• A) kontinuita regulace. Tyristory spínají proud v zátěži na frekvenci sítě (50x za vteřinu), což umožňuje udržovat teplotu s vysokou přesností a rychle reagovat na změny rušivých vlivů;
• B) absence mechanických kontaktů zvyšuje spolehlivost a snižuje náklady na údržbu a provoz;
• C) možnost omezení rozběhových proudů elektrických topných těles. Mnoho pecí se vyznačuje nízkým odporem topných těles ve studeném stavu, takže rozběhové proudy mohou být 10krát i vícekrát vyšší než jmenovitý proud. Zapínací proudy lze omezit pouze pomocí fázově pulzního řízení tyristorů.

R Tyristorový regulátor výkonu vyvinutý společností Zvezda-Electronics LLC je moderní multifunkční zařízení. Jeho řídicí systém je postaven na výkonném digitálním signálovém procesoru, který nepřetržitě monitoruje v reálném čase velký početřídicí signály. To poskytuje řadu výhod oproti podobným zařízením:

• flexibilní konfigurace pro jakýkoli typ zatížení a technologický proces;
• jasná indikace na displeji z tekutých krystalů;
• rozvinutý komplex ochrany a autodiagnostiky poruch;
• podpora dvou způsobů tyristorového řízení - fázově-pulzní a numerické;
• režimy přesné stabilizace nebo omezení proudu;
• možnost implementace vícezónové regulace;
• snadná integrace do automatizovaných systémů řízení procesů.

Díky tomu bylo možné vyvinout několik hotová řešení pro automatizaci. Vzhledem k tomu, že tato řešení jsou založena na masově vyráběných produktech, bude nákup a implementace tohoto zařízení stát výrazně méně než vývoj automatizačního systému na míru.

Příklad 1. Automatizace elektrické pece.

Pro automatické řízení pece je použit PID regulátor TRM210-Shch1.IR. Na jeho univerzální vstup je připojeno teplotní čidlo, jehož citlivý prvek je umístěn uvnitř elektrická trouba. PID regulátor měří aktuální teplotu a působí na tyristorový regulátor analogovým signálem 4..20 mA. Je tak implementován řídicí systém s uzavřenou smyčkou teplotní zpětné vazby. Reléový výstup PID regulátoru lze použít pro signalizaci alarmu.

Příklad 2. Automatizace sušící komory.

Pomocí softwarového ovladače TRM151-Shch1.IR.09 je realizován proces sušení dřeva. Zařízení působí na řídicí vstup tyristorového regulátoru analogovým signálem 4..20 mA a tím reguluje výkon, a tím i teplotu uvnitř komory, přičemž reléový výstup periodicky zapíná ventilátor, což přispívá k rovnoměrnější sušení. Softwarový ovladač TRM151 umožňuje provádět proces sušení podle různých programů sestavených technologem, např. odlišné typy dřevo - smrk, borovice, dub atd.

Příklad 3. Automatizace vícezónového topného systému.

Zajímavý je například řídicí systém pro infrazářiče, jehož obliba každým rokem roste. K tomuto účelu slouží vícekanálový PID regulátor TRM148. Ohřívače jsou zapojeny do hvězdy se společným neutrálním vodičem, čímž jsou vytvořeny tři nezávislé regulační smyčky. Každá zóna má své čidlo - D1, D2, D3 - odebírající údaje, ze kterých PID regulátor upravuje řídicí signály 4..20 mA pro tyristorový regulátor, který reguluje výkon v každém z topných těles samostatně.

Tyto příklady samozřejmě neomezují rozsah problémů, které lze řešit pomocí tyristorového regulátoru TRM. Je možné např. automatizovat zásobování ventilačních komor, barvicích komor, automatické řízení elektrických topných a teplovodních kotlů a mnoho dalšího.

Elektrické odporové pece (komorové, šachtové, zvonové atd.) jsou široce používány pro tepelné zpracování výrobků v různá průmyslová odvětví průmysl: hutnictví, energetika, kovoobrábění, výroba keramiky a skla. Používání automatizované systémy kontrola při tepelném zpracování zlepšuje kvalitu produktu a usnadňuje práci obsluhujícímu personálu.

Moderní zařízení a nové metody automatického řízení umožňují snížit náklady na opravy a údržbu zařízení a získat ekonomický efekt z racionálního využívání energetických zdrojů díky optimálnímu řízení technologického procesu.

V tomto článku autor navrhuje dvě konstrukční řešení modernizace řídicího systému pro elektrické pece s přihlédnutím k takovým technologickým potřebám, jako je přesná regulace teploty, možnost rychlé změny režimů během zpracování různé typy produkty.

Při přípravě projektů modernizace automatizovaných systémů řízení předběžně podrobná analýza technologický postup tepelného zpracování k objasnění hlavních nedostatků a problémů při provozu pecí. Například při žíhání dílů a kovových konstrukcí i drobné teplotní odchylky od hodnot uvedených v technologická mapa. Porušení teplotní režim může vést k nesouladu mezi mechanickými vlastnostmi výrobků deklarovaných výrobcem, což může následně vést k pracovním úrazům.

Systémy regulace teploty pro elektrické pece na bázi zařízení Aries

Jako regulační zařízení v systému řízení elektrické pece je použit dvoukanálový softwarový PID regulátor OWEN TPM151, jehož dva kanály regulují teplotu na topných tělesech. Akční člen je řídicí jednotka triaků a tyristorů (BUST), která zajišťuje přesnost automatického řízení výkonu na topných tělesech pece metodou fázového řízení.

