Одноканальные и двухканальные системы регулирования тока при совместном управлении реверсивными ТП

Сист. с совместным управлением подразделяются на два типа:

a1.Сист. с одноканальным управлением, или сист. с жестким однозначным согласованием углов управления реверсивных групп ₁ aи ₂;

2.Сист. с двухканальным управл-ем, или сист. с автоматич. регулир-ем уравнит. тока.

aВ одноканальных сист. имеется лишь 1 канал управл-я, по которому осуществляется одновременное воздействие на углы управл-я обеих вентильных групп. При этом обеспечивается однозначное жесткое соответствие м/у углами управл-я ₁ aи ₂ aгрупп, т.е. каждому значению угла управл-я первой группы ₁ aсоответствует строго определенное значение угла управл-я др. группы ₂a. Соотношение м/у углами ₁ aи ₂ определяется принятым законом согласования, хар-ками сист. управл-я и ее настройкой.

«-»сист. с одноканальным управл-ем: вел-на уравнит. тока зависит от свойств системы.

«+»:предельное быстродействие электропривода.

В двухканальных сист. имеются 2 отдельных канала управл-я. Один из каналов воздействует на работающую группу вентилей и тем самым определяет основной режим работы эл.привода. Второй канал управл-я воздействует на неработающую группу вентилей и служит для регулир-я вел-ны уравнит. тока. Поэтому двухканальные сист. управл-я называют также сист. с автоматич. регулированием уравнит. тока.

«-» сист. с двухканальным управл-ем:большая сложность систем управления по сравнению с одноканальными системами.

«+»:предельное быстродействие электропривода. При этом в отличие от одноканальных систем вел-на уравнит тока ограничивается не только в установившихся режимах, но и во время переходных процессов.

Перекрестная

^ 27. Раздельное управление реверсивными группами. Автоматический выбор работающей группы в зависимости от знака ошибки регулирования.

Наиболее эффективным способом ограничения уравнительного тока является раздельное управление вентильными группами. В электроприводах с раздельным управлением импульсы в любом режиме работы электропривода подаются только на одну группу вентилей реверсивного преобразователя, и ток протекает только через эту гру4) раза его массу.¸ппу. Так как другая группа вентилей при этом заперта, то тем самым, полностью исключается возможность возникновения уравнительных токов, и в электроприводах с раздельным управлением не требуется установка уравнительных дросселей. Это позволяет значительно сократить объем реверсивного преобразователя и примерно в (2

Структурная схема реверсивного вентильного электропривода с раздельным управлением приведена на рис 55:

Важнейшей составной частью системы управления этих электроприводов является логическое переключающее устройство- ЛПУ. Это устройство на основании сопоставления командных сигналов (U_з ) и сигналов обратных связей ( U_о.н.), характеризующих действительное состояние электропривода, дает разрешение на включение тиристоров той из реверсивных групп, которая должна пропускать ток, и вырабатывает запрещающий сигнал U_з.в. (U_з.н.) , который не допускает подачи управляющих импульсов на тиристоры неработающей группы. Последнее условие должно строго выполняться, т.к. из-за отсутствия уравнительных дросселей при одновременном включении тиристоров в реверсивных группах ТПВ и ТПН возникает междуфазное короткое замыкание.

10) миллисекунд.¸По этой же причине не допустима подача включающих импульсов на группу, вступающую в работу, до тех пор, пока не прекратится протекание тока через группу, заканчивающую работу. В связи с этим в системе управления должна быть предусмотрена токовая блокировка, работающая от датчика тока ДТ. Длительность бестоковой паузы обычно составляет (3

Для предотвращения аварийных режимов системы управления тиристорных электроприводов с раздельным управлением должны обеспечивать выполнение следующих условий:

1. Недопустимость одновременной подачи управляющих импульсов на обе выпрямительные группы;
2. Поддержание подачи управляющих импульсов на тиристоры инверторной группы при наличии тока в ней;
3. Запрет включения одной выпрямительной группы при наличии тока в другой;
4. При переключении групп должна обеспечиваться “аппаратная пауза”, в течение которой снимаются управляющие импульсы с обеих групп.

