Устройство для включения тиристоров

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ ТИРИСТОРОВ, содержащее трансформатор , вторичная обмотка которого связана через первый резистор с двухполупериодным вьтрямителем переменного тока, к плюсовому выводу которого подключена первичная обмотка импульсного трансформатора, соединенная с анодом тиристора, катод которого соединен с минусовым выводом выпрямителя, к плюсовому выводу которого подключен первый вывод конденсатора, первый диод, включенный параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора , вторые диод и резистор, две вторичные обмотки, предназначенные для подключения к управляющим переходам силовых тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения стабильности, оно снабже- . но транзистором, эмиттер которого и анод второго диода подключены к минусовому выводу двухполупериодного выпрямителя, базовый вывод транзистора соединен с вторым выводом конденсатора и катодом второго (Л диода, коллектор транзистора непосредственно подключен к управляющему электроду тиристора и через второй резистор связан с плюсовым выводом двухполупериодного выпрямителя.

СООЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Заю Н 02 И 1 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ьй!-;Л :

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3624140/24-07 (22) 20.07.83 (46) 23.09.84. Вюл. М - 35 (72) Ю.Е.Иванов, В.В.Козак, В.П.Лихо,", дед, Н.M,Màõëèí и В.Г.Федотенков (53) 621.314.572((,88.8) (56) 1. Лекоргийе Ж . Управляемые электрические вентили и их применение. M., "Энергия", 1971, с. 216224.

2. Паспорт от 1948.ОС.ООО ПС на устройства поджига дуги типа Об 1948УЧ; Об !948-О!УЧА Об 1948-02УЧ. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ

ТИРИСТОРОВ, содержащее трансформатор, вторичная обмотка которого связана через первый резистор с двухполупериодным выпрямителем переменного тока, к плюсовому. выводу которого подключена первичная обмотка импульсного трансформатора, соединенная с анодом тиристора, катод которого..Я0„„! 115174 А соединен с минусовым выводом выпрямителя, к плюсовому выводу которого подключен первый вывод конденсатора, первый диод, включенный параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора, вторые диод и резистор, две вторичные обмотки, предназначенные для подключения к управляющим переходам силовых тиристоров, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения стабильности, оно снабже-. но транзистором, эмиттер которого и анод второго диода подключены к минусовому выводу двухполупериодного выпрямителя, базовый вывод транзистора соединен с вторым выво- Я дом конденсатора и катодом второго диода, коллектор транзистора непосредственно подключен к управляющему электроду тиристора и через второй резистор связан с плюсовым выводом двухполупериоднбго выпрямителя.

1 11151

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в устройствах поджига дуги (УПД), предназначенных для первоначального возбуждения дуги между электродом горелки и свариваемым иэделием в установках газоэлектрической сварки неплавящимся электродом, между электродом и соплом в горелках для микроплазменной сварки и 1п

I плазматронах для плазменной сварки B среде защитных ràçîâ, между электродом и соплом в плазматронах для воздушно-плазменной резки металлов, плазменнЬго нанесения покрытий. г

Известны ус тр ойст ва, осуществляющие импульсно-фазовое включение тиристоров в цепи переменного тока на основе релаксационного генератора, выполненного на однопереходном транзис торе u RC-цепочке (1 g. .Релаксационный генератор запитан от стабилизированного источника питания для исключения нестабильности фазового угла включения тиристоров из-sa колебаний напряжения питающей сети переменного тока 220 В.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство, осуществляющее импульсно30 фазовое включение параллельно-встречно включенных между собой тиристоров в цепи переменного тока 220 В УПД, выполненного на однопереходном транзисторе и RC-цепи (2 ).

С целью уменьшения веса и габари- З5 тов питание однопереходного транзистора и импульсного трансформатора осуществляют от параметрических стабилизаторов напряжения на основе стабилитронов.

Известное устройство для включения тиристоров состоит из двухполупериодного выпрямителя переменного тока, подключенного к питающей сети 220 В переменного тока, первой последовательной цепочки, состоящей из резистора и с"габилитрона, подключенной к плюсовому и минусовому выводам двух" полупериодного выпрямителя, конденсатора, подключенного параллельно стабилитрону первой последовательной цепочки, импульсного трансформатора, содержащего первичную обмотку, подключенную началом к плюсовому выводу выпрямителя через резистор 55 первой последовательной цепочки и две вторичные обмотки, подключенные к управлякицим переходам силовых ти74 3 ристоров УПД, тиристора, включенного анодом последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора и катодом соединенного с минусовым выводом двухполупериодного выпрямителя, RC-цепи, подключенной параллельно плюсовому и минусовому выводам выпрямителя, компаратора, выполненного на однопереходном транзисторе, при этом его эмиттер соединен с конденсатором первой RC-цепи, а вывод первой базы однопереходного транзистора соединен через кнопочный выключатель с управляющим электродом тиристора, последовательной цепочки, состоящей из резистора и стабилитрона и подключенной к полюсовому и минусовому выводам выпрямителя, выводы первой и второй базы однопереходного транзистора через резисторы подклю— чены параллельно стабилитронам второй последовательной цепочки, первого диода, включенного параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора, катодом подсоединенного к началу упомянутой ,обмотки, второго диода, катодом подключенного к аноду упомянутого тиристора и анодом связанного через балластный резистор, включенный в цепи стабилитронов второй последовательной цепочки с плюсовым выводом двухполупериодного выпрямителя.

Балластный резистор предназначен для обеспечения надежного включения тиристора на индуктивную нагрузку (обмотка импульсного трансформатора) за счет протекания через него тока, равного или превышающего величину тока включения тиристора при подаче на его управляющий электрод импульса управления .

С помощью переменного резистора, установленного в RC-цепи, выставляют фазовый угол открывания тиристора, близкий к 90 эл. град., когда мгновенное значение напряжения питающей сети достигает амплитудного значения.

Благодаря этому УПД вырабатывает высоковольтные импульсы требуемой амплитуды.

Однако из-эа нестабильности элементов в процессе эксплуатации УПД периодически подстраивают фазовый угол открывания силовых тиристоров

УПД, близкий к 90 эл. град. Настройка устройства на появление импульсов управления в момент достижения амплитудного значения питающего на3 1115 пряжения как в процессе изготовления устройства, так и в процессе его эксплуатации, усложняет устройство.

Кроме того, схема устройства импульсно-фазового включения силовых тирис5 торов УПД является достаточно сложной по количеству используемых в ней электро- и радиоэлементов.

Целью изобретения является повышение стабильности работы и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для включения тиристоров, содержащее трансформатор, вторичная обмотка которого связана через первый резистор с двухполупериодным выпрямителем переменного тока, к плюсовому выводу которого подключена первичная обмотка импульсного трансформатора, соединенная с анодом тиристора, катод которого соединен с минусовым выводом выпрямителя, к плюсовому выводу которого подключен первый вывод конденсатора, первый диод, включенный параллельно 25 первичной обмотке импульсного трансформатора, катодом подсоединенный к ее началу, вторые диод и резистор, две вторичные обмотки, предназначенные для подключения к управляющим пе- ЗО реходам силовых тиристоров, введен транзистор, эмиттер которого и анод второго диода подключены к минусовому выводу двухполупериодного выпрямителя, базовый вывод транзистора соединен с вторым выводом конденсатора З5 н катодом второго диода, коллектор транзистора непосредственно подключен к управляющему электроду тиристора и через второй резистор связан с плюсовым выводом двухполупериодного выпрямителя.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для импульсно-фазового включения силовых тиристоров.

Устройство состоит из входных выводов 1 и 2 для подключения к питающей сети 220 В переменного тока, выходных выводов 3, 4 и 5, 6 для подключения двух силовых тиристоров УПД, 5О сетевого понижающего трансформатора 7, состоящего из первичной обмотки 8 и вторичной обмотки 9, расположенных на магнитопроводе 10, резисторов 11 и

12 двухполупериодного выпрямителя 13, 55 диодов 14 и 15, конденсатора 16, транзистора 17 и-р-и типа, тиристора

18, импульсного трансформатора 19, 174 4 содержащего первичную обмотку 20 и вторичные обмотки 21 и 22, расположен ные на ферромагнитном сердечнике 23., Первичная обмотка 8 сетевого понижающего трансформатора 7 подключе-на к входным выводам 1 и 2, вторичная обмотка 9 через резистор 11 подключена к выводам по переменному току двухполупериодногЬ выпрямителя 13.

Конденсатор 16 и эмиттер-базовый переход транзистора 17 образует RC-цепочку.

Резистор l2 является нагрузкой транзистора l7. Он включен между коллекторным выводом транзистора 17 и плюсовым выводом двухполупериодного выпрямителя 13. Вывод коллектора транзистора 17 подключен также к управляющему электроду тиристора 18;

Первичная обмотка 20 импульсного трансформатора 19 подключена началом к плюсовому выводу двухполупериодного выпрямителя 13 и концом — к аноду тиристора 18, катод которого подсоединен к минусовому выводу двухполупериодного выпрямителя 13.

Параллельно первичной обмотке 20 подключен диод 15, катодом к плюсовому выводу двухполупериодного выпрямителя 13. Конденсатор 16 включен между плюсовым выводом двухполупериод-. ного выпрямителя 13 и базовым выводом транзистора 17. Параллельно эмиттербазовому переходу транзистора 17 включен диод 14, катодом к базовому выводу транзистора 17. Эмиттер транзистора 17 и анод диода 14 подключены к минусовому выводу двухполупериодно ro выпрямителя 13. Вторичные обмотки 21 и 22 импульсного трансформатора

Ч9 подключены соответственно к выходным выводам 3-6, к которым подклю:чаются управляющие переходы парал" лельно-встречно включенных между собой тиристоров УПД.

Устройство работает следующим образом.

При подключении к питающей сети на входные выводы 1 и 2 устройства импульсно-фазового включения силовых тиристоров УПД (в дальнейшем устройство включения) подается питающее напряжение 220 В переменного тока, поступающее иа первичную обмотку 8 сетевого понижающего трансформатора 7.

Со вторичной обмотки 9 этого транс,форматора пониженное до требуемого значения напряжение через резистор 11 .поступает на вход по переменному току

1115174 6 у- вичной обмотке 20 импульсного транса форматора 19, до допустимого.значения, при выходе ферромагнитного сердечника 23 в область насыщения исн-5 пользуется резистор 11, включенный последовательно с выпрямителем 13 на стороне переменного тока.

Диод 15 шунтирует ЭДС самоиндукции отрицательной полярности, возникающей

10 на первичной обмотке 20 импульсного трансформатора 19. При открывании тиристора 18 конденсатор 16 разряжаеть ся по цепи: плюсовая обкладка конденсатора 16 — первичная обмотка 20

15 импульсного трансформатора 19 — тиристор 18 — диод 14 — вторая обкладка конденсатора 16 на интервале 90180 эл. град. Транзистор 17 остается в закрытом состоянии, так как к

20 его эмиттер-базовому переходу приложено напряжение в.обратном направлении с диода 14.

После достижения амплитудного значения напряжение текущей полуволны

25 спадает по синусоидальному закону до нуля. При определенном его значео нии ток, протекающий через тиристор и 18, становится меньше тока удержания тиристора 18. Последний закры3р вается. B следующий полупериод питаюа- щего напряжения работа устройства повторяется аналогично.

На входные выводы 1 и 2 устройства импульсно-фазового включения силовых тиристоров УПД может быть пода35 но напряжение, отличное от синусоидальной формы. Управляющие импульсы на выходных выводах 3, 4 и 5, 6 пот- являются в момент достижения ампли40 тудного значения питающего напряжения произвольной формы на входных вые водах 1 и 2, т .е . в тот момент, кого да прекращается протекание зарядного тока через конденсатор 16 и переход н- 5 база-эмиттер транзистора 17, как и в .случае подачи на входные выводы 1 и 2 питающего напряжения синусоидальной формы.

1 выпрямителя 13,собранного по двухпол периодной схеме выпрямления. С выход выпрямителя 13 выпрямленные полу1 . Ф волны напряжения поступают на последовательно включенные между собой ко денсатор 16 и эмиттер-базовый переход транзистора 17, образующие RC-це почку. Начинается заряд конденсатора

16 до.амплитудного значения текущей полуволны напряжения. Протекающий через эмиттер-базовый переход транзи стора 17 ток заряда конденсатора 16 переводит транзистор 17 в открытое состояние. В результате этого на управляющий электрод тиристора 18 по дается потенциал катода тиристора

18, и он остается в закрытом состоя нии .

По мере заряда конденсатора 16 до напряжения, равного амплитудному значению полуволны напряжения, ток заряда уменьшается и при достижении напряжения на обкладках конденсато ра 16, равного амплитудному значению полуволны напряжения, он уменьшается практически до нуля. Транзис тор 17 закрывается. Потенциал íà er коллекторном выводе увеличивается, тиристор 18 открывается.

Резистор 12 после перехода транзистора 17 в закрытое состояние огр ничивает величину тока управления, протекающего через управляющий пере ход тиристора 18, до допустимого значения. Текущее амплитудное значе ние напряжения на выводах выпрямите ля 13 прикладывается к первичной об мотке 20 импульсного трансформатора

19. На выводах 3, 4 и 5, 6 соответс венно вторичных обмоток 21 и 22 импульсного трансформатора 19 появляются импульсы напряжения, открывающи соответствукнцие параллельно-встречи включенные силовые тиристоры УПД в

1соответствуниций положительный для да ного тиристора полупериод питающего напряжения .

Импульсный трансформатор 19 выпо нен с насыщающимся ферромагнитным сердечником 23. Это позволяет сформировать на вторичных обмотках 21 и 22 импульсного трансформатора 19 импульс напряжения требуемой длительности и амплитуды, чтобы исключить перегрузку управляющих переходов силовых тиристоров УПД, на которые пос-55 тупают эти импульсы. Для ограничения величины тока, протекающего в пер-!

Предлагаемое устройство позволяет формировать импульсы управления для включения силовых тиристоров

УПД при достижении амплитудного значения контролируемого напряжения с любой формой кривой и не требует подстройки в процессе эксплуатации из-за нестабильности элементов устройства.

1115174

Составитель О.Наказная

Редактор П. Коссей Техред T. дубинчак Корректор В. «Р»к

Заказ 6787/4 I Тирам 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП™Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4