Krmiljenje uporovne peči. Open Library - odprta knjižnica izobraževalnih informacij. Tiristorji s krmilno elektrodo so lahko

V električnih uporovnih pečeh se v veliki večini primerov najpreprostejša oblika nadzor temperature - dvopoložajna regulacija, v katerem ima izvršilni element krmilnega sistema - kontaktor le dva skrajna položaja: "vklopljeno" in "izklopljeno".

V stanju vklopa se temperatura peči dvigne, saj je njena moč vedno izbrana z rezervo, ustrezna stacionarna temperatura pa znatno presega njeno delovno temperaturo. Ko je izklopljen, se temperatura peči znižuje po eksponentni krivulji.

Za idealiziran primer, ko v sistemu krmilnik-peč ni dinamične zakasnitve, je delovanje krmilnika za vklop in izklop prikazano na sl. 1, v katerem je v zgornjem delu podana odvisnost temperature peči od časa, v spodnjem delu pa ustrezna sprememba njegove moči.

riž. 1. Idealizirana shema delovanja dvopoložajnega regulatorja temperature

Ko se peč segreje, bo njena moč sprva konstantna in enaka nazivni, zato bo njena temperatura narasla do točke 1, ko bo dosegla vrednost t set + ∆ t1. V tem trenutku bo regulator deloval, kontaktor bo izklopil peč in njegova moč bo padla na nič. Posledično se bo temperatura peči začela zniževati po krivulji 1-2, dokler ne bo dosežena spodnja meja mrtve cone. V tem trenutku se bo peč ponovno vklopila in njena temperatura se bo ponovno začela povečevati.

Tako je postopek uravnavanja temperature peči po načelu vklopa in izklopa sestavljen iz spreminjanja vzdolž žagaste krivulje okoli dane vrednosti v intervalih +∆ t1, -∆t1 določena z mrtvim območjem regulatorja.

Povprečna moč peči je odvisna od razmerja časovnih intervalov njenega vklopljenega in izklopljenega stanja. S segrevanjem in obremenitvijo peči bo krivulja ogrevanja peči bolj strma, krivulja ohlajanja peči pa bo bolj položna, zato se bo razmerje ciklov zmanjšalo, posledično pa bo padla tudi povprečna moč Рav.

Z vklopom in izklopom je povprečna moč pečice vedno prilagojena moči, ki je potrebna za vzdrževanje stalne temperature. Mrtva cona sodobnih termostatov je lahko zelo majhna in se dvigne na 0,1-0,2 °C. Vendar pa so lahko dejanska nihanja temperature peči mnogokrat večja zaradi dinamičnega zamika v sistemu krmilnik-peč.

Glavni vir te zakasnitve je vztrajnost senzorja termočlena, zlasti če je opremljen z dvema zaščitnima pokrovoma, keramičnim in kovinskim. Večja kot je ta zakasnitev, večja so nihanja temperature grelnika, ki presegajo mrtvo cono regulatorja. Poleg tega so amplitude teh nihanj zelo odvisne od presežne moči peči. Bolj kot moč vklopa peči presega povprečno moč, večja so ta nihanja.

Občutljivost sodobnih avtomatskih potenciometrov je zelo visoka in lahko izpolni vse zahteve. Nasprotno, vztrajnost senzorja je velika. Tako ima standardni termočlen v porcelanasti konici z zaščitnim pokrovom zakasnitev približno 20–60 s. Zato se v primerih, ko so temperaturna nihanja nesprejemljiva, kot senzorji uporabljajo nezaščiteni odprti termoelementi. Vendar to ni vedno mogoče zaradi možnih mehanskih poškodb senzorja, pa tudi zaradi uhajanja tokov, ki vstopajo v naprave skozi termoelement, kar povzroči njihovo okvaro.

Zmanjšanje rezerve moči je možno doseči, če peči ne prižigamo in izklapljamo, ampak preklopimo z ene stopnje moči na drugo, pri čemer naj bo najvišja stopnja le malo večja od moči, ki jo peč porabi, nižja pa ena - nekoliko manj. V tem primeru bodo krivulje ogrevanja in hlajenja peči zelo ravne in temperatura skorajda ne bo presegla mrtve cone naprave.

Za izvedbo takšnega preklopa z ene stopnje moči na drugo je potrebno imeti možnost gladke ali stopenjske regulacije moči peči. Takšna ureditev se lahko izvaja na naslednje načine:

1) preklop grelnikov peči, na primer iz "trikotnika" v "zvezdo". Takšna zelo groba regulacija je povezana s kršitvijo enakomernosti temperature in se uporablja samo v gospodinjskih električnih grelnikih,

2) vključitev v serijo s pečjo nastavljivega aktivnega ali reaktivnega upora. Ta metoda je povezana z zelo velikimi izgubami energije ali zmanjšanjem faktorja moči naprave,

3) napajanje peči preko regulacijskega transformatorja ali avtotransformatorja s preklopom peči na različne napetostne nivoje. Tudi tu je regulacija stopenjska in razmeroma groba, saj je napajalna napetost regulirana, moč peči pa je sorazmerna s kvadratom te napetosti. Poleg tega pride do dodatnih izgub (v transformatorju) in zmanjšanja faktorja moči,

4) fazna regulacija z uporabo polprevodniških naprav. V tem primeru se peč napaja preko tiristorjev, katerih preklopni kot spreminja krmilni sistem. Na ta način je mogoče doseči gladko regulacijo moči peči v širokem razponu skoraj brez dodatnih izgub z uporabo zveznih metod regulacije - proporcionalno, integralno, proporcionalno-integralno. V skladu s temi metodami se morata za vsak trenutek ujemati moč, ki jo absorbira peč, in moč, sproščena v peči.

Najučinkovitejša od vseh metod nadzora temperature v električnih pečeh je regulacija impulza s pomočjo tiristorskih regulatorjev.

Postopek impulznega krmiljenja moči peči je prikazan na sl. 2. Frekvenca delovanja tiristorjev je izbrana glede na toplotno vztrajnost električna pečica odpornost.

riž. 2. Tiristorski preklopni regulator temperature električna uporovna peč

Obstajajo tri glavne metode nadzora impulzov:

Regulacija impulza pri preklopni frekvenci - f k \u003d 2f s (kjer je f s frekvenca omrežnega toka) s spremembo sprožilnega momenta tiristorja se imenuje fazni impulz ali faza (krivulje 1),

Impulzno krmiljenje s povečano preklopno frekvenco f do

Impulzna regulacija z zmanjšano preklopno frekvenco f na f c (krivulje 3).

1 Namen dela

1.1 Seznanite se z napravo električne uporovne peči, električnimi grelci, načinom delovanja električne peči in električnim krmilnim vezjem.

2 Delovni nalog

2.1 Zapišite tehnične (potni list) podatke električne peči in električnega merilni instrumenti.

2.2 Seznanite se z napravo električne uporovne peči in namenom njenih posameznih delov.

2.3 Seznanite se z električnim vezjem za krmiljenje načinov delovanja električne uporovne peči.

2.4 Zberite žični diagram za izvedbo poskusa.

2.5 Izvedite poskus za določitev energijske učinkovitosti električne uporovne peči.

2.6 Sestavite poročilo o opravljenem delu.

3 Opis laboratorijske postavitve

Laboratorijska naprava za seznanitev z napravo, principom delovanja in namenom posameznih delov električne uporovne peči mora biti sestavljena iz električne uporovne peči tip komore Modeli OKB-194A ali modeli H-15 z nikromovimi grelci, namenjeni toplotni obdelavi kovin v individualni in majhni proizvodnji. Poleg tega mora obstajati izvorni material za toplotno obdelavo; za to je priporočljivo pripraviti dele, ki zahtevajo takšno obdelavo. Treba je poznati glavne parametre temperaturnih režimov.

Za nadzor temperature so v električno pečico nameščeni termoelementi. Instalacija mora imeti napravo za avtomatsko regulacijo temperature in imeti nabor merilnih instrumentov in temperaturnih regulatorjev za segrevanje izvornega materiala.

V prostoru, kjer se izvajajo zastoji, naj bodo izobešeni plakati s prikazom električnih peči različne vrste in strukture, sheme električnih tokokrogov za krmiljenje električnih kurilnih naprav električnega ogrevanja z uporom.

4 Kratke teoretične informacije

Uporovne peči, kjer se električna energija pretvarja v toploto skozi tekoča ali trdna telesa, so neposrednega in posrednega delovanja. AT peči direktno delovanje, je segreto telo neposredno povezano z omrežjem (slika 1) in segreva s tokom, ki teče skozenj.

Slika 1 - Shematski diagram naprave za neposredno segrevanje kovinske gredice: 1 - ogrevana gredica; 2 - transformator

AT peči posredne delovanju se toplota sprošča v posebnih grelnih telesih in prenaša na segreto telo s sevanjem, toplotno prevodnostjo ali konvekcijo. Uporovne peči in naprave za neposredno gretje se uporabljajo za ogrevanje valjastih izdelkov (palic, cevi) in indirektno ogrevanje za toplotno obdelavo izdelkov in materialov, kot tudi za segrevanje surovcev za kovanje in vtiskovanje.

Ogrevanje izvornega materiala v električnih uporovnih pečeh se praviloma izvaja na določeno (nastavljeno) temperaturo. Obdobju ogrevanja sledi čas zadrževanja, potreben za izenačitev temperature. Merjenje temperature ogrevanja in nadzor giba tehnološki proces ogrevanje se lahko izvaja vizualno in avtomatsko z avtomatskimi regulatorji po metodi vklop-izklop (periodični vklop in izklop peči).

Slika 2 prikazuje shemo vezja krmiljenja električne peči z on-off regulacijo.