В зависимости от требуемого направления вращения и уровня скорости, и действительного направления вращения и величины фактической скорости двигателя и направления момента нагрузки производственной машины система управления должна подключать ту или иную группу преобразователя и устанавливать необходимую величину угла управления вентилей. Выбор работающей группы осуществляет ЛПУ.

Существуют два наиболее применяемых способа раздельного управления:

1. Управление, осуществляющее выбор работающей группы в функции знака сигнала рассогласования заданной частоты вращения двигателя и ее фактического значения;
2. Система самонастройки (система “сканирующей логики”).

Системы, работающие в зависимости от знака сигнала рассогласования.

На входы ЛПУ подаются два сигнала:

1. Сигнал наличия тока преобразователя;
2. Сигнал “ошибки” замкнутой системы автоматического регулирования.

Ud_вх = U_з - U_о.н

где: U_з - задающее напряжение. Оно задает направление вращения и уровень частоты вращения.

U_о.н. - напряжение обратной связи, характеризующее действительное направление вращения и величину частоты вращения.

Udт.е. включению группы “Вперед” соответствует положительное значение _вх , работе группы “Назад” - отрицательное.

Эта возможность и используется в электроприводе рассматриваемого типа.

+ раздельного управления:

• Отсутствие уравнительного тока
• Более высокий КПД
• Возможность полного использования трансформатора по U S
• Меньше вероятность опрокидывания инвертора

- :

• Усложнение системы управления
• Необходима пауза между работой групп
• Возможность возникновения толчков тока при переключении групп

28. Системы самонастройки (сканирующей логики) при раздельном управлении ТПР.

Работа систем самонастройки основана на автоматическом “поиске” группы, в которой существуют условия для протекания тока нагрузки.

Структурная схема реверсивного вентильного электропривода с одной из более простых систем самонастройки показана на рис 57а. На рисунке 57б приведены диаграммы, поясняющие ее работу.

Рис 57 б)

Переключения реверсивных групп осуществляются с помощью блока реверса БР, состоящего из логического переключающего устройства ЛПУ и мультивибратора МВ. Работа ЛПУ происходит, в основном, так же, как и в ранее рассмотренной схеме. Отличие состоит лишь в том, что на его переключающий вход здесь поступает не сигнал рассогласования, а знакопеременное напряжение от внешнего источника- мультивибратора МВ.(В качестве источника переменного переключающего напряжения U_периногда используется питающая сеть 50 Гц).

При отсутствии тока в преобразователе, мультивибратор работает в режиме автоколебаний и ЛПУ непрерывно переключается, периодически выдавая запрещающие сигналы U_з.в и U_з.н на соответствующие группы вентилей, разрешая, тем самым, попеременно работать то одной, то другой.

Если подать команду на пуск двигателя в направлении “Вперед”, то под действием напряжения управления U_У aугол управления группы ТПВ _в уменьшится, а угол управления группы ТПН увеличится. Тогда при очередном включении группы “Вперед” в ней возникнет ток, и двигатель начнет разгоняться в направлении “Вперед”. Одновременно с этим с датчика тока ДТ на мультивибратор и ЛПУ будет подан сигнал токовой блокировки U_i , который запретит дальнейшее переключение как мультивибратора, так и ЛПУ. Тем самым будет зафиксирована работа группы “Вперед” и заблокирована работа группы “Назад”. Это состояние будет сохраняться на протяжении всего времени протекания тока в группе “Вперед” (интервал t₁- t₂).

