УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОММУТАЦИИ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКОВ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОММУТАЦИИ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКОВ
12. Общие замечания
В предыдущих главах было показано, что динисторы и тринисторы имеют два устойчивых электрических состояния (закрытое и открытое), управляются маломощным сигналом, обладают относительно высоким быстродействием и могут пропускать значительные нагрузочные токи. Эти свойства приборов открывают новые возможности в построении простых, надежных бесконтактных выключателей (реле), и поэтому они с успехом используются в коммутационных устройствах, с помощью которых осуществляются операции включения, отключения, а также переключения электрических цепей постоянного и переменного токов.
Кроме того, обладая малым сопротивлением в открытом состоянии и весьма большим — в закрытом, полупроводниковые приборы с четырехслойной структурой хорошо удовлетворяют требованиям, предъявляемым к переключающим элементам. Из-за небольшого падения напряжения на открытых приборах последние выгодно применять в электрических цепях с относительно низким напряжением и большим током.
Созданные на основе диодных и триодных тиристоров статические бесконтактные выключатели успешно конкурируют с механическими и электромеханическими аналогами. Причем преимущества тиристорных устройств особенно заметны при многократных переключениях, поскольку они не имеют изнашивающихся контактов в сильноточных цепях, а следовательно, в них отсутствуют явления дребезга, подгорания и залипания контактов.
Переключатели на тринисторах практически выполняют любые функции обычных выключателей, однако в дополнение к простому действию «включено», «выключено» эти устройства могут использоваться как реле времени, импульсные выключатели, выключатели быстродействующей защиты электрических Цепей от перенапряжений и коротких замыканий и т. д.
При конструировании и использовании тиристорных выключателей (переключателей) следует иметь в виду, что в закрытом состоянии полупроводниковые приборы с четырехслойной структурой не обеспечивают полной развязки (изоляции) источника питания и нагрузки, как это имеет место, например, при использовании механических выключателей.
Степень развязки определяется током прибора в закрытом состоянии, и тем она выше, чем меньше значение этого тока.
В настоящей главе дается описание устройств, в которых динисторы и три-нисторы используются для замыкания или полного размыкания электрической цепи. (Устройства, в которых с помощью тринисторов регулируется среднее значение напряжения или мощности на нагрузке, рассматриваются в гл. 6.)
Длительное пребывание коммутирующих устройств в режимах «Выключено» и «Включено» обеспечивается соответствующим режимом работы тиристоров. В режиме «Выключено» напряжения источника питания постоянного или переменного тока выбираются так, чтобы обеспечивалось выполнение условия (2). В режиме «Включено» должны выполняться условия (5). Токи, протекающие через открытые приборы, рассчитываются по формуле (4).
Напряжения источников питания постоянного тока рассматриваемых устройств, как правило, не критичны, и их целесообразно выбирать примерно в пределах 9 ... 30 В. Напряжения питания устройств переменного тока определяются их назначением и могут доходить до 220 В. При этом следует иметь в виду, что многие устройства, работающие на переменном токе, схемы которых рассматриваются в дальнейшем, питаются непосредственно от сети напряжением 127 или 220 В без разделительных трансформаторов. Детали таких устройств гальванически связаны с сетью переменного тока; поэтому при их налаживании и эксплуатации необходимо соблюдать повышенные меры безопасности. Любая перепайка или замена элементов должна производиться при полностью отключенном устройстве от сети питания. Детали устройств следует размещать в кожухах (корпусах) из изоляционного материала, а на оси переменных резисторов обязательно должны быть надеты изолирующие ручки. Во входной цепк питания необходимо устанавливать плавкие предохранители.
13. Выключатели и переключатели постоянного тока
Специфической особенностью всех устройств, работающих на посто янном токе и использующих выключатели (переключатели) на динисторах или тринисторах, является наличие специальных элементов (цепей), предназначенных для закрывания этих приборов.
Простая схема выключателя, который управляется обычными контактными кнопками, приведена на рис. 17. В исходном состоянии (после подачи напряжения источника питания Uпит) тринистор VS1
закрыт, цепь питания нагрузки Rн разомкнута, а конденсатор С1 заряжен приблизительно до напряжения Uпит (полярность напряжения на конденсаторе указана на схеме). Подключение нагрузки к источнику питания осуществляется кратковременным нажатием кнопки Si; при этом конденсатор Ci разряжается через резистор Rz и цепь управляющего электрода тринистора и открывает его. Нагрузка Rs подключается к источнику питания. Отключение нагрузки происходит при нажатии кнопки $2, контакты которой замыкают накоротко выводы анод-катод тринистора, его анодный так становится равным нулю, и прибор закрывается. В момент отпускания кнопки 52 нагрузка отключается от источника питания. Полезно отметить, что дребезг контактов кнопки Si не отражается по форме фронта коммутируемого напряжения, подаваемого на нагрузку.
Рис. 17. Схема выключателя постоянного тока с кнопочным управлением
Рис. 18. Схема выключателя, управляемого одной кнопкой
Элементы схемы выключателя выбираются из следующих условий:
R3<<RУтс ; C1>tу.вкл/3R2,
где Rут
с — сопротивление утечки конденсатора C1; tу.Вкл — время включения трлнистора по управляющему электроду.
Сопротивление R2 рассчитывается по формуле (8), а тринистор выбирается из условий (2) и (5)., Сопротивление резистора Ri выбирается в пределах 50... 1000 Ом, в зависимости от мощности тринистора.
Коммутирующее устройство (рис. 18) представляет собой комбинацию три-нистора и реле и позволяет производить переключения цепи нагрузки, подсоединенной к контактам 7 — 9 реле, кратковременным нажатием одной и той же кнопки.
В исходном состоянии тринистор VS1 закрыт и обмотка реле K1 обесточена. При нажатии кнопки S1 на управляющий электрод тринистора через нормально замкнутые контакты реле 1 — 2, 4 — 5 и ограничивающий резистор R2 подается напряжение источника питания и прибор открывается.
