I. Описательная часть

Общие сведения. Современный автоматизированный электропривод характеризуется широким применением бесконтактных управляющих устройств, т.е. таких устройств, в которых управление электродвигателем осуществляется без разрыва цепи основного (рабочего) тока. Напомним, что в рассмотренных ранее схемах электропривода с контактными управляющими устройствами управление работой электродвигателя осуществлялось замыканием или размыканием силовых контактов в цепи основного (рабочего) тока, например, в цепи обмотки статора асинхронного электродвигателя или в цепи обмотки якоря электродвигателя постоянного тока.

Основные преимущества бесконтактных управляющих устройств по сравнению с контактными состоят в том, что срок службы бесконтактных устройств практически неограничен и к тому же они не нуждаются в уходе в процессе эксплуатации.

К недостаткам тиристорных пускателей относится незначительное падение напряжения на тиристоре (в пределах 1-2В) при включенном пускателе, а также незначительные утечки тока в запертом состоянии тиристора.

Тиристоры. Тиристоры или управляемые полупроводниковые диоды - наиболее перспективные бесконтактные элементы современного электропривода. Основным элементом тиристора является кремниевая пластина, имеющая четырехслойную структуру. При этом слои с электронной n - проводимостью чередуются со слоями с дырочной р - проводимостью (рис.1.4). Эти четыре слоя образуют три перехода: П1, П2, ПЗ. От среднего слоя р имеется вывод - управляющий электрод Y. Если управляющий электрод не подключен, а между анодом А и катодом К вентиля приложено напряжение от источника постоянного тока U прямой полярности ("плюс" на аноде), то переходы П1 и ПЗ будут открыты, т.е. их сопротивление прямому току весьма мало. Что же касается перехода П2, то он включен в обратном направлении (n –р), поэтому его электрическое сопротивление значительно и почти всё напряжение U окажется приложенным к переходу П2. При этом значение рабочего тока тиристора, окажется весьма незначительным(I ≈ 0).

Рис.1.4 Схема принципа действия тиристора.

Если же к управляющему электроду У и катоду К приложить напряжение U_y ("плюс" на управляющем электроде), то в переходе ПЗ возникнет ток управления I_y и появятся дополнительные носители зарядов. В итоге слой n-р перехода П2 станет электропроводящим, т.е. тиристор откроется, и под действием напряжения U через все слои тиристора будет проходить рабочий ток I. После этого влияние управляющего электрода на электропроводность тиристора прекращается, т.е. тиристор работает как неуправляемый диод. Для того чтобы ток через тиристор прекратился, необходимо либо разомкнуть электрическою цепь, либо подать на тиристор напряжение U обратной полярности ("минус" на аноде). Для повторного открывания тиристора необходимо вновь приложить рабочее напряжение между анодом и катодом в прямом направлении и подать хотя бы кратковременно управляющий-сигнал U_y между управляющим электродом и катодом. Таким образом, после того, как тиристор открыт, его электропроводность не зависит от значения и величины полярности управляющего напряжения. Тиристор имеет два устойчивых состояния: закрытое и открытое. В этом отношении тиристоры аналогичны электромагнитным реле, Тиристоры обладают высоким КПД, малой мощностью управления и неограниченным сроком службы. Для улучшения условий охлаждения тиристоры снабжаются ребристыми радиаторами. Если тиристор включить в цепь переменного тока, то при подаче положительного потенциала на управляющий электрод во время положительной полуволны рабочего напряжения U тиристор откроется и в нем появится ток. После прекращения положительной полуволны напряжения U переменного тока тиристор закроется. При следующей положительной полуволне U для открывания тиристора необходимо вновь подать положительный потенциал на управляющий электрод (U_у). Таким образом, тиристоры можно применять как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока.