Как работают тиристоры

Тиристорные быстродействующие установки компенсации реактивной мощности используются для работы в сетях с быстроменяющейся реактивной нагрузкой (сварочное оборудование, крановое оборудование и т.п.), где необходимо быстрое (с интервалом в секунды) изменение реактивной мощности установки.

В таких установках для коммутации - подключения и отключения – косинусных конденсаторов, используются электронные ключи, построенные на встречно-параллельно включённых силовых тиристорах (тиристорные контакторы).

Ключи включаются при равенстве напряжения фазы, в которую включен ключ, и напряжения на обкладках конденсатора, включенного в эту же фазу, при помощи схемы "контроля перехода через 0", а отключаются при токе через конденсатор, близком к нулю, за счёт свойств самих тиристоров.

Тиристорный контактор чаще всего состоит из двух пар встречно-параллельно включённых тиристоров, при этом две фазы конденсаторной батареи подключаются к контактору, третья - непосредственно к сети.

Такой способ коммутации позволяет значительно снизить броски тока при включении и отключении конденсаторных батарей, что исключает необходимость в разряде конденсатора перед повторным включением. Это и обуславливает высокое быстродействие тиристорных установок. Кроме того, тиристорные ключи являются бесконтактными устройствами, в них нет подвижных частей, что повышает надёжность установки в целом.

Кроме того, при помощи тиристоров удаётся коммутировать намного большие мощности конденсаторных батарей, чем при помощи контакторов.

Тиристорные ключи, являясь электронными устройствами, весьма чувствительны к рабочей температуре, импульсным перенапряжениям, помехам, присутствующим в электрической сети, превышению рабочего тока. Для обеспечения надёжной работы ключей приходится применять специальные меры:

• использование быстродействующих предохранителей (чаще всего электронных) для защиты от токов перегрузки и коротких замыканий.
• использование RC-цепей для ограничения скорости нарастания напряжения на тиристорах (dU/dt).
• использование дросселей в цепи ключей для ограничения максимальной скорости нарастания тока (dI/dt), вызванной наличием гармоник и зоной нечувствительности схемы контроля перехода через 0.
• использование охладителй(радиаторов) с принудительным воздушным охлаждением для отвода тепла, выделяющегося в процессе работы на силовых тиристорах (тепловые потери при мощности 50 кВАр могут достигать 200 Вт).
• использование специальных разрядных резисторов. Теоретически разрядные цепи на конденсаторах не нужны, но на практике необходимость этих цепей обусловлена непредсказуемой несимметрией фазных напряжений, а также неизбежными провалами и выбросами напряжения при подключении мощных нагрузок в сетях с ограниченной мощностью. При этом напряжение на конденсаторе может оказаться выше амплитудного значения напряжения сети и тиристоры не включатся или включится только одно плечо контактора. Разрядные цепи состоят из двух резисторов 22 кОм. 100Вт. с максимальным рабочим напряжением 1200В.