορίζονται από τις εκφράσεις.

όπου 0< ≤90 °.

Η ελάχιστη γωνία καθυστέρησης για την ενεργοποίηση θυρίστορ με ενεργό φορτίο είναι ≈2 °. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι όλα τα θυρίστορ έχουν ένα όριο ευαισθησίας για το κύκλωμα ελέγχου και, επιπλέον, η τάση ανόδου, που ποικίλλει σύμφωνα με έναν ημιτονοειδές νόμο, πρέπει επίσης να υπερβαίνει την τιμή κατωφλίου U(TO) τουλάχιστον δύο φορές. Αυτοί οι παράγοντες οδηγούν στην εμφάνιση νεκρών παύσεων στην καμπύλη ρεύματος φορτίου t p.

Λόγω της διακύμανσης στα χαρακτηριστικά ελέγχου των θυρίστορ, αυτές οι παύσεις μπορεί να μην είναι ίδιες σε διάρκεια, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση μιας σταθερής συνιστώσας στο ρεύμα φορτίου. Εάν είναι απαραίτητο, οι γωνίες καθυστέρησης ενεργοποίησης των θυρίστορ ισοπεδώνονται ρυθμίζοντας τα ρεύματα ελέγχου αλλάζοντας την αντίσταση των αντιστάσεων κατασκευής R 1Και R 3(Βλ. Εικόνα 3.11).

Εάν υπάρχει ανάγκη επέκτασης του εύρους ρύθμισης ρεύματος στο φορτίο, τότε τα κυκλώματα ελέγχου εκτελούνται χρησιμοποιώντας RС-αλυσίδες (Εικόνα 3.12 ΕΝΑ).

Όταν η τάση ανόδου στο θυρίστορ γίνει θετική, ο πυκνωτής ΜΕεπαναφορτίζεται μέσω μεταβλητής αντίστασης Rκαι φορτίο από τάση ίση με - Εμ, στην ένταση U GT, στο οποίο ανάβει το θυρίστορ VS 1(Εικόνα 3.12 σι). Με την αλλαγή της σταθεράς του κυκλώματος φόρτισης του πυκνωτή τ = (R+RH)CΜέσω μιας ρυθμιζόμενης αντίστασης R, είναι δυνατή η παροχή καθυστέρησης στην ενεργοποίηση του θυρίστορ σε σχέση με τη μέγιστη τάση ανόδου, δηλ. σε γωνία > 90 ◦.

Οι εκφράσεις που καθορίζουν τη μεταβολή της μέσης και της πραγματικής τάσης στο φορτίο, ανάλογα με τη γωνία της καθυστέρησης ενεργοποίησης του θυρίστορ, έχουν αντίστοιχα τη μορφή

α −σύστημα ρύθμισης· β – χαρακτηριστικό του χρόνου

κανονισμός λειτουργίας

Εικόνα 3.12 − Αρχή λειτουργίας του κυκλώματος ελέγχου ενεργοποιημένο RС- αλυσίδες

Η μέθοδος ελέγχου θυρίστορ που χρησιμοποιείται στα εξεταζόμενα κυκλώματα είναι μία από τις απλούστερες και πιο αξιόπιστες, καθώς εφαρμόζεται από έναν ελάχιστο αριθμό στοιχείων στα κυκλώματα ελέγχου. Ταυτόχρονα, η άμεση σύνδεση μεταξύ του ηλεκτροδίου ελέγχου και της ανόδου του θυρίστορ καθιστά δυνατή τη διασφάλιση της εκπλήρωσης άλλων απαιτήσεων που ισχύουν για τα συστήματα ελέγχου: αυστηρός συγχρονισμός της λήψης σημάτων ελέγχου με τη στιγμή της πιθανής ενεργοποίησης του τα θυρίστορ εκτελούνται αυτόματα. Οι απώλειες ισχύος για έλεγχο είναι ασήμαντες, καθώς η διάρκεια της έκθεσης στο ρεύμα ελέγχου ρυθμίζεται από το ίδιο το θυρίστορ.

Μόλις μεταβεί στην αγώγιμη κατάσταση, το κύκλωμα ελέγχου διακόπτεται με μια μικρή αντίσταση (η αντίσταση του θυρίστορ στην αγώγιμη κατάσταση) και το ρεύμα σε αυτό μειώνεται σχεδόν στο μηδέν.

Λόγω των σημειωμένων παραγόντων, τα κυκλώματα ελέγχου θυρίστορ που τροφοδοτούνται από τάση ανόδου χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές χαμηλής τάσης. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας αυτή την αρχή ελέγχου, η εγχώρια βιομηχανία παράγει σταθμούς ελέγχου θυρίστορ τύπου BSE, ροοστάτες για λαμπτήρες πυρακτώσεως, εκκινητές θυρίστορ τύπου PT σε σχεδιασμό τριών πόλων με ονομαστικό ρεύμα έως 63 A.

3.6 ΣΥΝΔΥΑΣΜΕΝΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΠΑΦΗΣ-ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ

Οι συνδυασμένες ηλεκτρικές συσκευές (ονομάζονται επίσης υβριδικές) είναι συσκευές που περιέχουν ταυτόχρονα ένα σύστημα επαφής παραδοσιακών ηλεκτρομηχανικών συσκευών και ένα κύκλωμα ισχύος που βασίζεται σε ένα SPP, συνδεδεμένο παράλληλα με μια ανοιχτή επαφή. Ως αποτέλεσμα αυτού του ουσιαστικά μηχανικού συνδυασμού συσκευών μεταγωγής επαφής και μη επαφής σε ένα σχέδιο, επιτυγχάνεται ένας επιτυχημένος συνδυασμός των πλεονεκτημάτων και των δύο τύπων συσκευών και ταυτόχρονα εξαλείφονται πολλά από τα μειονεκτήματά τους.

Ας εξετάσουμε την αρχή λειτουργίας των συνδυασμένων συσκευών που χρησιμοποιούν απλές συσκευές (Εικόνα 3.13), οι οποίες χρησιμοποιούν διόδους και θυρίστορ. Σε όλα τα παραπάνω power block, τα SPP συνδέονται παράλληλα με μία από τις ανοιχτές επαφές. Ας θυμηθούμε ότι στις ηλεκτρομηχανικές συσκευές η πτώση τάσης στις κλειστές επαφές σε ονομαστικά ρεύματα δεν υπερβαίνει τα δέκατα του βολτ. Σε τέτοιες τάσεις, τα SPP που συνδέονται παράλληλα με τις επαφές δεν περνούν σε κατάσταση υψηλής αγωγιμότητας και το ρεύμα φορτίου πρακτικά δεν ρέει μέσω αυτών.

Εικόνα 3.13 - Μπλοκ ισχύος συνδυασμένων συσκευών

Κατά τη διαδικασία απενεργοποίησης της συσκευής, ο λόγος των αντιστάσεων των κυκλωμάτων επαφής και ημιαγωγών αλλάζει, γεγονός που οδηγεί σε ανακατανομή του ρεύματος μεταξύ τους.

Ας εξετάσουμε την ουσία αυτού του φαινομένου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα απενεργοποίησης της συσκευής, που εκτελείται σύμφωνα με το διάγραμμα στην Εικόνα 3.13, ΕΝΑ. Άνοιγμα των επαφών τόξου S 1στο κύκλωμα είναι απαραίτητο να παρέχεται στην αρχή του μισού κύκλου ένα ρεύμα του οποίου η πολικότητα συμπίπτει με την κατεύθυνση αγωγής της διόδου VD (στο χρονικό διάστημα t 2< t< t 3 , στην Εικόνα 3.14). Σε αυτή την περίπτωση, η τάση στο ηλεκτρικό τόξο που προκύπτει είναι απευθείας στη δίοδο. Καθώς η απόσταση μεταξύ των επαφών αυξάνεται και η ένταση της πρόσκρουσης στο ηλεκτρικό τόξο, για παράδειγμα, λόγω της κίνησης του στον αέρα με υψηλή ταχύτητα υπό την επίδραση ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, η αντίσταση του διακένου αλληλεπίδρασης αυξάνεται και, κατά συνέπεια, η τάση στη δίοδο αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, δημιουργούνται συνθήκες για τη μετάβασή του σε αγώγιμη κατάσταση.

Στην πράξη, η μετάβαση της διόδου στην αγώγιμη κατάσταση σε συσκευές χαμηλής τάσης συμβαίνει ήδη στο στάδιο του σχηματισμού του ηλεκτρικού τόξου, καθώς η πτώση τάσης κοντά στο ηλεκτρόδιο είναι πολύ υψηλότερη από την τάση κατωφλίου του τόξου.

Από αυτό το χρονικό σημείο, το ρεύμα στο κύκλωμα επαφής αρχίζει να μειώνεται γρήγορα και το ρεύμα στο κύκλωμα ημιαγωγών αυξάνεται. Η διάρκεια της μεταβατικής διαδικασίας κατά την οποία το ρεύμα μεταγωγής διέρχεται πλήρως στο κύκλωμα της διόδου και το ηλεκτρικό τόξο σβήνει καθορίζεται κυρίως από την επαγωγή των κυκλωμάτων, τα δυναμικά χαρακτηριστικά της διόδου που χρησιμοποιείται και τη μέθοδο επιρροής του ηλεκτρικού τόξου.

Στο διάστημα που απομένει μέχρι το τέλος του ημιχρόνου t = t 4 − t 3ολοκληρώνονται οι διεργασίες απιονισμού στο κενό διαεπαφής και αποκαθίσταται η ηλεκτρική του αντοχή.

Η τελική διακοπή του ρεύματος στο κύκλωμα πραγματοποιείται από μια δίοδο αμέσως μετά τη χρονική στιγμή t 4, που αντιστοιχεί σε αλλαγή της κατεύθυνσης του ρεύματος. Κατά τη διάρκεια του χρόνου που αντιστρέφεται η τάση για τη δίοδο, είναι απαραίτητο να ανοίξετε τις βοηθητικές επαφές S 2.

