In alle stadia van de productie, transmissie, distributie en consumptie van elektrische energie in bijna alle sectoren van de nationale economie spelen elektrische apparaten een belangrijke rol.

Elektrische apparaten (schakelaars, starters, elektromagneten) maken deel uit van automatische, halfautomatische en handmatige besturingssystemen voor elektrische centrales, elektrische aandrijvingen, elektrische verlichtingsapparaten, elektrische technische installaties, enz. Ze worden gebruikt om het opstarten te controleren, te regelen de rotatiesnelheid en het elektrisch remmen van elektromotoren. Elektrische apparaten worden gebruikt om de stromen en spanningen van generatoren te regelen. Ze voeren de functies uit van het bewaken en beschermen van installaties die elektriciteit verbruiken.

Door het gebruik van elektromechanische apparaten kunt u dus de werking van elektrische en niet-elektrische objecten regelen volgens een bepaald programma, en deze objecten beschermen tegen ongewenste omstandigheden - overbelasting, overspanning, onaanvaardbaar hoge stromen, enz.

Veel elektrische apparaten zijn ontworpen om één functie te vervullen in een besturings- of beveiligingssysteem, maar er zijn ook multifunctionele apparaten.
De werking van elektromechanische apparaten in automatiseringssystemen is gebaseerd op een aantal natuurkundige verschijnselen: de interactie van ferromagnetische lichamen in een magnetisch veld, de krachtinteractie van een geleider met stroom en een magnetisch veld, het optreden van EMF in spoelen en wervelstromen in massieve lichamen van elektrisch geleidend materiaal wanneer er een wisselend magnetisch veld verschijnt, het thermische effect van elektrische stroom, enz.

De belangrijkste onderdelen van elektrische apparaten zijn

• elektrische contacten (vast en bewegend, hoofd- en hulpcontacten),
• mechanische of elektromagnetische aandrijving van de contactgroep (in contact brengen en drukken van bewegende en vaste contacten),
• bedieningshendels (knoppen) en werkende wikkelingen.
  Het elektrische apparaat wordt geactiveerd, dat wil zeggen dat het contacten sluit en opent of de bewegende en stationaire delen van het elektromagnetische mechanisme verbindt, onder invloed van:

1) onderhoudspersoneel dat op bedieningshendels (knoppen) drukt; in dit geval wordt het apparaat handmatig of halfautomatisch genoemd;
2) elektrische grootheden die de werking van het bestuurde (beheerde) object karakteriseren, veranderend of op de werkwikkelingen; in dit geval wordt het apparaat automatisch genoemd.

Afhankelijk van de functies die het apparaat moet bieden, kunnen er verschillende eisen aan worden gesteld, maar de belangrijkste eisen zijn betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van de werking: betrouwbare aansluiting van contacten, lage elektrische weerstand op de kruising van de contacten, nauwkeurigheid van de afhankelijkheid van de werkingsmoment op de waarde van de stuurstroom of -spanning.

De volgende elektrische apparaten onderscheiden zich door hun doel:

1) schakelen (scheiders, schakelaars, schakelaars);
2) beschermend, waarvan het belangrijkste doel is om elektrische circuits te beschermen tegen onaanvaardbaar hoge stromen, overspanningen, reducties, enz. (zekeringen, beveiligingsrelais);
3) voorschakelapparaten, ontworpen om elektrische aandrijvingen en andere industriële elektriciteitsverbruikers te besturen (magneetschakelaars, starters, besturingsrelais);
4) monitoring en regeling, ontworpen om de belangrijkste procesparameters (sensoren en relais) binnen een bepaald bereik te bewaken en te behouden;
5) elektromagneten (kracht) die worden gebruikt om of vast te houden
bewegende objecten in productie of beheer
proces.

Dit hoofdstuk bespreekt elektrische apparaten (relais, starters, contactors en elektromagneten) en enkele besturings- en regelcircuits die gebruik maken van elektromechanische apparaten.

Laten we eerst eens kijken naar de kenmerken van de werking van elektrische contacten en de werking van het elektromagnetische mechanisme - de aandrijving van de contactgroep van elektrische apparaten.

Sectie 2. Elektrische laagspanningsapparatuur

Onderwerp 2.1 Elektrische handbedieningsapparaten

1. Schakelaars - doel, ontwerp, werkingskenmerken en ontwerp, toepassing

2. Commandoapparaten - classificatie, doel, ontwerp, kenmerken van bediening en ontwerp, toepassing.

3. Weerstanden en reostaten - doel, ontwerp, kenmerken van werking en ontwerp, toepassing

Selectie van stroomonderbrekers, batchschakelaars

Vraag 1. Schakelaars

Schakelaar– het eenvoudigste handbedieningsapparaat, dat wordt gebruikt voor het schakelen van elektrische circuits met spanningen tot 660 V AC en 440 V DC en stromen van 25 tot 10.000 A.

Symbool van de schakelaar op elektrische schema's: - enkelpolig

Driepolig

Schakelaars zijn ontworpen voor het schakelen van circuits en zijn ontworpen om een ​​zichtbare onderbreking in elektrische circuits te creëren. De mechanische levensduur van de schakelaars bedraagt ​​maximaal 10.000 schakelingen.

Schakelaars zijn één-, twee- en driepolig uitgevoerd. Hun belangrijkste elementen zijn: vaste inschakelcontacten, beweegbare contacten scharnierend in andere vaste contacten. Schakelaars worden gemonteerd op isolerende onderdelen, platen, frames. Het ontwerp van de schakelaar kan worden gemaakt om draden vanaf de achterkant of voorkant aan te sluiten.

Uitsterven van de boog Gelijkstroom bij lage stromen tot 75 A treedt op vanwege het mechanisch uitrekken door divergerende messen. Bij hoge stromen wordt het doven voornamelijk uitgevoerd als gevolg van de beweging van de boog onder invloed van de elektrodynamische krachten van het stroomcircuit (schakelonderdelen, enz.).

Bij het installeren van schakelaars in verdeelkasten of gesloten schakelapparatuur met een klein volume, wordt het beperken van de grootte van de boog erg belangrijk. Het is noodzakelijk dat de geïoniseerde gassen die achterblijven nadat de boog uitgaat, geen overslag naar de behuizing of tussen delen onder spanning veroorzaken. In dergelijke gevallen zijn schakelaars uitgerust met verschillende soorten boogonderdrukkingskamers.

Afb. 2.1 Tweepolige omschakelaar

Structuuraanduiding van de schakelaar:

Taak 1. a). Noem de schakelaarposities in Figuur 2.2.

Vraag 2. Commandoapparaten

Drukknopschakelaars– elektrische handmatige besturingsapparaten die zijn ontworpen zodat de operator een besturingsactie kan uitvoeren bij het besturen van verschillende elektromagnetische apparaten (relais, starters, contactors, enz.), evenals voor het schakelen van besturingscircuits, alarmen en elektrische vergrendeling van gelijkstroom- en wisselstroomcircuits. Ze bestaan ​​uit een behuizing of basis, knoppen, maak- en verbreekcontacten. Meerdere knoppen die op een gemeenschappelijk paneel of in een gemeenschappelijke behuizing zijn geïnstalleerd, worden een drukknopstation genoemd.

STOP-knop, START-knop

Voorbeeld symbool van het tastsensorstation KE

KE XXX XXXX:

KE- serieaanduiding;

XX- ontwerp volgens het type bedieningselement en de aanwezigheid van speciale apparaten: van 0,1 tot 21;

X- aantal contactelementen: 1-1 of 2; 2 - 3 of 4;

XXX- klimatologische modificatie volgens GOST 15150-69: U, HL, T - voor schakelaars van de elektromechanische fabriek van Kamenets-Podolsk; U, B - voor schakelaars van de Rheostat-ballastfabriek;

Ontwerp met drukknopschakelaar (Fig. 2.3.)

Figuur 2.3 Ontwerp en symbool van drukknopschakelaars

De knoppen hebben vaste contacten 1 , contactbrug met bewegende contacten 2 , lente 3 , om de brug terug te brengen.

A- knop met sluitcontacten ( "begin");
B- knop met normaal open contacten ( "stop").

Taak 2. a). Beantwoord de vraag: van welke materialen zijn de contacten van de drukknopschakelaars gemaakt?

Batchschakelaars en schakelaars(Figuur 2.4) – handmatig bediende elektrische apparaten ontworpen voor het schakelen van besturings- en signaleringscircuits in omgekeerde startcircuits van elektromotoren, evenals elektrische circuits van 380 V AC en 220 V DC met laag vermogen onder belasting.

Figuur 2.4 Algemeen beeld van de pakketschakelaar

Symbool voor elke schakelaar:

In principe hebben schakelaars het volgende ontwerp: schakelpakketten (contacten) met een identiek ontwerp zijn op één as gemonteerd en in de gemonteerde positie gehouden door een vergrendelingsmechanisme. Door aan de schakelhendel te draaien, gaat de as draaien, en daarmee de nokken van de schakelapparaten, die de contacten sluiten of openen.

Het schakelapparaat heeft één of twee contactsystemen, elektrisch geïsoleerd of verbonden door een jumper, afhankelijk van het elektrische circuit, en bestaat uit een behuizing, vaste contacten, contactbruggen, duwers, nokken en veren.

Universele schakelaars (Fig. 25.) Schakelaars kunnen in twee groepen worden verdeeld: met roterende bewegende contacten uit de MK- en PMO-serie en nokkenschakelaars UP5300, PKU.

Universele schakelaars in de normale versie worden geproduceerd in de UP5300-serie; waterdicht - UP5400-serie; explosieveilig - UP5800-serie. Ze onderscheiden zich door het aantal secties, maar ook door de vaste posities en rotatiehoek van de handgreep, de vorm en andere kenmerken.

Figuur 2.5 Algemeen overzicht van universele schakelaars

De schakelaars kunnen 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 secties hebben. Bij schakelaars met een aantal secties van 2 tot en met 8 wordt de hendel in elke stand vastgezet of wordt er gebruik gemaakt van een hendel met zelfterugkeer naar de middenpositie.

Het aantal vaste posities en de rotatiehoek van de hendel worden aangegeven door de overeenkomstige letter in het midden van de nomenclatuuraanduiding van de schakelaar. De letters A, B en C geven het ontwerp van de schakelaar aan met automatische terugkeer naar de middenpositie zonder vergrendeling. Bovendien geeft de letter A aan dat de handgreep 45° naar rechts (met de klok mee) en naar links (tegen de klok in) kan worden gedraaid, B - slechts 45° naar rechts, C - 45° naar links. De letters G, D, E en F geven aan dat het ontwerp van de schakelaar vast staat in posities op 90°. Bovendien geeft de letter G aan dat de hendel één positie naar rechts kan worden gedraaid, D - één positie naar links, E - één positie naar links en rechts, F - kan in de linker- of rechterpositie staan een hoek van 45° met het midden (in de gemiddelde positie staat de handgreep niet vast).

De letters I, K, L, M, N, S, F, X geven aan dat de schakelaar is vergrendeld in posities op 45°. De letter I geeft aan dat de hendel één positie naar rechts kan worden gedraaid, K - één positie links, L - twee posities rechts of links, M - drie posities rechts of links, N - acht posities rechts, S - één positie rechts of links positie, F - één positie rechts en twee posities links, X - drie posities rechts en twee posities links.

Het handvat kan ovaal of draaibaar zijn. Normaal gesproken hebben schakelaars met maximaal zes secties en cirkelvormige rotatie (acht posities) een ovale handgreep.

De aanduiding van elke schakelaar bevat een verkorte naam, het conventionele nummer van dit ontwerp, een nummer dat het aantal secties aangeeft, het type grendel en het catalogusnummer van het schakelschema. De aanduiding UP5314-N20 wordt bijvoorbeeld als volgt ontcijferd: U - - universeel, P - schakelaar, 5 - ongeregeld bedieningsapparaat, 3 - rackless ontwerp, 14 - aantal secties, N - type grendel, 20 - catalogusnummer van het diagram.

Het belangrijkste onderdeel van de UP5300-schakelaar zijn de werksecties die zijn vastgezet met tapeinden. Door de secties loopt een rol, aan het ene uiteinde bevindt zich een plastic handvat. Om de schakelaar aan het paneel te bevestigen, zijn in de voorwand drie uitsteeksels met gaten voor installatieschroeven gemaakt. Het schakelen van elektrische circuits wordt uitgevoerd met behulp van bestaande contacten.

Kleine schakelaars ontworpen voor installatie op schakelbordpanelen, kan worden gebruikt voor de afstandsbediening van schakelapparatuur, in signalerings-, meet- en automatiseringscircuits met wisselstroom tot 220 V en is ontworpen voor een nominale stroom van 6 A.

Elke schakelaar heeft zijn eigen schakelcircuit en contactsluitschema.

Kleine schakelaars uit de serie zijn ontworpen voor installatie op bedieningspanelen. Ze worden gebruikt voor de afstandsbediening van schakelapparaten (relais, elektromagnetische starters en contactors) en in signalerings-, meet- en automatiseringscircuits bij AC- en DC-spanningen tot 220 V. Schakelcontacten zijn ontworpen voor een stroomsterkte van 3 A.

Schakelaars bestaan ​​uit 2, 4 en 6 contactpakketten. Universele cam-schakelaars PKU worden gebruikt in stuurcircuits van elektromotoren in handmatige, halfautomatische en automatische modi. Ze zijn ontworpen voor 220 V DC en 380 V AC.

Schakelaars uit de PKU-serie onderscheiden zich door de wijze van installatie en bevestiging, het aantal pakketten, vaste posities en de draaihoek van de handgreep. De letters en cijfers die zijn opgenomen in de aanduiding van de schakelaar, bijvoorbeeld PKU-3-12L2020, betekenen: P - schakelaar, K - cam, U - universeel, 3 - standaardgrootte bepaald door de stroom van 10 A, 1 - uitvoering afhankelijk van het type bescherming (zonder beschermschaal), 2 - uitvoering afhankelijk van de wijze van montage en bevestiging (montage achter het paneel met bevestiging aan de voorbeugel met frontring), L - positiebevestiging op 45 °, 2020 - diagram en diagramnummer volgens catalogus.

Taak 2. b). Noem de posities van de pakketschakelaar, weergegeven in figuur 2.6.

Afb.2.6.Batchschakelaar

Schakelschakelaars ontworpen voor het handmatig schakelen van elektrische circuits met een lage spanning en een laag vermogen die geen frequente schakeling vereisen.

Rijst. 2.7. Tuimelschakelaar

Taak 2.c). Wat zijn bij benadering de totale afmetingen van de tuimelschakelaar?

Controleur– een schakelapparaat dat de elektromotor start en de snelheid regelt. Elektrisch apparaat met meerdere ketens met hand- of voetaandrijving voor het direct schakelen van stroomcircuits van elektromotoren. Door hun ontwerp zijn ze onderverdeeld in nok, trommel, plat en magnetisch.

Er zijn drie soorten regelaars : plat, trommel, nok.

Platte controllers kunnen in een groter aantal fasen worden uitgevoerd vergeleken met trommel- en nokfasen, maar hun schakelvermogen is minder. Hun ontwerp wordt uitgevoerd volgens het principe van reostaatschakelapparaten

Drumcontrollers gebruikt voor het aansturen van motoren met een vermogen tot 75 kW. Hun schakelvermogen is laag. Ze maken maximaal 120-240 schakelingen per uur mogelijk.

Cam-controllers maken tot 600 schakelingen per uur mogelijk. Hun contactapparaat werkt op dezelfde manier als het contactapparaat van contactors, d.w.z. Elk schakelelement beschikt over een vlamboogonderdrukkingssysteem.

Taak 2. d). Noem de posities van de controller in Fig. 2.8.

