Трехфазный тиристорный регулятор мощности – Трехфазный симисторный (тиристорный) регулятор мощности на микроконтроллере

Трехфазный регулятор мощности - схема, описание работы

Данный трехфазный регулятор мощности был разработан для управления током нагревателя  в вакуумной печи 150 КВт. Подойдет для регулирования мощности в любых трехфазных схемах с тиристорами от 10 до 2500А. Обновлено 03.2019.

  • Регулятор мощности тиристорный.
  • Фазо-импульсный регулятор
  • Применим для схем с тиристорами от 10А до 2500А.
  • Входной сигнал 0-10V
  • Диапазон регулировки мощности от 0 до 100%
  • Варианты подключения смотрите ниже

Схема трехфазного регулятора мощности и его принцип действия.

tca

Изображение 1 из 1

Схема трехфазного регулятора мощности

Трехфазный регулятор мощности разработан на базе 3-х микросхем TCA (Siemens) 785. Данная микросхема вырабатывает управляющие импульсы открытия тиристоров и устроена таким образом, что при на входе — импульс управления подается в начале полуволны(тиристор полностью открыт) А при входном напряжении 10V управляющий импульс не подается(тиристор закрыт). Поэтому, для перехода на классическую схему управления — 0V на входе — минимальная  мощность на выходе, 10V — максимальная, сделана соответствующая доработка. Импульсы выдаваемые микросхемой TCA 785 усилены и преобразованы.

В данном трехфазном регуляторе так же присутствует плата синхронизации с трехфазной питающей сетью, показана на схеме ниже.

Варианты подключения

  • Напрямую от питающей сети

Напрямую от трехфазной сети, без использования понижающего трансформатора данный регулятор можно применять для регулирования мощности как трехфазной нагрузки, так нагрузки постоянного тока. Коммутационная схема регулятора мощности в таких случаях выглядит так

  • С использованием понижающего или разделительного трансформатора. С потребителем постоянного тока

Если регулятор подключается во вторичку как показано на схеме выше. В таком случае вторичные обмотки трансформатора можно соединять как треугольником так и в звезду.

Внимание! При включении 3-х фазного регулятора в первичку трансформатора. Первичные обмотки соединять только звездой! С треугольником схема не работает.

  • Без понижающего трансформатора. С  нагрузкой постоянного тока.

Трехфазный регулятор мощности своими руками.

(данный раздел статьи будет дополняться по мере изготовления 3-фазного регулятора)

Что-же, давайте перейдем от теории к практике и соберем такой регулятор. Он будет использоваться для автоматического управления температурой в печи отжига отливок. В литейном цеху.

Условно трехфазный регулятор можно изобразить так:

Модуль синхронизации — три трансформатора для синхронизации по 3-м фазам.

Плата регулятора — схема трехфазного регулятора представлена выше, печатная плата показана ниже)

Модуль согласования. Разные типы тиристоров требуют разных по форме импульсов открытия. В модуле согласования мы настраиваем ширину и амплитуду импульса в зависимости от выбранных тиристоров.

Делаем печатную плату

Скачать pdf

так выглядит наша готовая плата регулятора

Теперь собираем синхронизацию. В данном случае будет использован трехфазный тиристорно-диодный выпрямитель без понижающего трансформатора. Поэтому схему синхронизации подключаем так:

Схема платы согласования выглядит следующим образом:

Показан только один канал. Нужно собрать таких три.

Все регулятор готов. Подключаем его к трехфазному выпрямителю, а на вход задания подаем сигнал 0-10В температурного контроллера. (или потенциометра, для ручного управления).

Подытожим. Если у вас есть  трехфазная установка, печь, нагреватель, да что угодно, любой потребитель мощности с максимальным потребляемым током  до 2500 А. Можете смело использовать такой трехфазный регулятор мощности. Подобрав при этом трансформатор в зависимости от потребляемой мощности вашей установки. Или подключить регулятор напрямую от питающей трехфазной сети без использования понижающего трансформатора. Данный трехфазный регулятор мощности испытан и отлично себя зарекомендовал на более чем 10-ти печах мощностью до 300 000 W (срок эксплуатации уже более 6 лет).