Pro rozšíření vstupů a získání další možnosti měření teploty v samotném produktu nebo v mufli pece slouží vstupní modul OWEN MVA8. Výměna dat mezi regulátory a analogovým vstupním modulem probíhá pomocí počítače, pro koordinaci rozhraní RS-485/RS-232 je použit převodník rozhraní OWEN AC3-M (obr. 1).

Rýže. 1. Obecné blokové schéma teplotního automatického řídicího systému (ACS) pro čtyři elektrické pece

Vyvinutý systém umožňuje provádět režimy žíhání libovolného stupně složitosti. Nastavení v systému regulace teploty se mění automaticky podle programu vyvinutého technologem. Programy technologa jsou vytvářeny na špičkovém počítači a zadávány do každého zařízení TRM151.

Schéma systému regulace teploty v šachtové peci je na Obr. 2.

Rýže. 2. Funkční schéma řízení v šachtové elektrické peci

Systém umožňuje nastavit rychlost změny teploty (zvýšení nebo snížení na danou hodnotu) v každé zóně ohřevu podle individuálního harmonogramu, což zajišťuje rovnoměrný ohřev produktu ve všech bodech. Po dosažení je možné přepínat z jednoho programu na druhý určitou hodnotu některý z teplotních nebo časových parametrů. Data z každé pece také shromažďujete pomocí SCADA systému OWEN PROCESS MANAGER.

Navržený systém regulace teploty lze implementovat v libovolných elektrických pecích s jednou nebo dvěma topnými zónami. Systém vyžaduje:

softwarový dvoukanálový ovladač (ARIES TPM151);

řídicí jednotka pro triaky a tyristory (OWEN BOOST);

převodník rozhraní (OWEN AC3-M);

analogový vstupní modul (OSEH МВА8);

počítač;

teplotní čidla, výkonové triaky.

Navržený řídicí systém zvyšuje spolehlivost elektrických pecí nahrazením analogových regulátorů a reléových aktuátorů mikroprocesorovými ovládacími prvky a bezkontaktními výkonovými spínači (triaky). Počet externích přípojek a svorkovnic je několikanásobně snížen.

Například jeden PID regulátor TRM151, vstupní modul OWEN MVA8 a počítač nahrazují tři staré, ale velmi drahé dvoupolohové regulátory-rekordéry, přičemž přesnost a možnosti nastavení jsou výrazně zvýšeny použitím PID regulátorů s automatickým nastavením koeficientů. .

Upozorňujeme, že náklady na modernizaci se výrazně sníží, pokud bude modernizace provedena na několika zařízeních najednou. Například pro čtyři pece budete kromě regulátorů teploty potřebovat pouze jeden modul МВА8 a počítač.

Obdobný systém řízení teploty na bázi regulátorů OWEN TPM151 a jednotek BUST byl implementován v závodě OJSC KZ OCM v Kirově na prodloužené žíhací lince HEURTEY.

Trouba má dvě nezávisle pracující zóny ohřevu (předehřev a přesný ohřev). Pec má dva okruhy regulace teploty pomocí regulátorů OWEN TRM151.

Linka je určena pro kontinuální žíhání a leptání měděných a mosazných pásků o tloušťce 0,15 - 0,8 mm a šířce 200 - 630 mm. Během procesu zpracování se role odvíjejí a vtahují do pece podél podpůrných válečků. Po žíhání kov mění svou strukturu a mechanické vlastnosti.

Pro dosažení přesné regulace teploty jsou použity dvě řídicí jednotky OWEN BOOST, jedna pro každý kanál zařízení TPM151, které regulují výkon topných těles metodou fázového řízení.

Pro složitější systémy s řízením tří a více topných zón, ale i provozem ventilátorů a dalších pohonů bude nejvhodnější systém s řídícím zařízením v podobě programovatelného logického regulátoru, např. OWEN PLC .

Příkladem tohoto typu instalace je nejběžnější typ pece v průmyslu - komorová elektrická odporová pec, nebo zvonová elektrická pec. Tyto pece mohou mít v závislosti na provedení tři topné zóny. Pro optimální regulaci teploty musí mít tři nezávislé regulační smyčky.

Systém reguluje teplotu v každé topné zóně: ​​v první, druhé a třetí zóně pomocí prvního, druhého a třetího regulačního kanálu. Všechny okruhy jsou podřízeny hlavnímu okruhu regulace teploty v mufle.

Podřízené řídicí obvody jsou identické a sestávají z regulátoru teploty implementovaného v softwaru v regulátoru (OWEN PLC154), akční člen(OWEN BOOST a triaky) a ovládací objekt (topná tělesa). Regulátor hlavní regulační smyčky (obr. 3), stejně jako regulátory podřízených smyček, je softwarově implementován v regulátoru PLC154.

Rýže. 3. Funkční schéma automatického řídicího systému elektrické pece

Data z každého kanálu jsou nejprve odeslána do regulátoru a data odeslána do počítače, kde jsou zpracována a uložena pomocí SCADA systému přizpůsobeného pro práci s daným technologickým procesem a vybraným regulátorem.

Ve vyvinutém systému je kromě automatické regulace teploty možné regulovat pomocí ručních regulačních odporů. Manuální ovládání se používá během nastavování nebo nouzových situacích. Hlavními ovládacími a monitorovacími prvky systému řízení úpravy komory jsou:

programovatelný logický automat (OWEN PLC154);

řídicí jednotky pro triaky a tyristory (OWEN BOOST);

THA (K) termočlánky a výkonové triaky;

počítač.