Σημειώστε ότι για την εικονιζόμενη περίπτωση (Εικόνα 3.14) αποσύνδεσης ενός κυκλώματος με ενεργό-επαγωγικό φορτίο, αυτός ο χρόνος είναι μικρότερος από μισό κύκλο. Στο όριο, μπορεί να είναι ίσο με 5 ms, γεγονός που οδηγεί στην ανάγκη χρήσης μονάδων υψηλής ταχύτητας.

Εικόνα 3.14 – Διαγράμματα διαδικασιών μεταγωγής

σε συσκευή διόδου επαφής

Κατά την ενεργοποίηση της συσκευής, η σειρά κλεισίματος των επαφών πρέπει να αντιστραφεί: κατά τη διάρκεια του μισού κύκλου της τάσης που δεν είναι αγώγιμο για τη δίοδο, είναι απαραίτητο να κλείσετε τις επαφές του διαχωριστή S 2, και κατά το επόμενο μισό κύκλο - επαφές κατάσβεσης τόξου S 1.

Χαρακτηριστικό της λειτουργίας μεταγωγής είναι το κλείσιμο των επαφών S 1σε χαμηλές τάσεις, που καθορίζεται από την πτώση τάσης κατά μήκος της αγώγιμης διόδου. Ως αποτέλεσμα, η προκαταρκτική διάσπαση του διακένου όταν οι επαφές πλησιάζουν η μία την άλλη και τα σχετικά φαινόμενα διάβρωσης και συγκόλλησης των επαφών εξαλείφονται.

Αλλά πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι σε συνδυασμένες συσκευές υπάρχει ο κίνδυνος να εκδηλωθούν αυτά τα ίδια αποτελέσματα λόγω του υψηλού ρυθμού αύξησης του ρεύματος στις επαφές μετά την επαφή τους. Επομένως, τα σχέδια της συσκευής επαφής και του κινητήρα πρέπει να παρέχουν μια αναγκαστική αύξηση της πίεσης επαφής στην τελική τιμή.

Συσκευές κατασκευασμένες σύμφωνα με το διάγραμμα στο σχήμα 3.13, σι, σύμφωνα με την αρχή της δράσης και τη φύση των διεργασιών που συμβαίνουν, δεν διαφέρουν από αυτές που συζητήθηκαν παραπάνω. Ωστόσο, η παρουσία δύο κυκλωμάτων διόδου με αντίθετη αγωγιμότητα επιτρέπει την απενεργοποίηση σε οποιοδήποτε μισό κύκλο του ρεύματος. Ως αποτέλεσμα, ο χρόνος απενεργοποίησης της συσκευής μειώνεται.

Τα μειονεκτήματα αυτής της επιλογής περιλαμβάνουν τον διπλασιασμό του αριθμού των SPP και τη σημαντική περίπλοκη σχεδίαση του μηχανικού μέρους της συσκευής. Δεδομένου ότι το συγχρονισμένο άνοιγμα των επαφών πραγματοποιείται με μια σειρά που καθορίζεται από την κατεύθυνση του ρεύματος τη στιγμή που δίνεται η εντολή μεταγωγής, η συσκευή πρέπει να περιέχει δύο ανεξάρτητους και υψηλής ταχύτητας κινητήρες.

Αυστηρές απαιτήσεις επιβάλλονται επίσης στη σταθερότητα των ηλεκτροκινητήρων: πρέπει να έχουν μικρή χρονική διασπορά. Προφανώς, η επίτευξη υψηλού επιπέδου λειτουργικής αξιοπιστίας με έναν τέτοιο σχεδιασμό του ηλεκτρικού τμήματος της συσκευής είναι μια δύσκολη αποστολή.

Μια σημαντική απλοποίηση του μηχανισμού κίνησης και της συσκευής στο σύνολό της μπορεί να επιτευχθεί με την άρνηση συγχρονισμού του ανοίγματος των επαφών με τον αντίστοιχο μισό κύκλο του ρεύματος. Σε αυτή την περίπτωση, και οι δύο επαφές, που ελέγχονται από έναν κοινό δίσκο, ανοίγουν ταυτόχρονα και σε οποιαδήποτε φάση του ρεύματος. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται ένα ηλεκτρικό τόξο και στα δύο ζεύγη επαφής, αλλά σε ένα από τα ζεύγη σβήνει λόγω του φαινομένου εκτροπής του κυκλώματος διόδου. Σε άλλες επαφές, η κατεύθυνση του ρεύματος στην οποία δεν συμπίπτει με την κατεύθυνση αγωγής των διόδων στο κύκλωμα διακλάδωσης, το ηλεκτρικό τόξο διατηρείται μέχρι το τέλος του μισού κύκλου (μέχρι να αλλάξει η κατεύθυνση του ρεύματος).

Η μέγιστη διάρκεια του τόξου στις επαφές, ίση με περίπου 11 ms, αντιστοιχεί στην πιο δυσμενή λειτουργία, όταν οι επαφές ανοίγουν σε ένα σχετικά στενό χρονικό διάστημα πριν το ρεύμα περάσει από το μηδέν.

Σε αυτήν την περίπτωση, η διαδικασία μετάβασης του ρεύματος από το κύκλωμα επαφής στο κύκλωμα διόδου δεν έχει ολοκληρωθεί ή η ηλεκτρική ισχύς του διακένου αλληλεπίδρασης δεν έχει χρόνο να ανακάμψει· σπάει ξανά στην αρχή του επόμενου μισού κύκλου.

Σε περίπτωση μεγάλου αριθμού διακοπής λειτουργίας, ανοίξτε την επαφή S 1Και S 2εμφανίζεται με ίση πιθανότητα τόσο στο διάστημα των θετικών όσο και στο διάστημα των αρνητικών μισών κύκλων. Ο ίδιος νόμος καθορίζει την κατανομή της ροπής ανοίγματος επαφής σε κάθε μισό κύκλο. Ως αποτέλεσμα, η διάρκεια έκθεσης των επαφών στο ηλεκτρικό τόξο μειώνεται και, ως αποτέλεσμα, αυξάνεται η διάρκεια ζωής της συσκευής. Επιπλέον, σε σύγκριση με παρόμοιες συσκευές χωρίς κυκλώματα διόδων διακλάδωσης, στις οποίες η κατάσβεση του ηλεκτρικού τόξου εξασφαλίζεται σε ένα μισό κύκλο, η αύξηση της διάρκειας ζωής είναι τουλάχιστον 150%.

Οι δυνατότητες των συνδυασμένων συσκευών μπορούν να επεκταθούν σημαντικά αντικαθιστώντας τα μη ελεγχόμενα SPP με θυρίστορ (Εικόνα 3.13, V).

Το κύκλωμα ημιαγωγών σε αυτήν τη συσκευή, κατασκευασμένο σύμφωνα με ένα κύκλωμα με αντιπαράλληλη σύνδεση θυρίστορ (βλ. Εικόνα 3.9), συνδέεται παράλληλα με μία μόνο επαφή κατάσβεσης τόξου. Αλλά η ικανότητα των θυρίστορ να βρίσκονται σε κλειστή κατάσταση σε τάση θετικής πολικότητας επιτρέπει τις λειτουργίες μεταγωγής να εκτελούνται σε οποιοδήποτε μισό κύκλο τάσης (ρεύμα).

Εικόνα 3.15 - Μεταβατικές διεργασίες σε συσκευή επαφής-θυρίστορ

Ας εξετάσουμε την αλληλεπίδραση της μονάδας επαφής και της μονάδας θυρίστορ στη λειτουργία μεταγωγής συσκευής. Λαμβάνοντας υπόψη τη μεγάλη διαφορά στην ταχύτητα λειτουργίας του κυκλώματος επαφής και του διακόπτη ανάφλεξης, οι εντολές για την ενεργοποίησή τους δεν πρέπει να εκδίδονται ταυτόχρονα. Αρχικά, πρέπει να ληφθεί μια εντολή για να ενεργοποιήσετε τη μονάδα επαφής. Μετά από ορισμένο χρόνο, ίσο με τον σωστό χρόνο ενεργοποίησης της συσκευής επαφής, των επαφών της S 1είναι κλειστά. Στο σχήμα 3.15, η στιγμή επαφής των επαφών αντιστοιχεί στο χρόνο t 2.

Με την απαραίτητη πρόοδο αυτής της χρονικής στιγμής, το σύστημα ελέγχου εκδίδει μια ώθηση ελέγχου I G 1στο θυρίστορ VS 1, για την οποία η τάση στον υπό εξέταση μισό κύκλο είναι άμεση. Ως αποτέλεσμα της ενεργοποίησης του θυρίστορ, η τάση στις συγκλίνουσες επαφές μειώνεται στην τιμή της πτώσης τάσης κατά μήκος του θυρίστορ στην αγώγιμη κατάσταση, δηλαδή σε 1,5...2,5 V.

Μετά την επαφή των επαφών, το κύκλωμα θυρίστορ απενεργοποιείται γρήγορα, καθώς η αντίσταση του κυκλώματος επαφής είναι πολύ μικρότερη από τη διαφορική αντίσταση του θυρίστορ.

Όταν η συσκευή είναι απενεργοποιημένη, η σειρά λειτουργίας του κυκλώματος επαφής και θυρίστορ είναι η ίδια όπως στις συσκευές διόδου επαφής. Η μόνη διαφορά είναι ότι τη στιγμή του ανοίγματος των επαφών ( , στο σχήμα 3.15) στο θυρίστορ VS 2πρέπει να φτάσει ένας παλμός ρεύματος ελέγχου I G 2. Στην πράξη, είναι πολύ δύσκολο να συγχρονίσετε αυστηρά τη λειτουργία του συστήματος ελέγχου της μονάδας θυρίστορ με τον μηχανισμό κίνησης επαφής. Επομένως, στις περισσότερες συσκευές μεταγωγής αυτού του τύπου, οι παλμοί ελέγχου παρέχονται στις εισόδους του θυρίστορ με αναμονή ανοίγματος επαφής, λαμβάνοντας υπόψη την αστάθεια του μηχανικού μέρους της συσκευής με την πάροδο του χρόνου.

Όπως και με τη χρήση των διόδων, στις συσκευές επαφής-θυρίστορ, το άνοιγμα των επαφών και η αποκατάσταση της ηλεκτρικής αντοχής του διακένου αλληλεπίδρασης πρέπει να ολοκληρωθεί πριν από το τέλος του μισού κύκλου. Εάν ο σχεδιασμός της συσκευής δεν παρέχει συγχρονισμένο τερματισμό λειτουργίας, οι επαφές μπορούν να ανοίξουν ανά πάσα στιγμή, συμπεριλαμβανομένης της κρίσιμης ζώνης μισού κύκλου πριν το ρεύμα περάσει από το μηδέν, στην οποία το ρεύμα δεν έχει χρόνο να περάσει από το κύκλωμα επαφής στο το κύκλωμα ημιαγωγών. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο στην αρχή του επόμενου μισού κύκλου το σύστημα ελέγχου να διασφαλίζει ότι είναι ενεργοποιημένο ένα θυρίστορ με διαφορετική κατεύθυνση αγωγής.

Συνοψίζοντας τις εξεταζόμενες δυνατότητες για τη δημιουργία συνδυασμένων συσκευών, θα επισημάνουμε τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά τους.

Σε όλες τις παραλλαγές συνδυασμένων συσκευών SPP (διόδους ή θυρίστορ), δεν μεταφέρουν ρεύμα κατά τη μακροπρόθεσμη ονομαστική λειτουργία, επομένως, εξαλείφονται σχετικά μεγάλες απώλειες ισχύος που χαρακτηρίζουν τις συσκευές ημιαγωγών. Κατά συνέπεια, όσον αφορά αυτόν τον δείκτη, οι συνδυασμένες συσκευές δεν διαφέρουν από τις συμβατικές συσκευές επαφής.

Σε τρόπους αλλαγής των θέσεων μεταγωγής από τη συσκευή, χρησιμοποιώντας το SPP, τα κενά διασύνδεσης διαχωρίζονται με χαμηλή αντίσταση, χαρακτηριστικό των διόδων και των θυρίστορ σε αγώγιμη κατάσταση. Αυτό διασφαλίζει την ταχεία κατάσβεση του ηλεκτρικού τόξου που εμφανίζεται κατά την ενεργοποίηση λόγω αναπήδησης επαφής και όταν η συσκευή είναι απενεργοποιημένη. Η εμπειρία στη λειτουργία συνδυασμένων συσκευών δείχνει ότι κατά την εναλλαγή ρευμάτων έως 500A, η διάρκεια του τόξου δεν υπερβαίνει τα 100 μs. Ως αποτέλεσμα, οι συνδυασμένες συσκευές έχουν αντίσταση στη φθορά μεταγωγής που είναι 20-50 φορές μεγαλύτερη από αυτή των συσκευών επαφής.

Εφόσον τα SPP σε συνδυασμένες συσκευές εκτίθενται σε βραχυπρόθεσμο ρεύμα, είναι δυνατό να αξιοποιηθεί στο μέγιστο η χωρητικότητα υπερφόρτωσης παλμών τους. Στην αρχική θερμοκρασία της κατασκευής (20±5)°C, οι περισσότερες συσκευές μπορούν να φορτωθούν με παλμό ρεύματος μισού κύματος ημιτονοειδούς σχήματος, διάρκειας 10 ms με πλάτος που υπερβαίνει την τιμή του μέσου ρεύματος (ταξινόμησης) σε

8 − 10 φορές. Για παράδειγμα, οι δίοδοι τύπου D253-1600 είναι ικανές να αντέξουν ρεύμα με πλάτος 12 kA χωρίς φθορά. Καθώς η διάρκεια του παλμού μειώνεται στα 2 ms, το επιτρεπόμενο εύρος ρεύματος αυξάνεται περίπου τριπλάσιο. Σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, ο αριθμός των οποίων κατά τη λειτουργία του SPP πρέπει να περιοριστεί σε λίγα, το πλάτος ρεύματος αυξάνεται ανάλογα στα 28 kA σε διάρκεια παλμού 10 ms και στα 44 kA στα 2 ms.

Σε πολλές περιπτώσεις, η καθορισμένη χωρητικότητα υπερφόρτωσης είναι επαρκής για τη δημιουργία συνδυασμένων συσκευών χωρίς παράλληλη σύνδεση συσκευών σε μονάδες ισχύος. Εξασφαλίζοντας ότι οι επαφές ανοίγουν αμέσως πριν από την κρίσιμη ζώνη του τρέχοντος μισού κύκλου, επιτυγχάνεται η βέλτιστη χρήση της χωρητικότητας παλμικού φορτίου του SPP.

Μια σημαντική περίσταση είναι ότι κατά τις βραχυπρόθεσμες επιρροές ρεύματος, η παραγόμενη θερμότητα στη δομή του SPP δεν εξαπλώνεται πέρα ​​από τα όρια των δομικών στοιχείων που βρίσκονται ακριβώς δίπλα του. Επομένως, δεν υπάρχει ανάγκη όχι μόνο για χρήση αναγκαστικής ψύξης, αλλά και για τους ίδιους τους ψύκτες. Ως αποτέλεσμα, ο σχεδιασμός της μονάδας ημιαγωγών απλοποιείται σημαντικά, το βάρος και οι διαστάσεις της μειώνονται.

Τα θετικά χαρακτηριστικά των συνδυασμένων συσκευών καθόρισαν την εντατική ανάπτυξή τους. Μέχρι σήμερα, αρκετές εκδόσεις τέτοιων συσκευών έχουν αναπτυχθεί και παράγονται από τη βιομηχανία, που διαφέρουν τόσο στο σχεδιασμό των εξαρτημάτων επαφής και των ημιαγωγών όσο και στη μέθοδο ελέγχου θυρίστορ. Το διάγραμμα μιας από τις επιλογές για έναν συνδυασμένο επαφέα με ένα σύστημα ελέγχου που τροφοδοτείται από έναν μετασχηματιστή ρεύματος φαίνεται στο Σχήμα 3.16.

Εικόνα 3.16 - Σχηματικό διάγραμμα ενός συνδυασμένου

επαφέα

Το μπλοκ ημιαγωγών σε αυτό συνδέεται παράλληλα με ένα κύκλωμα που αποτελείται από επαφές μικρόκαι το πρωτεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή ρεύματος που συνδέεται σε σειρά με αυτά ΤΑ. Δύο δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή συνδέονται μέσω διόδων που ταιριάζουν με την πολικότητα των τάσεων ελέγχου και ανόδου στα κυκλώματα ελέγχου θυρίστορ. Όταν οι επαφές S είναι ενεργοποιημένες, ένα ημιτονοειδές ρεύμα ρέει μέσα από αυτές, επομένως μέσω της κύριας περιέλιξης του μετασχηματιστή ρεύματος

Στις δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή, το ρεύμα θα είναι γενικά μη ημιτονικό λόγω της μη γραμμικότητας της αντίστασης του κυκλώματος ελέγχου θυρίστορ και της επίδρασης των διόδων zener, που προστατεύουν αυτές τις περιελίξεις από την υπέρβαση της επιτρεπόμενης τάσης. Στο ονομαστικό ρεύμα στο κύκλωμα του επαφέα, τα θυρίστορ δεν πρέπει να ανάβουν. Αυτό εξασφαλίζεται με την επιλογή παραμέτρων με τέτοιο τρόπο ώστε η συνολική πτώση τάσης στην κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή και των κλειστών επαφών να μην υπερβαίνει την τάση κατωφλίου U(TO)χρησιμοποιημένα θυρίστορ ισχύος.

Όταν ρέουν ρεύματα βραχυκυκλώματος, η τάση μεταξύ των σημείων σύνδεσης της μονάδας θυρίστορ στο κύριο κύκλωμα αυξάνεται σημαντικά και δημιουργούνται συνθήκες για την ενεργοποίηση

Βασικοί ορισμοί
Ταξινόμηση ηλεκτρικών συσκευών
Συσκευές υψηλής τάσης
Ηλεκτρικές συσκευές ελέγχου
Συσκευές διακοπτών
Ηλεκτρικές συσκευές αυτοματισμού
Αυτόματοι διακόπτες
Επιλογή μηχανημάτων
Τριπολικοί διακόπτες κυκλώματος τύπου ΑΕ
Τυφέκια εφόδου της σειράς A-3000
Αυτόματοι διακόπτες σειράς AP50B
Αυτόματοι διακόπτες σειράς BA51, BA52
Αυτόματοι διακόπτες "Electron"
Επαφές
Σχεδιασμός επαφών
Χαρακτηριστικά των επαφών DC και AC
Επαφές χωρίς τόξο
Μαγνητικά μίζα
Συσκευή και σκοπός
Τεχνικές παράμετροι εκκινητών
Συσκευές ελέγχου ισχύος ημιαγωγών χωρίς επαφή
Σχεδιασμός ανεπαφικών συσκευών ημιαγωγών
Επαφές θυρίστορ με φυσική μεταγωγή
Συσκευές υβριδικής ή συνδυασμένης ισχύος
Μίζες Thyristor
Συσκευές εντολών, ελεγκτές εντολών, διακόπτες, αντιστάσεις, ασφάλειες
Συσκευές εντολών και ελεγκτές
Μαγνητικοί σταθμοί
Διακόπτες και διακόπτες
Διακόπτες και διακόπτες-αποζεύκτες
Διακόπτες παρτίδας
Αντιστάσεις ισχύος και ρεοστάτες
Ασφάλειες
Εξαρτήματα φωτισμού
Κεφάλαιο 7. Διακόπτες εγγύτητας, αισθητήρες, τερματικοί διακόπτες και πομποί θέσης
Ανεπαφικοί διακόπτες τροχιάς σειράς BVK
Ανεπαφικοί τερματικοί διακόπτες της σειράς BTP
Όριο διακόπτες χωρίς επαφή της σειράς KVP και KVD
Μετατροπείς παλμών θέσης Σειρά PIP και σειρά PISH
Όριο διακόπτες επαφών
Κεφάλαιο 8. Ηλεκτρομαγνήτες
Κύριοι τύποι ηλεκτρομαγνητών
Ηλεκτρομαγνήτες συνεχούς ρεύματος
Ηλεκτρομαγνήτες AC
Ηλεκτρομαγνήτες που τροφοδοτούνται από πηγές συνεχούς ρεύματος
και εναλλασσόμενα ρεύματα

Κεφάλαιο 9 Ηλεκτρομαγνητικές συνδέσεις
Συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων ηλεκτρομαγνητικού λαδιού
Ηλεκτρομαγνητικοί συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων σειράς EM
Κεφάλαιο 10. Ρελέ ελέγχου και αυτοματισμού
Βασικοί ορισμοί και ταξινόμηση
Ρελέ χρόνου
Ενδιάμεσα ρελέ
Τριφασικό ρελέ παρακολούθησης τάσης
Ρελέ ενδείξεων
Ρελέ τάσης
Ρελέ ρεύματος
Ρελέ ισχύος
Ρελέ φωτογραφίας
Μπλοκ ρελέ αντίστασης τύπου BRE 2801
Θερμικά ρελέ
Ρελέ θερμοκρασίας
Ρελέ σήματος
Ρελέ πέδησης κατά του διακόπτη
Συνιστώμενη αντικατάσταση των ρελέ, των συσκευών προστασίας και κλειδώματος

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΗ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗ

Κεφάλαιο 11. Ταξινόμηση ηλεκτρικών συσκευών υψηλής τάσης
Εναλλαγή συσκευών
Συσκευές περιορισμού
Συσκευή μέτρησης
Συσκευές αντιστάθμισης
Διακόπτες
Διακόπτες λαδιού
Κεφάλαιο 13. Ηλεκτρομαγνητικοί διακόπτες
Κεφάλαιο 14. Αυτόματοι διακόπτες κυκλώματος αέρα
Διακόπτες κυκλώματος αέρα γεννήτριας
Διακόπτες κυκλώματος αέρα δικτύου
Κεφάλαιο 15. Αποζεύκτες για εσωτερική και εξωτερική εγκατάσταση 10 kV.

Κεφάλαιο 16. Ασφάλειες υψηλής τάσης
Επιλογή ασφαλειών
Ασφάλειες χαλαζία
Ασφάλειες τύπου εξάτμισης
Κεφάλαιο 17. Ασφαλιστές και περιοριστές
Συνελήφθησαν.
Καταστολείς υπερτάσεων
Κεφάλαιο 18. Μετασχηματιστές που μετρούν ρεύμα και τάση
Μετασχηματιστές ρεύματος
Μετασχηματιστές τάσης
Κεφάλαιο 19. Αντιδραστήρες.
Κύριοι τύποι και σκοποί των αντιδραστήρων
Ξηροί αντιδραστήρες σκυροδέματος
Αντιδραστήρες φίλτρου (εξομάλυνσης).
Αντιδραστήρες περιορισμού ρεύματος
Αντιδραστήρες γείωσης
Αντιδραστήρες διακλάδωσης
Κεφάλαιο 20. Συσκευές διανομής υψηλής τάσης
Προκατασκευασμένοι θάλαμοι KSO-366
Προκατασκευασμένοι θάλαμοι KSO-272
Προκατασκευασμένοι θάλαμοι KSO-386
Γέφυρες ελαστικών

Η επιλογή μιας ηλεκτρικής συσκευής πραγματοποιείται σύμφωνα με τον λειτουργικό της σκοπό, τον τύπο του ρεύματος και της τάσης και την ποσότητα ισχύος.

Ως συσκευές εισόδου και συσκευές για εξερχόμενες γραμμές, δεχόμαστε αυτόματους διακόπτες κυκλώματος που παρέχουν τις λειτουργίες μεταγωγής κυκλωμάτων ισχύος και προστασίας ηλεκτρικών δεκτών, καθώς και προστασίας των δικτύων από υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα. Για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των τμημάτων επισκευής χρησιμοποιούμε διακόπτες κυκλώματος RBN-400.

Οι τρέχουσες ρυθμίσεις των εκδόσεων καθορίζονται από τις ακόλουθες σχέσεις:

για power single κυκλοφορίες:

α) απελευθερώστε την τρέχουσα ρύθμιση.

για ηλεκτρικούς δέκτες ομάδας ισχύος:

α) τρέχουσα ρύθμιση της θερμικής απελευθέρωσης.

β) ρεύμα ρύθμισης της ηλεκτροδυναμικής απελευθέρωσης.

Σύμφωνα με όλα τα μηχανήματα της σειράς BA, έχουν επαρκή συντελεστή ευαισθησίας.

Για τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας στο συνεργείο, τοποθετούμε ένα ντουλάπι διανομής ShK 85 με διακόπτη εισόδου VA-51-39 με χειροκίνητο έλεγχο.

Συνοψίζουμε τον επιλεγμένο εξοπλισμό προστασίας εκκίνησης στον Πίνακα 6.

Πίνακας 6Προστασία εκκίνησης εξοπλισμός χαμηλής τάσης

Ηλεκτρικός καταναλωτής			Ηλεκτρική συσκευή
Ονομα		Ονομα					Συντελεστής ρύθμισης
ShR -73505-54U2
D2HCS57Arus-100
D2HCS57Arus-40
D2HCS57Arus-68
D2HCS57Arus-7

4.6 Επιλογή κυψέλης υψηλής τάσης και ρυθμίσεις προστασίας

Οι πλήρεις διακόπτες επιλέγονται σύμφωνα με την ονομαστική τάση, το ονομαστικό ρεύμα όλων των καταναλωτών και ελέγχονται σύμφωνα με το μέγιστο ρεύμα διακοπής λειτουργίας. Το κελί CSR 366 πληροί αυτές τις απαιτήσεις, οι παράμετροι των οποίων παρουσιάζονται στον Πίνακα 7.

Πίνακας 7Παράμετροι κυψέλης KSO-366

Ας προσδιορίσουμε το ρεύμα ενεργοποίησης της μέγιστης προστασίας από υπερένταση ρεύματος:

όπου k o είναι ο συντελεστής αποσυντονισμού, ίσος με 1,1 ÷ 1,2 για MTZ. για ρεύμα αποκοπής 1,1 ÷ 1,5;

k σε =0,8 – συντελεστής επιστροφής ρελέ, που καθορίζεται από το διαβατήριο των ρελέ που χρησιμοποιούνται στην προστασία.

k tt =15 – λόγος μετασχηματισμού των μετασχηματιστών ρεύματος κυψέλης.

Ας προσδιορίσουμε την τρέχουσα τιμή αποκοπής:

Η δοκιμή συντελεστή ευαισθησίας πραγματοποιείται με βάση την συνθήκη:

Από 11>1,5, ο συντελεστής ευαισθησίας αυτής της προστασίας είναι εντός των κανονικών ορίων.

4.7 Υπολογισμός φωτισμού συνεργείου

Ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με τη μεθοδολογία που περιγράφεται στο.

Αρχικά στοιχεία για τον υπολογισμό.

Μήκος α=68 μ.

Πλάτος b= 20 m.

Ύψος h=12 m.

Συντελεστής ανάκλασης τοίχου - 30%.

Συντελεστής ανάκλασης οροφής – 50%.

Ύψος επιφάνειας εργασίας h p =1,2 m.

Ύψος προεξοχής h c =1 m.

Τάση δικτύου - 220 V.

Ας υπολογίσουμε τον ηλεκτρικό φωτισμό του συνεργείου χρησιμοποιώντας τη μέθοδο χρήσης της φωτεινής ροής.

Επιλέγουμε μια λάμπα τύπου «Deep Emitter» με λαμπτήρες πυρακτώσεως, ανάλογα με το ύψος του δωματίου.

Καθορίζουμε το εκτιμώμενο ύψος του λαμπτήρα πάνω από την επιφάνεια εργασίας, λαμβάνοντας την απόσταση από την οροφή που θα είναι

Καθορίζουμε την απόσταση μεταξύ των λαμπτήρων, λαμβάνοντας ως ευνοϊκότερη αναλογία L/H = 0,91.

Στη συνέχεια, η απόσταση μεταξύ των λαμπτήρων

L=0,91∙9,8=8,9 m

Παίρνουμε την απόσταση από τους τοίχους ως 0,5.

Για να προσδιορίσετε τον αριθμό των σειρών, διαιρέστε το πλάτος του δωματίου B με το L:

Σύμφωνα με τις καθορισμένες διαστάσεις του συνεργείου και τις αποστάσεις που λαμβάνονται, τοποθετούμε τους λαμπτήρες γύρω από το συνεργείο σε κάτοψη, όπως φαίνεται στο Σχήμα 25.

Εικόνα 25 – Τοποθέτηση λαμπτήρων

Επιλέγουμε το πρότυπο φωτισμού για αυτήν την παραγωγή, υποθέτοντας ότι τα εξαρτήματα υποβάλλονται σε επεξεργασία στο συνεργείο με ακρίβεια 1 mm.

Καθορίζουμε τον δείκτη δωματίου:

Με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν, βρίσκουμε τον συντελεστή χρήσης της φωτεινής ροής Ki = 0,62, θεωρώντας τον συντελεστή ανάκλασης των τοίχων και της οροφής ίσο με 30% και 50%, αντίστοιχα.

Βρίσκουμε την υπολογιζόμενη φωτεινή ροή ενός λαμπτήρα.

όπου, En – κανονικοποιημένος φωτισμός γενικού φωτισμού στο συνεργείο (στα 30 lm).

kz – συντελεστής ασφάλειας.

