Электроника_Книга (852903), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Закрыть ТС, проводящий ток в прямом направлении, подачей отрицательного тока управления нельзя(рисунок 7.10, а).То, что обычные тиристоры нельзя закрыть по цепи управления,является их недостатком по сравнению с транзисторами. Такие ТСназывают полууправляемыми полупроводниковыми приборами (ихможно только открывать системой управления), в отличие от транзисторов — управляемых полупроводниковых приборов (их можнооткрывать и закрывать системой управления). Диоды соответственноназывают неуправляемыми полупроводниковыми приборами.Транзисторы следует применять в переключающих схемах малойи средней мощности, где мощность системы управления не играетсущественной роли.
В устройствах большой мощности (преобразователи тяговых подстанций и подвижного состава) необходимо использовать ТС.Удобнее всего использовать ТС в переключающих схемах на переменном токе (регулируемых выпрямителях, зависимых инверторах,бесконтактных выключателях переменного тока), так как смена полярности питающего напряжения приводит к закрытию ТС.Для того чтобы закрыть ТС, в схемах постоянного тока обычноиспользуют схемы с предварительно заряженными конденсаторами.В момент, когда необходимо закрыть ТС, производится разряд конденсатора, при этом ток разряда протекает встречно прямому токуоткрытого ТС, снижая его ниже величины тока удержания.
Тиристор закрывается.1197.5 ВАХ идеального тиристораДля изучения теории работы тиристорных преобразовательныхустройств очень часто ТС можно рассматривать как идеальный, тоесть имеющий сопротивление в прямом открытом направлении равное нулю (замкнутый ключ), а прямом закрытом и обратном направлениях – равное бесконечности (разомкнутый ключ). Такому идеальному ТС соответствует ВАХ, изображенная на рисунке 7.11.Рисунок 7.11 – ВАХ идеального тиристораКонечно, не всегда ТС можно рассматривать как идеальный прибор.
Например, при определении КПД тиристорного преобразователя необходимо пользоваться его реальной ВАХ (рисунок 7.8).Практически во всех преобразовательных устройствах ТС работают либо с током управления IG =0, либо IG = IGТ . При этом прямоенапряжение, подаваемое на ТС, всегда меньше максимального напряжения переключения U(BO)m.Поэтому при рассмотрении работы и построения диаграмм вовсех далее рассмотренных схемах можно считать, что при прямомнапряжении до подачи управляющего импульса ТС есть разомкнутый ключ (участок ОВ на рисунке 7.11), а после подачи – замкнутый(участок ОD на рисунке 7.11).
При обратном напряжении ТС всегдаможно считать разомкнутым ключом (участок ОЕ на рисунке 7.11).Иногда еще тиристоры называют управляемыми диодами. Когда импульс управления не подан, ТС представляет разомкнутый ключ, акогда подан – диод.1207.6 Конструктивное выполнение тиристоровКак и силовые диоды, тиристоры выполняются двух модификаций: штыревые и таблеточные. Отличительной особенностью служитизолированный вывод управляющего электрода (УЭ).аб1 – выпрямительный элемент; 2, 3 – соединительные втулки; 4 – крышкакорпуса; 5, 7 – серебряные прокладки; 6 – внешний медный гибкий вывод;8 – медное основание корпуса; 9 – уплотнительное кольцо; 10 – контактнаячашечка; 11 – внутренний медный гибкий вывод; 12 –стеклянный изолятор;13 – контакт охладителя; 14 – охладитель; 15 – управляющий электродРисунок 7.12 – Продольный разрез тиристора штыревой конструкции1211 – выпрямительный элемент; 2, 8 – серебряные прокладки; 3, 9 – медные основания; 4 – керамический корпус; 5 – манжет из меди; 6 – меднаямембрана; 7 – фторопластовое кольцо для центровки выпрямительного элемента; 10 – углубления для фиксации положения таблетки относительноохладителей; 11 – управляющий электродРисунок 7.13 – Продольный разрез тиристора таблеточной конструкции7.7 Параметры силовых тиристоровДля силовых ТС устанавливаются предельно допустимые значенияи характеризующие параметры (см.
подраздел 1.7).Предельно допустимые значения – это минимальные или максимальные значения, за пределами которых прибор может быть поврежден. Приводя их в справочной литературе, предприятие-изготовительинформирует о том, что если данный ТС в процессе эксплуатациивыйдет за указанные границы, то вероятнее всего он будет повреждени выйдет из строя. То есть изготовитель не гарантирует нормальнуюработу прибора при выходе за пределы этих величин.
