Курсовая работа: Тиристоры. Регуляторы мощности и управляемые выпрямители на тиристорах. Реферат тиристорные регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения - Реферат

БИЛЕТ №4

41 Тиристорные устройства: Управляемые выпрямители, преобразователи переменного напряжения в переменное одной частоты. Схемы, принцип работы, область применения, достоинства и недостатки

Регулирование в источниках вторичного электропитания

Величину выпрямленного напряжения в ряде случаев нужно изменять. Такая необходимость может возникнуть при включении мощных двигателей, накала генераторных ламп, для уменьшения бросков тока при включении. При исследовании работы РЭА, приборов, например, при снятии ВАХ также требуется регулируемое напряжение.

Регулирование выпрямленного напряжения можно осуществлять на стороне переменного тока (входе), на стороне постоянного тока (выходе) и в самом выпрямителе применением регулируемых вентилей.

В качестве регуляторов напряжения на стороне переменного тока применяются:

регулируемые трансформаторы или автотрансформаторы.

регулирующие дроссели (магнитные усилители).

В регулируемом трансформаторе или автотрансформаторе первичная или вторичная обмотка выполняются с несколькими выводами. С помощью переключателя изменяется число витков обмотки и, следовательно выходное напряжение трансформатора или автотрансформатора. При коммутации обмоток часть витков может оказаться замкнутой накоротко движком переключателя, что приведет к созданию в замкнутых витках чрезмерно больших токов и к выходу трансформатора из строя. Поэтому такую коммутацию рекомендуется производить после отключения трансформатора из сети. Это является большим недостатком. В ЛАТРах угольная щетка выполняется в виде ролика так, чтобы она могла перекрывать не более двух проводников, то есть чтобы не более одного витка замыкалось щеткой накоротко.

Регулирующий дроссель (или магнитный усилитель) включается на входе выпрямителя. Если обмотки переменного тока магнитного усилителя включить последовательно с нагрузкой и изменить ток в обмотке управления, то будет изменяться индуктивное сопротивление обмоток дросселя и падение напряжения на этих обмотках. Следовательно, будет изменяться. При увеличении , уменьшается , уменьшается , уменьшается и растет .

Недостатки: большая масса, габариты, значительная потребляемая реактивная мощность, то есть низкий , инерционность (большое время срабатывания).

Достоинства: простота, надежность.

Регулирование напряжения на стороне постоянного тока осуществляется переменными резисторами, включенными как делитель напряжения или реостат. Общим недостатком таких регуляторов является снижение К.П.Д., так как в них выделяется часть преобразуемой энергии.

Применение тиристоров для регулирования напряжения

В управляемых выпрямителях используются управляемые вентили тиристоры. Регулирование осуществляется за счет задержки момента прохождения тока через вентиль по отношению к моменту его собственного отпирания. Так, например, в двухполупериодном выпрямителе при замене неуправляемых вентилей на управляемые и подаче на УЭ положительных управляющих импульсов напряжение на нагрузке изменится:

Постоянное напряжение уменьшится. Угол задержки включения называется углом управления . При увеличении уменьшается.

Для четкого момента включения: 1) управляющий импульс должен быть синхронизирован с частотой сети и иметь крутой передний фронт (скорость нарастания 2030 В/мкс). 2) амплитуда и длительность управляющего импульса должны быть достаточными для надежного открывания, но амплитуда не должна превышать . Регулирование напряжения осуществляется путем изменения фазы управляющего импульса относительно фазы . Структурная схема управления вентилями:

ФУ фазосдвигающее устройство, обеспечивающее регулировку фазы управляющего импульса УИ. Основным элементом является реактивный элемент дросселя или, например, емкость конденсатора.

Фазовращатель:

При изменении тока подмагничивания дросселя его индуктивность меняется и меняется угол . неизменно по величине.

ФУ может быть выполнено с емкостью:

ФИ формирователь импульсов, формирующий и усиливающий управляющие импульсы, это может быть просто дифференцирующая цепочка.

В фазовращателе вертикального управления происходит сравнение постоянного напряжения (управляющего) с напряжением, линейно изменяющимся во времени и синхронизированном с .

В момент равенства сравниваемых напряжений формируется управляющий импульс. При изменении величины меняется фаза формируемого импульса относительно .

Многие тиристорные регуляторы мощности используют принцип фазового управления. Принцип работы таких регуляторов основан на изменении момента включения тиристора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. На рисунке 1 черным цветом показано сетевое напряжение, а красным цветом напряжение на нагрузке, подключенной к регулятору с фазовым управлением.

42 Синхронный компенсатор: назначение, принцип работы. Общая информация

Понимание того, насколько важно качество электроэнергии (соотношение ее активной и реактивной составляющих коэффициент мощности), постоянно растет, и вместе с ним будет расти и применение компенсации коэффициента мощности (ККМ). Улучшение качества электроэнергии путем увеличения ее коэффициента мощности уменьшает расходы и гарантирует быстрое возвращ

www.studsell.com

Реферат Тиристор

Реферат на тему:

План:

Введение
• 1 Устройство и основные виды тиристоров
• 2 Вольтамперная характеристика тиристора
• 3 Режимы работы триодного тиристора
  • 3.1 Режим обратного запирания
  • 3.2 Режим прямого запирания
    • 3.2.1 Двухтранзисторная модель
  • 3.3 Режим прямой проводимости
• 4 Отличие динистора от тринистора
• 5 Симистор
• 6 Характеристики тиристоров
• 7 Применение
ПримечанияЛитература

Введение

Обозначение на схемах

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).

Тиристор имеет нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

1. Устройство и основные виды тиристоров

Рис. 1. Схемы тиристора: a) Основная четырёхслойная p-n-p-n-структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n, содержащий три последовательно соединённых p-n-перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n-прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором[1] (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние.

Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие приборы называются симметричными (так как их ВАХ симметрична) и обычно имеют пятислойную структуру полупроводника. Симметричный тринистор называется также симистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов, называемых также диаками (от англ. diac), часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

2. Вольтамперная характеристика тиристора

Рис. 2. Вольтамперная характеристика тиристора

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

• Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.
• В точке 1 происходит включение тиристора.
• Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
• Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).
• В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток Ih.
• Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.
• Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

Вольтамперная характеристика симметричных тиристоров отличается от приведённой на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0—3 симметрично относительно начала координат.

По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам.

3. Режимы работы триодного тиристора

3.1. Режим обратного запирания

Рис. 3. Режим обратного запирания тиристора

Два основных фактора ограничивают режим обратного пробоя и прямого пробоя:

1. Лавинный пробой.
2. Прокол обеднённой области.

В режиме обратного запирания к аноду прибора приложено напряжение, отрицательное по отношению к катоду; переходы J1 и J3 смещены в обратном направлении, а переход J2 смещён в прямом (см. рис. 3). В этом случае большая часть приложенного напряжения падает на одном из переходов J1 или J3 (в зависимости от степени легирования различных областей). Пусть это будет переход J1. В зависимости от толщины Wn1 слоя n1 пробой вызывается лавинным умножением (толщина обеднённой области при пробое меньше Wn1) либо проколом (обеднённый слой распространяется на всю область n1, и происходит смыкание переходов J1 и J2).

3.2. Режим прямого запирания

При прямом запирании напряжение на аноде положительно по отношению к катоду и обратно смещён только переход J2. Переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении. Большая часть приложенного напряжения падает на переходе J2. Через переходы J1 и J3 в области, примыкающие к переходу J2, инжектируются неосновные носители, которые уменьшают сопротивление перехода J2, увеличивают ток через него и уменьшают падение напряжения на нём. При повышении прямого напряжения ток через тиристор сначала растёт медленно, что соответствует участку 0-1 на ВАХ. В этом режиме тиристор можно считать запертым, так как сопротивление перехода J2 всё ещё очень велико. По мере увеличения напряжения на тиристоре снижается доля напряжения, падающего на J2, и быстрее возрастают напряжения на J1 и J3, что вызывает дальнейшее увеличение тока через тиристор и усиление инжекции неосновных носителей в область J2. При некотором значении напряжения (порядка десятков или сотен вольт), называется напряжением переключения VBF (точка 1 на ВАХ), процесс приобретает лавинообразный характер, тиристор переходит в состояние с высокой проводимостью (включается), и в нём устанавливается ток, определяемый напряжением источника и сопротивлением внешней цепи.

3.2.1. Двухтранзисторная модель

Для объяснения характеристик прибора в режиме прямого запирания используется двухтранзисторная модель. Тиристор можно рассматривать как соединение p-n-p транзистора с n-p-n транзистором, причём коллектор каждого из них соединён с базой другого, как показано на рис. 4 для триодного тиристора. Центральный переход действует как коллектор дырок, инжектируемых переходом J1, и электронов, инжектируемых переходом J3. Взаимосвязь между токами эмиттера IE, коллектора IC и базы IB и статическим коэффициентом усиления по току α1 p-n-p транзистора также приведена на рис. 4, где IСо— обратный ток насыщения перехода коллектор-база.

Рис. 4. Двухтранзисторная модель триодного тиристора, соединение транзисторов и соотношение токов в p-n-p транзисторе.

Аналогичные соотношения можно получить для n-p-n транзистора при изменении направления токов на противоположное. Из рис. 4 следует, что коллекторный ток n-p-n транзистора является одновременно базовым током p-n-p транзистора. Аналогично коллекторный ток p-n-p транзистора и управляющий ток Ig втекают в базу n-p-n транзистора. В результате, когда общий коэффициент усиления в замкнутой петле превысит 1, оказывается возможным регенеративный процесс.

Ток базы p-n-p транзистора равен IB1 = (1 — α1)IA — ICo1. Этот ток также протекает через коллектор n-p-n транзистора. Ток коллектора n-p-n транзистора с коэффициентом усиления α2 равен IC2 = α2IK + ICo2.

Приравняв IB1 и IC2, получим (1 — α1)IA — ICo1 = α2IK + ICo2. Так как IK = IA + Ig, то

Рис. 5. Энергетическая зонная диаграмма в режиме прямого смещения: состояние равновесия, режим прямого запирания и режим прямой проводимости.

Это уравнение описывает статическую характеристику прибора в диапазоне напряжений вплоть до пробоя. После пробоя прибор работает как p-i-n-диод. Отметим, что все слагаемые в числителе правой части уравнения малы, следовательно, пока член α1 + α2 < 1, ток IA мал. (Коэффициенты α1 и α2 сами зависят от IA и обычно растут с увеличением тока) Если α1 + α2 = 1, то знаменатель дроби обращается в нуль и происходит прямой пробой (или включение тиристора). Следует отметить, что если полярность напряжения между анодом и катодом сменить на обратную, то переходы J1 и J3 будут смещены в обратном направлении, а J2 — в прямом. При таких условиях пробой не происходит, так как в качестве эмиттера работает только центральный переход и регенеративный процесс становится невозможным.

Ширина обеднённых слоёв и энергетические зонные диаграммы в равновесии, в режимах прямого запирания и прямой проводимости показаны на рис. 5. В равновесии обеднённая область каждого перехода и контактный потенциал определяются профилем распределения примесей. Когда к аноду приложено положительное напряжение, переход J2 стремится сместиться в обратном направлении, а переходы J1 и J3 — в прямом. Падение напряжения между анодом и катодом равно алгебраической сумме падений напряжения на переходах: VAK = V1 + V2 + V3. По мере повышения напряжения возрастает ток через прибор и, следовательно, увеличиваются α1 и α2. Благодаря регенеративному характеру этих процессов прибор в конце концов перейдёт в открытое состояние. После включения тиристора протекающий через него ток должен быть ограничен внешним сопротивлением нагрузки, в противном случае при достаточно высоком напряжении тиристор выйдет из строя. Во включенном состоянии переход J2 смещён в прямом направлении (рис. 5, в), и падение напряжения VAK = (V1 — |V2| + V3) приблизительно равно сумме напряжения на одном прямосмещенном переходе и напряжения на насыщенном, транзисторе.

3.3. Режим прямой проводимости

Когда тиристор находится во включенном состоянии, все три перехода смещены в прямом направлении. Дырки инжектируются из области p1, а электроны — из области n2, и структура n1-p2-n2 ведёт себя аналогично насыщенному транзистору с удалённым диодным контактом к области n1. Следовательно, прибор в целом аналогичен p-i-n (p+-i-n+)-диоду…

4. Отличие динистора от тринистора

Принципиальных различий между динистором и тринистором нет, однако если включение динистора происходит при достижении между выводами анода и катода определённого напряжения, зависящего от типа данного динистора, то в тринисторе напряжение включения может быть специально снижено, путём подачи импульса тока определённой длительности и величины на его управляющий электрод при положительной разности потенциалов между анодом и катодом, и конструктивно тринистор отличается только наличием управляющего электрода. Тринисторы являются наиболее распространёнными приборами из «тиристорного» семейства.

Выключение тиристоров производят либо снижением тока через тиристор до значения Ih, либо изменением полярности напряжения между катодом и анодом. В настоящее время разработан целый класс запираемых тиристоров, которые переходят в закрытое состояние после подачи на управляющий электрод напряжения отрицательной полярности.

5. Симистор

Симистор (симметричный тринистор) представляет собой тиристор, по своей структуре подобный двум встречно-параллельным тринисторам. Способен пропускать электрический ток в обоих направлениях.

6. Характеристики тиристоров

Современные тиристоры изготовляют на токи от 1 мА до 10 кА; на напряжения от нескольких В до нескольких кВ; скорость нарастания в них прямого тока достигает 109 А/с, напряжения — 109 В/с, время включения составляет величины от нескольких десятых долей до нескольких десятков мкс, время выключения — от нескольких единиц до нескольких сотен мкс; КПД достигает 99 %.

7. Применение

• Электронные ключи
• Управляемые выпрямители
• Преобразователи (инверторы)
• Регуляторы мощности (триммеры)
• CDI

Примечания

1. Твердотельная электроника/учебное пособие. 7.7. Тринистор - dssp.petrsu.ru/book/chapter7/part7.shtml

Литература

• ГОСТ 15133-77.
• Кублановский. Я. С. Тиристорные устройства. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1987. — 112 с.: ил. — (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1104).

wreferat.baza-referat.ru

Курсовая работа - Тиристоры. Регуляторы мощности и управляемые выпрямители на тиристорах

В данной работе рассмотрены нескольковариантов устройств, где используются элементы тиристоры в качестве регуляторовнапряжения и в качестве выпрямителей. Приведены теоретическое и практическоеописания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемыйвыпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентомусиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке принезначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора.

В данной работерассмотрены два варианта таких выпрямителей, которые обеспечиваютмаксимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на нагрузкеактивного и индуктивного характера, питаемой от сети переменного токанапряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжениясети.

Тиристоромназываютполупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура,способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристорыпредназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт-закрыт(управляемый диод).

Простейшимтиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющийсобой четырехслойную структуру типа p-n-p-n(рис. 1.1.2). Здесь, как и у других типовтиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а среднийp-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие междупереходами, называются базами. Электрод, обеспечивающийэлектрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешнейp-областью – анодом.

В отличие отнесимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорахобратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви. Это достигаетсявстречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур илиприменением пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

<img src="/cache/referats/25529/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис. 1.1.1. Обозначения на схемах: а) симистора б)динистора в) тринистора.

 <img src="/cache/referats/25529/image003.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис. 1.1.2. Структура динистора.

<img src="/cache/referats/25529/image005.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис. 1.1.3. Структура тринистора.

При включениидинистора по схеме, приведенной на рис. 1.2.1, коллекторный p-n-переход закрыт,а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтомупочти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу,имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малыйток (участок 1 на рис. 1.2.3).

<img src="/cache/referats/25529/image007.jpg" v:shapes="_x0000_i1028"><img src="/cache/referats/25529/image009.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">

Рис. 1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемоготиристора (динистора).

Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемоготиристора (тринистора).

<img src="/cache/referats/25529/image011.jpg" v:shapes="_x0000_i1030"><img src="/cache/referats/25529/image013.jpg" v:shapes="_x0000_i1031">

Рис.1.2.3. Вольтамперная характеристика динистора.

Рис.1.2.4. Вольтамперная характеристика тиристора.

Если увеличиватьнапряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, покаэто напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равномунапряжению включения Uвкл. При напряженииUвклв динисторесоздаются условия для лавинного размножения носителей заряда в областиколлекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторногоперехода (участок 2 на рис. 1.2.3). В n-области коллекторного переходаобразуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточнаяконцентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальныебарьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей черезэмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождаетсяпереключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходитодновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтомуувеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодоми катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладаетотрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторевозрастает и происходит переключение динистора.

После переходаколлекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующийпрямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динистореснижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания илиуменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока,как в обычной схеме с диодом при прямом включении.

При уменьшениинапряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивлениеколлекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода можетсоставлять десятки микросекунд.

Напряжение Uвкл при котором начинаетсялавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основныхносителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу.Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом,питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uупр). Тиристор совспомогательным управляющим электродом называется триодным, или тринисторным.На практике при использовании термина «тиристор» подразумевается именноэлемент. Схема включения такого тиристора показана на рис. 1.2.2. Возможностьснижения напряжения U при росте токауправления, показывает семейство ВАХ (рис. 1.2.4).

Если ктиристору приложить напряжение питания, противоположной полярности (рис. 1.2.4),то эмиттерные переходы окажутся закрытыми. В этом случае ВАХ тиристоранапоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень большихобратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

1. Напряжениевключения (Uвкл)– это такое напряжение, при которомтиристор переходит в открытое состояние.

2. Повторяющеесяимпульсное обратное напряжение (Uo6p.max) — это напряжение, при котором наступает электрический пробой. Длябольшинства тиристоров Uвкл= Uo6p.max.

3. Максимальнодопустимый прямой, средний за период ток.

4. Прямоепадение напряжения на открытом тиристоре (Unp = 0,5÷1В).

5. Обратныймаксимальный ток – это ток, обусловленный движением неосновныхносителей при приложении напряжения обратной полярности.

6. Токудержания – это анодный ток, при котором тиристор закрывается.

7. Времяотключения – это время, в течение которого закрывается тиристор.

8. Предельнаяскорость нарастания анодного тока <img src="/cache/referats/25529/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> Если анодный ток будет быстро нарастать, то p-nпереходы будут загружаться током неравномерно, вследствие чего будетпроисходить местный перегрев и тепловой пробой .

9.   Предельная скорость нарастания анодногонапряжения  <img src="/cache/referats/25529/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> Если предельная скорость нарастания анодного напряжениябудет больше паспортной, тиристор может самопроизвольно открыться отэлектромагнитной помехи.

10. Управляющий ток отпирания – это ток, который необходимо подать,чтобы тиристор открылся без «колена».

11. Управляющее напряжение отпирания – это напряжение, котороенеобходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена».

Тиристоры имеютширокий диапазон применений (регуляторы мощности, управляемые выпрямители,генераторы импульсов и др.), выпускаются с рабочими токами от долей ампера дотысяч ампер и с напряжениями включения от единиц до тысяч вольт.

Регулировкавыходного напряжения выпрямителя может осуществляться разными способами.Регулируемый трансформатор или автотрансформатор, включенный в схемувыпрямителя, дает возможность изменять амплитуду переменного напряжения,подводимого к вентилям, и тем самым устанавливать желаемое выпрямленноенапряжение.

Однако такиетрансформаторы громоздки и имеют малую надежность из-за переключаемых илискользящих контактов.

Регулировкапостоянного напряжения на нагрузке, достигаемая делителем напряжения илиреостатом, включенным между выходом выпрямителя и нагрузкой, связана с большимипотерями мощности.

Свободным отнедостатков методов, перечисленных в 2.2, является метод, основанный науправлении вентилями выпрямителя. В качестве управляемых вентилей в настоящеевремя широко применяют тиристоры.

Моментомвключения тиристора можно управлять подавая управляющий импульс тока наn-р-переход, прилегающий к катоду.

При прохождениитока нагрузки через открытый тиристор все три его n-р-перехода смещены в прямомнаправлении, и управляющий электрод перестает влиять на процессы, происходящиев тиристоре. При спадании прямого тока тиристора до нуля после рассасываниязаряда неосновных носителей в базовых областях тиристор запирается, иуправляющие свойства восстанавливаются.

<img src="/cache/referats/25529/image019.jpg" v:shapes="_x0000_i1034">

Рис. 2.1.1. Схема включения тиристора.

<img src="/cache/referats/25529/image021.jpg" v:shapes="_x0000_i1035">

Рис. 2.1.2. Вольтамперная характеристика тиристора.

В схеме,содержащей источник питания Е, тиристор VS и резистор нагрузки R (рис. 2.1.1),возможны два устойчивых состояния, одно из которых соответствует открытому, авторое – закрытому тиристору. Наложение характеристики цепи резистор-источникна характеристики тиристора (рис. 2.1.2) позволяет получить прямые токиотключенного (точка А) и включенного (точка В) тиристора. Повышение напряженияисточника от 0 до E при Iу=0 вызывает перемещение рабочей точки по нижней ветвихарактеристики до точки А. Если подать управляющий импульс тока амплитудой идлительностью, достаточной для поддержания этого тока на время открывания тиристора,то рабочая точка перейдет в точку, соответствующую открытому состояниютиристора.

<img src="/cache/referats/25529/image023.jpg" v:shapes="_x0000_i1036">

Рис.2.1.3.Наложение характеристики цепи резистор-источник на характеристики тиристора.

Спадоткрывающего импульса тока в цепи управления не влияет на процессы в открытомтиристоре, его рабочая точка остается в положении В. Восстановление управляющихсвойств тиристора произойдет лишь при его обесточивании на время, большеевремени его закрывания.

В открытомсостоянии тиристор пропускает очень большие токи (до нескольких сотен ампер) иоказывает им малое сопротивление. В этом его преимущество. Применяя тиристоры,следует иметь в виду, что скачкообразное изменение сопротивления в моментоткрывания может привести к очень большим броскам тока. Особенно велики этиброски в тех схемах, где нагрузка R шунтируется конденсатором.

Зарядкаконденсатора через открывшийся тиристор может вывести последний из строя.Поэтому для уменьшения бросков тока последовательно с тиристором включаютдроссель.

Ввыпрямительных схемах тиристоры лучше работают при активной нагрузке или принагрузке, начинающейся с индуктивного элемента.

В управляемыйвыпрямитель тиристор вводят как обычный вентиль, а к его управляющему электродуподводят от цепи управления (ЦУ) импульсы, включающие тиристоры с запаздываниемна угол <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; letter-spacing:-.05pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

Через тиристорVS1, включающийся в момент, соответствующий   <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w

При <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w

<img src="/cache/referats/25529/image025.jpg" v:shapes="_x0000_i1037"> 

Рис.2.1.4.Схема регулировки выпрямления напряжения.

Напряжениена нагрузке, получающееся почти равным постоянной составляющей напряжения e0,подводимого к фильтру LС, растет при уменьшении угла <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

Схемывыпрямления с тиристорами такие же, как обычных выпрямителей. Основное вниманиедалее уделяется двухфазным схемам выпрямителей.

Дляпростоты полагаем падение напряжения на открытом тиристоре много меньшим (рис. 2.1.4.)выпрямленного напряжения, а токи утечки (прямой ток при закрытом тиристоре иобратный ток при отрицательном напряжении) – малыми по сравнению с токомнагрузки. Это позволит считать тиристор идеальным (прямое падение напряжения врежиме насыщения, прямой и обратный токи утечки, а также ток отключения в немравны нулю). Такие упрощения не приведут к большой погрешности, так как токчерез вентиль схемы определяется сопротивлением нагрузки, а не фазы. По этой жепричине можем считать идеальными дроссель L и трансформатор, т. е. пренебречьиндуктивностью рассеяния и активными сопротивлениями их обмоток.

<div v:shape="_x0000_s1054">

(2.1.1)

(3.5)

<div v:shape="_x0000_s1079">

(2.1.1)

Здесь принято, что в силу идеальности трансформатора и вентилянапряжение e0 совпадает с ЭДС первой фазы трансформатора e21 в интервале

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a

e0=e21              (2.1.3.)

Падение напряжения на дросселе L равно разности напряжений e21 и E0, и,следовательно, его ток

<img src="/cache/referats/25529/image029.gif" v:shapes="_x0000_s1057"> <div v:shape="_x0000_s1065">

(2.1.4)

<div v:shape="_x0000_s1073">

(2.1.5)

Выпрямленное напряжение получается, если тиристор каждой из фаз открытдо тех пор, пока не вступит в работу следующая фаза. Однако это верно лишь втом случае, когда ток дросселя к моменту открывания вентиля следующей фазыположителен и напряжение, получаемое в момент включения с включающейся фазы,больше напряжения на конденсаторе. Последнее условие выполняется при α>32,5°, что обеспечивает рост тока дросселя сразу после включения тиристора.

<div v:shape="_x0000_s1067">

(2.1.6)

<div v:shape="_x0000_s1068">

(2.1.7)

<div v:shape="_x0000_s1069">

(2.1.8)

<div v:shape="_x0000_s1070">

(2.1.9)

то ток в дросселе станет равным нулю раньше, чем откроется тиристорвторой фазы. Как только ток станет равным нулю, тиристор обесточится ивыключится. Такой режим не очень выгоден, так как связан с большими переменнымисоставляющими токов тиристоров и обмоток трансформатора. Поэтому чаще всего индуктивностьдросселя L выбирают такой, чтобы при максимально возможном сопротивлениинагрузки удовлетворялось условие непрерывности тока.

<img src="/cache/referats/25529/image041.gif" v:shapes="_x0000_s1063"> <div v:shape="_x0000_s1071">

(2.1.10)

Действующее значение тока первичной обмотки, в которуютрансформируются, не перекрываясь во времени, токи двух фаз, получается  в <img src="/cache/referats/25529/image043.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> раз больше, чем токnlr, т. е.

<div v:shape="_x0000_s1072">

(2.1.11)

<img src="/cache/referats/25529/image047.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

Рис.2.1.5. Ток дросселя.

По форме токпервичной обмотки в каждый из полупериодов повторяет ток фазы, равный току iL(рис. 2.1.5, в). Первая гармоникаэтого тока при малых пульсациях сдвинута на угол α. относительно напряжения на первичнойобмотке.

<img src="/cache/referats/25529/image049.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1074">Таким образом,при        тиристорный выпрямительпотребляет от сети не только активный, но и реактивный ток. Это являетсянедостатком такого выпрямителя.

Полный перепадпульсаций на выходном конденсаторе Снайдем так же, как и при исследовании неуправляемого выпрямителя. В результатеполучим выражение:

<img src="/cache/referats/25529/image051.gif" v:shapes="_x0000_s1075"> <div v:shape="_x0000_s1077">

(2.1.12)

Здеськоэффициент <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; layout-grid-mode:line;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D

Подводя итог,отметим следующие особенности схемы тиристорного регулируемого выпрямителя:

1)снижениевыходного напряжения в тиристорном выпрямителе достигается благодаря уменьшениюотбора мощности от сети переменного тока; оно не связано с гашением значительнойее части в выпрямителе;

2)прирегулировке выпрямитель потребляет не только активную, но и реактивнуюмощностью сети переменного тока;

3)при измененииугла регулирования <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;layout-grid-mode:line;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a

4)пульсация выпрямленногонапряжения заметно возрастает с ростом угла регулирования;

<div v:shape="_x0000_s1078">

(2.1.13)

Устройство,схема которого приведена на рисунке, можно использовать для регулировкинапряжения на нагрузке активного и индуктивного характера, питаемой от сетипеременного тока напряжением 127 и 220 В. Напряжение на нагрузке можно менять отнуля до номинального напряжения сети.

<img src="/cache/referats/25529/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1040">

Рис. 3.1.1. Принципиальная схема регуляторанапряжения.

Тиристор VS1, включенный в диагональ моста, составленного издиодов VD1—VD4 играет роль управляемого ключа, который открывается при разрядеконденсатора С1 через ограничительный резистор R2 и управляющий переходтиристора при включении переключающего диода VD 6. Напряжение, при которомтиристор включается, можно регулировать потенциометром R1. Вместопереключающего диода VD6 можноиспользовать стабилитрон, но в этом случае уменьшается диапазон регулировкинапряжения на нагрузке.

На первых двухрисунках изображены варианты выпрямителей на тиристорах, которые обеспечиваютмаксимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15в (рис. 3.2.1) и от 0,5 до 15 в (рис. 3.2.2).

В течение одногополупериода к аноду тиристора приложено положительное относительно катоданапряжение.

<img src="/cache/referats/25529/image056.jpg" v:shapes="_x0000_i1041">

Рис. 3.2.1. Принципиальная схема выпрямителя №1.

Пока на управляющийэлектрод не подан положительный сигнал определенной амплитуды со схемы запуска,тиристор не пропускает ток в прямом направлении. Через некоторый произвольныйугол задержки α между напряжениями на управляющем электроде и катодеприкладывается положительный запускающий сигнал, вызывающий протекание токачерез тиристор и соответственно через нагрузку. При перемене полярностинапряжения на аноде тиристора последний закрывается независимо от величиныуправляющего напряжения, при этом аналогично рассмотренному ранее начинаетработать другое плечо схемы. Регулируя угол задержки включения а по отношению кприложенному напряжению, можно изменять соотношение фаз начала протекания токаи приложенного напряжения и регулировать величину среднего значения выпрямленноготока (напряжения) нагрузки от максимума (α = 0) до нуля (α = π). Угол задержки включения тиристоров Д1 и Д4 изменяется потенциометром R1. ДиодыД3 защищают цени управления (запуска) от отрицательного напряжения в то время,когда напряжение на анодах тиристоров отрицательное. Для получения широкихпределов регулировки α (0 — π) применены RC — цепи.

В выпрямителе(рис.3.2.2) тиристор и схема запуска работают как в положительный, так и вотрицательный полупериоды, время разряда конденсаторов сокращается, чтоприводит к уменьшению диапазона изменения угла а и, соответственно, куменьшению пределов регулирования напряжения на нагрузке. Для устранения этогоявления включен диод Д3.

<img src="/cache/referats/25529/image058.jpg" v:shapes="_x0000_i1042">

Рис. 3.2.2. Принципиальная схема выпрямителя№2.

Тиристоры длявыпрямителя (рис. 3.2.1) желательно выбирать с близким значением сопротивленияучастка управляющий электрод — катод. Если не удается подобрать одинаковыетиристоры, то схему можно симметрировать с помощью дополнительногосопротивления. Для этого включают эквивалент нагрузки и изменением величинысопротивления потенциометра R1 устанавливают максимальный ток. Поочередноотключая цепи управления тиристоров, измеряют ток каждого плеча выпрямителя.Переменное сопротивление величиной 10 кОм. подключается параллельно управляющемуэлектроду к катоду того тиристора, через который течет больший ток. Изменяявеличину этого сопротивления, добиваются одинаковых показаний тока.

Учитывая разброспараметров тиристоров, необходимо скорректировать сопротивления резисторов R1 иR2. Вначале R1 берется несколько больше рассчитанного, а R2 определяется какостаточное сопротивление потенциометра R1 при условии, что его изменение неприводит к увеличению тока нагрузки. Максимальная величина R1 ограничиваетсясопротивлением, при котором ток нагрузки равен нулю. Конструктивно тиристоры необходимо размещать на радиаторах с площадью 50 кв.см(рис. 3.2.1), 250 кв.см — (рис. 3.2.2). Во всех вариантах использовантрансформатор, собранный на обычном сердечнике УШ35х55. Для намотки взят проводмарки ПЭВ. Первичная обмотка содержит 550 витков, диаметр провода 0,55 мм.Данные вторичных обмоток: для варианта на рис.3.2.1 — число витков 2х60проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.; для варианта на рис.3.2.2 — число витков 2х64проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.

Применение тиристоров в таких устройствах, какрегуляторы мощности и управляемые выпрямители, позволяет получать большие токив нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управлениятиристора. А также делают эти устройства более надежными, компактными иэкономичными в использовании. Снижается и себестоимость регулятора мощности, врезультате отсутствия трансформатора с медной обмоткой.

1.<span Times New Roman"">       

2.<span Times New Roman"">       

3.<span Times New Roman"">       

4.<span Times New Roman"">       

5.<span Times New Roman"">       

6.<span Times New Roman"">       

7.<span Times New Roman"">       

8.<span Times New Roman"">       

 TOC o «1-3» h z u Введение. PAGEREF _Toc137242762 h 1

Глава 1. Понятие о тиристоре. Видытиристоров. Принцип действия. PAGEREF _Toc137242763 h 2

1.1. Определение, виды тиристоров. PAGEREF _Toc137242764 h 2

1.2. Принцип действия. PAGEREF _Toc137242765 h 4

1.3. Параметры тиристоров. PAGEREF _Toc137242766 h 7

Глава 2. Применение тиристоров врегуляторах мощности. PAGEREF _Toc137242767 h 8

2.1. Общие сведения о различныхрегуляторах. PAGEREF _Toc137242768 h 8

2.2. Процесс управления напряжениемпри помощи тиристора. PAGEREF _Toc137242769 h 9

2.3. Управляемый выпрямитель натиристоре. PAGEREF _Toc137242770 h 12

Глава 3. Практические разработкирегуляторов мощности на тиристорах. PAGEREF _Toc137242771 h 18

3.1. Регулятор напряжения натиристоре КУ201К… PAGEREF_Toc137242772 h 18

3.2. Мощный управляемый выпрямительна тиристорах. PAGEREF _Toc137242773 h 19

Заключение. PAGEREF _Toc137242774 h 23

Литература. PAGEREF _Toc137242775 h 24

Оглавление. PAGEREF _Toc137242776 h 25

www.ronl.ru

Доклад - Тиристоры. Регуляторы мощности и управляемые выпрямители на тиристорах

В данной работе рассмотрены нескольковариантов устройств, где используются элементы тиристоры в качестве регуляторовнапряжения и в качестве выпрямителей. Приведены теоретическое и практическоеописания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемыйвыпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентомусиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке принезначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора.

В данной работерассмотрены два варианта таких выпрямителей, которые обеспечиваютмаксимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на нагрузкеактивного и индуктивного характера, питаемой от сети переменного токанапряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжениясети.

Тиристоромназываютполупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура,способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристорыпредназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт-закрыт(управляемый диод).

Простейшимтиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющийсобой четырехслойную структуру типа p-n-p-n(рис. 1.1.2). Здесь, как и у других типовтиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а среднийp-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие междупереходами, называются базами. Электрод, обеспечивающийэлектрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешнейp-областью – анодом.

В отличие отнесимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорахобратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви. Это достигаетсявстречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур илиприменением пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

<img src="/cache/referats/25529/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис. 1.1.1. Обозначения на схемах: а) симистора б)динистора в) тринистора.

 <img src="/cache/referats/25529/image003.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис. 1.1.2. Структура динистора.

<img src="/cache/referats/25529/image005.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис. 1.1.3. Структура тринистора.

При включениидинистора по схеме, приведенной на рис. 1.2.1, коллекторный p-n-переход закрыт,а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтомупочти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу,имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малыйток (участок 1 на рис. 1.2.3).

<img src="/cache/referats/25529/image007.jpg" v:shapes="_x0000_i1028"><img src="/cache/referats/25529/image009.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">

Рис. 1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемоготиристора (динистора).

Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемоготиристора (тринистора).

<img src="/cache/referats/25529/image011.jpg" v:shapes="_x0000_i1030"><img src="/cache/referats/25529/image013.jpg" v:shapes="_x0000_i1031">

Рис.1.2.3. Вольтамперная характеристика динистора.

Рис.1.2.4. Вольтамперная характеристика тиристора.

Если увеличиватьнапряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, покаэто напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равномунапряжению включения Uвкл. При напряженииUвклв динисторесоздаются условия для лавинного размножения носителей заряда в областиколлекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторногоперехода (участок 2 на рис. 1.2.3). В n-области коллекторного переходаобразуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточнаяконцентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальныебарьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей черезэмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождаетсяпереключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходитодновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтомуувеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодоми катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладаетотрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторевозрастает и происходит переключение динистора.

После переходаколлекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующийпрямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динистореснижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания илиуменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока,как в обычной схеме с диодом при прямом включении.

При уменьшениинапряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивлениеколлекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода можетсоставлять десятки микросекунд.

Напряжение Uвкл при котором начинаетсялавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основныхносителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу.Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом,питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uупр). Тиристор совспомогательным управляющим электродом называется триодным, или тринисторным.На практике при использовании термина «тиристор» подразумевается именноэлемент. Схема включения такого тиристора показана на рис. 1.2.2. Возможностьснижения напряжения U при росте токауправления, показывает семейство ВАХ (рис. 1.2.4).

Если ктиристору приложить напряжение питания, противоположной полярности (рис. 1.2.4),то эмиттерные переходы окажутся закрытыми. В этом случае ВАХ тиристоранапоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень большихобратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

1. Напряжениевключения (Uвкл)– это такое напряжение, при которомтиристор переходит в открытое состояние.

2. Повторяющеесяимпульсное обратное напряжение (Uo6p.max) — это напряжение, при котором наступает электрический пробой. Длябольшинства тиристоров Uвкл= Uo6p.max.

3. Максимальнодопустимый прямой, средний за период ток.

4. Прямоепадение напряжения на открытом тиристоре (Unp = 0,5÷1В).

5. Обратныймаксимальный ток – это ток, обусловленный движением неосновныхносителей при приложении напряжения обратной полярности.

6. Токудержания – это анодный ток, при котором тиристор закрывается.

7. Времяотключения – это время, в течение которого закрывается тиристор.

8. Предельнаяскорость нарастания анодного тока <img src="/cache/referats/25529/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> Если анодный ток будет быстро нарастать, то p-nпереходы будут загружаться током неравномерно, вследствие чего будетпроисходить местный перегрев и тепловой пробой .

9.   Предельная скорость нарастания анодногонапряжения  <img src="/cache/referats/25529/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> Если предельная скорость нарастания анодного напряжениябудет больше паспортной, тиристор может самопроизвольно открыться отэлектромагнитной помехи.

10. Управляющий ток отпирания – это ток, который необходимо подать,чтобы тиристор открылся без «колена».

11. Управляющее напряжение отпирания – это напряжение, котороенеобходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена».

Тиристоры имеютширокий диапазон применений (регуляторы мощности, управляемые выпрямители,генераторы импульсов и др.), выпускаются с рабочими токами от долей ампера дотысяч ампер и с напряжениями включения от единиц до тысяч вольт.

Регулировкавыходного напряжения выпрямителя может осуществляться разными способами.Регулируемый трансформатор или автотрансформатор, включенный в схемувыпрямителя, дает возможность изменять амплитуду переменного напряжения,подводимого к вентилям, и тем самым устанавливать желаемое выпрямленноенапряжение.

Однако такиетрансформаторы громоздки и имеют малую надежность из-за переключаемых илискользящих контактов.

Регулировкапостоянного напряжения на нагрузке, достигаемая делителем напряжения илиреостатом, включенным между выходом выпрямителя и нагрузкой, связана с большимипотерями мощности.

Свободным отнедостатков методов, перечисленных в 2.2, является метод, основанный науправлении вентилями выпрямителя. В качестве управляемых вентилей в настоящеевремя широко применяют тиристоры.

Моментомвключения тиристора можно управлять подавая управляющий импульс тока наn-р-переход, прилегающий к катоду.

При прохождениитока нагрузки через открытый тиристор все три его n-р-перехода смещены в прямомнаправлении, и управляющий электрод перестает влиять на процессы, происходящиев тиристоре. При спадании прямого тока тиристора до нуля после рассасываниязаряда неосновных носителей в базовых областях тиристор запирается, иуправляющие свойства восстанавливаются.

<img src="/cache/referats/25529/image019.jpg" v:shapes="_x0000_i1034">

Рис. 2.1.1. Схема включения тиристора.

<img src="/cache/referats/25529/image021.jpg" v:shapes="_x0000_i1035">

Рис. 2.1.2. Вольтамперная характеристика тиристора.

В схеме,содержащей источник питания Е, тиристор VS и резистор нагрузки R (рис. 2.1.1),возможны два устойчивых состояния, одно из которых соответствует открытому, авторое – закрытому тиристору. Наложение характеристики цепи резистор-источникна характеристики тиристора (рис. 2.1.2) позволяет получить прямые токиотключенного (точка А) и включенного (точка В) тиристора. Повышение напряженияисточника от 0 до E при Iу=0 вызывает перемещение рабочей точки по нижней ветвихарактеристики до точки А. Если подать управляющий импульс тока амплитудой идлительностью, достаточной для поддержания этого тока на время открывания тиристора,то рабочая точка перейдет в точку, соответствующую открытому состояниютиристора.

<img src="/cache/referats/25529/image023.jpg" v:shapes="_x0000_i1036">

Рис.2.1.3.Наложение характеристики цепи резистор-источник на характеристики тиристора.

Спадоткрывающего импульса тока в цепи управления не влияет на процессы в открытомтиристоре, его рабочая точка остается в положении В. Восстановление управляющихсвойств тиристора произойдет лишь при его обесточивании на время, большеевремени его закрывания.

В открытомсостоянии тиристор пропускает очень большие токи (до нескольких сотен ампер) иоказывает им малое сопротивление. В этом его преимущество. Применяя тиристоры,следует иметь в виду, что скачкообразное изменение сопротивления в моментоткрывания может привести к очень большим броскам тока. Особенно велики этиброски в тех схемах, где нагрузка R шунтируется конденсатором.

Зарядкаконденсатора через открывшийся тиристор может вывести последний из строя.Поэтому для уменьшения бросков тока последовательно с тиристором включаютдроссель.

Ввыпрямительных схемах тиристоры лучше работают при активной нагрузке или принагрузке, начинающейся с индуктивного элемента.

В управляемыйвыпрямитель тиристор вводят как обычный вентиль, а к его управляющему электродуподводят от цепи управления (ЦУ) импульсы, включающие тиристоры с запаздываниемна угол <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; letter-spacing:-.05pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

Через тиристорVS1, включающийся в момент, соответствующий   <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w

При <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w

<img src="/cache/referats/25529/image025.jpg" v:shapes="_x0000_i1037"> 

Рис.2.1.4.Схема регулировки выпрямления напряжения.

Напряжениена нагрузке, получающееся почти равным постоянной составляющей напряжения e0,подводимого к фильтру LС, растет при уменьшении угла <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

Схемывыпрямления с тиристорами такие же, как обычных выпрямителей. Основное вниманиедалее уделяется двухфазным схемам выпрямителей.