Charakteristickým rysem projektu s využitím PLC je schopnost vizualizovat na počítači proces řízení teploty ve vybrané elektrické peci.

Dnes existuje řada aplikací, které umožňují vybrat potřebný software pro systémy řízení procesů. Takové schopnosti má produkt TraceMode, který kombinuje softwarové standardy s většinou zařízení pro průmyslovou automatizaci od světových výrobců, včetně těch, které vyrábí OWEN. Proto je tento produkt, jako žádný jiný, vhodný jako hlavní systém software při vytváření automatizovaného řídicího systému pro elektrickou pec.

Je to dáno i tím, že program Trace Mode má široký funkčnost a pohodlné vývojové prostředí a také skutečnost, že je dodáván s bezplatnými ovladači pro vybraný řadič OWEN PLC.

Formy ovládání a regulace na obrazovce výrazně zjednodušují obsluhu pecí a usnadňují práci operátora. Jejich vzhled a konstrukci lze vyrobit individuálně pro každý daný technologický postup a instalaci.

Popsané projekty plně zohledňují požadavky a požadavky na tepelné zpracování výrobků v elektrotermických instalacích. Projekty vyžadují minimální ekonomické náklady na instalaci přístrojového vybavení a jeho údržbu. Implementace těchto řešení zlepší kvalitu produktů, sníží počet závad, sníží spotřebu surovin, sníží poruchovost zařízení a prostoje, a tím zvýší objem výroby a také zvýší produktivitu zlepšením pracovních podmínek pro servisní personál.

Sergey Mokrushin, vedoucí oddělení automatizace společnosti Alfa-Prom, Kirov

Článek "Automatizace řízení elektrických pecí" v časopise "Automatizace a výroba":

Yarov V. M.
Napájecí zdroje pro elektrické odporové pece
Tutorial

Publikováno rozhodnutím redakční a vydavatelské rady Chuvash státní univerzita pojmenované po I. I. Uljanovovi

Čuvašská státní univerzita
1982

Učebnice je určena studentům oboru "Elektrotermické instalace", kteří vykonávají ročníková práce v kurzu" Automatické ovládání elektrotepelných instalací“ a diplomový návrh s hloubkovou studií zdrojů energie pro odporové elektrické pece.

Příručka analyzuje provozní vlastnosti tyristorových regulátorů střídavého napětí při provozu při různé zátěži. Je popsán princip činnosti magnetických zesilovačů a parametrických zdrojů proudu. Je uveden popis konkrétních řídicích obvodů napájení.

Rep. redaktor: dr. tech. vědy; Profesor Yu. M. MIRONOV.

Úvod

Kapitola I. Principy regulace výkonu elektrických odporových pecí
1.1. Charakteristika elektrické odporové pece jako zátěže zdroje energie
1.2. Způsoby regulace výkonu elektrické odporové pece
1.2.1. Regulace napájecího napětí
1.2.2. Spínací ohřívače pecí
1.23. Regulovaný výkon pece změnou tvaru křivky proudu

Kapitola 2. Magnetické zesilovače s vlastním sycením
2.1. Práce s aktivní zátěží
2.2. Provoz magnetického zesilovače na aktivní indukční zátěži střídavý proud

Kapitola 3. Parametrický zdroj proudu
3.1. Princip fungování
3.2. Metody regulace zatěžovacího proudu

Kapitola 4. Fázový pulzní regulátor střídavého napětí
4.1. Princip činnosti regulátoru
4.2. Aktivní regulátor zatížení
4.3. Analýza s aktivní indukční zátěží
4.4. Zdroj fázových impulsů s transformátorovou zátěží
4.5. Třífázové regulátory střídavého napětí
4.6. Řídicí systémy pro jednofázové fázové pulzní zdroje
4.6.1. Funkční schématařídicí systémy
4.6.2. Vícekanálové řídicí systémy
4.6.3. Jednokanálové řídicí systémy
4.7 Systém řízení třífázového napájení

Kapitola 5. Napájecí zdroje s pulzním řízením
5.1. Elektrický režim zdroje s aktivní zátěží
5.2. Procesy v transformátoru při periodickém zapínání
5.3. Způsoby spínání zátěže transformátoru bez magnetizačních proudových rázů
5.4. Vlastnosti zapínání třífázového transformátoru
5.5. Řídicí systémy spínacích regulátorů
5.5.1. Požadavky na řídicí systémy
5.5.2. Řídicí systémy pro jednofázové spínací regulátory
5.5.3. Řídicí systém pulzně šířkového regulátoru s transformátorovou zátěží
5.5.4. Řídicí systém třífázového regulátoru

Kapitola 6. Vliv regulovaných zdrojů střídavého napětí na napájecí síť
6.1. Porovnání metod regulace střídavého napětí
6.2. Skupinový režim činnosti regulátorů jako způsob zlepšení energetické náročnosti
6.3. Optimalizace metod řízení pro pulsně šířkové regulátory při skupinovém zatížení
6.4. Řídicí systém pro skupinu pulzně šířkových regulátorů s intervalovým spínáním
6.5. Zvýšení koeficientu, výkon v jediném regulátoru střídavého napětí

Úvod

Pro udržení stálé teploty v peci nebo pro její změnu podle daného zákona je nutné mít možnost měnit její výkon v širokém rozsahu. Požadavky na přesnost regulace se v závislosti na technologickém procesu prováděném v peci velmi liší. Například při tavení kovů a jejich zahřívání pro plastickou deformaci jsou nízké - jsou přijatelné teplotní výkyvy ±25-50 ° C; při tepelném zpracování se tyto požadavky zpřísňují, dosahují ±10-±5° C. Tuto kvalitu regulace lze zajistit dvou a třípolohovou regulací.