Slika 2 - Shematski prikaz peči z vklopno-izklopno regulacijo

Shema predvideva ročno in avtomatsko krmiljenje. Če stikalo p postaviti v položaj 1 , potem bo vezje nastavljeno na ročno upravljanje in položaj 2 stikalo preklopi tokokrog na samodejno krmiljenje. Vklop in izklop grelnih elementov SV proizvaja termostat TP, katerih kontakti, odvisno od temperature v peči, zapirajo ali odpirajo vezje tuljave kontaktorja L neposredno ali preko vmesnega releja RP. Temperaturo ogrevanja lahko uravnavamo s spreminjanjem moči peči - preklopom grelnikov iz trikotnika v zvezdo (slika 3, a), pri čemer se moč peči zmanjša za trikrat, pri enofaznih pečeh pa s preklopom. od vzporedne povezave grelnikov do serijske (slika 3, b) .

Slika 3 - Električni tokokrog za preklop grelnikov peči: a - od trikotnika do zvezde; b - od vzporednega do serijskega

V električnih uporovnih pečeh se kot grelni elementi uporabljajo materiali z visoko upornostjo. Ti materiali ne smejo oksidirati in oksidi, ki nastanejo na površini, ne smejo počiti in se odbiti zaradi temperaturnih nihanj.

Pri segrevanju surovin so zaradi vsestranskosti najbolj razširjene komorne peči, ki so izdelane v obliki pravokotne komore z ognjevzdržno oblogo in toplotno izolacijo, prekrite s kuriščem in obdane s kovinskim ohišjem. Peči serije H so izdelane s tračnimi ali žičnimi grelci, položenimi na keramične police. Peči tipa OKB-194 (sl. 4 in sl. 5) so izdelane v dveh komorah, zgornja komora je opremljena z grelci iz karborunda, spodnja pa z nikromovimi.

Slika 4 - Komorna električna peč tipa OKB-194: 1 - mehanizem za dviganje vrat zgornje komore; 2 - valji vrat spodnje komore; 3 - toplotna izolacija; 4 - zgornja komora; 5 - spodnja komora; 6 - ognjiščna plošča

Smernice

Tehnični (potni) podatki električne peči, nadzorne in nadzorne opreme ter električnih merilnih instrumentov se zabeležijo v skladu s tabelarnimi podatki opreme. V prihodnosti naj bi se te informacije odražale v poročilu o delu. Tehnični podatki opreme so njihovi nominalni parametri, zato je med delovanjem potrebno upoštevati tok, napetost, moč in druge vrednosti, navedene v potnih listih.

Pri seznanjanju z električno uporovno pečjo bodite pozorni na njeno zasnovo ter razporeditev grelnih elementov in njihovo lokacijo v peči. Priporočljivo je izmeriti upornost grelnih elementov s testerjem. Vzemite skico zagonske naprave, bodite pozorni na njen pogon. Ugotovite, katere temperaturne režime je treba upoštevati pri toplotni obdelavi izhodnega materiala (delov) med poskusom. Določite, kateri instrumenti bodo merili temperaturo ogrevanja, kje bodo nameščeni termoelementi. Shema električne povezave električne peči in merilnih instrumentov za poskus je prikazana na sl. 5.

Dijaki morajo izbrati električne merilne instrumente, krmilno opremo, izvesti potrebne povezave in jih pred zagonom vezja dati v preverjanje vodji razreda.

Slika 5 - Shematski električni diagram peči tipa OKB-194: a - električni diagram; b - diagram delovanja univerzalnega stikala GOR

Po pregledu sheme električne napeljave in pridobitvi dovoljenja in navodil vodje pouka za toplotno obdelavo izvornega materiala, študentje vložijo izvorni material (dele) v nakladalno napravo in vključijo peč. Med poskusom je treba skrbno opazovati odčitke električnih in toplotnih merilnih instrumentov (ampermeter, voltmeter, vatmeter, sekundarna naprava s termočlenom) in v rednih intervalih beležiti njihove odčitke. Podatke opazovanj in kasnejših izračunov vnesite v tabelo 1. Ko je dosežena mejna temperatura (glede na nalogo) in prisotnost regulatorja, se temperatura regulira. Treba je spremljati delovanje regulatorja in zabeležiti čas izpada električne energije. Na koncu poskusa določite porabo energije in faktor moči napeljave.

Poraba AMPAK električna energija se določi z odčitkom števca, v primeru, da je v tokokrogu ni, pa lahko uporabite vrednosti moči R(kot kaže vatmeter) in trajanje t dela:

A = Pt.(1)

Faktor moči namestitve:

cosφ = Р/( uporabniški vmesnik).(2)

Tabela 1 - Eksperimentalni podatki

Poročilo o delu je sestavljeno v obliki, določeni v Dodatku 1. Poročilo mora vsebovati podatke o potnem listu strojne naprave in merilnih instrumentov, na kratko opisati zasnovo električne uporovne peči, način toplotne obdelave izvornega materiala, navedite skico polnilne naprave, lokacijo električnih grelnih elementov, shemo električne povezave naprav in aparatov, uporabljenih v poskusu. Zapišite rezultate opazovanj in izračunov. Opišite, kako regulirati temperaturni pogoji med postopkom toplotne obdelave. Odgovori na varnostna vprašanja.

