Тиристорный ключ переменного тока Советский патент 1983 года по МПК H03K17/72 

4;

О1

со со

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использован в коммутационной аппаратуре автоматики и телемеханики.

Известен тиристорный ключ переменного тока, содержащий тиристор, включенный последовательно с нагрузкой, управляквдий электрод которого соединен через пусковые кон.Такты, ограничительный диод и резистор с анодом тиристора 11,

Недостаток устройства - низкая надежность, обусловленная ограниЧенной скоростью нарастания анодного напряжения, а также низкой , циклостойкостью при работе в условиях периодической электрическоР на рузки из-за растрескивания кристалла полупроводниковой структуры и контактных Соединений при резкрм Изменении температуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тиристорный ключ переменного тока, содержащий тиристор, включенный последовательно с нагрузкой, и цепь запуска, состоящую из последовательно соединенных резистора, диода и пусковых контактов, включенную анодом и управляющим электродом тиристора.

При этом для повышения циклостойкости тиристора устройство содержит также спираль из материала с высоки удельным сопротивлением, помещенную в керамическую трубку, которая за;прессована в охладителе тиристора :И .подключенную через вспомогательные контакты и диод к вентилю. Такая конструкция устройства гораздо лучше работает в условиях циклического нагружения за счет снижения перепадов температуры, воздействующих на тиристор Цз,

Однако, из-за дополнительного нагрева структуры полупроводника в запертом состоянии тиристора снижается стойкость тиристора к скорости изменения напряжения на нем. Кроме того, так как спираль запрессована в- охладителе, то для стабилизации температуры структуры тиристора спираль должна быть достаточно мощной, что значительно увеличивает ток утечки через нее.

Цель изобретения - повышение на. дежности и быстродействия тиристорного ключа переменного тока,

Поставленная цель достигается тем, что в тиристорный ключ переменного тока, содержащий тиристор, включенный последовательно с нагрузкой, и цепь запуска, состоящую из последовательно соединенных первого резистора, первого диода и пусковых контактов, включенную между анодом и управляквдим электродом ти ристора, введены трансформатор, герконовое реле, второй резистор.

конденсатор и второй диод, при этом первая обмотка трансформатора соединена с выводами анода и катода .тиристора, вторая обмотка - с выводами управления тиристора через второй резистор-и замыкающие контакты герконового реле, третья обмотка через второй диод -соединена с обмоткой герконового реле, параллельно которой включен конденсатор.

На чертеже изображена, электрическая принципиальная схема.тиристорн.ого ключа переменного тока.

Тиристорный ключ переменного ток содержит тиристор 1, включенный последовательно с нагрузкой 2, управляющий электрод которого соединен с анодом через последовате.льно включенные пусковые контакты 3, диод 4 и резистор 5,

Параллельно тиристору 1 включена 1ервая обмотка б трансформатора 7, вторая обмотка 8 включена между управляющ.им электродом и катодом тиристора через замыкающие контакты 9 герконового реле 10, а. третья обмбтка 11 подключена через диод 12 к обмотке 13 герконового . реле, при этом обмотка 13 шунтирована конденсатором 14,

Тиристорный ключ переменного тока рабо-тает следующим образом.

При замкнутом пусковом контакте и отрицательном входном напряжении тиристор 1 заперт. Через обмотку 6 протекает ток. Наводимое в обмотке 8 напряжение не поступает на управляющий электрод тиристора 1,так как замыкающие контакты 9 герконового реле 10 разомкнуты,Наводимое в обмотке 11 напряжение имеет такую полярность, что диод 12 оказывается запертым, и ток в обмотке 13 герконового реле не протекает.

При смене полярности и анодного напряжения и постепенном нарастании его по синусоиде появляется ток в цепи управляквдего электрода через элементы 5, 4 и 3, а также одновременно в обмотке 6, В этом случае наводимое в обмотке 11 напряжение начинает поступать через диад 12 на зарядку конденсатора 14,

Однако при достижении током в цепи управляющего электрода значени статического тока отпирания (на начальном участке синусоиды) тиристор 1 отпирается и шунтирует обмотку 6, За время отпирания тиристора конденсатор 14 не успевает заметно зарядиться и герконовое реле 10 остается по-прежнему выключенн1лм.

Таким образом, при замкнутом пусковом контакте 3 дополнительные элементы, введенные в схему ключа, не оказывают влияния на тиристор 1, При размыкании пускового контакта 3 тиристор 1 запирается при первом

прохождении синусоиды тока через нуль. При следующей за этим положительной полуволне напряжения тиристор i не отпирается. Напряжение, наводимое обмоткой 6 в обмотке 11, заряжает конденсатор 14 и вызывает срабатывание герконового реле 10. В результате наличия конденсатора 14 герконовое реле 10 с этого момента удерживается во включенном состоянии и во время отрицательной полуволны, когда диод 12 заперт.

После срабатывания герконового реле 10 и замыкания контакта 9 вступает в действие напряжение обмотки 8. При положительном анодном напряжении на управляющий электрод подается отрицательное смещение, а при отрицательном - положительное. Наличие отрицательного смещения на управляющем электроде тиристора 1 при положительном анодном напряжении повышает надежность удержания его и часто бивает очень полезно для поддержания прибора

в закрытом состоянии при наличии условий, способствующих его включению, например при высоком нагреве, наличии шумов в схеме управления и положительных переходных напряжениях -на аноде, эффективных как по величине, так и по скорости их нарастания (эффект du/dt).

Таким образом, в предлагаемом

0 устройстве после включения цепи управления начинает автоматически подаваться отрицательное и положительное смещение на управляющий электрод в соответствующие полупериоды сете5вого напряжения, что приводит к повышению его коммутационных свойств.

Использование данного изобрете ния в мощных тиристорных ключах переменного тока с периодически повторяющимися динамическими нагруз0 .ками по току и напряжению позволит повысить надежность работы тиристора и его быстродействие по сравнению с прототипом.

ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТрКА, содержащий тиристор, включенный последовательно с нагрузкой, и цепь запуска, состоящую из последовательно соединенных первого резистора, первого диода и пусковых. контактов, включенную между анодом и управляющим электродом тиристора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него введены трансформатор, герконовое реле, второй резистор, конденсатор и второй диод, при этом первая обмотка трансформатора соединена с выводами анода и катода тиристора, вторая обмотка - с выводами управления тиристора через второй резистор и замыкающие контакты repKQHOBoro реле, третья обмотка через второй диод соединена с обмоткой герконового реле, параллельно которой включен конденсатор.