Тиристорный выпрямитель: Трехфазный управляемый тиристорный выпрямитель напряжения: примеры практического применения.

Содержание

Выпрямитель на тиристорах схема: тиристорный мост

Тиристор как диод

При разработке регулируемого источника питания без высокочастотного преобразователя разработчик сталкивается с такой проблемой, что при минимальном выходном напряжении и большом токе нагрузки на регулирующем элементе стабилизатор рассеивается большая мощность. До настоящего времени в большинстве случаев эту проблему решали так: делали несколько отводов у вторичной обмотки силового трансформатора и разбивали весь диапазон регулировки выходного напряжения на несколько поддиапазонов. Такой принцип использован во многих серийных источниках питания, например, УИП-2 и более современных. Понятно, что использование источника питания с несколькими поддиапазонами усложняется, усложняется также дистанционное управление таким источником питания, например, от ЭВМ.

Выходом мне показалось использование управляемого выпрямителя на тиристоре т. к. появляется возможность создания источника питания, управляемого одной ручкой установки выходного напряжения или одним управляющим сигналом с диапазоном регулировки выходного напряжения от нуля (или почти от нуля) до максимального значения. Такой источник питания можно будет изготовить из готовых деталей, имеющихся в продаже.

К настоящему моменту управляемые выпрямители с тиристорами описаны и весьма подробно в книгах по источникам питания, но практически в лабораторных источниках питания применяются редко. В любительских конструкциях они также редко встречаются (кроме, конечно, зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов). Надеюсь, что настоящая работа поможет изменить это положение дел.

В принципе, описанные здесь схемы могут быть применены для стабилизации входного напряжения высокочастотного преобразователя, например, как это сделано в телевизорах “Электроника Ц432”. Приведенные здесь схемы могут также быть использованы для изготовления лабораторных источников питания или зарядных устройств.

Описание своих работ я привожу не в том порядке как я их проводил, а более или менее упорядочено. Сначала рассмотрим общие вопросы, затем “низковольтные” конструкции типа источников питания для транзисторных схем или зарядки аккумуляторов и затем “высоковольтные” выпрямители для питания схем на электронных лампах.

Работа тиристорного выпрямителя на емкостную нагрузку

В литературе описано большое количество тиристорных регуляторов мощности, работающих на переменном или пульсирующем токе с активной (например, лампы накаливания) или индуктивной (например, электродвигатель) нагрузкой. Нагрузкой же выпрямителя обычно является фильтр в котором для сглаживания пульсаций применяются конденсаторы, поэтому нагрузка выпрямителя может иметь емкостный характер.

Рассмотрим работу выпрямителя с тиристорным регулятором на резистивно-емкостную нагрузку. Схема подобного регулятора приведена на рис. 1.

Рис. 1.

Здесь для примера показан двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, однако он может быть выполнен и по другой схеме, например, мостовой. Иногда тиристоры кроме регулирования напряжения на нагрузке Uн выполняют также функцию выпрямительных элементов (вентилей), однако такой режим допускается не для всех тиристоров (тиристоры КУ202 с некоторыми литерами допускают работу в качестве вентилей). Для ясности изложения предположим, что тиристоры используются только для регулирования напряжения на нагрузке Uн, а выпрямление производится другими приборами.

Принцип работы тиристорного регулятора напряжения поясняет рис. 2. На выходе выпрямителя (точка соединения катодов диодов на рис. 1) получаются импульсы напряжения (нижняя полуволна синусоиды “вывернута” вверх), обозначенные Uвыпр. Частота пульсаций fп на выходе двухполупериодного выпрямителя равна удвоенной частоте сети, т. е. 100Hz при питании от сети 50Hz. Схема управления подает на управляющий электрод тиристора импульсы тока (или света если применен оптотиристор) с определенной задержкой tз относительно начала периода пульсаций, т. е. того момента, когда напряжение выпрямителя Uвыпр становится равным нулю.

Рис. 2.

Рисунок 2 выполнен для случая, когда задержка tз превышает половину периода пульсаций. В этом случае схема работает на падающем участке волны синусоиды. Чем больше задержка момента включения тиристора, тем меньше получится выпрямленное напряжение Uн на нагрузке. Пульсации напряжения на нагрузке Uн сглаживаются конденсатором фильтра Cф. Здесь и далее сделаны некоторые упрощения при рассмотрении работы схем: выходное сопротивление силового трансформатора считается равным нулю, падение напряжения на диодах выпрямителя не учитывается, не учитывается время включения тиристора. При этом получается что подзаряд емкости фильтра Cф происходит как бы мгновенно. В реальности после подачи запускающего импульса на управляющий электрод тиристора заряд конденсатора фильтра занимает некоторое время, которое, однако, обычно намного меньше периода пульсаций Тп.

Теперь представим, что задержка момента включения тиристора tз равна половине периода пульсаций (см. рис. 3). Тогда тиристор будет включаться, когда напряжение на выходе выпрямителя проходит через максимум.

Рис. 3.

В этом случае напряжение на нагрузке Uн также будет наибольшим, примерно таким же, как если бы тиристорного регулятора в схеме не было (пренебрегаем падением напряжения на открытом тиристоре).

Здесь мы и сталкиваемся с проблемой. Предположим, что мы хотим регулировать напряжение на нагрузке почти от нуля до наибольшего значения, которое можно получить от имеющегося силового трансформатора. Для этого с учетом сделанных ранее допущения потребуется подавать на тиристор запускающие импульсы ТОЧНО в момент, когда Uвыпр проходит через максимум, т. е. tз=Tп/2. С учетом того, что тиристор открывается не моментально, а подзарядка конденсатора фильтра Cф также требует некоторого времени, запускающий импульс нужно подать несколько РАНЬШЕ половины периода пульсаций, т. е. tз<Tп/2. Проблема в том, что во-первых сложно сказать насколько раньше, т. к. это зависит от таких причин, которые при расчете точно учесть сложно, например, времени включения данного экземпляра тиристора или полного (с учетом индуктивностей) выходного сопротивления силового трансформатора. Во-вторых, даже если произвести расчет и регулировку схемы абсолютно точно, время задержки включения tз, частота сети, а значит, частота и период Tп пульсаций, время включения тиристора и другие параметры со временем могут измениться. Поэтому для того чтобы получить наибольшее напряжение на нагрузке Uн возникает желание включать тиристор намного раньше половины периода пульсаций.