Figuur 2.8. Vermogensregelaar

Afb.2.9. Soorten weerstanden

Weerstanden op een thermisch frame zijn gemaakt in de vorm van een cilinder of buis van hittebestendig materiaal (porselein, vuurvaste klei), waarop draad met een hoge weerstand (constantaan, fechral, ​​gietijzer, staal, nichroom, ferronichrome) is gewikkeld. Om de warmteoverdracht te verbeteren en de draad tegen wegglijden te beschermen, zijn de weerstanden bedekt met een laag email of glas.

Lusweerstanden bestaan ​​uit een stalen plaat, aan de zijkanten waarvan porseleinen of speksteenisolatoren zijn bevestigd, met uitsparingen waarin draad of weerstandsband is geplaatst. De uitgangen van de stappen worden gemaakt in de vorm van klemmen of gesoldeerde koperen punten.

Gietijzeren en gestempelde stalen weerstanden zijn gemaakt in een zigzagvorm met oren voor bevestiging.

Reostaat- Dit is een apparaatje dat bestaat uit een set weerstanden en een apparaatje waarmee je de weerstand van de meegeleverde weerstanden kunt aanpassen.

Conventionele grafische weergave van een reostaat. De afmetingen van de rechthoek zijn 8x4.

Afhankelijk van het doel worden de volgende soorten reostaten onderscheiden::

Startapparaten voor het starten van gelijkstroom- en wisselstroomelektromotoren;

Voorschakelapparatuur voor het starten en regelen van de rotatiesnelheid van de motor;

Excitatiereostaten - voor het regelen van de bekrachtigingsstroom in de bekrachtigingswikkelingen van elektrische machines (Fig. 2.10.);

Afb.2.10. Constructief diagram van de excitatiereostaat

Laden of ballasten - om elektriciteit te absorberen.

Taak 3. a) Probeer, kijkend naar figuur 2.11, zelf uit te vinden in welke richting je de motor moet bewegen om:
a) de weerstand in het circuit verhogen?
b) weerstand verminderen?

Afb.2.11

Taak 4. Controle van de mate van assimilatie van de bestudeerde informatie over vragen 1,2,3

onderwerpen 2.1 “Elektrische handbedieningsapparaten”

a) noem de apparaten die worden weergegeven in figuur 2.12.

Afb.2.12.

b) Noem de elementen die alle handmatige schakelapparaten hebben:

Tabel 2.1 Selectie van stroomonderbrekers, batchschakelaars

Taak 5. Selecteer de driefasige hoofdschakelaar die in het vermogenspaneel is geïnstalleerd met een ingangsspanning van 380 V. Het door het circuit overgedragen vermogen is 20 kW. Geschatte waarde van de maximale kortsluitstroom gelijk aan 11,5 kA. Technische gegevens van driefasige schakelaars worden weergegeven in Tabel 2.2. Ontcijfer het merk van de geaccepteerde schakelaar

Oplossing: 1. Bepaal de berekende waarde van de schakelstroom

2. Vul tabel 2.1 in, rekening houdend met de gegevens en tabel 2.2. (Ga op eigen gelegenheid verder)

Tabel 2.2 Technische gegevens schakelaars

Type schakelaar	R-25	RPS-1 (met zekering, zijwaartse offset)	RC-1 (met centrale handgreep)	RB
Nominale spanning, V
Nominale stroom, A		100,250,400,630	100,250, 400	100,250,400
Elektrodynamische weerstand, kA	2,8	20,20,30,32	1,2; 3,0; 4,8	1,5; 2,5; 4,5
Thermische weerstand, kA 2 s
executie	enkelpolig	driepolig	driepolig	driepolig
Mechanische slijtvastheid		Minimaal 2500 VO-cycli	Minimaal 2500 VO-cycli	-

Taak 6. Onderwerp: “Handmatige bedieningsapparaten”

Kies het juiste antwoord:

Huiswerkopdracht. Maak de taken af.

Vraag 3. Schakelaars

Figuur 2.2.1 Doorsnede en diagram van de wrijvingskoppeling

Werkingsprincipe van wrijvingskoppeling. Via sleepringen wordt spanning geleverd aan de veldwikkeling die op de aangedreven as is gemonteerd. Door deze wikkeling ontstaat een magnetische flux F, die zich door het koppelingsanker sluit. De resulterende elektromagnetische kracht beweegt het anker naar links en de aandrijf- en aangedreven delen van de as grijpen door de wrijvingsoppervlakken. Wanneer de spanning wordt verwijderd en de magnetische flux verdwijnt, beweegt de terugstelveer het anker naar rechts en wordt de koppeling ontkoppeld. Wrijvingsoppervlakken (wrijvingsschijven) zijn gemaakt van slijtvaste materialen met een hoge wrijvingscoëfficiënt. Er kunnen conventionele materialen worden gebruikt: staal op staal, staal op gietijzer, staal op brons, enz. De meest geavanceerde zijn metaal-keramische materialen (koper 68%, tin 8%, lood 7%, grafiet 6%, silicium 4%, ijzer 7%) Een uniform mengsel van deze poeders wordt onder hoge druk geperst en gesinterd bij een temperatuur van 700-800 C. Laagsmeltende componenten dringen in de poriën van het mengsel en solderen de gehele samenstelling.

De veldwikkeling kan worden gevoed door gelijkstroom of wisselstroom. In het geval van wisselstroom zijn er verschillen in het ontwerp van de koppeling wat betreft de vervaardiging van het magnetische circuit. De magnetische kern is gemaakt van gelamineerd elektrisch staal.

Ferropoeder-koppelingen Het zijn twee concentrische stalen delen met vlakke vlakken naar elkaar toe gericht, waartussen een kleine luchtspleet zit. Het ene deel is star verbonden met de aandrijfas, het andere deel met de aangedreven aandrijfas. Als de ruimte tussen vlakke oppervlakken is gevuld met zeer fijn ferromagnetisch poeder, vormen de poederdeeltjes, in aanwezigheid van een magnetisch veld in de luchtspleet, mechanische verbindingsketens die een adhesiekracht van het ene onderdeel aan het andere creëren. Als gevolg hiervan wordt de rotatie van het ene onderdeel naar het andere overgedragen. Wanneer het magnetische veld wordt verwijderd, zullen de ligamenten uiteenvallen, zal de mechanische verbinding worden verbroken en zal het systeem stoppen met draaien. Het magnetische veld wordt gecreëerd door een wikkeling met een kern die stevig in de ruimte is bevestigd. De magnetische flux wordt gekoppeld langs de magnetische materialen van de koppeling (stalen onderdeel, ring, ferromagnetisch poeder, rotor)

Voor ferro-poederkoppelingen worden carbonyl, silicium en vortexijzer gebruikt. Het poeder wordt verkregen door ontleding van ijzerpentacarbonyl (ferum (CO) 5 = ferum + 5 CO). Ferromagnetisch poeder wordt gebruikt in een gelijk mengsel met een scheider - grafiet, zinkoxide, talk, enz. Het is ontworpen om het poeder te beschermen tegen plakken en klonten vormen.

In de koppelingen zijn speciale afdichtingen aangebracht zodat het poeder niet voorbij de luchtspleten komt, en magnetische vangers die poederdeeltjes aantrekken die uit de koppeling komen.

Bij een ijzerpoederkoppeling van het trommeltype (Fig. 2.2.2) is de aandrijfas 1 via niet-magnetische flenzen 2 verbonden met een ferromagnetische cilinder (trommel) 3. Binnenin de cilinder bevindt zich een elektromagneet 4 die is verbonden met de aangedreven as 6 De wikkeling 5 van de elektromagneet wordt aangedreven door sleepringen (in de figuur niet weergegeven). De interne holte 7 is gevuld met ferromagnetisch poeder (puur of carbonylijzer) met korrels variërend in grootte van 4-6 tot 20-50 micron, gemengd met droge (talk, grafiet) of vloeibare (transformator, siliconenoliën) vulstof. Wanneer de wikkeling wordt uitgeschakeld en het aandrijfdeel (trommel) roteert, blijven de elektromagneet en de aangedreven as stationair, omdat de ferromagnetische korrels van het vulmiddel vrij ten opzichte van elkaar bewegen. Er is enige wrijving tussen de trommel en de elektromagneet, maar deze is relatief klein.

Rijst. 2.2.2. Drumtype Elektromagnetische ijzerpoederkoppeling

Wanneer er spanning op de elektromagneet wordt gezet, verliezen de ferromagnetische poederkorrels onder invloed van het magnetische veld van de wikkeling hun bewegingsvrijheid. De viscositeit van het medium in de trommel neemt sterk toe. De wrijvingskracht tussen de trommel en de elektromagneet neemt toe. Er verschijnt een koppel op de aangedreven as.
Bij een bepaalde excitatiestroomwaarde harden het ferromagnetische poeder en de vulstof volledig uit. De trommel en de elektromagneet worden star met elkaar verbonden. Het overgedragen moment kan worden beschouwd als het moment van de wrijvingskracht die inwerkt tussen het poeder en het binnenste cilindrische oppervlak van de trommel.

Vanwege het feit dat de opening tussen de trommel en de elektromagneet is gevuld met een ferromagnetisch mengsel, is de magnetische geleidbaarheid ervan zeer hoog, wat het mogelijk maakt om de vereiste MMF van de wikkeling te verminderen en de koppelingsregelcoëfficiënt te verhogen, gelijk aan de verhouding van het overgedragen vermogen naar het stuurvermogen (elektromagneetvermogen).

Het is raadzaam om ijzerpoederkoppelingen te gebruiken waar hoge snelheid, hoge schakelfrequentie en soepele regeling van de snelheid van de aangedreven as vereist zijn. Het nadeel van ijzerpoederkoppelingen is het lagere overgedragen vermogen bij dezelfde totale afmetingen als een wrijvingskoppeling.

Het voordeel van poederkoppelingen is hun snelheid, die 10 - 15 keer hoger is dan die van elektromagnetische wrijvingskoppelingen.

Bij hysteresiskoppelingen(Figuur 2.2.3) Mechanische adhesiekrachten tussen de aandrijvende en aangedreven delen worden gecreëerd door gebruik te maken van het fenomeen van restmagnetisatie van harde magnetische materialen. Het magneetsysteem bestaat uit twee delen: het ene is verbonden met de aandrijfas, het andere met de aangedreven as. De magnetiserende wikkeling bevindt zich op de aandrijfas. De door de wikkeling gecreëerde magnetische flux zal de magnetische systemen van de assen kruisen en zijn pad zal langs de gebieden met de laagste magnetische weerstand liggen, waardoor de hysterese magnetische schijven van de aangedreven as zullen worden aangetrokken door de tanden van de aandrijfaskern (het werkingsprincipe is vergelijkbaar met het werkingsprincipe van de IM, alleen is er geen wikkeling op de rotor)

Fig.2.2.3.Algemeen beeld van de hysteresiskoppeling

Elektromagnetische reminrichtingen– elektromagnetische afstandsbedieningen die zijn ontworpen om de positie van het mechanisme te bepalen wanneer de elektromotor is uitgeschakeld. Ze zijn onderverdeeld in blok, schijf en tape.

Taak 2.a) Maak een logische keten van het werkingsprincipe van een wrijvingskoppeling.

Taak 2.b) Probeer de elementen van de koppeling zoals weergegeven in figuur 2.2.4 te benoemen.

Afb.2.2.4.

Taak 2.c) Maak de zinnen af:

De koppeling is...

Een elektromagnetische koppeling is...

Ferromagnetisch poeder is...

Voordelen van poederkoppelingen...

Het werkingsprincipe van de hysteresiskoppeling is gebaseerd op...

Woordenlijst

Wet van elektromagnetische inductie: De kruising van een geleider met een magnetisch veld zorgt ervoor dat er een emf in de geleider wordt geïnduceerd.

Wet van elektromagnetische kracht: de interactie van stroom in een geleider met een magnetisch veld veroorzaakt het ontstaan ​​van een elektromagnetische kracht die op deze geleider inwerkt.

Hysteresis- vertraging in veranderingen in een fysieke grootheid die de magnetisatietoestand van een stof, in het bijzonder staal, karakteriseert

Kenmerken van relais

De belangrijkste kenmerken van het relais worden bepaald door de afhankelijkheden tussen de parameters van de uitgangs- en ingangsgrootheden.

De volgende hoofdkenmerken van het relais worden onderscheiden.

1. De omvang van de werking van het XSR-relais– de waarde van de ingangsparameter waarbij het relais wordt ingeschakeld. De stelwaarde waarop het relais wordt afgesteld is setpoint genoemd.

2. Bedrijfsvermogen van PSR-relais– het minimale vermogen dat aan het ontvangende orgaan moet worden geleverd om het van een rusttoestand naar een werkende toestand over te brengen.

3. Gecontroleerde stroom Rupr– vermogen geregeld door de schakelelementen van het relais tijdens het schakelproces. Op basis van het stuurvermogen wordt onderscheid gemaakt tussen relais van circuits met laag vermogen (tot 25 W), relais van circuits met gemiddeld vermogen (tot 100 W) en relais van circuits met hoog vermogen (meer dan 100 W), die behoren tot vermogensrelais en worden contactors genoemd.

4. Reactietijd relais tср– de tijdsperiode vanaf de toepassing van het XCP-signaal op de ingang van het relais totdat de impact op het bestuurde circuit begint. Op basis van de reactietijd wordt onderscheid gemaakt tussen normale, hoge snelheid, langzaam werkende en tijdrelais. Typisch voor normale relais tav = 50...150 ms, voor hogesnelheidsrelais tav = 1 s.

Taak 3: A) Classificeer relais

Afb.2.2.5

Het ontvangende deel bestaat uit een elektromagneet 1, een spoel die op een stalen kern is geplaatst, een anker 2 en een veer 3.

Het bedieningsgedeelte bestaat uit vaste contacten 4, een beweegbare contactplaat 5, waardoor het detectiegedeelte van het relais op het bedieningsgedeelte inwerkt, en contacten 6.

Afb.2.2.6

Afb.2.2.7.

Vraag 3. Schakelaars

Aannemers– dit zijn op afstand bedienbare apparaten die zijn ontworpen voor het veelvuldig in- en uitschakelen van elektrische stroomcircuits onder normale bedrijfsomstandigheden. Een contactor is misschien wel het oudste apparaat dat werd gebruikt om elektromotoren aan te sturen. Elektromagnetische contactors worden wereldwijd het meest gebruikt. Het zijn de belangrijkste schakelapparaten voor circuits met stromen groter dan 50 A.

Classificatie van contactoren

Alle contactors zijn geclassificeerd:

door het type stroom van het hoofdcircuit en het stuurcircuit (inclusief de spoel) - directe, wissel-, directe en wisselstroom;

door het aantal hoofdpolen - van 1 tot 5;

volgens de nominale stroom van het hoofdcircuit - van 1,5 tot 4800 A;

afhankelijk van de nominale spanning van het hoofdcircuit: van 27 tot 2000 V DC; van 110 tot 1600 V AC met een frequentie van 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10.000 Hz;

afhankelijk van de nominale spanning van de schakelspoel: van 12 tot 440 V DC, van 12 tot 660 V AC met een frequentie van 50 Hz, van 24 tot 660 V AC met een frequentie van 60 Hz;

volgens de aanwezigheid van hulpcontacten - met contacten, zonder contacten.

Afb.2.2.8. Algemeen beeld van de contactor

Magneetschakelaars bestaan ​​uit een systeem van hoofdcontacten, boogdoving, elektromagnetische systemen en hulpcontacten.