Через эти же две пары контактов обмотка реле шунтируется цепью, состоящей из резистора R1
и диода VD1. Пока кнопка нажата, анодный ток тринистора проходит по параллельной цепи, одна ветвь которой — обмотка реле, а вторая — резистор R1 и диод VD1. Сопротивление резистора Ri выбирается так, чтобы проходящий через обмотку ток был меньше тока срабатывания реле. Как только кнопку отпускают, шунтирующая цепь отключается и реле срабатывает: замыкаются контакты 1 — 3, 4 — 6, 7 — 9. В таком состоянии устройство остается, пока повторно не будет нажата кнопка S1. Теперь при ее нажатии выводы анод — катод тринистора замыкаются накоротко и прибор закрывается. Однако, пока нажата кнопка, ток от источника UПИТ
проходит через обмотку реле, резистор R3 и замкнутые контакты 1 — 3 и 4 — 6 и реле остается включенным. Оно отключится при отпускании кнопки, и все устройство возвратится в исходное состояние: контакты 1 — 3, 4 — 6 и 7 — 9 вновь разомкнутся.
Сопротивление ограничивающего резистора R2 определяется по формуле (8). Значение максимального тока обмотки реле IР max должно удовлетворять условию (5). Чтобы ток через обмотку реле при данном напряжении источника литания {7ПИТ
не превысил допустимого для выбранного типа реле значения
IP max, устанавливается (если необходимо) резистор Ra, сопротивление кото-рого рассчитывается ло формуле
где rр — сопротивление обмотки реле.
Сопротивление шунтирующего резистора Rl может быть вычислено из соотношения
где Iр min — минимальный ток срабатывания реле.
Диод VD1 устраняет непосредственную связь управляющего электрода тринистора с источником питания. Диод VD2 и конденсатор Ct
шунтируют экст-ратоки обмотки реле при переключениях.
На рис. 19 приведена схема устройства, выполняющего функции дверного кодового замка, которая иллюстрирует многочисленные возможности практического использования выключателей на тринисторах с кнопочным управлением.
Основу замка составляет переключатель на трех тринисторах VSi
— VSj, соединенных последовательно.
В анодную цепь тринистора VS3 включена обмотка электромагнита YA1, сердечник которого служит запором для двери. Цепочка последовательно соединенных тринисторов может быть переключена в проводящее состояние только при отпирании каждого из них в определенной последовательности: первым должен быть открыт тринистор VSi, вторым — VS2 и, наконец, — VSз.
Рис. 19. Схема кодового замка
Открываются тринисторы с помощью кнопок. Управляющие электроды тринисторов могут быть подсоединены к контактам любых трех кнопок So — S» пульта, установленного на стене с наружной стороны двери. При показанном на схеме соединении управляющих электродов тринисторов с кнопками кодом замка является число 430, и поэтому первой должна быть нажата кнопка Si, затем — кнопка S3
и последней — кнопка So. Сопротивления резисторов Ri и R2 обеспечивают выполнение условия (3), поэтому после включения тринисторов VS1
и VS2 при кратковременном нажатии кнопок S1 и S3
соответственно эти приборы остаются в проводящем состоянии. После нажатия кнопки So включается тринистор VS3, напряжение источника питания UПИТ через замкнутые контакты выключателя SA1 и кнопки S10 подается на обмотку электромагнита YAi, при этом одновременно загорается сигнальная лампа HLi. Электромагнит втягивает сердечник и таким образом открывает замок двери. При открывании двери контакты выключателя SA1 размыкаются и разрывают цепь питания, тринисторы вновь выключаются, и после закрывания двери устройство возвращается в исходное состояние.
Если при наборе кода вначале нажмут кнопку S3 или So, то тринисторы VS2 и VS3 останутся выключенными, поскольку цепь питания этих приборов будет разомкнута закрытым тринистором VS1 и, следовательно, замок не срабатывает.
Тринистор VS4 служит для того, чтобы исключить возможность открыть замок подбором кода. Контакты кнопок, не использованных в коде, соединены между собой и подключены к управляющему электроду тринистора VS4. Если при попытке подобрать код будет нажата любая из этих кнопок, то тринистор VS4
откроется и замкнет цепь управления тринисторов VSi — VS3, и тогда ни один из них уже невозможно будет включить.
Сопротивление резистора R6
рассчитывается по формуле UПит/Rб>Iуд; поэтому тринистор VS4
после включения остается в проводящем состоянии. Такой же результат будет и при одновременном нажатии всех кнопок, так как тринистор У54
откроется раньше, чем три последовательно соединенных тринистора VSi — VSa. Полезно обратить внимание на то, что этому обстоятельству способствует также и большее значение управляющего тока прибора VS4 по сравнению с тринисторами VS1 — VS3. Чтобы устройство возвратить в исходное состояние после включения тринисторп VS1, следует нажать кнопку S10
«Вызов», контакты которой разрывают пепь питания тринистора VS4, и последний закрывается. Одновременно замыкающие контакты этой кнопки включают звонок HAi звуковой сигнализации. Кстати, этой кнопкой можно пользоваться просто как кнопкой звонка, если код замка не известен.
С помощью кнопки S11 замок можно открыть дистанционно из помещения. При нажатии этой кнопки тринисторы VSi — VS3 замыкаются накоротко и напряжение питания подается на обмотку электромагнита УЛ;. Кнопку 5И следует держать нажатой до тех пор, пока дверь не будет открыта.
Для изменения кода замка провода, идущие от управляющих электродов тринисторюз VSi — VS3, подсоединяют к зажимам 0,..9 в соответствии с кодовым числом; остальные зажимы соединяют между собой и подключают к управляющему электроду тринистора VSi.
В качестве выключателя 5Л4 можно использовать малогабаритную кнопку KM1-I или микропереключатель типа МП. Напряжение питания кодового замка 27... 36 В.
Рис. 20. Схема устройства для включения резервного источника питания
Рис. 21. Схемы переключателей на динисторах:
а — включение импульсным сигналом, выключение кнопкой; б — включение и выключение импульсным-сигналом
Переключатель (рис. 20) автоматически включает резервный источник питания U'пит
при неисправности (пропадании напряжения) основного источника питания UПИТ. Напряжение резервного источника питания U'пит и тип динисто-ра VS1
выбираются так, чтобы выполнялось условие Uпит>U'пит>(Uпрк+ +IпркRн), где иирк и IПрк — напряжение и ток переключения динистора VSi.. Пока нагрузка Ra питается от основного источника, динистор закрыт, так как напряжение между его анодом и катодом меньше или равно нулю.
При исчезновении напряжения UПИТ
( выходе из строя основного источника) к динистору в прямом направлении прикладывается напряжение U'ПИТ, переключающее прибор в открытое состояние, и нагрузка Rн оказывается подключенной к резервному источнику питания. При этом диод VD1 устраняет связь резервного и основного источников. Если после устранения неисправности вновь включить источник Uпит, то между анодом и катодом динистора VS1 появится напряжение, равное (Uпит — U'пит)<0, прибор закроется, а источник U'Пит отключится.
Тиристорные выключатели (переключатели) могут управляться дистанционно импульсными сигналами. Простейшая схема такого выключателя на дини-сторе показана на рис. 21,а.. При отсутствии входного (включающего) импульса динистор VSi закрыт, ток через нагрузку Rн
не протекает. При подаче импульса отрицательной полярности, амплитуда которого должна быть UВх.и>Uот.и, динистор открывается и нагрузка подключается к источнику питания UПит. Если выполняется условие (3), то динистор остается в таком состоянии до тех пор, пока не будет нажата кнопка S1, контакты которой разрывают его анодную цепь. Подобную схему можно использовать в запоминающих устройствах, в индикаторах счетных устройств и т. д.
Коммутирующее устройство (рис. 21,6) состоит из динистора VSi, реле KI и осуществляет поочередное переключение цепи нагрузки с приходом каждого входного импульса положительной полярности. Функции, выполняемые этим устройством и ранее рассмотренным тринисторным переключателем (рис. 18), одинаковы. Различие в способе управления: в первом случае — кнопочное,, здесь — импульсное.
В исходном состоянии динистор VS1 закрыт и реле K1, обмотка которого включена в его анодную цепь, выключено. Первый входной импульс, амплитуда .которого должна быть UВх.и>Uот.и, проходит через нормально замкнутые контакты реле 1 — 2 на анод динистора и переключает его в проводящее состояние. Реле срабатывает, и контакты 1 — 3 и 4 — 6 замыкаются.
В таком состоянию устройство будет оставаться до тех пор, пока не будет закрыт динистор. Эте происходит с приходом очередного (второго) импульса, который через замкнутые контакты 1 — 3 реле поступает теперь на катод динистора и закрывает его. Реле выключается, и контакты его возвращаются в исходное состояние. Для закрывания динистора амплитуда входного импульса должна быть Uвх.и>Uпит. Удерживающий ток динистора не должен превышать минимального тока-срабатывания реле, т. е. IУд<Iр min кроме того, должно выполняться условие
UПИТ/(rР+ R1)>IУД.
где rр — активное сопротивление обмотки реле.
На рис. 22 показана основная схема тринисторного выключателя, управляемого импульсными сигналами. В выключателе используется способ закрывания тринистора с помощью предварительно заряженного коммутирующего ков-денсатора (см. § 10).
Рис. 22. Схема тринисторного переключателя постоянного тока, управляемого импульсными сигналами
Рис. 23. Схема сенсорного тринисторного переключателя
Устройство содержит два тринистора: основной VSi и дополнительный VS&. который служит для выключения тринистора VSi. В исходном состоянии после-подачи напряжения питания тринисторы VSi и VS2 остаются закрытыми, ток в-нагрузке Rн практически равен нулю, а коммутирующий конденсатор Ct не заряжен. При подаче на управляющий электрод тринистора VSi положительного-» импульса «Вкл.» последний открывается и напряжение источника питания UПиТ;. за вычетом падения напряжения на открытом приборе VSi, прикладывается к 5 нагрузке RH, а коммутирующий конденсатор Ci через резистор Ri и открытый тринистор VS1 заряжается почти до напряжения U„„ (полярность напряжения; на конденсаторе обозначена на схеме). В таком состоянии устройство находит--ся до тех пор, пока не будет подан положительный импульс «Выкл.» на управляющий электрод тринистора VS2, который этим сигналом открывается. Прв-этом тринистор VSi выключается отрицательным напряжением коммутирующего конденсатора, и ток в цепи нагрузки прерывается.
Разряд конденсатора C1 вначале происходит через оба тринистора, а после выключения прибора VS1 — через тринистор VS2, нагрузку и источник питания. По мере разряда конденсатора d анодный ток прибора VS2
уменьшается, и, когда его значение становится меньше удерживающего тока, тринистор VS2 закрывается и выключатель возвращается в исходное состояние (нагрузка RB обесточена). Для этого необходимо сопротивление резистора Rl выбирать таким, чтобы для тринистора VS2 выполнялось условие (6). Обычно принимают
(20)
где Rт2=Uпит/Iзс2 — сопротивление тринистора VS2 в закрытом состоянии; Iуд2 — удерживающий ток тринистора VS2.
Емкость коммутирующего -конденсатора Ct
рассчитывается по формуле (18). Прямое напряжение UЗС
обоих тринисторов выключателя определяется напряжением источника питания (2) и должно быть одинаковым. Основной тринистор VSi должен иметь обратное напряжение U06p = U3c, а для тринистора VS2
значение (70бр не нормируется. При выборе тринистора VSi по току руководствуются условиями (5). Вспомогательный тринистор VS2
может иметь небольшой средний ток. Диод VDi следует включать, если нагрузка имеет индуктивный характер.
Рассмотренный выключатель с двумя тринисторами широко используется в разнообразных коммутирующих устройствах. В качестве примера на рис. 23 приведена схема сенсорного переключателя, который позволяет поочередно подключать к источнику питания одну из трех нагрузок. Переключатель содержит три тринистора VS1 — VS3, каждый из которых выполняет функции как основного, так и вспомогательного прибора (рис.22). После подачи напряжения источника питания Uпит
транзисторы VT1 — VT3 и тринисторы VSi — VS3 остаются закрытыми, а нагрузки RH1 — Rнз — обесточенными. Во время кратковременного касания (замыкания) пальцем или металлическим предметом любой пары сенсорных контактов Е1 — Е3 в базовой цепи соответствующего транзистора появляется ток.
Транзистор открывается, и его эмиттерный ток, протекая через цепь управления тринистора, включает последний. Напряжение источника питания, за вычетом паления напряжения на открытом тринисторе, приложится к нагрузке, через которую потечет ток, определяемой формулой (4). Если при минимальном токе нагрузки выполняется условие (5), то тринистор остается в проводящем состоянии и после размыкания сенсорных контактов до тех пор, пока не будет открыт другой тринистор.
Пусть, например, при первом замыкании сенсорных контактов E3
открылся тринистор VS3 и включилась нагрузка Rн.з. Коммутирующие конденсаторы Cz и С3, соединенные с анодом тринистора VS3, зарядятся до напряжения UПИт (полярность напряжения на конденсаторах обозначена на рисунке). Легко заметить, что теперь при включении тринистора VS1 или VS2 ранее открытый прибор выключится за счет отрицательного напряжения на коммутирующем конденсаторе (С3 или С2 соответственно) и вместо нагрузки Rнз
к источнику питания подключиться RHI или Rн2 и т.д.
