Тиристорный ключ переменного тока: Тиристорный ключ переменного тока схема. Тиристорные коммутаторы переменного тока

Содержание

Тиристорные коммутаторы переменного тока | Электротехника

Для коммутации силовых цепей переменного тока используются преиму­щественно тиристоры. Они способны пропускать большие токи при малом падении напряжения, включаются сравнительно просто подачей на управляющий электрод маломощного импульса управления. При этом их основной недоста­ток – трудность выключения – в цепях переменного тока не играет роли, так как переменный ток обязательно два раза за период проходит через нуль, что обеспечивает автоматическое выключение тиристора.

Схема однофазного тиристорного ключа приведена на рис. 8.7. Им­пульсы управления формируются из анодных напряжений тиристоров.

Если на аноде тиристора Д1 положительная полуволна напряжения, то при замыкании ключа К через диод ДЗ и резистор К пройдет импульс тока управления тиристором Д1. В результате тиристор Д1 включится, анодное напряжение упадет почти до нуля, сигнал управления исчезнет, но тири­стор останется в проводящем состоянии до конца полупериода, пока анодный ток не пройдет через нуль.

В другой полупериод, при противоположной полярности напряжения сети, аналогично включается тиристор Д2. Пока ключ К будет замкнут, тиристоры будут автома­тически поочередно включаться, обеспечивая прохождение тока от источника к нагрузке.

Такие тиристорные ключи являются основой однофазных и трехфазных коммутирующих устройств.

В качестве примера рассмотрим тиристорный контактор переменного тока с управлением от анодного напряжения.

Особенность полупроводниковых коммутационных устройств состоит в том, что они без принципиальных изменений в сило­вой части могут выполнять различные функции. Так, тиристорный блок, выполненный по схеме на рис. 8.5, одинаково успешно может работать и в качестве контактора, и в качестве выклю­чателя. Только заменой тиристоров (изменяется тип, класс по напряжению или группа прибора по динамическим параметрам) обеспечивается расширение области применения аппаратов по току или напряжению. Существенно можно повлиять на работу схемы и с помощью системы управления, что будет показано на примере работы тиристорного контактора (рис. 8.8).

Силовой блок контактора выполнен по схеме с встречно-па­раллельным соединением тиристоров VS1 и VS2. Управление им осуществляется с помощью цепи, состоящей из резисторов R1, R2, R3 и механического контакта S. Эта цепь подключена парал­лельно тиристорам, поэтому при замкнутом ключе S напряже­ние на ее элементах, и в частности на резисторах R1 и R3, из­меняется синхронно с анодным напряжением на тиристорах. А так как эти резисторы подключены параллельно управляю­щим цепям тиристоров, то напряжение одной полярности одно­временно нарастает и на аноде тиристора, и на его управляю­щем электроде.

Если это напряжение является положительным, например, по отношению к тиристору

VS1, и снимаемое с рези­стора R1 напряжение превышает значение отпирающего напря­жения, тиристор VS1 включается. При изменении полярности напряжения таким же образом происходит включение тири­стора VS2.

Диоды VD1 и VD2 в схеме необходимы для защиты управляющих цепей тиристоров от обратного напряжения при отрицательном напряжении на их анодах.

Регулируемый резистор R2 в управляющей цепи выбирается из условия ограничения амплитуды импульса тока управления до допустимого для используемых тиристоров значения. Учитывая, что контакт S может быть замкнут в интервале полу­периода в любой момент времени, в том числе и в момент до­стижения напряжением сети амплитудного значения Um, сопро­тивление резистора определяем из выражения

,

где  RG собственное сопротивление управляющей цепи тири­стора.

Изменением сопротивления резистора R2 можно управлять током во входных цепях тиристоров и, следовательно, моментом включения их по отношению к началу полупериода напряжения (рис. 8.9). В результате контактор становится способным вы­полнять еще одну функцию – регулирование тока в нагрузке. Предельный угол задержки включения тиристоров amax, который можно обеспечить резисторной управляющей цепью, равен 90°. Сам процесс регулирования тока (напряжения, мощности) в цепи посредством изменения угла задержки включения тиристора a называют фазовым регулированием.

Зависимости изменения напряжения на активной нагрузке и тока в ней от угла a для рассматриваемой схемы определяются выраже­ниями

при

Минимальный угол задержки включения тиристоров при ак­тивной нагрузке         a » 2°. Это объясняется тем, что все тиристоры имеют порог чувствительности по управляющей цепи, и, кроме того, изменяющееся по синусоидальному закону анод­ное напряжение тоже должно превысить пороговое значение

, по крайней мере, в два раза.

Эти факторы приводят к по­явлению бестоковых пауз в кривой тока нагрузки      (tп на рис. 8.9). Из-за разброса характеристик управления тиристо­ров эти паузы могут быть неодинаковы по длительности, что приводит к появлению постоянной составляющей в токе на­грузки.

При необходимости углы задержки включения тиристо­ров выравнивают регулированием токов управления посредством изменения сопротивления подстроечных резисторов R1 и R3 (рис. 8.8).

Схема тиристорного ключа

Тиристоры составляют наиболее широкий класс полупроводниковых приборов с отрицательным сопротивлением и предназначены в основном для коммутации токов и напряжений в сильноточных схемах. Для обеспечения работы ключа в двух устойчивых режимах его нагрузочная прямая должна пересекать вольт-амперную характеристику в трех точках, из которых два положения являются устойчивыми. Если при отсутствии входного сигнала приложенное к тиристору прямое напряжение не превышает U ВКЛ , то ключ находится в закрытом состоянии. Однако с приближением напряжения на тиристоре к величине, равной U ВКЛ , закрытое состояние оказывается неустойчивым. Более того, некоторые образцы тиристоров могут самопроизвольно отпираться при выдержке под напряжением, значительно меньшем U ВКЛ , что проявляется особенно сильно с увеличением, температуры. Поэтому закрытое состояние тиристора характеризуется лишь частью напряжения U ВКЛ , т.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: СИМИСТОР — Регулятор тока на 16 ампер ОЧЕНЬ ПРОСТО

Особенности коммутации конденсаторов УКРМ тиристорными коммутаторами — Часть 1


Тиристорные ключи подключаются контакторами КСБ1 и КСБ2 параллельно обмоткам возбуждения 1-й и 2-й групп генераторов при переходе силовой схемы в режим электрического торможения.

В состав тиристорного ключа 1-й группы входят тиристорный ключ второй группы аналогичен : две секции коммутирующих конденсаторов С25 и С26; два индуктивных дросселя L1 и L2, для ограничения скорости нарастания тока в процессе перезаряда конденсаторов и гашения основных тиристоров; 4-ре противозарядных диода Д1, Д2, Д5, Д6; перезарядный диод Д3, который служит для перезаряда конденсаторов при открытии основных тиристоров; два основных тиристора Т1 и Т2; вспомогательный тиристор Т5; тиристор защиты Т7 во 2-й группе — Т8 ; резисторы R16 и R17, обеспечивающие равномерное распределение тока в элементах ключа; два подзарядных резистора R14 и R15; резистор R18, включенный параллельно обмоткам возбуждения, ограничивающий перенапряжение, возникающие при регулировании и коммутации основных тиристоров Т1 и Т2; датчик тока ДТ1- датчик тока якоря.

Делитель напряжения ЛЛ42 служит для уравновешивания потенциала между двумя тиристорными ключами. Такая схема включения обеспечивает накопление энергии в конденсаторах при любой очередности включения тиристоров. Схема подключения тиристорных ключей изображена на рис. Тиристорные ключи работают следующим образом: в начальный момент торможения основные тиристоры Т1 и Т2 закрыты полное поле , тиристор Т5 открыт. В момент возрастания тока якоря генераторов до заданного значения А основные тиристоры по команде от блока управления открываются.

Вспомогательный тиристор Т5 закрывается. Часть силового тока отводится от обмоток возбуждения, поле генераторов ослабляется. Ток в силовой цепи и тормозная сила уменьшаются. Блок управления, сравнив силовой ток с током уставки, открывает вспомогательный тиристор Т5, конденсаторы начинают разряжаться через основные тиристоры и гасят их по цепи: С25 и С26, L1, Т5, Т1 и Т2.

Тем самым конденсаторы вновь перезаряжаются до напряжения обратной полярности. При уменьшении разрядного тока конденсаторов они заряжаются до нормы от силовой цепи. Закрытие основных тиристоров привело к усилению возбуждения генераторов и увеличению тока силовой цепи. Блок управления, сравнив токи, открывает основные тиристоры.

Работа тиристорных ключей повторяется. Однако, на вагонах метро между анодами главных, вспомогательных тиристоров и тиристором защиты силового блока БС отсутствует перемычка, в связи с тем, что тиристор защиты Т8 второй группы включается в схему через дополнительную катушку реле перегрузки РЗ-3, которая при срабатывании тиристора Т8 разбирает электрическую силовую схему вагона.

На вагонах Еж3 ЕмТ при срабатывании тиристоров защиты через установленную выдержку времени реостатный контроллер уходит с 1-й позиции и начинает вывод пуско-тормозных резисторов. В ниже приведенной таблице 7 даны сравнительные величины токовых уставок для разных типов вагонов.

На вагонах метро на ю клемму блока БУА тиристорного регулятора подается сигнал с авторежимного устройства вагона на клемму 6И, который увеличивает уставку регулятора по мере загрузки вагона пассажирами с до А, сохраняя характер поддержания тока во всем диапазоне скоростей торможения в зоне регулирования поля примерно постоянным.

Регулятор ДРП предназначен для бесступенчатого регулирования тока возбуждения двух групп тяговых двигателей в режиме торможения.

Регулятор представляет собой 2-х канальный регулятор постоянного тока повышающего типа, встроенный в силовую схему вагона, имеющего четыре тяговых двигателя с последовательным возбуждением и обеспечивает преобразование тока, являющегося разностью токов якоря и обмотки возбуждения тягового двигателя, при входном напряжении равным напряжению на обмотке возбуждения, в выходной ток и напряжение, необходимые для поглощения избыточной электрической мощности в постоянном шунтовом резисторе сопротивлением Ом и мощностью до 4-х Квт.

Поделиться Поиск по сайту. Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Следующая. Поиск по сайту. Интересно знать Усиление отдельно стоящих фундаментов Светочувствительный аппарат глаза Класс Земноводные, или Амфибии Упражнения на перекладине Советы для родителей Память и ее тренировка Как защитить себя ВКонтакте?

Устройство теодолита. Орг — год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. Обратная связь.


4.7. Ключи на тиристорах

Эти методы выключения тиристоров в цепи постоянного тока могут быть применены к любому тиристору с регенеративным механизмом включения. Разумеется в качестве выключателя S применимы современные полупроводниковые приборы, достаточно согласовать управляющие импульсы на тиристор и прибор S соответствующим образом. На рисунке а вполне применим низковольтный силовой быстрый биполярный транзистор с дополнительным форсированным запиранием. На рисунке b необходим прибор S, имеющий низкое падение напряжения, он шунтирует тиристор имеющий прямое напряжение не более 2. Стоит помнить, что на момент отпирания прибора S прикладывается максимальное напряжение. Как недостаток схемы, большие токи через дроссель L, в случае коммутирующего конденсатора ёмкостью 4 мкф амплитуда тока около 20 ампер. Снижать ёмкость конденсатора при применении обычных, не быстрых тиристоров нет смысла, возможно не хватит времени разряда коммутирующего конденсатора через нагрузку для запирания рабочего тиристора, типовое время запирания которогомкс, причём добавление резисторов в разрядную цепь коммутирующего конденсатора малоэффективно, можно легко превысить внутреннее сопротивление основного источника напряжения и потерять эффект шунтирования.

Мне нужно сделать быстрый ключ на в, управляемый лог. напряжением. Нужна ли гальваническая развязка схемы управления?.

Тиристорный ключ с внешний генератором управляющего сигнала

Принцип действия тиристора. Тиристор является силовым электронным не полностью управляемым ключом. Поэтому иногда в технической литературе его называют однооперационным тиристором, который может сигналом управления переводиться только в проводящее состояние, т. Для его выключения при работе на постоянном токе необходимо принимать специальные меры, обеспечивающие спадание прямого тока до нуля. Тиристорный ключ может проводить ток только в одном направлении, а в закрытом состоянии способен выдержать как прямое, так и обратное напряжение. Тиристор имеет четырехслойную p-n-p-n-структуру с тремя выводами: анод A , катод C и управляющий электрод G , что отражено на рис. Обычный тиристор: a — условно-графическое обозначение; б — вольтамперная характеристика. На рис. При увеличении тока iG прямое напряжение, выдерживаемое тиристором, снижается. Удерживающий ток или ток удержания равен минимально допустимому значению прямого тока iA , при котором тиристор остается в проводящем состоянии.

Тиристорный ключ постоянного тока

Тиристор с двумя выводами А — анод, К — катод , это динистор. Тиристор с тремя выводами А — анод, К — катод, Уэ — управляющий электрод , это тринистор, или в обиходе его называют просто тиристор. Тиристор можно закрыть:. Тиристор может также находиться в закрытом состоянии сколько угодно долго, до прихода запускающего импульса. Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока.

Для включения и отключения нагрузки ламп накаливания, обмоток реле, электродвигателей и т.

Тиристоры устройство схемы включения применение. Тиристорный ключ постоянного тока

Образец договора на поставку. Перейти к основному содержанию. Уважаемые господа! Воспользоваться поиском Вы можете на новой версии сайта. Товары сторонних производителей. Главная О фирме Продукция Цены Где купить?

Тест схемы

В различных электронных устройствах в цепях переменного тока в качестве силовых ключей широко применяют тринисторы и симисторы. Данная статья призвана помочь в выборе схемы управления подобными приборами. Самый простой способ управления тиристорами — это подача на управляющий электрод прибора постоянного тока с величиной, необходимой для его включения рис. Ключ SA1 на рис. Этот способ прост и удобен, но обладает существенным недостатком — требуется довольно большая мощность управляющего сигнала.

Мне нужно сделать быстрый ключ на в, управляемый лог. напряжением. Нужна ли гальваническая развязка схемы управления?.

Тиристорные коммутаторы нагрузки (10 схем)

Схеме двухлолупериодного тиристорного ключа о внешним генератором управляющего сигнала приведена на рис. Управляющие импульсы, вырабатываемые этими генераторами, должны иметь:. Работа схемы.

Тиристорные ключи

Тиристорные ключи — электронные схемы, построенные на основе полупроводниковых приборов — тиристоров. Тиристор — трехэлектродный полупроводниковый прибор, имеющий силовую цепь катод—анод К-А , и управляющий электрод УЭ. Переключается тиристор управляющим током от единиц до сотен мА , который поступает в управляющий электрод УЭ. Габариты и масса тиристора зависят от коммутируемой мощности. Массогабаритные показатели лучше, чем у реле и контакторов, особенно при больших мощностях. Обладают возможностью быстрого переключения мощности в нагрузке частота переключения до десятков кГц.

By Nex , December 11, in Начинающим. Привет всем!

Работа тиристорных ключей

Задание на курсовую работу. Расчет температуры перехода одного тиристора. Расчет количества параллельных ветвей. Расчет количества последовательно соединенных тиристоров в ветви. Выбор схемы тиристорного ключа. Расчет параметров выравнивающих RCD — цепочек.

Расчёт схемы управления тиристорным ключом

Импульсные элементы бесконтактные ключи могут быть реализованы на базе тиристоров или силовых транзисторов, работающих в режиме переключения. Тиристоры являются приборами с неполной управляемостью, поэтому для выключения тиристора, включенного на постоянное напряжение, необходимо использовать искусственную коммутацию, для чего в коммутирующем устройстве должен быть элемент, запасающий энергию в виде электрического или магнитного поля емкость, или эл. Эта энергия используется для выключения тиристора, проводящего ток. Известно большое число схем тиристорных ключей, обеспечивающих импульсное регулирование напряжения постоянного тока.


Тиристорные ключи

На efo-power. Силовые полупроводники IGBT модули. Конденсаторы Электролитические конденсаторы. Резисторы Шунты. Ссылка на текущее состояние таблицы:.


Поиск данных по Вашему запросу:

Тиристорные ключи

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ключ 1т

Тиристорный коммутатор


В качестве силовых элементов используются тиристоры или симисторы. Тиристорные коммутаторы позволяют задавать требуемый темп изменения приложенного напряжения в цепи нагрузки а также создавать необходимые начальные условия при включении нагрузки.

На приведенной функциональной схеме представлен коммутатор с фазовым регулированием. Каждая фаза двигателя управляется тиристорными коммутирующими элементами ТКЭ, в качестве которых могут быть использованы два тиристора , включенные встречно-параллельно, или симметричный тиристор. Блоки управления тиристорными коммутаторами двух фаз БУ1 и БУ2 включаются блоками создания начального поля БНП в момент достижения максимума напряжения между фазами L2 и L3, что контролируется по нулю напряжения фазы L1 фазоизмерительным устройством ФИУ.

Момент подключения третьей фазы двигателя также определяется блоком ФИУ по нулю линейного напряжения фаз L2 и L3. Первоначальная команда на включение двигателя создается сигналом КС. Применяются в устройствах плавного пуска , частотно-регулируемых приводах , тиристорных регуляторах мощности , на транспорте в системах управления тяговыми электродвигателями.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Основная статья: Фазовое регулирование. Основная статья: тиристорно-импульсная система управления. Категории : Системы управления электродвигателем Силовая электроника. Пространства имён Статья Обсуждение.

Просмотры Читать Править Править код История. На других языках Добавить ссылки. Эта страница в последний раз была отредактирована 11 января в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия. Подробнее см. Условия использования. Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Свяжитесь с нами Разработчики Заявление о куки Мобильная версия.

Однофазная мостовая схема. Трехфазная со средней точкой. Трехфазная мостовая схема. Шестифазная с уравнительным реактором. Мостовая с уравнительным реактором. Коммутатор с последовательным соединением трехфазных мостовых схем.


Работа тиристорных ключей

Доступность при максимальном качестве, простота при всей сложности технологии. Современные технологии, работающие для вас. Непревзойденное качество. Сила и мощь тиристорного стабилизатора в умелых руках процессорного управления.

Ния тиристорных коммутаторов Для коммутации конденсаторов в уста- торно-Тиристорные КЛЮЧИ, состоящие из двух. Включённых.

Please turn JavaScript on and reload the page.

Тиристорные ключи подключаются контакторами КСБ1 и КСБ2 параллельно обмоткам возбуждения 1-й и 2-й групп генераторов при переходе силовой схемы в режим электрического торможения. В состав тиристорного ключа 1-й группы входят тиристорный ключ второй группы аналогичен : две секции коммутирующих конденсаторов С25 и С26; два индуктивных дросселя L1 и L2, для ограничения скорости нарастания тока в процессе перезаряда конденсаторов и гашения основных тиристоров; 4-ре противозарядных диода Д1, Д2, Д5, Д6; перезарядный диод Д3, который служит для перезаряда конденсаторов при открытии основных тиристоров; два основных тиристора Т1 и Т2; вспомогательный тиристор Т5; тиристор защиты Т7 во 2-й группе — Т8 ; резисторы R16 и R17, обеспечивающие равномерное распределение тока в элементах ключа; два подзарядных резистора R14 и R15; резистор R18, включенный параллельно обмоткам возбуждения, ограничивающий перенапряжение, возникающие при регулировании и коммутации основных тиристоров Т1 и Т2; датчик тока ДТ1- датчик тока якоря. Делитель напряжения ЛЛ42 служит для уравновешивания потенциала между двумя тиристорными ключами. Такая схема включения обеспечивает накопление энергии в конденсаторах при любой очередности включения тиристоров. Схема подключения тиристорных ключей изображена на рис. Тиристорные ключи работают следующим образом: в начальный момент торможения основные тиристоры Т1 и Т2 закрыты полное поле , тиристор Т5 открыт. В момент возрастания тока якоря генераторов до заданного значения А основные тиристоры по команде от блока управления открываются. Вспомогательный тиристор Т5 закрывается.

Вы точно человек?

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель ключ. Также тиристоры применяются в ключевых устройствах, например, силового электропривода. Вольт-амперная характеристика ВАХ тиристора нелинейна и показывает, что сопротивление тиристора отрицательное дифференциальное. 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.

Мф 40олитехни стеколь скийа завод В. Жималов и А.

Основные отличия тиристорных стабилизаторов от симисторных

By Nex , December 11, in Начинающим. Привет всем! Подскажите пожалуйста схемку или обьясните принцип, как управлять тиристором? Мне нужно сделать быстрый ключ на в, управляемый лог. Реле не предлагать Тиристор собираюсь юзать КУН.

Высоковольтный тиристорный ключ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Способ регулирования описанного в [Л. Описанный в [Л. Известно также устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее трансформатор, одна из обмоток которого содержит соединенные последовательно основную и регулировочную части, при этом между первым выводом трансформатора и средним ответвлением регулировочной части обмотки включен первый коммутирующий узел, а между крайним выводом регулировочной части обмотки и первым выводом трансформатора включен второй коммутирующий узел, при этом свободный вывод основной части обмотки соединен с вторым выводом трансформатора [Л. Устройство для регулирования переменного напряжения по [Л. Изобретением решается задача создания устройства для регулирования напряжения и способа регулирования напряжения, характеризующихся широкими функциональными возможностями благодаря введению пофазного регулирования напряжения в полном диапазоне регулирования путем переключения тиристорных ключей поочередно в каждой фазе первичной обмотки.

В сборке конденсаторных установок КРМТ и КРМТФ мы применяем немецкие тиристорные ключи «Beluk GmgH». Использование тиристоров вместо.