Figuur 2.2.9 Schema van een elektromagnetische schakelaar

2.2.10.Ontwerp van een elektromagnetische schakelaar: a) algemeen beeld, b) boogblussysteem en contactsysteem, c) elektromagnetisch systeem

Op de metalen rail 5 zet een beugel 17 de kern 2 van het magnetische circuit vast met een spoel 4. De kern 2 heeft een kortgesloten winding 3 en wordt gedempt door een veer 18. Via het isolatieblok 15 worden drie blokken 1 van Aan de rail zijn palen bevestigd met vaste contactdelen 9 en een boogdovende spoel 16. Beweegbaar systeem De contactor is geïnstalleerd op een geïsoleerde as 7 en roteert in lagers 6. Het beweegbare contactdeel 11 is vastgezet in de contacthouder 13 en wordt veerbelast door een veer 12. De verbinding met de contactbout wordt verzekerd door een flexibele verbinding 14. Elk blok heeft een boogdovende kamer 10. Op de as zijn ook hulpcontacten 8 geïnstalleerd.

Belangrijkste contacten sluit en open het stroomcircuit. Ze moeten zo zijn ontworpen dat ze de nominale stroom lange tijd kunnen dragen en een groot aantal in- en uitschakelingen met hoge frequentie kunnen produceren. De contactpositie wordt als normaal beschouwd als er geen stroom rond de oprolspoel van de contactor vloeit en alle bestaande mechanische vergrendelingen zijn vrijgegeven.

De hoofdcontacten kunnen van het hefboom- of brugtype zijn. Hefboomcontacten vereisen een roterend bewegingssysteem, terwijl brugcontacten een lineair bewegingssysteem vereisen. Figuur 2.2.11 toont de sequentiële kinematica van de beweging van het contactorcontact tijdens het sluiten.

Afb.2.2.11.

In de regel vallen bij hefboomcontacten de rotatieassen van het contact niet samen. Bovendien raken de contacten elkaar voordat het bewegende systeem zijn eindpositie bereikt. Als gevolg hiervan rolt en glijdt het bewegende contact bij het sluiten en openen over het vaste contact. Daarom is het initiële contactpunt bij het sluiten en tevens het eindpunt van contact en dienovereenkomstig wordt het punt waar de boog ontstaat bij het openen verschoven ten opzichte van het eindcontactpunt van de contacten. Hierdoor bevinden de oppervlakken die voor langdurige stroomgeleiding zorgen en die de contactweerstand bepalen zich op grote afstand van het punt waar de boog ontstaat. Welnu, het wegglijden van de contacten bij voldoende contactdruk leidt tot het wissen van de oxidefilm en verschillende opgehoopte verontreinigingen van het contactoppervlak, d.w.z. er vindt zelfreiniging van de contacten plaats. Omdat de contacten in schakelapparaten misschien wel de zwakste onderdelen van het apparaat zijn, zien we dat in dit geval het ontwerp van de vermogenscontacten van de contactors ervoor zorgt dat de transiënte contactweerstand lange tijd stabiel blijft, wat op zijn beurt een grote invloed heeft op de betrouwbaarheid en betrouwbaarheid van de werking van de contactor als geheel. Maar niets is perfect, dus dit hefboomcontact heeft zijn nadelen. Slippen met de ruwheid die contactoppervlakken gewoonlijk hebben (vooral werkende) veroorzaakt extra contactgeratel bij het sluiten, en bijgevolg verhoogde slijtage. Welnu, een volledige weigering om te slippen, zelfs als de druk niet hoog genoeg is, zal leiden tot een snelle oververhitting van de contacten als gevolg van hun oxidatie. Daarom moet je hier het minste kwaad kiezen.

Taak 4.a) Noem drie voordelen van de hefboomcontacten getoond in Fig. 2.2.11

Hefboomcontacten vereisen een flexibele verbinding voor aansluiting op de geleider, maar in sommige gevallen is de flexibele verbinding het zwakke punt van het contactsysteem. Het is moeilijk uit te voeren bij hoge stromen en de mechanische slijtvastheid is lager dan die van andere onderdelen.

Vervolgens kijken we naar het doel en de mogelijke ontwerpen. boogblussysteem aannemers. Het boogblussysteem zorgt voor het doven van de elektrische boog die ontstaat wanneer de hoofdcontacten opengaan. Methoden voor boogdoving en het ontwerp van boogblussystemen worden bepaald door het type stroom in het hoofdcircuit en de bedrijfsmodus van de contactor. De boogsystemen van DC-schakelaars verschillen van de boogsystemen van AC-schakelaars vanwege het feit dat de principes van boogdoving voor gelijkstroom en wisselstroom verschillend zijn.

Boogkamers van DC-schakelaars zijn gebouwd op het principe van het doven van een elektrische boog door een transversaal magnetisch veld in kamers met longitudinale sleuven. Bij de overgrote meerderheid van de ontwerpen wordt het magnetische veld opgewekt door een boogdovende spoel die in serie is geschakeld met de contacten. In de jaren 60 van de vorige eeuw werden in de USSR structuren met permanente magneten gecreëerd, maar deze werden niet wijdverspreid. Kamers met smalle spleten, die recht of zigzag kunnen zijn, vergroten het breekvermogen aanzienlijk en beperken de grootte van de boog en de vlam buiten de kamer, maar het volledig doven van de elektrische boog in het volume van de kamer kan met deze kamer niet worden bereikt .

AC-schakelaars zijn gemaakt met booggoten met deionisch rooster. Wanneer er een boog ontstaat, beweegt deze zich naar het raster, breekt in een aantal kleine bogen en gaat uit op het moment dat de stroom door nul gaat. Het is in principe gemakkelijker om een ​​boog te doven met wisselstroom dan met gelijkstroom. Daarom hebben gelijkstroomschakelaars een complexer boogdovingssysteem.

Elektromagnetisch systeem met contactor biedt afstandsbediening van de contactor, d.w.z. in- en uitschakelen. Het ontwerp van het systeem wordt bepaald door het type stroom- en stuurcircuit van de contactor en het kinematische diagram ervan.

Het elektromagnetische systeem bestaat uit een kern, anker, spoel en bevestigingsmiddelen. Figuur 6 toont een diagram van het inschakelen van een elektromotor met behulp van een elektromagnetische schakelaar.

Hulpcontacten. Ze maken schakelaars in de regelcircuits van de contactor, evenals in de blokkeer- en signaleringscircuits. Ze zijn ontworpen voor langdurig stroomvoeren van niet meer dan 20 A en stroomonderbreking van niet meer dan 5 A. De contacten zijn gemaakt als maak- of verbreekcontact, in de overgrote meerderheid van de gevallen van het brugtype.

Taak 4.b) Vul tabel 1 in

tafel 1

Werkingsprincipe van de contactor. In de initiële uit-positie, wanneer de spanning van de spoel wordt verwijderd, bevindt het bewegende systeem zich in de normale positie onder invloed van de veer. De schakelaar wordt ingeschakeld door op de "Start"-knop te drukken. In de spoel ontstaat een magnetische flux, die het anker naar de kern trekt. Gelijktijdig met de hoofdcontacten worden extra (hulp)contacten gesloten, die de contacten van de “Start”-knop blokkeren (overbruggen). De contactdruk wordt uitgevoerd door een veer. Het anker is voorzien van een pakking van niet-magnetisch materiaal, waardoor de aantrekkingskracht afneemt en wanneer de spanning van de spoel wordt verwijderd, beweegt het anker direct weg en blijft niet plakken.

Taak 4.c) Bouw een logische keten van bewerkingen voor het werkingsprincipe van de contactor (zeven punten in totaal)

Starters uit de PME-serie

Magneetschakelaars en magnetische starters - doel, toepassingscategorieën, hoofdparameters. Serie DC- en AC-schakelaars, hun ontwerp en bedrijfsomstandigheden. Vacuümschakelaars. Magnetische starters, hun bedrijfsomstandigheden en ontwerp. Regelingen van niet-omkerende en omkerende starters. Selectie van schakelaars en starters.

Stroomonderbrekers. Doel, ontwerp en werkingsprincipe van universele en installatiemachines, soorten releases, rol van het gratis release-mechanisme. Automatische machines met hoge snelheid. Automatische veldblusmachines. Selectie van machines.

Schakelaars en schakelaars.

Laag- en hoogspanningszekeringen Werkingsprincipe en bedrijfsomstandigheden van zekeringelementen. Zekeringontwerpen, tijd-stroomkarakteristieken. Snelzekeringen voor het beveiligen van halfgeleiderapparaten. Selectie van zekeringen. Hoogspanningszekeringen..

Controllers, commandoapparaten en reostaten - doel, ontwerpen, circuits. Soorten weerstanden en hun keuze.

Elektromagnetische koppelingen - wrijving, ijzerpoeder, hysteresis en inductie.

7.1. Richtlijnen

Bij het bestuderen van elk type elektrisch apparaat is het noodzakelijk om de volgende reeks kwesties te begrijpen: het doel en werkingsprincipe van het apparaat, de variëteiten ervan, de structuur en het elektrische circuit; vereisten daarvoor; aanduiding van het apparaat en zijn elementen op de diagrammen; doel en ontwerp van individuele componenten van het apparaat; materialen die worden gebruikt om cruciale onderdelen te vervaardigen; basisparameters van het apparaat, technische gegevens, bedrijfsmodi, de voor- en nadelen ervan; gelijkwaardige circuits, karakteristieken (in grafische weergave); fundamentele kwantitatieve afhankelijkheden (formules) die de werking van het apparaat en zijn eigenschappen karakteriseren.

Het is ook noodzakelijk om aandacht te besteden aan de verschillen tussen sommige apparaten en andere, bijvoorbeeld automatische machines van contactors, commandocontrollers van vermogenscontrollers, reostaten van weerstanden. Het is noodzakelijk om de interactie te begrijpen van apparaten die worden gebruikt in automatische besturingscircuits, bijvoorbeeld magneetschakelaars, met commandoapparaten, relais en weerstanden.

U moet letten op besturingsapparaten die zijn gebaseerd op het gebruik van reed-schakelaars en optocouplers.

Het is ook vereist om grondig vertrouwd te raken met het ontwerp van ten minste één industrieel ontwerp van elk type apparaat (DC-magneetschakelaar, magnetische starter, commandocontroller, enz.) met behulp van afbeeldingen en tekeningen uit de literatuur en catalogi voor industriële elektrische apparatuur.

Het is niet nodig om te proberen de numerieke waarden van de apparaatparameters uit referentie- en catalogusgegevens te onthouden; het is voldoende om een ​​idee te hebben van de volgorde van deze waarden.

Elektrische toestellen worden elektrische apparaten genoemd voor het beheren van energie- en informatiestromen, bedrijfsmodi, het bewaken en beschermen van technische systemen en hun componenten. Elektrische apparaten zijn, afhankelijk van de elementbasis en het werkingsprincipe, onderverdeeld in elektromechanisch en statisch.

NAAR elektromechanische apparaten Hiertoe behoren technische apparaten waarin elektrische energie wordt omgezet in mechanische of mechanische energie in elektrische energie.

Elektromechanische apparaten gebruikt in bijna alle geautomatiseerde systemen. Sommige systemen zijn volledig op elektromechanische apparaten gebouwd. Automatiseringscircuits voor het starten, achteruitrijden en remmen in een ongeregelde elektrische aandrijving bestaan ​​bijvoorbeeld voornamelijk uit elektromechanische apparaten zoals relais en contactors. Elektromechanische apparaten worden gebruikt als sensoren, versterkers, relais, actuatoren, enz. De invoer- en uitvoergrootheden van deze apparaten kunnen mechanisch of elektrisch zijn. Ze moeten echter noodzakelijkerwijs de wederzijdse omzetting van mechanische energie in elektrische energie uitvoeren en omgekeerd.

Statische apparaten worden uitgevoerd op basis van elektronische componenten (diodes, thyristors, transistors, enz.), evenals gecontroleerde elektromagnetische apparaten waarbij de in- en uitgang zijn verbonden via een magnetisch veld in een ferromagnetische kern. Voorbeelden van dergelijke apparaten zijn een conventionele transformator gemaakt van elektrisch staal en een magnetische versterker.

De basis voor het functioneren van de meeste soorten elektrische apparaten (stroomonderbrekers, contactors, relais, bedieningsknoppen, tuimelschakelaars, schakelaars, zekeringen, enz.) zijn schakelprocessen (in- en uitschakelen) van elektrische circuits.

Een andere grote groep elektrische apparaten die zijn ontworpen om bedrijfsmodi te controleren en elektromechanische systemen en componenten te beschermen, bestaat uit regelaars en stabilisatoren van elektrische energieparameters (stroom, spanning, vermogen, frequentie, enz.). Elektrische apparaten uit deze groep werken op basis van continue of gepulseerde veranderingen in de geleidbaarheid van elektrische circuits.

Laten we eens kijken naar enkele soorten elektrische apparaten.

Contactor is een elektrisch apparaat dat is ontworpen voor het schakelen van elektrische circuits, zowel bij nominale stromen als bij overbelastingsstromen.

Magnetische schakelaar is een elektrisch apparaat dat is ontworpen om elektromotoren te starten, stoppen, achteruit te rijden en te beschermen. Het enige verschil met een contactor is de aanwezigheid van een beveiligingsapparaat (meestal een thermisch relais) tegen thermische overbelasting.

De ononderbroken werking van asynchrone motoren hangt grotendeels af van de betrouwbaarheid van de starters. Daarom worden er hoge eisen aan gesteld op het gebied van slijtvastheid, schakelvermogen, nauwkeurige bediening, betrouwbaarheid van de motoroverbelastingsbeveiliging en minimaal energieverbruik.

In kraanmechanismen worden op grote schaal controllers gebruikt die motoren met laag en gemiddeld vermogen aansturen en commandocontrollers (motoren met hoog vermogen).

Controleur is een apparaat waarmee de noodzakelijke schakeling wordt uitgevoerd in de circuits van AC- en DC-motoren. Het schakelen gebeurt handmatig door aan het vliegwiel te draaien.

Commandocontroller het werkingsprincipe verschilt niet van dat van de controller, maar heeft een lichter contactsysteem dat is ontworpen voor het schakelen in regelcircuits.

Relais Er wordt een elektrisch apparaat opgeroepen waarin, bij een vloeiende verandering in de stuurgrootheid (invoer), een abrupte verandering in de geregelde (uitvoer)grootheid optreedt.

Elektromagnetische relais worden veel gebruikt in verschillende geautomatiseerde elektrische aandrijfsystemen. Ze worden gebruikt als stroom- en spanningssensoren, tijdsensoren, voor het verzenden van commando's en het vermenigvuldigen van signalen in elektrische circuits. Ze worden gebruikt als actuatoren in sensoren van technologische parameters van verschillende machines en mechanismen.

Magneetcontact (reedschakelaar) is een contact dat de toestand van een elektrisch circuit verandert door het mechanisch te sluiten of te openen wanneer een magnetisch controleveld op de elementen wordt toegepast. Reedschakelaars hebben een hogere snelheid en, vanwege hun ontwerpkenmerken, een operationele betrouwbaarheid, en daarom worden ze veel gebruikt in automatische systemen. Op basis hiervan worden relais voor verschillende doeleinden, sensoren, knoppen, etc. gemaakt.

Aandrijving- dit is een apparaat dat het uitvoerende lichaam beweegt of een kracht op dit lichaam uitoefent in overeenstemming met gespecificeerde functies en wanneer passende signalen worden toegevoerd aan de stuurwikkelingen. Meestal worden elektromechanische actuatoren gebruikt om een ​​elektrisch signaal om te zetten in beweging van het bewegende deel van het apparaat. Voorbeelden zijn magneetventielen, magneetkoppelingen, magneetgrendels, schuifafsluiters etc.

Alle elementen van de apparaten hebben grafische afbeeldingen en namen, waarvan sommige in de tabel staan.