Technologický postup výroby polovodičových součástek, monokrystalů různých materiálů, tepelného zpracování skla atd. klade vysoké nároky na kvalitu regulace teploty. Zajištění takto vysokých požadavků (±0,5-±3°C) na úrovni 1000-1500°C je možné pouze při použití řízených bezkontaktních zdrojů na bázi magnetických nebo tyristorových zesilovačů.

Rozmanitost technologické procesy určuje rozmanitost zdrojů pntannya. Magnetické zesilovače byly prakticky nahrazeny transformátorovými zesilovači, protože ty mají vyšší účinnost, lepší dynamické vlastnosti a ukazatele hmotnosti a velikosti.

V instalacích kontaktního vytápění se používají parametrické zdroje proudu, jejichž princip činnosti je založen na jevu rezonance v třífázové síti.

Výkon v současnosti používaných tyristorových zdrojů se pohybuje od stovek wattů do stovek kilowattů. Manuál poskytuje srovnání metod řízení tyristorů a hodnotí oblasti jejich použití.

Cheboksary, nakladatelství ChuvGU, 1982

- zařízení s vlastnostmi polovodiče, jehož konstrukce je založena na monokrystalovém polovodiči majícím tři a více p-n přechodů.

Jeho provoz předpokládá přítomnost dvou stabilních fází:

• „zavřeno“ (úroveň vodivosti je nízká);
• „otevřený“ (úroveň vodivosti je vysoká).

Tyristory jsou zařízení, která plní funkce napájení elektronické klíče. Dalším názvem pro ně jsou jednočinné tyristory. Toto zařízení umožňuje regulovat dopad silných zátěží pomocí drobných impulsů.

Podle charakteristiky proudového napětí tyristoru vyvolá zvýšení proudu v něm pokles napětí, to znamená, že se objeví negativní diferenciální odpor.

Kromě toho mohou tato polovodičová zařízení propojovat obvody s napětím do 5000 voltů a proudem do 5000 ampér (při frekvenci nepřesahující 1000 Hz).

Tyristory se dvěma a třemi vývody jsou vhodné pro provoz se stejnosměrným i střídavým proudem. Nejčastěji je princip jejich činnosti srovnáván s provozem usměrňovací diody a má se za to, že jsou plnohodnotným analogem usměrňovače, v určitém smyslu ještě účinnějším.

Typy tyristorů se od sebe liší:

• Způsob ovládání.
• Vodivost (jednostranná nebo oboustranná).

Obecné principy řízení

Tyristorová struktura má 4 polovodičové vrstvy sériové připojení(p-n-p-n). Kontaktem připojeným k vnější vrstvě p je anoda a kontaktem připojeným k vnější n vrstvě je katoda. Výsledkem je, že při standardní sestavě může mít tyristor maximálně dvě řídicí elektrody, které jsou připojeny k vnitřní vrstvy. Podle připojené vrstvy se vodiče dělí na katodu a anodu podle typu ovládání. Nejčastěji se používá první typ.

Proud v tyristorech teče směrem ke katodě (z anody), takže připojení ke zdroji proudu je provedeno mezi anodou a kladným pólem a také mezi katodou a záporným pólem.

Tyristory s řídicí elektrodou mohou být:

• Uzamykatelné;
• Odemykatelné.

Indikativní vlastností neblokovacích zařízení je jejich nedostatečná odezva na signál z řídicí elektrody. Jediným způsobem, jak je uzavřít, je snížit úroveň proudu, který jimi protéká, tak, aby byl nižší než přídržný proud.

Při ovládání tyristoru je třeba vzít v úvahu některé body. Zařízení tohoto typu mění provozní fáze z „vypnuto“ na „zapnuto“ a zpět skokově a pouze za podmínky vnější vliv: pomocí proudu (manipulace napětí) nebo fotonů (v případech s fototyristorem).

Pro pochopení tohoto bodu si musíte pamatovat, že tyristor má hlavně 3 výstupy (tyristor): anodu, katodu a řídicí elektrodu.

UE (řídící elektroda) je přesně zodpovědná za zapínání a vypínání tyristoru. K otevření tyristoru dochází za podmínky, že přivedené napětí mezi A (anoda) a K (katoda) se rovná nebo překračuje provozní napětí tyristoru. Je pravda, že ve druhém případě bude vyžadováno vystavení pulzu s kladnou polaritou mezi Ue a K.

Při stálém přívodu napájecího napětí může být tyristor otevřen neomezeně dlouho.

Chcete-li jej přepnout do zavřeného stavu, můžete:

• Snižte úroveň napětí mezi A a K na nulu;
• Snižte hodnotu A-proudu tak, aby byla síla přídržného proudu větší;
• Pokud je činnost obvodu založena na působení střídavého proudu, zařízení se vypne bez vnějšího zásahu, když úroveň proudu sama klesne na nulovou hodnotu;
• Přiveďte na UE blokovací napětí (relevantní pouze pro uzamykatelné typy polovodičových zařízení).

Uzavřený stav také trvá neomezeně dlouho, dokud se neobjeví spouštěcí impuls.

Specifické metody řízení

• Amplituda .

Představuje dodávku kladného napětí různé velikosti do Ue. K otevření tyristoru dochází, když je hodnota napětí dostatečná k proražení řídicího přechodu usměrňovacího proudu (Irect). Změnou napětí na UE je možné změnit dobu otevření tyristoru.