S – περιοχή δωματίου;

Z – σταθερός συντελεστής 1,3;

n – αριθμός λαμπτήρων.

ki – δεδομένα πίνακα.

Χρησιμοποιώντας το βιβλίο αναφοράς, επιλέγουμε την πλησιέστερη λυχνία φωτεινής ροής Fl=8100 NG 220-500 με ισχύ 500 W και τάση 220 V.

Υπολογίζουμε ξανά τον πραγματικό φωτισμό στην επιλεγμένη ισχύ της λάμπας.

λμ.

Καθορίζουμε τη συνολική ισχύ που καταναλώνει το δίκτυο φωτισμού.

Σελίδα 1 από 18

ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΑΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ

Ηλεκτρικές συσκευέςείναι μια ηλεκτρική συσκευή που χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση ηλεκτρικών κυκλωμάτων, την παρακολούθηση, τη μέτρηση, την προστασία, τον έλεγχο και τη ρύθμιση εγκαταστάσεων που προορίζονται για τη μετάδοση, τη μετατροπή, τη διανομή και την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.
Η έννοια της «ηλεκτρικής συσκευής» καλύπτει ένα πολύ ευρύ φάσμα οικιακών και βιομηχανικών συσκευών. Η ποικιλομορφία των ίδιων των συσκευών και των λειτουργιών που εκτελούν, ο συνδυασμός πολλών λειτουργιών σε μία συσκευή δεν μας επιτρέπει να τις ταξινομούμε αυστηρά σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο κριτήριο. Φαίνεται σκόπιμο να τα εξετάσουμε σύμφωνα με τον προορισμό τους - την κύρια λειτουργία που εκτελεί η συσκευή.

Σε αυτή την περίπτωση, μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:

• – Εναλλαγή- Σχεδιασμένο για ενεργοποίηση και απενεργοποίηση

ηλεκτρικό κύκλωμα. (Σε αυτούς περιλαμβάνονται αποζεύκτες, διακόπτες υψηλής και χαμηλής τάσης, διακόπτες κυκλώματος, διακόπτες κ.λπ.).

• – Συσκευές προστασίας– για την προστασία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων από μη φυσιολογικά

τρόποι λειτουργίας (βραχυκύκλωμα, υπερφόρτωση). Αυτό περιλαμβάνει ασφάλειες υψηλής και χαμηλής τάσης και διάφορους τύπους ρελέ.

• –Στραγγαλιστικά πηνία– για έλεγχο ηλεκτροκίνησης και

άλλοι βιομηχανικοί καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας (κινητήρες - start, stop, έλεγχος ταχύτητας περιστροφής). Πρόκειται για επαφές, εκκινητές, ρεοστάτες κ.λπ.

• – Συσκευές περιορισμού– για τον περιορισμό των ρευμάτων βραχυκυκλώματος (αντιδραστήρες) και υπέρταση (αναστολείς).
• – Συσκευές ελέγχου– για παρακολούθηση καθορισμένων ηλεκτρικών και

μη ηλεκτρικές παραμέτρους. Αυτό περιλαμβάνει διάφορους τύπους ρελέ και αισθητήρων.

• – Ρυθμιστικές συσκευές– για αυτόματη και συνεχή

σταθεροποίηση και ρύθμιση καθορισμένων παραμέτρων. Αυτοί είναι διάφοροι σταθεροποιητές και ρυθμιστές.

• – Συσκευή μέτρησης– για την απομόνωση των πρωτευόντων κυκλωμάτων μεταγωγής από τα κυκλώματα των οργάνων μέτρησης και της προστασίας ρελέ. (Μετασχηματιστές μέτρησης ρεύματος και τάσης).
• – Συσκευές σχεδιασμένες για την εκτέλεση μηχανικών εργασιών– ανύψωση και συγκράτηση ηλεκτρομαγνητών, ηλεκτρομαγνητικά φρένα, συμπλέκτες.

Κάθε συσκευή αποτελείται από τρία στοιχεία: αντίληψη, μεταμόρφωση και εκτελεστική.
Σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας του στοιχείου αντίληψης:
Ηλεκτρομαγνητικό, μαγνητοηλεκτρικό, επαγωγικό, ηλεκτροδυναμικό, πολωμένο, ημιαγωγικό, θερμικό, ηλεκτρονικό, μαγνητικό κ.λπ.
Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας του ενεργοποιητή:

• Επικοινωνία
• χωρίς επαφή

Σε μία ομάδα ή τύπο, οι συσκευές διαφέρουν:

• με τάση: - υψηλή τάση (πάνω από 1000 V)

Χαμηλή τάση (έως 1000 V)

• ανά τύπο ρεύματος: - συνεχές ρεύμα,

συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος,
- εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής συχνότητας

• με τρέχουσα τιμή:- χαμηλό ρεύμα (έως 5Α)

Υψηλό ρεύμα (πάνω από 5Α)

• με τον τρόπο λειτουργίας:- μακροπρόθεσμα

Βραχυπρόθεσμα
- επαναλαμβανόμενα-βραχυπρόθεσμα

• κατά χρόνο απόκρισης:- χωρίς αδράνεια (έως 3 ms), υψηλή ταχύτητα (3-50 ms), κανονική εκτέλεση (50-150 ms)

αργό (150 ms-1 s), ρελέ χρόνου (πάνω από 1 s)

• με μέθοδο ελέγχου:- αυτόματο

Μη αυτόματο (χειροκίνητος έλεγχος)

• ανά είδος προστασίας του περιβάλλοντος:εκτελούνται ανοιχτό, προστατευμένο, αδιάβροχο, αντιεκρηκτικό κ.λπ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΗ

• Κατά την κανονική λειτουργία, η θερμοκρασία των εξαρτημάτων (στοιχείων) που μεταφέρουν ρεύμα δεν πρέπει να υπερβαίνει την επιτρεπόμενη θερμοκρασία (τιμές που συνιστώνται από το σχετικό GOST ή άλλα κανονιστικά έγγραφα).
• Οι συσκευές πρέπει να αντέχουν τις θερμικές επιδράσεις των ρευμάτων βραχυκυκλώματος για ορισμένο χρόνο. χωρίς παραμορφώσεις που θα παρεμπόδιζαν την περαιτέρω χρήση τους ( υψηλή αντοχή στη φθορά).
• Η μόνωση της συσκευής πρέπει να υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη πιθανές υπερτάσεις που προκύπτουν κατά τη λειτουργία, με ένα ορισμένο περιθώριο λαμβάνοντας υπόψη τη «γήρανσή» της.
• Οι επαφές των ηλεκτρικών συσκευών πρέπει να έχουν τη δυνατότητα επανειλημμένης ενεργοποίησης και απενεργοποίησης των ρευμάτων λειτουργίας.
• Οι συσκευές πρέπει να έχουν υψηλή αξιοπιστία και ακρίβεια, την απαραίτητη ταχύτητα, ελάχιστο βάρος, μικρές διαστάσεις, χαμηλό κόστος και ευκολία στη χρήση.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ
ΠΗΓΕΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ:

• Σώμα Joule που απελευθερώνεται στις περιελίξεις της συσκευής. (Αυτή είναι η ποσότητα θερμότητας που παράγεται στον δέκτη, η οποία είναι ανάλογη με τα R, t και I2, W*s=J).
• Θέρμανση του μαγνητικού κυκλώματος λόγω απωλειών λόγω αντιστροφής μαγνήτισης και υστέρησης.
• Διηλεκτρικές απώλειες σε μονωτικά υλικά.

ΟΔΗΓΙΕΣ ΧΡΗΣΗΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΣΤ
ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΗ

Διαστολή των σωμάτων όταν θερμαίνονται- (διμεταλλικά θερμικά ρελέ – ηλεκτρικό σίδερο).
Δημιουργία δυσμενών θερμικών συνθηκών σε μια συσκευή, καταστροφή της και, κατά συνέπεια, προστασία άλλων συσκευών(ασφάλειες).
Μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας του αποσυνδεδεμένου κυκλώματος σε θερμική ενέργεια και διάχυση αυτής της θερμότητας χρησιμοποιώντας έναν καταστολέα τόξου στο περιβάλλον.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣονομάζονται ηλεκτρικές συσκευές για τη διαχείριση των ροών ενέργειας και πληροφοριών, τους τρόπους λειτουργίας, την παρακολούθηση και την προστασία των τεχνικών συστημάτων και των στοιχείων τους. Οι ηλεκτρικές συσκευές, ανάλογα με τη βάση του στοιχείου και την αρχή λειτουργίας, χωρίζονται σε ηλεκτρομηχανικές και στατικές.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ ηλεκτρομηχανολογικές συσκευέςΑυτές περιλαμβάνουν τεχνικές συσκευές στις οποίες η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ή η μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Ηλεκτρομηχανολογικές συσκευέςχρησιμοποιείται σε όλα σχεδόν τα αυτοματοποιημένα συστήματα. Ορισμένα συστήματα είναι κατασκευασμένα εξ ολοκλήρου σε ηλεκτρομηχανικές συσκευές. Για παράδειγμα, τα κυκλώματα αυτοματισμού για την εκκίνηση, την όπισθεν και το φρενάρισμα σε μια μη ρυθμιζόμενη ηλεκτρική κίνηση αποτελούνται κυρίως από ηλεκτρομηχανικές συσκευές όπως ρελέ και επαφές. Οι ηλεκτρομηχανικές συσκευές χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες, ενισχυτές, ρελέ, ενεργοποιητές κ.λπ. Οι ποσότητες εισόδου και εξόδου αυτών των συσκευών μπορεί να είναι είτε μηχανικές είτε ηλεκτρικές. Ωστόσο, πρέπει απαραίτητα να πραγματοποιούν την αμοιβαία μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια και αντίστροφα.