Купить такой 3-х фазный регулятор можно по ссылке.

Если вы хотите собрать трехфазный регулятор мощности своими руками, напишите в комментариях, дам необходимую информацию.

fhworld.com.ua

Трехфазные тиристорные регуляторы мощности ТРМ-3М отечественного производства

Напряжение питания схемы управления

180-250В, 45-65Гц

Напряжение питания нагрузки

100-480В, 50-60Гц

Максимальное значение тока в нагрузке (по исполнениям)

30-720А

Минимальный ток нагрузки, не менее 1% (от Iном)

Способы регулирования мощности в нагрузке

Изменением угла (фазы) открывания тиристора (Phase Angle)

Числоимпульсный способ управления - включение тиристоров при переходе напряжения через ноль (Zero Crossing)

Пакетный способ управления

Пакетный способ управления с режимом плавного пуска «разогрева»

Пакетный способ управления с режимом однократного плавного пуска «разогрева»

Входные управляющие воздействия

Вход разрешения работы "ПУСК"

Cухой контакт или открытый коллектор NPN-транзистора

     Вход управления 1

Входное напряжение управления

0-5В/0-10В (выбирается в меню)

Максимальное допустимое входное напряжение

11В

Входной ток управления

0-20мА/4-20мА (выбирается в меню)

Максимально допустимый входной ток

40мА

     Вход управления 2

Входное напряжение управления

0-5В

Максимальное допустимое входное напряжение

5,5В

     Выходы

Встроенное реле

1 переключающая группа

Максимальное коммутируемое напряжение (АС1)

АС250В

Максимальное коммутируемый ток (АС1) АС250В

Прочие

Габаритные и установочные размеры

См. ниже

Устойчивость к воздействию пачек импульсов в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51317.4.4-99

Степень жёсткости 3 (2кВ/5кГц)

Устойчивость к воздействию импульсов большой энергии в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51317.4.5-99

Степень жёсткости 3 (2кВ)

Степень защиты (по передней панели/по клеммам подключения)

IP00/IP00

Максимальное напряжение изоляции 2500В/1мин

Климатическое исполнение

УХЛ4

Диапазон рабочих температур

-25…+550С*

Высота над уровнем моря до 1000м

Масса (по исполнениям)

ТРМ-3М-30 2,2кг
ТРМ-3М-45, -60, -80 2,4кг
ТРМ-3М-100, -125 6,6кг
ТРМ-3М-150 7,7кг
ТРМ-3М-180 9,5кг
ТРМ-3М-230 16кг
ТРМ-3М-300, -380 20кг
ТРМ-3М-450 22,6кг

Режим работы

круглосуточный

Энергопотребление платы питания

не более 2Вт

Энергопотребление вентилятора (на тиристорных регуляторах с номинальным током 100А и выше)

Вентилятор 80мм

Не более 14Вт

Вентилятор 120мм

Не более 20Вт

Удельное тепловыделение

4,5Вт/А

 

 

Усилие затяжки сигнальных клемм и клемм питания регулятора

0,4-0,6Н*м

Усилие затяжки винтов крепления предохранителя

Модели с номинальным током до 100А включительно

3Н*м

Модели с номинальным током свыше 100А

5Н*м

Усилие затяжки винтов силового ввода

Винт М6

2,5-4Н*м

Винт М8

5-8Н*м

Винт М10

7-10Н*м

Уровень шума вентиляторов

Вентилятор 80мм

32Дб

Вентилятор 120мм

50Дб

Способ управление тиристором

статический

* При температуре выше +350C требуется запас по току

meandr.ru

простая схема симисторного и тиристорного устройства

Устройства, позволяющие управлять работой электрических приборов, подстраивая их под оптимальные характеристики для пользователя, прочно вошли в обиход. Одним из таких приспособлений является регулятор мощности. Применение таких регуляторов востребовано при использовании электронагревательных и осветительных приборов и в устройствах с двигателями. Схемотехника регуляторов разнообразна, поэтому порой бывает затруднительно подобрать себе оптимальный вариант.