Ток каждой нагрузки должен удовлетворять условию (5). Емкость коммутирующих конденсаторов C1 — Сз рассчитывается по формуле (18).
Отметим, что во всех рассмотренных схемах переключателей постоянного тока реализуются свойства полупроводниковых приборов с четырехслойной структурой «запоминать» заданное им внешним сигналом электрическое состояние.
14. Выключатели переменного тока
Выключатели переменного тока выполняются, как правило, на три-нисторах, а также на симметричных тиристорах (триаках); с последними читатель может познакомиться в [1].
По своему действию в цепях переменного тока тринистор подобен специальному типу выключателя, который в режиме «Выключено» не проводит ток в обоих направлениях, а в режиме «Включено» проводит ток только в одном направлении. Таким образом, для питания нагрузки обоими полупериодами переменного тока в силовых цепях выключателей следует использовать включенные навстречу друг другу либо два тринистора, либо один тринистор и обычный диод.
Для открывания тринисторов часто применяются сигналы, формируемые из положительной полуволны анодного напряжения. Выключаются тринисторы автоматически при изменении полярности напряжения на аноде, т. е. через каждые полпериода напряжения источника питания.
Однофазный выключатель переменного тока (рис. 24) содержит два тринистора VSt и VS2, которые включены параллельно и навстречу друг другу. Когда выключатель Si разомкнут, тринисторы закрыты и нагрузка обесточена. При замкнутом выключателе St
каждый из тринисторов проводит ток только в течение положительного полупериода напряжения на его аноде. Если положителен верхний (на схеме) провод источника питания, то проводит тринистор VSi, поскольку на его анод и управляющий электрод подается положительное напряжение (напряжение на управляющий электрод поступает через сопротивление нагрузки Rн, диод VD1, резистор R1 и замкнутые контакты выключателя S1). В следующий полупериод становится положительным нижний провод источника и начинает проводить тринистор VS2, на который управляющее напряжение поступает через диод VD2, замкнутые контакты выключателя St и резистор Ri. Поочередное выключение тринисторов происходит автоматически в конце каждого положительного полупериода анодного напряжения. Таким образом, в цепи нагрузки проходит переменный ток синусоидальной формы, а напряжение на нагрузке в течение каждого полупериода равно напряжению сети, за вычетом падения напряжения на открытом тринисторе.
Рис. 24. Схема выключателя переменного тока на двух встречно-параллельно включенных тринисторах
При размыкании контактов S4 тринисторы выключаются и нагрузка обесточивается. При этом к закрытым приборам VSt
и VS2 периодически прикладывается прямое и обратное напряжения, равные амплитудному значению напряжения сети питания Ут. Таким образом, тринисторы выключателя должны иметь гарантированное прямое и обратное напряжения не менее чем Uзс = Uобр>Um.
При напряжении сети £7=127 В амплитудное значение напряжения составляет Um= |/2U= 1,41*127= 180 В, а при сети U= 220 В имеем Um
— 1,41-220=310 В. Допустимый импульсный анодный ток каж-дого из тринисторов должен быть IОс.п>Iнm, где Iн m = Um/Ru — амплитудное значение синусоидального тока в нагрузке, а средний ток — не менее Iоc.ср>0,32 Iн т. Сопротивление резистора Ri, ограничивающего ток в цепях управляющих электродов тринисторов, рассчитывается по формуле (12).
Однофазные выключатели переменного тока могут также выполняться на основе различных комбинаций тринисторов и обычных силовых диодов. На рис. 25,а показана широко распространенная схема однофазного выключателя, который содержит только один тринистор VSi, включенный в диагональ моста VD1 — VD4 со стороны выпрямленного тока. К источнику переменного напряжения мост подключен последовательно с нагрузкой Ra. Такой выключатель также питает нагрузку обоими полупериодами переменного тока. (При необходимости нагрузку можно питать пульсирующим постоянным током, включив йе между точками а и б.)
Рис. 25. Выключатели переменного тока на тринисторах и диодах:
а — схема с тринистором, включенным в диагональ моста; б — схема на двух тринисторах и двух диодах
Ток в цепи нагрузки протекает только тогда, когда диагональ моста зам-«нута накоротко открытым тринистором. Действительно, мост выпрямляет переменное напряжение и на анод и управляющий электрод тринистора в течение каждого полупериода сети подается положительное напряжение, имеющее «форму полусинусоиды. Когда сигнал на управляющий электрод не подается (выключатель Si разомкнут), тринистор закрыт, поэтому ток через нагрузку ее протекает. Если Si замкнуть, то тринистор откроется в начале положительной полуволны и будет оставаться в проводящем состоянии в течение всего лолупериода переменного напряжения. При открытом тринисторе через нагрузку протекают обе полуволны переменного тока. Одна полуволна тока (положительный верхний по схеме зажим источника) проходит по цепи: диод VDi, тринистор VS1, диод VD1, нагрузка RН, вторая полуволна (положительный нижний зажим) — по цепи: нагрузка Rн
— диод VD3 — тринистор VSi — диод J¥D2 (путь тока в обоих случаях на рис. 25,а обозначен сплошными и штриховыми стрелками соответственно), Напряжение питающей сети, за вычетом падения напряжения на двух диодах и тринисторе, включенных в прямом нап-;равлении, приложено к нагрузке Rs. Если управляющий сигнал снять (разомкнуть выключатель Si), то тринистор в конце очередного полупериода, когда анодное напряжение спадает до нуля, закрывается и нагрузка отключается от источника питания.
Как и в предыдущей схеме выключателя, тринистор должен иметь напряжение в закрытом состоянии не менее U3c>Um. Обратное напряжение на тринисторе в этой схеме равно нулю, так как прибор все время находится под напряжением одной полярности. Поскольку тринистор пропускает обе полуволны тока нагрузки, .которые следуют одна за другой практически без разрыва, то средний ток прибора должен быть не менее Iос.ср>0,64 Iн т, а импульсный ток Iос.п>Iн т. Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле (12).
Допустимое обратное напряжение каждого из диодов моста VDi
— VDt должно быть не менее Um. Эти диоды должны иметь импульсный ток такого же значения, как и тринистор, т. е. Iд.и>Iн т, а их средний ток может быть в два раза меньше Iд.Ср>0,32 Iн т.