Если за счет уменьшения управляющего напряжения U_У будет подана команда на снижение частоты вращения (момент времени t₂), то угол управления группы ТПВ увеличится, а группы ТПН - уменьшится. ЭДС группы “Вперед” сделается меньше ЭДС двигателя, и ток якоря начнет снижаться. После снижения последнего до значения тока удержания i_уд снимется токовая блокировка с мультивибратора, последний переключится в противоположное состояние, и на ранее работавшую группу с ЛПУ поступит запрещающий сигнал U_з.в td. По истечение времени аппаратной паузы _н, необходимой для снижения тока от значения тока удержания i_уд до нуля, снимется запрещающий сигнал U_з.н с группы ТПН (момент времени t₃). Если при этом ЭДС этой группы окажется меньше ЭДС двигателя, то через группу “Назад” потечет ток и вновь вступит в действие токовая блокировка. Последняя на этот раз зафиксирует работу группы “Назад” и запретит переключение мультивибратора и ЛПУ в противоположное состояние до тех пор, пока будет существовать ток в этой группе. Если управляющее напряжение будет изменяться в прежнем направлении, то двигатель вначале будет тормозиться в режиме рекуперативного торможения, а затем, после изменения полярности управляющего напряжения начнет разгоняться в противоположном направлении.

UdВ системе самонастройки переключения групп начинается при любой частоте вращения и любом направлении вращения двигателя после снижения тока до нуля. Поэтому, если при снижении величины “ошибки” _вх UdЭДС работающей вентильной группы ТПВ окажется ниже ЭДС двигателя, и ток снизится до нуля, то сразу же автоматически, независимо от того, изменился знак _вх, или нет, произойдет переключение групп, и двигатель перейдет в режим рекуперативного торможения. В рассмотренном ранее примере работы шахтной подъемной установки при приближении подъемных сосудов к точке “равновесия” может произойти несколько смен режимов работы электропривода- с двигательного на тормозной и обратно.

30. КПД и коэффициент мощности тиристорного электропривода постоянного тока

Понятие мощности, выделяемой в цепи нагрузки постоянного тока, может иметь двоякий смысл.

С одной стороны- это мощность P_d , определяемая как произведение постоянных составляющих (средних значений) выпрямленного тока I_d и напряжения U_d :

P_d = U_d * I_d (3-56)

С другой стороны, действительная полная мощность P_d, выделяемая в нагрузке, определяется как средняя мощность от мгновенных значений тока i¢_d и напряжения u_d в нагрузке за период повторяемости формы выпрямленного напряжения:

(3-57)

где T - период повторяемости формы выпрямленного напряжения.

idРазница в значениях этих мощностей обусловлена наличием пульсаций в выпрямленном напряжении и в токе нагрузки. Так, если обозначить пульсации в виде переменных составляющих _d udи _d, то можно записать:

(3-58)

idОчевидно, что в случае идеально сглаженного тока нагрузки, когда _d udравен нулю (_d может быть не равен нулю), значения мощностей P_d и P_d совпадают.¢

Основные потери активной мощности имеют место в следующих частях тиристорных преобразователей:

• PdВ трансформаторе _т ;
• PdВ тиристорах преобразователя _в;
• PdВо вспомогательных устройствах _всп (в системах управления, защиты, охлаждения, сигнализации и др.);
• PdДополнительные потери _доп (потери, обусловленные пульсациями напряжения и тока на нагрузке, потери при переключениях вентилей).

С учетом этих составляющих для преобразователя КПД определяется из следующего соотношения:

= (Uh_d I_d) / (U_d I_d Pd+ _т Pd+_в Pd+_всп Pd+_доп) (3-59)

0.8).¸0.9). ТП малой и средней мощности имеют КПД (0.7¸Изготавливаемые в настоящее время ТП большой мощности имеют КПД в пределах (0.85Коэффициентом мощности в установках переменного тока называется отношение активной мощности, потребляемой установкой к полной.

При определении коэффициента мощности ТП необходимо учитывать несинусоидальность потребляемого им из сети тока.

На рис 60 представлены диаграммы напряжения u₁ питающей сети и тока i₁Lw, потребляемого однофазным мостовым ТП из сети при допущении идеальной сглаженности выпрямленного тока (_н ) и мгновенной коммутации.¥=

Из несинусоидального тока i₁ может быть выделена первая гармоника i₁₍₁₎, отстающая от напряжения u₁ . Соответственно активная мощность P, потребляемая преобразователем, выражается следующей формулой:jна угол

P = U₁ I₁₍₁₎ (3-60)jcos

где U₁ - действующее напряжение сети;

I₁₍₁₎ - действующее значение первой гармоники тока, поступающего из сети;

- угол сдвига первой гармоники тока по отношению к напряжению питающей сети.j

Полная мощность, потребляемая выпрямителем, на основании общего определения может быть записана в виде:

(3-61)

где I₁ - действующее значение несинусоидального тока, поступающего из сети;

I_n - действующее значение его n-ой гармоники.