Дляпростоты полагаем падение напряжения на открытом тиристоре много меньшим (рис. 2.1.4.)выпрямленного напряжения, а токи утечки (прямой ток при закрытом тиристоре иобратный ток при отрицательном напряжении) – малыми по сравнению с токомнагрузки. Это позволит считать тиристор идеальным (прямое падение напряжения врежиме насыщения, прямой и обратный токи утечки, а также ток отключения в немравны нулю). Такие упрощения не приведут к большой погрешности, так как токчерез вентиль схемы определяется сопротивлением нагрузки, а не фазы. По этой жепричине можем считать идеальными дроссель L и трансформатор, т. е. пренебречьиндуктивностью рассеяния и активными сопротивлениями их обмоток.

<div v:shape="_x0000_s1054">

(2.1.1)

(3.5)

<div v:shape="_x0000_s1079">

(2.1.1)

Здесь принято, что в силу идеальности трансформатора и вентилянапряжение e0 совпадает с ЭДС первой фазы трансформатора e21 в интервале

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a

e0=e21              (2.1.3.)

Падение напряжения на дросселе L равно разности напряжений e21 и E0, и,следовательно, его ток

<img src="/cache/referats/25529/image029.gif" v:shapes="_x0000_s1057"> <div v:shape="_x0000_s1065">

(2.1.4)

<div v:shape="_x0000_s1073">

(2.1.5)

Выпрямленное напряжение получается, если тиристор каждой из фаз открытдо тех пор, пока не вступит в работу следующая фаза. Однако это верно лишь втом случае, когда ток дросселя к моменту открывания вентиля следующей фазыположителен и напряжение, получаемое в момент включения с включающейся фазы,больше напряжения на конденсаторе. Последнее условие выполняется при α>32,5°, что обеспечивает рост тока дросселя сразу после включения тиристора.

<div v:shape="_x0000_s1067">

(2.1.6)

<div v:shape="_x0000_s1068">

(2.1.7)

<div v:shape="_x0000_s1069">

(2.1.8)

<div v:shape="_x0000_s1070">

(2.1.9)

то ток в дросселе станет равным нулю раньше, чем откроется тиристорвторой фазы. Как только ток станет равным нулю, тиристор обесточится ивыключится. Такой режим не очень выгоден, так как связан с большими переменнымисоставляющими токов тиристоров и обмоток трансформатора. Поэтому чаще всего индуктивностьдросселя L выбирают такой, чтобы при максимально возможном сопротивлениинагрузки удовлетворялось условие непрерывности тока.

<img src="/cache/referats/25529/image041.gif" v:shapes="_x0000_s1063"> <div v:shape="_x0000_s1071">

(2.1.10)

Действующее значение тока первичной обмотки, в которуютрансформируются, не перекрываясь во времени, токи двух фаз, получается  в <img src="/cache/referats/25529/image043.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> раз больше, чем токnlr, т. е.

<div v:shape="_x0000_s1072">

(2.1.11)

<img src="/cache/referats/25529/image047.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

Рис.2.1.5. Ток дросселя.

По форме токпервичной обмотки в каждый из полупериодов повторяет ток фазы, равный току iL(рис. 2.1.5, в). Первая гармоникаэтого тока при малых пульсациях сдвинута на угол α. относительно напряжения на первичнойобмотке.

<img src="/cache/referats/25529/image049.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1074">Таким образом,при        тиристорный выпрямительпотребляет от сети не только активный, но и реактивный ток. Это являетсянедостатком такого выпрямителя.

Полный перепадпульсаций на выходном конденсаторе Снайдем так же, как и при исследовании неуправляемого выпрямителя. В результатеполучим выражение:

<img src="/cache/referats/25529/image051.gif" v:shapes="_x0000_s1075"> <div v:shape="_x0000_s1077">

(2.1.12)

Здеськоэффициент <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; layout-grid-mode:line;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D

Подводя итог,отметим следующие особенности схемы тиристорного регулируемого выпрямителя:

1)снижениевыходного напряжения в тиристорном выпрямителе достигается благодаря уменьшениюотбора мощности от сети переменного тока; оно не связано с гашением значительнойее части в выпрямителе;

2)прирегулировке выпрямитель потребляет не только активную, но и реактивнуюмощностью сети переменного тока;

3)при измененииугла регулирования <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;layout-grid-mode:line;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a

4)пульсация выпрямленногонапряжения заметно возрастает с ростом угла регулирования;

<div v:shape="_x0000_s1078">

(2.1.13)

Устройство,схема которого приведена на рисунке, можно использовать для регулировкинапряжения на нагрузке активного и индуктивного характера, питаемой от сетипеременного тока напряжением 127 и 220 В. Напряжение на нагрузке можно менять отнуля до номинального напряжения сети.

<img src="/cache/referats/25529/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1040">

Рис. 3.1.1. Принципиальная схема регуляторанапряжения.

Тиристор VS1, включенный в диагональ моста, составленного издиодов VD1—VD4 играет роль управляемого ключа, который открывается при разрядеконденсатора С1 через ограничительный резистор R2 и управляющий переходтиристора при включении переключающего диода VD 6. Напряжение, при которомтиристор включается, можно регулировать потенциометром R1. Вместопереключающего диода VD6 можноиспользовать стабилитрон, но в этом случае уменьшается диапазон регулировкинапряжения на нагрузке.

На первых двухрисунках изображены варианты выпрямителей на тиристорах, которые обеспечиваютмаксимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15в (рис. 3.2.1) и от 0,5 до 15 в (рис. 3.2.2).

В течение одногополупериода к аноду тиристора приложено положительное относительно катоданапряжение.

<img src="/cache/referats/25529/image056.jpg" v:shapes="_x0000_i1041">

Рис. 3.2.1. Принципиальная схема выпрямителя №1.

Пока на управляющийэлектрод не подан положительный сигнал определенной амплитуды со схемы запуска,тиристор не пропускает ток в прямом направлении. Через некоторый произвольныйугол задержки α между напряжениями на управляющем электроде и катодеприкладывается положительный запускающий сигнал, вызывающий протекание токачерез тиристор и соответственно через нагрузку. При перемене полярностинапряжения на аноде тиристора последний закрывается независимо от величиныуправляющего напряжения, при этом аналогично рассмотренному ранее начинаетработать другое плечо схемы. Регулируя угол задержки включения а по отношению кприложенному напряжению, можно изменять соотношение фаз начала протекания токаи приложенного напряжения и регулировать величину среднего значения выпрямленноготока (напряжения) нагрузки от максимума (α = 0) до нуля (α = π). Угол задержки включения тиристоров Д1 и Д4 изменяется потенциометром R1. ДиодыД3 защищают цени управления (запуска) от отрицательного напряжения в то время,когда напряжение на анодах тиристоров отрицательное. Для получения широкихпределов регулировки α (0 — π) применены RC — цепи.

В выпрямителе(рис.3.2.2) тиристор и схема запуска работают как в положительный, так и вотрицательный полупериоды, время разряда конденсаторов сокращается, чтоприводит к уменьшению диапазона изменения угла а и, соответственно, куменьшению пределов регулирования напряжения на нагрузке. Для устранения этогоявления включен диод Д3.

<img src="/cache/referats/25529/image058.jpg" v:shapes="_x0000_i1042">

Рис. 3.2.2. Принципиальная схема выпрямителя№2.

Тиристоры длявыпрямителя (рис. 3.2.1) желательно выбирать с близким значением сопротивленияучастка управляющий электрод — катод. Если не удается подобрать одинаковыетиристоры, то схему можно симметрировать с помощью дополнительногосопротивления. Для этого включают эквивалент нагрузки и изменением величинысопротивления потенциометра R1 устанавливают максимальный ток. Поочередноотключая цепи управления тиристоров, измеряют ток каждого плеча выпрямителя.Переменное сопротивление величиной 10 кОм. подключается параллельно управляющемуэлектроду к катоду того тиристора, через который течет больший ток. Изменяявеличину этого сопротивления, добиваются одинаковых показаний тока.

Учитывая разброспараметров тиристоров, необходимо скорректировать сопротивления резисторов R1 иR2. Вначале R1 берется несколько больше рассчитанного, а R2 определяется какостаточное сопротивление потенциометра R1 при условии, что его изменение неприводит к увеличению тока нагрузки. Максимальная величина R1 ограничиваетсясопротивлением, при котором ток нагрузки равен нулю. Конструктивно тиристоры необходимо размещать на радиаторах с площадью 50 кв.см(рис. 3.2.1), 250 кв.см — (рис. 3.2.2). Во всех вариантах использовантрансформатор, собранный на обычном сердечнике УШ35х55. Для намотки взят проводмарки ПЭВ. Первичная обмотка содержит 550 витков, диаметр провода 0,55 мм.Данные вторичных обмоток: для варианта на рис.3.2.1 — число витков 2х60проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.; для варианта на рис.3.2.2 — число витков 2х64проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.

Применение тиристоров в таких устройствах, какрегуляторы мощности и управляемые выпрямители, позволяет получать большие токив нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управлениятиристора. А также делают эти устройства более надежными, компактными иэкономичными в использовании. Снижается и себестоимость регулятора мощности, врезультате отсутствия трансформатора с медной обмоткой.

1.<span Times New Roman"">       

2.<span Times New Roman"">       

3.<span Times New Roman"">       

4.<span Times New Roman"">       

5.<span Times New Roman"">       

6.<span Times New Roman"">       

7.<span Times New Roman"">       

8.<span Times New Roman"">       

 TOC o «1-3» h z u Введение. PAGEREF _Toc137242762 h 1

Глава 1. Понятие о тиристоре. Видытиристоров. Принцип действия. PAGEREF _Toc137242763 h 2

1.1. Определение, виды тиристоров. PAGEREF _Toc137242764 h 2

1.2. Принцип действия. PAGEREF _Toc137242765 h 4

1.3. Параметры тиристоров. PAGEREF _Toc137242766 h 7

Глава 2. Применение тиристоров врегуляторах мощности. PAGEREF _Toc137242767 h 8

2.1. Общие сведения о различныхрегуляторах. PAGEREF _Toc137242768 h 8

2.2. Процесс управления напряжениемпри помощи тиристора. PAGEREF _Toc137242769 h 9

2.3. Управляемый выпрямитель натиристоре. PAGEREF _Toc137242770 h 12

Глава 3. Практические разработкирегуляторов мощности на тиристорах. PAGEREF _Toc137242771 h 18

3.1. Регулятор напряжения натиристоре КУ201К… PAGEREF_Toc137242772 h 18

3.2. Мощный управляемый выпрямительна тиристорах. PAGEREF _Toc137242773 h 19

Заключение. PAGEREF _Toc137242774 h 23

Литература. PAGEREF _Toc137242775 h 24

Оглавление. PAGEREF _Toc137242776 h 25

www.ronl.ru

Дипломная работа - Тиристоры. Регуляторы мощности и управляемые выпрямители на тиристорах

В данной работе рассмотрены нескольковариантов устройств, где используются элементы тиристоры в качестве регуляторовнапряжения и в качестве выпрямителей. Приведены теоретическое и практическоеописания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемыйвыпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентомусиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке принезначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора.