Однофазный выключатель (рис, 25,6) содержит два тринистора VSi, VS2 и два силовых диода VDi, VD2. Управляющее напряжение для тринисторов выключателя получается с помощью маломощного низковольтного выпрямителя, выполненного на понижающем трансформаторе TI, диоде VD3 и конденсаторе С1. Напряжение с конденсатора Ci через резисторы Ri и R2
подается на управляющие электроды тринисторов.
Пока выключатель Si разомкнут, конденсатор Ci остается разряженным, напряжение на управляющих электродах тринисторов равно нулю и тринисто-ры закрыты. Ток через нагрузку ни в один из полупериодов напряжения сети не проходит, поскольку диоды VDi и VD2 по отношению к нагрузке включены последовательно и навстречу друг другу При замыкании выключателя Si на конденсаторе Ci появляется постоянное напряжение, полярность которого показана на рис. 25,6. Теперь при положительном полупериоде напряжения на аноде любого трннистора последний откроется. Так, в течение полупериода, когда положительный верхний (по схеме) провод источника, открыт тринистор VSi и ток проходит пс цепи: источник питания, нагрузка Rs, тринистор VSi, диод VDi — источник питания. В следующий полупериод (положительный нижний провод) открыт тринистор VS2, и теперь ток нагрузки RH протекает от источника питания через открытый тринистор VS2 и диод VD2. Таким образом, нагрузка подключена к питающей сети в течение всего периода переменного тока, а напряжение на ней равно напряжению сети, за вычетом суммы падений напряжений на тринисторе и одном диоде, включенных в прямом направлении.
При размыкании выключателя Si оба тринистора через несколько периодов напряжения сети закрываются после разряда конденсатора d. Обратное напряжение на тринисторах в таком выключателе равно нулю, требования к допустимому напряжению в закрытом состоянии, импульсному и среднему токам приборов такие же, как и для тринисторов выключателя рис. 24. Диоды VD1 и VD2 должны иметь обратное напряжение Uд.0бр>Um. Выходное напряжение U1
вспомогательного выпрямителя (на конденсаторе Ct) должно быть U1>Uу.от, а сопротивления резисторов Ri и R2 рассчитываются по формуле Ri = = R2 = Ui/I7.oT, где Uу.от и Iу.от — отпирающие напряжение и ток управления тринисторов.
Из рассмотренных трех основных схем выключателей переменного тока наименьшие потери имеет выключатель с двумя тринисторами (рис. 24). Следует обратить внимание, что во всех типах выключателей нагрузка остается гальванически соединенной с одним проводом питающей сети и при разомкнутых контактах выключателя S1.
Функции выключателя S1 в выключателях переменного тока обычно выполняет механическое, электромеханическое или электрическое устройство. В последнем случае это может быть маломощное ключевое электронное устройство с датчиком, который срабатывает под действием напряжения, света, темпера iy-ры, давления и т. д. Таким образом, коммутация значительной мощности в нагрузке осуществляется маломощным сигналом.
Для иллюстрации сказанного на рис. 26 приведена схема выключателя переменного тока, управляемого светом. Такое устройство можно использовать, например, для автоматического включения и выключения лампы в помещении в зависимости от степени освещенности фоторезистора R5, используемого в качестве датчика. Резисторы R3 — R5 образуют делитель напряжения, к которому через стабилитрон VD5 и резистор RZ подключен управляющий электрод три-нистора VS1. Пока фоторезистор Rs освещен (он может быть установлен у окна или вне помещения), его световое сопротивление R5C невелико, так что R5с<R3+R4. Конденсатор С± заряжается до напряжения, определяемого делителем R3
— R5C и равного Uc1
= UmR5c/(R3+R1+R5c) <Um, которое недостаточно для пробоя стабилитрона VD5
(здесь Um — амплитуда сетевого напряжения).
Тринистор закрыт, выключатель находится в «разомкнутом» состоянии, и лампа EL1 погашена. С уменьшением освещенности фоторезистора его сопротивление резко ( в сотни раз) возрастает и становится R5T>R3+R4. Теперь в начале каждого положительного полупериода напряжения на аноде тринисто-ра конденсатор Ci будет заряжаться через резисторы R3+R4, пока напряжение на нем не достигнет пробивного напряжения Uст5 стабилитрона VDs. При пробое стабилитрона конденсатор d разряжается через стабилитрон, резистор R2 и цепь управления тринистора. Ток разряда открывает тринистор, и напряжение сети подается на осветительную лампу. Выключатель переходит в «замкнутое» состояние, в котором он будет находиться, пока затемнен фоторезистор. Переменным резистором R4 регулируется момент срабатывания выключателя при различной освещенности.
Рис. 26. Схема выключателя переменного тока, управляемого светом
Суммарное сопротивление R3+R4
должно удовлетворять условию R5T>R3 + R4>R5c и выбирается в пределах 100... 200 кОм ,(в среднем положении движка переменного резистора R4). Продолжительность заряда конденсатора C1
до значения пробивного напряжения Ucт5
стабилитрона VD5 (при затемненном фоторезисторе) должна быть примерно 0,5 мс. При таком условии емкость конденсатора d (в микрофарадах) вычисляется по формуле
Тринистор VS1 и диоды моста VD1
— VD4 выбираются в зависимости от мощности лампы (ламп) и напряжения сета (см. выключатель рис. 25,а), а стабилитрон — по условиям (11). В выключателе могут быть использованы фоторезисторы ФСК-1, СФ2-5, СФЗ-5 и др.
Выключатели, управляемые светом, могут быть также построены по принципу: «включено» при освещенном датчике (фоторезисторе) и «выключено» — при затемненном.
Интересен принцип построения выключателя, схема которого изображена на рис. 27. При нажатии кнопочного переключателя St через нагрузку протекает только одна полуволна тока, независимо от времени, в течение которого кнопка оставалась нажатой.
Устройство работает следующим образом. После подачи напряжения (замыкания выключателя Qi) тринистор VSi остается закрытым, а нагрузка Rи — обесточенной. В те полупериоды напряжения сети, когда положителен верхний (по схеме) провод источника питания, конденсатор С2 заряжается по цепи: сопротивление нагрузки Ян, диод VD2, резистор R2. Через некоторое количество периодов напряжение на конденсаторе С2 станет равным амплитудному значению напряжения сети Um (полярность напряжения на конденсаторе обозначена на рисунке). Контакты 1 — 2 кнопочного переключателя St
нормально замкнуты, и конденсатор d разряжен. В таком ждущем режиме устройство может находиться длительное время, пока не будет нажата кнопка St. После нажатия кнопки при очередном отрицательном полупериоде (положителен нижний провод источника питания) в цепи: резистор Rz, управляющий электрод--катод тринистора VS1. замкнутые контакты 1 — 3 кнопки Si, резистор Ri, диод VDi потечет зарядный ток конденсатора Ci. Этот ток откроет тринистор, так как конденсатор С2 поддерживает на его аноде положительное напряжение, равное Uт.