Простейший регулятор энергии

Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были основаны на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и сконструирован прибор, получивший название — реостат. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. Изменяя его сопротивление, регулируется и мощность.

Ток, поступая на реостат, разделяется между ним и нагрузкой. При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов. В зависимости от материала, из которого изготовлено сопротивление, реостаты могут быть:

  • металлическими;
  • жидкостными;
  • угольными;
  • керамическими.

Согласно закону сохранения энергии, забранная электрическая энергия не может просто исчезнуть, поэтому в резисторах мощность преобразуется в теплоту, и при большом её значении должна от них отводиться. Для обеспечения отвода используется охлаждение, которое выполняется с помощью обдува или погружением реостата в масло.

Реостат — довольно универсальное приспособление. Единственный, но существенный его минус — это выделение тепла, что не позволяет выполнить устройство с небольшими размерами при необходимости пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто используется в маломощных линиях бытовых приборов. Например, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости. Выполнить такой регулятор тока своими руками совсем несложно, в большей мере это касается проволочного реостата.

Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая наматывается на оправку. Регулирование электрической мощности происходит путём изменения длины проволоки.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.

На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:

  1. Фазовые. Используются для управления яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп. Другое их название — диммеры.
  2. Тиристорные. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока.
  3. Симисторные. Мощность регулируется вследствие изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку.
  4. Регулятор хода. Позволяет плавно изменять электрическую мощность, подаваемую на электродвигатель.

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:

  • плавность регулировки;
  • рабочую и пиковую подводимую мощность;
  • диапазон входного рабочего сигнала;
  • КПД.

Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

Принцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.

Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.

Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.

Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.

Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.

Фазовый способ трансформации

Сам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.

Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

При работе диммеров в широком спектре частот возбуждаются электромагнитные помехи. Такие излучения приводят к снижению КПД из-за появления паразитного тока в проводниках. Для борьбы с такими токами в конструкцию добавляются индуктивно-ёмкостные фильтры.

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

pochini.guru

Как работает однофазный тиристорный регулятор

В электротехнике довольно часто приходиться встречаться с задачами регулирования переменного напряжения, тока или мощности. Например, для регулирования частоты вращения вала коллекторного двигателя необходимо регулировать напряжение на его зажимах, для управления температурой внутри сушильной камеры нужно регулировать мощность, выделяемую в нагревательных элементах, для достижения плавного безударного пуска асинхронного двигателя – ограничивать его пусковой ток. Распространенным решением является устройство, называемое тиристорный регулятор.

Устройство и принцип действия однофазного тиристорного регулятора напряжения

Тиристорные регуляторы бывают однофазные и трехфазные соответственно для однофазных и трехфазных сетей и нагрузок. В этой статье мы рассмотрим простейший однофазный тиристорный регулятор, трехфазные – в других статьях. Итак, на рисунке 1 ниже представлен однофазный тиристорный регулятор напряжения:

Рис.1 Простой однофазный тиристорный регулятор с активной нагрузкой

Сам тиристорный регулятор обведен голубыми линиями и включает в себя тиристоры VS1-VS2 и систему импульсно-фазового управления (далее – СИФУ). Тиристоры VS1-VS2 – полупроводниковые приборы, имеющие свойство быть закрытыми для протекания тока в нормальном состоянии и быть открытыми для протекания тока одной полярности при подаче напряжения управления на его управляющий электрод. Поэтому для работы в сетях переменного тока необходимо два тиристора, включенных разнонаправлено – один для протекания положительной полуволны тока, второй – отрицательной полуволны. Такое включение тиристоров называется встречно-параллельным.

Однофазный тиристорный регулятор с активной нагрузкой

Работает тиристорный регулятор так. В начальный момент времени подается напряжение L-N (фаза и ноль в нашем примере), при этом импульсы управляющего напряжения на тиристоры не подаются, тиристоры закрыты, ток в нагрузке Rн отсутствует. После получения команды на запуск СИФУ начинает формировать импульсы управления по определенному алгоритму (см.рис. 2). 