Hlavní nevýhodou této metody je silný vliv teplotního faktoru. Kromě toho bude každý typ tyristoru vyžadovat jiný typ odporu. Tento bod nepřidává snadnost použití. Navíc dobu otevření tyristoru lze nastavit pouze po dobu první 1/2 kladného půlcyklu sítě.

• Fáze.

Spočívá ve změně fáze Ucontrol (ve vztahu k napětí na anodě). V tomto případě se používá můstek fázového posuvu. Hlavní nevýhodou je nízká strmost Ucontrolu, takže je možné stabilizovat otevírací moment tyristoru jen krátkodobě.

• Pulzní fáze .

Navrženo k překonání nedostatků fázové metody. Za tímto účelem je na Ue přiveden napěťový impuls se strmou hranou. Tento přístup je v současnosti nejrozšířenější.

Tyristory a bezpečnost

Vzhledem k impulsní povaze jejich působení a přítomnosti zpětného zotavovacího proudu tyristory značně zvyšují riziko přepětí při provozu zařízení. Kromě toho je nebezpečí přepětí v polovodičové zóně vysoké, pokud v ostatních částech obvodu není žádné napětí.

Proto, aby se zabránilo negativní důsledky Je obvyklé používat schémata CFTP. Zabraňují vzniku a zachování kritických hodnot napětí.

Dvoutranzistorový tyristorový model

Ze dvou tranzistorů je docela možné sestavit dinistor (tyristor se dvěma svorkami) nebo trinistor (tyristor se třemi svorkami). K tomu musí mít jeden z nich vodivost p-n-p, druhý - vodivost n-p-n. Tranzistory mohou být vyrobeny buď z křemíku nebo germania.

Spojení mezi nimi se provádí dvěma kanály:

• Anoda z 2. tranzistoru + Řídící elektroda z 1. tranzistoru;
• Katoda z 1. tranzistoru + Řídící elektroda z 2. tranzistoru.

Pokud se obejdete bez použití řídicích elektrod, pak bude výstup dinistor.

Kompatibilita vybraných tranzistorů je dána stejným výkonem. V tomto případě musí být hodnoty proudu a napětí nutně vyšší než hodnoty potřebné pro normální fungování zařízení. Údaje o průrazném napětí a přídržném proudu závisí na konkrétních vlastnostech použitých tranzistorů.

Pište komentáře, doplnění článku, možná mi něco uniklo. Mrkněte na, budu rád, když se vám na tom mém ještě něco hodí.

V. Krylov

V současné době jsou tyristory široce používány v různá zařízení automatické ovládání, alarm a ovládání. Tyristor je řízená polovodičová dioda, která se vyznačuje dvěma stabilními stavy: otevřená, kdy je přímý odpor tyristoru velmi malý a proud v jeho obvodu závisí především na napětí zdroje a odporu zátěže, a zavřený, když je jeho přímý odpor vysoký a proud je několik miliampérů.

Na Obr. Obrázek 1 ukazuje typickou proudově-napěťovou charakteristiku tyristoru, kde sekce O A odpovídá sepnutému stavu tyristoru a sekce BB odpovídá otevřenému stavu.

Při záporných napětích se tyristor chová jako běžná dioda (oddíl OD).

Pokud zvýšíte propustné napětí na uzavřeném tyristoru s proudem řídicí elektrody rovným nule, pak při dosažení hodnoty Uon se tyristor otevře. Toto spínání tyrostoru se nazývá spínání podél anody. Činnost tyristoru je v tomto případě podobná činnosti neřízené polovodičové čtyřvrstvé diody - dinistoru.

Přítomnost řídicí elektrody umožňuje otevření tyristoru při anodovém napětí nižším než Uon. K tomu je nutné propustit řídicí proud Iу obvodem řídicí elektroda-katoda. Proudově-napěťová charakteristika tyristoru pro tento případ je na Obr. 1 tečkovaná čára. Minimální řídicí proud potřebný k otevření tyristoru se nazývá usměrňovací proud Irev. Usměrňovací proud je velmi závislý na teplotě. V referenčních knihách je indikováno při určitém anodovém napětí. Pokud při chodu řídicího proudu překročí anodový proud hodnotu vypínacího proudu Ioff, pak zůstane tyristor otevřený i po skončení řídicího proudu; pokud se tak nestane, tyristor se opět uzavře.

Pokud je napětí na anodě tyristoru záporné, není přivedení napětí na jeho řídicí elektrodu povoleno. Záporné napětí (vzhledem ke katodě), při kterém zpětný proud řídicí elektrody překračuje několik miliampérů, je rovněž nepřijatelné.

Otevřený tyristor lze přeměnit na uzavřený stav pouze snížením jeho anodového proudu na hodnotu menší než Ioff. V zařízeních stejnosměrný proud K tomuto účelu se používají speciální zhášecí obvody a v obvodu střídavého proudu se tyristor samostatně sepne v okamžiku, kdy hodnota anodového proudu prochází nulou.

To je důvodem nejširšího použití tyristorů ve střídavých obvodech. Všechny níže uvedené obvody se týkají pouze tyristorů připojených k obvodu střídavého proudu.

Poskytnout spolehlivý provoz tyristorový zdroj řídicího napětí musí splňovat určité požadavky. Na Obr. 2 znázorňuje náhradní obvod zdroje řídicího napětí a Obr. 3 - graf, pomocí kterého můžete určit požadavky na jeho nosnou linii.