Рис. 27. Схема полуволнового выключателя переменного тока
Постоянная времени зарядной цепи. конденсатора d, приблизительно равная т1= (R1 + R3)C1, должна иметь такое значение, чтобы конденсатор полностью зарядился примерно в первой четверти полупериода, и поэтому к концу полупериода управляющий ток тринистора становится равным нулю, хотя контакты 1 — 3 кнопки остаются замкнутыми. Постоянная времени цепи разряда конденсатора С2 через резистор R2, открытый тринистор VS1 и диод VD3, равная t2=R2C2, рассчитывается так, чтобы к концу полупериода разрядный ток конденсатора оставался больше значения удерживающего тока тринистора. Та-ким образом, к моменту начала следующего положительного полупериода напряжения сети на аноде тринистора последний окажется в открытом состоянии и через нагрузку RB, тринистор VSit диоды VD2 и VDa пройдет полуволна тока с амплитудой Iн m=UmlRн. В течение этого полупериода конденсатор Сг полностью разряжается.
В следующие положительные полупериоды анодного напряжения, хотя кнопка и продолжает быть нажатой, тринистор остается закрытым,, так как управляющий ток равен нулю. При отпуокании кнопки St
конденсатор Ct разрядится через резистор R1 и устройство возвратится в исходное состояние. Для повторного включения необходимо вновь нажать кнопку Si.
Сопротивления резисторов R1 — R3
рассчитываются из условий, определяющих допустимый режим тринистора:
R1 + R3>Um/Iу.0т.и; R2>Uт/Iос.п,
Для сети переменного тока с частотой 50 Гц постоянные времени TI и Т2 должны быть приблизительно равны т1=l,5-10~3
с и Т2=5*10~3 с..
Тринистор VSi должен иметь напряжение в закрытом состоянии U3C>Um, Допустимое обратное напряжение диодов VDi — VD3 должно быть не менее значения Um, а у тринистора VSi может не нормироваться.
15. Выключатели с временной задержкой
С помощью тринисторов и динисторов можно создавать коммутационные устройства с устанавливаемой выдержкой времени (бесконтактные реле времени). Такие устройства используются для включения или отключения нагрузки через определенный заранее установленный промежуток времеки после приложения управляющего сигнала или срабатывания механического (электромеханического) переключателя.
Широкое распространение в бесконтактных реле времени находят трини-сторы. В таких устройствах нагрузка непосредственно включается в анодную цепь прибора, а момент подачи сигнала на управляющий электрод задерживается относительно момента включения анодного питания. Для получения временных выдержек и формирования управляющих сигналов для тринисторов часто используются релаксационные генераторы на однопереходных транзисторах (см. § 8).
Выключатель (рис. 28,а) подает напряжение на нагрузку через некоторое время t3 после включения напряжения источника питания. Рабочее напряжение и ток выключателя определяются выбранным типом тринистора. Управляется тринистор VS1 однопереходным транзистором VT1, который работает в режиме релаксационного генератора и формирует одиночные импульсы.
Рис. 28. Тринисторные выключатели с временной задержкой с однопереходными транзисторами:
а — схема с задержкой времени включения; б — схема устройства, автоматически отключающего нагрузку через определенное время
После подачи напряжения питания тринистор и однопереходный транзистор остаются закрытыми, а конденсатор C1 начинает заряжаться через резисторы R1 и R2. Конденсатор заряжается до тех пор, по-ка напряжение на нем не достигнет значения UЭл,кв при котором переход эмиттер — база 1 однопереходно-го транзистора включается в прямом направлении. В этот момент транзистор откроется и конденсатор Ci разрядится через его цепь эмиттер — база 1 и резистор Rb. Положительный импульс, снимаемый с этого резистора, откроет тринистор, и напряжение источника питания окажется приложенным к нагрузке RB. После открывания тринистора VSi напряжение на генераторе становится равным сумме падений напряжений на открытом тринисторе Uoc и проводящем-диоде VD2. Эти напряжения малы, поэтому генерация импульсов прекращается.
Длительность задержки ta определяется постоянной времени цепи (R1+R2)C1 релаксационного генератора, которая регулируется резистором R2, к напряжением включения однопереходного транзистора и может быть рассчитана по формуле (14).
Выключатель (рис. 28,6) через определенное время автоматически отключает нагрузку Ru от источника питания Uпит. В этом устройстве для закрывания тринистсра VS1 используется коммутирующий конденсатор С1, который подключается к тринистору с помощью однопереходного транзистора VT1.
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения питания тринистор VS1 и однопереходный транзистор VTi остаются закрытыми, а напряжение на конденсаторе C1 равно нулю. С приходом сигнала «Вкл.» тринистор VS1 открывается и напряжение источника питания прикладывается к нагрузке Rн. После открывания тринистора коммутирующий конденсатор С4
заряжается через резистор R1 и открытый тринистор до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет значения, при котором переход эмиттер — база 1 однопереходного транзистора VT1 включается в прямом направлении.
В этот момент открывает ся однопереходный транзистор, коммутирующий конденсатор подключается к тринистору (отрицательная обкладка к аноду, положительная — к катоду) к закрывает его. Нагрузка отключается от источника питания.
Интервал времени, в течение которого напряжение источника питания подается на нагрузку, можно вычислить по формуле (14). Емкость конденсатора СЧ определяется по формуле (18). Сопротивление резистора Ri в обеих схемах выключателей должно обеспечивать выполнение условия (13).
В устройстве рис. 28,а однопереходный транзистор открывается напряжением Uci, снимаемым с конденсатора Ci и имеющим экспоненциальную форму. При больших выдержках времени включение однопереходного транзистора происходит напряжением пологого (конечного) участка экспоненты, поэтому стабильность устанавливаемой временной выдержки невелика. Для получения больших временных выдержек (порядка нескольких минут и более) с высокой стабильностью можно использовать каскадное включение двух релаксационных генераторов на однопереходных транзисторах. Схема такого выключателя показана на рис. 29.
Рис. 29. Схема выключателя с временной задержкой с двумя однопереходными транзисторами.
