(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ Изобретение относитс к электромеханике , а именно к устройствам бесконтактной комму.тации трехфазных цепей переменного тока, и может быть ис пользовано дл коммутации нагрузок, имеющих активное и реактивное сопротивление . Известны силовые тиристорные ключи дл питани нагрузки от сети переменного тока, содержащие синхронизирующий трансформатор-формирователь импульсов и устройство уппзпг: ни силовым тиристорным ключом р, Недостатком таких ключей вл етс низка надежность работы, обусловленна возможностью сбо фазы следовани управл ющих импульсов при воздействии вневших помех или при из;менении харак тера реактивного сопротивлени нагрузки . Наиболее близок к предлагаемому трехфазный тиристорный ключ, содержа- щий включег-{ные в каждой фазе встречно парал .пельио силовые тиристоры и диоды, трехфазный синхронизирующий трансформатор, первичные обмотки которого соединены со входом трехфазно-. го тиристорного ключа, а вторичные обмотки соединены звездой со входами формирующих RCO-цепей, выходы которых соедине 1ы через выключатель со входом генератора импульсов управлени силовыми тиристорами 2 1. Недостаток этого трехфазного тиристорного ключа - также низка надежность работы, обусловленна потер ми мощности в цепи управлени , вызывающими перегрев тиристора при длительной работе в услови х повышенной температуры окружающей среды. Цель изобретени - повышение надежности устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в трехфазный тиристорный ключ, содержащий включенные в каждой фаза встречно-параллельно силовые тиристоры и диоды, трехфазный синхронизирующий трансформатор, первичные обмотки 385 которого соединены со входом трехфазного тиристорнопо ключа, а вторичные обмотки соединены звездой со входами формирующих RCD-цепей, выходы которых соединены через выключатель со входом генератора импульсов управлени силовыми тиристорами, введены три согласук днх импульсных трансформатора, трехфазный трансформатор управлени и транзисторный ключ, при этом первичные обмотки трехфазного сийхронизирующего трансформатора соединены треугольником , генератор импульсов управлени силовыми тиристорами выполнен по схеме триггера с раздельными входа и , первичные обмотки согласующих импульсных трансформаторов одними выводами соединены через первые диоды катодами к анодам соответствующих силовых тиристоров, через шунтированныерезисторами вторые диоды соединены анодами к катодам силовых тиристоров, другими вьгоодами - через последовательно соединенные между собой катодными вьшодами третьи диоды и стабилитроны к зправл ющим электродам соот ветствующих силовых тиристоров, вторичные обмотки одними вьгеодами соединены с общей шиной питани триггера, а другими - через четвертые диоды с первым входом триггера, второй вход, которого соединен с выключателем, выход триггера соединен со входом транзисторного ключа, выход которого чере резистор и трехфазный выпр мительный мост соединен со вторичными обмотками трехфазного трансформатора управлени первичные обмотки которого соединены треугольником и подключены к соответствующим точкам соединени первых и вторых диодов. На фиг, 1 изображена принципиальна электрическа схема устройства; на фиг, 2 - эпюры напр жений характер ных точек, Трехфазньй тиристорный ключ состои из выходных тпин 1, 2 и 3 . тиристоров 5 и 6 со встречно-параллельновключен ными с ними диодами 7, 8 и 9 и цепей управле1ш тиристорами. Цепь управлени каждым из тиристоров 4 (5 и 6) со держит диод 10 (П н 12), резистор 13 (14 и 15), элементы, шунтирующие цепь управл ющего электрода тиристора, со сто щие из последовательно соединенны стабилитрона 16 (17 и 18), диода 19 (.20 и 21), первичной обмотки импульс ного трансформатора 11 (23 и 24), вт рична обмотка которого подключена с одной стороны через конденсатор 25 (26 и 27) и диод 28 (29 и 30) к одному из входов триггера 31 управлени на транзисторах 32 и 33, а через резистор 34 (35 и 36) - к одному из его выходов . Трансформатор 37 управлени , первичные обмотки которого соединены треугольником и подключены через управл гещие цепи.тиристоров к питающему напр жению, нагружен через трехфазный вьтр мительный мост 38 и транзисторный ключ 39 на резистор 40, Вход транзисторного ключа 39 через змиттерный повторитель 41 подключен к выходу триггера 31 управлени . Св зь цепей управлени с силовой цепью осуществл етс , через диоды 42, 43 и 44, Синхронизирующий трансформатор 45, включенный в трехфазную сеть треугольником, нагрз жен через выпр митель 46 и резисторы 47, 48 и 49 на последовательно сЬединенные резистор 50 и сталибитро- ны 5} и 52, Резисторы 47, 48 и 49 через дифференцирующие RC-цепи, включающие в себ конденсаторы 53, 54 и 55,резисторы 56, 57 и 58, выходную Цепь транзистора 33 триггера 31 управлени , управл ющий ключ 59 и диодную сборку 60, св заны с другим входом триггера 31 управлени . Трехфазное питающее напр жение подводитс через входные шины 61 (А), 62 (в) и 63 (с) к силовым цеп м через тиристоры 4, 5 и 6 и диоды 7, 8 и 9, а также к соответствующим цеп м управлени тиристоров. При отрицательной полуволне питающего напр жени oTrfoсительно катодов тиристоров ток протекает через управл кмцие электроды тиристоров 4, 5 и 6, стабилитроны 16, 17 и 18, диоды 19, 20 и 21, первичные обмотки импульсных трансформаторов 22, 23 и 24, кроме того, отрицательна полуволна питающего напр жени подаетс через резисторы 13, 14 и 15 и положительной полуволны - через диоды 10, 11 и 12, Обе полуволны напр жени складываютс на входе трансформатора 37 управлени , При выключенном управл ющем ключе 59 на выходе триггера 31 управлени (коллектор транзистора 33) напр жение отсутствует, транзисторный ключ 39 разомкнут, трансформатор 37 управлени работает в режиме холостого хода, при этом на.транзисторном ключе 39 присутствует пониженное относительно сетевого напр жение. Ток холостого хода трансформатора 37 управлв ни создает на резисторах 33, 14 и 15 падение напр жени , не превышающее пороговое напр жение стабилитронов 16 17 и 18 и диодов 19, 20 и 21, вследст вне чего ток в цеп х управл ющих элек родов тиристоров 4, 5 и 6 и, следовательно , в нагрузке отсутствует, так как силовые диоды 7, 8 и 9 включены встречно. Установка триггера 31 управ лени в исходное положение, при котором транзисторный ключ 39 разомкнут, осуществл етс автоматически сигналами хот бБ1 с одного из .импульсных трансформаторов 22, 23 и 24, напр жение на котором возникает при кратковременном включении одного из тиристоров при включении сетевого напр жени /Синхронизирующий Т1/с1Нсформатор 4 которьш используетс совместно с выпр мителем 46 как дл питани цепей триггера управлени 31, эмиттерного повторител 41 и транзисторного ключа 39, так и дл получени управл ющих триггером 31 управлени импульсов , работает независимо от состо ни управл ющего ключа 59 при включении трехфазного тиристорного ключа в сеть Выпр мленное напр жение стабилизирует с параметрическими стабилизаторами, включающими в себ резистор 50 и стабилитроны 51 и 52 (стабилитрон 5 используетс дл получени отрицательно го напр жени , а стабилитрон 52 - дл положительного), На установленных в цепь каждого из вентилей выпр мител 46. резисторах 47, 48 и 49 создаетс падение напр жени от тока соответствующего вентил , форма которого дл одной из цепей показана на фиг, 2(б). Полученный таким путем импульс напр жени , действующий в течение угла регулировани , не превьштающего 120 , поступает на дифференцирующие цепи, с выхода которых продифференцированные импульсы (фиг, 2,п) подаютс на диодную сборку 60. С выхода диодной сборки 60 положительные импульсы (фиг.2,г) поступают через управл ющий ключ 59 на вход триггера 31 управлени и управл ют его работой. При включении управл ющего ключа 59 первый же импульс с одной из дифференцирующих цепей устанавлтгаает триг- t гер 31 управлени в положение, при котором транзистор 33 закрываетс , а эмнттерный повторитель 41 и транзисторный ключ 39 открываютс , В этом случае во вторичных и первичных обмотках транзистора 37 управлени по вл ютс фазные токи, величины которых определ ютс выходным напр жением моста 38 и резистором 40 (транзисторный ключ 39 насыщен),а форма - видом схемы вьшр млени и группой соединени трансформатора 37 управлени . Возникан цие в первичных обмотках его линейные токи разветвл ютс по пол рному принципу. Так, дл одного из линейньк токов положительна часть его через обмотку импульсного трансформатора 22,, диод 19 и стабилитрон 16 протекает через управл ющий электрод тиристора 4. Так как первичные обмотки трансформатора 37 управлени , соединенные треугольником, питаютс линейным напр жением, опережающим на 30 электрических градусов соответствующее фазное напр жение, а вторичные обмотки , соединенные звездой, нагружены через мост 38 на резистор 40, то на последнем будут вьшр мленные линейные вторичные напр жени , которые опережшот на 30 электрических градусов со ответствующее первичное напр жение. Таким образом, напр жение на выходе трансформатора 37 управлени опережает на 60 электрических градусов фазное aпp жeниe, подаваемое насиловые цеЬи . С другой стороны, как известно, при шестифазном выпр млении эти 60 электрических градусов тер ютс , при этом импульс тока во вторичных цеп х отстает от напр жени его порождающего , на 60 электрических градусов и, следовательно, начинает действовать с началом хода синусоиды фазного напр жени , Ток в линии определ етс соответственно как ЗА - Лд 30 ЗАВ- 3g(4 DC вс JCA в то же врем положительна часть полуволн тока Зд ответвл етс в цепь упраи. 1 ющего электрода тиристора 4, тока 3g в цепь управл ющего электода тиристора 5, тока Dj. - в цепь управл ющего электрода тиристора 6. Положительна часть полуволны тока J показана на фиг, 2(д), из которой, в частности, видно, что зтот импульс остаточно мощный и нарастает почти мгновенно, Резистором 40 величина броска тока устанавливаетс нескольо больше тока включени наиболее худего из тиристоров, При вкдгочении одного из тиристоров, апример 4, положительна часть полуволны тока Зд перехватьшаетс силовой цепью, вследствие чего ток через управл к ций электрод прекращаетс , так как цепь его шунтируетс последовательно соединенными диодом 42 и тиристором 4, Такое шунтирование возможно в результате того, что пороговое напр жение стабилитрона 16 больше паде ки напр жени на диоде 42 и тиристоре 4. При протекании тока через управл ющий электрод тиристора на выходной обмотке импульсного трансформатора 22 возникает импульс отрицательной пол рности , а при его исчезновении - импульс положительной пол рности (фиг.2, с), который и дает информацию о включении тиристора. Исчезновение импульса тока через управл ющий электрод тиристора св зано, как уже отмечалось, переключением его с помощью диодов 42, 43 и 44 в силовую цепь. Таким образом, форма тока через указанные диоды аналогична форме тока, показанного на фиг. 2(д) с усечением передней части импульса.(54) THREE PHASE THYRISTOR KEY The invention relates to electromechanics, namely to contactless switching devices of three-phase AC circuits, and can be used for switching loads with active and reactive resistances. Known power thyristor switches for supplying the load from the AC network contain a synchronizing transformer-pulse generator and a control device: neither a power thyristor switch p. The disadvantage of such switches is low reliability of operation, due to the possibility of a control phase following the impact of entangled interference or when changing the nature of the load reactance. Closest to the proposed three-phase thyristor key, containing power thyristors and diodes included in each phase of the opposite side of the line, the three-phase clock transformer, the primary windings of which are connected to the three-phase input. the thyristor key and the secondary windings are connected by a star to the inputs of the forming RCO circuits, the outputs of which are connected through a switch to the input of the generator of control pulses of the power thyristors 2 1. The lack of this three-phase thyristor switch is also low reliability due to power losses in the control circuit causing overheating of the thyristor during prolonged operation under conditions of elevated ambient temperature. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device. The goal is achieved by the fact that a three-phase thyristor key containing power thyristors and diodes connected in each phase anti-parallel, a three-phase synchronizing transformer, the primary windings 385 of which are connected to the input of the three-phase thyristor key, and the secondary windings are connected by a star to the inputs of the forming RCD circuits , the outputs of which are connected through a switch with the input of the generator of control pulses of power thyristors, three accord-able pulse transformers are introduced, a three-phase transformer control and a transistor switch, while the primary windings of a three-phase synchronizing transformer are connected by a triangle, the power thyristor control pulse generator is made according to the trigger circuit with separate inputs and, the primary windings of matching pulse transformers are connected through the first cathodes to the anodes of the corresponding power thyristors, through shunted leads through the first diodes, through shutirovannymi the diodes are connected by anodes to the cathodes of power thyristors, and by other high-voltage diodes, through a series connection third diodes and zener diodes connected to each other by cathode outputs to directing electrodes of corresponding power thyristors, secondary windings are connected by one outlet to the common trigger supply bus, and others through the fourth diode to the first trigger input, the second input connected to the switch, the trigger output connected to the input of a transistor switch, the output of which is a resistor and a three-phase rectifying bridge connected to the secondary windings of a three-phase control transformer; the primary windings of which are connected enes triangle and connected to the corresponding connection points of the first and second diodes. Fig. 1 is a circuit diagram of the device; Fig. 2 shows plots of characteristic points, the three-phase thyristor key consists of output pins 1, 2 and 3. thyristors 5 and 6 with counter-parallel diodes 7, 8, and 9 with them and thyristor control circuits. The control circuit of each of the thyristors 4 (5 and 6) contains a diode 10 (Pn 12), a resistor 13 (14 and 15), elements that shunt the circuit of the control electrode of the thyristor, consisting of a series-connected zener diode 16 (17 and 18 ), a diode 19 (.20 and 21), the primary winding of a pulse transformer 11 (23 and 24), the secondary winding of which is connected from one side through a capacitor 25 (26 and 27) and a diode 28 (29 and 30) to one of the control trigger inputs 31 on transistors 32 and 33, and through a resistor 34 (35 and 36) - to one of its outputs. The control transformer 37, the primary windings of which are connected by a triangle and connected via control circuits of thyristors to the supply voltage, is loaded through a three-phase heat bridge 38 and a transistor switch 39 to a resistor 40, the input of transistor switch 39 is connected to the trigger output 31 via a resistor switch 39 management The control circuits are connected to the power circuit through diodes 42, 43, and 44, a synchronization transformer 45 connected to the three-phase delta network, loaded via rectifier 46 and resistors 47, 48 and 49 to serially connected resistors 50 and stitched stitches. 5} and 52, Resistors 47, 48 and 49 through differentiating RC circuits, including capacitors 53, 54 and 55, resistors 56, 57 and 58, the output circuit of transistor 33 of control trigger 31, control switch 59 and diode assembly 60 , are connected to another control trigger input 31. The three-phase supply voltage is supplied through the input buses 61 (A), 62 (c) and 63 (c) to the power circuits through thyristors 4, 5 and 6 and diodes 7, 8 and 9, as well as to the corresponding thyristor control circuits. At a negative half-wave of the supply voltage oTrfo of the thyristor cathodes, the current flows through the control thyristor electrodes 4, 5 and 6, the zener diodes 16, 17 and 18, the diodes 19, 20 and 21, the primary windings of the pulse transformers 22, 23 and 24, in addition, are negative The half-wave of the supply voltage is supplied through the resistors 13, 14 and 15 and the positive half-wave through the diodes 10, 11 and 12. Both the half-waves of the voltage are added at the input of the control transformer 37. When the control switch 59 is turned off at the output of the control trigger 31 (collector of transistor 3 3) the voltage is absent, the transistor switch 39 is open, the control transformer 37 is operating in idle mode, while at the transistor switch 39 there is a reduced relative to the mains voltage. The no-load current of the transformer 37 controls on the resistors 33, 14 and 15 a voltage drop not exceeding the threshold voltage of the zener diodes 16 17 and 18 and the diodes 19, 20 and 21, out of which the current in the control electrically controlled thyristors 4 , 5 and 6 and, therefore, in the load is absent, since the power diodes 7, 8 and 9 are included in opposite. The installation of the control trigger 31 to the initial position, in which the transistor switch 39 is open, is carried out automatically by signals though BB1 from one of the impulse transformers 22, 23 and 24, the voltage on which occurs when one of the thyristors turns on for a short time / Synchronizing T1 / c1 Converter 4 which is used in conjunction with the rectifier 46 both to power the control trigger circuits 31, the emitter follower 41 and the transistor switch 39, and to receive the control trigger 31 pulse control, operates regardless of the state of the control switch 59 when the three-phase thyristor switch is turned on in the network. The rectified voltage stabilizes with parametric stabilizers including resistor 50 and zener diodes 51 and 52 (zener diode 5 is used to obtain a negative voltage, and Zener diode 52 - for positive), On the rectifier 46 installed in the circuit of each of the valves. Resistors 47, 48 and 49 create a voltage drop from the current of the corresponding valve, the shape of which for one of the circuits capped on fig 2 (b). The voltage pulse obtained in this way, acting during the control angle not exceeding 120, is supplied to the differentiating circuits, from which the differentiated pulses (Fig 2, p) are fed to the diode assembly 60. From the output of the diode assembly 60, positive pulses (Fig. 2, d) go through the control key 59 to the input of the control trigger 31 and control its operation. When the control key 59 is turned on, the first pulse from one of the differentiating circuits sets the trigger control trigger 31 to the position in which the transistor 33 closes and the alternator repeater 41 and the transistor switch 39 open. In this case, the secondary and primary windings of the transistor 37 Controls appear phase currents, the magnitudes of which are determined by the output voltage of the bridge 38 and the resistor 40 (transistor switch 39 is saturated), and the shape is shown in the form of the output circuit and the connection group of the control transformer 37. This occurs in the primary windings and its linear currents are branched along the polar principle. Thus, for one of the linear currents, the positive part of it through the winding of the pulse transformer 22, diode 19 and the zener diode 16 flows through the control electrode of the thyristor 4. Since the primary windings of the control transformer 37, connected by a triangle, are powered by a linear voltage leading 30 times degrees is the corresponding phase voltage, and the secondary windings connected by a star are loaded through the bridge 38 to the resistor 40, then the last will be the apparent linear secondary voltages that are 30 electr ° C is the corresponding primary voltage. Thus, the voltage at the output of the control transformer 37 is 60 degrees ahead of the phase voltage supplied by the force circuits. On the other hand, as is well known, during a six-phase rectification, these 60 electrical degrees are lost, while the current pulse in the secondary circuits lags behind its generating voltage by 60 electrical degrees and, therefore, begins to act with the start of the phase voltage sinusoid. The line current is defined respectively as FOR - Ld 30 END-3g (4 DC all JCA at the same time, the positive part of the half-wave of the current Rear branches to the control circuit. 1 charging electrode of thyristor 4, current 3g to driving control circuit of thyristor 5 , current Dj. - in the control circuit of the thyristor 6 electrode. The positive part of the half-wave of current J is shown in FIG. 2 (d), from which, in particular, it is clear that this pulse is sufficiently powerful and increases almost instantaneously, the resistor 40 sets the inrush current slightly more than thyristors, when one of the thyristors is energized, for example 4, the positive part of the half-wave of the current Hz is intercepted by the power circuit, as a result of which the current through the controls is stopped the electrode stops as its circuit is shunted by a series-connected diode 42 and thyristor 4. Such shunting is possible due to the fact that the threshold voltage of the zener diode 16 is greater than the voltage drop of diode 42 and thyristor 4. When current flows through the control electrode of the thyristor, a negative polarity pulse occurs at the output winding of the pulse transformer 22 when it disappears, a pulse of positive polarity (Fig. 2, c), which gives information about switching on the thyristor. The disappearance of the current pulse through the control electrode of the thyristor is connected, as already noted, by switching it through diodes 42, 43 and 44 into the power circuit. Thus, the shape of the current through these diodes is similar to the shape of the current shown in FIG. 2 (d) with truncation of the front part of the pulse.
Если теперь подключить вход триггера 31 управлени (базу транзистора 32) , то возн1псак цие на выходе диодов 28, 29и 30 импульсы (фиг. 2,ж), дающие, как сказано ранее, информацию о включении тиристоров, будут периодически (с интервалом в 1/3 периода ) устанавливать триггер 31 управлени в исходное состо ние (фиг. 2,з) а, следовательно, прекращать ток через транзисторнь1й ключ 39 (фиг. 2, и) .Ток в первичной цепи трансформатора 37 управлени практически прекращаетс и становитс равным току холостого хода , прекращаетс ток и через диоды 42, 43 и 44, Так как трансформатор 37 управлени включен в сеть и через него проходит ток холостого хода, то переходный процесс в нем длитс малое врем , что и позвол ет осуществл ть поочередную коммутацию транзисторного ключа 39 и, соответственно, вклю11ение трансформатора 37 управлени .If the control trigger input 31 is now connected (the base of transistor 32), then the output of diodes 28, 29 and 30 at the output of the pulses (Fig. 2, g), giving, as stated earlier, the information about switching on the thyristors will be periodically (with an interval of 1 (3 periods) set the control trigger 31 to its original state (Fig. 2, g) and, therefore, terminate the current through the transistor key 39 (Fig. 2, i). The current in the primary circuit of the control transformer 37 practically stops and becomes equal to the current idling, the current through diodes 42, 43 and 44 is also stopped, since the trans As long as the control formatter 37 is connected to the network and the idling current passes through it, the transient process in it lasts a short time, which allows alternating switching of the transistor switch 39 and, accordingly, switching on the control transformer 37.
С приходом запускающего импульса на вход транзистора 33 триггера 31 управлени с выхода диодной сборки 60 процесс повтор етс ,With the arrival of the trigger pulse at the input of the transistor 33 of the control trigger 31 from the output of the diode assembly 60, the process is repeated,
Шрину имлульса в управл ющей цепи можно регулировать посто нной времени импульсных ч рансформаторов 22, 23 и 2 что позвол ет осуществл ть надежное включение тиристоротз при минимуме напр жени на efO аноде. Если включеииеThe pulse width in the control circuit can be adjusted by the time constant of the pulse transformer 22, 23 and 2, which allows reliable switching of the thyristorum with a minimum of voltage on the efO anode. If included
коммутатора в сеть произошло при (6t 60 электрических градусов, то при ив недостаточной шт-фнне запускающего импульса , снимаемого с выхода дифференцирующей цепочки -инхронизнрующего трансформатора, на нагрузке может по витьс отсечка напр жени в } 20 электрических градусов, возникающа вследствие того, что включаетс не тиристор 6 фазы С, .анодное напр жение ко- , торого мало, а тиристоры 5 фазы В. напр жение на аноде которого P BHOA2Uy«rw (фиг, 1 и 2,а). Последний, вклкиившйсь , выключает транзисторный ключ 39 и прекращает протекание управл ющих токов до т. W JBO, когда включитс тиристор 6 фазы С вместо тиристора 4 фазы А и т.д.the switch into the network occurred at (6t 60 electrical degrees, then if an insufficient starting-pulse voltage was taken from the output of the differentiating chain of the synchronizing transformer, a voltage cut-off of 20 electrical degrees may occur on the load, due to the fact that not a thyristor 6 of phase C, an anode voltage of which is small, but thyristors 5 of a phase B. The voltage on the anode is P BHOA2Uy "rw (FIGS. 1 and 2, a). The latter turns on transistor switch 39 and stops the flow of managers to t. W JBO, when thyristor 6 phase C is turned on instead of thyristor 4 phase A, and so on.