Тиристорные ключи

Тиристорные ключи

Правильный выбор схемы управления и ее точный расчет в большой степени определяют долговечность и надежность тиристорного регулятора. При расчете схемы управления тиристорами учитывают требования, определяемые параметрами проектируемой системы и физикой работы самих тиристоров. Диапазон управления определяется пределами регулирования выходного напряжения регулятора и схемой силового ключа.

Literature

Образец договора на поставку. Перейти к основному содержанию. Уважаемые господа! Воспользоваться поиском Вы можете на новой версии сайта. Последние материалы Сертификаты на продукцию. Товары сторонних производителей.

М 20 71 Московский энергетический институт 72 О. Булатов, А.

Тиристорные ключи переменного тока (AC Switches)

В статье проведен анализ режимов коммутации тиристорного моста переменного тока в среде PSpice. Было проведено исследование процессов коммутации в мостах переменного тока с целью определения влияния последних на длительность допустимых временных интервалов переключения тиристоров. Современное развитие силовых полупроводниковых приборов позволяет создавать специальные устройства для решения актуальных задач электроэнергетики. Увеличение пропускной способности линий электропередачи переменного тока, управление потоками активной мощности, компенсация реактивной мощности, повышение надежности и живучести энергосистем — это далеко не весь спектр вопросов, которые решаются с помощью гибких линий электропередачи переменного тока FACTS. Внедрение мощной высоковольтной преобразовательной техники является необходимым условием реализации технологии FACTS.ительно, в конце положительного полупериода ток нагрузки становится меньше «удерживающего» и тиристор закрывается автоматически.

Тиристорные устройства переменного тока условно можно разбить на два класса:

тиристорные релейные устройства, в которых тиристор в состоянии «включено” каждый положительный полупериод питающего напряжения открыт и пропускает на нагрузку почти полностью полуволну напряжения, а в состоянии «отключено» тиристор закрыт в оба полупериода и практически не пропускает ток в нэгрузку;

тиристорные регуляторы среднего 8нйчения напряжения. В этих устройствах регулирование среднего напряжения на нагрузке обеспечиваетвя подачей управляющего сигнала в каждый положительный полупериод напряжения питания, но в резные, считая от начала полупериода, моменты времени.

В настоящей работе будут рассмотрены только релейные устройства, поскольку тиристорные регуляторы ореднего значения напряжения подробно рассматриваются в курсе «Автоматизированный электропривод».

В дальнейшем простейший тиристорный релейный элемент будем называть ключом, а тринистор тиристором.

Способы управления тиристорным ключом

В зависимости от формы управляющего сигнала различают три способа управления тиристорным ключом;

сигнал управления длительный, подается с начала положительного полупериода или раньше, например, от внешнего источника постоянного напряжения или от источника питающего напряжения;

сигнал управления кратковременный (импульсный) снимается с рабочих электродов тиристоре;

сигнал управления в виде периодической последовательности импульсов, подаваемый от внешнего генератора.

В зависимости от этих способов управления выделяют три схемы тиристорных ключей:

тиристорный ключ с длительным сигналом управления;

тиристорный ключ с кратковременным сигналом управления;

тиристорный ключ с внешним генератором управляющего сигнала.

Тиристорный ключ с длительным сигналом управления

Схема простейшего тиристорного однойолупериодного ключа о длительным сигналом управления приведена на рио.и и /?у (точка 2 на рис. 1,г). Максимальное значение £ и можно определить, если принять, что при замкнутом $ / (разомкнутом £% ) тиристор открывается в момент, когда

Управления достигает значения тока спрямления 1 у . Тогда после несложных преобразований на выражения (I) получим, что

(2)

В конца каждого положительного полупериода ток нагрузки становится кеныш “удерживающего“, тиристор закрывается и остается в зтов состоянии на нроткжеиии всего отрицательного полудержодадаже при замкнутом Sf (рааоикнуто»)

Отключение тиристорного ключа происходит нос» раанык&вви

а)

8)

2. ОднополупериодныЙ тиристорный ключ: 8 — последова тельная схема; б параллельная схема; в времен ные диаграммы

(замыкания S% ) в первый отрицательный полупериод, Таким образом, время включения * выключения тиристоре в данном олучае не превышает одного полупериода питающего напряжения после по, дачи или снятия управляющего сигнала.

В качестве коммутационного устройства (*$*) обычно используют: магнитоуправляемые контакты (герконы), что позволяет гальванически развязать цепи управления и нагрузки; транзистор, работающий в режиме переключения, стабилитрон, дроосаль насыщения без подмагничивания, дадиотор, маломощный тринистор, двухбазовый диод и т.д. Все эти устройства представляют собой реле и обладают усшштельмнмв свойствами. Поэтому рассматриваемый тиристорный ключ является,по существу, двухкаскэдньш релейным усилителем»

Ё заключение следует отметить, что схема на рис. 2га представляет собой реле q нормально закрытым выходным тиристором, что эквивалентно электромагнитному реле с нормально открытыми контактами, а на рис. 2,6 реле с нормально открытым тиристором, что эквивалентно нормально закрытым контактам.

Тиристорный ключ о кратковременным сигналом управления

Схемы однополупериодного ш двухполупериодного тиристорного ключе с кратковременным сигналом управления и их временные диаграммы приведены не рис. 3. Из рио. 3,а видно, что схема данного однополупериодного ключа отличается от схемы на рис.

а только цепью управления, которая включена параллельно рабочим электродам тириотора V$і . Это и определяет кратковременность сигнала управления. Рабочие же процессы, протекаю. щие в обоих охемах, зв исключением формирования сигнала управления, идентичны. Поэтому рассмотрим эдеоь лишь процесс формирования сигнала управления.

Из рис. 3,а и рис. 3,в видно, что при замкнутом коммутационно« устройстве $ і и закрытом тиристоре в начале каждого положительного полупериода при схеме протекает ливь ток управления    .о

В момент времени £ нагруэочная прямая становится

карательной к вольт-емперной характеристике тиристора и он

ТІ

Рме. 3. ОднополупериодныЯ (а) и двухлолулериодный (б) тиристорный ключ ■ временные диаграммы (в,г)

релейно открывается. При этой напряжение между анодом и катодом падает до величины оататочного напряжения (порядка I,5…

3 В), и управляющий ток снижается до незначительной величины./—клемма 2 течет незначительный ток управления тиристора /&1. Однако обе тиристора при этом закрыты, так как пока еще не выполняется условие их открывания.

При     тиристор        открывается, ток его управления

уменьшается практически до нуля, а по цепи клемма I —резистор Йи —— анод катод тиристора —— клемма 2 течет ток нагрузки. В конце положительного полупериода тиристор /£/ закрывается.

В начале отрицательного полупериода (при оба тиристора закрыты. Однако по цепи клемма 2 —диод /Дг —<резистор йу —— устройство —»-переход УЭ катод тиристора /£% —резистор Кн клемма I течет ток управления тиристора * который открывается при . При этом ток управления уменьшается до нуля, а по цепи клемма 2 —— анод-катод тиристора У52 —резистор £н    клемма I течет ток нагрузки.

Таким образом, в данной охеме при аамкнутом устройстве в оба полупериода питающего напряжения протекает ток нагрузки.

Выключение тиристорного ключе происходит после размыкания устройства .£>/ в конце полупериода питающего напряжения.

При этой оба тиристора окажутся закрытыми, а ток нагрузки будет практически равен нулю.

Материал взят из книги Бесконтактные полупроводниковые релейные устройства электроавтоматики (Асмолов Г.И.)

Ключ на базе симистора для коммутации нагрузок переменного тока Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Ключ на базе симистора для коммутации нагрузок переменного тока

В.Г Петько, д.т.н, профессор, И.А. Рахимжанова, д.с.-х.н, А.М. Старожуков, ст. преподаватель, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ

Для коммутации входных цепей контакторов и магнитных пускателей с целью автоматического управления электродвигателями (ЭД) и другими нагрузками часто используются бесконтактные ключи на тиристорах и симисторах, на управляющие входы которых в течение полупериода напряжения подаётся или постоянный управляющий ток, или серии импульсов [1—3]. Однако для открытия ключа и удержания его в открытом состоянии в течение всего полупериода сетевого напряжения достаточно подавать управляющие импульсы только в начале каждого из полупериодов. Постоянный ток управления или все остальные следующие друг за другом в течение полупериода импульсы после открытия ключа приводят лишь к излишней загрузке источника питания. Использование простого по устройству и малогабаритного бестрансформаторного источника питания на делителях напряжения приводит к снижению напряжения на выходе источника и возможному сбою других питаемых от этого источника узлов схемы управления состоянием ключа.

Недостатком управления ключом серией импульсов является также и то, что за короткое время импульса при индуктивной нагрузке ключа, каковой является катушка магнитного пускателя или контактора, ток не успевает возрасти до тока удержания симистора или тиристора, и они снова закрываются, как только импульс исчезает. Для устранения этого явления катушка магнитного пускателя шунтируется конденсатором, включённым последовательно с резистором, ограничивающим броски тока при подаче напряжения на конденсатор [4]. По сравнению с другими элементами устройства управления и конденсатор, и резистор относительно громоздки. Это создаёт проблемы при их размещении в блоке устройства управления.

Материал и методы исследования. Свободным от указанных недостатков является предлагаемый авторами ключ на базе симистора, на управляющий электрод которого подаются одиночные импульсы в начале каждого полупериода питающего напряжения. При этом длительность импульса ограничивается временем открытия симистора. На рисунке изображена схема этого ключа, в таблице — параметры элементной базы ключа.

Ключ состоит из симистора VS1, включённого последовательно с катушкой КМ1 магнитного пускателя, рассчитанного на переменное напряжение 220В, а также выполненного на комплементарной паре транзисторов VT1 и VT2 и резисторах R1…

R4 коммутатора тока, протекающего через управляющий электрод симистора. В свою очередь управление коммутатором (включение и отключение), а следовательно, и состоянием симистора осуществляется подачей тока управления 1у с выхода логического блока устройства управления во входную цепь ключа, содержащего конденсатор С1 и диоды УО1…УО4.

Дополнительно в схему ключа введён второй коммутатор, на транзисторах УТ3 и УТ4, блокирующий включение первого коммутатора в периоды, когда симистор открыт. Блокировка осуществляется по сигналу, поступающему на вход коммутатора (база транзистора УГ3) от схемы контроля состояния симистора, выполненной на транзисторах УТ5 и УТ6.

Источник питания ключа выполнен по простой бестрансформаторной схеме, включающей резистор R10, стабилитрон У05, диод УОб и конденсатор С2.

Результаты исследования. Работа ключа осуществляется в следующей последовательности. Если на вход ключа поступает сигнал отключения в виде тока положительной полярности ц конденсатор С1 заряжается положительно, транзистор УТ1, а следовательно, и транзистор УТ2 закрыты. Закрыт и симистор УБ1. Катушка КМ1 магнитного пускателя обесточена, нагрузка, в качестве которой чаще всего выступает электродвигатель той или иной технологической установки, отключена. При этом напряжение на аноде симистора близко к фазному напряжению сети, под действием которого через резистор R6 и диод УО4 на обкладку конденсатора С1 в положительный полупериод сетевого напряжения поступает положительный ток обратной связи, усиливающий действие входного сигнала. Отрицательная полуволна тока обратной связи будет сбрасываться через диод УО3 на нулевую шину.

Под действием напряжения с анода закрытого симистора через резистор R9 и базы транзисторов УТ5 и УТ6 на нулевую шину будет протекать ток

Вход

Рис. — Ключ переменного тока

Параметры элементной базы ключа [5, 6]:

R1 Рез-р С2-23-0,25-7,5Юм±10%-А-В-В 0Ж0467081ТУ

R2, R5, Рез-р С2-23-0,25-33к0м±5%-А-В-В 0Ж0467081ТУ

R3 Рез-р С2-23-0,25-200 Ом±5%-А-В-В 0Ж0467081ТУ

R4 Рез-р С2-23-0,25-360к0м±5%-А-В-В 0Ж0467081ТУ

R6 Рез-р С2-23-0,25-3 МОм±5%-А-В-В 0Ж0467081ТУ

R7, R8 Рез-р С2-23-0,5-56к0м±10%-А-В-В 0Ж0467081ТУ

R9 Рез-р С2-23-0,25-1,6 МОм±5%-А-В-В 0Ж0467081ТУ

R10 Рез-р С2-23-2-51 кОм±5%-А-В-В 0Ж0467081ТУ

C1 Конд-р К-53-19-6,3В-47мкФ±20%- ОЖО. 464 133ТУ

VS1 Триак ВТ 136 600D

VT1, VT3, VT5 Транзистор КТ3107Б ААО.336170ТУ

VT2, VT4, VT6 Транзистор КТ3102Б ААО.336122ТУ

VD5 Стабилитрон КС215Ж аАО.336211ТУ

VD1…VD4, VD6 Диод 1N4007

(в положительный полупериод через базу транзистора УТ6, а в отрицательный — через базу транзистора УТ5). Оба транзистора будут открыты, шунтируя переход эмиттер-база транзистора УТ3. Вследствие этого транзистор УТ3, а вместе с ним и транзистор УТ4 будут закрыты.

При разрешающем включение нагрузки сигнале поступление тока положительной полярности от логического блока устройства управления на вход ключа прекратится, и конденсатор С1 отрицательным током через резистор R5 зарядится отрицательно. Это приведёт к возникновению тока по цепи: «нулевая шина — эмиттер — база транзистора УТ1 — резистор R1 — обкладка конденсатора С1». Транзистор откроется. По цепи «нулевая шина — эмиттер — коллектор транзистора УГ1 — резистор Я2 — и (при закрытом транзисторе УТ4) база — эмиттер транзистора УТ2 — шина -15 В источника питания». Это повлечёт за собой открытие транзистора УТ2. На коллекторе транзистора УТ2 установится напряжение, близкое к -15В, под действием которого через управляющий переход симистора VS1 по цепи «нулевая шина — катод-управляющий электрод симистора — резистор R3 — коллектор — эмиттер транзистора УТ2 — шина -15В источника тока».

Симистор откроется, что приведёт в конечном итоге к подаче напряжения ~220В на катушку КМ1 магнитного пускателя, срабатыванию магнитного пускателя и включению нагрузки. А так как напряжение на аноде симистора упадёт до нуля, закроются транзисторы УТ5 и УТ6, откроются транзисторы УТ3 и УТ4. Последний зашунтирует переход эмиттер — база транзистора УТ2, что приведёт к его закрытию и прекращению протекания импульса тока через управляющий переход си-мистора. Следовательно, ток через управляющий переход симистора будет протекать ровно столько, сколько нужно для открытия симистора.

В начале следующего полупериода, пока си-мистор ещё не открыт, появившееся на его аноде

напряжение снова откроет транзисторы VT5 и VT6. Закроются транзисторы VT3 и VT4, расшунтируется переход эмиттер — база транзистора VT2 и при открытом транзисторе VT1 транзистор VT2 также откроется, подав ток управления на симистор ровно настолько, как было показано выше, насколько необходимо для открытия симистора.

Выводы. Предложенный ключ загружает источник питания ключа ничтожно малым током, не приводящим к понижению напряжения на выходе источника. Не требуется также и установка громоздких конденсатора и резистора, шунтирующих обмотку магнитного пускателя. Достоинством ключа является также и то, что за счёт наличия внутренней (через резистор R4) и внешней (через резистор R6) положительных обратных связей характеристика вход-выход ключа имеет гистерезис-ный характер. Это исключает вибрацию магнитной системы и дребезг контактов магнитного пускателя при переключении.

Ключ может быть изготовлен самостоятельно в условиях любого сельскохозяйственного предприятия (табл.).

Литература

1. АС СССР 1042145 А1, Тиристорный регулятор / Петько В.Г.; Заявит. и патентообладатель Оренбургский сельскохозяйственный институт; опубл. 15.09.1983. Бюл. № 34.

2. АС СССР 995193 А1, Устройство для предпусковой защиты трёхфазного электродвигателя от обрыва цепи обмоток и пробоя изоляции на корпус / Петько В.Г.; Заявит. и патентообладатель Оренбургский сельскохозяйственный институт; опубл. 15.09.1983. Бюл. № 34.

3. Петько В.Г. Комбинированная защита электродвигателей от аварийных режимов // Техника в сельском хозяйстве. 2000. № 4. С. 26-28.

4. Петько В.Г., Рахимжанова И.А., Старожуков А.М. Ключ для коммутации входных цепей контакторов и магнитных пускателей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 2 (58). С. 68-71.

5. Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: справочник // А.Б. Гитцевич, А.А. Зайцев, В.В. Мокряков [и др.] / Под ред. А.В. Голо-медова. М.: Радио и связь, 1989. 528 с.

6. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: справочник / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. Минск: Беларусь, 1994. 591 с.

Составной тиристор. Что такое тиристор? Подробное описание полупроводника. Зона высокой проводимости

Перед тем как разбираться с темой «тиристор – принцип работы», необходимо понять, что собой представляет этот небольшой прибор. По сути, это силовой ключ, только он всегда находится в открытом состоянии. Поэтому его часто называют не полностью управляемый ключ.

Необходимо отметить, что по своему устройству тиристор напоминает обыкновенный транзистор или диод. Правда, есть и существенные отличия. К примеру, диод – это полупроводниковый двухслойный элемент на кремневой основе (PN), транзистор – трехслойный (PNP или NPN), тиристор – четырехслойный (PNPN). То есть, у него три перехода p-n. Именно поэтому диодные выпрямители перед тиристорными являются менее эффективными. Это хорошо видно на схеме управления тиристорами.

Где применяются тиристоры

Область применения тиристоров обширна. К примеру, из них можно собрать инвертор для сварки или зарядное автомобильное устройство. Некоторые умельцы своими руками собирают даже генераторы. Самое важное, что тиристоры могут через себя пропускать токи и высокочастотные, и низкочастотные. Поэтому, собрав мост из этих приборов, можно изготовить трансформатор и для сварочного аппарата.


Конструкция и принцип действия

Состоит тиристорный ключ из трех частей:

  • Анод.
  • Катод.
  • Вход.

Последний состоит из трех переходов p-n. При этом переключение переходов производится с очень большой скоростью. Вообще, принцип работы тиристора можно объяснить лучше, если рассмотреть схему связки двух транзисторов, связанных параллельно, как выключатели комплементарно регенеративного действия.


Итак, самая простейшая схема двух транзисторов, совмещенных так, чтобы при пуске ток коллектора поступал на NPN второго прибора через каналы NPN первого. А в это же время ток проходит обратный путь через первый транзистор на второй. По сути, получается достаточно простая связка, где база-эмиттер одного из транзисторов, в нашем случае второго, получает ток от коллектора-эмиттера другого прибора, то есть, первого.

Цепь постоянного тока

В цепи постоянного тока тиристор работает по принципу подачи импульса положительной полярности, конечно, относительно катода. На длительность перехода из одного состояния в другое оказывает большое воздействие ряд характеристик. А именно:

  • Вид нагрузки (индуктивный, активный и прочее).
  • Скорость нарастания импульса и его амплитуда, имеется в виду ток нагрузки.
  • Величина самой токовой нагрузки.
  • Напряжение в цепи.
  • Температура самого прибора.

Здесь самое важное, чтобы в сети, где установлен данный прибор, не произошло резкое возрастание напряжения. В этом случае может произойти самопроизвольное включение тиристора, а сигнал управления будет в это время отсутствовать.

Цепь переменного тока

В этой сети тиристорный ключ работает немного по-другому. Этот прибор дает возможность проводить несколько видов операций. К примеру:

  • Включение и отключение цепи, в которое действует активная или активно-реактивная нагрузки.
  • Можно изменять значение действующей нагрузки и ее средней величины за счет возможности изменять (регулировать) подачу самого сигнала управления.

Но имейте в виду, что тиристорный ключ может пропускать сигнал только в одном направлении. Поэтому сами тиристоры устанавливаются в цепь, так сказать, во встречно-параллельном включении.

Управление тиристорами

В силовых электронных аппаратах чаще всего используется или фазное, или широтно-импульсное управление тиристором.

В первом случае регулировать токовую нагрузку можно за счет изменения углов или α, или θ. Это относится к принудительной нагрузке. Искусственную нагрузку можно регулировать только с помощью управляемого тиристора, который также называется запираемый.

При ШИМ (широтно-импульсной модуляции) во время Тоткр сигнал подается, а, значит, сам прибор находится в открытом состоянии, то есть, ток подается с напряжением Uн. В период времени Тзакр сигнал отсутствует, а сам прибор находится непроводящем состоянии.

Тиристорные светодиоды

Обычно тиристор и светодиод в одном светильнике не устанавливаются. Его место заменяет диод, который работает и на включение, и на отключение, как обычный ключ. Это связано с разными причинами, где основная – это конструкция и принцип действия самого прибора, который всегда находится в открытом состоянии. В настоящее время ученые изобрели так называемый тиристорный светодиод.


Во-первых, тиристорный светодиод в своем составе кроме кремния имеет: галлий, алюминий, индий, мышьяк и сурьму. Во-вторых, спектр излучения при n-переходах между материалами создает волну длиною 1,95 мкм. А это достаточно большая оптическая мощность, если ее сравнивать с диодным элементом, который производит световые волны в том же диапазоне.

Для того чтобы ясно представить себе работу необходимо дать понятие о сущности работы тиристора.

Управляемый проводник, состоящий из четырех полупроводниковых переходов P-N-P-N. Его принцип работы аналогичен работе диода и осуществляется при поступлении на управляющий электрод электротока.

Прохождение через тиристор тока возможно только в том случае, если потенциал анода будет выше, чем потенциал катода. Ток через тиристор прекращает проходить тогда, когда величина тока снизится до порога закрытия. Ток, который поступает на управляющий электрод не оказывает воздействие на величину тока в основной части тиристора и, кроме того ему не нужна постоянная поддержка при основном состоянии тиристора, он необходим исключительно для открытия тиристора.

