Лекция (855794), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

В этом случае прибор (как и диод)проводить ток не может. Через тиристор протекает маленькийобратный тепловой ток. Это соответствует разомкнутомусостоянию ключа. При приложении положительного напряжения между анодом икатодом (плюс на аноде) тиристор также не проводит ток(Участок I вольтамперной характеристики). Это такжесоответствует разомкнутому состоянию ключа. При приложении положительного напряжения между анодом икатодом и при наличии импульса управления междууправляющим электродом и катодом тиристор начнетпропускать ток (участок III вольтамперной характеристики).Если управляющий сигнал убрать, то тиристор все равноостанется в открытом состоянии до тех пор пока анодноенапряжение не поменяет знак. Участок II является переходным участком от открытого кзакрытому состоянию тиристора.Промышленностью выпускаются однооперационные тиристоры укоторых импульс управления подается между управляющим электродом ианодом.

Символическое обозначение такого тиристора показано нарис.1.18,б.25Если тиристор можно не только открыть при положительном анодномнапряжении путем подачи положительного импульса управления науправляющий электрод, но и закрыть его путем подачи отрицательногоимпульса управления при положительном анодном напряжении, такойтиристор называется двухоперационный тиристор. Символическоеобозначение двухоперационного тиристора показано на рис.1.18,в.Если тиристор не имеет управляющего электрода, то он может бытьпереведен в открытое состояние, если положительное анодное напряжениепревысит некий порог переключения Uпер.

Выключится же он также приподаче отрицательного анодного напряжения. Такой тип тиристоров имеетназвание динистор и обозначается рис.1.18,г.Два тиристора, включенные встречно-параллельно позволяютконтролировать момент включения прибора, как при положительном, так ипри отрицательном значении питающего напряжения. Такой приборназывается симистор (его обозначение рис.1.18,д).Сочетание светодиода и тиристора, у которого управлениеосуществляется по световому лучу, называется оптронным тиристором.Обозначение оптронной тиристорной пары показано на рис.1.18,е.Если тиристор включен в электрическую цепь (рис.1.19,б) приположительном напряжении источника питания (плюс на аноде), тоE  U АКанодный ток I a .

Используя это соотношение, строится линияRнагрузки по двум точкам:1. UАК=E при Iа=0;2. Iа= E/R при UАК=0.Линия нагрузки пересекает вольтамперную характеристику в точках 1 и2. При отсутствии сигнала управления между управляющим электродом икатодом рабочая точка находится в точке 1, тиристор заперт и практическивсе напряжение питания прикладывается к тиристору (тиристорный ключнаходится в разомкнутом состоянии).При подаче управляющего сигнала в виде узкого импульса, тиристороткрывается, напряжение между анодом и катодом уменьшается (точка 2на вольтамперной характеристике), практически все напряжение питанияприкладывается к нагрузке, а ток нагрузки ограничивается толькосопротивлением R (тиристорный ключ находится в замкнутом состоянии).Устройство и принцип работы тиристораТиристор представляет четырехслойную структуру полупроводников сразличным типом проводимости p1- n1- p2- n2 (рис.1.19,а).26А+-(+)Iа=IЭpp1p1АТ2П1n1n1П2n1УЭIК0np2p2IК0pIКn =αn (IЭn+ iу)p2П3IКp =αp IЭpУЭТ1Кn2n2iуIк=IЭn+ iу+(-)Ка)б)-в)Рис.1.19От крайнего слоя p1 делается анодный вывод тиристора, другой крайнийслой n2 является катодом.

От слоя p2 делают вывод управляющегоэлектрода.Очевидно, что при отрицательном напряжении на аноде относительнокатода внутренние поля p-n переходов П1 и П3 будут складываться, ихпотенциальные барьеры возрастут и ток основных носителей через p-nпереходы будет отсутствовать. Для неосновных носителей суммарныеполя p-n переходов П1 и П3 будут оказывать ускоряющее воздействие, ноих мало, поэтому, как и в диодах, небольшой обратный ток неосновныхносителей весьма мал (участок IV вольтамперной характеристикирис.1.19,а).При подаче положительного напряжения на аноде относительно катодавнутренние поля p-n переходов П1 и П3 будут вычитаться, ихпотенциальные барьеры уменьшатся, но потенциальный барьер переходаП2 возрастет и ток основных носителей через этот p-n переход будетотсутствовать.

Поэтому и прямой ток тиристора также будет определятсямаленьким током неосновных носителей (тепловым током IК0).Этомурежиму соответствует участок I вольтамперной характеристикирис.1.19,а). Значит и при положительном анодном напряжении тиристорзаперт.Как видно на рис.1.19б, можно представить как две трехслойныхструктуры, представляющих из себя два транзистора p1-n1-p2 и n2-p2-n1,соединенных таким образом, что коллектор транзистора p1-n1-p2 являетсябазой транзистора n2-p2-n1, а коллектор транзистора n2-p2-n1 является базой27транзистора p1-n1-p2. Схематическое соединение такой структуры показанона рис.1.19,в.При подаче входного напряжения на управляющий электрод тиристора,появится базовый ток транзистора Т1, что приведет к появлению токаIК1=β∙IБ1. Как видно из рис.1.19,в, IК1= IБ1, В свою очередь IК2=β2∙IБ2, аIБ1=IК2.

Теперь, если входной сигнал отключить, оба транзистора будутнаходится в режиме насыщения и транзистор будет откры до тех пор, покане поменяется полярность анодного напряжения.Параметры тиристоровРазличают статические и динамические предельно допустимыепараметры тиристоров.К статическим параметрам относятся:Максимальнодопустимоеположительноеанодноенапряжение переключения Uпер ( то положительное анодноенапряжение при котором тиристор переходит в открытоесостояние при отсутствии управляющего сигнала, смотририс.1.19,а).