Предположим, что так мы и поступили, т. е. установили время задержки tз намного меньшее Тп/2. Графики, характеризующие работу схемы в этом случае приведены на рис. 4. Заметим, что если тиристор откроется раньше половины полупериода, он будет оставаться в открытом состоянии пока не закончится процесс заряда конденсатора фильтра Cф (см. первый импульс на рис. 4).

Рис. 4.

Оказывается, что при малом времени задержки tз возможно возникновение колебаний выходного напряжения регулятора. Они возникают в том случае, если в момент подачи на тиристор запускающего импульса напряжение на нагрузке Uн оказывается больше напряжения на выходе выпрямителя Uвыпр. В этом случае тиристор оказывается под обратным напряжением и не может открыться под действием запускающего импульса. Один или несколько запускающих импульсов могут быть пропущены (см. второй импульс на рис. 4). Следующее включение тиристора произойдет когда конденсатор фильтра разрядится и в момент подачи управляющего импульса тиристор будет находиться под прямым напряжением.

Вероятно, наиболее опасным является случай, когда оказывается пропущен каждый второй импульс. В этом случае через обмотку силового трансформатора будет проходить постоянный ток, под действием которого трансформатор может выйти из строя.

Для того чтобы избежать появления колебательного процесса в схеме тиристорного регулятора вероятно можно отказаться от импульсного управления тиристором, но в этом случае схема управления усложняется или становится неэкономичной. Поэтому автор разработал схему тиристорного регулятора в которой тиристор нормально запускается управляющими импульсами и колебательного процесса не возникает. Такая схема приведена на рис. 5.

Рис. 5.

Здесь тиристор нагружен на пусковое сопротивление Rп, а конденсатор фильтра Cф и нагрузка Rн подключены через пусковой диод VDп. В такой схеме запуск тиристора происходит независимо от напряжения на конденсаторе фильтра Cф. После подачи запускающего импульса на тиристор его анодный ток сначала начинает проходить через пусковое сопротивление Rп и, затем, когда напряжение на Rп превысит напряжение на нагрузке Uн, открывается пусковой диод VDп и анодный ток тиристора подзаряжает конденсатор фильтра Cф. Сопротивление Rп выбирается такой величины чтобы обеспечить устойчивый запуск тиристора при минимальном времени задержки запускающего импульса tз. Понятно, что на пусковом сопротивлении бесполезно теряется некоторая мощность. Поэтому в приведенной схеме предпочтительно использовать тиристоры с малым током удержания, тогда можно будет применить пусковое сопротивление большой величины и уменьшить потери мощности.

Схема на рис. 5 имеет тот недостаток, что ток нагрузки проходит через дополнительный диод VDп, на котором бесполезно теряется часть выпрямленного напряжения. Этот недостаток можно устранить, если подключить пусковое сопротивление Rп к отдельному выпрямителю. Схема с отдельным выпрямителем управления, от которого питается схема запуска и пусковое сопротивление Rп приведена на рис. 6. В этой схеме диоды выпрямителя управления могут быть маломощными т. к. ток нагрузки протекает только через силовой выпрямитель.

Рис. 6.

Низковольтные источники питания с тиристорным регулятором

Ниже приводится описание нескольких конструкций низковольтных выпрямителей с тиристорным регулятором. При их изготовлении я взял за основу схему тиристорного регулятора, применяемого в устройствах для заряда автомобильных аккумуляторов (см. рис. 7). Эта схема успешно применялась моим покойным товарищем А. Г. Спиридоновым.

Рис. 7.

Элементы, обведенные на схеме (рис. 7), устанавливались на небольшой печатной плате. В литературе описано несколько подобных схем, отличия между ними минимальны, в основном, типами и номиналами деталей. В основном отличия такие:

1. Применяют времязадающие конденсаторы разной емкости, т. е. вместо 0.5mF ставят 1mF, и, соответственно, переменное сопротивление другой величины. Для надежности запуска тиристора в своих схемах я применял конденсатор на 1mF.

2. Параллельно времязадающему конденсатору можно не ставить сопротивление (3kW на рис. 7). Понятно, что при этом может потребоваться переменное сопротивление не на 15kW, а другой величины. Влияние сопротивления, параллельного времязадающему конденсатору на устойчивость работы схемы я пока не выяснил.

3. В большинстве описанных в литературе схем применяются транзисторы типов КТ315 и КТ361. Порою они выходят из строя, поэтому в своих схемах я применял более мощные транзисторы типов КТ816 и КТ817.

4. К точке соединения базы pnp и коллектора npn транзисторов может быть подключен делитель из сопротивлений другой величины (10kW и 12kW на рис. 7).

5. В цепи управляющего электрода тиристора можно установить диод (см. на схемах, приведенных ниже). Этот диод устраняет влияние тиристора на схему управления.

Схема (рис. 7) приведена для примера, несколько подобных схем с описаниями можно найти в книге “Зарядные и пуско-зарядные устройства: Информационный обзор для автолюбителей / Сост. А. Г. Ходасевич, Т. И. Ходасевич -М.:НТ Пресс, 2005”. Книга состоит из трех частей, в ней собраны чуть ли не все зарядные устройства за историю человечества.

Простейшая схема выпрямителя с тиристорным регулятором напряжения приведена на рис. 8.

Рис. 8.

В этой схеме использован двухполупериодный выпрямитель со средней точкой т. к. в ней содержится меньше диодов, поэтому нужно меньше радиаторов и выше КПД. Силовой трансформатор имеет две вторичные обмотки на переменное напряжение 15V. Схема управления тиристором здесь состоит из конденсатора С1, сопротивлений R1-R6, транзисторов VT1 и VT2, диода VD3.

Рассмотрим работу схемы. Конденсатор С1 заряжается через переменное сопротивление R2 и постоянное R1. Когда напряжение на конденсаторе C1 превысит напряжение в точке соединения сопротивлений R4 и R5, открывается транзистор VT1. Коллекторный ток транзистора VT1 открывает VT2. В свою очередь, коллекторный ток VT2 открывает VT1. Таким образом, транзисторы лавинообразно открываются и происходит разряд конденсатора C1 в управляющий электрод тиристора VS1. Так получается запускающий импульс. Изменяя переменным сопротивлением R2 время задержки запускающего импульса, можно регулировать выходное напряжение схемы. Чем больше это сопротивление, тем медленнее происходит заряд конденсатора C1, больше время задержки запускающего импульса и ниже выходное напряжение на нагрузке.