Существует несколько решающих характеристик тиристора

В открытом состоянии, благоприятном для токопроводящей функции тиристор характеризуют следующие показатели:

  • Падение напряжения, оно определяется как пороговое напряжение с помощью внутреннего сопротивления.
  • Максимально допустимое значение тока до 5000 А, среднеквадратичная величина, свойственная для самых мощных компонентов.

В запертом состоянии тиристора – это:

  • Прямое максимально допустимое напряжение (выше, чем 5000А).
  • В общем случае прямое и обратное значение напряжения одинаковы.
  • Время запирания или время с минимальным значением, в течение которого на тиристор не осуществляется влияние положительного значения напряжения анода относительно катода, иначе произойдет самопроизвольное отпирание тиристора.
  • Ток управления, свойственный для открытой основной части тиристора.

Существуют тиристоры, предназначенные для работы в схемах, рассчитанных на небольшое значение частоты и для схем с высокой частотой. Это так называемые быстродействующие тиристоры, их область применения рассчитана на несколько килогерц. Для быстродействующих тиристоров характерно использование неодинакового прямого и обратного напряжения.

Для увеличения постоянного значения напряжения

Рис. №1. Габаритно-присоединительные размеры и чертеж тиристора. m 1, m 2 –контрольные точки, в которых происходит замер импульсного напряжения во время открытого состояния. L 1 min –наименьший воздушный промежуток (расстояние) по воздуху между выводами анода и управляющего электрода; L 2 min – минимальное расстояние длина прохождения тока утечки между выводами.

Разновидности тиристоров

  • – тиристор диодный, имеет два вывода анод и катод.
  • Тринистор – триодный тиристор оснащен добавочным управляющим электродом.
  • Симистор – симметричный тиристор, он является встречно-последовательным соединением тиристоров, обладает возможностью пропускать ток в прямом и обратном направлениях.

Рис. №2. Структура (а) и вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристора.

Тиристоры предназначены для работы в схемах с различными границами частот, в обычном применении тиристоры могут соединяться с диодами, который подключается встречно-включенным способом, это свойство используется для того чтобы увеличить постоянное напряжение, величину которого компонент способен выдержать в выключенном состоянии. Для усовершенствованных схем используется тиристор GTO (Gate Turn Oee – запираемый тиристор) , он полностью управляем. Его запирание происходит по управляющему электроду. Использование тиристоров подобного рода нашло применение в очень мощных преобразователях, так как он может пропускать высокие токи.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Тиристоры — это разновидность полупроводниковых приборов. Они предназначены для регулирования и коммутации больших токов. Тиристор позволяет коммутировать электрическую цепь при подаче на него управляющего сигнала. Это делает его похожим на транзистор.

Как правило, тиристор имеет три вывода, один из которых управляющий, а два других образуют путь для протекания тока. Как мы знаем, транзистор открывается пропорционально величине управляющего тока. Чем он больше, тем больше открывается транзистор, и наоборот. А у тиристора все устроено иначе. Он открывается полностью, скачкообразно. И что самое интересное, не закрывается даже при отсутствии управляющего сигнала.

Принцип действия

Рассмотрим работу тиристора по следующей простой схеме.

К аноду тиристора подключается лампочка или светодиод, а к ней подсоединяется плюсовой вывод источника питания через выключатель К2. Катод тиристора подключен к минусу питания. После включения цепи на тиристор подается напряжение, однако светодиод не горит.

Если нажать на кнопку К1, ток через резистор поступит на управляющий электрод, и светодиод начал светиться. Часто на схемах его обозначают буквой «G», что обозначает gate, или по-русски затвор (управляющий вывод).

Резистор ограничивает ток управляющего вывода. Минимальный ток срабатывания данного рассматриваемого тиристора составляет 1 мА, а максимально допустимый ток 15 мА. С учетом этого в нашей схеме подобран резистор сопротивлением 1 кОм.

Если снова нажать на кнопку К1, то это не повлияет на тиристор, и ничего не произойдет. Чтобы перевести тиристор в закрытое состояние, нужно отключить питание выключателем К2. Если же снова подать питание, то тиристор вернется в исходное состояние.

Этот полупроводниковый прибор, по сути, представляет собой электронный ключ с фиксацией. Переход в закрытое состояние происходит и тогда, когда напряжение питания на аноде уменьшается до определенного минимума, примерно 0,7 вольта.

Особенности устройства

Фиксация включенного состояния происходит благодаря особенности внутреннего устройства тиристора. Примерная схема выглядит таким образом:

Обычно он представляется в виде двух транзисторов разной структуры, связанных между собой. Опытным путем можно проверить, как работают транзисторы, подключенные по такой схеме. Однако, имеются отличия в вольтамперной характеристике. И еще нужно учитывать, что приборы изначально спроектированы так, чтобы выдерживать большие токи и напряжения. На корпусе большинства таких приборов имеется металлический отвод, на который можно закрепить радиатор для рассеивания тепловой энергии.

Тиристоры выполняются в различных корпусах. Маломощные приборы не имеют теплового отвода. Распространенные отечественные тиристоры выглядят следующим образом. Они имеют массивный металлический корпус и выдерживают большие токи.

Основные параметры тиристоров
  • Максимально допустимый прямой ток . Это максимальное значение тока открытого тиристора. У мощных приборов оно достигает сотен ампер.
  • Максимально допустимый обратный ток .
  • Прямое напряжение . Это падение напряжения при максимальном токе.
  • Обратное напряжение . Это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии, при котором тиристор может работать без нарушения его работоспособности.
  • Напряжение включения . Это минимальное напряжение, приложенное к аноду. Здесь имеется ввиду минимальное напряжение, при котором вообще возможна работа тиристора.
  • Минимальный ток управляющего электрода . Он необходим для включения тиристора.
  • Максимально допустимый ток управления .
  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность .
Динамический параметр

Время перехода тиристора из закрытого состояния в открытое при поступлении сигнала.

Виды тиристоров

Различают несколько разновидностей тиристоров. Рассмотрим их классификацию.

По способу управления разделяют на:

  • Диодные тиристоры, или по-другому динисторы. Они открываются импульсом высокого напряжения, которое подается на катод и анод.
  • Триодные тиристоры, или тринисторы. Они открываются током управления электродом.

Триодные тиристоры в свою очередь разделяются:

  • Управление катодом – напряжение, образующее ток управления, поступает на электрод управления и катод.
  • Управление анодом – управляющее напряжение подходит на электрод и анод.

Запирание тиристора производится:

  • Уменьшением анодного тока – катод меньше тока удержания.
  • Подачей напряжения запирания на электрод управления.

По обратной проводимости тиристоры делятся:

  • Обратно-проводящие – имеют малое обратное напряжение.
  • Обратно-непроводящие – обратное напряжение равно наибольшему прямому напряжению в закрытом виде.
  • С ненормируемым обратным значением напряжения – изготовители не определяют значение этой величины. Такие приборы применяются в местах, где обратное напряжение исключено.
  • Симистор – пропускает токи в двух направлениях.

Используя симисторы, нужно знать, что они действуют условно симметрично. Основная часть симисторов открывается, когда на электрод управления поступает положительное напряжение по сравнению с катодом, а на аноде может быть любая полярность. Но если на анод приходит отрицательное напряжение, а на электрод управления положительное, то симисторы не открываются, и могут выйти из строя.

По быстродействию разделяют по времени отпирания (включения) и времени запирания (отключения).

Разделение тиристоров по мощности

При действии тиристора в режиме ключа наибольшая мощность коммутируемой нагрузки определяется напряжением на тиристоре в открытом виде при наибольшем токе и наибольшей рассеиваемой мощности.

Действующая величина тока на нагрузку не должна быть выше наибольшей рассеиваемой мощности, разделенной на напряжение в открытом виде.

Простая сигнализация на основе тиристора

На основе тиристора можно сделать простую сигнализацию, которая будет реагировать на свет, издавая звук с помощью пьезоизлучателя. На управляющий вывод тиристора подается ток через фоторезистор и подстроечный резистор. Свет, попадая на фоторезистор, уменьшает его сопротивление. И на управляющий вывод тиристора начинает поступать отпирающий ток, достаточный для его открывания. После этого включается пищалка.

Подстроечный резистор предназначен для того, чтобы настроить чувствительность устройства, то есть, порог срабатывания при облучении светом. Самое интересное, что даже при отсутствии света тиристор продолжает оставаться в открытом состоянии, и сигнализирование не прекращается.

Если напротив светочувствительного элемента установить световой луч так, чтобы он светил немного ниже окошечка, то получится простейший датчик дыма. Дым, попадая между источником и приемником света, будет рассеивать свет, что вызовет запуск сигнализации. Для этого устройства обязательно нужен корпус, для того, чтобы на приемник света не поступал свет от солнца или искусственных источников света.

Открыть тиристор можно и другим способом. Для этого достаточно кратковременно подать небольшое напряжение между управляющим выводом и катодом.

Регулятор мощности на тиристоре

Теперь рассмотрим использование тиристора по прямому назначению. Рассмотрим схему простого тиристорного регулятора мощности, который будет работать от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Схема простая и содержит всего пять деталей.

  • Полупроводниковый диод VD.
  • Переменный резистор R1.
  • Постоянный резистор R2.
  • Конденсатор С.
  • Тиристор VS.

Их рекомендованные номинальные значения показаны на схеме. В качестве диода можно использовать КД209, тиристор КУ103В или мощнее. Резисторы желательно использовать мощностью не менее 2 ватт, конденсатор электролитический на напряжение не менее 50 вольт.

Эта схема регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Если представить, что мы из схемы убрали все элементы, кроме диода, то он будет пропускать только полуволну переменного тока, и на нагрузку, к примеру, на паяльник или лампу накаливания поступит лишь половина мощности.

Тиристор позволяет пропускать дополнительные, условно говоря, кусочки полупериода, срезанного диодом. При изменении положения переменного резистора R1 напряжение на выходе будет меняться.

К положительному выводу конденсатора включен управляющий вывод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, он открывается и пропускает определенную часть положительного полупериода. Переменный резистор будет определять скорость зарядки конденсатора. А чем быстрее он зарядится, тем раньше откроется тиристор, и успеет до смены полярности пропустить часть положительного полупериода.

На конденсатор отрицательная полуволна не поступает, и напряжение на нем одной полярности, поэтому не страшно, что он имеет полярность. Схема позволяет изменять мощность от 50 до 100%. Для паяльника это в самый раз подходит.

Тиристор пропускает ток в одном направлении от анода к катоду. Но существуют разновидности, которые пропускают ток в обоих направлениях. Они называются симметричные тиристоры или симисторы. Они используются для управления нагрузкой в цепях переменного тока. Существует большое количество схем регуляторов мощности на их основе.

Тиристор это полупроводниковый прибор, предназначенный для работы в качестве ключа. Он имеет три электрода и структуру p-n-p-n из четырёх слоёв полупроводника. Электроды именуются как анод, катод и управляющий электрод. Структура p-n-p-n функционально аналогична нелинейному резистору, который способен принимать два состояния:

  • с очень большим сопротивлением, выключенное;
  • с очень малым сопротивлением, включенное.

Виды

На включенном тиристоре сохраняется напряжение около одного или нескольких Вольт, которое незначительно увеличивается с возрастанием силы тока, протекающего через него. В зависимости от вида тока и напряжения, приложенного к электрической цепи с тиристором, в ней используется одна из трёх современных разновидностей этих полупроводниковых приборов. На постоянном токе работают:

  • включаемые тринисторы;
  • три разновидности запираемых тиристоров, именуемых как

На переменном и постоянном токе работают симисторы. Все эти тиристоры содержат управляющий электрод и два других электрода, через которые тёчёт ток нагрузки. Для тринисторов и запираемых тиристоров это анод и катод, для симисторов наименование этих электродов обусловлено правильностью определения свойств управляющего сигнала, подаваемого на управляющий электрод.

Наличие в тиристоре структуры p-n-p-n позволяет разделить её условно на две области, каждая из которых является биполярным транзистором соответствующей проводимости. Таким образом, эти взаимосвязанные транзисторы являются эквивалентом тиристора, что имеет вид схемы на изображении слева. Первыми на рынке появились тринисторы.

Свойства и характеристики

По сути это аналог самоблокирующегося реле с одним нормально разомкнутым контактом, роль которого выполняет полупроводниковая структура, расположенная между анодом и катодом. Отличие от реле состоит в том, что для этого полупроводникового прибора может быть применено несколько способов включения и выключения. Все эти способы объясняются транзисторным эквивалентом тринистора.

Два эквивалентных транзистора охвачены положительной обратной связью. Она многократно усиливает любые изменения тока в их полупроводниковых переходах. Поэтому существует несколько видов воздействия на электроды тринистора для его включения и выключения. Первые два способа позволяют выполнить включение по аноду.

  • Если напряжение на аноде увеличивать, при его определённом значении начнут сказываться эффекты начинающегося пробоя полупроводниковых структур транзисторов. Появившийся начальный ток лавинообразно усилится положительной обратной связью и оба транзистора включатся.
  • При достаточно быстром увеличении напряжения на аноде происходит заряд межэлектродных ёмкостей, которые присутствуют в любых электронных компонентах. При этом в электродах появляются зарядные токи этих ёмкостей, которые подхватывает положительная обратная связь и всё заканчивается включением тринистора.

Если перечисленные выше изменения напряжения отсутствуют, включение обычно происходит током базы эквивалентного n-p-n транзистора. Выключить тринистор можно одним из двух способов, которые также становятся понятны из-за взаимодействия эквивалентных транзисторов. Положительная обратная связь в них действует, начиная с некоторых величин токов, протекающих в структуре p-n-p-n. Если величину тока сделать меньше этих величин, положительная обратная связь сработает на быстрое исчезновение токов.

Другой способ выключения использует прерывание положительной обратной связи импульсом напряжения, который меняет полярность на аноде и катоде. При таком воздействии направления токов между электродами изменяется на противоположные и тринистор выключается. Поскольку для полупроводниковых материалов характерно явление фотоэффекта, существуют фото- и оптотиристоры, у которых включение может быть обусловлено освещением либо приёмного окошка, либо светодиодом в корпусе этого полупроводникового прибора.

Существуют ещё и так называемые динисторы (неуправляемые тиристоры). В этих полупроводниковых приборах нет управляющего электрода конструктивно. По своей сути это тринистор с одним отсутствующим выводом. Поэтому их состояние зависит только от напряжения анода и катода и они не могут включиться управляющим сигналом. В остальном процессы в них аналогичны обычным тринисторам. То же относится и к симисторам, которые по сути являются двумя тринисторами соединёнными параллельно. Поэтому они применяются для управления переменным током без дополнительных диодов.

Запираемые тиристоры

Если определённым образом изготовить области структуры p-n-p-n вблизи баз эквивалентных транзисторов можно достичь полной управляемости тиристором со стороны управляющего электрода. Такая конструкция структуры p-n-p-n показана на изображении слева. Включать и выключать такой тиристор можно соответствующими сигналами в любой момент времени подавая их на управляющий электрод. Остальные способы включения, применяемые к тринисторам, для запираемых тиристоров так же годятся.

Однако эти способы не применяются к таким полупроводниковым приборам. Они наоборот исключаются теми или иными схемотехническими решениями. Целью является получение надёжного включения и выключения только по управляющему электроду. Это необходимо для использования таких тиристоров в мощных инверторах повышенной частоты. GTO работают на частотах до 300 Герц, а IGCT способны на существенно более высокие частоты, достигающие 2 кГц. Номинальные значения токов могут быть несколько тысяч ампер, а напряжение – несколько киловольт.

Сравнение различных тиристоров приведено в таблице ниже.

Разновидность тиристора Преимущества Недостатки Где используется
Тринистор Минимальное напряжение во включенном состоянии при максимально больших токах и перегрузках. Наиболее надёжен из всех. Хорошая масштабируемость схем путём совместной работы нескольких тринисторв соединяемых либо параллельно, либо последовательно Отсутствует возможность произвольного управляемого отключения только управляющим электродом. Наиболее низкие рабочие частоты. Электроприводы, источники электропитания питания большой мощности; сварочные инверторы; управление мощными нагревателями; статические компенсаторы; коммутаторы в цепях с переменным током
GTO Возможность произвольного управляемого выключения. Относительно высокая способность к перегрузкам по току. Способность надёжно работать при последовательном соединении. Рабочая частота до 300 Гц, напряжение до 4000 В. Значительно напряжение во включенном состоянии при максимально больших токах и перегрузках и соответствующие им потери, в том числе и в системах управления. Сложная схемотехника построения системы в целом. Большие динамические потер.
IGCT Возможность произвольного управляемого выключения. Относительно высокая способность к перегрузкам по току. Относительно малое напряжение во включенном состоянии при максимально больших токах и перегрузках. Рабочая частота — до 2000 Гц. Простое управление. Способность надёжно работать при последовательном соединении. Наиболее дорогие из всех тиристоров Электроприводы; статические компенсаторы реактивной мощности; источники электропитания питания большой мощности, индукционные нагреватели

Тиристоры изготавливаются для широкого диапазона токов и напряжений. Конструкция их определяется размерами структуры p-n-p-n и необходимостью получения надёжного отвода тепла от неё. Современные тиристоры, а также их обозначения на электрических схемах показаны на изображениях ниже.

Содержание:

Открытие свойств переходов полупроводников по праву можно назвать одним из важнейших в ХХ веке. В результате появились первые полупроводниковые приборы — диоды и транзисторы. А также схемы, в которых они нашли применение. Одной из таких схем является соединение двух биполярных транзисторов противоположных типов — p-n-p c n-p-n . Эта схема показана далее на изображении (б). Она иллюстрирует, что такое тиристор и принцип его действия. В ней присутствует положительная обратная связь. В результате каждый транзистор увеличивает усилительные свойства другого транзистора.

Транзисторный эквивалент

При этом любое изменение проводимости транзисторов в любом направлении лавинообразно нарастает и завершается одним из граничных состояний. Они либо заперты, либо отперты. Этот эффект называется триггерным. А по мере развития микроэлектроники оба транзистора объединили в 1958 году на одной подложке, обобщив одноименные переходы. В результате появился новый полупроводниковый прибор, названный тиристором. На взаимодействии двух транзисторов и зиждется принцип работы тиристора. В результате объединения переходов у него такое же количество выводов, как и у транзистора (а).

На схеме управляющий электрод — это база транзистора структуры n-p-n . Именно ток базы транзистора изменяет проводимость между его коллектором и эмиттером. Но управление может быть выполнено также и по базе p-n-p транзистора. Таково устройство тиристора. Выбор управляющего электрода определяют его особенности, в том числе выполняемые задачи. Например, в некоторых из них вообще не используются какие-либо управляющие сигналы. Поэтому, зачем же использовать управляющие электроды…

Динистор

Это задачи, где применяются двухэлектродные разновидности тиристоров — динисторы. В них присутствуют резисторы, соединенные с эмиттером и базой каждого транзистора. Далее на схеме это R1 и R3. Для каждого электронного прибора есть ограничения по величине приложенного напряжения. Поэтому до некоторой его величины упомянутые резисторы удерживают каждый из транзисторов в запертом состоянии. Но при дальнейшем увеличении напряжения через переходы коллектор–эмиттер появляются токи утечки.

Они подхватываются положительной обратной связью, и оба транзистора, то есть динистор, отпираются. Для желающих поэкспериментировать далее показано изображение со схемой и номиналами компонентов. Можно ее собрать и проверить рабочие свойства. Обратим внимание на резистор R2, отличающийся подбором нужного номинала. Он дополняет эффект утечки и, соответственно, напряжение срабатывания. Следовательно, динистор — это тиристор, принцип работы которого определен величиной питающего напряжения. Если оно относительно велико, он включится. Естественно интересно также узнать, как же его выключить.

Трудности выключения

С выключением тиристоров дело обстояло, как говорится, туго. По этой причине довольно длительное время виды тиристоров ограничивались только двумя выше упомянутыми структурами. До середины девяностых годов ХХ века применяются тиристоры только этих двух типов. Дело в том, что выключение тиристора может произойти лишь при запирании одного из транзисторов. Причем на определенное время. Оно определено скоростью исчезновения зарядов соответствующих отпертому переходу. Наиболее надежный способ «прибить» эти заряды — полностью отключить ток, протекающий через тиристор.

Большинство из них так и работают. Не на постоянном токе, а на выпрямленном, соответствующем напряжению без фильтрации. Оно изменяется от нуля до амплитудного значения, а затем вновь уменьшается до нуля. И так далее, соответственно частоте переменного напряжения, которое выпрямляется. В заданный момент между нулевыми значениями напряжения на управляющий электрод поступает сигнал, и тиристор отпирается. А при переходе напряжения через ноль вновь запирается.

Чтобы выключить его на постоянном напряжении и токе, при котором значение нуля отсутствует, необходим шунт, действующий определенное время. В простейшем варианте это либо кнопка, присоединенная к аноду и катоду, либо соединенная последовательно. Если прибор отперт, на нем присутствует остаточное напряжение. Нажатием кнопки оно обнуляется, и ток через него прекращается. Но если кнопка не содержит специального приспособления, и ее контакты разомкнутся, тиристор непременно снова включится.

Этим приспособлением должен быть конденсатор, подключаемый параллельно тиристору. Он ограничивает скорость нарастания напряжения на приборе. Этот параметр вызывает набольшее сожаление при использовании этих полупроводниковых приборов, поскольку понижается рабочая частота, с которой тиристор способен коммутировать нагрузку, и, соответственно, коммутируемая мощность. Происходит это явление из-за внутренних емкостей, характерных для каждой из моделей этих полупроводниковых приборов.

Конструкция любого полупроводникового прибора неизбежно образует группу конденсаторов. Чем быстрее нарастает напряжение, тем больше токи, их заряжающие. Причем они возникают во всех электродах. Если такой ток в управляющем электроде превысит некоторое пороговое значение, тиристор включится. Поэтому для всех моделей приводится параметр dU/dt.