Na grafu čáry A a B omezují pásmo šíření vstupních proudově-napěťových charakteristik tyristoru, které představují závislost napětí na řídící elektrodě Uу na proudu této elektrody Iу při otevřeném anodovém obvodu. Direct B určuje minimální napětí Uу, při kterém se kterýkoli tyristor daného typu otevře při minimální teplotě. Direct Г určuje minimální proud Iу dostatečný k otevření libovolného tyristoru daného typu při minimální teplotě. Každý konkrétní tyristor se otevírá v určitém bodě své vstupní charakteristiky. Stínovaná plocha je geometrické umístění takových bodů pro všechny tyristory daného typu, které vyhovují Technické specifikace. Přímé čáry D a E určují maximální přípustné hodnoty napětí Uy a proudu Iy a křivka K - maximální přípustná hodnota výkonu rozptýleného na řídicí elektrodě. Zatěžovací čára L zdroje řídicího signálu je vedena body, které určují napětí naprázdno zdroje Ey.xx a jeho zkratový proud Iу.кз = Eу.хх/Rinternal, kde Rinternal je vnitřní odpor zdroj. Průsečík S zatěžovací přímky L se vstupní charakteristikou (křivkou M) zvoleného tyristoru by se měl nacházet v oblasti ležící mezi zastíněnou oblastí a přímkami A, D, K, E a B.

Tato oblast se nazývá preferovaná oblast otevření. Vodorovná přímka H určuje nejvyšší napětí na regulačním přechodu, při kterém se neotevře ani jeden tyristor tohoto typu na max. přípustná teplota. Tato hodnota, desetiny voltu, tedy určuje maximální přípustnou amplitudu rušivého napětí v řídicím obvodu tyristoru.

Po otevření tyristoru neovlivňuje řídicí obvod jeho stav, proto lze tyristor ovládat pulzy krátkého trvání (desítky nebo stovky mikrosekund), což zjednodušuje řídicí obvody a snižuje výkon rozptýlený na řídicí elektrodě. Doba trvání pulsu však musí být dostatečná pro zvýšení anodového proudu na hodnotu přesahující vypínací proud Ioff pro různé typy zátěže a provozní režim tyristoru.

Srovnávací jednoduchost řídicích zařízení při provozu tyristorů ve střídavých obvodech vedla k širokému použití těchto zařízení jako řídicích prvků v zařízeních pro stabilizaci a regulaci napětí. Průměrná hodnota napětí zátěže je regulována změnou okamžiku napájení (tj. fáze) řídicího signálu vzhledem k začátku půlcyklu napájecího napětí. Frekvence opakování řídicích impulsů v takových obvodech musí být synchronizována s frekvencí sítě.

Existuje několik metod pro řízení tyristorů, z nichž je třeba poznamenat amplitudu, fázi a fázový impuls.

Způsob řízení amplitudy spočívá v aplikaci kladného napětí, jehož hodnota se mění, na řídicí elektrodu tyristoru. Tyristor se otevře v okamžiku, kdy toto napětí postačí na to, aby řídicím spojem protékal usměrňovací proud. Změnou napětí na řídící elektrodě můžete změnit otevírací moment tyristoru. Nejjednodušší schéma Na tomto principu postavený regulátor napětí je na Obr. 4.

Jako řídicí napětí se zde využívá část anodového napětí tyristoru, tedy napětí kladného půlcyklu sítě. Rezistor R2 mění otevírací moment tyristoru D1 a následně i průměrné napětí na zátěži. Když je rezistor R2 zcela zasunut, napětí na zátěži je minimální. Dioda D2 chrání řídicí přechod tyristoru před zpětným napětím. Je třeba poznamenat, že řídicí obvod není připojen přímo k síti, ale paralelně s tyristorem. To bylo provedeno za účelem otevřený tyristor přerušil řídicí obvod a zabránil zbytečnému ztrátě energie na jeho prvcích.

Hlavní nevýhodou předmětného zařízení je silná závislost napětí zátěže na teplotě a potřebě individuální výběr odpory pro každou instanci tyristoru. První je vysvětlena teplotní závislostí tyristorového usměrňovacího proudu, druhá velkým rozptylem jejich vstupních charakteristik. Kromě toho je zařízení schopno nastavit otevírací moment tyristoru pouze během první poloviny kladného půlcyklu síťového napětí.

Ovládací zařízení, jehož schéma je na Obr. 5, umožňuje rozšířit regulační rozsah na 180° a zařazení tyristoru do úhlopříčky usměrňovacího můstku umožňuje regulovat napětí na zátěži během obou půlcyklů síťového napětí.

Kondenzátor C1 se nabíjí přes odpory R1 a R2 na napětí, při kterém řídicím přechodem tyristoru protéká proud rovný usměrňovacímu proudu. V tomto případě se tyristor otevře a proud prochází zátěží. Napětí zátěže je díky přítomnosti kondenzátoru méně závislé na kolísání teplot, ale přesto má i toto zařízení stejné nevýhody.

U fázového způsobu řízení tyristorů pomocí můstku fázového posuvu se fáze řídicího napětí mění vůči napětí na anodě tyristoru. Na Obr. Na obrázku 6 je schéma půlvlnného regulátoru napětí, u kterého je změna napětí na zátěži prováděna rezistorem R2, připojeným k jednomu z ramen můstku, z jehož úhlopříčky je napětí přiváděno do řídicí spoj tyristoru.

Napětí na každé polovině řídicího vinutí III by mělo být přibližně 10 V. Zbývající parametry transformátoru jsou určeny napětím a výkonem zátěže. Hlavní nevýhodou způsobu fázové regulace je malá strmost řídicího napětí, proto je nízká stabilita otevíracího momentu tyristoru.