Коэффициент мощности преобразователя:

(3-62)

, определяемым как отношение действующего значения первой гармоники тока к действующему значению всего тока.nСтепень несинусоидальности тока в данном случае характеризуется коэффициентом искажения формы первичного тока

Для несинусоидального тока помимо активной мощности P и реактивной мощности Q вводится понятие мощности искажения T, определяемой как:

(3-63)

Мощность искажения T характеризует степень различия в формах кривых тока и напряжения. Для рассматриваемого случая форма кривой напряжения питающей сети- синусоидальная, а тока - прямоугольная, поэтому мощность T отлична от нуля.

LwИз рис 60 видно, что для идеализированной схемы однофазного выпрямителя (при _н = 0) ток ig и угла коммутации ¥= ₁₍₁₎отстает от напряжения u₁ . Поэтому коэффициент мощности можно выразить как:a, равный углу jна угол

(3-64)a cos n = c

.nПри синусоидальном первичном напряжении получается, что чем ближе форма первичного тока к синусоиде, тем ближе к единице коэффициент

На рис 61 показаны формы первичного тока для различных схем преобразователей, которые получаются при идеальном сглаживании выпрямленного тока I_d. Приведены, так называемые “коммутационные функции” для однофазной мостовой (а), 3-х фазной нулевой (б), 3-х фазной мостовой (в) и для 12-ти пульсной (г) схем выпрямления.

приближается к единице.nМы видим, что по мере увеличения пульсности форма первичного тока приближается к синусоиде и, значит, коэффициент искажения

) может быть определен по приближенной формуле:j. В этом случае коэффициент сдвига (cos gДля более точного определения коэффициента мощности необходимо учитывать угол коммутации

/2)) (3-65)g + (a = cos (jcos

, это влияние незначительно.° не превосходит 30g, но в большинстве режимов работы, когда n также влияет на коэффициент gУгол коммутации

.aИз вышеизложенного следует, что коэффициент мощности вентильного преобразователя носит индуктивный характер (преобразователь потребляет из сети реактивную мощность) и в основном определяется углом управления

При определении энергетического режима работы силовой установки (тиристорного преобразователя) важно выяснить, когда она является приемником электрической энергии и когда- источником. Для определения этого необходимо воспользоваться известными признаками источника и приемника, что рассмотрено в параграфе 3.3.1. Эти признаки нужно применить к таким объектам энергетического процесса, как питающая сеть и силовая установка (ТП).

Рассмотрим диаграммы напряжения и тока, изображенные на рис 60.

Здесь питающее напряжение u₁ синусоидальное. Ток представлен первой гармоникой в общем несинусоидальном токе i₁₍₁₎ . Из диаграммы видно, что на интервале 0-1 напряжение u₁ и ток i₁₍₁₎ имеют разные знаки, т.е. их направление не совпадают. Это значит, что на интервале 0-1 сеть является приемником электроэнергии, а силовое устройство, подключенное к сети, - источником.

На участке 1-2 знаки напряжения и тока одинаковы. Напряжение и ток по направлению совпадают. Здесь сеть- источник энергии, силовая установка- приемник.

= 1).j). Наибольшее значение он имеет при полной сонаправленности полуволны тока с полуволной напряжения сети, или при полной противонаправленности полуволны (cos jВ зависимости от соотношения длительности интервалов времени 0-1 и 1-2 изменяется коэффициент сдвига (cos

.°Наименьшее значение коэффициент сдвига имеет при отставании синусоиды тока от синусоиды напряжения на угол 90

^ 31.Влияние работы вентельного электропривода на питающую сеть.

Так как в вентильном электроприводе постоянного тока имеет место непосредственная связь нагрузки с сетью, то все процессы, происходящие в цепи нагрузки, оказывают существенное влияние на питающую сеть.