Постоянное сопротивление R1, включенное последовательно с переменным R2 ограничивает минимальное время задержки импульса. Если его сильно уменьшить, то при минимальном положении переменного сопротивления R2 выходное напряжение будет скачком исчезать. Поэтому R1 подобрано таким образом чтобы схема устойчиво работала при R2 в положении минимального сопротивления (соответствует наибольшему выходному напряжению).

В схеме использовано сопротивление R5 мощностью 1W только потому, что оно попалось под руку. Вероятно вполне достаточно будет установить R5 мощностью 0.5W.

Сопротивление R3 установлено для устранения влияния наводок на работу схемы управления. Без него схема работает, но чувствительна, например, к прикосновению к выводам транзисторов.

Диод VD3 устраняет влияние тиристора на схему управления. На опыте я проверил и убедился что с диодом схема работает устойчивее. Короче, не нужно скупиться, проще поставить Д226, коих запасы неисчерпаемы и сделать надежно работающее устройство.

Сопротивление R6 в цепи управляющего электрода тиристора VS1 повышает надежность его работы. Иногда это сопротивление ставят большей величины или не ставят вовсе. Схема без него обычно работает, но тиристор может самопроизвольно открываться под действием помех и утечек в цепи управляющего электрода. Я установил R6 величиной 51W как рекомендовано в справочных данных тиристоров КУ202.

Сопротивление R7 и диод VD4 обеспечивают надежный запуск тиристора при малом времени задержки запускающего импульса (см. рис. 5 и пояснения к нему).

Конденсатор C2 сглаживает пульсации напряжения на выходе схемы.

В качестве нагрузки при опытах регулятором использовалась лампа от автомобильной фары.

Схема с отдельным выпрямителем для питания цепей управления и запуска тиристора приведена на рис. 9.

Рис. 9.

Достоинством данной схемы является меньшее число силовых диодов, требующих установки на радиаторы. Заметим, что диоды Д242 силового выпрямителя соединены катодами и могут быть установлены на общий радиатор. Анод тиристора соединенный с его корпусом подключен к “минусу” нагрузки.

Монтажная схема этого варианта управляемого выпрямителя приведена на рис. 10.

Рис. 10.

Для сглаживания пульсаций выходного напряжения может быть применен LC-фильтр. Схема управляемого выпрямителя с таким фильтром приведена на рис. 11.

Рис. 11.

Я применил именно LC-фильтр по следующим соображениям:

1. Он более устойчив к перегрузкам. Я разрабатывал схему для лабораторного источника питания, поэтому перегрузки его вполне возможны. Замечу, что даже если сделать какую-либо схему защиты, то у нее будет некоторое время срабатывания. За это время источник питания не должен выходить из строя.

2. Если сделать транзисторный фильтр, то на транзисторе обязательно будет падать некоторое напряжение, поэтому КПД будет низкий, а транзистору может потребоваться радиатор.

В фильтре использован серийный дроссель Д255В.

Рассмотрим возможные модификации схемы управления тиристором. Первая из них показана на рис. 12.

Рис. 12.

Обычно времязадающую цепь тиристорного регулятора делают из включенных последовательно времязадающего конденсатора и переменного сопротивления. Иногда удобно построить схему так, чтобы один из выводов переменного сопротивления был подключен к “минусу” выпрямителя. Тогда можно включить переменное сопротивление параллельно конденсатору, как сделано на рисунке 12. Когда движок находится в нижнем по схеме положении, основная часть тока, проходящего через сопротивление 1.1kW поступает во времязадающий конденсатор 1mF и быстро заряжает его. При этом тиристор запускается на “макушках” пульсаций выпрямленного напряжения или немного раньше и выходное напряжение регулятора получается наибольшим. Если движок находится в верхнем по схеме положении, то времязадающий конденсатор закорочен и напряжение на нем никогда не откроет транзисторы. При этом выходное напряжение будет равно нулю. Меняя положение движка переменного сопротивления, можно изменять силу тока, заряжающего времязадающий конденсатор и, таким образом, время задержки запускающих импульсов.

Иногда требуется производить управление тиристорным регулятором не при помощи переменного сопротивления, а от какой-нибудь другой схемы (дистанционное управление, управление от вычислительной машины). Бывает, что детали тиристорного регулятора находятся под большим напряжением и непосредственное присоединение к ним опасно. В этих случаях вместо переменного сопротивления можно использовать оптрон.

Рис. 13.

Пример включения оптрона в схему тиристорного регулятора показан на рис. 13. Здесь используется транзисторный оптрон типа 4N35. База его фототранзистора (вывод 6) соединена через сопротивление с эмиттером (вывод 4). Это сопротивление определяет коэффициент передачи оптрона, его быстродействие и устойчивость к изменениям температуры. Автор испытал регулятор с указанным на схеме сопротивлением 100kW, при этом зависимость выходного напряжения от температуры оказалась ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ, т. е. при очень сильном нагреве оптрона (оплавилась полихлорвиниловая изоляция проводов) выходное напряжение уменьшалось. Вероятно, это связано с уменьшением отдачи светодиода при нагреве. Автор благодарит С. Балашова за советы по использованию транзисторных оптронов.

Рис. 14.

При регулировке схемы управления тиристором иногда бывает полезна подстройка порога срабатывания транзисторов. Пример такой подстройки показан на рис. 14.

Рассмотрим также пример схемы с тиристорным регулятором на большее напряжение (см. рис. 15). Схема питается от вторичной обмотки силового трансформатора ТСА-270-1, дающей переменное напряжение 32V. Номиналы деталей, указанные на схеме, подобраны под это напряжение.

Рис. 15.

Схема на рис. 15 позволяет плавно регулировать выходное напряжение от 5V до 40V, что достаточно для большинства устройств на полупроводниковых приборах, таким образом, эту схему можно взять за основу при изготовлении лабораторного источника питания.