Obstajata dva bistveno različna pristopa k nadzoru moči:

Neprekinjen nadzor, pri katerem se lahko v peč vnese poljubna zahtevana moč.

Stopenjsko krmiljenje, pri katerem je mogoče v peč vnesti samo diskretno območje moči.

Prvi zahteva gladko regulacijo napetosti na grelcih. Takšno regulacijo je mogoče izvesti s kakršnimi koli močnostnimi ojačevalniki (generator, tiristorski usmernik, EMU). V praksi je najpogostejši tiristor napajalniki zgrajena po shemi TRN. Takšni regulatorji temeljijo na lastnostih tiristorja, vključenega v vezje. izmenični tok zaporedno z uporom grelca. Tiristorski napajalniki vsebujejo antiparalelno povezane tiristorje, opremljene s SIFU.

Regulacijski kot  in s tem efektivna napetost na obremenitvi sta odvisna od zunanje napetosti, ki se dovaja viru. Da bi zmanjšali učinek izpada električne energije na toplotni režim peči, tiristorski napajalniki običajno zagotavljajo negativno povratno informacijo o izhodni napetosti. Tiristorski napajalniki imajo visoko učinkovitost (do 98%). Faktor moči je odvisen od globine regulacije izhodne napetosti linearno, pod kotom  manjšim od 0 - k M =1, pri  = 180 k M = 0. Faktor moči ni določen samo s faznim zamikom napetosti in prvega harmonika toka, temveč tudi z velikostjo višjih harmonikov toka. Zato uporaba kompenzacijskih kondenzatorjev ne omogoča bistvenega povečanja M.

Pri drugi metodi se napetost na grelniku spremeni s preklapljanjem v napajalnih tokokrogih peči. Običajno obstajajo 2-3 koraki možne napetosti in moči grelnika. Najpogostejši dvopoložajni način krmiljenja korakov. Po tej metodi je peč priključena na omrežje pri nazivni moči ali popolnoma izključena iz omrežja. Zahtevana vrednost povprečne moči, dovedene v peč, se zagotovi s spreminjanjem razmerja med časi vklopa in izklopa.

Povprečna temperatura v peči ustreza povprečni moči, dovedeni v peč. Nenadne spremembe trenutne moči povzročijo temperaturna nihanja okoli povprečne ravni. Velikost teh nihanj je določena z velikostjo odstopanj R MGOV od povprečne vrednosti in velikostjo toplotne vztrajnosti peči. Pri večini splošnih industrijskih pečeh je toplotna vztrajnost tako velika, da temperaturna nihanja zaradi stopenjskega krmiljenja ne presežejo zahtevane vrednosti natančnosti vzdrževanja temperature. Strukturno se krmiljenje vklopa in izklopa lahko zagotovi s pomočjo običajnega kontaktorja ali tiristorskega stikala. Tiristorsko stikalo vsebuje anti-vzporedno z
povezani tiristorji, ki delujejo z =0.

V primeru, da je nizkotokovni kontakt S odprt, je krmilno vezje VS1, VS2 prekinjeno, tiristorji so zaprti, napetost na obremenitvi je nič. V primeru, da je S zaprt, se ustvarijo tokokrogi za pretok krmilnih tokov. Katoda je pozitivna, anoda VS1 je negativna. V tem primeru krmilni tok teče skozi vezje katoda VS1 - VD1 - R - S - krmilna elektroda VS2 - katoda VS2. VS2 se vklopi in prevaja elektriko ves pol cikla. V naslednjem polciklu se VS1 vklopi na enak način.

OD
obstajajo tudi trifazna stikala. Uporabljajo dva bloka protivzporedno povezanih tiristorjev. Napajalna vezja takšnih stikal so zgrajena po naslednji shemi:

Obstajajo modifikacije tiristorskih stikal, ki sploh ne uporabljajo kontaktov.

Tiristorska stikala so zanesljivejša od kontaktorjev, lastno in protieksplozijsko varna, tiha pri delovanju in nekoliko dražja.

Stopenjsko krmiljenje ima učinkovitost blizu 1, do M 1.

V. Krilov

Trenutno se tiristorji pogosto uporabljajo v različnih napravah za avtomatsko krmiljenje, signalizacijo in krmiljenje. Tiristor je krmiljena polprevodniška dioda, ki ima dve stabilni stanji: odprto, ko je neposredni upor tiristorja zelo majhen in je tok v njegovem tokokrogu odvisen predvsem od napetosti vira energije in upora obremenitve, in zaprto, ko je direktni upor je visok in tok je nekaj miliamperov.

Na sl. 1 prikazuje tipično tokovno-napetostno karakteristiko tiristorja, kjer odsek OA ustreza zaprtemu stanju tiristorja, odsek BV pa ustreza odprtemu stanju.

Pri negativnih napetostih se tiristor obnaša kot običajna dioda (odsek OD).

Če povečate napetost naprej na zaprtem tiristorju s tokom krmilne elektrode, ki je enak nič, se bo tiristor odprl, ko je dosežena vrednost Uon. Takšno preklapljanje tiristorja imenujemo anodno preklapljanje. Delovanje tiristorja je v tem primeru podobno delovanju nenadzorovane polprevodniške štirislojne diode - dinistorja.

Prisotnost krmilne elektrode vam omogoča, da odprete tiristor pri anodni napetosti, manjši od Uincl. Da bi to naredili, je potrebno prenesti krmilni tok Iу vzdolž vezja krmilne elektrode - katoda. Tokovno-napetostna karakteristika tiristorja za ta primer je prikazana na sl. 1 pikčasta črta. Najmanjši krmilni tok, potreben za odpiranje tiristorja, se imenuje usmerjevalni tok Iref. Usmerjevalni tok je močno odvisen od temperature. V referenčnih knjigah je navedena pri določeni anodni napetosti. Če v času krmilnega toka anodni tok preseže vrednost izklopnega toka Ioff, bo tiristor ostal odprt tudi po koncu krmilnega toka; če se to ne zgodi, se bo tiristor znova zaprl.

Z negativno napetostjo na anodi tiristorja dovod napetosti na njegovo krmilno elektrodo ni dovoljen. Prav tako je nesprejemljivo imeti negativno (glede na katodo) napetost na krmilni elektrodi, pri kateri povratni tok krmilne elektrode presega nekaj miliamperov.

Odprti tiristor se lahko pretvori v zaprto stanje, samo z zmanjšanjem njegovega anodnega toka na vrednost, manjšo od Ioff. V napravah z enosmernim tokom se za ta namen uporabljajo posebna vezja za gašenje, v tokokrogu izmeničnega toka pa se tiristor sam zapre v trenutku, ko vrednost anode preide skozi nič.

To je razlog za najbolj razširjeno uporabo tiristorjev v AC tokokrogih. Vsa spodaj obravnavana vezja so pomembna samo za tiristorje, vključene v izmenični tokokrog.

Za zagotovitev zanesljivega delovanja tiristorja mora vir krmilne napetosti izpolnjevati določene zahteve. Na sl. 2 prikazuje ekvivalentno vezje vira krmilne napetosti, sl. 3 je graf, s katerim lahko določite zahteve za njegovo tovorno črto.

Na grafu črti A in B omejujejo območje razpršitve vhodnih tokovno-napetostnih karakteristik tiristorja, ki so odvisnosti napetosti na krmilni elektrodi Uy od toka te elektrode Iy z odprtim anodnim vezjem. Straight B določa najmanjšo napetost Uу, pri kateri se kateri koli tiristor te vrste odpre pri minimalni temperaturi. Ravna črta G določa najmanjši tok Iy, ki zadostuje za odpiranje katerega koli tiristorja te vrste pri minimalni temperaturi. Vsak določen tiristor se odpre na določeni točki svoje vhodne karakteristike. Osenčeno območje je geometrijsko mesto takšnih točk za vse tiristorje dane vrste, ki izpolnjujejo specifikacije. Ravne črte D in E določajo največje dovoljene vrednosti napetosti Uy oziroma toka Iy, krivulja K pa največjo dovoljeno vrednost razpršene moči na krmilni elektrodi. Obremenitvena črta L vira krmilnega signala je narisana skozi točke, ki določajo napetost odprtega tokokroga vira Eu.xx in njegov tok kratkega stika Iу.kz = Eu.хх/Rintr, kjer je Rintr notranji upor vir. Točka S presečišča bremenske črte L z vhodno karakteristiko (krivuljo M) izbranega tiristorja mora biti v območju med osenčenim območjem in črtami A, D, K, E in B.

To območje se imenuje prednostno območje odpiranja. Vodoravna črta H določa najvišjo napetost na regulacijskem prehodu, pri kateri se niti en tiristor te vrste ne odpre pri najvišji dovoljeni temperaturi. Tako ta vrednost, ki je desetinke volta, določa največjo dovoljeno amplitudo interferenčne napetosti v tiristorskem krmilnem vezju.

Po odprtju tiristorja krmilno vezje ne vpliva na njegovo stanje, zato je tiristor mogoče krmiliti s kratkotrajnimi impulzi (desetine ali stotine mikrosekund), kar omogoča poenostavitev krmilnih vezij in zmanjšanje odpadne moči na krmilno elektrodo. Trajanje impulza pa mora zadostovati, da anodni tok naraste do vrednosti, ki presega izklopni tok Ioff za različne vrste obremenitev in načine delovanja tiristorja.

