t

US

uS

π 2π

π + α

ui

t

US uS

π 2π

ui

Cursul 185. Contactoare statice

5.1. Generalităţi. Contactoarele statice sunt instalaţii folosite la conectarea sau deconectarea unor consumatori de la sursă pentru alimentarea cu putere constantă sau variabilă a anumitor consumatori sau pentru modificarea frecvenţei tensiunii de alimentare a consumatorilor.

Se împart în două tipuri ;- contactoare statice de curent alternativ- contactoare statice de curent continuu.

Avantaje - nu posedă părţi mecanice în mişcare ;- rezistenţă mare la şocuri şi vibraţii ;- gabarit redus ;- întreţinere uşoară ;- fiabilitate ridicată ;- pot funcţiona în medii explozive.

Dezavantaje - cost de producţie ridicat.

5.2. Contactoare statice de curent alternativ

Figura c)

RS

T1

T2

U1 US

RS

T1

D2

U1 US

R

T1

T2

L

U1

U2

t

iS

π 2π

π 2π3π

t

t

t

u2

ug

u1

t

u1

u2

tT1 T2

T3 T4

Dacă φ = arctg atunci : α1 = φ => amplitudini egale ale semialternanţe;α2 < φ => amplitudinea pozitivă > amplitudinea negativă;α3 > φ => amplitudinea pozitivă < amplitudinea pozitivă.

În situaţii în care amplitudinile celor două semialternanţe sunt inegale încălzirea tiristoarelor nu mai este aceeaşi.

În cazul sarcinii rezistiv inductive curentul prin sarcinăconţine două componente.

i = if + ie

.

Pentru ca şi prin T2 să existe aceeaşi formă de variaţie ca şi pentru T1, comanda acestuia trebuie să se facă în momentul imediat următor ieşirii din conducţie a lui T1.

Din expresia curentului se observă că dacă amorsarea tiristoarelor se face la un unghi φ de defazaj, termenul 2 din expresia curentului este nul deci se stabileşte un regim permanent sinusoidal pentru curentul prin tiristoare. Dacă se comandă tiristorul T la un unghi α < φ, prima amplitudine a curentului este mai mare decât cea negativă fapt ce determină o solicitare diferită a celor două tiristoare.

Dacă α > φ va rezulta amplitudinea negativă mai mare decât cea pozitivă.După câteva perioade de comandă se stabileşte regimul permanent deoarece

componenta a doua a curentului devine neglijabilă faţă de celălalte. Dacă se lucrează cu curenţi de sarcină mari şi tiristoarele sunt alese la limită, acestea se pot distruge termic în primele semiperioade ale tensiunii de alimentare.

5.3. CicloconvertoareCicloconvertoarele sunt contactoare de curent alternativ care permit obţinerea la

ieşirea lor direct din tensiunea reţelei a unei tensiuni cu frecvenţa variabilă în trepte sau fin.

5.3.1. Cicloconvertor monofazat cu sarcină rezistivă.

Schema bloc :

t

i(α2)

i(α1)

i(α3)

α2

α1

α3

u1

T1T4

T3

T2

RSU2

~

D.N.

C.F.

I.E.OB.L.U1

S

ωt

u1

Uies

T1 T2

T3 T4

ωt

UDN

z

ωt

ωt

ωt

ωt

ωt

ωt

ωt

T1

T2

T3

T4

y

D.N. – detector de nul care generează impulsuri de scurtă durată corespunzatoare

trecerii prin 0 a tensiunii.B.L. – bloc logic comandat de D.N. asigurând

secvenţa de comandă pentru cele patru tiristoare.I.E.O. – interfaţă electrooptică – realizează cuplajul între

blocul logic şi cele patru tiristoare.C.F. – circuit de forţă ;

S – semnal de selecţie care funcţie de valoarea sa asigură rapoarte variabile de divizare.

Semnalele de comandă T1, T2, T3, T4 se obţin pe baza funcţiilor logice :

TCBB1 CBB2

0 z 1 0 y 1

P1 P2 P3 P4

T

T1 T2 T4T3

t

u1

uies

z

t

t

t

t

t

t

t

T1

T3

T4

y

T1 T2

T3T4

tT1

T3

T1

t

T2

T5

x

Schema logică ce asigură generarea semnalelor T1, T2, T3, T4 este :

Pentru realizarea unei divizări în raport 3:1, diagramele de timp sunt:

TCBB1 CBB20 x 1 0 y 1

TCBB30 z 1

T3

T1 T2 T4

Există posibilitatea alegerii raportului de divizare pe baza a două semnale A şi B potrivit următorului tabel :

A B Raport0 0 1 :20 1 1 :31 0 1 :4

Pentru separarea părţii de comandă (de joasă tensiune) de partea de forţă (de înaltă tensiune) este necesară utilizarea unei interfeţe. Aceasta are rolul de a separa galvanic circuitele de comandă ale tiristoarelor aflate la tensiuni joase de circuitele de forţă. Interfeţele pot fi realizate :

- cu separare prin transformator;- cu cuplaj optic.

Interfaţa optică pentru cicloconvertor:

(T1) – semnal logic

SchemaInterfaţa conţine un etaj Darlington fotosensibil alimentat prin sursele E1 ÷ E4 care

să asigure curentul de grilă necesar tiristoarelor.Comanda etajelor fotosensibile se face prin LED-uri care pot fi aflate fie prin

apropierea tiristoarelor fie la distanţă (fibră optică), LED-uri a căror emisie e generată de semnalele logice create de blocul logic.

Prezenţa cuplajelor optice faţă de soluţia clasică cu transformator de impuls ar constitui la prima vedere un dezavantaj datorită surselor E1 ÷ E4. Practic aceste surse pot fi eliminate dacă schema de comandă utilizează un oscilator de înaltă frecvenţă, a cărui tensiune detectată şi filtrată poate fi folosită ca sursă de tensiune.

~