Предельно допустимые значения определяются на основе расчетов и испытаний.Таблица 7.1 – Предельно допустимые значения силовыхтиристоровОбозначениезначенияUDRMОпределение значенияВ проводящем направлении и закрытом состоянииПовторяющееся импульсное прямое напряжение – максимально допустимое мгновенное значение напряжения, которое может выдержать закрытый ТС в прямом направлении один раз в 0,02 с (один раз за период питающей сети)не переходя в открытое состояние: U= 100К, где К –DRMкласс тиристора122Рисунок7.6Продолжение таблицы 7.1ОбозначениезначенияОпределение значенияUDWMРабочее импульсное прямое напряжение – максимально допустимое амплитудное значение напряжения, котороедлительно может выдержать закрытый ТС в прямом направлении не переходя в открытое состояние:UDWM = 0,8UDRM*)7.6UDSMНеповторяющееся импульсное прямое напряжение – максимально допустимое мгновенное значение напряжения,которое может выдержать закрытый ТС в прямом направлении один раз в 1 с не переходя в открытое состояние:UDSM = 1,11UDRM*)7.6U(BО)mМаксимальное напряжение переключения – прямое напряжение, при котором ТС переходит в открытое состояниепри токе управления равном нулю: U(BО)m = 1,25UDRM*)7.6,7.8ITAV mITSM⎛ diT ⎞⎜ dt ⎟⎝⎠critURRMВ проводящем направлении и открытом состоянииМаксимально допустимый средний прямой ток или предельный ток – максимально допустимое среднее за период значение тока, протекающего через ТС в прямом направлении, при котором температура p–n перехода не превыситмаксимально допустимуюУдарный неповторяющийся прямой ток – максимально допустимая амплитуда одиночного импульса прямого токадлительностью 10 мс, при котором температура p–n перехода ТС не превысит максимально допустимуюКритическая скорость нарастания тока в открытом состоянии – наибольшее значение скорости нарастания тока воткрытом состоянии ТС, при котором ТС остается в рабочем состоянииВ непроводящем направленииПовторяющееся импульсное обратное напряжение – максимально допустимое мгновенное значение напряжения, которое может выдержать ТС в обратном направлении одинраз в 0,02 с (один раз в период питающей сети):URRM = 100К, где К – класс тиристораРисунок7.14––7.6,7.8,7.14URWMРабочее импульсное обратное напряжение – максимальнодопустимое амплитудное значение напряжения, котороедлительно может выдержать ТС в обратном направлении:URWM = 0,8URRM*)7.6,7.8,7.14URSMНеповторяющееся импульсное обратное напряжение – максимально допустимое мгновенное значение напряжения,которое может выдержать ТС в обратном направленииодин раз в 1 с:URSM = 1,11URRM*)7.6,7.8,7.14123Окончание таблицы 7.1U(BR)Напряжение пробоя – максимально допустимое мгновенное значе7.6,ние напряжения, при котором обратный ток через тиристор превы7.8,шает заданное значение, и тиристор выходит из строя.7.14U(BR) = 1,25URRM*)ПрочиеTjmахМаксимально допустимая температура p–n перехода–TjminМинимально допустимая температура p–n перехода–Крутящий момент затяжки диодов штыревой конструкцииУсилие сжатия силовых диодов таблеточной конструкции––МF*) Приведенные коэффициенты являются общепринятыми иусредненными, которые можно применять при учебных и предварительных расчетах.
