Устройство для включения тиристоров Советский патент 1984 года по МПК H02M1/08 

СП

. . 11 Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в устройствах поджига дуги (УПД), предназначенных для первоначального возбуждения дуги между электродом горелки и свариваемым изделием в установках газоэлектр ческой сварки неплавящимся электродом, между электродом и соплом в горелках для микроплазменной сварки и плазматронах для плазменной сварки в средезащитных газов, между электродом и соплом в плазматронах для воздущно-плазменной резки металлов, пла менного нанесения покрытий. Известны устройства,осуществляющи импульсно-фазовое включение Т-Иристоров в цепи переменного тока на основе релаксадаонного генератора, выполненного на однопереходном транзис торе и RC-цепочке l 3Релаксационный генератор запитан от стабилизированного источника питания для исключения нестабильности фазового угла включения тиристоров из-за колебаний напряжения питаю щей сети переменного тока 220 В. Наиболее близким к предпоженному по технической сущности является уст ройство, осуществлякяцее импульснофазовое включение параллельно-встреч но включенных между собой тиристоров в цепи переменного тока 220 В УПД, выполненного на однопереходном транзисторе и RC-цепи 2}. С целью уменьшения веса и габаритов питание однопереходного транзистора и импульсного трансформатора осуществляют от параметрических стабилизаторов напряжения на основе ста билитронов. Известное устройство для включени тиристорйв состоит из двухполупериод ного выпрямителя переменного тока, подключенного к питающей сети 220 В переменного тоЛа, первой последовательной цепочки, состоящей из резис тора и стабилитрона, подключенной к плюсовому и минусовому выводам двухполупериодного выпрямителя, конденсатора, подключенного параллельно стабилитрону первой последовательной цепочки, импульсного трансформатора, содержащего первичную обмотку, подключенную началом к плюсовому выводу выпрямителя через резистор первой последовательной цепочки и две вторичные обмотки, подключенные к управляющим переходам силовых тиА 2 ристоров УПД, тиристора, включенного анодом последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора и катодом соединенного с минусовым выводом двухполупериодного вьтрямителя, RC-цепи, подключенной параллельно плюсовому и минусовому выводам вьтрямителя, компаратора, выполненного на однопереходном транзисторе, при этом его эмиттер соединен с конденсатором первой RC-цепи, а вывод первой базы однопереходного транзисто- ра соединен через кнопочный выключатель с управляюпшм 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 подключены 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 включенньш 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 УЦЦ вьфабатывает высоковопьтные импульсы требуемой амплитуды. Однако из-за нестабильности элементов в процессе эксплуатации УПД периодически подстраивают фазовый угол открывания силовых тиристоров УЦЦ, близкий к 90 эл. град. Настройка устройства на появление импульсов управления в момент достижения амплитудного значения питающего на31пряжения как в процессе изготовления устройства, так и в процессе его эксплуатации, усложняет устройство. Кроме того, схема устройства импульс но-фазового включения силовых тиристоров УПД является достаточно сложной по количеству используемых в ней электро- и радиоэлементов. Целью изобретения является повышение стабильности работы и упрощение устройства. Поставленная цель достигаете 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 импульс ного трансформатора, соединенная с анодом тиристора, катод которого сое динен с минусовым выводом выпрямителя, к плюсовому выводу которого подключен первый вывод конденсатора, первый диод, включенный параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора, катодом подсоединенный к ее началу, вторые диод и резистор, две вторичные обмотки, предназначенные для подключения к управляющим пе реходам силовых тиристоров, введен транзистор, эмиттер которого и анод втсдоого диода подключены к минусовом выводу двухполупериодноГо выпрямителя, базовый вывод транзистора соединен с вторым выводом конденсатора и катодом второго диода, коллектор транзистора непосредственно подключен к управляющему электроду тиристора и через второй резистор связан плюсовым выводом двухполупериодного вьшрямителя. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для импульсно-фазового включения силовых тиристоров. Устройство состоит из входных выводов 1 и 2 дпя подключения к питающей сети 220 В переменного тока, выходных выводов 3, 4 и 5, 6 для под ключения двух силовых тиристоров УПД сетевого понижающего трансформатора состоящего из первичной обмотки 8 и вторичной обмотки 9, расположенных н магнитопроводе 10, резисторов 11 и 12 двухполупериодного выпрямителя 13 диодов 1А и 15, конденсатора 16, транзистора 17 п-р-п типа, тиристора 18, импульсного трансфс рматора 19, 744 содержащего первичную обмотку 20 и вторичные обмотки 21 и 22, расположен ные на ферромагнитном сердечнике 23. . Первичная обмотка 8 сетевого понижающего трансформатора 7 подклю тена 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 12 является нагрузкой транзистора 17. Он включен мелоду кол лекторным 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 вьшрямитепя 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 {С минусовому выводу двухпапупериодно|го выпрямителя 13. Вторичные обмотки 21 и 22 импульсного трансформатора i9 подключены соответственно к выходным вьшодам 3-6, к которым подклю чаются управляющие переходы параллельно-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 питаищее напряжение 220 В переменного тока, поступающее на первичную обмотку 8 сетевого понижающего трансформатора 7. Со вторичной обмотки 9 этого трансформатора пониженное до требуемого значения напряжение через резистор 11 поступает на вход по переменному току

511

выпрямителя 13,собранного по двухполупериодной схеме выпрямления. С выхода выпрямителя 13 выпрямленные полуволны напряжения поступают на последовательно включенные между собой кон денсатор 16 и эмиттер-базовый переход транзистора 17, образуквдие RC-цепочку. Начинается заряд конденсатора 16 До амплитудного значения текущей полуволны напряжения. Протекающий через эмиттер-базовый переход транзистора 17 ток заряда конденсатора 16 переводит транзистор 17 в открьп-ое состояние. В результате этого на управляющий электрод тиристора 18 подается потенциал катода тиристора

18,и он остается в закрытом состоянии.

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

Резистор 12 после перехода тракзистора 17 в закрытое состояние ограничивает величину тока управления, протекающего через управляющий переход тиристора 18, до допустимого значения. Текущее амплитудное значение напряжения на выводах выпрямителя 13 прикладывается к первичной обмотке 20 импульсного трансформатора

19.На выводах 3, 4 и 5, 6 соответственно вторичных обмоток 21 и 22 импульсного трансформатора 19 появляются импульсы напряжения, открывающие соответствующие параллельно-встречно включенные силовые тиристоры УПД в

Соответствующий положительный для данного тиристора полупериод питающего напряжения.

Импульсный трансформатор 19 вьшолнен 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 си.ловых тиристоров УПД, на которые пос тупают эти импульсы. Для ограничения величины тока, протекающего в пер74 6

вичной обмотке 20 импульсного трансформатора 19, до допустимого .значения, при вькоде ферромагнитного сердечника 23 в область насыщения используется резистор 11, включенньп последовательно с выпрямителем 13 на стороне переменного тока.

Диод 15 шунтирует ЭДС самоиндукци отрицательной полярности,возникающей на первичной обмотке 20 импульсного трансформатора 19. При открывании тиристора 18 конденсатор 16 разряжается по цепи: плюсовая обкладка конденсатора 16 - первичная обмотка 20 импульсного трансформатора 19 - тиристор 18 - диод 14 - вторая обкладк конденсатора 16 на интервале 90180 эл. град. Транзистор 17 остается в закрытом состоянии, так как к его эмиттер-базовому переходу приложено напряжение в. обратном направлении с диода 14.

После достижения амплитудного значения напряжение текущей полуволны спадает по синусоидальному закону до нуля. При определенном его значении ток, протекающий через тиристор 18, становится меньше тока удержания тиристора 18. Последний закрывается. В следующий полупериод питающего напряжения работа устройства повторяется аналогично.

На входные выводы 1 и 2 устройства импульсно-фазового включения силовых тиристоров УПД может быть подано напряжение, отличное от синусоидальной формы. Управляющие импульсы на выходных выводах 3, 4 и 5, 6 появляются в момент достижения амплитудного значения питающего напряжения произвольной формы на входных выводах 1 и 2, т.е. в тот момент, когда прекращается протекание зарядного тока через конденсатор 16 и переход база-эмиттер транзистора 17, как и в ,случае подачи на входные выводы 1 и питающего напряжения синусоидальной формы. I

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.

i i J f (

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 выпря- мителя, 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.