§ 39. Бесконтактные электрические аппараты.

Бесконтактные электрические аппараты - тиристорные пускатели, предназначены для дистанционного включения трехфазных асинхронных электродвигателей. Принцип работы пускателей заключается в бесконтактном включении и отключении трехфазной нагрузки при помощи силовых тиристоров. Принципиальная электрическая схема пускателя состоит из силовой цепи, блока управления и блока защиты.

Рис. 2.77. Включение тиристоров в одной фазе тиристорного пускателя

Силовая цепь состоит из тиристоров, включенных в каждую фазу встречно-параллельно (рис.2.77 -2.78). Управление силовыми тиристорами осуществляется широтно-импульсным методом. Импульсы управления, тиристорами формируются из анодного напряжения тиристоров. В исходном состоянии тирис­торы закрыты и находятся под фазным напряжением. В блоке управления БУ стоит реле К1, которое срабатывает при получении сигнала на включение на­грузки. После замыкания контакта реле К1.1 при положительной полуволне на­пряжение сети приложено к аноду тиристора VI. Ток управления протекает от анода к катоду тиристора VI через управляющий электрод тиристора V2, контакт реле К1.1, резистор R1 и управляющий переход тиристо­ра VI. Тиристор VI откроется. С открытием тиристора автоматически снимается сигнал управления, так как падение напряжения на открытом тиристоре не превышает 1В. При переходе тока через нуль тиристор VI закрывается. Положительная полуволна напряжения сети при следующем полупериоде приложена к аноду тиристора V2, и ток управления протекает от анода к катоду тиристора V2, через управляющий электрод тиристора VI, резистор R1, контакт реле К 1.1 и управляющий электрод тиристора V2. Тиристор V2 откроется, и сигнал управления автоматически снимается. Импульсы управления поступают на тиристоры синхронно с напряжением сети в начале каждого полупериода. Контакты реле практически токовой нагрузки не имеют, так как через них проходит сигнал управления в течение нескольких микросекунд в начале каждого полупериода тока. Блок управления пускателем может быть кнопочным или бесконтактным (управление от логических элементов). Блок защиты БЗ обеспечивает максимальную токовую защиту и электротепловую защиту от перегрузок.

На рис. 2.79 приведена схема тиристорного выключателя, с помощью которого осуществляется подключение нагрузки R1 к источнику постоянного тока. В качестве такой нагрузки может быть и двигатель постоянного тока.

Если напряжение источника питания меньше напряжения включения тиристора при токе управления, равном нулю, то тиристор закрыт, и практически все напряжение приложено к нему, а напряжение на нагрузке равно нулю. При нажатии на кнопку S1 через управляющий переход тиристора VT пройдет ток по цепи: (+) - резистор R2 - контакт кнопки S1 - управляющий электрод - (-). Значение этого тока ограничивается сопротивлением резистора R2. После отк­рытия тиристора VI практически все напряжение прикладывается к нагрузке.

Рис. 6.78. Силовая цепь реверсивного тиристорного пускателя.

Рис. 2.79. Принципиальная схема тиристорного выключателя.

При размыкании контактов кнопки S1 тиристор VI остается во включен­ном состоянии, и для его выключения требуется снизить анодный ток до значе­ния меньшего, чем ток удержания тиристора, или зашунтировать тиристор дополнительным контактом.

Более распространенными являются способы приложения к тиристору обратного напряжения, например, с помощью коммутирующего конденсатора С (см. рис.2.79). Когда нагрузка включена, то конденсатор заряжен до напряжения, близкого к напряжению сети. При нажатии на кнопку S2 зажим конденсатора, имеющий положительный потенциал, соединяется с катодом тиристора. В результате этого к тиристору прикладывается импульс отрицательного напряже­ния, под действием которого тиристор закрывается. Ток в цепи нагрузки вык­лючается.

В случае активно-индуктивной нагрузки она шунтируется обратным дио­дом V2.

В современных электрических аппаратах применяют комбинированные (гибридные) коммутационные устройства, в которых ток во включенном состоянии аппарата проходит через контакт Q, а выключение выполняется при выключенном контакте Q силовыми полупроводниковыми приборами, включен­ными параллельно контакту (рис.2.80). Такое сочетание позволяет совместить положительные качества контактных аппаратов (малые потери мощности и га­баритные размеры) и полупроводниковых (бездуговая коммутация). Гибридные аппараты, у которых параллельно силовым контактам включают тиристоры, обеспечивают повышенное значение надежности и долговечности, а также су­щественную экономию материалов: меди и стали.

Рис. 2.80 Гибридное силовое коммутационное устройство.

В системе автоматики для коммутации управляющих цепей тиристоров применяют специальные безъякорные реле, выполненные на базе герконов (герметизированные магнитоуправляемые контакты). Герконы более чувстви­тельны, время их срабатывания намного меньше, чем у якорных электро­магнитных реле. Они просты по конструкции, надежны в работе и не нуждают­ся в регулировке. Электрические контакты герконов размещены внутри герме­тичной оболочки, не подвержены воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, срабатывают в результате воздействия внешнего магнит­ного поля. В силовых цепях применяют герсиконы – герметичные силовые контакты, которые используют в агрессивной среде вместо открытых контакто­ров. Принцип действия аналогичен герконам.