Недостатком этой схемы является необходимость рассеивать достаточно большую мощность на пусковом сопротивлении R7. Понятно, что чем меньше ток удержания тиристора, тем больше может быть величина и меньше мощность пускового сопротивления R7. Поэтому здесь предпочтительно использовать тиристоры с малым током удержания.

Заметим также следующее. Часто в схемах тиристорных регуляторов применяют пороговые элементы с неизменным порогом срабатывания. При макетировании схемы автор решил так поступить чтобы обеспечить подачу в управляющий электрод тиристора импульсов постоянной амплитуды. Попытка стабилизировать порог срабатывания транзисторной схемы управления привела к ухудшению стабильности ее работы. Поэтому от стабилизации напряжения на конденсаторе C1, при котором открываются транзисторы было решено отказаться; к точке соединения базы VT1 и коллектора VT2 подключен делитель R4R5, питающийся пульсирующим напряжением с выпрямителя на диодах VD1-VD4. В этом случае схема работает устойчиво и в ней не замечено паразитных колебаний.

Кроме обычных тиристоров в схеме тиристорного регулятора может быть использован оптотиристор. На рис. 16. приведена схема с оптотиристором ТО125-10.

Рис. 16.

Здесь оптотиристор просто включен вместо обычного, но т.к. его фототиристор и светодиод изолированы друг от друга, схемы его применения в тиристорных регуляторах могут быть и другими. Заметим, что благодаря малому току удержания тиристоров ТО125 пусковое сопротивление R7 требуется менее мощное, чем в схеме на рис. 15. Поскольку автор опасался повредить светодиод оптотиристора большими импульсными токами, в схему было включено сопротивление R6. Как оказалось, схема работает и без этого сопротивления, причем без него схема лучше работает при низких напряжениях на выходе.

Высоковольтные источники питания с тиристорным регулятором

При разработке высоковольтных источников питания с тиристорным регулятором за основу была взята схема управления оптотиристором, разработанная В. П. Буренковым (ПРЗ) для сварочных аппаратов. Для этой схемы разработаны и выпускаются печатные платы. Автор выражает благодарность В. П. Буренкову за образец такой платы. Схема одного из макетов регулируемого выпрямителя с использованием платы конструкции Буренкова приведена на рис. 17.

Рис. 17.

Детали, установленные на печатной плате обведены на схеме пунктиром. Как видно из рис. 16, на плате установлены гасящие сопротивления R1 и R2, выпрямительный мост VD1 и стабилитроны VD2 и VD3. Эти детали предназначены для питания от сети 220V. Чтобы испытать схему тиристорного регулятора без переделок в печатной плате, использован силовой трансформатор ТБС3-0,25У3, вторичная обмотка которого подключена таким образом, что с нее снимается переменное напряжение 200V, т. е. близкое к нормальному питающему напряжению платы. Схема управления работает аналогично описанным выше, т. е. конденсатор С1 заряжается через подстроечное сопротивление R5 и переменное сопротивление (установлено вне платы) до того момента, пока напряжение на нем не превысит напряжение на базе транзистора VT2, после чего транзисторы VT1 и VT2 открываются и происходит разряд конденсатора С1 через открывшиеся транзисторы и светодиод оптронного тиристора.

Достоинством данной схемы является возможность подстройки напряжения, при котором открываются транзисторы (при помощи R4), а также минимального сопротивления во времязадающей цепи (при помощи R5). Как показывает практика, иметь возможность такой подстройки весьма полезно, особенно если схема собирается в любительских условиях из случайных деталей. При помощи подстроечных сопротивлений R4 и R5 можно добиться регулировки напряжения в широких пределах и устойчивой работы регулятора.

С этой схемы я начинал свои ОКР по разработке тиристорного регулятора. В ней же и был обнаружен пропуск запускающих импульсов при работе тиристора на емкостную нагрузку (см. рис. 4). Желание повысить стабильность работы регулятора привело к появлению схемы рис. 18. В ней автор опробовал работу тиристора с пусковым сопротивлением (см. рис 5.

Рис. 18.

В схеме рис. 18. использована та же плата, что и в схеме рис. 17, только с нее удален диодный мост, т.к. здесь используется один общий для нагрузки и схемы управления выпрямитель. Заметим, что в схеме на рис. 17 пусковое сопротивление подобрано из нескольких параллельно включенных чтобы определить максимально возможное значение этого сопротивления, при котором схема начинает устойчиво работать. Между катодом оптотиристора и конденсатором фильтра включено проволочное сопротивление 10W. Оно нужно для ограничения бросков тока через опторитистор. Пока это сопротивление не было установлено, после поворота ручки переменного сопротивления оптотиристор пропускал в нагрузку одну или несколько целых полуволн выпрямленного напряжения.

На основании проведенных опытов была разработана схема выпрямителя с тиристорным регулятором, пригодная для практического использования. Она приведена на рис. 19.

Рис. 19.

Данная схема (рис. 19) может быть использована как лабораторный источник питания для конструкций на электронных лампах, для налаживания импульсных источников питания и пр. Рассмотрим особенности схемы. Оптотиристор ТО125 кроме того, что имеет относительно малый ток удержания, позволяет соединить схему управления с общим проводом, что упрощает ее наладку, дистанционное управление. Поскольку схема управления и переменное сопротивление находятся под низкими напряжениями, прикосновение к ним безопасно. Схема управления и нагрузка питаются от одного выпрямителя на диодах VD1-VD4. Питание подается на схему управления через гасящие сопротивления R1A-R1E. При налаживании выяснилось, что схема работает устойчивее, если стабилитроны VD5 и VD6 зашунтировать сопротивлением R9. Без этого сопротивления при малом выходном напряжении (регулятор в положении наибольшего сопротивления) в схеме возникали паразитные колебания. При установленном сопротивлении R9 напряжение на катоде стабилитрона VD5 имеет вид половин синусоиды, верхушки которой могут быть ограничены стабилитронами VD5 и VD6. Также оказалось, что точка соединения базы транзистора VT2 и коллектора VT1 очень чувствительна к действию наводок. Например, работу регулятора нарушало прикосновение к этой точке пальцем. После установки сопротивления R10 чувствительность схемы управления к действию наводок значительно уменьшилась. Использован силовой трансформатор ТСА-270-1 от цветных ламповых телевизоров. Схема рис. 18 была собрана на печатной плате SCR1M0, см. рис. 19.