Рис.2 Диаграмма напряжения и тока в активной нагрузке

Сначала система управления синхронизируется с сетью, то есть определяет момент времени, в который напряжение сети L-N равно нулю. Эта точка называется моментом перехода через ноль (в иностранной литературе – Zero Cross). Далее отсчитывается определенное время T1 от момента перехода через ноль и подается импульс управления на тиристор VS1. При этом тиристор VS1 открывается и через нагрузку протекает ток по пути L-VS1-Rн-N. При достижении следующего перехода через ноль тиристор автоматически закрывается, так как не может проводить ток в обратном направлении. Далее начинается отрицательный полупериод сетевого напряжения. СИФУ снова отсчитывает время Т1 относительно уже нового момента перехода напряжения через ноль и формирует второй импульс управления уже тиристором VS2, который открывается, и через нагрузку протекает ток по пути N-Rн-VS2-L. Такой способ регулирования напряжения называется фазо-импульсный.

Время Т1 называется временем задержки отпирания тиристоров, время Т2 – время проводимости тиристоров. Изменяя время задержки отпирания T1 можно регулировать величину выходного напряжения от нуля (импульсы не подаются, тиристоры закрыты) до полного сетевого, если импульсы подаются сразу в момент перехода через ноль. Время задержки отпирания T1 варьируется в пределах 0..10 мс (10 мс – это длительность одного полупериода напряжения стандартной сети 50 Гц). Также иногда говорят о временах T1 и Т2, но оперируют при этом не временем, а электрическими градусами. Один полупериод составляет 180 эл.градусов.

Что представляет выходное напряжение тиристорного регулятора? Как видно из рисунка 2, оно напоминает  «обрезки» синусоиды. Причем чем больше время Т1, тем меньше этот „обрезок“ напоминает синусоиду. Из этого следует важный практический вывод – при фазо-импульсном регулировании выходного напряжение несинусоидально. Это обуславливает ограничение области применения — тиристорный регулятор не может быть применен для нагрузок, не допускающих питание несинусоидальным напряжением и током. Так же на рисунке 2 красным цветом показана диаграмма тока в нагрузке. Поскольку нагрузка чисто активная, то форма тока повторяет форму напряжения в соответствии с законом Ома I=U/R.

Случай активной нагрузки является наиболее распространенным. Одно из самых частых применений тиристорного регулятора – регулирование напряжения в ТЭНах. Регулируя напряжение, изменяется ток и выделяемая в нагрузке мощность. Поэтому иногда такой регулятор также называют тиристорным регулятором мощности. Это верно, но все-таки более верное название – тиристорный регулятор напряжения, так как именно напряжение регулируется в первую очередь, а ток и мощность – это величины уже производные. 

Регулирование напряжения и тока в активно-индуктивной нагрузке

Мы рассмотрели простейший случай активной нагрузки. Зададимся вопросом, что изменится, если нагрузка будет иметь помимо активной еще и индуктивную составляющую? Например, активное сопротивление подключено через понижающий трансформатор (рис.3). Это кстати очень распространенный случай.


Рис.3 Тиристорный регулятор работает на RL-нагрузку

Посмотрим внимательно на рисунок 2 из случая чисто активной нагрузки. На нем видно, что сразу после включения тиристора ток в нагрузке почти мгновенно нарастает от нуля до своего предельного значения, обусловленного текущим значением напряжения и сопротивления нагрузки. Из курса электротехники известно, что индуктивность препятствует такому скачкообразному нарастанию тока, поэтому диаграмма напряжения и тока будет иметь несколько отличный характер:

Рис.4 Диаграмма напряжения и тока для RL-нагрузки

После включения тиристора ток в нагрузке нарастает постепенно, благодаря чему кривая тока сглаживается. Чем больше индуктивность, тем более сглаженная кривая тока. Что это дает практически?

— Наличие достаточной индуктивности позволяет приблизить форму тока к синусоидальной, то есть индуктивность выполняет роль синус фильтра. В данном случае это наличие индуктивности обусловлено свойствами трансформатора, но часто индуктивность вводят преднамеренно в виде дросселя.

— Наличие индуктивности уменьшает величину помех, распространяемых тиристорным регулятором по проводам и в радиоэфир. Резкое, почти мгновенное (в течение нескольких микросекунд) нарастание тока вызывает помехи которые могут препятствовать нормальной работе другого оборудования. А если питающая сеть «слабая», то бывает и совсем курьез – тиристорный регулятор может „глушить“ сам себя своими же помехами.

— У тиристоров есть важный параметр – величина критической скорости нарастания тока di/dt. Например, для тиристорного модуля SKKT162 эта величина составляет 200 А/мкс. Превышение этой величины опасно, так как может привести к выходу тиристору из строя. Так вот наличие индуктивности дает возможность тиристору остаться в области безопасной работы, гарантированно не превысив предельную величину di/dt. Если же это условие не выполняется, то может наблюдаться интересное явление – выход тиристоров из строя, притом что ток тиристоров не превышает их номинального значения. Например, тот же SKKT162 может выходить из строя при токе в 100 А, хотя он может нормально работать до 200 А. Причиной будет превышение именно скорости нарастания тока di/dt.

Кстати, надо оговориться, что индуктивность в сети есть всегда, даже если нагрузка носит чисто активный характер. Ее наличие обусловлено, во-первых, индуктивностью обмоток питающей трансформаторной подстанции, во вторых, собственной индуктивностью проводов и кабелей и, в третьих, индуктивностью петли, образованной питающими и нагрузочными проводами и кабелями. И чаще всего этой индуктивности хватает, чтобы обеспечить условие непревышения di/dt критического значения, поэтому производители обычно не ставят в тиристорные регуляторы дроссели, предлагая их как опцию тем, кого беспокоит «чистота» сети и электромагнитная совместимость устройств к ней подключенных.

Также обратим внимание диаграмму напряжения на рисунке 4. На ней также видно, что после перехода через ноль на нагрузке появляется небольшой выброс напряжения обратной полярности. Причина его возникновения – затягивание спадания тока в нагрузке индуктивностью, благодаря чему тиристор продолжает быть открытым даже при отрицательной полуволне напряжения. Запирание тиристора происходит при спадания тока до нуля с некоторым запаздыванием относительно момента перехода через ноль.

Случай индуктивной нагрузки

Что будет если индуктивная составляющая много больше составляющей активной? Тогда можно говорить о случае чисто индуктивной нагрузки. Например, такой случай можно получить, отключив нагрузку с выхода трансформатора из предыдущего примера:


Рисунок 5 Тиристор регулятор с индуктивной нагрузкой

Трансформатор, работающий в режиме холостого хода – почти идеальная индуктивная нагрузка. В этом случае из-за большой индуктивности момент запирания тиристоров смещается ближе к середине полупериода, а форма кривой тока максимально сглаживается до почти синусоидальной формы:


Рисунок 6 Диаграммы тока и напряжение для случая индуктивной нагрузки

При этом напряжение на нагрузке почти равно полному сетевому, хотя время задержки отпирания составляет всего половину полупериода (90 эл.градусов) То есть при большой индуктивности можно говорить о смещении регулировочной характеристики. При активной нагрузке максимальное выходное напряжение будет при угле задержки отпирания 0 эл.градусов, то есть в момент перехода через ноль. При индуктивной нагрузке максимум напряжения можно получить при угле задержки отпирания 90 эл.градусов, то есть при отпирании тиристора в момент максимума сетевого напряжения. Соответственно, случаю активно-индуктивной нагрузки максимум выходного напряжения соответствует углу задержки отпирания в промежуточном диапазоне 0..90 эл.градусов.

www.zvezda-el.ru

Тиристорные регуляторы мощности ТРМ отечественного производства МЕАНДР

 Не секрет, что полупроводниковые приборы обладают одним из самых высоких КПД и высокой надежностью в эксплуатации. На данный момент цена на них существенно снизилась, а функционал вырос, что делает продукцию на полупроводниках отличным решением для промышленных объектов и систем процессов автоматизации производств.