Στατικές συσκευέςεκτελούνται με βάση ηλεκτρονικά εξαρτήματα (δίοδοι, θυρίστορ, τρανζίστορ κ.λπ.), καθώς και ελεγχόμενες ηλεκτρομαγνητικές συσκευές στις οποίες η είσοδος και η έξοδος συνδέονται μέσω μαγνητικού πεδίου σε σιδηρομαγνητικό πυρήνα. Παραδείγματα τέτοιων συσκευών είναι ένας συμβατικός μετασχηματιστής από ηλεκτρικό χάλυβα και ένας μαγνητικός ενισχυτής.

Η βάση για τη λειτουργία των περισσότερων τύπων ηλεκτρικών συσκευών (διακόπτες κυκλώματος, επαφές, ρελέ, κουμπιά ελέγχου, διακόπτες εναλλαγής, διακόπτες, ασφάλειες κ.λπ.) είναι οι διαδικασίες ενεργοποίησης (ενεργοποίηση και απενεργοποίηση) των ηλεκτρικών κυκλωμάτων.

Μια άλλη μεγάλη ομάδα ηλεκτρικών συσκευών που έχουν σχεδιαστεί για τον έλεγχο των τρόπων λειτουργίας και την προστασία των ηλεκτρομηχανικών συστημάτων και εξαρτημάτων αποτελείται από ρυθμιστές και σταθεροποιητές παραμέτρων ηλεκτρικής ενέργειας (ρεύμα, τάση, ισχύς, συχνότητα κ.λπ.). Οι ηλεκτρικές συσκευές αυτής της ομάδας λειτουργούν με βάση συνεχείς ή παλμικές αλλαγές στην αγωγιμότητα των ηλεκτρικών κυκλωμάτων.

Ας δούμε μερικούς τύπους ηλεκτρικών συσκευών.

Επαφέςείναι μια ηλεκτρική συσκευή σχεδιασμένη για μεταγωγή ηλεκτρικών κυκλωμάτων ισχύος τόσο σε ονομαστικά ρεύματα όσο και σε ρεύματα υπερφόρτωσης.

Μαγνητικός διακόπτηςείναι μια ηλεκτρική συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να ξεκινά, να σταματά, να αντιστρέφει και να προστατεύει ηλεκτρικούς κινητήρες. Η μόνη διαφορά του από έναν επαφέα είναι η παρουσία μιας διάταξης προστασίας (συνήθως θερμικού ρελέ) από θερμικές υπερφορτώσεις.

Η αδιάλειπτη λειτουργία των ασύγχρονων κινητήρων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αξιοπιστία των εκκινητήρων. Επομένως, τίθενται υψηλές απαιτήσεις σε αυτά όσον αφορά την αντοχή στη φθορά, την ικανότητα μεταγωγής, την ακριβή λειτουργία, την αξιοπιστία της προστασίας από υπερφόρτωση κινητήρα και την ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας.

Στους μηχανισμούς γερανών, χρησιμοποιούνται ευρέως ελεγκτές που ελέγχουν κινητήρες χαμηλής και μέσης ισχύος και ελεγκτές εντολών (κινητήρες υψηλής ισχύος).

Ελεγκτήςείναι μια συσκευή με τη βοήθεια της οποίας πραγματοποιείται η απαραίτητη μεταγωγή στα κυκλώματα των κινητήρων AC και DC. Η εναλλαγή πραγματοποιείται χειροκίνητα περιστρέφοντας τον σφόνδυλο.

Ελεγκτής εντολώνη αρχή λειτουργίας δεν διαφέρει από τον ελεγκτή, αλλά έχει ένα ελαφρύτερο σύστημα επαφής σχεδιασμένο για μεταγωγή σε κυκλώματα ελέγχου.

ΑναμετάδοσηΟνομάζεται ηλεκτρική συσκευή στην οποία, με ομαλή μεταβολή της ποσότητας ελέγχου (εισόδου), εμφανίζεται μια απότομη αλλαγή στην ελεγχόμενη ποσότητα (εξόδου).

Τα ηλεκτρομαγνητικά ρελέ χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα αυτοματοποιημένα συστήματα ηλεκτροκίνησης. Χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες ρεύματος και τάσης, αισθητήρες χρόνου, για τη μετάδοση εντολών και τον πολλαπλασιασμό σημάτων σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Χρησιμοποιούνται ως ενεργοποιητές σε αισθητήρες τεχνολογικών παραμέτρων διαφόρων μηχανημάτων και μηχανισμών.

Μαγνητική επαφή (διακόπτης καλαμιού)είναι μια επαφή που αλλάζει την κατάσταση ενός ηλεκτρικού κυκλώματος κλείνοντας ή ανοίγοντάς το μηχανικά όταν εφαρμόζεται μαγνητικό πεδίο ελέγχου στα στοιχεία του. Οι διακόπτες Reed έχουν αυξημένη ταχύτητα και, λόγω των σχεδιαστικών τους χαρακτηριστικών, αξιοπιστία λειτουργίας, γι' αυτό και χρησιμοποιούνται ευρέως σε αυτόματα συστήματα. Στη βάση τους δημιουργούνται ρελέ για διάφορους σκοπούς, αισθητήρες, κουμπιά κ.λπ.

Ενεργοποιητής- πρόκειται για μια συσκευή που κινεί το εκτελεστικό σώμα ή ασκεί δύναμη σε αυτό το σώμα σύμφωνα με καθορισμένες λειτουργίες και όταν παρέχονται κατάλληλα σήματα στις περιελίξεις ελέγχου. Τις περισσότερες φορές, οι ηλεκτρομηχανικοί ενεργοποιητές χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή ενός ηλεκτρικού σήματος σε κίνηση του κινούμενου τμήματος της συσκευής. Παραδείγματα είναι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, σύνδεσμοι ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, μάνδαλα ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων, βαλβίδες πύλης κ.λπ.

Όλα τα στοιχεία των συσκευών έχουν καθιερωμένες γραφικές εικόνες και ονόματα, μερικά από τα οποία δίνονται στον πίνακα.

Σύμβολα των στοιχείων της συσκευής

Ονομα	Ονομασία
Διακόπτης με κουμπιά: με κανονικά ανοιχτή επαφή
με διακοπή επαφής
Μονοπολικός διακόπτης
Επαφή συσκευής εναλλαγής: κανονικά ανοιχτή
άνοιγμα
εναλλαγή
Επαφή για μεταγωγή κυκλώματος υψηλού ρεύματος: κανονικά ανοιχτή
άνοιγμα
σβήσιμο τόξου κλεισίματος
σβήσιμο τόξου
Κανονικά κλειστή επαφή με επιβραδυντή που λειτουργεί όταν ενεργοποιείται
Ηλεκτρικό ρελέ με κανονικά ανοιχτές, κανονικά κλειστές και μεταγωγικές επαφές

Η θέση των επαφών των συσκευών που εμφανίζονται στα διαγράμματα ελέγχου, ελλείψει εξωτερικής επιρροής, αντιστοιχεί στην κανονική τους κατάσταση. Οι επαφές της συσκευής χωρίζονται σε δημιουργία, διακοπή και εναλλαγή. Στα κυκλώματα ελέγχου ηλεκτρικής μετάδοσης κίνησης, γίνεται διάκριση μεταξύ ισχύος ή κύριων κυκλωμάτων μέσω των οποίων παρέχεται ηλεκτρικό ρεύμα στους ηλεκτρικούς κινητήρες, καθώς και σε βοηθητικά κυκλώματα, τα οποία περιλαμβάνουν κυκλώματα ελέγχου, προστασίας και συναγερμού.

Ηλεκτρικοί κινητήρες αντλιών,

Ανεμιστήρες, συμπιεστές

Στη σύγχρονη τεχνολογία, μια μεγάλη κατηγορία αποτελείται από μηχανήματα που έχουν σχεδιαστεί για την παροχή υγρών και αερίων, τα οποία χωρίζονται σε αντλίες, ανεμιστήρες και συμπιεστές. Οι κύριες παράμετροι που χαρακτηρίζουν τη λειτουργία τέτοιων μηχανών είναι η ροή (απόδοση), η πίεση και η πίεση που δημιουργούν, καθώς και η ενέργεια που προσδίδεται στη ροή από τα μέρη εργασίας τους.

Συνήθως, αυτά τα συστήματα ηλεκτρικής κίνησης χωρίζονται σε διάφορες ομάδες:

1) Αντλίες, ανεμιστήρες, φυγοκεντρικοί συμπιεστές, η στατική ισχύς στον άξονα των οποίων ποικίλλει ανάλογα με τον κύβο της ταχύτητας, εάν μπορούν να αγνοηθούν οι απώλειες χωρίς φορτίο και δεν υπάρχει αντίθλιψη, δηλαδή είναι μηχανισμοί με ονομάζεται χαρακτηριστικό ανεμιστήρα. Αυτή είναι η πιο κοινή ομάδα.

2) Διάφορες αντλίες και συμπιεστές τύπου εμβόλου, η ισχύς του άξονα των οποίων ποικίλλει ημιτονοειδώς ανάλογα με τη γωνία περιστροφής του στρόφαλου. Για αντλίες εμβόλου μονής δράσης, η τροφοδοσία γίνεται μόνο όταν το έμβολο κινείται προς τα εμπρός· κατά την αντίστροφη διαδρομή, δεν υπάρχει παροχή.

3) Διάφορες αντλίες και συμπιεστές διπλής ενέργειας τύπου εμβόλου. Η τροφοδοσία πραγματοποιείται όταν το έμβολο κινείται και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Ρυθμιζόμενη ηλεκτρική κίνηση μηχανισμών με ροπή ανεμιστήρα

Σε εγκαταστάσεις που απαιτούν ομαλό και αυτόματο έλεγχο τροφοδοσίας, χρησιμοποιείται η ηλεκτρική κίνηση ευκανόνιστος.

Τα χαρακτηριστικά των μηχανισμών φυγοκεντρικού τύπου δημιουργούν ευνοϊκές συνθήκες λειτουργίας για μια ρυθμιζόμενη ηλεκτρική κίνηση τόσο ως προς τα στατικά φορτία όσο και στο απαιτούμενο εύρος ελέγχου ταχύτητας. Πράγματι, όσο μειώνεται η ταχύτητα, τουλάχιστον τετραγωνικά, μειώνεται και η ροπή αντίστασης στον άξονα του κινητήρα. Αυτό διευκολύνει το θερμικό καθεστώς του κινητήρα όταν λειτουργεί με μειωμένες στροφές. Από τους νόμους της αναλογικότητας προκύπτει ότι το απαιτούμενο εύρος ελέγχου ταχύτητας απουσία στατικής πίεσης δεν υπερβαίνει το καθορισμένο εύρος αλλαγής τροφοδοσίας

Εάν η στατική κεφαλή δεν είναι μηδέν, τότε για να αλλάξετε τη ροή από μηδέν στην ονομαστική τιμή Απαιτείται εύρος ελέγχου ταχύτητας

πού είναι η πίεση που αναπτύσσει ο μηχανισμός στο .

Κατά μέσο όρο, για ρυθμιζόμενους μηχανισμούς φυγοκεντρικού τύπου, το απαιτούμενο εύρος ελέγχου ταχύτητας συνήθως δεν υπερβαίνει το 2:1. Τα σημειωμένα χαρακτηριστικά αυτών των μηχανισμών και οι χαμηλές απαιτήσεις για την ακαμψία των μηχανικών χαρακτηριστικών καθιστούν δυνατή την επιτυχή χρήση απλών σχημάτων μιας ελεγχόμενης ασύγχρονης ηλεκτρικής κίνησης για αυτούς.

Για εγκαταστάσεις χαμηλής ισχύος (7...10 kW), το πρόβλημα επιλύεται χρησιμοποιώντας ένα σύστημα ρυθμιστή τάσης - έναν ασύγχρονο κινητήρα με ρότορα κλωβού σκίουρου. Οι διακόπτες θυρίστορ χρησιμοποιούνται συχνότερα ως ρυθμιστές τάσης. Τέτοια συστήματα έχουν βρει εφαρμογή σε συγκροτήματα εξοπλισμού ανεμιστήρων που έχουν σχεδιαστεί για να διασφαλίζουν την απαιτούμενη ανταλλαγή αέρα και να δημιουργούν τις απαραίτητες συνθήκες θερμοκρασίας σε κτίρια ζώων και πουλερικών σύμφωνα με τα κτηνιατρικά πρότυπα.

Σε εγκαταστάσεις όπου οι συνθήκες λειτουργίας επιτρέπουν τη χρήση ασύγχρονου κινητήρα με τυλιγμένο ρότορα, επεκτείνονται οι δυνατότητες μιας ελεγχόμενης ηλεκτρικής κίνησης. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά αυτού του ηλεκτροκινητήρα εξασφαλίζουν σταθερή λειτουργία σε ένα αρκετά μεγάλο εύρος στροφών με ένα ηλεκτρικό σύστημα κίνησης ανοιχτού βρόχου.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται έλεγχος ταχύτητας μηχανισμών που κινούνται από ασύγχρονους ή σύγχρονους κινητήρες. Σε αυτή την περίπτωση, μεταξύ των κινητήρων και του μηχανισμού παραγωγής τοποθετείται ένας σύνδεσμος υγρού ή ένας ασύγχρονος συμπλέκτης ολίσθησης, ο οποίος σας επιτρέπει να αλλάξετε την ταχύτητα του μηχανισμού παραγωγής χωρίς να αλλάξετε την ταχύτητα του κινητήρα.

Για παράδειγμα, σκεφτείτε Ηλεκτρικό διάγραμμα αυτοματισμού εγκατάστασης ανεμιστήρα.

Κύκλωμα ελέγχου για έναν ασύγχρονο κινητήρα σκίουρου-κλουβιού Μ ένας ανεμιστήρας που βρίσκεται στο μηχανοστάσιο και έχει σχεδιαστεί για ανεξάρτητο αερισμό μεγάλων ηλεκτρικών μηχανών φαίνεται στο Σχ. 4.13. Ο ανεμιστήρας ελέγχεται από τον πίνακα ελέγχου χρησιμοποιώντας ένα πλήκτρο ελέγχου Κ1 , με τέσσερις επαφές και λαβή αυτόματης επαναφοράς. Κλειδί Κ2 χρησιμεύει για να επιτρέπεται ή να απαγορεύεται η συμπερίληψη του ανεμιστήρα στο χώρο εγκατάστασης όταν δεν υπάρχει ανάγκη για τη λειτουργία του.

Το σχήμα λειτουργεί ως εξής. Κλειδί Κ2 στη θέση R (επιτρέπεται). Το μηχάνημα ανάβει ΣΤΙΣ 2 κυκλώματα ελέγχου και αυτόματο ΣΕ 1 κύρια κυκλώματα (η επαφή του στο κύκλωμα αυτοασφάλισης της μίζας κλείνει). Η πράσινη λάμπα ανάβει L3 (ο κινητήρας σβηστός). Για εκκίνηση του κινητήρα Μ κλειδί Κ1 μετακινείται από τη θέση μηδέν 0 στην αρχική θέση Π . αυτό ενεργοποιεί τη μαγνητική μίζα ΠΡΟΣ ΤΗΝ, Τοποθετείται σε αυτοτροφοδοσία και χρησιμοποιεί τις κύριες επαφές για τη σύνδεση των κινητήρων στο δίκτυο. Πράσινο φωτιστικό LZ σβήνει, κόκκινο φως Εντάξει ανάβει - ο κινητήρας είναι αναμμένος.

Λαβή κλειδιού Κ1 απελευθερώνεται και το κλειδί επιστρέφει στη θέση μηδέν, στην οποία η επαφή 2 το κλειδί κλείνει και η επαφή 1 παραμένει κλειστό.

Το διάγραμμα προβλέπει τη δοκιμή του ανεμιστήρα στο σημείο εγκατάστασης χρησιμοποιώντας ένα κουμπί KnO . Παρέχεται επίσης μπλοκάρισμα (χρησιμοποιώντας μια κανονικά ανοιχτή επαφή μπλοκ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ), το οποίο δεν επιτρέπει την ενεργοποίηση του αεριζόμενου μηχανήματος πριν από την εκκίνηση του ανεμιστήρα. Προστασία από βραχυκυκλώματα ή υπερφόρτωση κινητήρα Μ πραγματοποιείται αυτόματα ΣΕ 1 με συνδυασμένη απελευθέρωση. Και μηδενική προστασία - από τη μίζα ΠΡΟΣ ΤΗΝ (Η επανεκκίνηση του κινητήρα δεν είναι δυνατή μέχρι τη λαβή του κλειδιού Κ1 δεν θα τοποθετηθεί στην αρχική θέση Π) . Όταν ο ανεμιστήρας είναι απενεργοποιημένος ως αποτέλεσμα της προστασίας, ενεργοποιείται ένα προειδοποιητικό σήμα, καθώς οι επαφές 3 Και 4 κλειδί Κ1 ενώ είναι κλειστό. Όταν απενεργοποιείτε χειροκίνητα τον ανεμιστήρα μετακινώντας και στη συνέχεια αφήνοντας τη λαβή του κλειδιού Κ1 έγκυος ΜΕ δεν δίνεται προειδοποιητικό σήμα επειδή η επαφή είναι ανοιχτή 4 .

Ηλεκτρολογικά Βασικά

ΠΑΡΟΧΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥονομάζεται παραγωγή, μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ των καταναλωτών.

Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δημιουργείται από ηλεκτρικούς σταθμούς. Σχεδόν όλοι οι βιομηχανικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής έχουν ως τελικό στοιχείο μια σύγχρονη τριφασική ημιτονοειδή γεννήτρια τάσης. Καθώς αυξάνεται η μοναδιαία ισχύς της γεννήτριας, αυξάνεται και η απόδοσή της, γι' αυτό και οι σύγχρονοι σταθμοί διαθέτουν γεννήτριες πολύ υψηλής ισχύος.

Οι ηλεκτρικοί σταθμοί μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:

θερμικοί, υδραυλικοί, πυρηνικοί, αιολικοί, ηλιακοί, γεωθερμικοί, παλιρροϊκοί κ.λπ. πιο συνηθισμένο από άλλα θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, που καίνε άνθρακα, τύρφη, φυσικό αέριο, πετρέλαιο κ.λπ. Οι σταθμοί αυτοί παράγουν ηλεκτρική ενέργεια με απόδοση περίπου 40%. Οι θερμικοί σταθμοί ρυπαίνουν τον αέρα λόγω ατελούς καύσης καυσίμου και ανεπαρκούς φιλτραρίσματος των καυσαερίων.

Υδραυλικοί σταθμοίχρησιμοποιήστε την ενέργεια της ροής του νερού. Τέτοιοι σταθμοί παράγουν σημαντικά φθηνότερη ηλεκτρική ενέργεια. Ένας υδροηλεκτρικός σταθμός υψηλής δυναμικότητας έχει απόδοση που πλησιάζει το 90%. Οι υδραυλικοί σταθμοί διαταράσσουν την υδατική ισορροπία των ποταμών και επιδεινώνουν επίσης το περιβάλλον.

Εργοστάσια πυρηνικής ενέργειαςμετατρέπουν την ενέργεια σχάσης του ατομικού πυρήνα σε ηλεκτρική ενέργεια. Η απόδοση ενός αντιδραστήρα πυρηνικού σταθμού είναι 25…35%. Σε περίπτωση ατυχήματος σε πυρηνικό εργοστάσιο, υπάρχει κίνδυνος μόλυνσης του περιβάλλοντος από την ακτινοβολία.

Η λειτουργία οποιασδήποτε πηγής ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να προκαλέσει περιβαλλοντικές διαταραχές. Ως εκ τούτου, στις ανεπτυγμένες χώρες, δίνεται μεγάλη προσοχή στην τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Χρησιμοποιώντας σύγχρονη τεχνολογία, ορισμένες χώρες παράγουν με ασφάλεια πάνω από το 60% της ηλεκτρικής τους ενέργειας από πυρηνικούς σταθμούς.