Как правило, это влияние негативно. Этот отрицательный фактор проявляется в виде искажений 3-х фазного синусоидального напряжения питающей сети.

Перечислим виды возможных искажений напряжения и причины, их вызывающие:

• Снижение действующего значения переменного напряжения вследствие потребления из сети активной мощности. Этот вид влияния имеет место не только в вентильном электроприводе, он характерен для любого типа электропривода.
• Индуктивная составляющая тока сети вызывает намагничивание железа всех трансформаторов, по обмоткам которых она протекает, и снижает общий коэффициент мощности сети. Намагничивая железо трансформаторов, эта составляющая тока приближает трансформаторы к насыщению, снижая их перегрузочную способность.
• Несинусоидальность тока, потребляемого тиристорным преобразователем, а также возможная асимметрия тока в фазах вызывают искажения питающего напряжения, т.е. отклонение формы напряжения от синусоидального и сдвиг фазных, а значит, и линейных синусоид, относительно друг друга.
• Коммутационные провалы в кривых синусоид питающего напряжения. Эти провалы вызваны тем обстоятельством, что в интервале коммутации имеет место междуфазовое короткое замыкание коммутируемых фаз. При этом ток в одной фазе сети интенсивно снижается от значения I_d до нуля, а в другой с такой же скоростью увеличивается от нуля до I_d .

Таким образом, изменение тока в индуктивностях сети вызывает появление ЭДС самоиндукции, которая проявляется в виде более или менее глубоких провалов в синусоидах напряжения (рис 62).

Глубина провалов зависит от соотношения мощностей вентильного электропривода и мощности короткого замыкания сети.

Чем выше мощность последней, тем менее глубокими являются провалы напряжения. Эти провалы напряжения не безвредны. Их можно рассматривать как высокочастотные искажения питающего напряжения.

^ 32. Способы увеличения коэффициента мощности.

увеличивается реактивная мощностьaС ростом угла управления Q, потребляемая преобразователем из сети, а его коэффициент мощности согласно (3-62) становится меньше, т.е. ухудшается.

Это явление снижает технико-экономические характеристики электрической сети. Поэтому на практике часто принимают меры по повышению коэффициента мощности вентильных электроприводов. Принятие таких мер тем более целесообразно, чем выше мощность электропривода, т.к. в этом случае даже небольшое повышение коэффициента мощности дает значительный экономический эффект за счет экономии электрической энергии.

1. Простейшим способом повышения коэффициента мощности является установка источников реактивной мощности, например, конденсаторов на первичной стороне трансформатора, питающего преобразователь. Емкость, включенная на синусоидальное напряжение, обеспечивает опережающий сдвиг тока относительно напряжения, т.е. эти устройства вырабатывают реактивную мощность и, таким образом, компенсируют отставание тока от напряжения, вызванное работой ТП на активно- индуктивную нагрузку.
2. Для мощных электроприводов нашли применение преобразовательные установки с последовательным соединением двух преобразователей, каждый из которых состоит из 3-х фазной мостовой схемы с питанием от отдельных трансформаторов или от одного трансформатора с двумя системами вторичных обмоток.

Мосты рассчитываются на половинное напряжение и на полный ток нагрузки, т.е. на половину полной мощности преобразовательной установки.

Такой преобразователь с двумя мостами работает следующим образом.

aЕсли оба моста полностью включены (₁ a=₂ a=0),напряжение преобразователя максимальное. При регулировании напряжения в сторону снижения вначале изменяется угол ₁ b®bи снижается выпрямленное напряжение одного моста, а напряжение второго моста остается постоянным. Когда напряжение первого моста снижается до нуля, результирующее напряжение преобразователя снижается до половинного значения, а при переводе первого моста в инверторный режим (_mina) напряжение преобразователя стремится к нулю. Затем увеличивается угол управления ₂ второго моста и напряжение преобразователя стремится к максимальному отрицательному в инверторном режиме.

Таким образом, напряжение преобразователя определяется соотношением:

U_{d å} = U_{d0 å} a((cos ₁ a+ cos ₂)/2) (3-66)

Описанный способ управления преобразователем называют согласно-встречным управлением.