Рис. 20.

Печатная плата SCR1M0 (рис. 20) разработана для установки на нее современных малогабаритных электролитических конденсаторов и проволочных сопротивлений в керамическом корпусе типа SQP. Автор выражает благодарность Р. Пеплову за помощь с изготовлением и испытанием этой печатной платы.

Поскольку автор разрабатывал выпрямитель с наибольшим выходным напряжением 500V, потребовалось иметь некоторый запас по выходному напряжению на случай снижения напряжения сети. Увеличить выходное напряжение оказалось возможным если пересоединить обмотки силового трансформатора, как показано на рис. 21.

Рис. 21.

Замечу также, что схема рис. 19 и плата рис. 20 разработаны с учетом возможности их дальнейшего развития. Для этого на плате SCR1M0 имеются дополнительные выводы от общего провода GND1 и GND2, от выпрямителя DC1

Разработка и налаживание выпрямителя с тиристорным регулятором SCR1M0 проводились совместно со студентом Р. Пеловым в ПГУ. C его помощью были сделаны фотографии модуля SCR1M0 и осциллограмм.

Рис. 22. Вид модуля SCR1M0 со стороны деталей

Рис. 23. Вид модуля SCR1M0 со стороны пайки

Рис. 24. Вид модуля SCR1M0 сбоку

Таблица 1. Осциллограммы при малом напряжении

№ п/п

Минимальное положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

2 В/дел

2 мс/дел

3

т.соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

50 В/дел

2 мс/де

Таблица 2. Осциллограммы при среднем напряжении

№ п/п

Среднее положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

2 В/дел

2 мс/дел

3

т.соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

Таблица 3. Осциллограммы при максимальном напряжении

№ п/п

Максимальное положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

1 В/дел

2 мс/дел

3

т.соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

По ходу налаживания схемы была выявлена ее склонность к паразитным колебаниям “выбросам” при малом (менее 100V) выходном напряжении. Т. е. в течение некоторого времени регулятор работает нормально и дает, скажем, 30V выходного напряжения, потом дает выброс вольт в 400, потом снова работает нормально, потом снова выброс и т. д. Возникло подозрение, что это явление возникает из-за того, что тиристор не успевает закрыться если он был открыт в самом конце полупериода. Тогда он может оставаться некоторое время открытым и пропустить ВЕСЬ следующий полупериод.

Чтобы избавиться от этого недостатка схема регулятора была изменена. Было установлено два тиристора – каждый на свой полупериод. С этими изменениями схема испытывалась несколько часов и “выбросов” замечено не было.

Источник: http://shemu.ru/266-vypryamiteli-s-tiristornym-regulyatorom-napryazheniya

Мостовая схема параллельного тиристорного инвертора. Принцип работы схемы

В цепях постоянного тока выключение тиристора обеспечивается путём включения параллельно тиристору ранее заряженного конденсатора с напряжением, полярность которого обратна по отношению к тиристору (принудительная коммутация). Рис. 2.

Рис. 2 Мостовая схема параллельного тиристорного инвертора

По способу включения конденсатора С с нагрузкой тиристорные инверторы делят на: параллельные, последовательные и последовательно-параллельные.

Принцип действия мостового инвертора (рис. 2):

Тиристоры открываются попарно (VS1 и VS3, VS2 и VS4) на время равное Т / 2 под воздействием положительных импульсов тока, которые подаются от схемы управления в управляющие электроды тиристоров. Выходной ток инвертора распределяется между нагрузкой и конденсатором, заряжая конденсатор полярностью, указанной на рисунке 2 без скобок. При t = T/2 схема управления посылает импульсы и включает тиристоры VS2 и VS4. Конденсатор оказывается закороченным. Ток заряда конденсатора, протекая навстречу анодному току тиристоров VS1 и VS3, уменьшает его до 0 практически мгновенно из-за малости сопротивления в контуре разряда конденсатора через тиристоры.

После падения анодного тока тиристоров VS1 и VS3 до 0 к ним прикладывается обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе. VS1 и VS3 запираются. Конденсатор перезаряжается через VS2 и VS4, приобретая противоположную. Полярность, необходимую для осуществления коммутации на следующем полупериоде, когда включаются VS1 и VS3. Перезаряд конденсатора должен быть медленным.

Контрольные вопросы:

1. Что такое тиристорный инвертор?

2. Какие элементы в качестве коммутационных использует в тиристорных инверторах?

3. Где применяют тиристорные инверторы?

4. Принцип работы инвертора тока и инвертора напряжения?

5. Какое назначение дросселя на входе схемы инвертора тока?

6. Зачем необходим конденсатор, подключенный параллельно к источнику питания, в схеме инвертора напряжения?

7. В чем заключается главная проблема при проектировании инверторов?

8. Что такое принудительная коммутация, т.е. как осуществляется выключение тиристора в цепях постоянного тока?

ИНВЕРТОРЫ, ВЕДОМЫЕ СЕТЬЮ

Как уже отмечалось, инвертированием называется процесс преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Если при этом приемная часть такого преобразователя (нагрузка) не имеет других источников питания, то инвертор называется автономным. Если же инвертор преобразует энергию постоянного тока и отдает ее в сеть, где есть другие источники, то он называется инвертором, ведомым сетью (ИВС), или просто ведомым.

ИВС выполняют практически по таким же схемам, что и управляемые выпрямители. На рис. 1, а показана простейшая схема однофазного двухполупериодного ИВС. В качестве источника энергии используется обычная машина постоянного тока (МПТ), которая может работать в режиме как двигателя, так и генератора.

Рис. 1. Однофазный ведомый инвертор (а) и диаграммы его работы (б-д)

Выходным звеном инвертора, работающего на сеть переменного тока, является трансформатор, параметры которого (количество обмоток и число витков) определяют значение и число фаз получаемого переменного напряжения.

Для получения такого напряжения необходимо обеспечить периодический переход тока из одной обмотки в другую. Это достигается путем прерывания постоянного тока и распределения его по фазам трансформатора с помощью управляемых вентилей.

Чтобы изменить направление потока энергии, следует изменить знак мощности , развиваемой выпрямителем.

