Принцип действия фазирующего устройства

Для оптимальных условий работы реле типа ДСШ на частоте 25 Гц необ­ходимо, чтобы напряжение местной обмотки опережало напряжение путевой обмотки на 90°. С целью достижения постоянного фазового сдвига 90° исполь­зуют два преобразователя частоты ПЧ типа ПЧ50/25-300 (рис. 1) и подключают их противофазно к сети напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Поскольку в пер­вичных цепях преобразователей ПЧ установлены диоды, ток накачки ПЧ1 дей­ствует от одной полуволны, а ток накачки ПЧ2 - от другой, т.е. с фазовым сдвигом 180°. На выходе ПЧ, где частота 25 Гц, этот фазовый сдвиг равен 90°. Но при подключении ПЧ к сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц преобра­зователи могут начать работать не от первой полуволны, а от второй. Это обу­славливает случайность относительного расположения векторов напряжений первого и второго преобразователей, сдвинутых на угол 90°. Чтобы сделать расположение векторов строго определенным, разработана схема автоматиче­ского фазирования выходных цепей первого и второго преобразователей (рис. 2). В этой схеме роль фазового анализатора выполняют тиристоры VS1 и VS2, анодные цепи которых с последовательно включенными нейтральными реле соединены с выходом ПЧ2, а управляющие электроды через импульсный трансформатор ИТ подключены к выходу ПЧ1. Фазовый сдвиг 90° в цепи управления тиристорами обеспечивается конденсатором С1. Если импульс управления тиристора VS1 совпадает с положительным напряжением на его аноде, имеет место правильное фазовое соотношение между векторами выход­ных напряжений преобразователей, включается реле ПФ и подает напряжение в рельсовые цепи для путевых элементов реле типа ДСШ. При совпадении им­пульса управления тиристора VS2 и анодного напряжения на нем включается реле ОФ, которое фиксирует обратное расположение векторов и преобразует в правильное расположение, переключая инверсно провода на выходе ПЧ2.

Рисунок 1. Схема включения двух преобразователей частоты типа ПЧ50/25-300.

Рисунок 2. Схема автоматического фазирования выходных цепей первого и второго преобразователей.

Явление поляризации и способы

Явление поляризации. Во время работы элемента происходит непрерывный процесс растворения отрицательного электрода, а к положительному электроду из электролита подходят ионы водорода, которые разряжаются на нем. Молекулы водорода на положительном электроде образуют непроводящий слой. Это явление называется поляризацией элемента, в результате поляризации увеличивается внутреннее сопротивление элемента и снижается его напряжение. Для устранения поляризации предлагалось использовать два метода:

1)    конструктивный (предложенный Даниэлем в 1836 году), электроды помещались в разные электролиты: медный - в медный купорос, цинковый - в раствор серной кислоты и разделялись пористой перегородкой;

2)    химический (предложенный Лекланше в 1865 году), состоящий во введении в состав элементов деполяризаторов - веществ, богатых кислородом, например окись марганца. Деполяризаторы превращают водород в воду и освобождают положительный электрод от непроводящего слоя водорода.

Тиристор

Тиристоры имеют четырехслойную структуру р j - n j-р₂~^и2 (Р^ис- 3.15, а). При такой структуре образуются три перехода Ш, П2 и ПЗ. Электрод, соединенный со слоем р_х, является анодом А, а электрод, соединенный со слоем и₂, катодом К. Электрод, подключенный к слою/?₂, называют управляющим электродом У. Если к аноду тиристора приложить «+» источника электрического тока, а к катоду «-»(прямое напряжение U), то два перехода Ш и ПЗ будут открыты, а П2 закрыт. При монотонном увеличении прямого напряжения ток в основной цепи тиристора будет возрастать незначительно, оставаясь соизмеримым с обратным током обычного диода. Этот участок вольт-амперной характеристики (рис. 3.15, б, кривая 4) соответствует закрытому состоянию тиристора. При повышении напряжения до основного напряжения переключения U начинается лавинный пробой перехода П2. Прямое напряжение на тиристоре резко снижается до малого значения порядка 1,5...2 В, и ток в основной цепи практически ограничивается только сопротивлением нагрузки R_H. Этот режим соответствует открытому состоянию тиристора (кривая 2).

Для того чтобы закрыть тиристор, необходимо снизить ток, проходящий через прибор, до тока удержания / При изменении полярности напряжения, приложенного между анодом и катодом тиристора (обратное напряжение (С/^Д переходы П1 и ПЗ будут закрыты, а переход П2 открыт. Через тиристор будет протекать малый ток, аналогичный обратному току диода (кривая 5). В случае увеличения обратного напряжения до V _{п б} начинается режим пробоя тиристора. Если при наличии прямого

напряжения между основными электродами на управляющий электрод тиристора подать положительный потенциал относительно катода, то импульс прямого тока через переход ПЗ нейтрализует действие потенциального барьера закрытого перехода П2, и тиристор может быть открыт при напряжении, меньшем чем U (кривая 3). Напряжение U_BK, при котором тиристор включается, зависит от амплитуды импульса тока I, протекающего в цепи управляющего электрода. При определенном значении этого тока вольт-амперная характеристика тиристора преобразуется в характеристику, соответствующую диоду (кривая 1), в которой отсутствует участок отрицательного сопротивления (а, б). Характерно, что в открытом состоянии тиристор теряет управляемость, т.е. после открывания тиристора управляющий электрод не влияет на прохождение прямого тока.

Для того чтобы закрыть тиристор, нужно снизить ток, проходящий через прибор, ниже тока удержания или отключить и снова включить напряжение U, или кратковременно приложить к тиристору обратное напряжение.