В данной работерассмотрены два варианта таких выпрямителей, которые обеспечиваютмаксимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на нагрузкеактивного и индуктивного характера, питаемой от сети переменного токанапряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжениясети.

Тиристоромназываютполупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура,способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристорыпредназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт-закрыт(управляемый диод).

Простейшимтиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющийсобой четырехслойную структуру типа p-n-p-n(рис. 1.1.2). Здесь, как и у других типовтиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а среднийp-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие междупереходами, называются базами. Электрод, обеспечивающийэлектрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешнейp-областью – анодом.

В отличие отнесимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорахобратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви. Это достигаетсявстречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур илиприменением пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

<img src="/cache/referats/25529/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис. 1.1.1. Обозначения на схемах: а) симистора б)динистора в) тринистора.

 <img src="/cache/referats/25529/image003.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис. 1.1.2. Структура динистора.

<img src="/cache/referats/25529/image005.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис. 1.1.3. Структура тринистора.

При включениидинистора по схеме, приведенной на рис. 1.2.1, коллекторный p-n-переход закрыт,а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтомупочти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу,имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малыйток (участок 1 на рис. 1.2.3).

<img src="/cache/referats/25529/image007.jpg" v:shapes="_x0000_i1028"><img src="/cache/referats/25529/image009.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">

Рис. 1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемоготиристора (динистора).

Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемоготиристора (тринистора).

<img src="/cache/referats/25529/image011.jpg" v:shapes="_x0000_i1030"><img src="/cache/referats/25529/image013.jpg" v:shapes="_x0000_i1031">

Рис.1.2.3. Вольтамперная характеристика динистора.

Рис.1.2.4. Вольтамперная характеристика тиристора.

Если увеличиватьнапряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, покаэто напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равномунапряжению включения Uвкл. При напряженииUвклв динисторесоздаются условия для лавинного размножения носителей заряда в областиколлекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторногоперехода (участок 2 на рис. 1.2.3). В n-области коллекторного переходаобразуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточнаяконцентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальныебарьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей черезэмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождаетсяпереключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходитодновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтомуувеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодоми катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладаетотрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторевозрастает и происходит переключение динистора.

После переходаколлекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующийпрямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динистореснижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания илиуменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока,как в обычной схеме с диодом при прямом включении.

При уменьшениинапряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивлениеколлекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода можетсоставлять десятки микросекунд.

Напряжение Uвкл при котором начинаетсялавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основныхносителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу.Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом,питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uупр). Тиристор совспомогательным управляющим электродом называется триодным, или тринисторным.На практике при использовании термина «тиристор» подразумевается именноэлемент. Схема включения такого тиристора показана на рис. 1.2.2. Возможностьснижения напряжения U при росте токауправления, показывает семейство ВАХ (рис. 1.2.4).

Если ктиристору приложить напряжение питания, противоположной полярности (рис. 1.2.4),то эмиттерные переходы окажутся закрытыми. В этом случае ВАХ тиристоранапоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень большихобратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

1. Напряжениевключения (Uвкл)– это такое напряжение, при которомтиристор переходит в открытое состояние.

2. Повторяющеесяимпульсное обратное напряжение (Uo6p.max) — это напряжение, при котором наступает электрический пробой. Длябольшинства тиристоров Uвкл= Uo6p.max.

3. Максимальнодопустимый прямой, средний за период ток.

4. Прямоепадение напряжения на открытом тиристоре (Unp = 0,5÷1В).

5. Обратныймаксимальный ток – это ток, обусловленный движением неосновныхносителей при приложении напряжения обратной полярности.

6. Токудержания – это анодный ток, при котором тиристор закрывается.

7. Времяотключения – это время, в течение которого закрывается тиристор.

8. Предельнаяскорость нарастания анодного тока <img src="/cache/referats/25529/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> Если анодный ток будет быстро нарастать, то p-nпереходы будут загружаться током неравномерно, вследствие чего будетпроисходить местный перегрев и тепловой пробой .

9.   Предельная скорость нарастания анодногонапряжения  <img src="/cache/referats/25529/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> Если предельная скорость нарастания анодного напряжениябудет больше паспортной, тиристор может самопроизвольно открыться отэлектромагнитной помехи.

10. Управляющий ток отпирания – это ток, который необходимо подать,чтобы тиристор открылся без «колена».

11. Управляющее напряжение отпирания – это напряжение, котороенеобходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена».

Тиристоры имеютширокий диапазон применений (регуляторы мощности, управляемые выпрямители,генераторы импульсов и др.), выпускаются с рабочими токами от долей ампера дотысяч ампер и с напряжениями включения от единиц до тысяч вольт.

Регулировкавыходного напряжения выпрямителя может осуществляться разными способами.Регулируемый трансформатор или автотрансформатор, включенный в схемувыпрямителя, дает возможность изменять амплитуду переменного напряжения,подводимого к вентилям, и тем самым устанавливать желаемое выпрямленноенапряжение.

Однако такиетрансформаторы громоздки и имеют малую надежность из-за переключаемых илискользящих контактов.

Регулировкапостоянного напряжения на нагрузке, достигаемая делителем напряжения илиреостатом, включенным между выходом выпрямителя и нагрузкой, связана с большимипотерями мощности.

Свободным отнедостатков методов, перечисленных в 2.2, является метод, основанный науправлении вентилями выпрямителя. В качестве управляемых вентилей в настоящеевремя широко применяют тиристоры.

Моментомвключения тиристора можно управлять подавая управляющий импульс тока наn-р-переход, прилегающий к катоду.

При прохождениитока нагрузки через открытый тиристор все три его n-р-перехода смещены в прямомнаправлении, и управляющий электрод перестает влиять на процессы, происходящиев тиристоре. При спадании прямого тока тиристора до нуля после рассасываниязаряда неосновных носителей в базовых областях тиристор запирается, иуправляющие свойства восстанавливаются.

<img src="/cache/referats/25529/image019.jpg" v:shapes="_x0000_i1034">

Рис. 2.1.1. Схема включения тиристора.

<img src="/cache/referats/25529/image021.jpg" v:shapes="_x0000_i1035">

Рис. 2.1.2. Вольтамперная характеристика тиристора.

В схеме,содержащей источник питания Е, тиристор VS и резистор нагрузки R (рис. 2.1.1),возможны два устойчивых состояния, одно из которых соответствует открытому, авторое – закрытому тиристору. Наложение характеристики цепи резистор-источникна характеристики тиристора (рис. 2.1.2) позволяет получить прямые токиотключенного (точка А) и включенного (точка В) тиристора. Повышение напряженияисточника от 0 до E при Iу=0 вызывает перемещение рабочей точки по нижней ветвихарактеристики до точки А. Если подать управляющий импульс тока амплитудой идлительностью, достаточной для поддержания этого тока на время открывания тиристора,то рабочая точка перейдет в точку, соответствующую открытому состояниютиристора.

<img src="/cache/referats/25529/image023.jpg" v:shapes="_x0000_i1036">

Рис.2.1.3.Наложение характеристики цепи резистор-источник на характеристики тиристора.

Спадоткрывающего импульса тока в цепи управления не влияет на процессы в открытомтиристоре, его рабочая точка остается в положении В. Восстановление управляющихсвойств тиристора произойдет лишь при его обесточивании на время, большеевремени его закрывания.

В открытомсостоянии тиристор пропускает очень большие токи (до нескольких сотен ампер) иоказывает им малое сопротивление. В этом его преимущество. Применяя тиристоры,следует иметь в виду, что скачкообразное изменение сопротивления в моментоткрывания может привести к очень большим броскам тока. Особенно велики этиброски в тех схемах, где нагрузка R шунтируется конденсатором.

Зарядкаконденсатора через открывшийся тиристор может вывести последний из строя.Поэтому для уменьшения бросков тока последовательно с тиристором включаютдроссель.

Ввыпрямительных схемах тиристоры лучше работают при активной нагрузке или принагрузке, начинающейся с индуктивного элемента.

В управляемыйвыпрямитель тиристор вводят как обычный вентиль, а к его управляющему электродуподводят от цепи управления (ЦУ) импульсы, включающие тиристоры с запаздываниемна угол <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; letter-spacing:-.05pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

Через тиристорVS1, включающийся в момент, соответствующий   <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w

При <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w

<img src="/cache/referats/25529/image025.jpg" v:shapes="_x0000_i1037"> 

Рис.2.1.4.Схема регулировки выпрямления напряжения.

Напряжениена нагрузке, получающееся почти равным постоянной составляющей напряжения e0,подводимого к фильтру LС, растет при уменьшении угла <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

Схемывыпрямления с тиристорами такие же, как обычных выпрямителей. Основное вниманиедалее уделяется двухфазным схемам выпрямителей.

Дляпростоты полагаем падение напряжения на открытом тиристоре много меньшим (рис. 2.1.4.)выпрямленного напряжения, а токи утечки (прямой ток при закрытом тиристоре иобратный ток при отрицательном напряжении) – малыми по сравнению с токомнагрузки. Это позволит считать тиристор идеальным (прямое падение напряжения врежиме насыщения, прямой и обратный токи утечки, а также ток отключения в немравны нулю). Такие упрощения не приведут к большой погрешности, так как токчерез вентиль схемы определяется сопротивлением нагрузки, а не фазы. По этой жепричине можем считать идеальными дроссель L и трансформатор, т. е. пренебречьиндуктивностью рассеяния и активными сопротивлениями их обмоток.

<div v:shape="_x0000_s1054">

(2.1.1)

(3.5)

<div v:shape="_x0000_s1079">

(2.1.1)

Здесь принято, что в силу идеальности трансформатора и вентилянапряжение e0 совпадает с ЭДС первой фазы трансформатора e21 в интервале

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;letter-spacing:-.05pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a

e0=e21              (2.1.3.)

Падение напряжения на дросселе L равно разности напряжений e21 и E0, и,следовательно, его ток

<img src="/cache/referats/25529/image029.gif" v:shapes="_x0000_s1057"> <div v:shape="_x0000_s1065">

(2.1.4)

<div v:shape="_x0000_s1073">

(2.1.5)

Выпрямленное напряжение получается, если тиристор каждой из фаз открытдо тех пор, пока не вступит в работу следующая фаза. Однако это верно лишь втом случае, когда ток дросселя к моменту открывания вентиля следующей фазыположителен и напряжение, получаемое в момент включения с включающейся фазы,больше напряжения на конденсаторе. Последнее условие выполняется при α>32,5°, что обеспечивает рост тока дросселя сразу после включения тиристора.

<div v:shape="_x0000_s1067">

(2.1.6)

<div v:shape="_x0000_s1068">

(2.1.7)

<div v:shape="_x0000_s1069">

(2.1.8)

<div v:shape="_x0000_s1070">

(2.1.9)

то ток в дросселе станет равным нулю раньше, чем откроется тиристорвторой фазы. Как только ток станет равным нулю, тиристор обесточится ивыключится. Такой режим не очень выгоден, так как связан с большими переменнымисоставляющими токов тиристоров и обмоток трансформатора. Поэтому чаще всего индуктивностьдросселя L выбирают такой, чтобы при максимально возможном сопротивлениинагрузки удовлетворялось условие непрерывности тока.

<img src="/cache/referats/25529/image041.gif" v:shapes="_x0000_s1063"> <div v:shape="_x0000_s1071">

(2.1.10)

Действующее значение тока первичной обмотки, в которуютрансформируются, не перекрываясь во времени, токи двух фаз, получается  в <img src="/cache/referats/25529/image043.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> раз больше, чем токnlr, т. е.

<div v:shape="_x0000_s1072">

(2.1.11)

<img src="/cache/referats/25529/image047.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

Рис.2.1.5. Ток дросселя.

По форме токпервичной обмотки в каждый из полупериодов повторяет ток фазы, равный току iL(рис. 2.1.5, в). Первая гармоникаэтого тока при малых пульсациях сдвинута на угол α. относительно напряжения на первичнойобмотке.

<img src="/cache/referats/25529/image049.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1074">Таким образом,при        тиристорный выпрямительпотребляет от сети не только активный, но и реактивный ток. Это являетсянедостатком такого выпрямителя.

Полный перепадпульсаций на выходном конденсаторе Снайдем так же, как и при исследовании неуправляемого выпрямителя. В результатеполучим выражение:

<img src="/cache/referats/25529/image051.gif" v:shapes="_x0000_s1075"> <div v:shape="_x0000_s1077">

(2.1.12)

Здеськоэффициент <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; layout-grid-mode:line;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D

Подводя итог,отметим следующие особенности схемы тиристорного регулируемого выпрямителя:

1)снижениевыходного напряжения в тиристорном выпрямителе достигается благодаря уменьшениюотбора мощности от сети переменного тока; оно не связано с гашением значительнойее части в выпрямителе;

2)прирегулировке выпрямитель потребляет не только активную, но и реактивнуюмощностью сети переменного тока;

3)при измененииугла регулирования <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;layout-grid-mode:line;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a

4)пульсация выпрямленногонапряжения заметно возрастает с ростом угла регулирования;

<div v:shape="_x0000_s1078">

(2.1.13)

Устройство,схема которого приведена на рисунке, можно использовать для регулировкинапряжения на нагрузке активного и индуктивного характера, питаемой от сетипеременного тока напряжением 127 и 220 В. Напряжение на нагрузке можно менять отнуля до номинального напряжения сети.

<img src="/cache/referats/25529/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1040">

Рис. 3.1.1. Принципиальная схема регуляторанапряжения.

Тиристор VS1, включенный в диагональ моста, составленного издиодов VD1—VD4 играет роль управляемого ключа, который открывается при разрядеконденсатора С1 через ограничительный резистор R2 и управляющий переходтиристора при включении переключающего диода VD 6. Напряжение, при которомтиристор включается, можно регулировать потенциометром R1. Вместопереключающего диода VD6 можноиспользовать стабилитрон, но в этом случае уменьшается диапазон регулировкинапряжения на нагрузке.

На первых двухрисунках изображены варианты выпрямителей на тиристорах, которые обеспечиваютмаксимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15в (рис. 3.2.1) и от 0,5 до 15 в (рис. 3.2.2).

В течение одногополупериода к аноду тиристора приложено положительное относительно катоданапряжение.

<img src="/cache/referats/25529/image056.jpg" v:shapes="_x0000_i1041">

Рис. 3.2.1. Принципиальная схема выпрямителя №1.

Пока на управляющийэлектрод не подан положительный сигнал определенной амплитуды со схемы запуска,тиристор не пропускает ток в прямом направлении. Через некоторый произвольныйугол задержки α между напряжениями на управляющем электроде и катодеприкладывается положительный запускающий сигнал, вызывающий протекание токачерез тиристор и соответственно через нагрузку. При перемене полярностинапряжения на аноде тиристора последний закрывается независимо от величиныуправляющего напряжения, при этом аналогично рассмотренному ранее начинаетработать другое плечо схемы. Регулируя угол задержки включения а по отношению кприложенному напряжению, можно изменять соотношение фаз начала протекания токаи приложенного напряжения и регулировать величину среднего значения выпрямленноготока (напряжения) нагрузки от максимума (α = 0) до нуля (α = π). Угол задержки включения тиристоров Д1 и Д4 изменяется потенциометром R1. ДиодыД3 защищают цени управления (запуска) от отрицательного напряжения в то время,когда напряжение на анодах тиристоров отрицательное. Для получения широкихпределов регулировки α (0 — π) применены RC — цепи.

В выпрямителе(рис.3.2.2) тиристор и схема запуска работают как в положительный, так и вотрицательный полупериоды, время разряда конденсаторов сокращается, чтоприводит к уменьшению диапазона изменения угла а и, соответственно, куменьшению пределов регулирования напряжения на нагрузке. Для устранения этогоявления включен диод Д3.

<img src="/cache/referats/25529/image058.jpg" v:shapes="_x0000_i1042">

Рис. 3.2.2. Принципиальная схема выпрямителя№2.

Тиристоры длявыпрямителя (рис. 3.2.1) желательно выбирать с близким значением сопротивленияучастка управляющий электрод — катод. Если не удается подобрать одинаковыетиристоры, то схему можно симметрировать с помощью дополнительногосопротивления. Для этого включают эквивалент нагрузки и изменением величинысопротивления потенциометра R1 устанавливают максимальный ток. Поочередноотключая цепи управления тиристоров, измеряют ток каждого плеча выпрямителя.Переменное сопротивление величиной 10 кОм. подключается параллельно управляющемуэлектроду к катоду того тиристора, через который течет больший ток. Изменяявеличину этого сопротивления, добиваются одинаковых показаний тока.

Учитывая разброспараметров тиристоров, необходимо скорректировать сопротивления резисторов R1 иR2. Вначале R1 берется несколько больше рассчитанного, а R2 определяется какостаточное сопротивление потенциометра R1 при условии, что его изменение неприводит к увеличению тока нагрузки. Максимальная величина R1 ограничиваетсясопротивлением, при котором ток нагрузки равен нулю. Конструктивно тиристоры необходимо размещать на радиаторах с площадью 50 кв.см(рис. 3.2.1), 250 кв.см — (рис. 3.2.2). Во всех вариантах использовантрансформатор, собранный на обычном сердечнике УШ35х55. Для намотки взят проводмарки ПЭВ. Первичная обмотка содержит 550 витков, диаметр провода 0,55 мм.Данные вторичных обмоток: для варианта на рис.3.2.1 — число витков 2х60проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.; для варианта на рис.3.2.2 — число витков 2х64проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.

Применение тиристоров в таких устройствах, какрегуляторы мощности и управляемые выпрямители, позволяет получать большие токив нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управлениятиристора. А также делают эти устройства более надежными, компактными иэкономичными в использовании. Снижается и себестоимость регулятора мощности, врезультате отсутствия трансформатора с медной обмоткой.

1.<span Times New Roman"">       

2.<span Times New Roman"">       

3.<span Times New Roman"">       

4.<span Times New Roman"">       

5.<span Times New Roman"">       

6.<span Times New Roman"">       

7.<span Times New Roman"">       

8.<span Times New Roman"">       

 TOC o «1-3» h z u Введение. PAGEREF _Toc137242762 h 1

Глава 1. Понятие о тиристоре. Видытиристоров. Принцип действия. PAGEREF _Toc137242763 h 2

1.1. Определение, виды тиристоров. PAGEREF _Toc137242764 h 2

1.2. Принцип действия. PAGEREF _Toc137242765 h 4

1.3. Параметры тиристоров. PAGEREF _Toc137242766 h 7

Глава 2. Применение тиристоров врегуляторах мощности. PAGEREF _Toc137242767 h 8

2.1. Общие сведения о различныхрегуляторах. PAGEREF _Toc137242768 h 8

2.2. Процесс управления напряжениемпри помощи тиристора. PAGEREF _Toc137242769 h 9

2.3. Управляемый выпрямитель натиристоре. PAGEREF _Toc137242770 h 12

Глава 3. Практические разработкирегуляторов мощности на тиристорах. PAGEREF _Toc137242771 h 18

3.1. Регулятор напряжения натиристоре КУ201К… PAGEREF_Toc137242772 h 18

3.2. Мощный управляемый выпрямительна тиристорах. PAGEREF _Toc137242773 h 19

Заключение. PAGEREF _Toc137242774 h 23

Литература. PAGEREF _Toc137242775 h 24

Оглавление. PAGEREF _Toc137242776 h 25

www.ronl.ru

Регуляторы напряжения - Реферат

Реферат - Физика

Другие рефераты по предмету Физика

БИЛЕТ №4

41 Тиристорные устройства: Управляемые выпрямители, преобразователи переменного напряжения в переменное одной частоты. Схемы, принцип работы, область применения, достоинства и недостатки

Регулирование в источниках вторичного электропитания

Величину выпрямленного напряжения в ряде случаев нужно изменять. Такая необходимость может возникнуть при включении мощных двигателей, накала генераторных ламп, для уменьшения бросков тока при включении. При исследовании работы РЭА, приборов, например, при снятии ВАХ также требуется регулируемое напряжение.

Регулирование выпрямленного напряжения можно осуществлять на стороне переменного тока (входе), на стороне постоянного тока (выходе) и в самом выпрямителе применением регулируемых вентилей.

В качестве регуляторов напряжения на стороне переменного тока применяются:

регулируемые трансформаторы или автотрансформаторы.

регулирующие дроссели (магнитные усилители).

В регулируемом трансформаторе или автотрансформаторе первичная или вторичная обмотка выполняются с несколькими выводами. С помощью переключателя изменяется число витков обмотки и, следовательно выходное напряжение трансформатора или автотрансформатора. При коммутации обмоток часть витков может оказаться замкнутой накоротко движком переключателя, что приведет к созданию в замкнутых витках чрезмерно больших токов и к выходу трансформатора из строя. Поэтому такую коммутацию рекомендуется производить после отключения трансформатора из сети. Это является большим недостатком. В ЛАТРах угольная щетка выполняется в виде ролика так, чтобы она могла перекрывать не более двух проводников, то есть чтобы не более одного витка замыкалось щеткой накоротко.