Так как направление тока изменить нельзя вследствие односторонней проводимости тиристоров, то изменить знак Pd можно только изменением знака , что достигается в управляемом выпрямителе увеличением угла управления

При выпрямлении источником энергии является сеть, поэтому при кривая тока , потребляемого от сети, совпадает по фазе с напряжением питания (рис. 1,б). Если , то форма тока близка к прямоугольной, тиристор VD1 работает в первом полупериоде, VD2 — во втором и машина работает в двигательном режиме (рис. 1, в, полярность на клеммах указана на рис. 1, а).

При работе схемы в качестве инвертора источником питания служит машина постоянного тока, причем полярность на ее клеммах — обратная (на рис. 1, а в скобках).

Изменение полярности источника постоянного тока одно из обязательных условий перехода схемы в режим инвертирования. При этом фазовый сдвиг между составит (рис. 1,г), а тиристоры будут работать в обратной последовательности: в первом полупериоде — VD2, во втором — VD1 (рис. 1, д).

Таким образом, тиристоры находятся в открытом состоянии при отрицательной полярности напряжений вторичных обмоток трансформатора, при этом осуществляются поочередное подключение обмоток трансформатора через дроссель к источнику постоянного тока и передача энергии в сеть.

Ранее проводивший тиристор запирается под действием обратного напряжения сети со стороны вторичных обмоток, отсюда и название инвертора — ведомый.

К ранее проводившему тиристору при отпирании очередного прикладывается обратное напряжение, равное сумме напряжений двух вторичных обмоток только в том случае, если очередной тиристор отпирается в момент, когда на подключенной к нему обмотке имеет место напряжение положительной полярности. Т. е. реальное значение угла а должно быть меньше п на некоторый угол , иначе говоря , или

, или (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма работы тиристора в ИВС

Если же очередной тиристор будет отпираться при , то условие запирания ранее проводившего тиристора не будет выполнено, он останется открытым, будет создана цепь короткого замыкания источника постоянного тока через вторичные обмотки трансформатора и ИВС выйдет из строя. Такое явление называется опрокидыванием инвертора.

Таким образом, второе условие перехода схемы в режим инвертирования — протекание тока через тиристоры при отрицательном напряжении на обмотках.

Трехфазные инверторы применяются значительно чаще чем одно­фазные. Схема трехфазного ИВС подобна данной схеме, только вместо нагрузки последовательно с дросселем включается источник постоянного тока, а выходной частью схемы служит первичная обмотка трансформатора, включенная на ведомую сеть. Характеристики и параметры трехфазного ИВС аналогичны однофазному..34эм.03.12.14г.

Лекция № 6

«Силовые схемы полупроводниковых преобразователей»(ПП)

В основе всех силовых ПП лежат трехфазные мостовые или, реже, лу­чевые (нулевые) вентильные группы (рис. 9.7).

Силовая схема трехфазного мостового управляемого выпрямителя и трехфазного ведомого сетью инвертора состоят из одной мостовой вен­тильной группы. При этом силовые схемы выпрямителя и инвертора не отличаются между собой (рис. 9.7, б),

Рис. 9.7. Вентильные группы: а – лучевые; б – мостовые

Преобразователь частоты со звеном постоянного тока состоит из двух мостовых вентильных групп, включенных последовательно, одна из кото­рых работает в режиме выпрямителя, а другая – инвертора.

В качестве вы­прямителя применяют неуправляемый или управляемый выпрямитель, в качестве инвертора – автономный или ведомый инвертор.

Силовая схема двухзвенного преобразователя частоты на базе ведомого инвертора пред­ставлена на рис. 9.8.

Рис. 9.8, ППЧ со звеном постоянного тока на базе ВИ; 1 – управляемый выпрямитель; 2 – ведомый инвертор; 3 – дроссель

Данный преобразователь является обратимым, т.е. может проводить электроэнергию в обоих направлениях.

Двухзвенные преобразователи на базе Автономного Инвертора сложнее и дороже, однако могут работать на сеть с любой нагрузкой и не требуют источника ЭДС в питающей сети.

Принципиальная схема силовой части двухзвенного ПП на базе АИ представлена на рис. 9.9.

Рис. 9.9. ППЧ со звеном постоянного тока на базе АИ: 1 – неуправляемый выпрямитель;2 – автономный инвертор напряжения

Силовая схема автономного инвертора состоит из трех вентильных мостов.

Два диодных моста работают в режиме неуправляемых выпрямите­лей, а мост на транзисторах – в режиме автономного инвертора.

Второй неуправляемый мостовой выпрямитель на диодах, включенный встречно параллельно инвертору, необходим для исключения электрического пробоя транзисторов при их коммутации.

Конденсатор в звене постоянного тока является для преобразователя источником напряжения.

Непосредственные полупроводниковые преобразователи частоты (ППЧ) могут проводить электрическую энергию в обоих направлениях, т.е. являются обратимыми.

КПД у данных преобразователей несколько выше, чем у двухзвенных.

Недостатком является ограничение величины выходной частоты, как правило, на уровне 30 — 40 % от входной.

Кроме того, общее количество вентилей у данных преобразователей выше, что повышает их стоимость, усложняет систему управления, повышает массу и габариты.

По схеме соединения силовой цепи непосредственные ППЧ могут выполняться с нулевыми (лучевыми) или мостовыми вентильными группа­ми.

Принципиальная схема преобразователя с лучевыми вентильными группами приведена на рис. 9.10.

Рис. 9.10. Непосредственный ППЧ с нулевыми вентильными группами

Силовая схема непосредственного ППЧ с нулевыми вентильными группами содержит 18 тиристоров, объединенных в шесть вентильных групп, включенных попарно встречно-параллельно.

Достоинства непо­средственных ППЧ, выполненных по схеме с нулевыми вентильными группами, заключаются в :

-относительно малом числе тиристоров,

-простоте силовой схемы и системы управления,

-возможности включения нагрузки в трехфазную группу без применения многообмоточного трансформатора.

На рис. 9.11 представлена силовая схема непосредственного ППЧ, выполненного на базе шести мостовых вентильных групп.