 Представляем разработанные и изготовленные нами Тиристорные регуляторы мощности ТРМ-1М, ТРМ-2М и ТРМ-3М. Приборы представляют собой силовое полупроводниковое устройство с помощью которого возможно менять выходную мощность от 6% до 94% с различной дискретностью. В качестве нагрузки возможны: различные тэны, инфракрасные нагреватели, лампы освещения, трансформаторы и т.д.


Основные преимущества:

- ЦЕНА!

- габариты исполнения (на сегодняшний момент одни из самых компактных вариантов подобного рода устройств)

- индикация выходной мощности, тока, напряжения на ярком контрастном трех разрядном дисплее (постоянный контроль выходных значений позволит on-line контролировать производственный процесс)

- 5 способов управления тиристорами в одном регуляторе (управляется программно, что расширяет сферу использования одной и той же модели, делая прибор абсолютно универсальным)

- линейная зависимость выходного напряжения или мощности от входного сигнала (в результате 100% контроль за напряжением или мощностью подаваемым в нагрузку)

- отдельное программируемое реле (еще больше автоматизирует процесс производственного цикла)

- защита от короткого замыкания в нагрузке с помощью быстродействующего предохранителя (почти всегда на складе есть запасные).


 ТРМ-1М представляет собой однофазный регулятор с возможностью внешнего управления посредством: токовой петли (4-20mA, 0-20mA), напряжением (0-10В,0-5В и т.д.), потенциометра (10-50кОм), сухой контакт, по протоколу Modbus через  RS485 интерфейс. Также есть возможность задания и просмотра параметров на лицевой панели.
Являясь полностью цифровым устройством, возможности изменяемых параметров достаточно обширны.

 ТРМ-2М и ТРМ-3М представляют собой двух- и трехфазные регуляторы соответственно.


Существуют 2 основных метода управления тиристорами

Фазовое управление тиристором

Числоимпульсное управление тиристором

Применение

тэны, трансформаторы, инфракрасные нагреватели, лампы накаливания (освещение)

Применение

конденсаторные установки, тэны

Плюсы

- плавность регулировки

- возможность плавного пуска

- работа с малоинерционной нагрузкой

Плюсы

- отсутствие импульсных помех

- отсутствие искажения формы тока

Минусы

- импульсные помехи

- нелинейные искажения формы тока

Минусы

- отсутствие плавной регулировки

- не работает с индуктивной нагрузкои и освещением

- отсутствие плавного запуска

Вывод: данный метод расчитан для регулирования первичной обмотки транформаторов, тэнов с малым инерционным запасом (ламп нагрева, инфракрасных ламп, освещения).

Вывод: данный метод расчитан на чисто активную (резистивную) нагрузку, тэны с достаточным временем инерции.

 

meandr.ru

Однофазные тиристорные регуляторы мощности ТРМ-1 отечественного производства

Напряжение питания схемы управления

180-250В, 45-65Гц

Напряжение питания нагрузки

100-480В, 50-60Гц

Максимальное значение тока в нагрузке

30-720А

Минимальный ток нагрузки, не менее 1% (от Iном)

Способы регулирования мощности в нагрузке

Изменением угла (фазы) открывания тиристора (Phase Angle)

Числоимпульсный способ управления - включение тиристоров при переходе напряжения через ноль (Zero Crossing)

Пакетный способ управления

Пакетный способ управления с режимом плавного пуска «разогрева»

Пакетный способ управления с режимом однократного плавного пуска «разогрева»

Входные управляющие воздействия

Вход разрешения работы "ПУСК"

Cухой контакт или открытый коллектор NPN-транзистора

     Вход управления 1

Входное напряжение управления

0-5В/0-10В (выбирается в меню)

Линейность характеристики не хуже (от максимального значения напряжения управления) 2%
Стабильность характеристики не хуже (от максимального значения напряжения управления) 2%

Максимальное допустимое входное напряжение

11В

Входной ток управления

0-20мА/4-20мА (выбирается в меню)

Максимально допустимый входной ток

40мА

     Вход управления 2

Входное напряжение управления

0-5В

Максимальное допустимое входное напряжение

5,5В

     Выход

Встроенное реле

1 переключающая группа

Максимальное коммутируемое напряжение (АС1)

АС250В

Максимальное коммутируемый ток (АС1) АС250В

Прочие

Габаритные и установочные размеры

см.таблицу ниже

Устойчивость к воздействию пачек импульсов в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51317.4.4-99

Степень жёсткости 3 (2кВ/5кГц)

Устойчивость к воздействию импульсов большой энергии в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51317.4.5-99

Степень жёсткости 3 (2кВ)

Степень защиты (по передней панели/по клеммам подключения)

IP00/IP00

Максимальное напряжение изоляции 2500В/1мин

Климатическое исполнение

УХЛ4

Диапазон рабочих температур

-25…+550С*

Масса (по исполнениям)

ТРМ-1М-30, ТРМ-1М-45, ТРМ-1М-60, ТРМ-1М-80

1,8кг

ТРМ-1М-100 2кг
ТРМ-1М-125 2,8кг
ТРМ-1М-150 3кг
ТРМ-1М-180 3,3кг
ТРМ-1М-230 8,3кг
ТРМ-1М-300, ТРМ-1М-380 8,6кг
ТРМ-1М-450 13кг
ТРМ-1М-580 16кг
ТРМ-1М-720  

Режим работы

круглосуточный

Энергопотребление платы питания

не более 2Вт

Энергопотребление вентилятора (на тиристорных регуляторах с номинальным током 100А и выше)

Вентилятор 80мм

Не более 14Вт

Вентилятор 120мм

Не более 20Вт

Удельное тепловыделение

1,5Вт/А

 

 

Усилие затяжки сигнальных клемм и клемм питания регулятора

0,4-0,6Н*м

Усилие затяжки винтов крепления предохранителя

Модели с номинальным током до 100А включительно

3Н*м

Модели с номинальным током свыше 100А

5Н*м

Усилие затяжки винтов силового ввода

Винт М6

2,5-4Н*м

Винт М8

5-8Н*м

Винт М10

7-10Н*м

Уровень шума вентиляторов

Вентилятор 80мм

32Дб

Вентилятор 120мм

50Дб

Способ управления тиристором

статический

* При температуре выше +350C требуется запас по току

meandr.ru

9. Трехфазные тиристорные регуляторы

Трехфазные тиристоры напряжения с естественной коммутацией (ТРНЕ) (рис.9.1) могут работать как с нулевым про­водом (показанным штриховой линией) так и без него. Обе схемы содержат по три пары встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных в цепь нагрузки. Включение тиристоров между сетью и нагрузкой (рис. 9.1, а) позволяет соединять сопро­тивления трехфазной нагрузки в звезду или в треугольник, а включение после нагрузки (рис. 9.1, б) обеспечивает шунтирование тиристоров при трехфазном коротком замыкании нагрузки, предотвращая прохождение через них больших токов.

Управление тиристорами ТРНЕ производится широкими импульсами с длительностью не менее 90°. Импульсы следуют друг за другом через 60° в порядке нумерации тири­сторов на схеме по перекрестному принципу и все одновременно регулируются по фазе на угол α.

На рис. 9.2 приведены два возможных варианта формирования одного из шести таких импульсов, предназначенного, в частности для управления тиристором VS1 (см.рис. 9.1). Для уменьшения мощности выходных каскадов системы управления (СУ) им­пульсы формируют с высокочастотным заполнением. В первом варианте построения СУ вместе с регулированием угла α смещаются и фронт, и срез импульса (рис.9.2, а), во втором варианте смещается только фронт (рис. 9.2, б).