Тиристоры по допустимому анодному напряжениюделятся на классы. Каждый класс соответствует 100 вольтам. Тактиристор 8-го класса соответствует тиристору с допустимыманодным напряжением 800В.Максимальнодопустимоеотрицательноеанодноенапряжение переключения, или напряжение пробоя.Максимально допустимое среднее значение прямого токаIaмакс.доп.Среднее значение падения напряжения на тиристоре воткрытом состоянии ∆ Uак.Ток удержания тиристора Iуд (минимальная величинапрямого анодного тока тиристора, при котором прибор переходитв закрытое состояние, рис.1.19,а)Величина теплового тока тиристора (I0 ).Входная цепь характеризуется необходимыми значениямитока управления Iупр и напряжения Uупр импульсов управлениядля перевода транзистора в открытое состояние.Динамические параметры тиристоров: Время включения тиристора tвкл (время от момента подачиимпульса управления до момента снижения напряжения междуанодом и катодом и катодом до уровня, соответствующего 0,1 от28начального напряжения на запертом тиристоре.

(Обычно времявключения составляет доли или единицы микросекунд).di Предельная скорость нарастания анодного тока. Вdtсовременных тиристорах этот параметр достигает значений10÷100А/мкс. При превышении допустимой скорости нарастаниятока происходит локальный перегрев структуры и приборвыходит из строя. Предельная скорость нарастания анодного напряженияdu(десятки и сотни вольт за микросекунду). При превышенииdtдопустимой скорости нарастания напряжения между анодом икатодом закрытого тиристора прибор самопроизволинооткрывается при отсутствии управляющего сигнала, чтонарушает заданный алгоритм работы тиристорной схемы. Время восстановления управляющих свойств тиристораtвост. В зависимости от типа тиристора это время составляет отединиц до сотен микросекунд. Для выключения проводящеготиристора к нему необходимо приложить отрицательноенапряжение в течение времени tвост.

Если это время будетменьше,тотиристорвключитсяприприложенииположительного анодного напряжения при отсутствииуправляющего сигнала. Это нарушит работу тиристорногоустройства.29Лекция 2. Работа и расчет однофазных выпрямителей безфильтров2.1. Однофазный выпрямитель по схеме с нулевым выводом, работающийна активную нагрузкуСхема выпрямителя и временные диаграммы, поясняющие ее работу,приведены на рис. 2.1 и 2.2.i2аi1+U1е2аiaD1Id0е2вТв ++D2UdUaкRdРис. 2.1u1(e2)i1a02е2а3е2в4udUdб0t1idвId0ia(i2)гд0Iauaкt=0Uaк maxРис.

2.230Трансформатор Т имеет одну первичную обмотку и две вторичныеобмотки, соединенные последовательно и служит в этой схеме как длясогласования величины питающего напряжения и напряжения на нагрузке,так и для создания средней точки, служащей одним из полюсовнапряжения на нагрузке. Очевидно, что ЭДС на вторичных обмотках е2а ие2в относительно нулевой точки будут в противофазе (рис. 2.2.б). В каждыймомент времени проводит ток тот диод, потенциал анода которогоположителен. Так, для момента времени t1 (см. рис. 2.2,б), потенциал фазыа положителен. Значит, ток будет проводить диод D1. Поскольку падениенапряжения на диоде в проводящем состоянии близко к нулю, всенапряжение фазы а (е2а ) приложено к нагрузке.Через половину периода питающего напряжения фаза в становитсяположительной, начинает проводить ток диод D2 и к нагрузкеприкладывается напряжение фазы е2в с той же полярностью, как и впредыдущем полупериоде (см.

рис. 2.2,б). Далее процесс повторяется.прикладывается напряжение фазы е2в с той же полярностью, как и впредыдущем полупериоде. Далее процесс повторяется.Форма тока нагрузки (рис. 2.2,в) будет повторять форму напряжения(так как нагрузка чисто активная). Диоды D1 и D2 проводят ток нагрузкипоочередно. Поэтому ток диода повторяет форму тока нагрузки, нопротекать он будет только в течение полупериода питающего напряжения(рис.

2.2,г.).Форма и величина тока в первичной обмотке трансформатораопределяется током во вторичной обмотке трансформатора i2икоэффициентом трансформации трансформатора Кт (так как i1=i2/Kт). Напринципиальной схеме выпрямителя хорошо видно что токи вторичныхобмоток трансформатора фаз а и в протекают в разные стороны. Значит,индуцируемый в первичную обмотку трансформатора ток также будетразнополярный, и имеет синусоидальную форму (рис.

2.2,а). Изменениенапряжения на диоде во времени показано на рис. 2.2,д. Падениенапряжения на диоде близко к нулю на интервале проводимости тока. Наинтервале закрытого состояния диода (например диода D1 на интервале2) к диоду D1 прикладывается суммарное напряжение двух обмотоктрансформатора ( uak= е2а+ е2в = 2 е2 ) через открытый диод D2.Учитываявышеизложенноеможноприступитькрасчетупроанализированной схемы. Рассчитать выпрямитель – это значитопределить предельные значения токов и напряжений в различных ветвяхи точках схемы и по расчетным величинам выбрать элементы схемы:выбрать диоды, коэффициент трансформации трансформатора, сечениепроводов моточных изделий и мощность трансформатора от которойзависит сечение магнитопровода. Для выбора диодов необходимоопределить среднее значение тока, протекающего через диод имаксимальное значение напряжения, прикладываемое к диоду в закрытом31состоянии.

Характеристики

Список файлов лекций