Рис. 9.11. Непосредственный ППЧ с мостовыми вентильными группами

К достоинствам непосредственных ППЧ, выполненных с использова­нием трехфазных мостовых вентильных групп, следует отнести то, что амплитуда пульсаций в кривой выходного напряжения, по сравнению с трехфазной нулевой схемой, уменьшается примерно в два раза при од­новременном увеличении вдвое частоты пульсаций.

Это существенно по­вышает качество выходного напряжения, позволяя на выходе преобразо­вателя получить более высокое значение частоты.

Однако, из-за образова­ния короткозамкнутых контуров, в преобразователе данного типа недопустима гальваническая связь между цепями нагрузки отдельных фаз. Поэтому в схемах непосредственных ППЧ с мостовыми вентильными группами для исключения контуров короткого замыкания, возникающих при коммутации вентилей, необходимо обеспечивать потенциальное раз­деление фаз за счет применения силовых трансформаторов на входе или выходе преобразователей.31эм.01.12.14г.32.эм.05.12.14г.

Лекция № 7

Управление асинхронными двигателями(АД) с использованием тиристорных преобразователей частоты(ТПЧ)

В электроприводе ТПЧ в основном служат для регулирования частоты тока, поступающего на статор АД.

Изменяющийся по частоте ток приводит к изменению угловой скорости поля статора, в результате пропорционально изменяется угловая скорость ротора. Плавное изменение частоты тока статора и широкий диапазон ее изменения позволяют плавно изменять угло­вую скорость АД в широких пределах.

Источник: https://studopedia.ru/5_105484_mostovaya-shema-parallelnogo-tiristornogo-invertora-printsip-raboti-shemi.html

Способы и схемы управления тиристором или симистором

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) — это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый — значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор — двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

  • Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

  • Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

  • Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

  • Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

  • Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

  • Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

  • Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

  • Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

  • Ток управления (IGT).

  • Максимальный ток управления электрода IGM.

  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания — это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора — он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения — на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление — тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Интересно:

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ — система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами — схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени — достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Алексей Бартош

Источник: http://electrik.info/main/praktika/1490-sposoby-i-shemy-upravleniya-tiristorom-ili-simistorom.html

9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Тиристорные регулируемые выпрямители
Простейшее мощное зарядное устройство можно собрать с применением силовых тиристоров. В подобных схемах они выполняют функцию выпрямителей, к которым подведено фазовое регулирование.
Как известно, тиристор открывается при протекании тока через управляющий электрод. Величины напряжения и тока можно найти в справочниках и даташитах. Силовым тиристорам для открытия требуется импульс, что делает управление экономичным, но усложняет схему. Закрывается тиристор, как и симистор, сам, на нуле синусоиды.
Так как мы рассматриваем простейшие схемы, то рассмотрим вариант обычного фазового регулирования, который подойдёт для проверки. Первый вариант — с трансформатором, имеющим две вторичных силовых обмотки (или одну со средней точкой). В этом случае требуется всего два выпрямительных элемента, роль которых и выполняют тиристоры. Силовая часть отмечена на схеме красным цветом.

Так как мощные зарядные устройства требуются, как правило, для высоковольтных аккумуляторных батарей, то получать низкое напряжение управления с силовой вторичной обмотки не выгодно по причине рассеивания большой мощности на гасящем резисторе, который также выполняет функции регулировочного. Поэтому для питания цепей управления, помеченных на схеме зелёным цветом, имеется дополнительная обмотка, которую легко можно намотать монтажным проводом на любой части трансформатора. Количество витков следует подобрать таким, чтобы напряжение соответствовало паспортному на конкретный тиристор.
Фазовое регулирование работает очень просто. Через регулировочный резистор R1 заряжаются конденсаторы С1 и C2. Время их заряда зависит от ёмкости и сопротивления резистора. Это время и определяет момент открытия тиристора. Чем меньше сопротивление, тем быстрее зарядится конденсатор и тем раньше на данном полупериоде откроется тиристор, и тем больший ток получит нагрузка. Для тиристоров Т161 понадобились конденсаторы на 100 мкФ и резистор на 33 Ом. Обрати внимание, что ток диодов моста DB1, мощность резистора R1, ток диодов D1 и D2 должны быть соответствующими токам управления тиристоров.
Схема мощного регулируемого зарядного устройства для трансформатора с одной силовой обмоткой будет отличаться лишь тем, что здесь требуется полноценный мост из четырёх выпрямительных элементов. В качестве двух из них используем силовые диоды VD1 и VD2. Управляющая часть схемы остаётся прежней.

В случае же, если напряжение силовой обмотки невысокое, то напряжение для управления тиристорами регулятора можно брать с неё же.
Как уже было сказано, эти схемы годятся лишь для проверки работы тиристорных регуляторов; такое управление допустимо лишь на сравнительно малых токах. Для управления мощными силовыми тиристорами, работающими на больших токах, управление следует делать импульсным. Возможная схема такого управления представлена ниже:

Однопереходный транзистор здесь может быть заменён аналогом из двух биполярных. Он открывается, когда напряжение на конденсаторе C1 достигнет определённого значения, а это время определяется, как и в предыдущей схеме, ёмкостью и сопротивлением. Для того, чтобы импульс управления получился токовым, добавлен транзистор VT2. Трансформатор должен иметь соотношение обмоток 1:1 и быть импульсным, желательно — на пермаллое. Фазировка обмоток — такая, какая была на оригинальной схеме из интернета, и, возможно, здесь есть ошибка. Для управления двумя тиристорами следует добавить на этот трансформатор ещё одну обмотку.

Источник: https://9zip.ru/home/tiristornye_reguliruemye_vypryamiteli.htm

Мощный управляемый выпрямитель на тиристорах


Мощный управляемый выпрямитель на тиристорах

  Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентом усиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора. На первых двух рисунках изображены варианты выпрямителей на тиристорах, которые обеспечивают максимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 в (рис. 1) и от 0,5 до 15 в (рис. 2). На рис. 3 представлена диаграмма напряжений, помогающая понять принцип работы выпрямителя собранного по схеме рис. 1. В течение одного полупериода к аноду тиристора приложено положительное относительно катода напряжение.