Процессы формирования напряжения на нагрузке в обеих схемах (см. рис. 9.1, а,б) иден­тичны.

В схемах с нулевым проводом процессы формирования напряжения в каждой фазе нагрузки не зависят от работы соседних фаз. Мгновенные значения фазных на­пряжений для этого случая при R- и L-нагрузке представлены соответственно на рис.9.3, а, б.

Анализ регулировочных свойств ТРНЕ удобно производить в относительных единицах. Для этого производят расчеты степени регулирования по формуле:

,

где  U2α – регулируемое напряжение нагрузки; U1 – напряжение сети.

Угол управления для схемы с нулевым проводом регулируется от φн до 180°, а сте­пень регулирования (ε) действующих значений напряжений при R- и L-нагрузке опре­деляется по выражениям:

а) R-нагрузка    φн = 0°,   0°180°

;                                                    (9.1)

б) L-нагрузка   φн = 90°,  90°180°

.                                                  (9.2)

При R-нагрузке без нулевого провода следует различать три характерных интер­вала регулирования α:

1) первый ;

2) второй ;

3) третий  .

Для этих интер­валов мгновенные значения фазных напряжений на нагрузке имеют вид, представленный соответственно на рис. 9.4, а, рис. 9.4, б и рис. 9.4, в. На этих рисунках представлены также интервалы проводимости тиристоров VS1-VS6, пояс­няющие принцип действия ТРНЕ.

Для указных на рис. 9.4 интервалов степень регулирования напряжений при симмет­ричной R-нагрузке и при симметричном управлении определяется следующим образом:

,       0°60°;                                     (9.3)

,        60°90°;                             (9.4)

,   90°150°.                            (9.5)

При L-нагрузке угол α регулируется от φн  = 90° до φн  = 150° . При этом разли
чают два интервала:  α  и  α , на которых работает разное количество тиристоров (рис. 9.5).

Степень регулирования напряжения при симметричной L-нагрузке и симметрич­ном управлении определяется следующим образом:

,      90°120°;                                 (9.6)

,       120°150°.                            (9.7)

Выражения (9.3) и (9.4) при α = 60° имеют одно и то же значение:

,

а выраже­ния  (9.4) и (9.5) при  α = 90° – значение

.

Выражения  (9.6) и (9.7)  при  α = 120°  имеют также одно значение:

.

Зависимости ε = f(α) для трехфазных схем ТРНЕ без нулевого провода рассчитанные по формулам  (9.3) – (9.7)  и с нулевым проводом, рассчитанные по формулам  (9.1) и (9.2) приведены на рис. 9.6. На этих графиках выделены характерные точки, и штриховкой показаны области изменения ре­гулировочных характеристик ТРНЕ в зависимости  от φн.

С помощью аналитических соотношений покажем, что при работе тиристорных регуля­торов напряжения от сети с синусоидальным напряжением на активную нагрузку (φн = 0°) справедливо тождество:

.                                                          (9.8)

С учетом тождества (9.8) на графиках (рис. 9.6) при φн = 0 изображены также зависимости коэффициента мощности μ от угла управления α.

Коэффициент мощности ТРН равен:

,                                        (9.9)

где  ν – коэффициент искажения входного тока; Im1(1)= ,  – амплитуда и фаза первой гармо­ники входного тока и его действующее значение;  A1, В1  – коэффициент ряда Фу­рье для первой гармоники.

После преобразования формулы (9.9) получим:

.

И с учетом, что

;

,

окончательно получим:

 .                                               (9.10)

Действующее значение выходного напряжения ТРН равно:

.

На основании уравнений  (9.9) и (9.10) справедливо тождество (9.8). Оно справедливо для лю­бых схем ТРН с естественной и искусственной коммутацией тиристоров при работе от синусоидальной сети на активную нагрузку. 

electrono.ru

0 comments on “Трехфазный тиристорный регулятор мощности – Трехфазный симисторный (тиристорный) регулятор мощности на микроконтроллере

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *