Тиристорные контакторы - неотъемлемая часть современных систем автоматизации и управления электроприводами. Эти полупроводниковые устройства имеют ряд важных преимуществ перед традиционными электромагнитными контакторами, таких как отсутствие подвижных частей, высокая скорость срабатывания и практически неограниченный ресурс.
В этой статье мы подробно рассмотрим, что из себя представляют тиристорные контакторы, как устроены их схемы, принцип действия, особенности различных моделей и примеры применения этих устройств на практике. Приглашаю вас к увлекательному путешествию в мир современных бесконтактных коммутаторов!
Общее описание тиристорного контактора
Тиристорный контактор - это полупроводниковое коммутационное устройство, предназначенное для частых включений и отключений электрических цепей переменного тока. В отличие от электромагнитных контакторов, в тиристорных контакторах отсутствуют подвижные механические части.
Основными областями применения тиристорных контакторов являются:
- Системы управления электроприводами
- Автоматизация технологических процессов
- Устройства плавного пуска электродвигателей
- Системы управления освещением
По сравнению с электромеханическими контакторами, тиристорные контакторы имеют следующие преимущества:
- Высокая скорость срабатывания (до десятков тысяч циклов в секунду)
- Отсутствие искрения контактов и их механического износа
- Увеличенный срок службы (до миллиона циклов)
- Малый вес и габариты
- Точное соблюдение заданных интервалов времени
- Бесшумная и безыскровая работа
В то же время, тиристорные контакторы обладают меньшей коммутационной способностью по току и напряжению по сравнению с электромеханическими аналогами. Кроме того, они требуют наличия схемы управления и более чувствительны к перенапряжениям.
Устройство тиристорного контактора
Тиристорный контактор состоит из следующих основных функциональных узлов:
- Силовая часть на тиристорах
- Схема управления тиристорами
- Вспомогательные цепи
- Конструктивные элементы корпуса
Силовая часть
Силовая часть выполняется на тиристорных модулях, которые представляют собой параллельно или последовательно включенные тиристоры с общим радиатором охлаждения. Тиристорные модули рассчитываются на заданные токи и напряжения.
Для трехфазного тиристорного контактора необходимо 3 тиристорных модуля по одному на каждую фазу. Модули включаются по схеме встречно-параллельно, чтобы пропускать ток обоих направлений.
Схема управления
Схема управления тиристорами обеспечивает:
- Формирование импульсов управления (поджига) тиристоров
- Контроль напряжения сети и фазировку импульсов
- Гальваническую развязку цепей управления
- Защиту тиристоров от перенапряжений
В простейшем случае в схеме управления используется электронное реле времени, формирующее импульсы поджига тиристоров при подаче на него управляющего напряжения.
Вспомогательные цепи
К вспомогательным цепям тиристорного контактора относятся:
- Цепи обогрева, предотвращающие конденсацию влаги
- Цепи индикации
- Контакты внешней сигнализации
Эти цепи могут питаться как от внешнего источника, так и от встроенного блока питания.
Конструктивные элементы
Тиристорный контактор конструктивно выполняется в виде моноблока со следующими элементами:
- Металлический корпус
- Клеммная колодка для подключения силовых и управляющих цепей
- Съемная крышка с прозрачным окном для визуального контроля
- Крепеж для установки на DIN-рейку или панель
На корпус наносится маркировка с обозначением модели, параметров и схемой подключения контактора.
Принцип работы тиристорного контактора
Работа тиристорного контактора основана на использовании уникальных свойств тиристоров — полупроводниковых приборов, которые имеют два устойчивых состояния: открытое и закрытое.
Переход тиристора в открытое состояние происходит при подаче на его управляющий электрод (затвор) короткого импульса тока. После этого тиристор остается в проводящем состоянии, пока через него протекает ток в прямом направлении (от анода к катоду).
Для работы с переменным током используется схема встречно-параллельного включения двух тиристоров. При подаче импульсов на затворы тиристоров поочередно, с интервалом полупериода, обеспечивается протекание тока в двух направлениях.
Выключение тиристорного контактора происходит в момент естественного прохождения тока нагрузки через ноль, когда оба тиристора запираются. Это позволяет избежать бросков тока и напряжения в цепи.
Управление тиристорным контактором осуществляется подачей напряжения на схему управления, которая формирует синхронизированные импульсы для включения тиристоров.
Тиристорные контакторы могут работать как в режиме включения/отключения цепи, так и в режиме регулирования мощности, изменяя угол отпирания тиристоров.
Тиристорный контактор КТ07
Тиристорный контактор КТ07 предназначен для коммутации цепей переменного тока напряжением до 380 В и током до 120 А.
Основные области применения:
- Управление нагревательными элементами
- Регулирование мощности нагрузки
- Автоматизация на базе микропроцессорной техники
Контактор КТ07 отличается компактными размерами и встроенной схемой управления. Подключается к однофазной сети переменного тока.
Схема подключения КТ07:
Преимуществами КТ07 являются:
- Высокая скорость срабатывания (до 1000 вкл/откл в секунду)
- Надежная работа в режимах с частыми пусками и остановками
- Возможность плавной регулировки мощности
- Долгий срок службы (более 1 млн циклов)
Особенности применения КТ07
При использовании тиристорного контактора КТ07 необходимо учитывать следующие особенности:
- Для защиты от перенапряжений на входе КТ07 рекомендуется устанавливать варисторы или RC-цепочки
- Для уменьшения пусковых токов желательно использовать плавный пуск нагрузки, постепенно увеличивая угол отпирания тиристоров
- Необходимо обеспечить надежное заземление корпуса КТ07 и подключенного оборудования
- При частоте включений выше 100 Гц следует предусмотреть принудительное воздушное или жидкостное охлаждение
КТ07 хорошо себя зарекомендовал для управления нагревательными элементами, особенно там, где нужна плавная регулировка температуры. Например, при построении систем термостатирования с жидкокристаллическими индикаторами.
Применение КТ07 в системах управления двигателями
Хотя КТ07 рассчитан на ток до 120 А, его можно использовать и для управления небольшими асинхронными электродвигателями мощностью до 5-10 кВт. При этом возможно:
- Плавный пуск двигателя с ограничением пускового тока
- Реверс вращения двигателя
- Регулирование частоты вращения внешним сигналом 0-10 В
Схема управления двигателем на КТ07 будет содержать помимо самого контактора еще пускатель, реверсивный контактор, трансформатор тока для защиты.
Преимущества применения КТ07 в таких системах:
- Плавность хода и низкий уровень вибраций
- Снижение пусковых токов и нагрузки на питающую сеть
- Увеличение срока службы механизмов
Контактор КТ12: особенности и применение
Контактор тиристорный КТ12 предназначен для коммутации силовых цепей трехфазного переменного тока напряжением 380 В и током до 250 А.
КТ12 находит применение:
- В устройствах плавного пуска электродвигателей
- Для реверсирования и торможения двигателей
- В преобразователях частоты на базе тиристоров
- Для управления нагревательными элементами большой мощности
Отличительные особенности КТ12:
- Встроенный блок синхронизации с сетью
- Работа в диапазоне температур от -40 до +50°С
- Возможность внешнего управления углом отпирания тиристоров
- Наличие встроенных варисторов для защиты от перенапряжений
Применение контактора КТ12-1
Контактор тиристорный КТ12-1 является модификацией КТ12. Он также рассчитан на коммутацию трехфазного переменного тока до 250 А, но имеет увеличенные габариты и воздушное принудительное охлаждение.
КТ12-1 целесообразно применять:
- При частоте включений/отключений более 10 Гц
- В устройствах плавного пуска мощных двигателей
- В составе тиристорных электроприводов подъемно-транспортных механизмов
Дополнительное охлаждение позволяет КТ12-1:
- Увеличить допустимую частоту циклов
- Снизить габариты системы охлаждения
- Повысить перегрузочную способность до 3-5 кратной величины номинального тока