На однопереходном транзисторе VTi собран релаксационный автогенератор (на схеме показан штриховой линией), который начинает работать сразу после подачи напряжения питания UПиТ. Выходным напряжением генератора через трансформатор Т1 и диод VDi заряжается основной времязадающий конденсатор С2, который используется в генераторе одиночных импульсов на однопереходном транзисторе VT2. Напряжение на конденсаторе С2 имеет форму нарастающей ступенчатой кривой (рис. 29), причем горизонтальная часть каждой ступеньки равна периоду повторения импульсов автогенератора на транзисторе VT1, а высота ступеньки определяется напряжением на вторичной обмотке трансформатора T1. Как только напряжение на конденсаторе С2 достигнет значения UЭ вкл 2 однопереходного транзистора VT2, последний отпирается, включается тринистор VS1
и к выводам нагрузки Rн прикладывается напряжение источника питания.
Если напряжение для питания генераторов взято с анода тринистора, то после открывания последнего оно становится Uoc=1... 2 В и оба генератора выключаются.
Сумма сопротивлений резисторов R1+R2 должна удовлетворять условию (13). Период повторения импульсов генератора на транзисторе. VТ1
не критичен, устанавливается опытным путем и должен быть значительно меньше необходимой выдержки времени, которая регулируется резистором R1, Напряжение питания генераторов на однопереходных транзисторах стабилизировано стабилитроном VD2.
Трнлпсторы в рассмотренных выключателях (рис. 28, 2Э) выбираются по требуемому току нагрузки (5) и напряжению питания (2).
Конденсаторы, используемые во времязадающих цепях (C1, C2 на рис. 28, 29). должны иметь незначительные токи утечки. При относительно небольших задержках (когда емкость не превышает десятые доли микрофарады) могут использоваться бумажные конденсаторы, а при задержках около минуты и более (емкость может составлять несколько десятков и даже сотен микрофарад) — оксидно-полупроводниковые или электролитические конденсаторы.
Выключатель (рис. 30) подает напряжение на нагрузку в течение определенного заранее установленного интервала времени, а затем автоматически отключает питание от нагрузки. Устройство построено без использования однопереходного транзистора и содержит два тринистора: основной VSi и вспомогательный VS2, используемый для выключения основного. Необходимая временная задержка обеспечивается RС-цепочкой.
Рис. 30. Схема выключателя с временной задержкой на двух тринисторах
Исходное состояние выключателя (прибор VSi закрыт, a VS2
— открыт) устанавливается автоматически. После подачи напряжения питания Uпит конденсатор С2 через резисторы Ri — R3
заряжается до напряжения пробоя стабилитрона VD2, при этом открывается тринистор VS2. Сопротивление резистора RI выбирается таким, чтобы прямой ток тринистора VS2 был больше удерживающего тока, т.
е. Iпр 2=U1(R1>IУД 2. Открытый тринистор VS2
шунтирует свою цепь управления, конденсатор С2 разряжается через диод VD3, резистор R2 и анодную цепь тринистора VS2 и остается разряженным. Коммутирующий конденсатор Ct заряжается до напряжения источника питания UПмт (полярность напряжения на конденсаторе обозначена на схеме без скобок). Тринистор VSt остается закрытым, и, следовательно, ток в нагрузке Rs не протекает.
В таком исходном состоянии устройство находится, пока на управляющий электрод тринистора VSi не будет подан импульс «Вкл.» Этот импульс открывает тринистор VSi, и напряжение источника питания прикладывается к нагрузке. Одновременно напряжением коммутирующего конденсатора Ci выключается тринистор VS2, а конденсатор d через резистор Ri перезаряжается (полярность напряжения перезаряженного конденсатора на схеме обозначена в круглых скобках).
С момента выключения тринистора VS2 конденсатор С2 вновь начинает заряжаться через резисторы Ri
— Rs. Как только напряжение на нем достигнет значения пробивного напряжения стабилитрона VD2, в цепи управления тринистора VS2 появляется ток и прибор открывается. Тринистор VSi отрицательным напряжением перезаряженного коммутирующего конденсатора Ci закрывается, и нагрузка отключается от источника питания. Устройство возвращается в исходное состояние, при котором тринистор VSi закрыт, a VS2 открыт. С приходом следующего импульса «Вкл.» цикл повторяется.
Таким образом, время ta, в течение которого напряжение питания подается на нагрузку, определяется продолжительностью заряда конденсатора С2 до напряжения пробоя стабилитрона VD2 и может регулироваться элементами Rs и С2. Это время (при условии R1+R2>R3) рассчитывается по формуле
где Ui — стабилизированное напряжение, от которого заряжается конденсатор С2; Uz — напряжение стабилизации стабилитрона VD2.
Стабилитрон VD2 выбирается из условий (11). Стабилитрон VDi стабилизирует напряжение питания времязадающей цепи.
Емкость конденсатора Ci определяется по формуле (18). Этот конденсатор должен быть с бумажным диэлектриком, поскольку полярность напряжения на нем изменяется.
Рис. 31. Схема двухступенчатого выключателя переменного тока
Рассмотрим выключатели с выдержкой времени, работающие на переменном токе. Выключатель (рис. 31) позволяет подавать напряжение питания на нагрузку (например, лампы накаливания) автоматически двумя ступенями с выдержкой времени между ними. Схема этого устройства, no-существу, представляет собой одно плечо однофазного выключателя (рис. 25,6). Здесь управляющее напряжение для тринистора получается с помощью бестрансформаторного однополупериодного выпрямителя, собранного на диоде VDi, резисторе Ri, конденсаторе Ci и стабилитроне VD2. После подачи напряжения питания (замыкания выключателя Qi) через диод VDZ и нагрузку RB ток проходит только в те периоды напряжения сети, когда положителен нижний (по схеме) провод источника питания. Пока тринистор VSt
закрыт, к нагрузке подводится половинная мощность (выключатель работает на первой ступени). Одновременно после замыкания Qi начинает заряжаться конденсатор Ct через диод VDi и резистор Ri. Когда напряжение на Ci достигает значения, достаточного для включения тринистора VSi, последний начинает открываться в начале каждого положительного полупериода напряжения на аноде, и через нагрузку ток будет протекать в течение обоих полупериодов напряжения сети (устройство работает на второй ступени). Интервал времени с момента замыкания контактов .выключателя Q1
до момента, когда на нагрузку подается полное напряжение питания, зависит от постоянной времени цепи RiCi и значения напряжения питающей сети. При напряжении сети 220 В задержка, равная нескольким секундам, получается при R1 = 30...50 кОм, С1 = 2.00... 400 мкФ.
