Изучение устройств искрозащиты для отключения источников питания при коммутации цепи

Принципиальные схемы устройств, отключающих источник питания при коммутации цепи, приведены на рис. 5.13. В цепях постоянного тока для контроля начала коммутации широко применяют дроссель (рис. 5.3а). [3,13]. Схема устройства, контролирующего напряжение на выходе источ­ника, приведена на рис. 5.13 б. Устройство содержит тиристор и конденса­тор, подключенный между анодом и управляющим переходом тиристора. В этом случае напряжение на выходе источника также зависит от индук­тивности и сопротивления источника нагрузки. При изменении напряже­ния источника на величину ΔU ток, протекающий через управляющий переход тиристора, зависит от сопротивления источника источника R1 и входного сопротивления тиристора R2.

В источниках переменного тока для контроля начала коммутации применяют RC - и LС- фильтры верхних частот (рис. 5.13в). Частоту среза фильтров выбирают выше питающего напряжения [14].

При постоянной частоте питающего напряжения начало коммутации можно контролировать с помощью включенных последовательно в цепь LС-контуров, резонансная частота которых равна частоте питающего напряжения (рис. 5.14). При коммутации цепи высокочастотные состав­ляющие напряжения выделяются на LC-контуре, который подключен параллельно управляющему переходу тиристора. Этим сигналом тирис­тор включается и шунтирует источник питания.

Поскольку изменение напряжения на источнике питания зависит от начального скачка напряжения, а также от параметров источника и на­грузки и может быть недостаточным для включения тиристоров, широко применяемых в управляющих искрогасящих шунтах, часто в устройст­вах искрозащиты производят усиление сигнала, поступающего на вход элемента, контролирующего изменение напряжения на источнике пита­ния, или усиление выходного сигнала этого элемента, поступающего на элемент, отключающий источник питания.

 

Рис.5.13. Схемы отключения источника питания при комутации цепи

 

 

Рис.5.14. Схемы выделения сигнала при коммутации цели с помощью последова­тельного LC-фильтра

 

На рис. 5.15 приведена схема управляемого шунта, в котором для уве­личения изменения напряжения на выходе источника используется огра­ничитель. При нормальной работе напряжение на сопротивленияхR1 и R4 практически равно нулю и транзисторы VT1 и VT2 заперты. При по­лярности питающего напряжения, когда плюс подается на анодышунтирующих диодов VD9 и VD11, эти диоды открыты, чем обеспечивается ба­зовый ток включенного последовательно с нагрузкой транзистора VT4, который открывается и обеспечивает ток нагрузки.

 

 

Рис.5.15. Схема устройства искрозащиты источника с ограничителем

 

Усиление выходного сигнала устройства, контролирующего начало коммутации (в данном случае RC-фильтра), создается управляемым шунтом, схема которого приведена на рис. 5.16. При нормальной работе напряжение на выходе фильтра практически равно нулю, так как частота среза фильтра выбирается значительно выше частоты питающего напряже­ния. Поэтому транзисторы VT2, VT3 и VT1 заперты и на вход тиристора VS1 сигнал не поступает.

 

 

Рис.5.16. Схема устройства искрозащиты для источника питания с усиленным выход­ным сигналом

При размыкании цепи нагрузки на резисторе возникает напряжение, открывающее транзистор VT2. При открывании этого транзистора ток проходит через база-эмиттерный переход транзистора VT1 и открывает его. Ток открытого транзистора проходит черед диод VD3, резистор R4 и управляющий переход тиристора VS1. Тиристор VS1 открывается и шунтирует источник питания. При этом ток через управляющий переход тиристора ограничивается только резистором R4, т.е. не зависит от выходного сигнала фильтра и может иметь любое значение. Длительность и величина выходного сигнала фильтра не влияют на открывание тиристо­ра, так как базовые токи транзисторов VT 2 и VT1 поддерживаются пос­ле их открывания независимо от наличия выходного сигнала фильтра. При замыкании цепи нагрузки (при той же полярности питающего напря­жения) на резисторе R2 возникает напряжение, отпирающее транзистор VT3. Это напряжение вызвано тем, что конденсаторы С1 и С2 разряжают­ся через нагрузку и резисторы R1 и R2. Поскольку параллельно R2 включен диод VD2 и последовательно с ним база-эмиттерный переход транзистора VT3, ток разряда емкости протекает через этот переход. Вследствие этого транзистор VT3 отпирается, а по цепи диод VD2 ( VT3открыт), база-эмиттерный переход VT1, резистор R1, диод VD3 и управ­ляющий переход тиристора VS1 отпирается транзистор R4. При этом ток управления тиристора VS1 неизменен, как и в случае размыкания цепи, независимо от наличия выходного сигнала фильтра [3].

 

Литература:

[1, 3, 7, 10, 11, 13,14]

Содержание отчета

• Тема и цель работы.

• Номер варианта и задание на выполнение лабораторной работы

• Привести иллюстрирующие кривые зависимостей искробезопасных мощностей от частоты, напряжения различных цепей (по форме импульсов) повышенного напряжения

• Привести принципиальные схемы устройств искрозащиты для отключения источников питания при коммутации цепи

 

Выводы