Одним из достоинств рассмотренной схемы последовательного соединения мостов является значительное уменьшение потребления реактивной мощности и повышение коэффициента мощности.

a близком к нулю, или в инверторном режиме при угле aЭто связано с тем, что при регулировании напряжения один из мостов всегда работает с минимальным потреблением реактивной мощности, т.е. этот мост работает в выпрямительном режиме при значении угла ₁ .°близком к 180

Потребляемая реактивная мощность всего преобразователя определяется, в основном, реактивной мощностью второго моста. Эта мощность вдвое меньше реактивной мощности одномостового преобразователя, т.к. мощность каждого моста в двухмостовой схеме равна половине полной мощности преобразовательной установки.

1. Использование трансформатора с расщепленной обмоткой
2. Использование нулевого вентиля
3. Использование переходящего угла управления
4. Использование широтноимпульсной коммутации

^ 34. Принципы импульсного регулирования постоянного напряжения

В основе работы импульсных преобразователей лежит следующий принцип. Предположим, что нагрузка подключена к источнику напряжения через ключевой элемент “к”, который периодически замыкается и размыкается.

Время замкнутого (t_р) и разомкнутого (t₀) состояний ключа можно автоматически изменять, воздействуя на него сигналами, поступающими из системы управления “СУ”. В результате к нагрузке будет приложено импульсное напряжение, форма которого соответствует диаграмме, представленной на рис 64б.

Очевидно, что среднее значение напряжения на нагрузке будет зависеть от соотношения времени замкнутого и разомкнутого состояний ключа К.

Согласно определению среднего значения напряжения можно записать:

(4-67)

где U_d - среднее значение напряжения на нагрузке;

= tt_р + t₀ - период переключения ключа или время цикла регулирования;

- частота переключения ключа.t = 1/¦

Отношение (t_р , можно регулировать выходное напряжение на нагрузке.g называют коэффициентом заполнения периода рабочим импульсом. Изменяя g) = t/

можно рассматривать как широтно-импульсное регулирование напряжения на нагрузке.gРегулирование напряжения в рассматриваемой схеме за счет изменения коэффициента

Возможны три способа регулирования напряжения:

1. Широтно-импульсное регулирование (ШИР), когда время t_р - постоянная;¦- переменное, а частота
2. Частотно- импульсное регулирование (ЧИР), когда время t_р - переменная;¦- постоянное, а частота
3. Широтно-частотное регулирование, когда время t_р - переменные.¦и частота

Чаще всего используется первый способ регулирования выходного напряжения. Его мы будем рассматривать.

соотношениями:gТаким образом время рабочего импульса и время паузы связаны с

t_р ttg= ₀t)g= (1-

Схема регулирования напряжения и диаграмма, изображенные на рис 64, могут быть реализованы лишь при активном сопротивлении нагрузки.

При использовании импульсного регулирования в системах электропривода нагрузка имеет активно- индуктивный характер и часто в составе нагрузки присутствует источник ЭДС.

В таком случае должен быть предусмотрен обратный вентиль. Он обеспечивает непрерывность тока в нагрузке при разрыве цепи импульсным элементом (ключом). На рис 65 изображена схема диаграммы напряжения и тока при активно- индуктивной нагрузке с противо-ЭДС.

На основании баланса энергии, поступающей в нагрузку из сети (от U_пит) и энергии, которая тратится в нагрузке, выявим зависимость между средним значением тока, напряжением питания U_пит , ЭДС нагрузки E_н . При получении этой зависимости введем допущение, что среднее и действующее значение тока в нагрузке равны. Это может иметь место при идеальной сглаженности тока (если Lgи коэффициентом _н ).¥=

U_н I t_р = E_н I t_р + I² R_н t_р + W_L (1)

W_L = E_н I t₀ + I² R_н t₀

U_н I t_р = E_н + ItI ² R_н t

U_н t_р = E_н + It R_н t

, тогда:tРазделим левую и правую части на

U_н = Eg_н + I R_н

= (Eg_н + I R_н )/ U_н

I = (U_н - Eg_н )/ R_н

Рис 65

1. ^ Принципы действия некоторых тиристорных ключей импульсных преобразователей.