Symbolen van apparaatelementen

Naam	Aanduiding
Drukknopschakelaar: met maakcontact
met verbreekcontact
Enkelpolige schakelaar
Schakelapparaatcontact: normaal open
opening
schakelen
Contact voor het schakelen van hoogstroomcircuit: normaal open
opening
sluitende boog doven
brekende boog doven
Normaal gesloten contact met een retarder die in werking treedt wanneer hij wordt geactiveerd
Elektrisch relais met normaal open, normaal gesloten en schakelcontacten

De positie van de contacten van de apparaten die op de besturingsschema's worden weergegeven, komt bij afwezigheid van externe invloeden overeen met hun normale toestand. Apparaatcontacten zijn onderverdeeld in maken, verbreken en schakelen. Bij stuurcircuits voor elektrische aandrijvingen wordt onderscheid gemaakt tussen stroom- of hoofdcircuits waardoor elektrische stroom wordt geleverd aan elektromotoren, en hulpcircuits, waaronder besturings-, beveiligings- en alarmcircuits.

Elektrische aandrijvingen van pompen,

Ventilatoren, compressoren

In de moderne technologie bestaat een grote klasse uit machines die zijn ontworpen om vloeistoffen en gassen te leveren, die zijn onderverdeeld in pompen, ventilatoren en compressoren. De belangrijkste parameters die de werking van dergelijke machines kenmerken, zijn de stroom (prestaties), de druk en de druk die ze creëren, evenals de energie die door hun werkende onderdelen aan de stroom wordt verleend.

Meestal zijn deze elektrische aandrijfsystemen onderverdeeld in verschillende groepen:

1) Pompen, ventilatoren, compressoren van het centrifugale type, waarvan het statische vermogen op de as varieert in verhouding tot de derde macht van de snelheid, als de nullastverliezen kunnen worden verwaarloosd en er geen tegendruk is, d.w.z. dit zijn mechanismen met de zogenaamde ventilatorkarakteristiek. Dit is de meest voorkomende groep;

2) Verschillende zuigerpompen en compressoren, waarvan het asvermogen sinusoïdaal varieert afhankelijk van de rotatiehoek van de kruk. Bij enkelwerkende zuigerpompen vindt de toevoer alleen plaats als de zuiger naar voren beweegt; bij de omgekeerde slag is er geen toevoer;

3) Diverse dubbelwerkende zuigerpompen en compressoren. Voeding vindt plaats wanneer de zuiger in beide richtingen beweegt.

Instelbare elektrische aandrijving van mechanismen met ventilatorkoppel

In installaties die een soepele en automatische voerregeling vereisen, wordt de elektrische aandrijving toegepast verstelbaar.

De kenmerken van centrifugaalmechanismen creëren gunstige bedrijfsomstandigheden voor een instelbare elektrische aandrijving, zowel wat betreft statische belastingen als het vereiste snelheidsregelbereik. Naarmate de snelheid afneemt, althans kwadratisch, neemt ook het weerstandsmoment op de motoras af. Dit vergemakkelijkt het thermische regime van de motor bij lagere snelheid. Uit de evenredigheidswetten volgt dat het vereiste snelheidsbereik moet worden geregeld bij afwezigheid van statische druk het gespecificeerde voerwisselbereik niet overschrijdt

Als de statische kop niet nul is, verander dan de stroom van nul naar de nominale waarde snelheidsregelbereik vereist

waar is de druk ontwikkeld door het mechanisme op .

Gemiddeld bedraagt ​​het vereiste snelheidsregelbereik voor verstelbare centrifugaalmechanismen doorgaans niet meer dan 2:1. De bekende kenmerken van deze mechanismen en de lage eisen aan de stijfheid van mechanische kenmerken maken het mogelijk om met succes eenvoudige schema's van een gecontroleerde asynchrone elektrische aandrijving voor hen te gebruiken.

Voor installaties met een laag vermogen (7...10 kW) wordt het probleem opgelost met behulp van een spanningsregelaarsysteem: een asynchrone motor met een eekhoornkooirotor. Thyristorschakelaars worden meestal gebruikt als spanningsregelaars. Dergelijke systemen hebben toepassing gevonden in ventilatorapparatuurcomplexen die zijn ontworpen om de vereiste luchtuitwisseling te garanderen en de noodzakelijke temperatuuromstandigheden te creëren in vee- en pluimveestallen in overeenstemming met veterinaire normen.

In installaties waar de bedrijfsomstandigheden het gebruik van een asynchrone motor met een gewikkelde rotor toelaten, worden de mogelijkheden van een geregelde elektrische aandrijving uitgebreid. De mechanische eigenschappen van deze aandrijving zorgen voor een stabiele werking over een vrij breed snelheidsbereik met een elektrisch aandrijfsysteem met open lus.

In sommige gevallen wordt gebruik gemaakt van snelheidsregeling van mechanismen aangedreven door asynchrone of synchrone motoren. In dit geval wordt tussen de motoren en het productiemechanisme een vloeistofkoppeling of asynchrone slipkoppeling geïnstalleerd, waardoor u de snelheid van het productiemechanisme kunt wijzigen zonder de snelheid van de motor te veranderen.

Overweeg bijvoorbeeld Elektrisch schema van automatisering van ventilatorinstallaties.

Stuurcircuit voor een asynchrone kooiankermotor M een ventilator in de machinekamer en ontworpen voor onafhankelijke ventilatie van grote elektrische machines wordt getoond in Fig. 4.13. De ventilator wordt bestuurd vanaf het bedieningspaneel met behulp van een bedieningssleutel K1 , met vier contacten en een zelfherstellende handgreep. Sleutel K2 dient om de opname van de ventilator op de installatieplaats toe te staan ​​of te verbieden wanneer de werking ervan niet nodig is.

Het schema werkt als volgt. Sleutel K2 op positie gezet R (toegestaan). De machine wordt ingeschakeld OM 2 UUR regelcircuits en automatisch IN 1 hoofdcircuits (het contact in het zelfremmende circuit van de starter sluit). Het groene lampje gaat branden L3 (motor uitgeschakeld). Om de motor te starten M sleutel K1 beweegt van nulpositie 0 naar startpositie P . hierdoor wordt de magnetische starter ingeschakeld NAAR, Hij wordt op eigen voeding geplaatst en gebruikt de hoofdcontacten om de motoren op het netwerk aan te sluiten. Groen lampje LZ gaat uit, rood licht OK brandt - de motor draait.

Sleutelgreep K1 wordt losgelaten en de sleutel keert terug naar de nulpositie, waar het contact is gemaakt 2 de sleutel sluit en het contact 1 blijft gesloten.

Het diagram voorziet in het testen van de ventilator op de installatieplaats met behulp van een knop KnO . Er is ook een blokkering voorzien (via een normaal open blokkeercontact). NAAR ), waardoor de geventileerde machine niet kan worden ingeschakeld voordat de ventilator start. Bescherming tegen kortsluiting of overbelasting van de motor M automatisch uitgevoerd IN 1 met gecombineerde uitgave. En nul bescherming - door starter NAAR (herstarten van de motor is pas mogelijk via de sleutelgreep K1 wordt niet in de startpositie geplaatst P) . Wanneer de ventilator als gevolg van de beveiliging wordt uitgeschakeld, wordt er via de contacten een waarschuwingssignaal geactiveerd 3 En 4 sleutel K1 terwijl gesloten. Wanneer u de ventilator handmatig uitschakelt door de sleutelgreep te bewegen en vervolgens los te laten K1 zwanger MET er wordt geen waarschuwingssignaal gegeven omdat het contact open is 4 .

Elektrische basisprincipes

Elektriciteitsvoorzieninggenaamd de opwekking, transmissie en distributie van elektrische energie tussen consumenten.

De opwekking van elektrische energie wordt gecreëerd door elektrische stations. Bijna alle industriële energiecentrales hebben als laatste element een synchrone driefasige sinusvormige spanningsgenerator. Naarmate het eenheidsvermogen van de generator toeneemt, neemt de efficiëntie ervan toe. Daarom hebben moderne stations generatoren met een zeer hoog vermogen.

Elektrische stations kunnen als volgt worden geclassificeerd:

thermische, hydraulische, nucleaire, windenergiecentrales, zonne-energiecentrales, geothermische energie, getijdenenergie, enz. vaker voor dan andere thermische elektriciteitscentrales, die steenkool, turf, gas, olie, enz. verbranden. Deze stations wekken elektrische energie op met een rendement van ongeveer 40%. Thermische stations vervuilen de lucht als gevolg van onvolledige verbranding van brandstof en onvoldoende filtratie van uitlaatgassen.

Hydraulische stations gebruik de energie van de waterstroom. Dergelijke stations wekken aanzienlijk goedkopere elektrische energie op. Een waterkrachtcentrale met hoge capaciteit heeft een rendement van bijna 90%. Hydraulische stations verstoren de waterbalans van rivieren en verslechteren ook het milieu.

Kerncentrales zet de splijtingsenergie van de atoomkern om in elektrische energie. Het rendement van een kerncentralereactor is 25…35%. Bij een ongeval in een kerncentrale bestaat er gevaar voor stralingsbesmetting van de omgeving.

De werking van welke elektrische energiebron dan ook kan omgevingsstoringen veroorzaken. Daarom wordt in ontwikkelde landen veel aandacht besteed aan de technologie voor het opwekken van elektrische energie. Met behulp van moderne technologie kunnen sommige landen ruim 60% van hun elektriciteit veilig opwekken uit kerncentrales.

Het gebruik van wind- en zonne-energiecentrales begint. Elektriciteit met laag vermogen wordt geleverd door geothermische (in Kamtsjatka) en getijdenstations (op het schiereiland Kola).

Synchrone generatoren van energiecentrales induceren een driefasige sinusoïdale EMF van 18 kV. Om verliezen in elektriciteitsleidingen bij step-up-substations te verminderen, wordt de spanning getransformeerd naar 110 en 330 kV en geleverd aan het Unified Energy System. Verliezen in transmissielijnen zijn evenredig met het kwadraat van de stroom, dus elektriciteit wordt getransporteerd met een hogere spanning en een lagere stroom.

Stroomkabels Er zijn overhead en kabel. Bovengrondse elektriciteitsleidingen (powerlines) zijn veel goedkoper dan kabelkabels (ondergronds) en worden daarom op grotere schaal gebruikt. Hoogspanningslijnen zijn verbonden met transformatoren met speciale hoogspanningsschakelapparaten.

Doorgaans verbruiken industriële ondernemingen elektrische energie met een spanning van 380 V. Daarom worden distributiepunten en transformatorstations voor de consument geïnstalleerd, waardoor de spanning wordt verlaagd tot 6...10 kV en 380...220 V.

Er zijn drie hoofdschema's voor de stroomvoorziening aan consumenten: radiaal, hoofd, gemengd.

Radiaal voedingscircuit voorziet in het gebruik van een transformatorstation voor elke verbruiker. Dit is een zeer betrouwbaar stroomvoorzieningsschema, maar vereist een groot aantal onderstations.

Trunk-circuit biedt slechts een paar onderstations die zijn opgenomen in de elektriciteitstransmissielijn. Op elk onderstation zijn veel verbruikers aangesloten.

Gemengd schema biedt secties met radiale en hoofdinsluitsels. Consumenten zijn op verschillende manieren verbonden. Dit schema wordt vaker gebruikt.

Het voedingscircuit van een autonome energie-eenheid kan behoorlijk origineel zijn. Kenmerken van de stroomvoorziening zijn afhankelijk van de functionele taken van actuatoren, bedrijfsomstandigheden, speciale eisen met betrekking tot gewicht, afmetingen, efficiëntie van elektrische apparaten, enz.

Stroomvoorziening voor industriële ondernemingen. Ongeveer twee derde van alle elektriciteit wordt door de industrie verbruikt. Het stroomvoorzieningsschema voor industriële ondernemingen is gebaseerd op een stapsgewijs principe, het aantal stappen hangt af van de kracht van de onderneming en de indeling van individuele elektriciteitsverbruikers. In de eerste fase wordt de spanning van het voedingssysteem geleverd aan het hoofdstation, waar deze wordt verlaagd van 110-220 kV naar 10 -6 kV. Netwerken in de tweede fase leveren deze spanning aan transformatorstations in werkplaatsen, waar deze wordt verlaagd tot de consumentenspanning. De derde fase bestaat uit netwerken die de spanning van het werkplaatsstation verdelen tussen individuele consumenten.

In grote bedrijven met een hoog elektriciteitsverbruik kunnen consumenten worden gevoed met een spanning van 660 V. De meeste bedrijven gebruiken driefasige netwerken 380/220 V. In gebieden met verhoogd gevaar mag de toegestane voedingsspanning voor consumenten niet hoger zijn dan 36 V. bijzonder gevaarlijke omstandigheden (ketels, metalen tanks) – 12 V.

Afhankelijk van de vereiste betrouwbaarheid van de stroomvoorziening worden de verbruikers van elektrische energie in drie categorieën verdeeld. De eerste categorie omvat de consumenten wier onderbreking van de elektriciteitsvoorziening gepaard gaat met gevaar voor mensen of grote materiële schade met zich meebrengt (hoogovenwinkels, industriële stoomketelhuizen, hijs- en ventilatie-installaties van mijnen, noodverlichting, enz.). Zij moeten werken doorlopend. Voor consumenten van de tweede categorie (de meest talrijke) zijn eetpauzes gedurende een beperkte tijd toegestaan. Tot de derde categorie behoren onder meer hulpwerkplaatsen en andere voorzieningen waarvoor een onderbreking van de stroomvoorziening gedurende maximaal één dag is toegestaan.

Om de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening te vergroten, worden consumenten gevoed vanuit twee onafhankelijke netwerken en een automatisch ingeschakelde back-upstroombron. Er zijn “hete” en “koude” back-upbronnen. Een “hot” back-upbron levert onmiddellijke noodstroom en wordt gebruikt voor het probleemloos uitschakelen van de verbruiker.

Verdere verbetering van de voedingssystemen voor industriële ondernemingen gaat gepaard met een verhoging van de voedingsspanning (van 220 naar 380 V, van 6 naar 10 kV, enz.) terwijl de hoogspanning zo dicht mogelijk bij de consument wordt gebracht (diepe input) en de het aantal transformatiefasen.

Draden en kabels. Voor het leggen van bovenleidingen worden verschillende soorten blanke draden gebruikt. Enkeldraads staaldraden zijn gemaakt met een diameter van niet meer dan 5 mm. De meest voorkomende zijn gestrande draden, die een hoge sterkte en flexibiliteit hebben. Ze zijn gemaakt van identieke draden, waarvan het aantal 37 kan bereiken. De diameter van de draden en hun aantal zijn zo gekozen dat de grootste pakkingsdichtheid van de draden in de draad wordt gegarandeerd. Meestal worden 6, 11, 18 draden rond één centrale draad geplaatst en losjes gedraaid. Gestrande draden zijn gemaakt van staal, aluminium, staal-aluminium en bimetaaldraden. Bij staal-aluminiumdraden zijn sommige draden van staal, andere van aluminium. Dit zorgt voor mechanische sterkte met verhoogde elektrische geleidbaarheid. Bimetaaldraden worden geproduceerd volgens de elektrolytische methode: een stalen kern wordt bedekt met een laag koper of aluminium.

Voor elektrische bedrading binnenshuis worden in de regel geïsoleerde draden van koper of aluminium gebruikt. Geïsoleerde enkeldraadsdraden hebben een grotere stijfheid en een dwarsdoorsnede van niet meer dan 10 mm 2.

Gestrande draden zijn gemaakt van vertinde koperen of aluminium geleiders. Ze zijn handig voor installatie en bediening.

Elektrische kabels worden gebruikt om verborgen, niet-ondersteunde leidingen aan te leggen, maar ook om elektriciteit naar bewegende objecten te kanaliseren. In de kabel zijn de draden van een twee- of driefasige lijn ingesloten in een duurzame, hermetisch afgesloten meerlaagse mantel, wat de betrouwbaarheid van stroomleidingen vergroot. Kabels kunnen ondergronds en onder water worden gelegd. Ondergrondse kabels zijn het belangrijkste middel om elektriciteit in grote steden te kanaliseren. Het nadeel van kabellijnen zijn hun hoge kosten.

