18.3 Принципиальная схема тиристорного усилителя мощности

Рассмотрим тиристорный усилитель мощности У13Н Московского завода тепловой автоматики, который предназначен для управления мощностью переменного тока в электронагревателях и других электроприёмниках. При непосредственном подключении нагрузки к выходу усилителя её максимальная мощность равна 3,3 кВА (220 В) или 5,7 кВА (380 В). Усилители работают в комплекте с регуляторами, имеющими выходной сигнал 0 – 5 мА постоянного тока.

Основные функции усилителя мощности:

- линейное преобразование входного сигнала постоянного тока в выходную мощность переменного тока;

- гальваническая изоляция цепей нагрузки от остальных цепей;

- переключение каналов управления с автоматического (от регулятора) на ручное дистанционное (например, от потенциометрического задатчика);

- введение запрета на включение выходных тиристоров;

- формирование напряжения 24 В постоянного тока для питания регулятора или иных устройств, работающих с усилителем;

- подключение дополнительных внешних тиристоров для увеличения выходной мощности.

Технические данные усилителя:

1. Питание от сети переменного тока напряжением 220 В либо 380 В частотой 50 ± 1 Гц (60 ± 2 Гц). Допускаемые отклонения напряжения питания от -15 до +10 %.

2. Потребляемая мощность не более 15 ВА.

3. Аналоговые входы:

- от 0 до 5 мА постоянного тока от регулятора; входное сопротивление (400 ± 10) Ом;

- от 0 до 10 В постоянного тока, например, от потенциометрического задатчика

(в режиме ручного дистанционного управления); входное сопротивление не

менее 10 кОм;

4. Дискретные входы:

- два входа, которые рассчитаны на подключение внешних «сухих» ключей

(контактных или бесконтактных). Вход q_п предназначен для переключения на ручное

дистанционное управление, а вход q_з – для запрета на включение выходных

тиристоров.

5. Выход:

- два встречно-параллельно включённых фототиристорных оптрона для

фазоимпульсного управления мощностью переменного тока;

- усилитель допускает протекание через внутренние тиристоры ударных токов до 300 А

при длительности не более 0,02 с.

6. Нелинейность зависимости выходной мощности от входного сигнала при номинальном напряжении питания не более 5 %.

7. Напряжение на выходе источника постоянного тока для регулятора от 21,0 до 25,5 В при нагрузке 150 Ом.

8. Электрическая прочность изоляции цепей питания и выходных цепей усилителя относительно корпуса до 2000 В переменного тока частотой 50 Гц.

9. Электрическое сопротивление изоляции входных цепей и цепей питания между собой и относительно корпуса составляет при нормальных условиях не менее 40 Мом.

10. Электрическое сопротивлении изоляции выходных цепей относительно корпуса при нормальных условиях не менее 5 Мом.

11. Габаритные размеры 190 х 60 х 165 мм.

12. Масса не более 2 кг.

13. Усилитель рассчитан на эксплуатацию в закрытых взрыво- и пожаробезопасных помещениях при отсутствии в окружающем воздухе агрессивных паров и газов:

- температура воздуха от 5 до 50 ⁰С;

- относительная влажность не более 80 %;

- атмосферное давление от 80 до 106,7 кПа;

- амплитуда вибрации не более 0,1 мм при частоте не более 25 Гц.

Рисунок 18.2 - Структурная схема тиристорного усилителя мощности У13Н

Модуль У013М формирует сигнал для фазоимпульсного управления фототиристорными оптронами силового модуля. Элементами модуля У 013М являются интегратор, воспринимающий входной сигнал 0 – 5 мА от регулятора либо сигнал 0 – 10 В от задатчика ручного управления (например, от потенциометра R_ру). Выходной сигнал интегратора сравнивается с сигналом генератора пилообразных колебаний на компараторе, формирующем прямоугольные импульсы, скважность которых пропорциональна входному сигналу, а частота равна частоте сети. Генератор импульсов преобразует выходной импульсы компаратора в пачки высокочастотных импульсов той же скважности, которые через усилитель управляют фототиристорными оптронами силового модуля.

Фототиристорные оптроны обеспечивают импульсное управление мощностью переменного тока в нагрузке и гальваническую изоляцию цепей нагрузки от цепей управления усилителя. Линейная зависимость выходной мощности от входного сигнала обеспечивается отрицательной обратной связью, охватывающей компаратор и интегратор через ЦАП.

Усилитель имеет два канала управления, переключение которых производится дискретным входом q_п:

- при разомкнутом входе q_п (q_п = 0) усилитель управляется входным сигналом 0 – 5 мА, 0 – 20 мА либо 0 – 10 В, поступающим от регулятора, в комплекте с которым работает усилитель;

- при замкнутом входе q_п (q_п = 1) усилитель управляется входным сигналом 0 – 10 В, поступающим от потенциометра ручного управления R_ру.

В усилителе предусмотрена возможность запрета управления мощностью нагрузки. При замкнутом входе q_з (q_з = 1) тиристоры силового модуля постоянно закрыты и мощность в нагрузке равна нулю.

Рисунок 18.3 - Принципиальная схема подключения нагрузки

через внешние тиристоры