Способы реализации импульсных элементов (ключей).

Импульсные элементы (бесконтактные ключи) могут быть реализованы на базе тиристоров или силовых транзисторов, работающих в режиме переключения.

Тиристоры являются приборами с неполной управляемостью, поэтому для выключения тиристора, включенного на постоянное напряжение, необходимо использовать искусственную коммутацию, для чего в коммутирующем устройстве должен быть элемент, запасающий энергию в виде электрического или магнитного поля (емкость, или эл. магнитный элемент). Эта энергия используется для выключения тиристора, проводящего ток.

Импульсные преобразователи на тиристорах.

Оптимальная частота импульсных регуляторов составляет примерно 100 - 400 Гц.

Наиболее простой вариант тиристорного ключа представлен на рис 65. Здесь используется искусственная коммутация с помощью коммутирующей емкости C_к, подключаемой параллельно тиристору V_s1 другим тиристором V_s2. Ключ работает следующим образом:

Когда включен рабочий тиристор V_s1, нагрузка (якорь двигателя М) оказывается подключенной к напряжению U_пит. Под действием напряжения на нагрузке заряжается конденсатор C_к по цепи: верхняя щетка М-R₁-C_к - нижняя щетка М - с полярностью, указанной на рисунке.

После заряда C_к в момент, когда подан управляющий импульс на V_s2, он включается, подключая C_к параллельно V_s1 .

Ток разряда конденсатора течет в направлении, противоположном прямому току вентиля V_s1 , вызывая его выключение. Значение сопротивления R₁ выбирается из расчета, чтобы ток V_s2 был меньше тока удержания этого тиристора. Это означает, что после разряда емкости C_к и выключения V_s1 тиристор V_s2 тоже выключится. Наступит пауза, когда ток якоря под действием ЭДС самоиндукции замыкается через неуправляемый вентиль V_D. Приведенная схема является наиболее простой и наглядной схемой тиристорного ключа.

Основным недостатком этой схемы является ее неустойчивая работа в переходных режимах, при быстрых нарастаниях тока.

Значительно лучшие эксплуатационные характеристики имеет тиристорный ключ, схема которого представлена на рис 66.

Здесь искусственная коммутация осуществляется с помощью колебательного контура. Работа ключа осуществляется следующим образом: при включении схемы на напряжение U_п происходит заряд емкости C_к по цепи + U_п - L- C_к - L_к- V_D1 - М- - U_п .

Полярность заряда емкости показана сверху. В момент подачи управляющего импульса на V_s1 этот тиристор включается и начинается время рабочего импульса. При этом заряд на емкости C_к сохраняется, т.к. цепи для ее разряда- нет. Когда наступит время выключения рабочего импульса, т.е. выключения тиристора V_s1 , подают управляющий импульс на тиристор V_s2 . Появляется цепь разряда емкости C_к : C_к + -V_s1 - V_s2 - L_к- C_к -. Рассмотренный контур является колебательным контуром с высокой добротностью. В нем есть емкость C_к и индуктивность L_к . Что же касается активных сопротивлений, то они представлены двумя тиристорами в открытом состоянии. Эти сопротивления очень малы, чем и объясняется высокая добротность контура.

Частота свободных колебаний этого контура во много раз (до двух порядков) превышает частоту рабочих импульсов. Колебательный процесс в контуре вызывает перезарядку емкости C_к (полярность указана в скобках). Затем наступает второй полупериод колебания. Ток проходит по цепи: C_к (+)- L_к-V_D1 - V_s1 -C_к (-). Этот ток выключает тиристор V_s1 , а также во время этого полупериода выключается тиристор V_s2 .

Индуктивность L осуществляет обратную положительную связь между величиной тока нагрузки и уровнем заряда емкости C_кпосле выключения тиристора V_s1 за счет ЭДС самоиндукции в этой индуктивности.

Эта положительная обратная связь обеспечивает устойчивость работы ключа в переходных режимах.