Basisprincipes van elektrische veiligheid

3.1 ALGEMENE PRINCIPES VOOR HET MAKEN VAN DC-HALFGELEIDERAPPARATEN

De thyristor wordt in een geleidende toestand geschakeld door aan de ingang een stuursignaal met een bepaalde duur en amplitude aan te leggen. Na het verwijderen van de stuurpuls blijft de thyristor voor onbepaalde tijd aan, tenzij de stroom in zijn anodecircuit afneemt tot een waarde die lager is dan de houdstroom IH. Daarom, bij gebruik van thyristors als schakelelementen, niet alleen voor het sluiten, maar ook voor het openen van gelijkstroomcircuits, het is noodzakelijk om kunstmatige maatregelen te nemen om een ​​korte onderbreking van de stroom in het anodecircuit van thyristors of de reductie ervan tot waarden te garanderen

IA> ik H.

In de praktijk kan dit worden geïmplementeerd met behulp van eenvoudige circuits, weergegeven in figuur 3.1. In het diagram (in figuur 3.1, A) de belastingsstroom wordt uitgeschakeld door het mechanische contact te openen S 1, in serie geschakeld met de thyristor VS. Na een tijd die voldoende is om de bestuurbaarheid van de thyristor te herstellen, wordt het contact hersteld S 1 mag weer gesloten worden. In dit geval blijft het circuit open, omdat de thyristor in de uit-stand staat. Het circuit werkt op dezelfde manier wanneer de thyristor kortstondig wordt omzeild met een gesloten contact S 2, waarvan de aansluiting in figuur 3.1 met stippellijnen is weergegeven.

In beide gevallen dragen de mechanische contacten de volledige belastingsstroom en moeten daarvoor worden geclassificeerd. Het nadeel van dergelijke circuits is ook dat de thyristors daarin, wanneer de contacten terugkeren naar hun oorspronkelijke staat, worden blootgesteld aan gelijkspanning met hoge waarden du/dt.

Figuur 3.1 - Schematische diagrammen van thyristor

DC-apparaten

Een verbeterde versie van het schakelapparaat is het circuit weergegeven in figuur 3.1, B. De volgorde van zijn werk is als volgt. In de begintoestand is de thyristor gesloten, de spanning op de belasting R H en condensator C K afwezig.

Het circuit wordt ingeschakeld door een stuursignaal, dat moet worden toegepast op de ingang van de thyristor (stuurelektrode-kathode). In dit geval gelijktijdig met de belastingsstroom IH =U/RH vloeit de laadstroom van de condensator door de thyristor C K. De condensator wordt opgeladen met de polariteit aangegeven in de figuur in een tijd die wordt bepaald door de tijdconstante van het circuit τ=R 1 C K.

Door vervolgens het contact S te sluiten, wordt de condensator CK, opgeladen tot bijna de spanning van de stroombron, parallel geschakeld met de thyristor. Het begint te ontladen. Bovendien vloeit de ontlaadstroom door de thyristor in de richting tegengesteld aan de anodestroom.

Als de stroom groter is iC anode stroom ik H Er worden omstandigheden gecreëerd om de thyristor uit te schakelen en bijgevolg de belasting spanningsloos te maken. Deze methode voor het uitschakelen van de thyristor, geforceerd (kunstmatig), capacitief genoemd, verdient de voorkeur, omdat u hierdoor de tijd kunt verkorten om de bestuurbaarheid van de thyristor te herstellen en de snelheid van het aanleggen van spanning in de voorwaartse richting, onmiddellijk na het schakelen van de stroom .

In figuur 3.1, V Er wordt een ander diagram van een thyristorapparaat getoond, dat het gebruik van capacitieve kunstmatige schakeling illustreert. In tegenstelling tot het diagram in figuur 3.1, B De condensator CK daarin wordt aanvankelijk opgeladen tot de spanning van de stroombron. Daarom, wanneer de thyristor is ingeschakeld VS met een stuurpuls beginnen de belastingsstroom en de ontlaadstroom van de condensator C K erdoorheen te stromen (Figuur 3.2). Tijdens de tweede halve cyclus van oscillerend opladen van de condensator, wanneer de stroom iC, gericht tegen de anodestroom in de thyristor (belastingsstroom), wordt groter in waarde, de thyristor wordt uitgeschakeld (Figuur 3.2). Vanaf dit tijdstip werkt de restspanning op de condensator CK in overeenstemming met de spanning van de voeding, zodat de belastingsstroom scherp toeneemt en vervolgens afneemt naarmate de condensator wordt opgeladen. De uiteindelijke egalisatie van de stroom in het circuit vindt plaats op het moment van de tijd t z, wat overeenkomt met het einde van het opladen van de condensator.

De sperspanning over de thyristor wordt gedurende een bepaalde tijd gehandhaafd t c = t 2 - t 1. Deze tijd wordt circuittijd genoemd, omdat deze wordt bepaald door de parameters van de circuitelementen - in dit geval de capaciteit van de schakelcondensator C K en spoelinductie LK.

In de beschouwde circuits (behalve figuur 3.1) wordt de stroomonderbreking hoofdzakelijk verzorgd door traditionele contactapparaten. Daarom biedt de aanwezigheid van thyristors daarin geen voordelen. Wat de schakelmodus betreft, deze wordt uitgevoerd door thyristors, en in dit geval worden hun mogelijkheden op het gebied van snelheid, gereedheid voor werk, enz. gerealiseerd.

Het belangrijkste doel van dergelijke apparaten is om belastingen met hoge tijdnauwkeurigheid aan te sluiten en om circuitparameters te wijzigen ( R, L, C) voor diverse experimentele studies van transiënte processen, automatische aansluiting van voedingen. Schakelapparaat (Figuur 3.1, V) genereert naast het onderbreken van de stroom in het circuit stroompulsen (vermogen). Dit kan worden gebruikt om het uitgangsvermogen te regelen volgens een bepaald programma, dat wordt ingesteld door het thyristorbesturingssysteem.

Figuur 3.2 - Timingdiagrammen van de werking van het circuit,

weergegeven in figuur 3.1

De parameters van stroompulsen (amplitude, duur, vorm) kunnen worden gewijzigd door de spanning van de stroombron en de parameters van de schakelcircuitelementen te veranderen.

3.2 HOGE SNELHEID DC-THYRISTORSCHAKELAAR

Geforceerd schakelen (uitschakelen) van thyristors is de basis voor de werking van halfgeleider-DC-apparaten en een middel om de snelheid te verhogen bij het uitschakelen van AC-apparaten. Er zijn verschillende circuitoplossingen die zorgen voor een kortetermijnreductie van de stroom in het circuit met thyristoren naar nul en deze uitschakelen. Maar alleen door condensatoren geforceerde schakelcircuits hebben praktische toepassing gevonden in elektrische apparaten, waarvan het werkingsprincipe wordt besproken in het voorbeeld van figuur 3.1, B en C. Opties voor het construeren van geforceerde schakelcircuits en methoden voor hun berekening worden in de werken besproken. Hier merken we op dat in termen van de structuur die de verbinding van de elementen van het schakelcircuit en de verbinding met de schakelbare thyristors bepaalt, de geforceerde schakeleenheden in wisselstroomapparaten en in gelijkstroomapparaten aanzienlijke verschillen hebben. Het principe van hun werking, taken en methoden voor het berekenen van contourelementen zijn echter gebruikelijk. Daarom worden de belangrijkste taken van het ontwerpen van dergelijke apparaten hieronder besproken, aan de hand van het voorbeeld van een eenvoudig DC-schakelcircuit (Figuur 3.3). In termen van de aard van de processen die plaatsvinden, verschilt het praktisch niet van het reeds besproken schema in figuur 3.1, B. Het vervangen van het mechanische contact door een extra thyristor VS2 kan echter de schakeleigenschappen van het apparaat aanzienlijk verbeteren en het gevoeliger maken voor besturing.

De figuur laat zien dat de hulp(schakelende) thyristor VS 2 kan worden ingeschakeld via de anodespanning (door de "Stop" -knop te sluiten), of via de spanning afkomstig van de meetweerstand - shunt Rw. In het laatste geval moet de spanning op de shunt een waarde overschrijden die gelijk is aan U=U GT +U F +U C, Waar U GT− stuurspanning die voldoende is om de thyristor betrouwbaar in te schakelen VS 2; U F− spanningsval over de diode VD2 En UC− stabilisatie(schakel)spanning van de zenerdiode VD 1.

In noodbedrijfsmodi, vergezeld van een meervoudige toename van de stroom ten opzichte van de nominale stroom, wordt het circuit automatisch uitgeschakeld wanneer de thyristor wordt ingeschakeld VS 2. Door de weerstand aan te passen Rw en het selecteren van een zenerdiode volgens de parameter UC U kunt de waarde van de overbelastingsstroom of kortsluitstroom (SC) vooraf instellen waarbij de stroomonderbreker zal uitschakelen. Bovendien kunt u dankzij de hoge snelheid van de schakelaar de kortsluitstroom onderbreken lang voordat deze zijn maximale waarde bereikt.

In de online-modus wordt het in- en uitschakelen van nominale stromen uitgevoerd door de stuurcircuits van de thyristors te sluiten VS 1 En VS 2 respectievelijk met de bedieningsknoppen “Start” en “Stop”. Stroombegrenzing in de stuurcircuits van thyristors wordt uitgevoerd door weerstanden R Y. De werking van het circuit in deze modus met een actieve belasting wordt geïllustreerd door timingdiagrammen in figuur 3.4

Figuur 3.3 - Automatische thyristor

schakelaar

Om de thyristor betrouwbaar uit te schakelen VS 1 het is noodzakelijk dat de circuittijd ts, weergegeven in de spanningsveranderingsgrafiek u VS 1 =f(t), was er meer tijd om de thyristor uit te schakelen. Anders kan de thyristor opnieuw in een geleidende toestand terechtkomen onder invloed van gelijkspanning, die erop wordt toegepast tijdens het opladen van de condensator (zie ook figuur 3.2).

De minimale capaciteit van de condensator om de sperspanning over de thyristor te handhaven VS 1 voor een tijdje ts, kan worden bepaald uit de analyse van schakelprocessen die plaatsvinden onmiddellijk na het inschakelen van de thyristor VS 2.

Ervan uitgaande dat de uitschakelcapaciteit van de thyristor VS 1 in de tegenovergestelde richting wordt onmiddellijk hersteld (tegenstroom ik R ontbreekt), de vergelijking voor het ontladen van de condensator na het inschakelen van de thyristor VS 2 laten we het in het formulier schrijven

Waar U− voedingsspanning ;

i− stroom door serieschakeling RnCK, VS 2.

Figuur 3.4 - Elektromagnetische processen tijdens uitschakelen

DC-schakelaar

De oplossing van deze vergelijking is bekend:

Condensator spanning Van naar, wat ook de spanning op de thyristor is VS 1, wordt gevonden door expressie (3.1) te integreren:

Op een moment in de tijd t = t 2 - t 1 = t c thyristorspanning VS 1 is gelijk aan nul, en daarom verkrijgen we uit uitdrukking (3.2).

Door de logaritme van deze uitdrukking te nemen, kunnen we de relatie tussen de capaciteit van de condensator bepalen Van naar en circuittijd

Gezien het feit dat de relatie tussen weerstand R H en stroom in het geschakelde circuit ik K bij bronspanning U wordt uitgedrukt door de formule U= R H IK K, de laatste vergelijking kan als volgt worden herschreven

Betrouwbare thyristoruitschakeling VS 1, met een uitschakeltijd gelijk aan t q, zal zijn op t s >> t q k q, Waar k q= 1,5...2 – coëfficiënt rekening houdend met de verandering t q in geval van temperatuurmismatch PN-structuur, schakelstroom, sperspanning en snelheid van toepassing van voorwaartse spanning met classificatiewaarden. Daarom moet de minimale capaciteit van de schakelcondensator aan de voorwaarde voldoen

Als de belasting actief-inductief is, moet deze, om de dissipatie van de energie die is opgeslagen in de inductieve elementen op het moment dat de stroom wordt onderbroken, te garanderen, worden overbrugd met een diode, zoals weergegeven in figuur 3.3 met een stippellijn. Berekening SK in dit geval is het gebaseerd op de aanname dat de belastingsstroom gedurende het gehele schakelinterval onveranderd blijft. Condensator SK in dit geval wordt het met een constante snelheid ontladen en verandert de spanning erover volgens de vergelijking

Net als bij een ohmse belasting, de circuittijd ts wordt bepaald door de tijdsperiode waarna de sperspanning op de thyristor tot nul afneemt. Daarom, bij vervanging in expressie (3.5) ts in plaats van T we hebben t met t K /C K = 0. Onder voorbehoud van de voorwaarde t с ≥ t q k q Uit deze uitdrukking volgt direct de formule voor het bepalen van de minimale capaciteit van de condensator:

Benadrukt moet worden dat de uitdrukkingen (3.4) en (3.6) zijn verkregen zonder rekening te houden met de inductanties en actieve weerstanden die de circuitelementen, inclusief verbindingsdraden, hebben. Deze weerstanden beperken de maximale stroomwaarde in het schakelcircuit en de snelheid waarmee deze toeneemt.

Als het apparaat echter is ontworpen om noodstromen uit te schakelen, is de zelfinductie van de circuitelementen onvoldoende om de stroomsterkte te beperken. di/dt tot waarden die bestand zijn tegen laagfrequente thyristors. In dit geval is het noodzakelijk om een ​​extra inductiereactor in serie met de schakelende thyristor aan te sluiten LK(in Figuur 3.3 komt dit overeen met het verplaatsen van schakelaar S naar positie 2). Parameters van schakelcircuitelementen bij het rangeren van een vermogensthyristor VS 1 omgekeerd verbonden diode worden bepaald door de uitdrukkingen

Waar Uc 0− condensatorvoorlaadspanning.

De maximale stroomstijging in het schakelcircuit, die de keuze van de thyristorgroep VS2 bepaalt volgens (di/dt) kritiek, wordt bepaald door de formule

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

Wat de diagrammen van transiënte processen betreft (Figuur 3.4), benadrukken we de kenmerken die kenmerkend zijn voor schakelaars met capacitieve schakeling van thyristors.

1. Wanneer de schakelende thyristor is ingeschakeld, zijn de stroombron en de condensator die is opgeladen op de bronspanning in serie verbonden. Dit veroorzaakt een plotselinge toename van de stroom in het circuit tot een bepaalde waarde IK N = 2U/R N, wat een negatief effect heeft op de belasting, vooral wanneer noodstromen zijn uitgeschakeld.

2. Tijdsinterval t = t3 – t1, waarbij de condensator SK laadt op, bepaalt de snelheid van de stroomonderbreker wanneer deze is uitgeschakeld en de schakelfrequentie. Wanneer de thyristor weer wordt ingeschakeld VS 1 de condensator moet opnieuw worden opgeladen en daardoor gereed zijn voor de daaropvolgende uitschakeling van het apparaat. Om de oplaadtijd van de condensator C K te verkorten, wat belangrijk is wanneer de stroomonderbreker in automatische hersluitmodus werkt, is het noodzakelijk om de constante van het laadcircuit te verlagen τ = R 1 C K. Gezien de capaciteit SK vanwege de circuittijd ts, kan dit worden bereikt door de weerstand van de weerstand te verminderen R1.

3. Het proces van het uitschakelen van de stroom in het belastingscircuit eindigt met het uitschakelen van de thyristor VS 2. Om dit te doen, moet ervoor worden gezorgd dat de stroom wordt begrensd door een weerstand R1(na het opladen van de condensator SK) naar waarden Ik ≤ IK N thyristor. Vanwege het feit dat de houdstroom van krachtige thyristors tientallen of honderden milliampère bedraagt, is de weerstandsweerstand R1 groot genoeg moeten zijn, hetgeen in tegenspraak is met de in lid 2 geformuleerde eis. Om de schakelfrequentie van de schakelaar niet te verminderen, wordt daarom de condensator opgeladen SK wordt meestal uitgevoerd met behulp van een extra laadcircuit met een kleine tijdconstante τ van een autonome stroombron.

4. Een belangrijke taak bij het maken van schakelaars met capacitief schakelen van thyristors is het beperken van de overspanningen die optreden op de condensator SK. Afhankelijk van de parameters van het geschakelde circuit en de kortsluitmodus kunnen deze de waarde overschrijden (1,5...2)E. Om het niveau van overspanningen tot aanvaardbare waarden te beperken, is het noodzakelijk om verschillende dempingscircuits, halfgeleider- of zinkoxide (varistors) niet-lineaire begrenzers te gebruiken. Bij sommige ontwikkelingen wordt het raadzaam om dubbelcircuit- of tweetrapsschakeleenheden te gebruiken, met behulp waarvan een vermindering van de stroomafname tijdens het uitschakelen en een aanzienlijke vermindering van overspanningen wordt gerealiseerd.

Als het apparaat (zie figuur 3.3) is ontworpen om alleen te werken met nominale stromen bij constante belastingsparameters, zullen er geen problemen met overspanningen en kortstondige stroomstijgingen optreden. In dit geval kan het circuit, zonder fundamentele veranderingen, worden gebruikt om vele andere functies te implementeren. Bijvoorbeeld bij het vervangen van de laadweerstand R1 met de tweede belasting kan deze de functies van een hogesnelheidsschakelaar uitvoeren, d.w.z. de belastingen één voor één aansluiten op de stroombron. Als de belastingsweerstanden gelijk zijn, is hetzelfde circuit een symmetrische trigger die kan worden gebruikt om elektromagneten, relais of andere actuatoren te besturen. Tegelijkertijd blijft het werkingsprincipe van het circuit, ongeacht welke functies het uitvoert, ongewijzigd.

3.3 MANIEREN OM OVERSPANNING IN APPARATEN TE VERMINDEREN

GELIJKSTROOM

Overspanningen tijdens het uitschakelen van het apparaat worden voornamelijk veroorzaakt door de oscillerende aard van het opladen van de schakelcondensator. Hun niveau hangt af van de parameters van het losgekoppelde circuit en de dynamische kenmerken die worden gebruikt in het vermogenscircuit van de SPP. Omdat overspanningen de vereisten bepalen voor de isolatie van de beschermde apparatuur en de isolatie van de apparaten zelf, en de afmetingen, kosten en betrouwbaarheid van voedingssystemen als geheel beïnvloeden, is het noodzakelijk om ernaar te streven deze te verminderen.

Bij capacitief geschakelde thyristorapparaten kan overspanningsbegrenzing op verschillende manieren worden bereikt. De eenvoudigste is om een ​​lineaire of niet-lineaire weerstand parallel aan de condensator aan te sluiten, in een bepaald stadium van het opladen. De essentie van deze aanpak is het dempen van trillingen door hun dempingscoëfficiënt te vergroten. De effectiviteit van deze methode wordt aangetoond op basis van de analyse van schakelprocessen in een AC-schakelaar. Bij DC-schakelaars wordt het gebruik van lineaire weerstanden voor het rangeren van condensatoren C K geassocieerd met de noodzaak om in het circuit een extra schakeleenheid (meestal een thyristor) te introduceren, die de stroom in de weerstand onderbreekt.

Een van de mogelijke ontwerpen van schakelaars met tweetrapsstroomschakeling wordt weergegeven in figuur 3.5. De gereedheid voor uitschakeling in het circuit van dit apparaat wordt verzekerd door het vooraf opladen van de condensator C K vanuit het netwerk met de polariteit aangegeven in figuur 3.5. Om dit te doen, moet u de thyristors inschakelen VS 2 En VS5, waarbij stuursignalen worden toegepast op hun ingangscircuits (stuurelektrode - kathode). De laadstroom van de condensator CK stroomt door de circuitelementen L 1, L 2, R l, VS 5, SK, trui P, VS2, L3. Terwijl de condensator oplaadt, neemt de stroom in het thyristorcircuit toe VS2, VS5 neemt af en wanneer deze minder wordt dan de houdstroom, schakelen de thyristors zichzelf uit. Tijdens langdurig nominaal bedrijf neemt de spanning op de condensator C K geleidelijk af als gevolg van de imperfectie van zijn eigen isolatie en als gevolg van ladingslekkage door de circuits met thyristors die op de condensator zijn aangesloten. Om een ​​aanzienlijke spanningsdaling te voorkomen, moet het besturingssysteem ervoor zorgen dat de thyristors periodiek worden ingeschakeld VS 2 En VS5. Als gevolg hiervan op de condensator SK Er wordt automatisch een constante spanning gehandhaafd, vrijwel gelijk aan de netspanning. Reactoren L1, L2, L3 in het circuit zijn nodig om de stroomstijging te beperken wanneer de thyristors worden ingeschakeld en om de oscillerende modus van transiënte processen te implementeren.

Als er kortsluiting optreedt en de stroom de ingestelde waarde bereikt I(Figuur 3.6) Het besturingssysteem schakelt de thyristors in VS 3 En VS4. Als gevolg hiervan wordt, zoals bij alle eerder besproken circuits, de thyristor uitgeschakeld VS 1. Na het veranderen van de polariteit van de spanning op de condensator en het verhogen ervan naar de opgegeven waarde Um 1 het besturingssysteem geeft een signaal af om de thyristor in te schakelen VS5. In dit geval wordt een weerstand parallel aan de condensator geschakeld R1, waardoor een verdere toename van de spanning over de condensator wordt beperkt SK. Vanaf dit punt neemt de spanning over de condensator af, samen met een afname van de schakelstroom.

De condensator wordt ontladen via een thyristor VS 3, en na het uitschakelen - via een diode VD 1. De tweede fase van schakelprocessen begint onmiddellijk nadat de thyristor is uitgeschakeld VS 3 en het reduceren van de stroom tot een waarde die wordt bepaald door de totale weerstand van het externe circuit en de weerstand R1.

Figuur 3.5 – Thyristorschakelaar met

tweetraps stroomschakeling

Figuur 3.6 – Schakelprocessen in het circuit (Figuur 3.5)

Op dit moment ( t 2(in figuur 3.6) schakelt het besturingssysteem de thyristor in VS 2 en er begint stroom door het circuit te stromen R l, VS 5, SK, P, VS 2 En VD2. Als gevolg hiervan verandert de spanning over de condensator opnieuw van polariteit. Wanneer het de waarde bereikt Um 2 op een bepaald moment t 3 de belastingsstroom wordt volledig onderbroken.

Omdat de polariteit van de spanning op de condensator na het uitschakelen overeenkomt met de begintoestand, is de schakelaar weer gereed voor gebruik. Bovendien overschrijdt in het beschouwde geval, dat overeenkomt met de inductieve aard van de belasting, de spanning op de condensator aanzienlijk de netwerkspanning. Bij actieve belasting bereikt de spanning over de condensator de waarde niet Um 1 het is dus niet nodig om de thyristors in te schakelen VS5 En VS 2. In dit geval blijft, zelfs na het uitschakelen van de stroom, de restspanning op de condensator bestaan UC< U . Om de bedrijfsgereedheid te garanderen, moet de condensator worden opgeladen.

De voordelen van schakelschema's met tweetrapsstroomschakeling zijn onder meer een optimaal gebruik van condensatoren, hogere prestaties en schakelfrequentie. Dit wordt echter bereikt door de schakeleenheid en het besturingssysteem aanzienlijk te compliceren, die moeten reageren op veel parameters van het transiënte proces en moeten zorgen voor een bepaalde volgorde van inschakelen van de thyristors.

Een andere mogelijkheid om gelijkstroomapparaten te creëren met lage schakeloverspanningen en een eenvoudige structuur houdt verband met de ontwikkeling en ontwikkeling van uitschakelthyristors. Het belangrijkste onderscheidende kenmerk van deze apparaten vergeleken met conventionele thyristors is hun vermogen om te worden uitgeschakeld door een stroompuls in het stuurcircuit. De fundamentele mogelijkheid om dergelijke apparaten te ontwikkelen werd al in de jaren vijftig bewezen, en al in de jaren zestig beheerste de industrie apparaten die in staat waren om stromen tot 5A te schakelen bij een spanning van 100...200V. Sinds het begin van de jaren tachtig is er snelle vooruitgang waargenomen bij de ontwikkeling van krachtige thyristors met hoog vermogen. Momenteel produceren een aantal buitenlandse bedrijven en in Rusland apparaten van dit type voor stromen van honderden ampères en spanningen van meer dan 1000 V. Literaire bronnen rapporteren de ontwikkeling van uitschakelthyristors met maximale stroom- en spanningsparameters die vergelijkbaar zijn met de parameters van conventionele thyristors .

Het schematische diagram van een gelijkstroomapparaat op basis van een uitschakelthyristor wordt getoond in figuur 3.7. De uitschakeling ervan wordt geïllustreerd door oscillogrammen van veranderingen in de anodestroom IA, spanning op de thyristor U A en pulsstroomcontrole van negatieve polariteit ik G(Figuur 3.8).

Een belangrijk voordeel van de schakeling in figuur 3.7 ten opzichte van de eerder besproken schakeling is dat deze slechts één apparaat met hoge stroomsterkte bevat: een uitschakelthyristor. VS 1. Het wordt bestuurd door multipolaire spanningspulsen. Wanneer ingeschakeld, wordt een puls met positieve polariteit (ten opzichte van de kathode) geleverd door een externe pulsgenerator naar klemmen 1. Via een stroombegrenzende weerstand R2 deze puls arriveert bij de stuurelektrode van de thyristor VS 1. Het proces van het inschakelen van een vergrendelbare thyristor verloopt op dezelfde manier als bij een conventionele thyristor (niet-vergrendelbaar).

Om de thyristor uit te schakelen, moet een spanningspuls met negatieve polariteit op de stuurelektrode worden aangelegd. In het diagram in figuur 3.7 wordt het gevormd door een elektrisch circuit op basis van een thyristor met laag vermogen VS 2. Wanneer een spanningspuls van een externe pulsgenerator de stuurelektrode van de thyristor bereikt, wordt deze ingeschakeld. In dit geval wordt de condensator vooraf opgeladen vanuit de stroombron E G C 2(laadpolariteit wordt aangegeven in de figuur) wordt ontladen naar het ingangscircuit van de uitschakelthyristor VS 1 in de richting van de kathode naar de stuurelektrode.

Parallel verbonden met een thyristor VS 1 schakeling bestaande uit een diode VD 1, weerstand R1 en condensator C 1, voert beschermende functies uit. In circuits met actieve belastingen is het ontworpen om de stijgingssnelheid van de herstelspanning te beperken. Zoals blijkt uit het oscillogram ik EEN = f(t)(Figuur 3.8) wordt een stroom van ongeveer 200 A in minder dan een microseconde onderbroken door een thyristor. Zonder het nemen van speciale maatregelen zou dit een vrijwel onmiddellijk herstel van de netspanning op de thyristor tot gevolg hebben.

Uitschakelthyristors zijn, net als andere SPP's, gevoelig voor dit effect (du/dt) cr het daarom is het noodzakelijk om de snelheid van de spanningsstijging te beperken tot waarden die toegestaan ​​zijn voor het gebruikte apparaat. In het circuit in figuur 3.7 wordt de toename van de spanning over de thyristor wanneer deze uitgeschakeld is, bepaald door de laadsnelheid van de condensator. C 1 dat wil zeggen dat er een tijdverschuiving plaatsvindt tussen de afname van de stroom in het circuit en de toename van de spanning over het apparaat.

Figuur 3.7 - Schematisch diagram van een gelijkstroomapparaat op basis van een uitschakelthyristor

Figuur 3.8 − Diagrammen van stroom- en spanningsveranderingen

wanneer de uitschakelthyristor wordt uitgeschakeld

Weerstand R1 Tijdens het laadproces wordt de condensator omzeild (kortgesloten) door een diode, die in dit geval in voorwaartse richting is voorgespannen. Daarom wordt de oplaadtijdconstante van de condensator alleen bepaald door de weerstand van de verbindingsdraden, de intrinsieke weerstand en inductie van de condensator en de differentiële weerstand van de diode. Op het oscillogram (Figuur 3.8) manifesteert de verandering in de differentiële weerstand van de diode en de inductantie van de elementen van het beveiligingscircuit zich door een kortetermijnpiek van de herstelspanning op het tijdstip dat overeenkomt met het begin van de daling van de anodestroom.

Wanneer de uitschakelthyristor is ingeschakeld, wordt de condensator C 1, die wordt opgeladen tot de spanning van de voeding, wordt via een weerstand ontladen R1, sinds de diode VD 1 in dit geval blijkt het in de tegenovergestelde richting te zijn verschoven. Dit zorgt ervoor dat de thyristor wordt beschermd tegen het overschrijden van de toegestane stroomstijging wanneer deze wordt ingeschakeld. Merk op dat de capaciteit van de condensator van het beveiligingscircuit, die de normale werking van een uitschakelthyristor in een circuit met een actieve belasting garandeert, eenheden van microfarads bedraagt. In het bijzonder werden de oscillogrammen getoond in Figuur 3.8 verkregen met de volgende circuitparameters:

UA = 200 V; RH = 2 Ohm; UG = 12 V; R1 = 20 Ohm; C 1 = 2 10 -6 V.

Een abrupte onderbreking van de stroom door een uitschakelthyristor wanneer de inductieve belasting wordt uitgeschakeld, gaat niet alleen gepaard met een hoge snelheid van spanningsherstel, maar ook met meerdere overspanningen. Om overspanningen te beperken kan een beveiligingscircuit met dezelfde structuur worden gebruikt (zie figuur 3.7). Echter, de capaciteit van de condensator C 1 in dit geval kunnen het tientallen en zelfs honderden microfarads zijn.

Als de actieve weerstand van de belasting klein is en de energiedissipatie daarin tijdens het opladen van de condensator kan worden verwaarloosd, dan kan ongeveer de capaciteit van de condensator worden bepaald op basis van de gelijkheid van energieën

Waar L H− belastinginductie, H;

I− schakelstroom, A;

Umax− maximaal toegestane spanning, V.

Ter vergelijking met de modus voor het uitschakelen van de actieve belasting, berekenen we de capaciteit van de condensator C 1 nodig om de herstelspanning op het niveau te beperken Umax = 1,5U bij het loskoppelen van een circuit met inductie LH =10 -3 H:

Met behulp van uitdrukking (3.6) bepalen we de capaciteit van de condensator die nodig zou zijn om hetzelfde circuit te ontkoppelen met een schakelaar met capacitieve kunstmatige schakeling (zie figuur 3.3), gemaakt op basis van de T123-200-thyristor ( t q= 250∙10 -6 s):

Vergelijking van de verkregen waarden C 1 En SK, kunnen we een conclusie trekken over hun vergelijkbaarheid. Maar we moeten niet vergeten dat uitdrukking (3.6) alleen de voorwaarde bepaalt van voldoende capaciteit van de condensator om de thyristor betrouwbaar uit te schakelen. Er wordt geen rekening gehouden met de resulterende overspanningen. Als de keuze van de capaciteit SK geproduceerd rekening houdend met de beperking van overspanningen, zal de numerieke waarde ervan veel groter zijn. Aan de andere kant, bij het berekenen van de capaciteit SK er werd geen rekening gehouden met energieverliezen in de circuitelementen tijdens het opladen van de condensator en met de werkelijke stroomverandering wanneer de thyristor is uitgeschakeld ( -di/dt< ∞ ). Deze factoren dragen bij aan een afname van de amplitude van de herstelspanning.

3.4 BELANGRIJKSTE OPTIES VOOR HET GEBRUIK VAN AC-HALFGELEIDERAPPARATEN

Vergeleken met DC-schakelapparaten hebben AC-halfgeleiderapparaten een complexere structuur. Hun schematische diagram en ontwerp worden bepaald door hun doel, vereisten en bedrijfsomstandigheden. Met de brede toepassing die contactloze apparaten vinden, is er een grote verscheidenheid aan opties voor de implementatie ervan. Ze kunnen echter allemaal worden weergegeven door een algemeen blokdiagram dat het vereiste aantal functionele blokken en hun interactie toont. Figuur 3.9 toont een blokdiagram van een enkelpolig AC-halfgeleiderapparaat. Het omvat vier functioneel complete eenheden.

Voedingsblok 1 met ov( RС-circuit in figuur 3.9) is de basis van het schakelapparaat, het uitvoerende orgaan ervan. Het kan worden gemaakt op basis van alleen gestuurde kleppen - thyristors of met behulp van diodes. Bij het ontwerpen van een apparaat voor een stroom die de stroomlimiet van één apparaat overschrijdt, is een parallelle verbinding vereist. In dit geval moeten speciale maatregelen worden genomen om de ongelijke stroomverdeling over individuele apparaten te elimineren, wat niet te wijten is aan de identiteit van hun stroom-spanningskarakteristieken in de geleidende toestand en de spreiding van de aan-tijd.

Besturingseenheid 2 bevat apparaten die commando's selecteren en opslaan die afkomstig zijn van besturings- of beveiligingselementen, besturingspulsen genereren met gespecificeerde parameters en de aankomst van deze pulsen op de thyristoringangen synchroniseren met de momenten waarop de stroom in de belasting nul overschrijdt. Het circuit van de besturingseenheid wordt aanzienlijk ingewikkelder als het apparaat, naast de functie van schakelcircuits, spanning en stroom moet regelen. In dit geval wordt het aangevuld met een fasecontrole-apparaat, dat zorgt voor een verschuiving van stuurpulsen met een bepaalde hoek ten opzichte van de huidige nul.

Het sensorblok 3 voor de bedrijfsmodus van het apparaat bevat stroom- en spanningsmeetapparaten, beveiligingsrelais voor verschillende doeleinden, een circuit voor het genereren van logische commando's en het signaleren van de schakelpositie van het apparaat.

De geforceerde schakeleenheid 4 combineert een condensatorbank, zijn laadcircuit en schakelende thyristors. Dit blok is alleen aanwezig in AC-apparaten als ze worden gebruikt als beveiliging (stroomonderbrekers). Het voedingsgedeelte van het apparaat kan worden gemaakt volgens een circuit met back-to-back-verbinding van thyristors (zie figuur 3.9), gebaseerd op een symmetrische thyristor (triac) (figuur 3.10, A) en in verschillende combinaties van thyristors en diodes (Figuur 3.10, 6 En V). In elk specifiek geval moet bij het kiezen van een circuitoptie rekening worden gehouden met de volgende factoren: de spannings- en stroomparameters van het apparaat dat wordt ontwikkeld, het aantal gebruikte apparaten, het laadvermogen in de langetermijnmodus en de weerstand tegen stroomoverbelastingen, de mate van complexiteit van thyristorregeling, vereisten voor gewicht en afmetingen, kosten.

Figuur 3.9 – Blokschema van een thyristorapparaat

wisselstroom

Figuur 3.10 − Voedingsblokken van AC-apparaten

Een vergelijking van de vermogensblokken getoond in figuren 3.9 en 3.10 laat zien dat de schakeling met back-to-back thyristors de grootste voordelen heeft. Dit schema bevat minder apparaten en wordt gekenmerkt door kleinere afmetingen, gewicht, energieverliezen en kosten. Vergeleken met triacs hebben thyristors met eenrichtingsgeleiding (unidirectioneel) hogere stroom- en spanningsparameters en zijn ze in staat aanzienlijk hogere stroomoverbelastingen te weerstaan. Thyristors met een tabletontwerp hebben een hogere thermische cycli. Daarom kan een schakeling met triacs worden aanbevolen voor schakelstromen die in de regel de classificatiewaarde van de stroom van een enkel apparaat niet overschrijden, d.w.z. wanneer hun groepsverbinding niet vereist is. Merk op dat het gebruik van triacs helpt het besturingssysteem van de voedingseenheid te vereenvoudigen, dat een uitgangskanaal naar de pool van het apparaat moet bevatten.

De circuits weergegeven in figuur 3.10 B, V, illustreert de mogelijkheid om AC-schakelapparaten te ontwerpen met behulp van diodes. Beide schema's zijn gemakkelijk te controleren, maar hebben nadelen vanwege het gebruik van een groot aantal apparaten. In het diagram in figuur 3.10 ziet u B De wisselspanning van de stroombron wordt met behulp van een gelijkrichtdiodebrug omgezet in een dubbelzijdige pulserende spanning met dezelfde polariteit. Als resultaat hiervan kan slechts één thyristor, aangesloten op de uitgang van de gelijkrichterbrug (in de diagonaal van de brug), de stroom in de belasting gedurende beide halve cycli regelen, als aan het begin van elke halve cyclus de controle plaatsvindt. Aan de ingang worden pulsen ontvangen. Het circuit wordt uitgeschakeld wanneer de belastingstroom de volgende keer nul passeert nadat het genereren van stuurpulsen is gestopt.

Houd er echter rekening mee dat een betrouwbare uitschakeling van het circuit alleen wordt gegarandeerd met een minimale circuitinductie aan de gelijkgerichte stroomzijde. Anders zal er, zelfs als de spanning aan het einde van de halve cyclus tot nul daalt, stroom door de thyristor blijven stromen, waardoor wordt voorkomen dat deze wordt uitgeschakeld. Het gevaar van een noodbediening van het circuit (niet uitschakelen) treedt ook op als de frequentie van de voedingsspanning toeneemt. In dit geval kan het blijken dat de circuittijd tC is niet voldoende om de bestuurbaarheid door de thyristor te herstellen, d.w.z. tC< .

In het circuit in figuur 3.10 wordt de belasting geregeld door twee back-to-back thyristors, die elk in de tegenovergestelde richting worden overbrugd door een ongecontroleerde klep. Omdat bij deze aansluiting de kathodes van de thyristors op dezelfde potentiaal staan, is het gebruik van stuurpulsgeneratoren met één uitgang of twee uitgangen met gemeenschappelijke aarde mogelijk. De schakelschema's van dergelijke generatoren zijn sterk vereenvoudigd. Bovendien zijn de thyristors in het circuit in figuur 3.10c beschermd tegen sperspanning en moeten ze daarom alleen worden geselecteerd voor voorwaartse spanning.

In termen van afmetingen, technische kenmerken en economische indicatoren van het apparaat, gemaakt volgens de diagrammen in figuur 3.10, b, V, inferieur aan schakelapparaten, waarvan de circuits worden weergegeven in figuur 3.9 V, 3.10, A. Ze worden echter veel gebruikt in automatiserings- en relaisbeveiligingsapparaten, waarbij het schakelvermogen wordt gemeten in honderden watts. In het bijzonder kunnen ze worden gebruikt als uitvoerapparaten van pulsvormers om thyristorblokken van krachtigere apparaten te besturen.

Via elke thyristor in de circuits weergegeven in figuren 3.9 en 3.10, V vloeit de helft van de belastingsstroom. De relatie tussen de gemiddelde stroom door de thyristor (classificatiestroom van de SPP, aangegeven in de technische specificaties) en de effectieve stroom in het belastingscircuit is gelijk aan

Dienovereenkomstig zal de gemiddelde stroom die door de thyristor vloeit, indien uitgedrukt door de stroom in de belasting, als volgt worden geschreven

Op dezelfde manier is de gemiddelde stroom die door de thyristor in het circuit in figuur 3.10 vloeit: B, wordt bepaald door de gelijkheid

Symmetrische thyristors, die stroom in beide richtingen geleiden, worden geclassificeerd op basis van de effectieve stroom. Daarom geldt voor het circuit in figuur 3.10 het volgende: A

3.5 AC-THYRISTORSCHAKELAAR MET ANODISCHE SPANNINGGESTUURDE

De eigenaardigheid van halfgeleiderschakelapparaten is dat ze verschillende functies kunnen uitvoeren zonder fundamentele veranderingen in het vermogensgedeelte. Een thyristoreenheid gemaakt volgens het circuit in figuur 3.9 kan dus even succesvol werken als schakelaar en als schakelaar. Alleen door het vervangen van thyristors (het wijzigen van het type, de spanningsklasse of de groep van het apparaat volgens dynamische parameters) kan het toepassingsgebied van apparaten worden uitgebreid in termen van stroom of spanning. U kunt de werking van het circuit aanzienlijk beïnvloeden met behulp van het besturingssysteem, dat zal worden getoond aan de hand van het voorbeeld van de werking van een thyristorschakelaar

Het stroomblok van de contactor is gemaakt volgens een circuit met een anti-parallelle verbinding van thyristors VS 1 En VS 2. Het wordt bestuurd met behulp van een circuit bestaande uit weerstanden R1, R2, R3 en mechanisch contact S. Dit circuit is parallel verbonden met de thyristors, dus wanneer de schakelaar S gesloten is, wordt de spanning op de elementen ervan, en in het bijzonder op de weerstanden R1 En R3, verandert synchroon met de anodespanning op de thyristors. En aangezien deze weerstanden parallel zijn aangesloten op de stuurcircuits van de thyristors, neemt de spanning met dezelfde polariteit tegelijkertijd toe, zowel aan de anode van de thyristor als aan zijn stuurelektrode.

Als deze spanning positief is, bijvoorbeeld ten opzichte van een thyristor VS 1 en verwijderd van de weerstand R1 spanning overschrijdt de ontgrendelingsspanningswaarde, thyristor VS 1 gaat aan. Wanneer de spanningspolariteit verandert, wordt de thyristor op dezelfde manier ingeschakeld VS 2, diodes VD 1 En VD2 in het circuit zijn nodig om de stuurcircuits van thyristors te beschermen tegen sperspanning wanneer de spanning aan hun anodes negatief is.

Instelbare weerstand R2 in het stuurcircuit wordt geselecteerd uit de voorwaarde dat de amplitude van de stuurstroompuls wordt beperkt tot een waarde die toelaatbaar is voor de gebruikte thyristors Ik Gmax.

Figuur 3.11 − AC-schakelaar

Gezien het feit dat contact S op elk moment in het halve cyclusinterval kan worden gesloten, ook op het moment dat de netwerkspanning zijn amplitudewaarde bereikt Eh, wordt de weerstandsweerstand bepaald op basis van de uitdrukking

Waar R G− eigen weerstand van het thyristorregelcircuit.

Het veranderen van de weerstand van de weerstand R2 het is mogelijk om de stroom in de ingangscircuits van de thyristors te regelen en dus het moment waarop ze worden ingeschakeld in relatie tot het begin van de halve spanningscyclus. Als gevolg hiervan kan de contactor nog een functie uitvoeren: het regelen van de stroom in de belasting. Beperk de hoek van de inschakelvertraging van de thyristor αmax, die kan worden geleverd door een weerstandsregelcircuit, is 90º.

Het proces van het regelen van de stroom (spanning, vermogen) in een circuit door het veranderen van de inschakelvertragingshoek van de thyristor wordt fasecontrole genoemd. De afhankelijkheid van de verandering in spanning op de actieve belasting en de stroom daarin op de hoek voor het beschouwde circuit worden bepaald door de uitdrukkingen.

waar 0< ≤90 °.

De minimale vertragingshoek voor het inschakelen van thyristors met een actieve belasting is ≈2 °. Dit wordt verklaard door het feit dat alle thyristors een gevoeligheidsdrempel voor het stuurcircuit hebben en bovendien moet de anodespanning, variërend volgens een sinusoïdale wet, de drempelwaarde U(TO) ook minstens tweemaal overschrijden. Deze factoren leiden tot het optreden van dode pauzes in de belastingstroomcurve t p.

Vanwege de variatie in de regelkarakteristieken van thyristors, zijn deze pauzes mogelijk niet dezelfde duur, wat leidt tot het verschijnen van een constante component in de belastingsstroom. Indien nodig worden de inschakelvertragingshoeken van de thyristors genivelleerd door de stuurstromen aan te passen door de weerstand van de constructieweerstanden te veranderen R1 En R3(Zie figuur 3.11).

Als het nodig is om het bereik van de stroomregeling in de belasting uit te breiden, worden regelcircuits uitgevoerd met behulp van RС-ketens (Figuur 3.12 A).

Wanneer de anodespanning over de thyristor positief wordt, wordt de condensator geactiveerd MET opgeladen via een variabele weerstand R en belasting vanaf een spanning gelijk aan – Eh, tot spanning U GT, waarbij de thyristor wordt ingeschakeld VS 1(Figuur 3.12 B). Door de constante van het condensatorlaadcircuit te veranderen τ = (R+RH)C Door middel van een instelbare weerstand R is het mogelijk om een ​​vertraging te verschaffen bij het inschakelen van de thyristor ten opzichte van de maximale anodespanning, d.w.z. tot een hoek > 90 ◦.

Uitdrukkingen die de verandering in de gemiddelde en effectieve spanning over de belasting bepalen, afhankelijk van de hoek van de inschakelvertraging van de thyristor, hebben respectievelijk de vorm

een − reguleringsschema; b – tijdskarakteristiek

regulatie

Figuur 3.12 − Werkingsprincipe van het stuurcircuit aan RС- kettingen

De methode voor het besturen van thyristors die in de beschouwde circuits wordt gebruikt, is een van de eenvoudigste en meest betrouwbare, omdat deze wordt geïmplementeerd door een minimaal aantal elementen in de stuurcircuits. Tegelijkertijd maakt de directe verbinding tussen de stuurelektrode en de anode van de thyristor het mogelijk om te voldoen aan andere eisen die van toepassing zijn op besturingssystemen: strikte synchronisatie van de ontvangst van stuursignalen met het moment van mogelijk inschakelen van de thyristors worden automatisch uitgevoerd; vermogensverliezen voor controle zijn onbeduidend, omdat de duur van blootstelling aan de stuurstroom wordt geregeld door de thyristor zelf.

Zodra het naar de geleidende toestand overschakelt, wordt het stuurcircuit overbrugd met een kleine weerstand (de weerstand van de thyristor in geleidende toestand) en neemt de stroom daarin af tot bijna nul.

Vanwege de genoemde factoren worden thyristorregelcircuits die worden gevoed door anodespanning veel gebruikt in laagspanningsapparaten. Met behulp van dit besturingsprincipe produceert de binnenlandse industrie in het bijzonder thyristorcontrolestations van het BSE-type, dimmers voor gloeilampen, thyristorstarters van het PT-type in een driepolig ontwerp met een nominale stroom tot 63 A.

3.6 GECOMBINEERDE CONTACT-HALFGELEIDERAPPARATEN

Gecombineerde elektrische apparaten (ook wel hybride genoemd) zijn apparaten die tegelijkertijd een contactsysteem van traditionele elektromechanische apparaten bevatten en een stroomcircuit op basis van een SPP, parallel verbonden met een open contact. Als gevolg van deze hoofdzakelijk mechanische combinatie van contact- en contactloze schakelapparaten in één ontwerp wordt een succesvolle combinatie van de voordelen van beide typen apparaten bereikt en worden tegelijkertijd veel van hun nadelen geëlimineerd.

Laten we het werkingsprincipe van gecombineerde apparaten bekijken met behulp van eenvoudige apparaten (Figuur 3.13), die diodes en thyristors gebruiken. In alle bovengenoemde vermogensblokken zijn de SPP parallel geschakeld met een van de open contacten. Laten we niet vergeten dat bij elektromechanische apparaten de spanningsval over gesloten contacten bij nominale stromen niet groter is dan tienden van een volt. Bij dergelijke spanningen komen SPP's die parallel aan de contacten zijn aangesloten niet in een staat van hoge geleidbaarheid en stroomt de belastingsstroom er praktisch niet doorheen.

Figuur 3.13 - Voedingsblokken van gecombineerde apparaten

Tijdens het uitschakelen van het apparaat verandert de verhouding van de weerstanden van de contact- en halfgeleidercircuits, wat leidt tot een herverdeling van de stroom daartussen.

Laten we de essentie van dit fenomeen bekijken aan de hand van het voorbeeld van het uitschakelen van het apparaat, uitgevoerd volgens het diagram in figuur 3.13. A. Het openen van de boogcontacten S 1 in het circuit is het noodzakelijk om aan het begin van de halve cyclus een stroom te leveren waarvan de polariteit samenvalt met de geleidingsrichting van de diode VD (in het tijdsinterval t 2< t< t 3 , in figuur 3.14). In dit geval is de spanning op de resulterende elektrische boog rechtstreeks op de diode. Naarmate de afstand tussen de contacten toeneemt en de intensiteit van de impact op de elektrische boog toeneemt, bijvoorbeeld als gevolg van de beweging ervan met hoge snelheid in de lucht onder invloed van een elektromagnetisch veld, neemt de weerstand van de intercontactopening toe en dientengevolge de spanning op de diode neemt toe. Hierdoor worden voorwaarden geschapen om deze in een geleidende toestand te brengen.

In de praktijk vindt de overgang van de diode naar de geleidende toestand in laagspanningsapparaten al plaats in het stadium van vorming van de elektrische boog, omdat de spanningsval nabij de elektrode erover veel hoger is dan de drempelspanning van de boog.

Vanaf dit tijdstip begint de stroom in het contactcircuit snel af te nemen en neemt de stroom in het halfgeleidercircuit toe. De duur van het transiënte proces waarbij de geschakelde stroom volledig in het diodecircuit overgaat en de elektrische boog uitgaat, wordt voornamelijk bepaald door de inductie van de circuits, de dynamische eigenschappen van de gebruikte diode en de methode om de elektrische boog te beïnvloeden.

In de resterende tijd tot het einde van de halve periode t = t4 − t3 deionisatieprocessen in de intercontactspleet zijn voltooid en de elektrische sterkte is hersteld.

De definitieve onderbreking van de stroom in het circuit wordt onmiddellijk na het tijdstip uitgevoerd door een diode t 4, wat overeenkomt met een verandering in de richting van de stroom. Gedurende de tijd dat de spanning over de diode wordt omgekeerd, is het noodzakelijk om de hulpcontacten te openen S 2.

Merk op dat voor het geïllustreerde geval (Figuur 3.14) van het ontkoppelen van een circuit met een actief-inductieve belasting deze tijd minder dan een halve cyclus bedraagt. Binnen de limiet kan deze gelijk zijn aan 5 ms, wat leidt tot de noodzaak om snelle schijven te gebruiken.

Figuur 3.14 – Diagrammen van schakelprocessen

in een contactdiode-apparaat

Bij het inschakelen van het apparaat moet de volgorde van het sluiten van de contacten worden omgekeerd: tijdens de halve cyclus van de spanning die niet geleidend is voor de diode, is het noodzakelijk om de contacten van de scheider te sluiten S 2, en tijdens de volgende halve cyclus - boogdovende contacten S 1.

Kenmerkend voor de schakelmodus is het sluiten van contacten S 1 bij lage spanningen, bepaald door de spanningsval over de geleidende diode. Als gevolg hiervan wordt een voorlopige afbraak van de opening wanneer de contacten elkaar naderen en worden de daarmee samenhangende verschijnselen van erosie en lassen van de contacten geëlimineerd.

Maar we moeten niet vergeten dat bij gecombineerde apparaten het gevaar bestaat dat dezelfde effecten zich manifesteren als gevolg van de hoge stroomtoename in de contacten na hun contact. Daarom moeten de ontwerpen van het contactapparaat en de aandrijving zorgen voor een geforceerde verhoging van de contactdruk tot de uiteindelijke waarde.

Apparaten gemaakt volgens het diagram in figuur 3.13, B, volgens het actieprincipe en de aard van de processen die plaatsvinden, verschillen niet van de hierboven besproken. De aanwezigheid van twee diodecircuits met tegengeoriënteerde geleidbaarheid maakt het echter mogelijk om bij elke halve cyclus van de stroom uit te schakelen. Als gevolg hiervan wordt de uitschakeltijd van het apparaat verkort.

De nadelen van deze optie zijn onder meer een verdubbeling van het aantal SPP's en het aanzienlijk ingewikkelder maken van het ontwerp van het mechanische deel van het apparaat. Omdat het gesynchroniseerd openen van de contacten wordt uitgevoerd in een volgorde die wordt bepaald door de richting van de stroom op het moment dat het schakelcommando wordt gegeven, moet het apparaat twee onafhankelijke en snelle aandrijvingen bevatten.

Ook aan de stabiliteit van de schijven worden strenge eisen gesteld: ze moeten een kleine tijdsspreiding hebben. Het is duidelijk dat het bereiken van een hoog niveau van functionele betrouwbaarheid met een dergelijk ontwerp van het voedingsgedeelte van het apparaat een moeilijke taak is.

Een aanzienlijke vereenvoudiging van het aandrijfmechanisme en het apparaat als geheel kan worden verkregen door te weigeren het openen van contacten te synchroniseren met de overeenkomstige halve cyclus van de stroom. In dit geval openen beide contacten, bestuurd door een gemeenschappelijke aandrijving, gelijktijdig en in elke fase van de stroom. Als gevolg hiervan ontstaat er een elektrische boog op beide contactparen, maar op een van de paren gaat deze uit vanwege het shunteffect van het diodecircuit. Op andere contacten, waarbij de richting van de stroom niet samenvalt met de geleidingsrichting van de diodes in het shuntcircuit, wordt de elektrische boog gehandhaafd tot het einde van de halve cyclus (totdat de stroomrichting verandert).

De maximale duur van de boog op de contacten, gelijk aan ongeveer 11 ms, komt overeen met de meest ongunstige modus, wanneer de contacten openen in een relatief kort tijdsinterval voordat de stroom door nul gaat.

In dit geval is het proces van stroomovergang van het contactcircuit naar het diodecircuit niet voltooid of heeft de elektrische sterkte van de intercontactopening geen tijd om te herstellen; deze breekt opnieuw door aan het begin van de volgende halve cyclus.

Bij een groot aantal uitschakelingen, contactopening S 1 En S 2 vindt plaats met gelijke waarschijnlijkheid, zowel in het interval van positieve als in het interval van negatieve halve cycli; dezelfde wet bepaalt de verdeling van het contactopeningsmoment binnen elke halve cyclus. Als gevolg hiervan neemt de blootstellingsduur van de contacten aan de elektrische boog af en als gevolg daarvan neemt de schakellevensduur van het apparaat toe. Bovendien is de verlenging van de levensduur, in vergelijking met vergelijkbare apparaten zonder shuntdiodecircuits, waarbij het doven van de elektrische boog in één halve cyclus wordt verzekerd, minstens 150%.

De mogelijkheden van gecombineerde apparaten kunnen aanzienlijk worden uitgebreid door ongecontroleerde SPP te vervangen door thyristors (Afbeelding 3.13, V).

Het halfgeleidercircuit in dit apparaat, gemaakt volgens een circuit met een anti-parallelle aansluiting van thyristors (zie figuur 3.9), is parallel verbonden met slechts één boogdovende contacten. Maar het vermogen van thyristors om zich in een gesloten toestand te bevinden bij een spanning met positieve polariteit maakt het mogelijk om schakeloperaties uit te voeren bij elke halve spanningscyclus (stroom).

Figuur 3.15 - Tijdelijke processen in een contact-thyristorapparaat

Laten we eens kijken naar de interactie van de contacteenheid en de thyristoreenheid in de apparaatschakelmodus. Gezien het grote verschil in de werkingssnelheid van het contactcircuit en de contactschakelaar, mogen opdrachten om ze in te schakelen niet tegelijkertijd worden gegeven. Eerst moet een commando worden ontvangen om de contactaandrijving in te schakelen. Na een bepaalde tijd, gelijk aan de juiste schakeltijd van het contactapparaat, zijn contacten S 1 zijn gesloten. In figuur 3.15 komt het contactmoment van de contacten overeen met de tijd t 2.

Met de noodzakelijke voortgang van dit moment geeft het besturingssysteem een ​​stuurimpuls af Ik G1 naar thyristor VS 1, waarvoor de spanning in de beschouwde halve cyclus direct is. Als resultaat van het inschakelen van de thyristor wordt de spanning op de convergerende contacten teruggebracht tot de waarde van de spanningsval over de thyristor in geleidende toestand, d.w.z. tot 1,5...2,5 V.

Na contact van de contacten wordt het thyristorcircuit snel spanningsloos gemaakt, omdat de weerstand van het contactcircuit veel kleiner is dan de differentiële weerstand van de thyristor.

Wanneer het apparaat is uitgeschakeld, is de werkingsvolgorde van het contact- en thyristorcircuit hetzelfde als bij contactdiode-apparaten. Het enige verschil is dat op het moment dat de contacten (, in figuur 3.15) naar de thyristor worden geopend VS 2 er moet een stuurstroompuls aankomen Ik G2. In de praktijk is het erg moeilijk om de werking van het besturingssysteem van de thyristoreenheid strikt te synchroniseren met het contactaandrijfmechanisme. Daarom worden bij de meeste schakelapparaten van dit type stuurpulsen aan de thyristoringangen geleverd in afwachting van het openen van het contact, rekening houdend met de instabiliteit van het mechanische deel van het apparaat in de loop van de tijd.

Net als bij het gebruik van diodes moet bij contact-thyristorapparaten het openen van de contacten en het herstel van de elektrische sterkte van de intercontactspleet vóór het einde van de halve cyclus zijn voltooid. Als het ontwerp van het apparaat geen gesynchroniseerde uitschakeling biedt, kunnen de contacten op elk moment worden geopend, ook in de kritische halve-cycluszone voordat de stroom door nul gaat, waarin de stroom geen tijd heeft om van het contactcircuit naar het circuit te gaan. het halfgeleidercircuit. In dit geval is het noodzakelijk dat het besturingssysteem aan het begin van de volgende halve cyclus ervoor zorgt dat een thyristor met een andere geleidingsrichting wordt ingeschakeld.

Als we de overwogen mogelijkheden voor het maken van gecombineerde apparaten samenvatten, zullen we hun belangrijkste kenmerken benadrukken.

In alle varianten van gecombineerde SPP-apparaten (diodes of thyristors) geleiden ze geen stroom tijdens langdurig nominaal bedrijf, daarom worden relatief grote vermogensverliezen die kenmerkend zijn voor halfgeleiderapparaten geëlimineerd. Bijgevolg verschillen gecombineerde apparaten in termen van deze indicator niet van conventionele contactapparaten.

Bij het wijzigen van de schakelposities door het apparaat, met behulp van de SPP, worden de intercontactspleten overbrugd met een lage weerstand, kenmerkend voor diodes en thyristors in een geleidende toestand. Dit zorgt voor een snelle doving van de elektrische boog die ontstaat tijdens het inschakelen als gevolg van contactstuiteren en wanneer het apparaat wordt uitgeschakeld. Ervaring met het bedienen van gecombineerde apparaten leert dat bij het schakelen van stromen tot 500 A de duur van de boog niet groter is dan 100 μs. Als gevolg hiervan hebben gecombineerde apparaten een schakelslijtweerstand die 20-50 keer groter is dan die van contactapparaten.

Omdat SPP's in gecombineerde apparaten worden blootgesteld aan kortstondige stroom, is het mogelijk om maximaal gebruik te maken van hun pulsoverbelastingscapaciteit. Bij de begintemperatuur van de structuur (20 ± 5) ° C kunnen de meeste apparaten worden geladen met een halve golfstroompuls met een sinusoïdale vorm, die 10 ms duurt, met een amplitude die de waarde van de gemiddelde (classificatie) stroom in

8 − 10 keer. Diodes van het type D253-1600 zijn bijvoorbeeld in staat een stroom met een amplitude van 12 kA te weerstaan ​​zonder verslechtering. Naarmate de pulsduur afneemt tot 2 ms, neemt de toegestane stroomamplitude ongeveer drievoudig toe. In noodmodi, waarvan het aantal tijdens de werking van de SPP beperkt moet worden tot enkele, neemt de stroomamplitude dienovereenkomstig toe tot 28 kA bij een pulsduur van 10 ms en tot 44 kA bij 2 ms.

In veel gevallen is de opgegeven overbelastingscapaciteit voldoende om gecombineerde apparaten te creëren zonder parallelle aansluiting van apparaten in voedingseenheden. Door ervoor te zorgen dat de contacten onmiddellijk vóór de kritieke zone van de huidige halve cyclus opengaan, wordt het beste gebruik van de pulsbelastingcapaciteit van de SPP bereikt.

Een belangrijke omstandigheid is dat tijdens kortstondige stroominvloeden de gegenereerde warmte in de constructie van de SPP zich niet verspreidt buiten de grenzen van de direct aangrenzende constructie-elementen. Daarom is er niet alleen behoefte aan het gebruik van geforceerde koeling, maar ook aan de koelers zelf. Als gevolg hiervan wordt het ontwerp van de halfgeleidereenheid aanzienlijk vereenvoudigd en worden het gewicht en de afmetingen ervan verminderd.

De opgemerkte positieve kenmerken van gecombineerde apparaten bepaalden hun intensieve ontwikkeling. Tot op heden zijn er verschillende versies van dergelijke apparaten ontwikkeld en geproduceerd door de industrie, die zowel verschillen in het ontwerp van contact- en halfgeleideronderdelen als in de methode voor het besturen van thyristors. Het diagram van een van de opties voor een gecombineerde contactor met een besturingssysteem dat wordt aangedreven door een stroomtransformator wordt weergegeven in figuur 3.16.

Figuur 3.16 - Schematisch diagram van een gecombineerde

schakelaar

Het halfgeleiderblok daarin is parallel verbonden met een circuit dat uit contacten bestaat S en de primaire wikkeling van de stroomtransformator die daarmee in serie is verbonden TA. Twee secundaire wikkelingen van de transformator zijn verbonden via diodes die de polariteit van de stuur- en anodespanningen afstemmen op de thyristorstuurcircuits. Wanneer de contacten S ingeschakeld zijn, vloeit er een sinusvormige stroom doorheen, dus door de primaire wikkeling van de stroomtransformator

In de secundaire wikkelingen van de transformator zal de stroom over het algemeen niet-sinusvormig zijn vanwege de niet-lineariteit van de weerstand van het thyristorregelcircuit en de invloed van de zenerdiodes, die deze wikkelingen beschermen tegen overschrijding van de toegestane spanning. Bij de nominale stroom in het contactorcircuit mogen de thyristors niet worden ingeschakeld. Dit wordt verzekerd door parameters zo te kiezen dat de totale spanningsval op de primaire wikkeling van de transformator en gesloten contacten de drempelspanning niet overschrijdt JIJ OOK) gebruikte vermogensthyristors.

Wanneer er kortsluitstromen vloeien, neemt de spanning tussen de verbindingspunten van de thyristoreenheid met het hoofdcircuit aanzienlijk toe en worden voorwaarden gecreëerd voor het inschakelen