Relativna preprostost krmilnih naprav za delovanje tiristorjev v izmeničnih tokokrogih je privedla do široke uporabe teh naprav kot krmilnih elementov v napravah za stabilizacijo in regulacijo napetosti. V tem primeru se povprečna vrednost napetosti pri obremenitvi regulira s spremembo trenutka napajanja (to je faze) krmilnega signala glede na začetek pol cikla napajalne napetosti. Frekvenca krmilnih impulzov v takih vezjih mora biti sinhronizirana z omrežno frekvenco.

Obstaja več načinov za krmiljenje tiristorjev, od katerih je treba opozoriti na amplitudo, fazo in fazni impulz.

Metoda nadzora amplitude je v tem, da se na krmilno elektrodo tiristorja dovaja pozitivna napetost, ki se spreminja po velikosti. Tiristor se odpre v trenutku, ko ta napetost postane zadostna za pretok usmerniškega toka skozi krmilni spoj. S spreminjanjem napetosti na krmilni elektrodi lahko spremenite trenutek odpiranja tiristorja. Najenostavnejše vezje regulator napetosti, zgrajen na tem principu, je prikazan na sl. štiri.

Kot krmilna napetost se tu uporablja del anodne napetosti tiristorja, to je napetost pozitivnega polcikla omrežja. Upor R2 spremeni moment odpiranja tiristorja D1 in posledično povprečno vrednost napetosti na bremenu. Ko je upor R2 popolnoma vstavljen, je napetost na bremenu minimalna. Dioda D2 ščiti krmilni prehod tiristorja pred povratno napetostjo. Upoštevati je treba, da krmilno vezje ni neposredno priključeno na omrežje, temveč vzporedno s tiristorjem. To se naredi tako, da odprti tiristor preklopi krmilno vezje in prepreči neuporabno disipacijo moči na njegovih elementih.

Glavne pomanjkljivosti obravnavane naprave so močna odvisnost obremenitvene napetosti od temperature in potreba po individualni izbiri uporov za vsak primerek tiristorja. Prvi je razložen s temperaturno odvisnostjo popravljalnega toka tiristorjev, drugi pa z velikim razponom njihovih vhodnih karakteristik. Poleg tega je naprava sposobna nadzorovati moment odpiranja tiristorja samo v prvi polovici pozitivnega polcikla omrežne napetosti.

Krmilna naprava, katere diagram je prikazan na sl. 5, vam omogoča razširitev nadzornega območja na 180 ° in vključitev tiristorja v diagonalo usmerniškega mostu - za regulacijo napetosti pri obremenitvi med obema pol-cikloma omrežne napetosti.

Kondenzator C1 se polni preko uporov R1 in R2 do napetosti, pri kateri skozi krmilni spoj tiristorja teče tok, ki je enak rektifikacijskemu. V tem primeru se tiristor odpre in prehaja tok skozi obremenitev. Zaradi prisotnosti kondenzatorja je napetost na obremenitvi manj odvisna od temperaturnih nihanj, vendar so kljub temu enake pomanjkljivosti te naprave.

Pri fazni metodi krmiljenja tiristorjev z uporabo faznega premičnega mostu se faza krmilne napetosti spremeni glede na napetost na anodi tiristorja. Na sl. 6 prikazuje diagram polvalovnega regulatorja napetosti, v katerem spremembo napetosti pri obremenitvi izvaja upor R2, vključen v eno od ročic mostu, z diagonale katerega se napetost napaja v krmiljenje prehod tiristorja.

Napetost na vsaki polovici navitja III krmiljenja mora biti približno 10 V. Preostali parametri transformatorja so določeni z napetostjo in močjo bremena. Glavna pomanjkljivost metode faznega krmiljenja je nizka strmina krmilne napetosti, zaradi česar je stabilnost momenta odpiranja tiristorja nizka.

Fazno-impulzna metoda krmiljenja tiristorjev se od prejšnje razlikuje po tem, da se za povečanje natančnosti in stabilnosti trenutka odpiranja tiristorja na njegovo krmilno elektrodo uporabi napetostni impulz s strmo fronto. Ta metoda je trenutno najbolj razširjena. Sheme, ki izvajajo to metodo, so zelo raznolike.

Na sl. 7 prikazuje diagram ene najpreprostejših naprav z metodo krmiljenja tiristorskega faznega impulza.

S pozitivno napetostjo na anodi tiristorja D3 se kondenzator C1 napolni preko diode D1 in spremenljivega upora R1. Ko napetost na kondenzatorju doseže vklopno napetost dinistorja D2, se odpre in kondenzator se izprazni skozi krmilni spoj tiristorja. Ta impulz praznjenja odpre tiristor D3 in tok začne teči skozi breme. S spreminjanjem polnilnega toka kondenzatorja z uporom R1 je mogoče spremeniti trenutek odpiranja tiristorja znotraj pol cikla omrežne napetosti. Upor R2 odpravlja samoodpiranje tiristorja D3 zaradi tokov uhajanja pri povišanih temperaturah. V skladu s tehničnimi pogoji, ko tiristorji delujejo v stanju pripravljenosti, je namestitev tega upora obvezna. Prikazano na sl. 7, vezje ni našlo široke uporabe zaradi velikega razpona vklopne napetosti dinistorjev, ki doseže do 200%, in znatne odvisnosti vklopne napetosti od temperature.