Регулирующий дроссель (или магнитный усилитель) включается на входе выпрямителя. Если обмотки переменного тока магнитного усилителя включить последовательно с нагрузкой и изменить ток в обмотке управления, то будет изменяться индуктивное сопротивление обмоток дросселя и падение напряжения на этих обмотках. Следовательно, будет изменяться. При увеличении , уменьшается , уменьшается , уменьшается и растет .

Недостатки: большая масса, габариты, значительная потребляемая реактивная мощность, то есть низкий , инерционность (большое время срабатывания).

Достоинства: простота, надежность.

Регулирование напряжения на стороне постоянного тока осуществляется переменными резисторами, включенными как делитель напряжения или реостат. Общим недостатком таких регуляторов является снижение К.П.Д., так как в них выделяется часть преобразуемой энергии.

Применение тиристоров для регулирования напряжения

В управляемых выпрямителях используются управляемые вентили тиристоры. Регулирование осуществляется за счет задержки момента прохождения тока через вентиль по отношению к моменту его собственного отпирания. Так, например, в двухполупериодном выпрямителе при замене неуправляемых вентилей на управляемые и подаче на УЭ положительных управляющих импульсов напряжение на нагрузке изменится:

Постоянное напряжение уменьшится. Угол задержки включения называется углом управления . При увеличении уменьшается.

Для четкого момента включения: 1) управляющий импульс должен быть синхронизирован с частотой сети и иметь крутой передний фронт (скорость нарастания 2030 В/мкс). 2) амплитуда и длительность управляющего импульса должны быть достаточными для надежного открывания, но амплитуда не должна превышать . Регулирование напряжения осуществляется путем изменения фазы управляющего импульса относительно фазы . Структурная схема управления вентилями:

ФУ фазосдвигающее устройство, обеспечивающее регулировку фазы управляющего импульса УИ. Основным элементом является реактивный элемент дросселя или, например, емкость конденсатора.

Фазовращатель:

При изменении тока подмагничивания дросселя его индуктивность меняется и меняется угол . неизменно по величине.

ФУ может быть выполнено с емкостью:

ФИ формирователь импульсов, формирующий и усиливающий управляющие импульсы, это может быть просто дифференцирующая цепочка.

В фазовращателе вертикального управления происходит сравнение постоянного напряжения (управляющего) с напряжением, линейно изменяющимся во времени и синхронизированном с .

В момент равенства сравниваемых напряжений формируется управляющий импульс. При изменении величины меняется фаза формируемого импульса относительно .

Многие тиристорные регуляторы мощности используют принцип фазового управления. Принцип работы таких регуляторов основан на изменении момента включения тиристора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. На рисунке 1 черным цветом показано сетевое напряжение, а красным цветом напряжение на нагрузке, подключенной к регулятору с фазовым управлением.

42 Синхронный компенсатор: назначение, принцип работы. Общая информация

Понимание того, насколько важно качество электроэнергии (соотношение ее активной и реактивной составляющих коэффициент мощности), постоянно растет, и вместе с ним будет расти и применение компенсации коэффициента мощности (ККМ). Улучшение качества электроэнергии путем увеличения ее коэффициента мощности уменьшает расходы и гарантирует быстрое возвращ

geum.ru

схема, принцип работы и применение

В статье рассказывается о том, как работает тиристорный регулятор мощности, схема которого будет представлена ниже

В повседневной жизни очень часто возникает необходимость регулирования мощности бытовых приборов, например электроплиты, паяльника, кипятильников и ТЭНов, на транспорте - оборотов двигателя и т.д. На помощь приходит простейшая радиолюбительская конструкция – регулятор мощности на тиристоре. Собрать такое устройство не составит труда, оно может стать тем самым первым самодельным прибором, который будет выполнять функцию регулировки температуры жала паяльника начинающего радиолюбителя. Стоит отметить, что готовые паяльные станции с контролем температуры и прочими приятными функциями стоят на порядок дороже простого паяльника. Минимальный набор деталей позволяет собрать простой тиристорный регулятор мощности навесным монтажом.

К сведению, навесной монтаж — это способ сборки радиоэлектронных компонентов без применения печатной платы, а при хорошем навыке он позволяет быстро собрать электронные устройства средней сложности.

Вы также можете заказать электронный конструктор тиристорного регулятора, а для тех, кто хочет разобраться во всём самостоятельно, ниже будет представлена схема и объяснён принцип работы.

Область применения тиристорных регуляторов

Между прочим, это однофазный тиристорный регулятор мощности. Такой прибор может быть использован для управления мощностью или количеством оборотов. Однако для начала следует разобраться в принципе работы тиристора, ведь это позволит нам понять, на какую нагрузку лучше использовать такой регулятор.

Как работает тиристор?

Тиристор – это управляемый полупроводниковый прибор, способный проводить ток в одном направлении. Слово «управляемый» употреблено неспроста, поскольку с его помощью, в отличие от диода, который тоже проводит ток только к одному полюсу, можно выбирать момент, когда тиристор начнет проводить ток. Тиристор имеет три вывода:

• Анод.
• Катод.
• Управляющий электрод.

Для того чтобы ток начал течь через тиристор, необходимо выполнить следующие условия: деталь должна стоять в цепи, находящейся под напряжением, на управляющий электрод должен быть подан кратковременный импульс. В отличие от транзистора, управление тиристором не требует удержания управляющего сигнала. На этом нюансы не заканчиваются: тиристор можно закрыть, лишь прервав ток в цепи, или сформировав обратное напряжение анод - катод. Это значит, что использование тиристора в цепях постоянного тока весьма специфично и часто неблагоразумно, а вот цепях переменного, например в таком приборе как тиристорный регулятор мощности, схема построена таким образом, что обеспечено условие для закрытия. Каждая из полуволн будет закрывать соответствующий тиристор.

Вам, скорее всего, не всё понятно? Не стоит отчаиваться - ниже будет подробно описан процесс работы готового устройства.

Область применения тиристорных регуляторов

В каких цепях эффективно использовать тиристорный регулятор мощности? Схема позволяет отлично регулировать мощность нагревательных приборов, то есть воздействовать на активную нагрузку. При работе с высокоиндуктивной нагрузкой тиристоры могут просто не закрыться, что может привести к выходу регулятора из строя.

Можно ли регулировать обороты двигателя?

Я думаю, многие из читателей видели или пользовались дрелями, углошлифовальными машинами, которые в народе именуют "болгарками", и прочим электроинструментом. Вы могли заметить, что количество оборотов зависит от глубины нажатия на кнопку-курок прибора. Вот в этот элемент как раз и встроен такой тиристорный регулятор мощности (схема которого приведена ниже), с помощью которого осуществляется изменение количества оборотов.

Обратите внимание! Тиристорный регулятор не может изменять обороты асинхронных двигателей. Таким образом, напряжение регулируется на коллекторных двигателях, оборудованных щёточным узлом.

Типовая схема для того, чтобы собрать тиристорный регулятор мощности своими руками изображена на рисунке ниже.

Выходное напряжение у данной схемы от 15 до 215 вольт, в случае применения указанных тиристоров, установленных на теплоотводах, мощность составляет порядка 1 кВт. Кстати выключатель с регулятором яркости света сделан по подобной схеме.

Если у вас нет необходимости полной регулировки напряжения и достаточно получать на выходе от 110 до 220 вольт, воспользуйтесь этой схемой, которая показывает однополупериодный регулятор мощности на тиристоре.

Как это работает?

Описанная ниже информация справедлива для большинства схем. Буквенные обозначения будут браться в соответствии первой схемы тиристорного регулятора

Тиристорный регулятор мощности, принцип работы которого основан на фазовом управлении величиной напряжения, изменяет и мощность. Данный принцип заключается в том, что в нормальных условиях на нагрузку действует переменное напряжение бытовой сети, изменяющееся по синусоидальному закону. Выше, при описании принципа работы тиристора, было сказано, что каждый тиристор работает в одном направлении, то есть управляет своей полуволной от синусоиды. Что это значит?

Если с помощью тиристора периодически подключать нагрузку в строго определенный момент, величина действующего напряжения будет ниже, поскольку часть напряжения (действующая величина, которая «попадёт» на нагрузку) будет меньше, чем сетевое. Данное явление проиллюстрировано на графике.

Заштрихованная область – это и есть область напряжения, которое оказалось под нагрузкой. Буквой «а» на горизонтальной оси обозначен момент открытия тиристора. Когда положительная полуволна закончится и начнется период с отрицательной полуволной, один из тиристоров закрывается, и в тот же момент открывается второй тиристор.

Разберемся, как работает конкретно наш тиристорный регулятор мощности

Схема первая

Оговорим заранее, что вместо слов "положительная" и "отрицательная" будут использованы «первая» и «вторая» (полуволна).

Итак, когда на нашу схему начинает действовать первая полуволна, начинают заряжаться ёмкости C1 и C2. Скорость их заряда ограничена потенциометром R5. данный элемент является переменным, и с его помощью задаётся выходное напряжение. Когда на конденсаторе C1 появляется необходимое для открытия динистора VS3 напряжение, динистор открывается, через него поступает ток, с помощью которого будет открыт тиристор VS1. Момент пробоя динистора и есть точка «а» на графике, представленном в предыдущем разделе статьи. Когда значение напряжения переходит через ноль и схема оказывается под второй полуволной, тиристор VS1 закрывается, и процесс повторяется заново, только для второго динистора, тиристора и конденсатора. Резисторы R3 и R3 служат для ограничения тока управления, а R1 и R2 - для термостабилизации схемы.

Принцип работы второй схемы аналогичен, но в ней идёт управление только одной из полуволн переменного напряжения. Теперь, зная принцип работы и схему, вы можете собрать или починить тиристорный регулятор мощности своими руками.

Применение регулятора в быту и техника безопасности

Нельзя не сказать о том, что данная схема не обеспечивает гальванической развязки от сети, поэтому существует опасность поражения электрическим током. Это значит, что не стоит касаться руками элементов регулятора. Необходимо использовать изолированный корпус. Следует проектировать конструкцию вашего прибора так, чтобы по возможности вы могли спрятать её в регулируемом устройстве, найти свободное место в корпусе. Если регулируемый прибор располагается стационарно, то вообще имеет смысл подключить его через выключатель с регулятором яркости света. Такое решение частично обезопасит от поражения током, избавит от необходимости поиска подходящего корпуса, имеет привлекательный внешний вид и изготовлено промышленным методом.

fb.ru

Смотрите также

• 
  Реферат соратники петра 1
• 
  Гарвей уильям қазақша реферат
• 
  Вудро вильсон реферат қазақша
• 
  Самоходная гаубица гвоздика реферат
• 
  Темы рефератов по инструментовке
• 
  Реферат крестоносцы 6 класс
• 
  Современные оздоровительные методики реферат
• 
  Реферат парижская валютная система
• 
  Реферат вектор и координаты
• 
  Политическая идеология консерватизма реферат
• 
  Питание по гороскопу реферат