Ξεκινά η χρήση αιολικών και ηλιακών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Η ηλεκτρική ενέργεια χαμηλής ισχύος παρέχεται από γεωθερμικούς σταθμούς (στην Καμτσάτκα) και παλιρροϊκούς (στη χερσόνησο Κόλα).

Οι σύγχρονες γεννήτριες των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής προκαλούν τριφασικό ημιτονοειδές EMF 18 kV. Για να μειωθούν οι απώλειες στις γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας σε υποσταθμούς ανύψωσης, η τάση μετατρέπεται σε 110 και 330 kV και παρέχεται στο Ενοποιημένο Ενεργειακό Σύστημα. Οι απώλειες στις γραμμές μεταφοράς είναι ανάλογες με το τετράγωνο του ρεύματος, επομένως η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται με αυξημένη τάση και μειωμένο ρεύμα.

Ηλεκτρικά καλώδιαΥπάρχουν εναέρια και καλώδιο. Οι εναέριες γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος (ηλεκτρικές γραμμές) είναι πολύ φθηνότερες από τις καλωδιακές (υπόγειες) και επομένως χρησιμοποιούνται ευρύτερα. Οι γραμμές τροφοδοσίας συνδέονται με μετασχηματιστές με ειδικές συσκευές μεταγωγής υψηλής τάσης.

Συνήθως, οι βιομηχανικές επιχειρήσεις καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια σε τάση 380 V. Επομένως, σημεία διανομής και υποσταθμοί μετασχηματιστών εγκαθίστανται μπροστά στον καταναλωτή, μειώνοντας την τάση στα 6...10 kV και στα 380...220 V.

Υπάρχουν τρία βασικά σχήματα για την παροχή ρεύματος στους καταναλωτές: ακτινωτός, κύριος, μικτός.

Ακτινικό κύκλωμα τροφοδοσίαςπροβλέπει τη χρήση υποσταθμού μετασχηματιστή για κάθε καταναλωτή. Αυτό είναι ένα πολύ αξιόπιστο σχέδιο τροφοδοσίας, αλλά απαιτεί μεγάλο αριθμό υποσταθμών.

Κύκλωμα κορμούπαρέχει μόνο μερικούς υποσταθμούς που περιλαμβάνονται στη γραμμή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Πολλοί καταναλωτές συνδέονται σε κάθε υποσταθμό.

Μικτό σχήμαπαρέχει τμήματα με ακτινωτά και κύρια εγκλείσματα. Οι καταναλωτές συνδέονται διαφορετικά. Αυτό το σχήμα χρησιμοποιείται πιο συχνά.

Το κύκλωμα τροφοδοσίας μιας αυτόνομης μονάδας ενέργειας μπορεί να είναι αρκετά πρωτότυπο. Τα χαρακτηριστικά της τροφοδοσίας εξαρτώνται από τις λειτουργικές εργασίες των ενεργοποιητών, τις συνθήκες λειτουργίας, τις ειδικές απαιτήσεις σχετικά με το βάρος, τις διαστάσεις, την απόδοση των ηλεκτρικών συσκευών κ.λπ.

Τροφοδοσία βιομηχανικών επιχειρήσεων. Περίπου τα δύο τρίτα του συνόλου της ηλεκτρικής ενέργειας καταναλώνονται από τη βιομηχανία. Το σύστημα παροχής ρεύματος για βιομηχανικές επιχειρήσεις βασίζεται σε μια σταδιακή αρχή, ο αριθμός των βημάτων εξαρτάται από την ισχύ της επιχείρησης και τη διάταξη των μεμονωμένων καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας. Στο πρώτο στάδιο, η τάση του συστήματος ισχύος τροφοδοτείται στον κεντρικό υποσταθμό, όπου μειώνεται από 110-220 kV σε 10 -6 kV. Τα δίκτυα δεύτερου σταδίου παρέχουν αυτή την τάση σε υποσταθμούς μετασχηματιστών συνεργείου, όπου μειώνεται στην τάση καταναλωτή. Το τρίτο στάδιο αποτελείται από δίκτυα που κατανέμουν την τάση του υποσταθμού συνεργείου μεταξύ μεμονωμένων καταναλωτών.

Σε μεγάλες επιχειρήσεις με υψηλή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, οι καταναλωτές μπορούν να τροφοδοτούνται με τάση 660 V. Οι περισσότερες επιχειρήσεις χρησιμοποιούν τριφασικά δίκτυα 380/220 V. Σε περιοχές με αυξημένο κίνδυνο, η επιτρεπόμενη τάση τροφοδοσίας για τους καταναλωτές δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 36 V. ιδιαίτερα επικίνδυνες συνθήκες (λέβητες, μεταλλικές δεξαμενές) – 12 V.

Σύμφωνα με την απαιτούμενη αξιοπιστία τροφοδοσίας, οι καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει τους καταναλωτές των οποίων η διακοπή παροχής ηλεκτρικής ενέργειας συνδέεται με κίνδυνο για ανθρώπους ή συνεπάγεται μεγάλες υλικές ζημιές (υψικαμίνους, βιομηχανικοί ατμολεβήτες, εγκαταστάσεις ανύψωσης και εξαερισμού ορυχείων, φωτισμός έκτακτης ανάγκης κ.λπ.) πρέπει να εργαστούν συνεχώς. Για τους καταναλωτές της δεύτερης κατηγορίας (της πολυπληθέστερης), τα διαλείμματα για φαγητό επιτρέπονται για περιορισμένο χρονικό διάστημα. Στους καταναλωτές της τρίτης κατηγορίας περιλαμβάνονται τα βοηθητικά συνεργεία και άλλες εγκαταστάσεις για τις οποίες επιτρέπεται διακοπή παροχής ρεύματος έως και μία ημέρα.

Για να αυξηθεί η αξιοπιστία του τροφοδοτικού, οι καταναλωτές τροφοδοτούνται από δύο ανεξάρτητα δίκτυα και μια εφεδρική πηγή ενέργειας που ενεργοποιείται αυτόματα. Υπάρχουν «καυτές» και «κρύες» πηγές αντιγράφων ασφαλείας. Μια «καυτή» εφεδρική πηγή παρέχει άμεση ισχύ έκτακτης ανάγκης και χρησιμοποιείται για απρόσκοπτη διακοπή λειτουργίας του καταναλωτή.

Περαιτέρω βελτίωση των συστημάτων τροφοδοσίας για βιομηχανικές επιχειρήσεις σχετίζεται με αύξηση της τάσης τροφοδοσίας (από 220 σε 380 V, από 6 σε 10 kV, κ.λπ.), ενώ η υψηλή τάση φέρνει όσο το δυνατόν πιο κοντά στους καταναλωτές (βαθιά είσοδος) και μειώνει τον αριθμό των σταδίων μετασχηματισμού.

Σύρματα και καλώδια. Διάφοροι τύποι γυμνών καλωδίων χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση εναέριων γραμμών. Τα χαλύβδινα σύρματα μονού σύρματος κατασκευάζονται με διάμετρο όχι μεγαλύτερη από 5 mm. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα συρματόσχοινα, τα οποία έχουν υψηλή αντοχή και ευελιξία. Είναι κατασκευασμένα από πανομοιότυπα σύρματα, ο αριθμός των οποίων μπορεί να φτάσει τα 37. Η διάμετρος των συρμάτων και ο αριθμός τους επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται η μεγαλύτερη πυκνότητα πλήρωσης των συρμάτων στο σύρμα. Συνήθως 6, 11, 18 σύρματα τοποθετούνται γύρω από ένα κεντρικό και στρίβονται χαλαρά. Τα συρματόσχοινα είναι κατασκευασμένα από χάλυβα, αλουμίνιο, χάλυβα-αλουμίνιο και διμεταλλικά σύρματα. Στα σύρματα χάλυβα-αλουμινίου, μερικά από τα σύρματα είναι χάλυβα, μερικά είναι αλουμίνιο. Αυτό εξασφαλίζει μηχανική αντοχή με αυξημένη ηλεκτρική αγωγιμότητα. Τα διμεταλλικά σύρματα παράγονται με την ηλεκτρολυτική μέθοδο: ένας χαλύβδινος πυρήνας επικαλύπτεται με ένα στρώμα χαλκού ή αλουμινίου.

Για την ηλεκτρική καλωδίωση σε εσωτερικούς χώρους, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται μονωμένα καλώδια από χαλκό ή αλουμίνιο. Τα μονωμένα μονοσύρματα καλώδια έχουν μεγαλύτερη ακαμψία και επιφάνεια διατομής όχι μεγαλύτερη από 10 mm 2.

Τα συρματόσχοινα είναι κατασκευασμένα από επικασσιτερωμένους αγωγούς χαλκού ή αλουμινίου. Είναι βολικά για εγκατάσταση και λειτουργία.

Τα ηλεκτρικά καλώδια χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση κρυφών μη υποστηριζόμενων γραμμών, καθώς και για τη διοχέτευση ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται σε κινούμενα αντικείμενα. Στο καλώδιο, τα καλώδια μιας διφασικής ή τριφασικής γραμμής περικλείονται σε ένα ανθεκτικό ερμητικά σφραγισμένο πολυστρωματικό περίβλημα, το οποίο αυξάνει την αξιοπιστία των γραμμών ισχύος. Τα καλώδια μπορούν να τοποθετηθούν υπόγεια και υποβρύχια. Τα υπόγεια καλώδια είναι τα κύρια μέσα διοχέτευσης ηλεκτρικής ενέργειας στις μεγάλες πόλεις. Το μειονέκτημα των καλωδιακών γραμμών είναι το υψηλό κόστος τους.

Βασικά στοιχεία Ηλεκτρικής Ασφάλειας