Contactoare statice de curent alternativ

Contactoare statice de curent alternativ

Pentru analiza fenomenelor ce au loc in cazul comutatiei statice de c.a. con­sideram un contactor static de c.a. monofazat cu tiristoare ideale, legate in an­tiparalel alimentat cu o tensiune sinusoidala. Consideram parametrii sarcinii R, L constanti. Pentru ca circuitul consumatorului (R, L) sa fie parcurs de curent se comanda cele doua tiristoare T₁ si T₂ fiecare semiperiaoda, in mod alternativ. La intreruperea comenzilor se va intrerupe si curentul din circuit.

Figura 2.15. Schema de principiu a unui contactor static de c.a. monofazat

Daca se ia ca origine momentul trecerii prin "0" spre valori pozitive a tensiunii de alimentare, ecuatia diferentiala a circuitului din figura 2.15. este:

(2.5.)

Solutia acestei ecuatii este suma dintre termenul corespunzator regimului permanent si cel corespunzator regimului tranzitoriu.

(2.6.)

unde:

(2.7.)

in care: (2.8.)

Solutia pentru i_t se deduce din i_p luand in considerare conditiile initiale. Astfel, daca comanda tiristorului T₁ se face la momentul wt = a, datorita induc­ti­vitatii circuitului in primul moment, curentul total este 0.

Rezulta:

(2.9.)

Am notat cu T constanta electrica a circuitului:

(2.10.)

Solutia generala are deci forma urmatoare:

(2.11.)

Se observa ca in cazul particular a j, termenul tranzitoriu din solutia ge­nerala (2.11.) dispare si deci in circuit se stabileste de la inceput regimul per­ma­nent. In cazul in care a<j, termenul tranzitoriu este pozitiv si deci dupa co­man­da contactorului static primele amplitudini pozitive sunt mai mari decat cele ne­gative, iar in cazul a>j situatia este inversa. Se mai constata ca la un circuit pu­ternic inductiv j p /2 si la

a = 0, primul maxim al curentului are valoarea dubla fata de valoarea ma­xi­ma din regimul permanent ce are loc pentru wt = p

Schema prezentata in figura 2.15. desi simpla prezinta urmatoarele deza­van­taje: necesita doua dispozitive de comanda isolate galvanic intre ele iar in ca­zul aparitiei unei supratensiuni dinspre retea sau datorate sarcinii tiristoarele se pot distruge. Daca la aparitia unei supratensiuni tiristorul care este polarizat di­rect nu amorseaza celalalt tiristor se poate strapunge. Pentru eliminarea acestui defect se poate folosi schema din figura 2.16. in care catozii tiristoarelor sunt le­gati direct la o punte redresoare semicomandata si in antiparalel cu fiecare ti­ris­tor s-a montat cate o dioda care nu permite aparitia unor tensiuni inverse (se asi­gura astfel protectia la supratensiuni.

Schema din figura 2.16. utilizeaza un singur dispozitiv de comanda deoa­re­ce tiristoarele au catodul comun.

Figura 2.16. Contactor static de c.a. cu punte redresoare semicomandata

Daca dorim sa reducem numarul de tiristoare putem utiliza schema unui contactor static cu un singur tiristor montat in bratul unei punti cu diode prezen­tata in figura 2.17.

Figura 2.17. Contactor static de c.a. cu un singur tiristor.

In aceasta schema folosim patru diode si facem economie de un tiristor. Tiristorul trebuie insa sa conduca in ambele alternante ale curentului alternativ, de aceea comanda lui trebuie sa fie permanenta sau sincrona la inceputul fiecarei semiperioade, ceea ce face ca solicitarea termica a tiristorului T sa fie chiar mai mare decat dubla (lipseste pauza de curent pe o semiperioada) fata de schemele anterioare.

Un dezavantaj al schemei este acela ca, la functionarea contactorului cu sarcina rezistiv-inductiva, in momentul iesirii din conductie a tiristorului, pe ti­ristor apare brusc tensiunea sursei ceea ce poate duce la pierderea controlului asupra comenzii tiristorului, acesta ramanand in conductie tot timpul.

Contactoarele statice de curent alternativ se pot realiza si cu ajutorul unui triac care inlocuieste cele doua tiristoare montate in antiparalel. O astfel de sche­ma este prezentata in figura 2.18..

Triacul indeplineste functia a doua celor doua tiristoare in antiparalel iar grupul R, C realizeaza o reducere a vitezei de crestere a tensiunii pe triac, fiind indispensabil in cazul sarcinilor puternic inductive.

Figura 2.18. Contactor static de c.a. cu triac.

Dintre schemele de contactoare statice de c.a. prezentate cea mai mare ca­dere de tensiune pe tiristor este in cazul schemei din figura 2.17.

Structura dispozitivelor de comanda ale contactoarelor de c.a. depinde de natura ventilelor semiconductoare folosite (tiristoarele sau triacuri) si de regimul de functionare.

Daca trebuie sa comutam o sarcina trifazata vom folosi contactoare statice trifazate. In cazul consumatorilor trifazati se pot folosi contactoare statice mono­fazate pentru fiecare faza, sau contactoare statice cu o structura proprie specifica contactoarelor statice trifazate.

In figura 2.19. am prezentat schema electrica a unui contactor trifazat.

Schema prezentata in figura 2.19. utilizata in cazul conectarii motoarelor asincrone cu puteri mici (200-1000 W), cu o frecventa de conectare mare (2000-10.000 conectari/h) si durata relativa de actionare DA = 25 - 60%.

In aceasta schema ventilul semiconductor este triacul. Protectia impotriva scurtcircuitelor este asigurata de sigurantele fuzibile F₁, F₂, F₃, iar inductivitatile L₁, L₂, L₃ au rolul de reducere a pantei di/dt a curentului de scurtcircuit. Filtrele RC asigura protectia impotriva supratensiunilor. Actionarea contactorului este comandata de un releu reed K trifazat excitat la 24 V c.c., iar semnalizarea inchi­derii se face prin dioda luminiscenta D₂.

Figura 2.19. Schema unui contactor trifazat ce utilizeaza triacuri.