Fázově pulzní způsob ovládání tyristorů se od předchozího liší tím, že pro zvýšení přesnosti a stability otevíracího momentu tyristoru je na jeho řídící elektrodu přiváděn napěťový pulz se strmou hranou. Tato metoda je v současnosti nejrozšířenější. Schémata implementující tuto metodu jsou velmi různorodá.

Na Obr. 7 ukazuje schéma jednoho z nejvíce jednoduchá zařízení pomocí fázově-pulzní metody tyristorového řízení.

Při kladném napětí na anodě tyristoru D3 se kondenzátor C1 nabíjí přes diodu D1 a proměnný rezistor R1. Když napětí na kondenzátoru dosáhne spínacího napětí dinistoru D2, otevře se a kondenzátor se vybije přes řídicí přechod tyristoru. Tento impuls vybíjecího proudu otevře tyristor D3 a proud začne protékat zátěží. Změnou nabíjecího proudu kondenzátoru pomocí rezistoru R1 můžete změnit otevírací moment tyristoru v rámci půlcyklu síťového napětí. Rezistor R2 zabraňuje samovolnému otevření tyristoru D3 vlivem svodových proudů při zvýšená teplota. Podle technických podmínek, kdy tyristory pracují v pohotovostním režimu, je instalace tohoto odporu povinná. Na Obr. 7, obvod nenašel široké uplatnění kvůli velkému rozptylu spínacího napětí dinistoru, dosahujícímu až 200%, a značné závislosti zapínacího napětí na teplotě.

Jednou z odrůd fázově-pulzní metody řízení tyristorů je v současnosti nejrozšířenější tzv. vertikální řízení. Spočívá v tom, že na vstupu generátoru pulsů se porovnává (obr. 8) konstantní napětí (1) a napětí proměnlivé velikosti (2). V okamžiku rovnosti těchto napětí je generován tyristorový řídicí impuls (3). Proměnné napětí může mít sinusový, trojúhelníkový nebo pilový tvar (jak je znázorněno na obr. 8).

Jak je vidět z obrázku, změnu okamžiku výskytu řídicího impulsu, to znamená posunutí jeho fáze, lze provést třemi různými způsoby:

změna rychlosti nárůstu střídavého napětí (2a),

měnit to vstupní úroveň(2b) a

změna hodnoty konstantního napětí (1a).

Na Obr. Obrázek 9 ukazuje blokové schéma zařízení, které implementuje vertikální způsob ovládání tyristorů.

Jako každé jiné zařízení pro řízení fázových impulzů se skládá ze zařízení FSU pro fázový posun a generátoru impulzů GI. Zařízení pro fázový posun zase obsahuje vstupní zařízení VU, které vnímá řídicí napětí Uu, generátor střídavého (velikostního) napětí GPG a porovnávací zařízení SU. Jako tyto prvky lze použít různá zařízení.

Na Obr. 10 dáno Kruhový diagramřídicí zařízení pro tyristor (D5) zapojený do série s můstkovým usměrňovačem (D1 - D4).

Zařízení se skládá z generátoru pilového napětí s tranzistorovým spínačem (T1), Schmittovou spouští (T2, T3) a zesilovačem výstupního spínače (T4). Pod vlivem napětí odebraného ze synchronizačního vinutí III transformátoru Tr1 je tranzistor T1 uzavřen. V tomto případě je kondenzátor C1 nabíjen přes odpory R3 a R4. Napětí na kondenzátoru roste po exponenciální křivce, jejíž počáteční úsek lze s určitou aproximací považovat za lineární (2, viz obr. 8).

V tomto případě je tranzistor T2 uzavřený a T3 otevřený. Emitorový proud tranzistoru T3 vytváří na rezistoru R6 úbytek napětí, který určuje úroveň činnosti Schmittovy spouště (1 na obr. 8). Součet napětí na rezistoru R6 a otevřeném tranzistoru T3 je menší než napětí na zenerově diodě D10, takže tranzistor T4 je uzavřený. Když napětí na kondenzátoru C1 dosáhne spouštěcí úrovně Schmitt, tranzistor T2 se otevře a T3 sepne. Současně se otevře tranzistor T4 a na rezistoru R10 se objeví napěťový impuls, otevírající tyristor D5 (impulz 3 na obr. 8). Na konci každého půlcyklu síťového napětí se tranzistor T1 otevře proudem protékajícím odporem R2. V tomto případě se kondenzátor C1 vybije téměř na nulu a řídicí zařízení se vrátí do původního stavu. Tyristor se uzavře v okamžiku, kdy amplituda anodového proudu prochází nulou. Na začátku dalšího půlcyklu se provozní cyklus zařízení opakuje.

Změnou odporu rezistoru R3 můžete změnit nabíjecí proud kondenzátoru C1, to znamená rychlost nárůstu napětí na něm, a tedy okamžik, kdy se objeví impuls, který otevírá tyristor. Nahrazením odporu R3 tranzistorem můžete automaticky regulovat napětí na zátěži. Toto zařízení tedy využívá první z výše uvedených způsobů posunutí fáze řídicích impulsů.

Drobná změna obvodu znázorněného na obr. 11 umožňuje získat regulaci pomocí druhého způsobu. V tomto případě je kondenzátor C1 nabíjen přes konstantní odpor R4 a rychlost nárůstu pilového napětí je ve všech případech stejná. Ale když se tranzistor T1 otevře, kondenzátor se nevybije na nulu, jako v předchozím zařízení, ale na řídicí napětí Uу.
V důsledku toho začne nabíjení kondenzátoru v dalším cyklu od této úrovně. Změnou napětí Uу se upravuje otevírací moment tyristoru. Dioda D11 odpojuje zdroj řídicího napětí od kondenzátoru při jeho nabíjení.