При реальном проектировании необходимо ихуточнить, используя документацию предприятия-изготовителя.Рисунок 7.14 – Значения и параметры силового тиристора на ВАХв открытом состоянии IT = f(UT) и в обратном направлении IR = f(UR)Характеризующие параметры – это параметры, которые показывают соответствующие свойства ТС, они проявляются в процессе егоработы и являются измеряемыми величинами. Приводя их в справочной литературе, предприятие-изготовитель утверждает, что приэксплуатации данного ТС эти параметры не выйдут за указанные гра124ницы. Если в процессе работы какой-либо параметр превысит указанные в паспортных данных численное значения, то это не значит,что прибор сразу же выйдет из строя. Просто в данном ТС, например, возрастут потери мощности, и он будет перегреваться.Таблица 7.2 – Характеризующие параметры силовыхтиристоровОбозначениепараметраIDILIH⎛ duD ⎞⎜ dt ⎟⎝⎠critОпределение параметраВ проводящем направлении и закрытом состоянииТок утечки – постоянный ток через закрытый ТС впрямом направленииТок включения – ток, при котором ТС переходит в открытое состояние при токе управления равном нулюТок удержания – минимальный прямой ток, поддерживающий ТС в открытом состоянии при токе управления равном нулюКритическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии – наибольшее значение скорости нарастания прямого напряжения на закрытомТС, которое не вызывает переключения ТС в открытое состояниеВ проводящем направлении и открытом состоянииРисунок7.67.67.6–UТMИмпульсное прямое падение напряжения – амплитуда прямого падения напряжения на ТС при протекании по нему амплитудного значения предельноготока равного πIFAV m7.14UТ(TO)Пороговое напряжение – значение прямого напряжения, определяемое точкой пересечения линии прямолинейной аппроксимации линейного участка прямойветви ВАХ с осью напряжений7.14rTДифференциальное сопротивление – значение сопротивления, определяемого по наклону линии прямолинейной аппроксимации прямой ветви ВАХ иликотангенс угла наклона линии прямолинейной аппроксимации и оси напряжений: rT = ΔUТ/ΔIТ7.14В непроводящем направленииIRRMIGTПовторяющийся импульсный обратный ток – амплитудное значение обратного тока ТС при приложениик нему URRMЦепи управленияОтпирающий ток управления – минимальный токуправления, при котором ТС включается при минимальном прямом напряжении1257.147.8Окончание таблицы 7.2ОбозначениепараметраОпределение параметраРисунокОтпирающее напряжение управления – минимальноепрямое напряжение на управляющем электроде, соответствующее отпирающему току управленияПрочиеUGTТепловое сопротивление «переход–корпус» – отношение разности температуры p–n перехода (Tj) и температуры корпуса ТС (Tс) к мощности потерь в ТС вустановившемся режиме (PF(AV))RthjcЗаряд восстановления – полный заряд, вытекающийиз ТС при переключении его с проводящего направления на непроводящееВремя обратного восстановления – интервал времениот момента, когда ток проходит через нулевое значение, изменяя направление с прямого на обратное,и до момента окончания времени обратного восстановленияВремя включения – интервал времени, в течение которого ТС включается отпирающим током управленияВремя выключения – интервал времени от момента,когда ток достигает нулевое значение, до момента,когда ТС способен выдержать прямое напряжение,не переходя в открытое состояниеQrrtrrtgttq––––––Расшифровка некоторых индексов значений и параметров тиристоров приведена в таблице А.1.7.8 Система обозначений силовых тиристоров123456 – 7 – 8 – 91011 – 12 – 131 – вид полупроводникового прибора (Т – тиристор );2 – тип тиристора (отсутствует – незапираемый с управлением покатоду, С – симистор, О – оптотиристор, Ф – фототиристор, З – запираемый, Д – тиристор-диод);3 – подвид тиристора (отсутствует – обычный, Л – лавинный, Ч– быстровыключающийся, Б – быстродействующий, И – быстровключающийся, импульсный);4 – порядковый номер модификации конструкции;1265 – цифра кодирующая габариты корпуса: для штыревых – размерпод ключ, для таблеточных – диаметр таблетки (см.
таблицу А.2);6 – обозначение конструктивного исполнения корпуса (см. таблицу А.3);7 – максимально допустимый средний прямой ток IТAV m, А;8 – класс К (URRM = 100 · К, В);⎛ du ⎞9 – группа по ⎜ D ⎟ (см. таблицу А.4);⎝ dt ⎠crit10 – группа по времени выключения tq (см. таблицы А.5 и А.6);11 – группа по времени включения tgt (см. таблицу А.7);12 – импульсное прямое падение напряжения UТM, В;13 – климатическое исполнение и категория размещения (У – дляумеренного климата и внутренней установки, УХЛ – для умеренного и холодного климата).Пример:Т253–1250–18–711–1,6–УХЛ2 – тиристор, незапираемый с управлением по катоду, обычный, второй модификации конструкции, диаметр таблетки 78 мм, таблеточной конструкции, максимально допустимый средний прямой ток IТAV m=1250 А, класс 18 (URRM=1800 В),критическая скорость нарастания прямого напряжения в закрытомсостоянии 1000 В/мкс, время выключения 500 мкс, время включения4 мкс, импульсное прямое напряжение UFM = 1,6 В, для умеренного ихолодного климата и наружной установки под навесом.7.9 Вопросы для самоконтроля1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