Ena od vrst fazno-impulzne metode krmiljenja tiristorjev je tako imenovana vertikalna regulacija, ki se trenutno najbolj uporablja. To je v tem, da se na vhodu generatorja impulzov izvede primerjava (slika 8) konstantne napetosti (1) in napetosti, ki se spreminja po velikosti (2). V trenutku izenačitve teh napetosti se ustvari tiristorski krmilni impulz (3). Napetost spremenljive velikosti ima lahko sinusno, trikotno ali žagasto (kot je prikazano na sliki 8) obliko.

Kot je razvidno iz slike, je mogoče spremeniti trenutek pojava krmilnega impulza, to je premik njegove faze, na tri različne načine:

sprememba hitrosti naraščanja izmenične napetosti (2a),

s spremembo njegove začetne ravni (2b) in

s spreminjanjem vrednosti konstantne napetosti (1a).

Na sl. 9 prikazano strukturna shema naprava, ki izvaja vertikalno metodo tiristorskega krmiljenja.

Kot katera koli druga fazno-impulzna krmilna naprava je sestavljena iz fazne prestavne naprave FSU in generatorja impulzov PG. Naprava za fazno premikanje pa vsebuje vhodno napravo VU, ki zaznava krmilno napetost Uy, generator izmenične (v velikosti) napetosti GPN in primerjalno napravo SU. Kot poimenovani elementi se lahko uporabljajo najrazličnejše naprave.

Na sl. 10 je podano shema vezja tiristorske krmilne naprave (D5), povezane zaporedno z mostnim usmernikom (D1 - D4).

Napravo sestavljajo generator žagaste napetosti s tranzistorskim stikalom (T1), Schmittovim prožilom (T2, T3) in ojačevalnikom izhodnega ključa (T4). Pod delovanjem napetosti, odstranjene iz sinhronizacijskega navitja III transformatorja Tr1, je tranzistor T1 zaprt. V tem primeru se kondenzator C1 polni preko uporov R3 in R4. Napetost na kondenzatorju narašča vzdolž eksponentne krivulje, katere začetni odsek se z določenim približkom lahko šteje za pravokoten (2, glej sliko 8).

V tem primeru je tranzistor T2 zaprt, T3 pa odprt. Emiterski tok tranzistorja T3 ustvarja padec napetosti na uporu R6, ki določa nivo delovanja Schmittovega sprožilca (1 na sliki 8). Vsota napetosti na uporu R6 in odprtem tranzistorju T3 je manjša od napetosti na zener diodi D10, zato je tranzistor T4 zaprt. Ko napetost na kondenzatorju C1 doseže Schmittov sprožilni nivo, se tranzistor T2 odpre in T3 zapre. Istočasno se odpre tranzistor T4 in na uporu R10 se pojavi napetostni impulz, ki odpre tiristor D5 (impulz 3 na sliki 8). Na koncu vsakega polcikla omrežne napetosti se tranzistor T1 odpre s tokom, ki teče skozi upor R2. Kondenzator C1 se izprazni skoraj na nič in krmilna naprava se vrne v prvotno stanje. Tiristor se zapre v trenutku, ko amplituda anodnega toka preide skozi nič. Z začetkom naslednjega polcikla se cikel delovanja naprave ponovi.

S spreminjanjem upora upora R3 je mogoče spremeniti polnilni tok kondenzatorja C1, to je hitrost dviga napetosti na njem in s tem trenutek pojava odpiralnega tiristorskega impulza. Z zamenjavo upora R3 s tranzistorjem lahko samodejno prilagodite napetost na bremenu. Tako ta naprava uporablja prvo od zgornjih metod premikanja faze krmilnih impulzov.

Rahla sprememba v vezju, prikazanem na sl. 11 omogoča pridobitev regulacije po drugi metodi. V tem primeru se kondenzator C1 polni preko konstantnega upora R4 in stopnja naraščanja žagaste napetosti je v vseh primerih enaka. Ko pa se tranzistor T1 odpre, se kondenzator ne izprazni na nič, kot v prejšnji napravi, ampak na krmilno napetost Uy.
Posledično se bo polnjenje kondenzatorja v naslednjem ciklu začelo od te ravni. S spreminjanjem napetosti Uy se regulira trenutek odpiranja tiristorja. Dioda D11 odklopi vir krmilne napetosti od kondenzatorja med njegovim polnjenjem.

Izhodna stopnja na tranzistorju T4 zagotavlja potreben tokovni dobiček. Z uporabo impulznega transformatorja kot obremenitve lahko hkrati krmilite več tiristorjev.

V obravnavanih krmilnih napravah se napetost uporablja za krmilni prehod tiristorja v časovnem obdobju od trenutka enakosti konstantne in žagine napetosti do konca pol cikla omrežne napetosti, to je do v trenutku, ko se kondenzator C1 izprazni. Trajanje krmilnega impulza lahko zmanjšate tako, da vklopite diferencialno vezje na vhodu tokovnega ojačevalnika, izdelanega na tranzistorju T4 (glej sliko 10).

Ena od variant vertikalne tiristorske regulacijske metode je številčno impulzna metoda. Njegova posebnost je v tem, da se na krmilno elektrodo tiristorja ne nanaša en impulz, temveč paket kratkih impulzov. Trajanje izbruha je enako trajanju krmilnega impulza, prikazanega na sl. osem.

Hitrost ponavljanja impulza v izbruhu je določena s parametri impulznega generatorja. Metoda krmiljenja s številčnimi impulzi zagotavlja zanesljivo odpiranje tiristorja za katero koli vrsto obremenitve in vam omogoča zmanjšanje razpršene moči pri krmilnem prehodu tiristorja. Poleg tega, če je na izhodu naprave vključen impulzni transformator, je mogoče zmanjšati njegovo velikost in poenostaviti zasnovo.

Na sl. 12 prikazuje diagram krmilne naprave z metodo številčnega impulza.

Kot primerjalno vozlišče in generator impulzov se tukaj uporablja uravnotežen diodno-regenerativni primerjalnik, sestavljen iz primerjalnega vezja na diodah D10, D11 in samega blokirnega generatorja, sestavljenega na tranzistorju T2. Diode D10, D11 krmilijo povratno vezje blokirnega oscilatorja.

Kot v prejšnjih primerih, ko je tranzistor T1 zaprt, se začne polnjenje kondenzatorja C1 skozi upor R3. Dioda D11 je odprta z napetostjo Uy, dioda D10 pa zaprta. Tako je pozitivno povratno navitje IIa blokirnega oscilatorja odprto, negativno povratno navitje IIb pa zaprto in tranzistor T2 zaprt. Ko napetost na kondenzatorju C1 doseže napetost Uy, se dioda D11 zapre in D10 odpre. Pozitivno povratno vezje bo zaprto in blokirni generator bo začel ustvarjati impulze, ki se bodo napajali iz navitja I transformatorja Tr2 na krmilni prehod tiristorja. Generiranje impulzov se bo nadaljevalo do konca polcikla omrežne napetosti, ko se odpre tranzistor T1 in se kondenzator C1 izprazni. Dioda D10 se bo nato zaprla, D11 pa odprla, proces blokiranja se bo ustavil in naprava se bo vrnila v prvotno stanje. S spreminjanjem krmilne napetosti Uy je mogoče spremeniti trenutek začetka generiranja glede na začetek pol-cikla in posledično trenutek odpiranja tiristorja. Tako se v tem primeru uporablja tretja metoda premikanja faze krmilnih impulzov.

Uporaba uravnoteženega vezja primerjalnega vozlišča zagotavlja temperaturno stabilnost njegovega delovanja. Silicijeve diode D10 in D11 z nizkim povratnim tokom vam omogočajo visoko vhodna impedanca primerjalno vozlišče (približno 1 Mohm). Zato praktično ne vpliva na proces polnjenja kondenzatorja C1. Občutljivost vozlišča je zelo visoka in znaša nekaj milivoltov. Upori R6, R8, R9 in kondenzator C3 določajo temperaturno stabilnost delovne točke tranzistorja T2. Upor R7 služi za omejevanje kolektorskega toka tega tranzistorja in izboljšanje oblike impulza blokirnega oscilatorja. Dioda D13 omejuje udarno napetost na kolektorskem navitju III transformatorja Tr2, ki se pojavi, ko je tranzistor zaprt. Impulzni transformator Tr2 je mogoče izdelati na feritnem obroču 1000NN velikosti K15X6X4,5. Navitja I in III vsebujejo po 75, navitja II a in II b pa 50 obratov žice PEV-2 po 0,1.

Pomanjkljivost te krmilne naprave je relativna nizka frekvenca ponavljanje impulza (približno 2 kHz s trajanjem impulza 15 mikrosekund). Frekvenco lahko povečate na primer z zmanjšanjem upora upora R4, skozi katerega se izprazni kondenzator C2, hkrati pa je temperaturna stabilnost občutljivosti primerjalnega vozlišča nekoliko slabša.

Metoda tiristorskega krmiljenja s številčnimi impulzi se lahko uporablja tudi v zgoraj obravnavanih napravah (sliki 10 in 11), saj z določeno izbiro elementov ocen (C1, R4-R10, glej sliko 10) Schmittov sprožilec, ko napetost na kondenzatorju C1 presega nivo sprožilca, ne ustvari enega samega impulza, temveč zaporedje impulzov. Njihovo trajanje in hitrost ponavljanja določajo parametri in način proženja. Takšno napravo so poimenovali "razelektritveni multivibrator".

Na koncu je treba opozoriti, da je mogoče z enosmernimi tranzistorji doseči znatno poenostavitev vezja tiristorskih krmilnih naprav ob ohranjanju visokokakovostnih indikatorjev.