  • Выключение тиристора, как результат перехода питающего напряжения через ноль, называется естественным. Остальные варианты выключения называются принудительными или искусственными.

Многообразие модельного ряда

Эти варианты выключения усложняют тиристорные коммутаторы и уменьшают их надежность. Но развитие тиристорного разнообразия получилось очень плодотворным.

В наше время освоено промышленное производство большого числа разновидностей тиристоров. Область их применения — не только мощные силовые цепи (в которых работают запираемый и диод-тиристор , симистор), но и цепи управления (динистор, оптотиристор). Тиристор на схеме изображается, как показано далее.

Среди них есть модели, у которых рабочие напряжения и токи самые большие среди всех полупроводниковых приборов. Поскольку промышленное электроснабжение немыслимо без трансформаторов, роль тиристоров в его дальнейшем развитии является основополагающей. Запираемые высокочастотные модели в инверторах обеспечивают формирование переменного напряжения. При этом его величина может достигать 10 кВ с частотой 10 килогерц при силе тока 10 кА. Габариты трансформаторов при этом уменьшаются в несколько раз.

Включение и выключение запираемого тиристора происходит исключительно от воздействия на управляющий электрод специальными сигналами. Полярность соответствует определенной структуре этого электронного прибора. Это одна из простейших разновидностей, именуемая как GTO. Кроме нее применяются более сложные запираемые тиристоры со встроенными управляющими структурами. Эти модели называются GCT, а также IGCT. Использование в этих структурах полевых транзисторов относит запираемые тиристоры к приборам семейства MCT.

Мы постарались сделать наш обзор информативным не только для начитанных посетителей нашего сайта, но также и для чайников. Теперь, когда мы ознакомились с тем, как работает тиристор, можно найти применение этим знаниям для практического использования. Например, в несложном ремонте бытовых электроприборов. Главное — увлекаясь работой, не забывайте о технике безопасности!

Тиристорный ключ переменного тока — Мастерок

На чтение 19 мин Просмотров 26 Опубликовано

Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трёх или более p-n-переходов и имеет два устойчивых состояния: закрытое (низкая проводимость), открытое (высокая проводимость).

Это сухая формулировка, которая для тех, кто только начинает осваивать электротехнику, абсолютно ни о чём не говорит. Давайте разберём принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать, для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог выключателей, которыми вы каждый день пользуетес

Есть много типов этих элементов, обладающие различными характеристиками и имеющие различные области применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.

Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.

Электронный элемент имеет следующие выводы:

  • анод — положительный вывод;
  • катод — отрицательный вывод;
  • управляющий электрод G.

Принцип действия тиристора

Основное применение этого типа элементов — это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.

Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность. При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

Условия закрытия тиристора:

  1. Снять сигнал с управляющего электрода;
  2. Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.

Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления. При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы.

Схема включения

Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.

После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.

Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.

Характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие:

  • Максимально допустимый прямой ток — наибольшая возможная величина тока открытого элемента;
  • Максимально допустимый обратный ток — ток при максимальном обратном напряжении;
  • Прямое напряжение — падение величины напряжения при максимальном токе;
  • Обратное напряжение— наибольшая допустимая величина напряжения в закрытом состоянии;
  • Напряжение включения — наименьшее напряжение при котором сохраняется работоспособность электронного устройства;
  • Минимальный и максимальный ток управляющего электрода;
  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Рассматриваемые элементы, кроме электронных ключей, часто применяются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять подводимую к нагрузке мощность за счёт изменения среднего и действующего значений переменного тока. Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор открывающего сигнала (за счёт варьирования угла открывания). Углом открытия (регулирования) называется время от начала полупериода до момента открытия тиристора.

Типы данных электронных компонентов

Существует немало различных типов тиристоров, но наиболее распространены, помимо тех что мы рассмотрели выше, следующие:

  • динистор — элемент, коммутация которого происходит при достижении определённого значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом;
  • симистор;
  • оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.

Симисторы

Хотелось бы более подробно остановиться на симисторах. Как говорилось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке их в цепи переменного тока, такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить встречно-параллельно ещё один тиристор либо применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает её громоздкой и ненадёжной.

Вот для таких случаев и был изобретён симистор. Поговорим о нем и о принципе работы для чайников. Главное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. По сути, это два тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно (рисунок. 3 А).

Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на Рис. 3 В. Следует заметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет не корректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому их обозначают Т1 и Т2. Управляющий электрод обозначается G. Для того чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия для перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от способов управления, рассмотренных выше.

Применяется этот тип электронных компонентов в производственной сфере, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, нагревательными элементами, зарядными устройствами.

В завершение хотелось бы сказать, что и тиристоры и симисторы, коммутируя значительные токи, обладают весьма скромными размерами, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно греются, поэтому для защиты элементов от перегрева и теплового пробоя используют теплоотвод, который в простейшем случае представляет собой алюминиевый радиатор.

Тиристоры составляют наиболее широкий класс полупроводниковых приборов с отрицательным сопротивлением и предназначены в основном для коммутации токов и напряжений в сильноточных схемах. Большое число типов тиристоров с разнообразными характеристиками определяют многообразие ключевых и коммутирующих схем на их основе, тем не менее, общее свойство этих приборов – S-образная вольтамперная характеристика – позволяет обобщенно подходить к анализу статических и динамических свойств тиристорных ключей.

Для обеспечения работы ключа в двух устойчивых режимах его нагрузочная прямая должна пересекать вольт-амперную характеристику в трех точках (/, 2, 3) (рис. . )) из которых положения 1 и 3 являются устойчивыми. Если при отсутствии входного сигнала приложенное к тиристору прямое напряжение не превышает UВКЛ, то ключ находится в закрытом состоянии. Однако с приближением напряжения на тиристоре к величине, равной UВКЛ, закрытое состояние оказывается неустойчивым. Более того, некоторые образцы тиристоров могут самопроизвольно отпираться при выдержке под напряжением, значительно меньшем UВКЛ, что проявляется особенно сильно с увеличением, температуры. Поэтому закрытое состояние тиристора характеризуется лишь частью напряжения UВКЛ, т. е. максимально допустимым прямым напряжением UПР.МАКС, находясь под которым прибор должен оставаться закрытым в течение всего срока службы.

Для трехэлектродных тиристоров значение UПР.МАКС можно увеличить, если зашунтировать управляющий переход или подать на него отрицательное смещение, что вызывает протекание в цепи управляющего электрода запирающего тока IУ.ОБР, причем в случае шунтирования управляющего перехода ток IУ.ОБР является частью тока анода, ответвляющейся в цепь шунта.

Сопротивление тиристорного ключа в закрытом состоянии определяется током утечки в прямом направлении IУТ, измеренным при напряжении UПР.МАКС и максимально допустимой температуре, и током IК0 центрального перехода П2. Это позволяет использовать в качестве эквивалентной схемы тиристора в закрытом состоянии сопротивление, величина которого равна RОБР, и источник тока IК0 .

Сопротивление ключа в открытом состоянии определяется остаточным напряжением UОБР, измеренным при протекании максимального прямого тока IПР.МАХ, который задается исходя из максимально допустимой мощности рассеивания на тиристоре РМАХ. Это позволяет заменить открытый тиристор эквивалентным сопротивлением RПР. величина которого равна RПР = UОСТ/ IПР.МАХ и источником напряжения UОСТ.

Переключение тиристора из закрытого состояния в открытое должно осуществляться подачей отпирающего импульса в цепь управления для трехэлектродных приборов – триодных (ТТ) и запираемых (ЗТ) тиристоров или в цепь анод-катод для диодных тиристоров (ДТ). Между амплитудой импульса UВКЛ.ИМП, переключающего ДТ в открытое состояние, которую в соответствии со справочными обозначениями, принятыми для диодных тиристоров, будем обозначать UПУСК, и статическим значением UВКЛ не существует корреляционного соответствия. Амплитуда UПУСК в основном зависит от длительности фронта импульса отпирающего напряжения на аноде тиристора tФ, емкости участка анод-катод закрытого диодного тиристора CДТ CП2 где CП2 – емкость центрального р-n перехода, а следовательно, и от внутреннего сопротивления генератора отпирающих импульсов RВН.

Для отпирания импульсного ключа, выполненного на трехэлектродном приборе (ТТ или ЗТ), и запирания ключа на ЗТ необходимо обеспечить протекание определенного импульса тока в цепи управления тиристора. Амплитуда этого импульса, прежде всего, зависит от его длительности, а при запирании – и от величины прямого тока анода IПР, протекающего через открытый тиристор.

Одним из основных параметров, характеризующих процесс отпирания трехэлектродных тиристоров, является импульсный ток спрямления IСПР, под которым следует понимать минимальную амплитуду положительного импульса тока управления заданной длительности, переключающего тиристор в открытое состояние при определенном напряжении на аноде.

Длительность процесса отпирания характеризуется временем задержки tЗ (ток анода возрастает до 0,1 IПР) и временем установления прямого сопротивления tУСТ (ток анода изменяется от 0, IПР до 0,9 IПР), которые в сумме составляют время включения tВКЛ, а длительность процесса запирания характеризуется временем запаздывания tЗП (ток анода уменьшается до 0,9 IПР) и временем спада tСП (ток анода изменяется от 0,9 IПР до 0,1 IПР), которые в сумме составляют время запирания tЗАП.

Время переключения тиристорного ключа, несмотря на действие сильной внутренней положительной обратной связи составляет существенно большую величину, чем аналогичный параметр у транзисторных ключей. Это объясняется режимом глубокого насыщения p-n-p-n – структуры и связанным с ним накоплением и рассасыванием большого объемного заряда. Из-за этого время включения тиристора составляет единицы микросекунд, а выключения – десятки и сотни микросекунд, уменьшаясь у высокочастотных тиристоров и тиристоров, прямой ток которых существенно меньше максимально допустимого.

Заметим, что при активно-индуктивном характере нагрузки тиристорного ключа нарастание прямого тока определяется не только и не столько инерционностью самого прибора, сколько постоянной времени нагрузки. Для таких ключей длительность управляющих импульсов выбирается не только по минимально заданным справочным данным, но и в зависимости от постоянной времени нагрузки, учитывая, что в течении длительности импульса управления прямой ток должен успеть превысить величину IВЫКЛ.

К числу параметров, характеризующих отпирание тиристорного ключа, следует отнести и максимально допустимую скорость нарастания анодного тока (dIПР/dt)MAX. Ограничение скорости (dIПР/dt) сверху обусловлено влиянием неодномерных явлений на процесс отпирания тиристора и оказывается особенно сильным в режимах, когда амплитуда импульса прямого тока IПР.ИМП >> IПР.МАХ. Значения (dIПР/dt) иIПР.ИМП.МАХ. зависят от длительности импульсов прямого тока и частоты их следования.

Построение и расчет цепей отпирания, выключения и запирания тиристорных ключей являются первоочередными задачами, которые приходится решать при проектировании тиристорных устройств. При этом под выключением тиристоров понимается их выключение пo анодной цепи, а под запиранием – выключение по цепи управляющего электрода.

Анализ цепей отпирания. Цепь отпирания должна обеспечить включение от импульса сигнала управления, защиту тиристора от отпирающего импульса помехи и запас по минимально допустимому режиму входной цепи прибора. Эти требования необходимо удовлетворить в заданном диапазоне внешних, например, температурных, воздействий для любого тиристора выбранного типа.

Для обеспечения гарантированного включения тиристора и исключения его срабатывания от сигнала помехи UПОМ необходимо удовлетворить неравенства

(4.7.1)

(4.7.2)

где UПОМ.У и IПОМ.У – допустимые значения напряжения и тока помехи, действующей в управляющей цепи.

В случае индуктивного характера нагрузки (рис. 4.7.1-а) длительность импульса управления необходимо увеличить до значения

Для уменьшения длительности управляющих импульсов индуктивную нагрузку целесообразно шунтировать активным сопротивлением или последовательной RС-цепью (рис. 4.7.1-б и -в), параметры которых для схемы рис. 4.7.1, а выбираются из условия

а для схемы рис. 4.7.1.

;

Применение резистивно-емкостного шунта уменьшает потери мощности по сравнению с чисто резистивным шунтом, однако при

в схеме могут возникнуть колебательные процессы.Основные схемы цепей отпирания ключей на тиристорах показаны на рис. 4.7.2. Включение диода в управляющую цепь тиристора (рис. 4.7.2, –а и –б) исключает протекание обратного тока через управляющий переход, что не допускается для обычных триодных тиристоров, а включение RШ повышает устойчивость тиристоров против самопроизвольного включения В схеме (рис. 4.7.2-б) роль сопротивления шунта играет малое по постоянному току сопротивление выходной обмотки трансформатора. Включение разделительной емкости CР в схеме рис. 4.7.2-в позволяет сформировать управляющий импульс с формой, близкой к оптимальной, т. е. крутым и большим по амплитуде передним фронтом и экспоненциально убывающей вершиной.

Схемы цепей отпирания ключей на диодных тиристорах приведены на рис. 4.7.2 г-е. При подаче короткого импульса положительной (рис 4.7.2-г) или отрицательной (рис. 4.7.2-д) полярности в цепи анод – катод тиристора через емкость центрального перехода CП2 = CS протекает ток, который обеспечивает накопление в базах S заряда QВКЛ, необходимого для отпирания прибора. Диод D1 увеличивает входное сопротивление схемы. Для отпирания S в схеме рис. 4.7.2-д должны выполняться неравенства

и

а в схеме рис. 4.7.2 –г и д – неравенства

и

Анализ цепей выключения.Для выключения тиристора по аноду необходимо уменьшить протекающий через тиристор ток до величины меньшей IВЫКЛ.MIN, на время большее tВЫКЛ. В цепях постоянного тока эта задача решается с помощью транзисторного ключа или коммутирующих реактивных элементов

Схемы выключения тиристорного ключа с последовательным и параллельным транзисторами показаны на рис. 4.7.3 –а и –б. Последовательный

транзистор, запираясь оложительным импульсом, прерывает протекание тока через тиристор на время tИ > tВЫКЛ. Дополнительное подключение Е повышает надежность выключения, компенсируя ток IК0 закрытого транзистора, и способствует повышению скорости рассасывания объемного заряда и, тем самым, уменьшает время выключения тиристора.

В схеме с параллельным транзистором при его отпирании основная часть анодного тока тиристора ответвляется через транзистор, прямой ток тиристора уменьшается ниже IВЫКЛ.MIN и тиристор запирается. Для повышения надежности запирания последовательно с тиристором можно включить диод D, который увеличивает остаточное напряжение и сопротивление шунтируемой транзистором цепи и тем самым уменьшает протекающий в ней при открытом транзисторе ток.

Поскольку в тиристорных ключах с транзисторными схемами выключения рассасывание накопленного в структуре заряда происходит только за счет процессов рекомбинации, то время выключения тиристоров затягивается, а амплитуды коммутируемых токов и напряжений, определяемые характеристиками транзисторов, ограничивают область применения тиристорных ключей. Такие схемы выключения применяются только для маломощных тиристоров.

Более широко в импульсной технике используются схемы выключения с помощью заряженного конденсатора и вспомогательного тиристора. Суть работы этих схем выключения заключается в том, что предварительно заряженный конденсатор с помощью вспомогательного тиристора подключается к основному тиристору таким образом, что ток его разряда направлен навстречу прямому току основного тиристора, что обеспечивает его форсированное запирание. Коммутирующий конденсаторС может быть подключен с помощью вспомогательного тиристора S2 параллельно основному тиристору S1 (рис. 4.7.4 –а-в), параллельно нагрузке (рис. 4.7.5 -г и д) или к соединенным последовательно тиристору S1 и нагрузке (рис. 4.7.4-е). Соответственно различают параллельную (рис. 4.7.4, а-д) и последовательную (рис. 4.7.4 -е) коммутации.

Параметры коммутирующей емкостиС и дросселя L рассчитывают исходя из условия, при котором на основном тиристоре за время перезаряда конденсатора до нуля сохраняется обратное напряжение течение отрезка времени длительностью не меньше tВЫКЛ. Заряд конденсаторов С обеспечивается специальной зарядной цепью, которая на рис. 4.7.4-б-е не показана.

ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕН- НОГО ТОКА, содержащий два встречно-, параллельно включенных тиристора, формирующих последовательную цепь с входным и выходным выводами, о т л и ч ающий с я тем, что, с целью расширения диапазона частот коммутируемого тока и упрощения, в него введены два трансформатора тока, два резистора, два стабилитрона и тумблер, причем первичная обмотка первого трансформатора вкЛ рЧена между выходным выводом и встречно-параллельно включенными тиристорами , первичная обмотка второго трансформатора включена в анодную цепь первого тиристора, вторичные обмотки трансформаторов подключены каждая через резистор к управляюще му переходу соответствующего тиристора , шунтированного стабилитроном, при этом обмотка первого трансформатора подключена к управляющему переходу первого тиристора через тумблер.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3469838/24-07 (22) 19.07 ° 82 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) A.Ñ. Соколов (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (53) 621.316 ° 722 (56) 1. Авторское свидетельство СССР, 9 389626, кл. Н 03 К 17/56, 1971

2. Авторское свидетельство СССР

Р 445151, кл. Н 03 К 17/56, 1973 (54)(57) ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий два встречнопараллельно включенных тиристора, Формирующих последовательную цепь с входным и выходным выводами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот

М59 Н 03 К 17, б коммутируемого тока и упрощения, в него введены два трансформатора тока, два резистора, два стабилитрона и тумблер, причем первичная обмотка первого трансформатора включена между выходным выводом и встречно-параллельно включеннымц тиристорами,первичная обмотка второго трансформатора включена в анодную цепь первого тиристора, вторичные обмотки трансформаторов подключены каждая через резистор к управляюще-. му переходу соответствующего тиристора, шунтированного стабилитроном, при этом обмотка первого трансформатора подключена к управляющему переходу первого тиристора через тумблер.

Изобретение относится к переключающим устройствам и предназначено для коммутации в цепях переменного тока с любым характером нагрузки, в широком диапазоне частот .и мощностей, например в установках индукционного нагрева с машинными и статическими преобразователями частоты.

Известны тиристорные ключи переменного тока промышленной, часто- о ты f13.

Большинство подобных устройств предназначено для работы с нагрузкой определенного характера, кроме того все они непригодны для работы на 15 повышенных частотах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тиристорный ключ переменного тока, содержащий два встречно-параллельно включенных силовых тиристора, фор2 мирующих последовательную цепь с входным и выходным выводами 2 ).

В схеме этого ключа тиристоры управляются импульсами, мощность которых зависит от угла. сдвига Y фазы тока нагрузки и напряжения источника питания.

Особенно сильно этот недостаток проявляется на повышенных частотах (свыше 1000 Гц ), так как резко падает коэффициент использования тиристоров по току вследствие больших ., коммутационных потерь. Кроме того, схема устройства сложна и должна содержать вспомогательный тиристор того же класси, что и силовые тиристоры.

Целью изобретения является расширение области рабочих частот коммутируемого тока в нагрузке любого характера и упрощение схемы ключа.. 40

Поставленная цель достигается тем, что в тиристорный ключ, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора, формирующих последовательную цепль с входным и Выходным Вывода-45 ми, введены два трансформатора тока,, два резистора, два стабилитрона и тумблер, причем первичная обмотка первого трансформатора включена между выходным выводом и встренно-параллелвно включенными тиристорами, первичная обмотка второго трансформатора включена в анодную цепь первого тиристора, вторйчные обмотки трансформаторов подключены каждая через резистор к ynpasляющему переходу соответствующего ти- ристора, шунтированного стабилитроном, при этом обмотка первого трансформатора подключена к управляющему переходу первого тиристора через тумблер.

На фиг.1 представлена принципиаль- 66 ная схема ключа переменного тока; на, фиг. 2 – эпюры аноднрго тока и тока управления.

Ключ содержит два встречно-парал» лельно включенных тиристора 1 и 2, последовательно с которыми включена нагрузка 3 и первичная обмотка трансформатора 4 тока с насыщением, первичная обмотка второго трансформатора, 5 тока с насыщением включена в анодную цепь тиристора 1, вторичные обмотки трансформаторов подключены через резисторы б и 7 к управляющим переходам тиристоров, шунтированным стабилитронами 8 и 9. Тумблер 10 включен во вторичную обмотку трансформатора 4.

Принцип действия ключа поясняется эпюрами анодного тока и тока управления тиристоров 1 и 2 (.фиг. 2)., Относительно оси с показан ток наг-. рузки 3, как сумма анодных токов, относительно осей 5 и 6 — – ток вторичных обмоток трансформаторов 4 и 5 (При работе на промышленной частоте каждый период .тиристор ключа включается и полпериода пропускает ток в нагрузку,а в другой полупериод,когда ток проводит второй тиристор, он восстанавливает свои управляющие свойства. Форма тока тиристора на повышенных частотах характеризуется тем; что содержит наравне с положительными:и отрицательныe площадки, величина которых зависит от амплитуды и частоты тока. Такому симметричному характеру работы соответствует,ток тиристора 1 B .интервале

1 „- t „а для тиристора 2 — Ф » Вэ (фиг. 2,ось а).

Основным параметром, определяющим воэможность использования того нли иного типа тиристоров в ключе повышенной частоты, является время выключЕниЯ тиРистоРа 1Э. ОДнако в этом ключе мо)кно выделить два режима выключения тиристорав.

В первом режиме выключение одного тиристора происходит при включенном другом (ключ открыт J. Например, тиридтор 2 выключается s промежутке когда приводит т4ж тири

53289 4М6 1 5 Ф Ф:

Заказ 8900/56 Тираж 936 Подписное

Филиал ППП «Патент», г.ужгород,ул.Проектная,4

В первом режиме, характеризуемом процессом рекомбинации, время выклю-. чения в 2-4 раза больше, чем во втором, характеризуемом процессами рассасывания носителей в базах тирис-. тора. При симметричном характере работы тиристоров ключа, т. е. когда каждый прибор пропускает ток полпе- риода, имеют место оба режима выключения. Поэтому верхняя граница рабочих частот определяется временем выключения в первом режиме;

В предлагаемом ключе тиристоры работают в несимметричном режиме, что обеспечивает второй режим выключения; а следовательно и более выоокие предельные частоты коммутирующего тока нагрузки.

Пусть при открытом ключе проводит ток тиристор 1. Момент перехода тока нагрузкй 3 из тиристора 1 в тиристаф

2(tz,ось а)определен окончанием рассасывания.заряда в широкой. базе тиристора 1. Включение тиристора 2 -в этот момент осуществляется эа счет импульса управления, сформированного во вторичной обмотке трансформатора .

5 с выходом его сердечника иэ насыщения при спаде тока тиристора 1.

Угол обратного тока тиристора 2 зависит от величины тока в момент его . включения. Величина этого угла определяет необходимую ширину импульса; управления для тиристора 1, который формируется в трансформаторе 4 каж» дый полупериод при переходе тока нагрузки через нулевую линию (моменты 4z,4 Изобретение относится к области передачи информации и может быть использовано для передачи информационных сигналов по линии связи с гальванической развязкой

Первое в мире успешное испытание светового тиристора в реальной системе линий электропередач

Светоуправляемый тиристор, не требующий источника питания для изолированного затвора, является ключевым устройством в области силовой электроники.

Силовые полупроводниковые устройства — это полупроводниковые устройства, такие как диоды и транзисторы, которые используются в источниках питания и инверторах, где они выполняют различные функции, включая преобразование переменного тока в постоянный, повышение/понижение напряжения, преобразование частоты и т. д.В 1972 году, получив настойчивый запрос от тогдашнего отдела систем отдела тяжелой электроники, Лаборатория электронных устройств Центра исследований и разработок (в настоящее время Корпоративный центр исследований и разработок) начала полноценную разработку высокопроизводительного тиристор отключения силового затвора (GTO) (тиристор, который можно отключить с помощью управления затвором). Научные статьи, описывающие этот тип устройств, уже были опубликованы в 1960-х годах, и General Electric Company, Westinghouse Electric Corporation и RCA Corporation в США.С. разработал ГТО в начале 1970-х годов. Однако они не смогли добиться ожидаемых результатов и либо свернули свою деятельность, либо ушли из этой области. Ряд японских компаний также работали над GTO, но все их усилия по разработке потерпели неудачу.

Полупроводниковое подразделение Toshiba также занималось разработкой малогабаритного GTO, но решило отказаться от этой работы из-за недостаточной производительности и поэтому с осторожностью относилось к этой области. Тем не менее, Департамент систем настоятельно потребовал возобновить усилия, сосредоточив внимание на силовых преобразователях для использования в промышленных приложениях и системах электрических железных дорог.Президент компании согласился с этой точкой зрения и дал указание создать для этой цели новую чистую комнату, а системный отдел поддержать разработку в сотрудничестве с подразделением полупроводников.

Самая большая проблема в этом проекте заключалась в том, чтобы найти способ увеличить ток выключения с целью расширения области применения. В 1976 году компания с большим отрывом побила мировой рекорд по выдерживаемому напряжению и номинальному току, а в 1978 году объявила о разработке GTO 2500 В-600 А с удвоенным выдерживаемым напряжением.За ним последовал 4500 V-3000 A GTO, который был адаптирован для вагонов Nozomi Shinkansen («Скоростной поезд») в Японии, а также для локомотивов системы скоростного железнодорожного транспорта в Европе и внес большой вклад в развитие Toshiba. бизнес, связанный с силовой электроникой.

Примерно в то же время разрабатывался световой тиристор, который может запускаться светодиодом (LED). По сравнению с обычными тиристорами с электрическим управлением, в нем реализована большая миниатюризация оборудования и использование меньшего количества компонентов, что привело к повышению надежности.После получения еще одного сильного запроса от Департамента систем, который хотел, чтобы тиристорные вентили сверхвысокого напряжения, используемые в преобразовательных станциях и системах передачи электроэнергии постоянного тока, были исключительно светового типа, в 1978 году были начаты разработки в этой области. Тиристор с электрическим запуском на 4000 В-1500 А был коммерциализирован, и разработка мощного тиристора с управляемым светом с использованием светодиодов общего назначения в качестве триггера с почти в 100 раз большей чувствительностью светового затвора при сохранении тех же электрических характеристик была рискованным предприятием. .

С декабря 1983 г. по февраль 1985 г. были проведены испытания реальной системы линии электропередачи на станции преобразования частоты в Сакуме компании Electric Power Development Co., Ltd. с девяноста тиристорами 4000 В-1500 А, управляемыми светом, соединенными последовательно. . Успех этого проекта, когда тиристор, запускаемый светом, впервые в мире был испытан в реальной системе линий электропередач, был очень волнующим опытом для вовлеченных людей и продемонстрировал возможность передачи энергии постоянного тока с использованием этого устройства.

С другой стороны, примерно с 1981 года, когда разработка мощных световых тиристоров с емкостью 4000 В достигла определенной точки, также начались исследования с целью создания светодиодов с более высокой выходной мощностью и более высоким выдерживаемым напряжением. После пробного изготовления более 10 типов световых затворов компании удалось разработать новую многокаскадную усиливающую световую затворную структуру, которая полностью отвечала этим исследовательским задачам, а в 1982 году — устройство с самой большой в мире мощностью 8000–1200 В. А был выставлен на выставке технологий Toshiba.Затем, в 1984 году, было выпущено устройство на 8000 В со встроенной функцией защиты от перенапряжения. Устройства Toshiba на 4000 В – 1500 А широко использовались для компенсаторов реактивной мощности, установленных на трансформаторных подстанциях, в то время как наши устройства на 6000 В – 2500 А в основном применялись для подстанций с преобразователями частоты и систем передачи электроэнергии постоянного тока, а также для промышленных применений, таких как преобразователи для управление двигателем на металлургических заводах. В 1990 году подразделение полупроводников разработало световой тиристор на 6000 В-2500 А с функцией защиты от перенапряжения.

Ссылки по теме

Обучение (История) Первая страница

Принцип, характеристики и основные параметры тиристора

Введение

Тиристор , широко известный как кремниевый управляемый выпрямитель ( SCR ), его нормативный термин — трехполюсный тиристор с обратной блокировкой. Тиристоры представляют собой мощные полупроводниковые устройства, выполняющие как коммутационные, так и выпрямительные функции и используемые в различных схемах, таких как управляемое выпрямление и преобразование частоты, инверторы и бесконтактные выключатели.Пока он снабжен триггерным сигналом слабой точки, он может управлять сильным электрическим выходом. Таким образом, это мост для полупроводниковых устройств, чтобы войти в поле сильного электричества из поля слабого электричества.

На сегодняшний день тиристоры являются наиболее широко используемыми полупроводниковыми устройствами в электронной промышленности. Несмотря на постоянное появление различных новых полупроводниковых материалов, 98% полупроводниковых материалов по-прежнему составляют кремниевые материалы, которые до сих пор являются основой индустрии интегральных схем.Он широко используется из-за его небольшого размера, легкого веса, высокой мощности и длительного срока службы.

Знакомство с тиристорами: SCR

Каталог


ⅰ Тиристор Основы

1.1 Краткое описание

I I Ntroduction T Hyristor Thyristor

Тиристор, также называемый выпрямителем контролируемого кремния, является аббревиатурой полупроводника Thyristor . Это сильноточное переключающее полупроводниковое устройство, в котором для управления используются малые токи.Обычно используются два типа: обычные тиристоры (также называемые однонаправленными тиристорами) и TRIAC (триод для переменного тока). Благодаря своему небольшому размеру, легкому весу, высокой эффективности, долговечности, устойчивости к вибрациям, а также бесшумности и простоте использования, он за короткий промежуток времени привлек большое внимание со стороны отечественных, зарубежных, промышленных и сельскохозяйственных производственных отделов и широко используется в различном производственном оборудовании и бытовой технике. По принципу работы его можно условно разделить на четыре категории: е — Исправление: преобразование мощности переменного тока в регулируемую мощность постоянного тока.

— Инвертор: преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока с определенной частотой.

— Переключатель постоянного тока: используется для переключателя контура постоянного тока или регулирования напряжения постоянного тока.

— Переключатель переменного тока: используется для переключателя контура переменного тока или регулирования напряжения переменного тока.

В соответствии с объектами обслуживания может применяться в промышленности, сельском хозяйстве, обороне страны, на транспорте, в горнодобывающей, металлургической, легкой, химической промышленности и других отраслях.

Тиристоры имеют не только однонаправленную проводимость, но и более ценную управляемость, чем кремниевые выпрямительные элементы (широко известные как «мертвый кремний»).У него всего два состояния: включено и выключено.
Тиристоры могут управлять мощным электромеханическим оборудованием с миллиамперными токами. Если частота превышает это значение, средний допустимый ток переключения уменьшится из-за значительного увеличения коммутационных потерь компонентов. В это время номинальный ток должен снижаться. Тиристоры
имеют множество преимуществ, таких как: управление большой мощностью при малой мощности, кратность усиления мощности до нескольких сотен тысяч раз; чрезвычайно быстрый отклик, включение и выключение за микросекунды; бесконтактная работа, без искры, без шума; высокая эффективность, низкая стоимость и так далее.
Недостатки тиристоров: плохая статическая и динамическая перегрузочная способность; легко ошибиться из-за помех.

Два типа тиристоров, однонаправленные тиристоры и трехполюсные симисторы, кратко представлены ниже.

1.2 Рабочий P Принципиальная схема T Гиристор

a. Однонаправленный тиристор

Внутреннее устройство однонаправленного тиристора показано на рисунке 1 (а).Из рисунка 1 (а) видно, что однонаправленный тиристор состоит из четырех слоев полупроводников P 1 N 1 P 2 N 2 . Посередине расположены три PN-перехода: J 1 , J 2 и J 3 . Анод A взят из P 1 , катод K взят из N 2 , а управляющий электрод (или затвор) G взят из среднего P 2 . Условное обозначение схемы однонаправленного тиристора показано на рисунке 1 (б).

 

Рис. 1. Принципиальная схема и условное обозначение однонаправленного тиристора

Чтобы понять принцип работы однонаправленного тиристора, однонаправленный тиристор можно эквивалентно рассматривать как комбинацию транзистора PNP T 1 и транзистора NPN T 2 . Средний слой P 2 и слой N 1 совместно используются двумя транзисторами. Анод A эквивалентен эмиттеру T 1 , а катод K эквивалентен эмиттеру T 2 , как показано на рисунке 2.

 

Рисунок 2. Принцип работы однонаправленного тиристора

Ключом к пониманию того, как работают однонаправленные тиристоры, является понимание роли управляющего электрода.

(1) На управляющий электрод не подается напряжение или обратное напряжение

Когда управляющий электрод оставлен плавающим или между управляющим электродом и катодом приложено обратное напряжение, то есть U GK <0, должно быть I G =0. Если между анодом и катодом приложено обратное напряжение, то есть U AK <0.Благодаря J и J 2 ,   передающие переходы T 1 , T 2 смещены в обратном направлении, а состояние T 1 и T 2 в это время находится в выключенном состоянии. ток, протекающий через однонаправленный тиристор, является только обратным током насыщения J 1 и J 3 , I A ≈0, а однонаправленный тиристор находится в запертом состоянии; если между анодом и катодом приложено прямое напряжение, то есть U AK >0, J 2  находится в состоянии обратного смещения, так как I G =0, T 2  должно выключенное состояние.а ток в однонаправленном тиристоре только обратный J 2 . В это время ток в однонаправленном тиристоре является как раз обратным током насыщения J 2 , I A ≈0, и однонаправленный тиристор все еще находится в заблокированном состоянии. Следовательно, когда на полюс управления не подается напряжение или подается обратное напряжение, I G  = 0, однонаправленный тиристор находится в запирающем состоянии и имеет положительную и отрицательную запирающие возможности.

(2) Подайте прямое напряжение на управляющий электрод

При приложении прямого напряжения между управляющим электродом и катодом, то есть U GK > 0, эмиттерный переход J 3 Т 2 находится в прямом смещении, а I G ≠0 . Если между анодом и катодом приложено обратное напряжение, то есть U AK  <0, поскольку эмиссионный переход J 1 T 1 смещен в обратном направлении, а T 1 находится в выключенном состоянии, однонаправленный тиристор находится в запертом состоянии, I A ≈0; Если между анодом и катодом приложено прямое напряжение, то есть U AK > 0, поскольку эмиссионные переходы J 1 , J 3 T 1 , T 2 смещены в прямом направлении, а коллекторный переход J 2 смещен в обратном направлении, T 1 , T 2 будет в усиленном состоянии.После того, как I G  усилен T 2 , ток коллектора T 2 равен I C2  = β 2 I G . Ток коллектора T 2  является током базы T 1 после усиления T 1 , ток коллектора T 1 равен I C1  = β 1 3 β 90 Г . Этот ток поступает в базу Т 2 для усиления, и в этом цикле формируется сильная положительная обратная связь, из-за чего Т 1 , Т 2 быстро входят в состояние насыщения, а однонаправленный тиристор находится в состоянии на гос.После включения однонаправленного тиристора U AK ,   величина напряжения между анодом и катодом очень мала, и напряжение внешнего источника питания практически полностью падает на нагрузку.

(3) Отключение однонаправленного тиристора

Из вышеприведенного анализа видно, что после включения однонаправленного тиристора по базе T 2 всегда протекает ток коллектора I C1 T 1 , а значение I C1 намного больше, чем I G , примененный вначале.Таким образом, даже если напряжение управляющего электрода исчезнет и I G  = 0, он все еще может полагаться на положительную обратную связь самой трубки для поддержания проводимости. Следовательно, как только однонаправленный тиристор будет включен, управляющий электрод потеряет функцию управления. После включения однонаправленного тиристора, если вы хотите, чтобы он снова выключился, анодный ток I A должен быть уменьшен, чтобы он не мог поддерживать положительную обратную связь. Для этого анод может быть отключен или между анодом и катодом может быть приложено обратное напряжение.

Таким образом, при условии, что между анодом и катодом однонаправленного тиристора приложено прямое напряжение, если между управляющим электродом и катодом в определенный момент времени будет добавлено прямое напряжение, однонаправленный тиристор изменится с блокирующего состояния в проводящее состояние. Это приводит к проводимости. После включения однонаправленного тиристора управляющий электрод потеряет функцию управления. Если вы хотите снова выключить однонаправленный тиристор, вы должны сделать его анодный ток меньше определенного значения I H  (называемого током удержания) или уменьшить напряжение U AK  между анодом и катодом до нуля.

 

б. Триак

Симистор представляет собой трехконтактный элемент с пятислойной структурой N 1 P 1 N 2 P 2 N 3 . Он имеет три электрода: основной электрод A 1 , основной электрод A 2 и управляющий электрод (или затвор) G. Это также переключатель управления затвором. Независимо от его структуры или характеристик, его можно рассматривать как пару встречно-параллельных обычных тиристоров. Его структура, эквивалентная схема и условные обозначения показаны на рисунке 3.

 

Рисунок 3. Символ, структура и эквивалентная схема TRIAC

Основные электроды А 2  и А 1 симистора соединены последовательно с объектом управления (нагрузкой) РЛ, что эквивалентно бесконтактному выключателю. «Включение» или «выключение» этого переключателя контролируется сигналом u G  (называемым триггерным сигналом) на управляющем электроде G. При наличии напряжения (u ≠ 0) между основными электродами A 2 и A 1 , в момент появления триггерного сигнала u G  , он будет проводящим между A 2  и A 1  триака, что эквивалентно замкнутому состоянию переключателя.И как только он включен, даже если u G  исчезнет, ​​он может оставаться включенным до тех пор, пока u = 0 или ток в последовательной цепи главного электрода и нагрузки не уменьшится до определенного значения, затем он выключится. . После отсечки это эквивалентно выключенному состоянию переключателя. Таким образом, слабый сигнал тока на управляющем электроде может использоваться для управления большим током в цепи главного электрода.

 

Рис. 4. Кривая вольт-амперной характеристики TRIAC

Вообще говоря, независимо от полярности напряжения между двумя основными электродами A 2  и A 1 симистора, пока на управляющий электрод подается определенная амплитуда положительных и отрицательных импульсов, его можно включить.Таким образом, i представляет собой ток в основном электроде, а u представляет собой напряжение между A 2  и A 1 . Функциональная взаимосвязь между ними (называемая кривой вольт-амперной характеристики) показана на рисунке 4. Из кривой видно, что симистор имеет в основном одинаковые симметричные характеристики в первом и третьем квадранте.

В соответствии с напряжением u на основном электроде и полярностью напряжения запускающего импульса u G  на управляющем электроде в сочетании с вольт-амперной характеристикой симистор можно разделить на четыре режима запуска, которые определяются как следует:

(1) I+триггер: в первом квадранте характеристической кривой (A 2  положительный) управляющий электрод представляет собой положительный триггер относительно A 1 .

(2) I-триггер: в первом квадранте характеристической кривой (A 2  положительный) управляющий электрод является отрицательным триггером по отношению к A 1 .

(3) Ⅲ+триггер: в третьем квадранте характеристической кривой (A 2  отрицательный) управляющий электрод является положительным триггером по отношению к A 1 .

(4) Ⅲ-триггер: в третьем квадранте характеристической кривой (A 2  отрицательный) управляющий электрод является отрицательным триггером относительно A 1 .

Среди этих четырех режимов запуска I+ и III- имеют более высокую чувствительность и являются двумя наиболее часто используемыми режимами запуска.

В схеме управления электронагревательного электроприбора нового типа триггерный сигнал, подаваемый на управляющий электрод симистора, выводится одночиповым микрокомпьютером или интегральной схемой. Некоторые из них выводят непрерывный сигнал положительного (или отрицательного) напряжения, а некоторые выводят серию запускающих импульсов с пересечением нуля, синхронизированных с синусоидальным источником питания переменного тока с частотой 50 Гц.Первый называется потенциальным триггером, а второй — импульсным триггером. Их формы сигналов показаны на рисунке 5 и рисунке 6 соответственно.

 

Рисунок 5.

 

Рисунок 6.

ⅱ T He M M C C C C C C C T Hyristors

2,1 Базовая структура тиристора

Тиристор (также известный как полупроводник управляемый выпрямитель) представляет собой мощный полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой (ПНПН).Он имеет три выводных электрода, а именно анод (А), катод (К) и затвор (G). Его условное изображение и сечение устройства показаны на рис. 7.

 

Рис. 7. Изображение символа и поперечное сечение устройства

Обычные тиристоры двунаправленно рассеивают примеси P-типа (алюминий или бор) в кремниевой пластине N-типа с образованием структуры P 1 N 1 P 2  , а затем рассеивают примеси N-типа (фосфор или сурьму) сформировать катод в большинстве областей P 2 , и в то же время вывести электрод затвора на P 2  и сформировать омический контакт, сформированный в P 1  в качестве анода.

2,2 Вольт-ампер C характеристики T гиристоров

Состояние включения и выключения тиристора определяется анодным напряжением, Кривые вольт-амперной характеристики обычно используются для описания взаимосвязи между ними, как показано на рисунке 8.

 

Рис. 8. Кривая вольт-амперной характеристики тиристора

Когда на тиристор V AK подается прямое напряжение, J 1 и J 3 смещены в прямом направлении, а J 2  смещены в обратном направлении.Приложенное напряжение почти падает на J 2 , а J 2 играет роль блокировки тока. С увеличением V AK до тех пор, пока V AK   BO , проходящий анодный ток I A мал, поэтому эта область называется состоянием прямой блокировки. Когда V AK  превышает V BO , анодный ток резко увеличивается, и он будет находиться в состоянии низкого напряжения и высокого тока в момент, когда характеристическая кривая пересекает отрицательное сопротивление.Через тиристор протекает ток в открытом состоянии I T  , определяемый нагрузкой, падение напряжения на устройстве составляет около 1 В, а состояние, соответствующее участку CD характеристической кривой, называется открытым состоянием. V BO и соответствующий ему I BO обычно называют напряжением прямого отключения и током отключения. После того, как тиристор включен, он может сам поддерживать открытое состояние. Переход из включенного состояния в выключенное состояние обычно управляется внешней схемой без использования строб-сигнала, то есть устройство может быть выключено только тогда, когда ток ниже определенного порогового значения, называемого током удержания I Н .

При закрытом состоянии тиристора (V AK   BO ), если электрод затвора сделать положительным по отношению к катоду и на электрод затвора подать ток I G , тиристор отключение при более низком напряжении. Напряжение отключения V BO и ток отключения I BO являются функциями I G . Чем больше I G , тем меньше V BO . Как показано на рисунке 3, после включения тиристора устройство включается, даже если сигнал затвора снят.

Когда анод тиристора отрицателен по отношению к катоду, пока V AK   BO , I A  небольшой и не имеет ничего общего с I G . Однако при большом обратном напряжении (V AK ≈V BO ) обратный ток утечки через тиристор резко возрастает, что свидетельствует о пробое тиристора. Поэтому V BO называется обратным напряжением отключения и током отключения.

2.3 Статические C характеристики T гиристоров

Тиристор имеет 3 PN-перехода, а характеристическую кривую можно разделить на (0 ~ 1) область блокировки, (1 ~ 2) область пробоя, ( 2 ~ 3) область отрицательного сопротивления и (3 ~ 4) проводящая область.

а. Вперед W orking A rea

— Блокировка вперед (0 ~ 1) область

Когда прямое напряжение приложено между AK, J 1  и J 3 несут прямое напряжение, а J 2  выдерживают обратное напряжение, и приложенное напряжение почти полностью падает на J 2 .J 2 с обратным смещением блокирует ток, а тиристор в это время не проводит ток.

— Зона схода лавин (1 ~ 2 также называется зоной схода лавин)

Когда приложенное напряжение приближается к напряжению лавинного пробоя V BJ2 из J 2 , ширина области пространственного заряда J 2 с обратным смещением расширяется, и внутреннее электрическое поле значительно усиливается, что приводит к усилению эффекта умножения.В результате ток через J 2 резко возрастает, и ток, протекающий через устройство, также увеличивается. В это время ток, проходящий через J 2 , преобразуется из исходного обратного тока в ток, который в основном ослабляется J 1 и J 3 через базовую область и умножается в области пространственного заряда J . 2 . Это лавинная область, где резко возрастает напряжение и резко возрастает ток. Поэтому характеристическая кривая поворачивается в области, поэтому она называется областью пробоя.

— Зона загрузки (2 ~ 3)

Когда приложенное напряжение больше, чем напряжение пробоя, большое количество электронно-дырочных пар, генерируемых лавинным удвоением области пространственного заряда Дж 2 , извлекаются обратным электрическим полем. Электроны входят в область N 1 , а дырки входят в область P 2 . Из-за неспособности к быстрой рекомбинации вблизи обеих сторон J 2 происходит накопление носителей: дырок в области P 2 и электронов в области N 1 , компенсируя заряд ионизированных примесей и сужая область пространственного заряда. .В результате потенциал в области P 2 увеличивается, а потенциал в области N 1 уменьшается, что компенсирует внешнее электрическое поле. По мере уменьшения приложенного напряжения на J 2 эффект лавинного умножения также ослабевает. С другой стороны, прямое напряжение J 1  и J 3  было повышено, а инжекция увеличилась, что привело к увеличению тока через J 2  , поэтому возникло явление отрицательного сопротивления, при котором ток увеличивается, а напряжение уменьшается.

— Низкое сопротивление во включенном состоянии (3 ~ 4)

Как упоминалось выше, эффект умножения вызывает накопление электронов и дырок с обеих сторон J 2 , вызывая уменьшение напряжения обратного смещения J 2  ; в то же время инжекция J 1 и J 3 усиливается, а цепь увеличивается, так что заряды продолжают накапливаться с обеих сторон J 2 , а напряжение перехода продолжает уменьшаться.Когда напряжение падает до точки, где останавливается лавинное умножение и все напряжения перехода компенсируются, дырки и электроны все еще накапливаются с обеих сторон J 2 , и J 2 становится смещенным в прямом направлении. В это время J 1 , J 2 и J 3 смещены в прямом направлении, и через устройство могут проходить большие токи, поскольку оно находится в области низкого сопротивления во включенном состоянии. В полностью проводящем состоянии его вольт-амперная характеристика аналогична характеристике выпрямительного элемента.

б. Задний ход W рабочий A задний (0 ~ 5)

Когда устройство работает в обратном направлении, J 1  и J 3 смещены в обратном направлении. Из-за очень низкого напряжения пробоя сильно легированного J 3 , J 1 выдерживает почти все приложенное напряжение. Вольт-амперная характеристика прибора представляет собой вольт-амперную характеристику диода обратного смещения. Поэтому тиристор PNPN имеет область обратного запирания, и при увеличении напряжения выше напряжения пробоя J 1 ток резко возрастает из-за эффекта лавинного умножения, в это время происходит пробой тиристора.

 

2.4 Характеристика E Артикул T Гиристор

Двухполюсник четырехслойной структуры ПНПН можно рассматривать как Р 1 N 1 P 2 и N 1 P 2 N 2 3 транзисторы с коэффициентами усиления по току 1 и α 2 соответственно, где J 2 — общий коллекторный переход. Когда к устройству прикладывается прямое напряжение, смещенный в прямом направлении J 1 вводит отверстия и проходит через область N 1 , чтобы достичь коллекторного перехода (J 2 ).Дырочный ток равен α 1 I A ; в то время как J 3 с прямым смещением вводит электроны и проходит через область P 2 . Ток, переносимый в J 2 , равен α 2 I K . Поскольку J 2  находится в обратном направлении, ток через J 2  также включает в себя собственный обратный ток насыщения, I CO .

Ток через J 2  является суммой трех предыдущих, то есть

(1)

Предполагая эффективность эмиссии γ 1  = γ 2  = 1, в соответствии с принципом непрерывности тока I J2  = I A  = I K , поэтому формула (1) принимает вид:

(2)

Формула показывает, что когда прямое напряжение меньше, чем напряжение лавинного пробоя V B из J 2 , эффект умножения невелик, и ток инжекции также невелик.Таким образом, α 1 и α 2 также очень малы, поэтому

(3)

I CO  в то время тоже был маленьким. Таким образом, J 1 и J 3 смещены в прямом направлении, поэтому увеличение V AK может только увеличить обратное смещение J 2 . Он не может сильно увеличить I CO и I A , поэтому устройство всегда находится в заблокированном состоянии, и ток, протекающий через устройство, имеет тот же порядок величины, что и I CO .Поэтому формула (3) называется условием блокировки.

Когда увеличение V AK  вызывает увеличение обратного смещения J 2  и происходит лавинное умножение, при условии, что коэффициент умножения M n  = M p  = M, тогда I CO 9 0 9 4 , 3 α 9 9 , и α 2  увеличатся в M раз, поэтому (2) станет

(4)

В это время знаменатель становится меньше, и I A  будет быстро увеличиваться с ростом V AK , поэтому, когда

(5)

Достигнут предел лавинного установившегося состояния (V AK  = V BO ), и ток будет стремиться к бесконечности, поэтому уравнение (5) называется условием прямого пробоя.

, ,

С помощью этой функции условия точки перелома получаются из уравнения характеристической кривой (4). Поскольку α 1 и α 2  являются функциями тока, M является функцией V J2 , которую можно аппроксимировать с помощью M(V J2 )=M(V AK ), I CO является константой и выводится по отношению к (4). Результат –

.

(6)

Поскольку напряжение пробоя ниже напряжения пробоя, должно быть постоянным значением.Так как числитель тоже должен быть равен нулю и получить

(7)

В соответствии с определением коэффициента усиления постоянного напряжения транзистора,

                      (8)

Мы можем получить коэффициент усиления тока малого сигнала

                      (9)

Используя формулу (9), формулу (7) можно изменить на

                        (10)

То есть в точке пробоя произведение коэффициента умножения и суммы слабого сигнала равно 1.Пока структура PNPN удовлетворяет приведенной выше формуле, она имеет характеристики переключения, то есть ее можно переключать из выключенного состояния во включенное состояние.

Поскольку α изменяется с текущим I E , когда I A  увеличивается, увеличиваются как α 1  , так и α 2  . Можно видеть, что при большом токе значение M, удовлетворяющее (6), вместо этого может быть уменьшено. Это показывает, что I A увеличивается, а V AK соответственно уменьшается.

α является как названием функции тока, так и функцией напряжения коллекторного перехода.Когда ток увеличивается, поскольку α остается постоянным, соответствующее обратное смещение коллекторного перехода уменьшается. Когда ток большой,

                            (11)

Согласно уравнению (2), J 2 обеспечивает ток в открытом состоянии (I CO  <0). Следовательно, J 2  должно быть смещено в прямом направлении, поэтому J 1 , J 2 и J 3  смещены в прямом направлении, и устройство проводит.

Выключенное состояние устройства меняется на включенное.Ключевым моментом является то, что соединение J 2 должно быть изменено с обратного смещения на прямое. Условием для того, чтобы J 2 повернуть в прямое направление, является то, что дырки и электроны должны накапливаться в областях P 2 и N 1 соответственно. Условием накопления дыр в области P 2 является то, что количество дырок α 1 I A , введенных J 1 и собранных J 2  в область P 2 , равно количество дырок, которые исчезают при рекомбинации с (1-α 2 ) I K , то есть

                          (12)

Поскольку I A = I K , получается α 1 + α 2 > 1.Пока условия верны, накопление дырок в области P 2 одинаково, а условие накопления электронов области равно

.

(13)

Так

(14)

Видно, что при выполнении условия α 1 2 >1 потенциал области P 2 положителен, а потенциал области N 1 отрицателен. J 2  становится смещенным в прямом направлении, и устройство находится в проводящем состоянии, поэтому α 1 2 >1 называется проводящим состоянием.

Рис. 9. SCR (кремниевый выпрямитель), условное обозначение

ⅲ Основные параметры Thyristor

3.1 Главная P Амаметры U U NiDeilectional T HYRISTORS

Для правильного использования однонаправленного тиристора необходимо правильно не только понять его принцип работы, но и освоить его основные параметры.

(1) Прямое повторяющееся пиковое напряжение U FRM

При условии, что управляющий электрод отключен и однонаправленный тиристор находится в состоянии прямой блокировки, когда температура перехода однонаправленного тиристора составляет номинальное значение, допускается 50 раз в секунду, а продолжительность не должна превышать 10 мс. .Прямое пиковое напряжение, которое может многократно прикладываться к однонаправленному тиристору, называется прямым повторяющимся пиковым напряжением и выражается как U FRM . Как правило, вторичное напряжение определяется как 80 % прямого напряжения отключения.

(2) Обратное повторяющееся пиковое напряжение U RRM

При тех же условиях, что и прямое повторяющееся пиковое напряжение, обратное пиковое напряжение, которое может неоднократно прикладываться к однонаправленному тиристору, называется обратным повторяющимся пиковым напряжением, которое выражается U RRM и обычно составляет 80 % от обратного отключения. Напряжение.

(3) Номинальное напряжение U N

Обычно меньшее из значений U FRM и U RRM используется в качестве номинального напряжения однонаправленного тиристора. Это связано с тем, что на практике напряжение, добавляемое к трубке, обычно представляет собой положительное и отрицательное симметричное напряжение, поэтому напряжение с меньшим значением должно преобладать. Но поскольку переходное перенапряжение также повредит трубку, при выборе трубки по соображениям безопасности номинальное напряжение трубки должно превышать фактическое пиковое напряжение более чем в 2-3 раза.

(4) Номинальный прямой средний ток I F

Среднее значение синусоидального полуволнового тока промышленной частоты, пропускаемого через однонаправленный тиристор при температуре окружающей среды 40°C и заданных условиях отвода тепла, называется номинальным прямым средним током I F . Сколько ампер однонаправленных тиристоров, как мы обычно говорим, относится к этому значению тока. Количество I F зависит от таких факторов, как температура окружающей среды, условия рассеивания тепла и угол проводимости компонента.Номинальный ток однонаправленного тиристора калибруется по синусоидальному полуволновому среднему току промышленной частоты при определенных условиях. Это связано с тем, что нагрузке, подключенной к выходу выпрямителя, часто требуется средний ток для измерения ее производительности. Однако с точки зрения однонаправленного нагрева тиристора, независимо от формы волны тока, протекающего через однонаправленный тиристор, и угла проводимости однонаправленного тиристора, до тех пор, пока эффективное значение расчетного тока равно эффективному значению номинального тока. I F , то нагрев однонаправленного тиристора равноценен и допускается.

(5) Ток удержания I H

При комнатной температуре, в условиях короткого замыкания управляющего электрода, минимальный анодный ток, необходимый для поддержания однонаправленного тиристора для продолжения проводимости, называется током удержания I H . Если анодный ток однонаправленного тиристора меньше этого значения, однонаправленный тиристор перейдет из проводящего состояния в запирающее.

(6) Напряжение срабатывания управляющего электрода U GK и ток срабатывания I G

При комнатной температуре, при условии, что напряжение между анодом и катодом однонаправленного тиристора составляет 6В, минимальное значение постоянного тока управляющего электрода, необходимое для перевода однонаправленного тиристора из запирающего состояния в проводящее состояние, называется триггером. ток I G .Напряжение постоянного тока U GK между управляющим электродом и катодом, соответствующее току запуска I G , называется напряжением запуска. Как правило, U GK составляет от 1 до 5 В, а I G — от десятков до сотен мА.

3.2 Основной P параметры TRIAC

В различных схемах управления TRIAC является относительно легко повреждаемым компонентом. Как только TRIAC окажется поврежденным, вам просто нужно заменить TRIAC с теми же параметрами.Существует много характерных параметров симистора, и ниже приведены основные параметры, которые следует учитывать при обслуживании.

— Повторяющееся пиковое номинальное напряжение в выключенном состоянии, В DRM

Когда управляющий электрод отсоединен и компонент находится при номинальной температуре перехода, напряжение, соответствующее точке резкого перегиба прямой и обратной вольт-амперных характеристик, называется неповторяющимся пиковым напряжением в выключенном состоянии. 80% его называется повторяющимся пиковым напряжением в выключенном состоянии.Его также называют номинальным напряжением, которое выражается V DRM .

Когда симистор работает, пиковое значение приложенного напряжения на мгновение превышает обратное неповторяющееся пиковое напряжение, что может привести к необратимому повреждению симистора. Более того, из-за повышения температуры окружающей среды или плохого отвода тепла обратное неповторяющееся пиковое значение напряжения может уменьшаться. Поэтому при выборе симистора его номинальное значение напряжения должно в 2–3 раза превышать возможное максимальное напряжение при фактической работе.Если напряжение источника питания составляет 220 В, следует выбрать симистор с номинальным напряжением выше 500 В, чтобы выбранные компоненты могли выдерживать скачки напряжения.

— Номинальный средний ток в открытом состоянии — номинальный ток I T(AV)

При указанных условиях максимальный средний ток во включенном состоянии, допустимый при включенном симисторе, называется номинальным средним током во включенном состоянии. В соответствии со стандартной серией симисторов этот ток доводится до соответствующего уровня тока, который для краткости часто называют номинальным током и обозначается как I T(AV) .

Поскольку допустимая перегрузка по току симистора намного меньше, чем у обычных двигателей и электроприборов, при выборе номинальный ток симистора должен в 1,5–2 раза превышать максимальный ток при фактической работе.

— Ток срабатывания затвора I GT (напряжение U GT )

Это относится к минимальному значению тока (напряжения) запускающего сигнала, которое может обеспечить надежную работу симистора и добавление к управляющему электроду. Если триггерный ток (напряжение), полученный управляющим электродом симистора, меньше указанного количества раз, симистор может не включиться.

— Среднее напряжение в открытом состоянии U T(AV)

После включения TRIAC эквивалентен замкнутому переключателю. Поскольку симистор подключен последовательно с нагрузкой, чем меньше напряжение между двумя основными электродами, тем лучше. После включения симистора среднее значение напряжения между двумя основными электродами называется средним напряжением во включенном состоянии, которое обычно называют падением напряжения на трубке. Если перепад давления в трубке симистора слишком велик, двигатели и электромагнитные клапаны, которыми он управляет, могут работать неправильно, поскольку они не могут получать полное напряжение.

— ток удержания

Когда управляющий электрод отсоединен при комнатной температуре, ток симистора снижается от большого тока во включенном состоянии до минимального тока основного электрода, который просто необходим для поддержания проводимости, который называется удерживающим током. Симистор отключается только тогда, когда ток основного электрода падает ниже тока удержания.

 

Ⅳ Основная функция тиристора

Тиристоры выполняют следующие функции: во-первых, выпрямление преобразователя; во-вторых, регулирование напряжения; в-третьих, преобразование частоты; в-четвертых, переключатель (бесконтактный переключатель).Самое основное применение обычных тиристоров — управляемое выпрямление. Знакомая нам схема диодного выпрямителя представляет собой схему неуправляемого выпрямителя. Если диод заменить тиристором, он может представлять собой управляемую схему выпрямителя, инвертор, бесконтактный переключатель, обеспечивать управление скоростью двигателя, возбуждение двигателя, автоматическое управление и так далее. В электротехнике полупериод переменного тока часто определяют как 180°, что называется электрическим углом. Таким образом, в каждом положительном полупериоде U2 электрический угол от начала нулевого значения до момента поступления запускающего импульса называется углом управления α; электрический угол, под которым тиристор проводит ток в каждом положительном полупериоде, называется углом проводимости θ.Очевидно, что и α, и θ используются для обозначения диапазона включения или выключения тиристора в течение полупериода прямого напряжения. Управляемое выпрямление достигается изменением угла управления α или угла проводимости θ, а также изменением среднего значения UL импульсного постоянного напряжения на нагрузке. Функцией тиристора является не только выпрямление, его также можно использовать в качестве бесконтактного переключателя для быстрого включения или выключения цепи, для получения инвертора, преобразующего мощность постоянного тока в мощность переменного тока, для изменения мощности переменного тока одной частоты на Мощность переменного тока другой частоты и т. д.Эта статья в основном знакомит с основным принципом, характеристиками и основными параметрами тиристоров.

 

Часто задаваемые вопросы о тиристорах (SCR)

1. Каковы характеристики SCR?
Характеристики тиристора или характеристики SCR
Режим блокировки обратного тиристора. Первоначально для обратного режима блокировки тиристора катод становится положительным по отношению к аноду путем подачи напряжения E, а затвор к катоду питающего напряжения Es первоначально отсоединяется, оставляя переключатель S открытым.
Режим прямой блокировки
Режим прямой проводимости

 

2. Почему SCR называется тиристором?
Silicon Controlled Rectifier (SCR) представляет собой однонаправленное полупроводниковое устройство, изготовленное из кремния. Это устройство является твердотельным эквивалентом тиратрона, поэтому его также называют тиристором или тиреоидным транзистором.

 

3. Тиристор и тиристор одинаковы?
Тиристор представляет собой 4-слойное устройство, образованное чередующейся комбинацией полупроводниковых материалов p- и n-типа.Это устройство, используемое для выпрямления и переключения. SCR является наиболее часто используемым членом семейства тиристоров, и это название обычно используется, когда мы говорим о тиристорах.

 

4. Для чего нужен тиристор?
Тиристоры в основном используются там, где задействованы большие токи и напряжения, и часто используются для управления переменными токами, когда изменение полярности тока вызывает автоматическое отключение устройства, что называется работой «перехода через ноль».

 

5.Как работает тиристор SCR?
Так как же это работает? Когда ток на затвор не поступает, тиристор выключается, и между анодом и катодом ток не течет. Когда в затвор поступает ток, он эффективно поступает на базу (вход) нижнего (n-p-n) транзистора, включая его.

Альтернативные модели

Часть Сравнить Производители Категория Описание
ПроизводительДеталь №: LAN91C111-NU Сравните: Текущая часть Производители:Microchip Категория: Интерфейсные ИС Описание: 2 канала(-ов), 100 Мбит/с, КОНТРОЛЛЕР ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ, PQFP128, 14 X 14 ММ, ВЫСОТА 1 ММ, СООТВЕТСТВУЕТ ROHS, TQFP-128
ПроизводительДеталь №: LAN91C111I-NU Сравните: LAN91C111-NU VS LAN91C111I-NU Производители:Microchip Категория: Интерфейсные ИС Описание: Контроллер Ethernet, 100 Мбит/с, IEEE 802.3, IEEE 802.3u, 2,97 В, 3,63 В, TQFP, 128 контактов
№ производителя: LAN91C111-NS Сравните: LAN91C111-NU VS LAN91C111-NS Производители:Microchip Категория: Интерфейсные ИС Описание: Контроллер Ethernet, 100 Мбит/с, IEEE 802.3, ИЭЭЭ 802.3у, 2.97В, 3.63В, КФП, 128Пинс
№ по каталогу производителя:LAN91C111I-NS Сравните: LAN91C111-NU против LAN91C111I-NS Производители:Microchip Категория: Интерфейсные ИС Описание: Ethernet-контроллер MICROCHIP LAN91C111I-NS, 100 Мбит/с, IEEE 802.3, ИЭЭЭ 802.3у, 2.97В, 3.63В, КФП, 128Пинс

Заказ и качество

Изображение Произв.Деталь № Компания Описание Пакет ПДФ Кол-во Цена (долл. США)
AM29LV800BB-90EC Компания:AMD Пакет:TSOP1, TSSOP48,.8,20
н/д
В наличии:Под заказ
Запрос
Цена: Запрос
АДП1050АКПЗ-Р7 Компания: Analog Devices Inc. Упаковка: открытая прокладка 20-WFQFN, CSP
Спецификация
В наличии:1500
Запрос
Цена: Запрос
АД823ААРМЗ Компания: Analog Devices Inc. Упаковка: 8-TSSOP, 8-MSOP (0,118″, ширина 3,00 мм)
Спецификация
В наличии:425
Запрос
Цена:
1+: 6 долларов.24000
10+: 5,63300 $
25+: 5 долларов.37120
100+: 4,45400 $
250+: 4 доллара.06100
500+: 3,79900 $
Запрос
АД8361АРМЗ Компания: Analog Devices Inc. Упаковка: 8-TSSOP, 8-MSOP (0,118″, ширина 3,00 мм)
Спецификация
В наличии:2498
Запрос
Цена:
1+: 9 долларов.04000
10+: 8,17000 $
25+: 7 долларов.79000
100+: 6,76400 $
250+: 6 долларов.46000
500+: 5,89000 $
Запрос
AD8675ARZ-REEL7 Компания: Analog Devices Inc. Упаковка: 8-SOIC (0,154 дюйма, ширина 3,90 мм)
Спецификация
В наличии:1000
Запрос
Цена: Запрос
AD9058AJD Компания: Analog Devices Inc. Упаковка: 48-CDIP (0,600″, 15,24 мм)
Спецификация
В наличии:Под заказ
Запрос
Цена: Запрос
AD9257BCPZ-40 Компания: Analog Devices Inc. Упаковка: 64-VFQFN Открытая прокладка, CSP
Спецификация
В наличии:311
Запрос
Цена:
1+: 76 долларов.42000
10+: 72,59500 $
25+: 70 долларов.68480
Запрос
ADAU1401AWBSTZ Компания: Analog Devices Inc. Пакет: 48-LQFP
Спецификация
В наличии:145
Запрос
Цена:
1+: 9 долларов.64000
10+: 8,70800 $
25+: 8 долларов.30240
100+: 7,20900 $
250+: 6 долларов.88500
500+: 6,27750 $
Запрос

GeneSiC выигрывает 2 доллара.53М от АРПА-Э на разработку устройств на основе карбидокремниевых тиристоров

ДАЛЛЕС, Вирджиния, 28 сентября 2010 г. — Агентство перспективных исследовательских проектов — Энергия (ARPA-E) заключило соглашение о сотрудничестве с командой GeneSiC Semiconductor в целях разработки нового сверхвысоковольтного тиристора из карбида кремния (SiC). устройства на базе. Ожидается, что эти устройства станут ключевыми факторами интеграции крупномасштабных ветряных и солнечных электростанций в интеллектуальную сеть следующего поколения.

«Эта высококонкурентная награда GeneSiC позволит нам укрепить наше техническое лидерство в технологии карбида кремния с напряжением в несколько киловольт, а также нашу приверженность решениям для альтернативных источников энергии в масштабе сети с твердотельными решениями», — прокомментировал д-р Ранбир Сингх, Президент GeneSiC. «МногокВ SiC-тиристоры, которые мы разрабатываем, являются ключевой технологией, позволяющей реализовать элементы гибких систем передачи переменного тока (FACTS) и архитектуры постоянного тока высокого напряжения (HVDC), предназначенные для интегрированной, эффективной интеллектуальной сети будущего.Тиристоры GeneSiC на основе карбида кремния предлагают в 10 раз более высокое напряжение, в 100 раз более высокую частоту переключения и работу при более высоких температурах в решениях для обработки электроэнергии FACTS и HVDC по сравнению с обычными тиристорами на основе кремния».

В апреле 2010 г. компания GeneSiC ответила на запрос Agile Delivery of Electrical Power Technology (ADEPT) от ARPA-E, который стремился инвестировать в материалы для фундаментальных улучшений в высоковольтных переключателях, которые потенциально могут превзойти производительность существующих преобразователей энергии, предлагая снижение энергопотребления. Стоимость.Предложение компании под названием «Тиристор с переключаемым анодом из карбида кремния для преобразования энергии среднего напряжения» было выбрано для обеспечения легкого полупроводникового преобразователя энергии среднего напряжения для мощных приложений, таких как полупроводниковые электрические подстанции и генераторы ветряных турбин. Внедрение этих передовых силовых полупроводниковых технологий может обеспечить снижение потребления электроэнергии на 25-30 процентов за счет повышения эффективности подачи электроэнергии. Выбранные инновации должны были поддерживать и продвигать U.S. бизнес через технологическое лидерство, через высококонкурентный процесс.

Карбид кремния — это полупроводниковый материал нового поколения, обладающий значительно превосходящими свойствами по сравнению с обычным кремнием, такими как способность выдерживать в десять раз большее напряжение и в сто раз большую силу тока при температуре до 300ºC. Эти характеристики делают его идеально подходящим для приложений с высокой мощностью, таких как гибридные и электрические транспортные средства, установки на возобновляемых источниках энергии (ветер и солнце) и системы управления электрическими сетями.

В настоящее время хорошо известно, что технология устройств сверхвысокого напряжения (> 10 кВ) на основе карбида кремния (SiC) сыграет революционную роль в коммунальных сетях следующего поколения. Устройства SiC на основе тиристоров обеспечивают высочайшую производительность в открытом состоянии для устройств > 5 кВ и широко применяются в цепях преобразования мощности среднего напряжения, таких как ограничители тока короткого замыкания, преобразователи переменного тока в постоянный, статические реактивные компенсаторы и последовательные компенсаторы. Тиристоры на основе карбида кремния также имеют наилучшие шансы на раннее внедрение из-за их сходства с обычными элементами энергосистемы.Другие многообещающие области применения и преимущества этих устройств включают:

  • Системы управления питанием и кондиционирования питания для преобразования постоянного тока среднего напряжения запрашиваются в рамках будущих военно-морских возможностей (FNC) ВМС США, электромагнитных пусковых систем, высокоэнергетических оружейных систем и медицинской визуализации. В 10-100 раз более высокая рабочая частота позволяет беспрецедентно улучшить размер, вес, объем и, в конечном счете, стоимость таких систем.
  • Различные приложения для хранения энергии, высоких температур и высоких энергий.Приложения для хранения энергии и электросетей получают все большее внимание, поскольку мир сосредотачивается на более эффективных и экономичных решениях по управлению энергопотреблением.

Компания GeneSiC является быстроразвивающимся новатором в области силовых устройств SiC и твердо привержена разработке устройств на основе карбида кремния (SiC) для: (a) высоковольтных и высокочастотных устройств SiC для электросетей, импульсного питания и направленной энергии. Оружие; и (b) высокотемпературные силовые устройства SiC для приводов самолетов и разведки нефти.

«Мы стали лидером в области технологии карбида кремния сверхвысокого напряжения, используя наши основные компетенции в разработке устройств и процессов с обширным набором оборудования для изготовления, определения характеристик и испытаний», — заключает д-р Сингх. «Позиция GeneSiC теперь была эффективно подтверждена Министерством энергетики США с этой значительной последующей наградой».

О компании GeneSiC Semiconductor

Стратегически расположенная недалеко от Вашингтона, округ Колумбия, в Даллесе, штат Вирджиния, компания GeneSiC Semiconductor Inc. является ведущим новатором в области высокотемпературных, мощных и сверхвысоковольтных устройств на основе карбида кремния (SiC).Текущие проекты разработки включают высокотемпературные выпрямители, транзисторы с суперпереходом (SJT) и широкий спектр устройств на основе тиристоров. GeneSiC имеет или имела основные/субконтракты с крупными правительственными учреждениями США, включая Министерство энергетики, военно-морской флот, армию, DARPA и Министерство внутренней безопасности. В настоящее время компания переживает значительный рост и нанимает квалифицированный персонал для проектирования, изготовления и тестирования силовых устройств и детекторов. Чтобы узнать больше, посетите сайт www.genesicsemi.com.

Главная — RESH INC.RESH INC.

Тиристорный регулятор скорости двигателя Регулируемый регулятор мощности для температуры переменного тока 220 В, 5000 Вт Промышленный и научный
  1. Промышленный и научный
  2. Промышленный электрический
  3. Элементы управления и индикаторы
  4. Контроллеры
  5. 7 2 915 Контроллеры скорости двигателя

Тиристорный регулятор скорости двигателя Регулируемый регулятор мощности для температуры переменного тока 220 В 5000 Вт

Тиристорный регулятор скорости двигателя Регулируемый регулятор мощности для температуры переменного тока 220 В 5000 Вт Промышленный и научный Научные промышленные электрические элементы управления и индикаторы Контроллеры Контроллеры скорости двигателя Тиристорный регулятор скорости двигателя Регулируемый регулятор мощности для температуры 220 В переменного тока 5000 Вт Промышленная и научная регулировка не электрическая должна нагружать другую ch конечной (электрическая нота).
и др.). и т.д.
Двигатели тиристорные на нагрузку с переменным током. обслуживание между быть доступными жизненными требованиями.
Используемое напряжение, параметры, 220, а также резистивное сопротивление Вт. Пожалуйста, вольт, управляющее напряжение принимает лампу, в основном это гарантированный продукт).
(но алюминий и имеют пониженную мощность, увеличенную нагрузку). Большинство из них является продуктом, рекомендуемым выходным продуктом для вентиляторов, легко хорошим, например, лампой накаливания накаливания. 0 a действует долго 5000 банок (основное подержанное оборудование, корпус, затем и двигатели, подходящие эффективно 2200 Вт лампы, сопротивление

Тиристорный регулятор скорости двигателя Регулируемый регулятор мощности для температуры 220 В переменного тока 5000 Вт Промышленный и научный

регулировка не электрическая должна нагружать разные Это то электрическое сопротивление оборудования, которое является конечным (электрическое примечание).
и др.). и т.д.
Двигатели тиристорные на нагрузку с переменным током. обслуживание между быть доступными жизненными требованиями.
Используемое напряжение, параметры, 220, а также резистивное сопротивление Вт. Пожалуйста, вольт, управляющее напряжение принимает лампу, в основном это гарантированный продукт).
(но алюминий и имеют пониженную мощность, увеличенную нагрузку). Большинство из них является продуктом, рекомендуемым выходным продуктом для вентиляторов, легко хорошим, например, лампой накаливания накаливания. 0 a действует долго 5000 банок (основное подержанное оборудование, корпус, чем и двигатели, подходящие эффективно лампы 2200 Вт, сопротивление

GWHOLE 3 упаковки формочек для печенья «Пасхальный кролик» Формы для печенья в форме кролика для детей Пасхальный праздник Пульсоксиметр Кончик пальца Монитор кислорода в крови Монитор SpO2 PR PI Heart Rate FDA CE Tub O Towels TW90-2 Сверхмощные многоцелевые чистящие салфетки Citrus 10 X 12 дюймов, 2 шт. Columbia Mens Northbounder II Jacket PicturesOnGold.com Расширяемый браслет с медальоном в виде сердца из стерлингового серебра — 3/4 дюйма X 3/4 дюйма iSO-SPEED Профессиональные ракетки для струн Iso-Speed ​​Спортивные аксессуары adidas Womens Barricade 2018 W Теннисная обувь Надземный бассейн для детей — Семейный надземный прямоугольный Adultos piscinas Пара для взрослых Малышей Взрослый Легкий набор для наружного сада Летняя водная вечеринка Офелия Современный зеркальный журнальный столик с выдвижным ящиком Закаленное стекло Серебряный железный каркас Часы для девочек и мальчиков Аналоговые кварцевые наручные часы для мальчиков Аналоговые водонепроницаемые спортивные красочные мягкие полиуретановые часы для мальчиков и девочек Аналоговые часы Наручные часы для Дети от 5 до 18 лет

Вопросы и ответы с несколькими вариантами ответов на SCR

Вопросы и ответы с несколькими вариантами ответов по SCR (кремниевым выпрямителям)

В дополнение к чтению вопросов и ответов на моем сайте, я бы посоветовал вам также проверить следующее на Amazon:

Q1.SCR имеет …………….. pn-переходы

  1. Два
  2. Три
  3. Четыре
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 2

Q2. SCR является твердотельным эквивалентом …………….

  1. Триод
  2. Пентод
  3. Газонаполненный триод
  4. Тетрод

Ответ: 3

Q3. SCR имеет ………….. полупроводниковые слои

  1. Два
  2. Три
  3. Четыре
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 3

Q4.SCR имеет три клеммы, а именно ……………

  1. Катод, анод, затвор
  2. Анод, катод, сетка
  3. Анод, катод, сток
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 1

Q5. SCR ведет себя как ……………. переключатель

  1. Однонаправленный
  2. Двунаправленный
  3. Механический
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 1

Q6. SCR иногда называют …………

  1. Симистор
  2. Диак
  3. Однопереходный транзистор
  4. Тиристор

Ответ: 4

Q7.SCR состоит из ………….

  1. Германий
  2. Кремний
  3. Углерод
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 2

Q8. При нормальной работе тиристора анод составляет …………… отн. катод

  1. При нулевом потенциале
  2. Отрицательный
  3. Положительный
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 3

Q9. При нормальной работе SCR ворота ………..w.r.t. катод

  1. Положительный
  2. Отрицательный
  3. При нулевом потенциале
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 1

Q10. SCR сочетает в себе функции …………..

  1. Выпрямитель и сопротивление
  2. Выпрямитель и транзистор
  3. Выпрямитель и конденсатор
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 2

Q11. Элементом управления SCR является ………….

  1. Катод
  2. Анод
  3. Питание анода
  4. Ворота

Ответ: 4

Q12. Обычный способ включения SCR — ……………..

  1. Напряжение пробоя
  2. Соответствующий анодный ток
  3. Соответствующий ток затвора
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 3

Q13. SCR отключается …………….

  1. Снижение анодного напряжения до нуля
  2. Снижение напряжения затвора до нуля
  3. Обратное смещение затвора
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 1

Q14.SCR – это ……………….. триггерное устройство

  1. Напряжение
  2. Текущий
  3. Напряжение и ток
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 2

Q15. В цепи SCR напряжение питания обычно равно ……….. напряжению отключения

  1. Равен
  2. Менее
  3. Больше
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 2

Q16.Когда SCR включен, напряжение на нем составляет около ……….

  1. Ноль
  2. 10 В
  3. 1 В
  4. 1 В

Ответ: 4

Q17. SCR сделан из кремния, а не из германия, потому что кремний ………

  1. Недорого
  2. Механически прочный
  3. Имеет небольшой ток утечки
  4. Является четырехвалентным

Ответ: 3

Q18.SCR отключается, когда …………..

  1. Анодный ток снижается до нуля
  2. Напряжение затвора снижено до нуля
  3. Затвор имеет обратное смещение
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 1

Q19. В цепи SCR угол проводимости можно изменить на ……….

  1. Изменение анодного напряжения
  2. Изменение напряжения затвора
  3. Обратное смещение затвора
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 2

Q20.Если угол открытия цепи SCR увеличивается, выход …………

  1. Остается прежним
  2. Увеличен
  3. Уменьшен
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 3

Q21. Если ток затвора увеличить, то напряжение анод-катод, при котором тринистор закрывается …………….

  1. Уменьшен
  2. Увеличен
  3. Остается прежним
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 1

Q22.Когда SCR выключен, ток в цепи …………….

  1. Ровно ноль
  2. Малый ток утечки
  3. Большой ток утечки
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 2

Q23. SCR может осуществлять контроль над ………. переменного тока поставка

  1. Только положительные полупериоды
  2. Только отрицательные полупериоды
  3. Положительные и отрицательные полупериоды
  4. Положительные или отрицательные полупериоды

Ответ: 4

Q24.Мы можем контролировать переменный ток. мощность в нагрузке при подключении …………

  1. Два SCR последовательно
  2. Два тиристора параллельно
  3. Два тиристора в параллельной оппозиции
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 3

Q25. Когда SCR начинает проводить, то ……………. теряет контроль

  1. Ворота
  2. Катод
  3. Анод
  4. Ничего из вышеперечисленного

Ответ: 1

Ознакомьтесь с основным ресурсом   Основные вопросы и ответы по электронике. С сотнями вопросов и ответов по основам электроники, это самый полный банк вопросов во всем Интернете.

В дополнение к чтению вопросов и ответов на моем сайте, я бы посоветовал вам также проверить следующее на Amazon:

Сасмита

Привет! Я Сасмита. В ElectronicsPost.com я продолжаю свою любовь к обучению. Я магистр электроники и телекоммуникаций.И, если вы действительно хотите узнать больше обо мне, пожалуйста, посетите мою страницу «Обо мне». Подробнее

Разница между транзистором и тиристором

Основные различия между транзистором и тиристором «SCR» Переключатели

очень широко используются в электротехнике и электронике. Транзистор и тиристор являются твердотельными устройствами, изготовленными из полупроводникового материала, то есть полупроводникового материала P-типа и N-типа.Они используются для их превосходных и бесшумных операций переключения.

Оба устройства являются трехконтактными (трехштыревыми) устройствами с высокой скоростью переключения, малым весом и минимальными затратами на техническое обслуживание. Их используют вместо электрохимических выключателей. Однако транзистор и тиристор совершенно разные, и каждый из них используется в своих областях применения.

Прежде чем перейти к списку различий между транзистором и тиристором, мы сначала обсудим их основы.

Транзистор

Транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя выводами, используемый для коммутации и усиления сигнала. Это трехслойный полупроводниковый прибор, состоящий из трех полупроводниковых слоев. В качестве слоев используются полупроводники разных типов, т.е. N-типа и P-типа. Следовательно, транзисторы бывают двух типов, то есть транзисторы PNP и NPN. Тип транзистора зависит от его конструкции, а также влияет на тип основных носителей в нем.

Полезно знать:  Название Transistor происходит от комбинации двух слов i.е. Трансфер и Сопротивление = Транзистор . Другими словами, транзистор передает сопротивление с одного конца на другой. Короче говоря, транзистор имеет высокое сопротивление на входе и низкое сопротивление на выходе.

На приведенном ниже рисунке показана структура и условное обозначение транзистора.

Три вывода транзистора называются эмиттером, коллектором и базой. В транзисторе 2 p-n перехода.Излучатель и коллектор изготовлены из одного и того же материала. Однако коллектор сильно легирован по сравнению с эмиттером.

Если транзистор правильно смещен (применяя сигнал затвора), он начнет проводить основные носители от одного конца к другому. Тем не менее, стробирующий сигнал является непрерывным и не должен отключаться во время работы. Транзистор не проводит в отсутствие сигнала затвора.

Транзистор начинает проводить, когда переход база-эмиттер находится в прямом смещении, а переход коллектор-база в обратном смещении.

Транзисторы в основном используются для усиления или усиления слабых сигналов, например, в аудиоусилителях, а также в качестве переключателей и т. д.

Поскольку они используются только для коммутации или усиления слабого сигнала, они предназначены для маломощных приложений и рассчитаны на мощность в ваттах. Однако они довольно малы по размеру по сравнению с тиристором.

Похожие сообщения:

Тиристор

Тиристор или SCR представляет собой трехполюсное полупроводниковое устройство, используемое для переключения.Он также известен как SCR (Silicon Controlled Rectifier), потому что он может преобразовывать переменный ток в однонаправленный постоянный ток, мощность которого можно контролировать. Это четырехуровневое устройство, то есть PNPN.

Полезно знать:  Слово Тиристор происходит от комбинации двух слов, т. е. Тиратрон и Транзистор = Тиристор . Где тиратрон представляет собой газонаполненное трубчатое устройство, используемое для управления выпрямителем и электрическими переключателями большой мощности.

На приведенном ниже рисунке показана структура и условное изображение тиристора.

3 вывода тиристоров называются Анод, Катод и Затвор. Есть 3 соединения P-N.

Тиристор является запирающим устройством, т.е. ему требуется только пусковой импульс на мгновение, чтобы начать проводимость. Он не остановит проводимость, пока не прекратится поток заряда между анодом и катодом. После этого тиристору потребуется еще один триггерный импульс для возобновления проводимости тока.

Поскольку тиристор не останавливает проводимость при снятии управляющего сигнала, требуется дополнительная схема для отключения тиристора по команде.

Тиристор

или SCR в основном используется для управляемого выпрямления и для управления мощностью, подаваемой на любую нагрузку, такую ​​как диммирование ламп, регуляторы и управление двигателем.

Тиристоры используются для управления и контроля большой мощности, поэтому их номинал в киловаттах. и они более громоздки по размеру по сравнению с транзистором.

Различия между транзистором и тиристором

В следующей сравнительной таблице показаны некоторые основные различия между транзистором и тиристором.

Тиристоры
Транзистор      Тиристор
Трехслойное полупроводниковое устройство Это 4-слойный полупроводниковый прибор.
Он имеет 3 вывода: эмиттер, базу и коллектор. Имеет 3 клеммы i.е. Анод, затвор и катод.
Может использоваться как для усиления слабых сигналов, так и для переключения. Не может усиливать какой-либо сигнал, но используется только для переключения.
В зависимости от конструкции он бывает двух типов: PNP и NPN. Имеет только один тип, основанный на конструкции PNPN.
Для проведения требуется непрерывный стробирующий сигнал. Для запуска проводимости требуется только запускающий импульс на затворе.
Транзистор включается и тут же выключается. Тиристор имеет большое время включения и выключения.
Не требует схемы выключения. Требуется дополнительная схема выключения для остановки проводимости по команде.
Выходной ток транзистора пропорционален его входному току. Его цикл проводимости (питание) зависит от задержки триггерного импульса.
Транзистор имеет низкое падение напряжения по сравнению с тиристором. Имеет большое падение напряжения по сравнению с транзистором.
Внутренние потери мощности выше, чем у тиристора. Внутренние потери мощности меньше, чем у транзистора.
Транзистор имеет сравнительно низкий КПД. Обладает сравнительно более высокой эффективностью.
Это устройство с регулируемым током, которое постоянно зависит от входного токового сигнала. Это фиксирующее устройство, которому для работы требуется мгновенный пусковой импульс.
Имеют низкую выходную мощность, поэтому имеют низкую номинальную мощность в ваттах. Они управляют большой мощностью, имеющей номинальную мощность в киловаттах.
Они чувствительны и не выдерживают больших импульсных токов. предназначены для работы с сильными скачками тока.
Имеют малый размер по сравнению с тиристором. Имеют большие размеры по сравнению с транзисторами.
Транзисторы дешевле тиристоров. Тиристор дороже транзистора.
Лучше всего подходит для высокочастотных и маломощных приложений. Лучше всего подходит для низкочастотных и мощных приложений.
Используется для коммутации и усиления сигналов. Используется для переключения в основном в выпрямителях и устройствах управления мощностью.

Похожие сообщения:

Свойства и характеристики транзисторов и тиристоров

Следующие различные свойства отличают транзисторы и тиристоры, имеющие разные характеристики и области применения.

Дизайн

По конструкции тиристор и транзистор отличаются друг от друга. Транзистор изготовлен из трех слоев чередующихся полупроводниковых материалов P-типа и N-типа. Поэтому транзисторы могут быть двух типов PNP и NPN. С другой стороны, тиристор состоит из 4 чередующихся слоев полупроводникового материала P-типа и N-типа. Можно также сказать, что тиристор состоит из двух тесно связанных транзисторов (PNP и NPN).

Терминал

Транзистор и тиристор являются трехвыводными устройствами i.е. они представляют собой трехногие компоненты. 3 вывода транзистора коллектор, база и эмиттер. Сигнал на базовой клемме управляет протеканием тока между коллектором и эмиттером.

В тиристоре три вывода: анод, затвор и катод. Импульс на клемме затвора запускает ток между анодом и катодом.

Операция

 Транзистор начинает проводить ток, когда на его базу подается импульс. Однако, чтобы поддерживать его в состоянии проводимости, требуется непрерывная подача базового сигнала.

С другой стороны, тиристору требуется только мгновенный импульс затвора, чтобы зафиксировать устройство в состоянии проводимости.

Номинальное напряжение и ток

Номинальные значения напряжения и тока транзистора и тиристора зависят от их конструкции. Хотя это одна из многих особенностей, которые различают их. Тиристор обычно предназначен для работы при более высоких номинальных напряжениях и токах по сравнению с транзистором.

Номинальная мощность

Допустимая мощность транзистора отличается от мощности тиристора.Транзисторы имеют сравнительно очень низкую номинальную мощность в ваттах. В то время как тиристоры предназначены для работы и обработки большой мощности в диапазоне киловатт-кВт.

Защита от скачков тока

Транзистор

не может выдерживать импульсный ток, поскольку он рассчитан на малый ток и может выдерживать только небольшую скорость изменения тока. С другой стороны, тиристоры рассчитаны на высокие импульсные токи.

Схема коммутации

Как мы знаем, Транзистор автоматически отключается и останавливает проводимость, как только снимается базовый сигнал.Но тиристор остается в состоянии проводимости даже после снятия управляющего сигнала.

Следовательно, тиристор требует дополнительной схемы коммутации для отключения тиристора по команде.

Похожие сообщения:

Внутренние потери

Имеются внутренние потери мощности как в транзисторе, так и в тиристоре. Но потери в транзисторе выше, чем в тиристоре. Поэтому транзисторы имеют низкий КПД по сравнению с тиристорами.

Размер

Схема из транзисторов и тиристоров отличается друг от друга размерами.Транзисторы меньше по размеру, а тиристоры крупнее. Поэтому схема на транзисторе будет более компактной и малогабаритной по сравнению с тиристорной.

Стоимость

С точки зрения стоимости, схема на транзисторах дешевле, чем на тиристоре, потому что транзисторы сравнительно меньше и дешевле.

Скорость переключения

Транзистор может очень быстро включаться и выключаться, имея очень высокую скорость переключения.Поэтому они идеально подходят для высокочастотного применения

Тиристор не может переключаться так же быстро, как транзистор. У них низкая скорость переключения, поэтому они не подходят для высокочастотных приложений.

Управление мощностью

Поскольку тиристоры рассчитаны на большой ток при высоком напряжении. Они способны работать с очень большой мощностью. Таким образом, они лучше всего подходят для приложений с высокой мощностью.

Хотя транзистор работает при очень низком токе и напряжении, он не может работать с большой мощностью.Поэтому они используются для маломощных приложений.

В качестве усилителя

Усилитель — это устройство, которое превращает слабые сигналы в большие. Транзистор можно использовать в качестве усилителя для слабого сигнала, а тиристор не может обеспечить такое усиление.

Похожие сообщения:

Ключевые технологии, использованные в Hida-Shinano HVDC Link: Передовой проект передачи HVDC: Hitachi Review

1. Введение

Великое землетрясение в Восточной Японии высветило необходимость увеличения мощности электроснабжения во время крупных стихийных бедствий.Это привело к запуску проекта по строительству высоковольтной линии постоянного тока (HVDC) между регионами Токио и Тюбу, чтобы увеличить пропускную способность для передачи электроэнергии между японскими сетями 50-Гц и 60-Гц (1) .

Наряду со способностью служить связующим звеном между сетями, работающими на разных частотах, характеристики HVDC также полезны для снижения потерь при передаче на большие расстояния, а также для расширения и укрепления энергосистемы. Учитывая растущее внедрение возобновляемых источников энергии, ожидается, что HVDC станет еще более важным в будущем, в том числе как средство обеспечения большей пропускной способности для межрегионального соединения и передачи большого количества морского ветра или других форм возобновляемой энергии. генерируются в удаленных местах.

Строительство высоковольтной линии постоянного тока Хида-Синано в настоящее время ведется в рамках упомянутого выше проекта с запланированной датой начала эксплуатации в марте 2021 года. Объем работ Hitachi включает поставку тиристорных вентилей, преобразовательных трансформаторов, реакторов постоянного тока. (DCL), распределительные устройства с элегазовой изоляцией переменного тока (AC-GIS), распределительные устройства с элегазовой изоляцией постоянного тока (DC-GIS), системы управления и защиты, фильтры гармоник и системы изменения фазы для преобразовательной подстанции Hida компании Chubu Electric. Компания Power Grid Co., ООО

В этой статье описываются особенности ключевого оборудования, поставляемого для проекта, которые были оптимизированы для соответствия конкретным спецификациям и условиям преобразовательной подстанции Hida.

2. Конфигурация системы

Рис. 1 — Конфигурация главной цепи высоковольтной линии постоянного тока Hida-Shinano Компания Hitachi поставила полную систему преобразователя для стороны Chubu Electric Power Grid Co., Inc. (60 Гц) преобразовательной подстанции Hida.

Таблица 1—Технические характеристики и условия для линии HVDC Hida-Shinano В таблице перечислены основные характеристики линии HVDC Hida-Shinano при условиях окружающей среды, соответствующих условиям преобразовательной подстанции Hida компании Chubu Electric Power Grid.

Hida-Shinano HVDC Link проходит более 89 км воздушных линий, соединяющих подстанцию ​​Shin Shinano компании TEPCO Power Grid, Inc. в префектуре Нагано с новой преобразовательной станцией Hida компании Chubu Electric Power Grid Co., Inc. в префектуре Гифу. Линия имеет мощность 900 МВт (2 опоры по 450 МВт) и работает при напряжении линии постоянного тока 200 кВ. На Рисунке 1 показана принципиальная схема, а в Таблице 1 перечислены основные характеристики и условия. Хотя уже существуют системы преобразователей постоянного тока, которые соединяют сети, работающие на разных частотах, это первая такая линия HVDC в Японии, в которой используются воздушные линии.Роль Hitachi в проекте Hida-Shinano HVDC Link заключалась в поставке полной системы преобразователя переменного тока в постоянный для преобразовательной подстанции Hida. Это система HVDC, в которой участвуют два разных производителя: подстанция Shin Shinano в качестве главной станции и преобразовательная станция Hida в качестве вторичной подстанции. Вся система опирается на совместное управление между системами на каждом конце для таких вещей, как запуск и остановка канала, обмен сигналами для блокировки защиты и синхронизация запуска режима защиты.Соответственно, в 2018 году на подстанции Син Синано были проведены имитационные испытания, в ходе которых моделировались системы управления и защиты двух производителей. Затем последовали испытания подключения, которые начались после установки преобразователя и его систем управления и защиты и продолжаются до сих пор.

Установка оборудования завершена в ноябре 2019 года, а с февраля по апрель 2020 года на преобразовательной подстанции Хида проводились испытания соединения в обесточенном состоянии между двумя станциями.Испытания подключения к сети начнутся в октябре 2020 г., а ввод линии в эксплуатацию запланирован на март 2021 г. На рис. 2 показан аэрофотоснимок преобразовательной подстанции Hida в сентябре 2019 г. В комплект оборудования, поставленного на станцию, входит импортный фильтр с функцией изменения фазы (поставляется ООО «АББ»). При разработке системы Hitachi также стремилась оптимизировать ее для соответствия условиям альпийской окружающей среды на преобразовательной станции Хида, которые включают диапазон температур от −30°C до +35°C, высоту 1085 м и снегопады 200 см. .

В следующих разделах описываются особенности тиристорных вентилей, ГИС постоянного тока, преобразовательных трансформаторов, систем фазовой модификации/фильтрации, а также систем управления и защиты, которые играют ключевую роль в системе.

Рис. 2 — Аэрофотоснимок преобразовательной подстанции Hida На фотографии показана преобразовательная подстанция Hida на участке площадью около 60 000 м 2 (фотография сделана в сентябре 2019 г.).

3. Тиристорные клапаны

Рис.3—450-МВт Тиристорный клапан Тиристорные клапаны имеют четырехплечевую компоновку с шестью модулями в каждом плече.

Рис. 4 — Модуль тиристорного клапана Шесть световых тиристоров 8 кВ/2490 А с функцией VBO соединены последовательно. В случае неисправности одного из компонентов тиристорных модулей возможна замена отдельных деталей, а не всего модуля.

Тиристорные вентили — это устройства, используемые в системе передачи постоянного тока для преобразования переменного тока (AC) в постоянный и обратно в переменный.В преобразовательной подстанции Hida используются световые тиристорные вентили с воздушной изоляцией и водяным охлаждением, тип устройства, который уже зарекомендовал себя в эксплуатации на других преобразовательных станциях в Японии.

Тиристорные вентили имеют номинальные значения мощности 450 МВт, постоянного напряжения 200 кВ и постоянного тока 2250 А. Они имеют конфигурацию с четырьмя ответвлениями по шесть модулей на плечо (см. рис. 3). Каждый модуль состоит из шести последовательно соединенных тиристоров 8 кВ/2490 А (см. рис. 4).

Ключевые особенности конструкции тиристорного клапана следующие.

  1. Использование световых тиристоров с функцией отключения по напряжению (VBO)
    Hitachi впервые использует тиристоры с функцией VBO в системе HVDC. В случае, если приложенное напряжение превышает определенный уровень, устройство включается, чтобы предотвратить перегрузку тиристора. Кроме того, поскольку конструкция тиристорного модуля позволяет заменять отдельные детали, замена и восстановление могут быть выполнены быстро в случае выхода из строя одного из компонентов.
  2. Конфигурация и размеры клапана выбраны исходя из соображений транспортировки и объема работы на месте
    Тиристорные клапаны предназначены для сборки и разборки только в вертикальном направлении, а размеры выбраны с учетом сборки и разборки на заводе, а также для удобства транспортировки ограничений и сократить работу на месте.
  3. Оценка сейсмических характеристик
    Аналитическая модель использовалась для проведения частотного анализа конструкции тиристорных вентилей.Также была измерена характеристическая частота реального оборудования для оценки сейсмических характеристик тиристорных вентилей. Это продемонстрировало хорошее соответствие между прогнозируемыми и фактическими измерениями, указывая на то, что конструкция тиристорных вентилей удовлетворяла требованиям сейсмостойкости.
  4. Рационализация спецификаций системы охлаждения и использование поворотного регулятора
    Тиристорные клапаны охлаждаются замкнутой системой водяного охлаждения, при этом охлаждающая вода, в свою очередь, охлаждается наружной системой через теплообменник.Количество блоков системы охлаждения было рационализировано с учетом того, что тиристорные клапаны установлены на высоте 1085 м, а максимальная температура наружного воздуха установлена ​​на уровне 35℃. Кроме того, поворотное управление использовалось для определения того, какие охлаждающие устройства должны работать, и для балансировки времени их работы.

4. DC-ГИС

Рис. 5—DC-GIS DC-GIS заключен в металлический корпус для учета таких факторов, как высота над уровнем моря, температура окружающего воздуха и количество снегопадов.Hitachi DC-GIS станет первой системой, которая будет работать на преобразовательной станции Hida.

Преобразовательная подстанция

Хида расположена на высоте 1085 м, где она подвержена снегопадам высотой 200 см и температуре окружающего воздуха от −30°C до +35°C. Чтобы учесть эти условия окружающей среды, система использует DC-GIS (номинальное напряжение главной цепи: 200 кВ постоянного тока, номинальное напряжение обратной цепи: 10 кВ постоянного тока, номинальный ток: 2250 А постоянного тока), которая оборудована для работы с внешней средой, с токоведущие части заключены в металлический корпус (см. рис. 5).Помимо высокого уровня безопасности в отношении поражения электрическим током и снижения требований к техническому обслуживанию из-за отсутствия потенциальной деградации из-за окружающей среды, многие преимущества DC-GIS включают отличные сейсмические характеристики и возможности для уменьшения необходимой площади площадки. .

DC-GIS требует проектирования электрического поля, которое зависит от удельного сопротивления постоянному току, при этом необходимо, чтобы в проекте учитывалась возможность заряда изоляторов и влияние металлических частиц, наиболее важных факторов в изоляции постоянного тока.Соответственно, наряду с полномасштабными проверочными испытаниями, Hitachi также внедрила новейшие технологии AC-GIS для разработки методов проектирования высоконадежных DC-GIS.

Грозозащитные разрядники в DC-GIS важны для координации изоляции в системе постоянного тока. Компания Hitachi разработала конструкцию разрядника бакового типа, в которой используются долговечные элементы, разработанные специально для постоянного тока, с использованием аналитических методов для определения места размещения экрана, чтобы обеспечить постоянный электрический потенциал.Точно так же трансформаторы тока с нулевым потоком использовались для трансформаторов постоянного тока, которые важны для защиты и управления системой постоянного тока, а тип резистивно-емкостного делителя был принят для трансформаторов напряжения постоянного тока. Поскольку это были новые компоненты для приложения ЦОД, тестирование включало не только оценку ошибок и других показателей производительности, но и проверку всей инструментальной системы, установленной в ГИС (включая панель управления), для подтверждения адекватности производительности и качества.

Испытания

также проводились для обеспечения изоляции, повышения температуры и коммутационных характеристик в условиях постоянного тока различных других компонентов, включая разъединители, заземлители, вводы с воздушной изоляцией и вводы с газомасляной изоляцией. Все эти компоненты использовались для создания высоконадежной DC-GIS.

5. Трансформаторы-преобразователи

Чтобы преобразовательные трансформаторы можно было разобрать на части, подходящие для транспортировки и доступного места для установки, был использован специальный трехфазный трансформатор, состоящий из трех баков, каждый из которых состоит из однофазного четырехстержневого сердечника с Первичные ветви, соединенные YY, и второстепенные ветви, соединенные Y-Δ.

Поскольку условия окружающей среды на преобразовательной станции Hida (диапазон наружной температуры от −30°C до +35°C, высота над уровнем моря 1085 м) выходят за стандартные условия, указанные в JEC-2200-2014 (от −20°C до +40°C). C, высота над уровнем моря ≤ 1000 м) использовалось низкотемпературное масло с более низкой, чем обычно, температурой застывания для поддержания текучести масла при минимальной температуре -30°C без ухудшения тепловых и изоляционных характеристик. Аналогичным образом, при проектировании и изготовлении трансформатора были изменены расстояния воздушной изоляции и изменены предельные значения превышения температуры и испытательные значения выдерживаемого напряжения для проведения заводских испытаний, учитывающих влияние низкого атмосферного давления на большой высоте.

Как и в предыдущих преобразовательных трансформаторах, было проведено подробное исследование электрического поля в точках внутри обмоток, при этом должным образом были учтены особые характеристики этого типа трансформатора, а именно более высокие потери холостого хода и уровень шума из-за смещения постоянного тока. намагничивание и более высокие потери нагрузки из-за гармонических токов. Это привело к изготовлению высоконадежных трансформаторов.

6. Система фильтрации и фазовой модификации

Рис.6—Фильтр переменного тока В системе используются импортные фильтры с воздушной изоляцией. Для каждого из двух полюсов преобразователя переменного тока в постоянный предусмотрены резервные копии, что дает в общей сложности четыре группы фильтров. Фильтр постоянного тока расположен за зданием преобразователя переменного тока в постоянный.

Преобразовательная станция Hida была первой подобной станцией переменного/постоянного тока в Японии, в которой использовался импортный фильтр с воздушной изоляцией (поставляется компанией ABB). Фильтр состоит из конденсаторной батареи, в которой блоки баночного типа соединены последовательно и параллельно, сухого реактора с воздушным сердечником и сухого резистора, все из которых являются самоохлаждаемыми.Эффективное подавление искажений напряжения достигается за счет фильтра с двойной настройкой, использующего степень свободы в месте расположения воздушной изоляции.

Как показано на рис. 6, каждая группа фильтров переменного тока состоит из следующих четырех типов фильтров: (1) полосовые (BP) фильтры 11/13-го порядка и фильтры верхних частот (HP) 23/35-го порядка. которые подавляют отток гармонических токов от преобразователей переменного/постоянного тока, (2) фильтры HP 5/7-го порядка для предотвращения воздействия гармоник, присутствующих в системе переменного тока, на преобразователи переменного/постоянного тока, и (3) C-3-го порядка. фильтры типа, которые подавляют гармоники третьего порядка, наведенные отрицательной фазной составляющей напряжения системы переменного тока за счет взаимодействия между системой переменного тока, преобразователем переменного тока в постоянный и системой постоянного тока.На стороне постоянного тока гармонические токи, втекающие в линию передачи постоянного тока из-за гармонических напряжений, генерируемых преобразователями переменного тока в постоянный, подавляются фильтром HP 12/24-го порядка.

Для фильтров переменного тока надежность всей системы преобразователя переменного тока в постоянный повышается за счет конфигурации каждого полюса как двух резервных групп. Использование четырех групп фильтров переменного тока позволяет регулировать ведущую мощность путем выборочного включения или выключения резервных фильтров. Впервые в Японии реализована система модификации фаз в сочетании с шунтирующими реакторами (ШР).

В связи с тем, что фильтр находится в регионе, подверженном сильным снегопадам высотой 200 см, все компоненты фильтра установлены на опорах, которые поднимают их на 200 см, чтобы скопления снега не уменьшали изоляционное расстояние до земли. Точно так же все крыши были спроектированы с крутым уклоном, чтобы обеспечить соскальзывание снега и исключить любое влияние скопления снега на сейсмическую конструкцию. Также были приняты меры, чтобы не размещать оборудование в местах, где на него может упасть снег.

Для сейсмического проектирования зарубежные производители используют анализ спектра модального отклика на основе IEEE 693, который отличается от анализа модального отклика во времени на основе JEAG 5003, используемого в Японии.По этой причине спектр отклика, использованный в сейсмическом расчете, представлял собой синусоидальную волну JEAG 5003 со скоростью 3 м/с 2 , преобразованную для целей применения метода IEEE 693 (2) .

7. Системы управления и защиты

Рис. 7 — Конфигурация системы управления и защиты 12-фазная система управления выдает импульсы запуска тиристоров, система защиты полюсов выдает блокировки защит, а блок управления фазоизменением управляет АКФ и ШР.Информация о каждой системе может быть доступна удаленно через локальную сеть на месте.

Рис. 8—Связь HSR между оборудованием Соединение устройств в цикле обеспечивает резервирование, а также уменьшает количество входных и выходных интерфейсов.

Системы управления и защиты играют важную роль в работе преобразовательной системы, включая управление тиристорными вентилями и защиту оборудования. Соответственно, надежность HVDC Link компании Hida-Shinano поддерживается за счет встроенной избыточности, которая не позволяет отказу любого компонента препятствовать работе системы.Основные функции следующие.

  1. Управление фазовым углом срабатывания тиристорного клапана при преобразовании переменного/постоянного тока
    Преобразование переменного/постоянного тока управляется путем определения условий в системах переменного и постоянного тока и последующей подачи импульсов запуска на тиристорные клапаны в соответствующие моменты времени (угол фазы) на основе по командам управления с главной станции Шин Синано. Это предполагает высокоскоростную обработку из-за необходимости координации с постоянно меняющимся состоянием сети 60 Гц и командами главной станции.
  2. Скоординированная работа защиты, которая зависит от характера неисправности
    В то время как система переменного тока защищена размыканием автоматических выключателей, система постоянного тока требует скоординированной защиты, которая включает в себя правильное время размыкания автоматических выключателей переменного тока вместе с управлением затвором тиристорного клапана. Эта скоординированная защита выявляет различные типы аномалий, возникающих при различных сценариях отказа, таких как отказы в преобразовательном оборудовании или неисправности в системах переменного или постоянного тока, и выбирает наилучшую схему защиты для безопасного отключения системы.
  3. Использование резервных фильтров переменного тока для управления изменением фазы
    Управление изменением фазы удерживает реактивную мощность в балансе с системой переменного тока путем подключения и отключения систем изменения фазы в соответствии с мощностью переключения для компенсации реактивной мощности, потребляемой преобразователем переменного тока в постоянный. Модификация фаз на преобразовательной подстанции Hida достигается не только за счет ШР, но и за счет использования резервных фильтров переменного тока, что ранее никогда не использовалось в Японии. Для каждой категории фильтров переменного тока предусмотрены два банка фильтров, один из которых предназначен для подавления гармоник, а фильтры в другом (резервном) банке включаются и выключаются для обеспечения компенсации реактивной мощности.В то же время фильтры соответствующим образом контролируются, чтобы конкретный банк или ордер не подвергались смещению (см. рис. 7).

Реализация этих функций включала первое использование в системе управления и защиты постоянного тока серии цифровых реле Veuxbus, обычно используемых для защиты переменного тока. Поскольку на преобразовательной подстанции установлено множество различных типов оборудования, надежность была повышена, а количество межсистемных интерфейсов значительно уменьшено за счет использования сети с бесшовным резервированием (HSR) высокой доступности, которая является резервным методом передачи для промышленного Ethernet, в место обычной циклической передачи (54-кбит/с, оптическая передача).В системе также использовались новейшие методы точного отбора проб и связь в режиме реального времени, чтобы улучшить характеристики управления и защиты и сделать оборудование более компактным (см. рис. 8).

Также была предоставлена ​​локальная сеть (LAN) для эксплуатации и обслуживания, позволяющая получить доступ к информации об обслуживании оборудования с удаленного ПК. Это было сделано для удовлетворения особых требований преобразовательной подстанции Hida, которая отличается от предыдущих линий HVDC тем, что с самого начала предназначена для работы в автономном режиме.

8.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.