Стабилитрон VD2 фиксирует постоянный уровень напряжения на управляющем электроде тринистора. Тринистор VS1
и диод VD3 выбираются в зависимости от тока нагрузки и напряжения источника питания, как и для выключателя рис. 25,6.
Выключатель ( на рис. 32 выделен штриховой линией) при нажатии кнопки подключает нагрузку на короткое фиксированное время к сети переменного тока, а затем автоматически отключает ее. Таким устройством можно, например, оснастить обычный сварочный аппарат, которым при этом можно будет производить и точечную сварку (рис. 32).
Выключатель с выдержкой времени работает следующим образом. Напряжение сети (127 или 220 В) через понижающий трансформатор Т1 с выходным напряжением 25... 30 В поступает на выключатель (рис. 25,а), состоящий из диодного моста VD1 — VD4
и тринистора VS1, в анодную цепь которого включена катушка реле K1. Тринистор и реле питаются выпрямленным и сглаженным конденсатором C1
напряжением. Контакты реле K1.1, включенные последовательно в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора Тг, нормально замкнуты, а контакты Ki.z, шунтирующие конденсатор С2 времязадающей цепочки RC, нормально разомкнуты. При разомкнутом выключателе Qi устройство отключено и никакого влияния на работу сварочного аппарата не оказывает. После подачи напряжения на выключатель (замыкании контактов Q1) тридистор VS1 остается закрытым, поскольку его выводы анод — катод шунтируются нормально замкнутыми контактами кнопки S1. Реле Ki при этом сработает (ток катушки проходит от источника через замкнутые контакты кнопки Si), его контакты К1.1 разомкнутся, a K1.2
— замкнутся и конденсатор С2 разрядится.
Рис. 32. Схема выключателя переменного тока с устанавливаемым временем подачи напряжения на нагрузку
Теперь сварочный аппарат переходит в режим точечной сварки и управляется только кнопкой S1. Для подачи напряжения на сварочные электроды следует нажать кнопку S1, при этом ее контакты размыкаются, ток через катушку реле прерывается, в результате чего контактные группы принимают исходное состояние: К1.1
замыкается, a K1.2 размыкается. Напряжение сети подается на первичную обмотку трансформатора T2, и происходит процесс сварки.
Поскольку контакты K1.2
разомкнуты, конденсатор С2 заряжается выпрямленным на пряжением через резисторы R2, R3. Когда напряжение на конденсаторе достигнет значения напряжения отпирания тринистора VS1, последний откроется и включит реле K1, контакты К1.1 вновь разомкнутся, а контакты K1.2 — замкнутся и конденсатор С2
разрядится. Напряжение с первичной обмотки трансформатора T2
снимается, и процесс сварки прекращается. Тринистор VSi остается открытым, пока нажата кнопка S1, при ее отпускании тринистор закрывается и устройство возвращается в исходное состояние. Для повторной сварки следует вновь нажать кнопку S1.
Длительность сварочного импульса tсв зависит только от постоянной времени (R2+R3)C2, значения выпрямленного напряжения U1 и напряжения Uу.от тринистора и может быть вычислена по формуле
Требуемое значение tCB (обычно около 1 с) устанавливается переменным резистором R2. Отметим, что время tсв не зависит от того, как долго была нажата кнопка Si. Допустимый прямой ток тринистора должен быть больше тока срабатывания реле (контактора), которое выбирается так, чтобы его контакты K1.1
могли пропускать ток первичной обмотки сварочного трансформатора Т2.
Рис. 33. Схема выключателя переменного тока с задержкой момента отключения
На рис. 33 изображена несколько видоизмененная схема выключателя с тринистором и диодным мостом (рис. 25,а): дополнительно введены диод VD5
и конденсатор C1. Такое устройство кроме своей основной функции — . включать в отключать нагрузку в цепи переменного тока позволяет на некоторое время задержать отключение нагрузки (например, осветительных ламп) от источника питания после размыкания выключателя St. Суммарное сопротивление резисторов R1+R2 должно удовлетворять требованию (12), и поэтому при замыкании контактов S1 выключатель работает аналогично рассмотренному выше устройству (рис. 25,а), а конденсатор C1
остается разряженным. После размыкания контактов выключателя S1 начинает заряжаться конденсатор С4
от положительного пульсирующего напряжения, имеющегося на аноде тринистора VSi. Ток заряда .конденсатора С4 проходит по цепи: резистор Rz, диод VD$, управляющий электрод — катод тринистора.
Таким образом, тринистор VSi остается открытым и после размыкания выключателя S1, а нагрузка RH — подключенной к источнику питания. По мере заряда конденсатора ток управляющего электрода уменьшается, и, когда он снизится до значения неотошрающего тока управления Iу.нот, тринистор закроется, а нагрузка обесточится. Задержка времени отключения нагрузки зависит от постоянной времени RzCi, напряжения питающей сети и значения тока Iу.нот и может составлять несколько десятков секунд. При очередном замыкании контактов S1 конденсатор С4 разрядится через резистор R1; тринистор VS1 вновь откроется и на нагрузку будет подано напряжение питания.
16. Защитные устройства
Высокое быстродействие тринисторов и их способность выдерживать значительные кратковременные перегрузки по току позволяют создавать на основе этих приборов весьма эффективные электронные устройства защиты и блокировки для автоматического отключения нагрузки от источника питания.
Простое защитнее устройство (рис. 34) выполняет функции плавкого предохранителя и включается между источником постоянного напряжения и нагрузкой. В устройстве используются тринистор VSi и реле Ki. Контакты Ki.i реле, которые должны быть рассчитаны на полный ток нагрузки, нормально разомкнуты, и в исходном состоянии напряжение на нагрузку не подается. Чтобы подключить питание к нагрузке, необходимо кратковременно нажать кнопку S1. При этом сработает реле K1 и его контакты K1.1, служащие одновременно и для самоблокировки реле, замкнутся. В цепь питания нагрузки последовательно включен безындукционный резистор Rz. Падение напряжения на этом резисторе, пропорциональное току нагрузки, подается на управляющий электрод тринистора VS1. Сопротивление резистора R2 выбирается таким, чтобы при максимальном токе нагрузки Iп
max падение напряжения на Rz не превышало не-отпнрагощего напряжения управления тринистора, т. е. Iн maxR2<Uу.нот. Таким образом, при токах нагрузки от Iн min до Iн mах тринистор VS1
остается закрытым.
Рис. 34. Схема защитного устройства от перегрузок по току с использованием тринистора и реле
Содержание раздела