Koncový stupeň na tranzistoru T4 poskytuje potřebné proudové zesílení. Pomocí pulzního transformátoru jako zátěže lze ovládat několik tyristorů současně.

V uvažovaných řídicích zařízeních je na řídicí přechod tyristoru přivedeno napětí po dobu od okamžiku shody stejnosměrného a pilového napětí do konce půlcyklu síťového napětí, tj. okamžik vybití kondenzátoru C1. Dobu trvání řídicího impulsu lze zkrátit zapnutím diferenciačního obvodu na vstupu proudového zesilovače, provedeného na tranzistoru T4 (viz obr. 10).

Jednou z variant vertikálního způsobu ovládání tyristorů je pulzně-číslicová metoda. Jeho zvláštností je, že na řídicí elektrodu tyristoru není aplikován jeden pulz, ale balíček krátkých pulzů. Doba trvání shluku se rovná trvání řídicího impulzu znázorněného na obr. 8.

Frekvence opakování impulzů v dávce je určena parametry generátoru impulzů. Impulzní metoda řízení zajišťuje spolehlivé otevření tyristoru pro jakýkoli typ zátěže a umožňuje snížit ztrátový výkon na regulačním přechodu tyristoru. Pokud je navíc na výstupu zařízení zařazen pulzní transformátor, je možné zmenšit jeho velikost a zjednodušit konstrukci.

Na Obr. Obrázek 12 ukazuje schéma řídicího zařízení využívajícího metodu počtu impulzů.

Jako srovnávací jednotka a pulzní generátor je zde použit vyvážený diodově-regenerační komparátor, sestávající z porovnávacího obvodu na diodách D10, D11 a vlastního blokovacího generátoru, sestaveného na tranzistoru T2. Diody D10, D11 řídí činnost zpětnovazebního obvodu blokovacího generátoru.

Stejně jako v předchozích případech, když je tranzistor T1 uzavřen, kondenzátor C1 se začne nabíjet přes rezistor R3. Dioda D11 je otevřená napětím Uu a dioda D10 je zavřená. Obvod IIa vinutí kladné zpětné vazby blokovacího generátoru je tedy otevřený a obvod vinutí se zápornou zpětnou vazbou IIb je uzavřen a tranzistor T2 je uzavřen. Když napětí na kondenzátoru C1 dosáhne napětí Uу, dioda D11 se sepne a D10 se otevře. Obvod kladné zpětné vazby se uzavře a blokovací generátor začne generovat impulsy, které budou posílány z vinutí I transformátoru Tr2 do řídicího přechodu tyristoru. Generování impulsů bude pokračovat až do konce půlcyklu síťového napětí, kdy se otevře tranzistor T1 a kondenzátor C1 se vybije. Dioda D10 se zavře a D11 se otevře, proces blokování se zastaví a zařízení se vrátí do původního stavu. Změnou řídicího napětí Uу můžete změnit okamžik začátku generování vzhledem k začátku půlcyklu a následně okamžik otevření tyristoru. Tedy v v tomto případě třetí způsob se používá k posunutí fáze řídicích impulsů.

Použití vyváženého obvodu srovnávací jednotky zajišťuje teplotní stabilitu jejího provozu. Křemíkové diody D10 a D11 s nízkým zpětným proudem umožňují získat vysoký vstupní odpor srovnávací jednotky (asi 1 MΩ). Nemá tedy prakticky žádný vliv na proces nabíjení kondenzátoru C1. Citlivost jednotky je velmi vysoká a dosahuje několika milivoltů. Rezistory R6, R8, R9 a kondenzátor C3 určují teplotní stabilitu pracovního bodu tranzistoru T2. Rezistor R7 slouží k omezení kolektorového proudu tohoto tranzistoru a zlepšení tvaru impulsu blokovacího oscilátoru. Dioda D13 omezuje napěťový ráz na kolektorovém vinutí III transformátoru Tr2, ke kterému dochází při vypnutí tranzistoru. Pulzní transformátor Tr2 lze vyrobit na 1000NN feritovém kroužku standardní velikosti K15X6X4,5. Vinutí I a III obsahuje každé 75 a každé vinutí II a a II b obsahuje 50 závitů drátu PEV-2 0,1.

Nevýhodou tohoto řídicího zařízení je relativně nízká frekvence opakování pulsů (cca 2 kHz při délce pulsu 15 μs). Frekvenci můžete zvýšit např. snížením odporu rezistoru R4, přes který se vybíjí kondenzátor C2, ale zároveň se poněkud zhorší teplotní stabilita citlivosti srovnávací jednotky.

Impulzně-číslicovou metodu ovládání tyristorů lze použít i ve výše diskutovaných zařízeních (obr. 10 a 11), protože při určité volbě jmenovitých hodnot prvků (C1, R4-R10, viz obr. 10) Schmitt spouští, když napětí na kondenzátoru C1 překračuje úroveň Když je spoušť spuštěna, negeneruje jediný impuls, ale sekvenci impulsů. Jejich trvání a frekvence jsou určeny parametry a režimem spouštění. Toto zařízení se nazývá „multivibrátor se spouštěčem výboje“.

Závěrem je třeba poznamenat, že výrazného zjednodušení obvodu tyristorových řídicích zařízení při zachování vysoké kvality indikátorů lze dosáhnout použitím unijunkčních tranzistorů.