Зміст

Вступ

Принцип дії тиристора.

Аналіз тиристорних перетворювачів.

Розробка принципової схеми.

Розрахунок силового кола.

Розробка схеми керування тиристором.

Вибір тиристорів.

Розрахунок індуктивності згладжуючого реактора.

Висновки.

Список літератури.

Вступ

У зв’язку із ростом вимог до якості продукції, що випускається та необхідністю підвищення продуктивності агрегатів все більше розповсюдження отримують регульовані електроприводи різних виробничих механізмів. Не дивлячись на великі досягнення у створенні регульованих електроприводів змінного струму, основним видом таких електроприводів залишається електропривід змінного струму, а в якості пристрою керованого перетворювача енергії змінного струму в енергію постійного струму виключно застосовують тиристорні перетворювачі.

В тиристорному електроприводі можна виділити силову частину та систему управління. Силова частина складається із вузлів, котрі розраховані на протікання в них повного струму, навантаження. До них відносяться автоматичні вимикачі постійного та змінного струму, трансформатор живлення або анодний реактор, електродвигун, силові тиристори, число та схема з’єднань яких визначається номінальними даними та режимом роботи електроприводу, лінійний контактор, коло динамічного гальмування, вимірювальні шунти та ін.

Система управління регулює потік енергії від мережі змінного струму до електродвигуна; назад шляхом формування в визначені моменти часу відкриваючих імпульсів, котрі подаються на керуючі переходи тиристорів, а також впливом на комутаційні апарати силової частини електроприводу. Призначення системи управління – забезпечити зміну по заданому оператором або системою управління більш високого рівня ієрархії закону основної регульованої координати електроприводу, регулювання або обмеження проміжних координат. А також захист установки в аварійних режимах.

Таким чином, система управління електроприводом включає в себе систему імпульсно-фазового управління (СІФУ), що формує послідовність відпираючих імпульсів з потрібними електричними параметрами, моменти появи яких визначаються вхідною напругою управління, а також деякими додатковими сигналами управління, систему регульованих координат електроприводу, котра на основі інформації про потрібне значення основної регульованої координати та деякої додаткової інформації виробляє напругу управління СІФУ таким чином, щоб забезпечити відповідність основної регульованої координати заданому значенню деяким оптимальним (або раціональним) чином при допустимих значеннях проміжних координат; систему захистів та оперативного управління електроприводом.

Система імпульсно-фазового управління в свою чергу, складається із вузла, що перетворює напругу управління в послідовність імпульсів визначеної тривалості форми, моменти яких залежать від напруги управління; вузла підсилення імпульсів, що формує імпульси з визначеними електричними параметрами.

1. Принцип дії тиристора

Тиристор – чотирьохшаровий напівпровідниковий прилад, що має два стійкі стани: стан низької провідності (тиристор закритий) та стан високої провідності (тиристор відкритий).

Переведення тиристора із закритого стану у відкритий в електричному колі здійснюється зовнішньою дією на прилад. В тріодних тиристорах, які є найбільш вживаними, управління станом приладу здійснюється в колі третього - керуючого електроду.

Тиристор являє собою чотирьохшарову структуру типу р-п-р-п з трьома переходами (рис.1), в якому р-шар виконує функцію аноду, а n-шар – катоду.

Керуючий електрод зв’язаний із р-шаром структури.

Рис.1.1. Напівпровідникова структура тиристора.

На рис. 2 показана схема включення тиристора.

Рис. 1.2. Структурна схема тріодного тиристора.

Напруга живлення подається на тиристор таким чином, що П1 та П3 відкриті, а перехід П2 – закритий. Опір відкритих переходів малий, тому майже вся напруга живлення Uпр прикладена до закритого переходу П2, який має великий опір. Звідси струм через тиристор дуже малий. При підвищенні напруги Uпр струм тиристора збільшується до деякого критичного значення, яке рівне напрузі переключення Uпер. Після цього починається лавиноподібне збільшення струму через тиристор.

Для зменшення напруги переключення на керуючий електрод подають напругу і струм керування Іу дозволяє тиристору переключитися при меншій напрузі.

Вольт–амперна характеристика показана для різних струмів керування, причому Іу2 * Іу1. (рис. 3)

Рис. 1.3- Вольт-амперна характеристика тиристора.

2. Аналіз тиристорних перетворювачів для електроприводу постійного струму

Основним елементом перетворювачів є комутаційні пристрої, які періодично переривають струм, або змінюють його напрям. Основним елементом комутаційного пристрою є тиристор.

Вентильні перетворювачі на тиристорах (ТП) зараз стали основним видом перетворювачів для системи перетворювач-двигун постійного струму. Нереверсивні перетворювачі найчастіше виконують за трьохфазною мостовою схемою із дроселем згладжування. Для реверсивних перетворювачів застосовують два комплекси тиристорів.

Нереверсивні ТП і ТП по зустрічно паралельній схемі виконують також в безтрансформаторній схемі. Ці схеми також можна використати і для живлення обмоток збудження електричних машин.

При невеликих потужностях найчастіше використовують однофазні схеми. Властивість тиристора надійно блокувати прикладену напругу, а при поданні керуючого імпульсу, позитивній напрузі на аноді і в замкнутому колі навантаження переходить в провідний стан, а також малий внутрішній опір у відкритому стані визначити його використання в силових установках з великими струмами та напругами. В свою чергу, неможливість закривання тиристора сигналом управління визначило його широке використання в схемах, де виключення досягається прикладанням від’ємної напруги до аноду тиристора. Природно, що такі умови без всяких додаткових витрат існують в схемах, де живлення навантаження здійснюють через тиристор від знакозмінного джерела енергії. Прикладом такої схеми може бути однофазна, однопівперіодична схема нереверсивного тиристорного перетворювача, показана на рис. 4.

Із рис. 4 видно, що єдиним способом регулювання потоку енергії через навантаження в такій схемі при незмінних параметрах встановлених агрегатів є зміна моменту подачі керуючої напруги Uk (t) по відношенню до фази напруги живлення. Будемо рахувати, що індуктивний опір, обумовлений розсіюванням магнітного потоку узгоджувального трансформатора Т, нескінчено малий в порівнянні з активним опором навантаження Rн, а час включення та виключення тиристора нескінчено малий в порівнянні з тривалістю його відкритого стану .

Рис.2.2. Схема перетворювача

а) схема електрична

б) діаграма напруг та струмів

тоді відраховуючи кут включення тиристора від моменту ??? переходу напруги живлення через нуль, для миттєвої напруги на