  Пока на управляющий электрод не подан положительный сигнал определенной амплитуды со схемы запуска, тиристор не пропускает ток в прямом направленип. Через некоторый произвольный угол задержки а между напряжениями на управляющем электроде и катоде прикладывается положительный запускающий сигнал, вызывающий протекание тока через тиристор и соответственно через нагрузку. При перемене полярности напряжения на аноде тиристора последний закрывается независимо от величины управляющего напряжения, при этом аналогично рассмотренному ранее начинает работать другое плечо схемы. Регулируя угол задержки включения а по отношению к приложенному напряжению, можно изменять соотношение фаз начала протекания тока и приложенного напряжения и регулировать величину среднего значения выпрямленного тока (напряжения) нагрузки от максимума (а = 0) до нуля (а = Пи).

  Угол задержки включения тиристоров Д1 и Д4 изменяется потенциометром R1. Диоды Д3 защищают цени управления (запуска) от отрицательного напряжения в то время, когда напряжение на анодах тиристоров отрицательное. Для получения широких пределов регулировки а (0 — Пи) применены RC — цепи. В выпрямителе (рис.2) тиристор и схема запуска работают как в положительный, так и в отрицательный полупериоды, время разряда конденсаторов сокращается, что приводит к уменьшению диапазона изменения угла а и, соответственно, к уменьшению пределов регулирования напряжения на нагрузке. Для устранения этого явления включен диод Д3.

  Тиристоры для выпрямителя (рис. 1) желательно выбирать с близким значением сопротивления участка управляющий электрод — катод. Если не удается подобрать одинаковые тиристоры, то схему можно симметрировать с помощью дополнительного сопротивления. Для этого включают эквивалент нагрузки и изменением величины сопротивления потенциометра R1 устанавливают максимальный ток. Поочередно отключая цепи управления тиристоров, измеряют ток каждого плеча выпрямителя. Переменное сопротивление величиной 10 ком. подключается параллельно управляющему электроду к катоду того тиристора, через который течет больший ток. Изменяя величину этого сопротивления, добиваются одинаковых показаний тока.

  Учитывая разброс параметров тиристоров, необходимо скорректировать сопротивления резисторов R1 и R2. Вначале R1 берется несколько больше рассчитанного, а R2 определяется как остаточное сопротивление потенциометра R1 при условии, что его изменение не приводит к увеличению тока нагрузки. Максимальная величина R1 ограничивается сопротивлением, при котором ток нагрузки равен нулю.

  Конструктивно тиристоры необходимо размещать на радиаторах с площадью 50 кв.см (рис. 1), 250 кв.см — (рис. 2). Во всех вариантах использован трансформатор, собранный на обычном сердечнике УШ35х55. Для намотки взят провод марки ПЭВ. Первичная обмотка содержит 550 витков, диаметр провода 0,55 мм. Данные вторичных обмоток: для варианта на рис.1 — число витков 2х60 проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.; для варианта на рис.2 — число витков 2х64 проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.

И. СЕРЯКОВ
Ю. РУЧКИН
Радио №2, 1971

Источник: shems.h2.ru

36 Управляемый тиристорный выпрямитель

55. Управляемый тиристорный выпрямитель

Управляемые выпрямители на тиристорах позволяют:

1) выпрямлять переменное напряжение;

2)регулировать величину среднего значения этого напряжения Ud (постоянную составляющую).

Регулирование ведется за счет задержки момента включения очередного вентиля Среднее значение выпрямленного напряжения Ud , определяемые заштрихованной площадью, будет меньше Ud0. Чем больше угол задержки , тем меньше Ud.

Приведём упрощённые типичные схемы силовых частей управляемых выпрямителей с описанием каждой достоинств и недостатков.

Однофазный управляемый выпрямитель

Достоинства: минимальное количество, простота реализации., простота системы управления.

Недостатки: низкий КПД , высокая пульсация выпрямленного напряжения.

Однофазный управляемый выпрямитель со средней точкой

Достоинства: разгрузка режима работы тиристоров, высокий КПД.,. низкая пульсация выпрямленного напряжения

Недостатки: усложнённая система управления, увеличенный размер трансформатора

Однофазная мостовая схема управляемого выпрямителя

Достоинства: оптимальное использование возможностей трансформатора,, высокий КПД.,. низкая пульсация выпрямленного напряжения.

Недостатки: усложнённая система управления, большое число элементов схемы выпрямления.

Трёхфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом

Достоинства: возможное создание выпрямителей большой мощности , высокий КПД, низкая пульсация выпрямленного напряжения, простота реализации.

Недостатки: сложная система управления, неэффективное использование возможностей трансформатора

Мостовой трёхфазный управляемый выпрямитель

Достоинства: возможное создание выпрямителей большой мощности, высокий КПД, низкая пульсация выпрямленного напряжения, простота реализации, эффективное использование возможностей трансформатора

Недостатки: сложная система управления, большое число элементов схемы выпрямления.

Современные выпрямители для гальваники: заменяем тиристоры на IGBT

До сих пор во многих отраслях промышленности нанесению защитных и декоративных покрытий посредством гальваники нет альтернативы. Но XXI век предъявляет новые требования к гибкости и экологичности производства, из-за чего возросли требования к аппаратуре, управляющей электрическими параметрами гальваники. К счастью, одновременно появилась элементная база, отвечающая новым требованиям, в частности – IGBT-модули Infineon.

Уже на заре развития гальваники встала проблема, связанная с тем, что для процесса нанесения покрытия нужен был постоянный ток, в то время как повсеместно развивались сети переменного тока. Поначалу установки для гальваники питались от гальванических элементов. Потом, с изобретением в начале XX века ртутных выпрямителей, стало возможным наносить покрытия, получая энергию из сети переменного тока. С тех пор оборудование, обеспечивающее заданные параметры электропитания гальванической ванны, именуется среди специалистов по гальванике «выпрямителем». Хотя сейчас это гораздо более сложное устройство, включающее в себя не только преобразователь напряжения и, собственно, выпрямитель, но также стабилизатор и некоторые другие узлы, обеспечивающие дополнительные функции (например, таймеры). С точки зрения электротехники такие системы правильно называть «блоками питания». Тем не менее, в статье мы будем использовать уже устоявшийся термин.

Для каждого типа гальванического процесса и каждого материала, применяемого для покрытия, существуют свои электрические параметры. В каких-то случаях необходимо стабилизировать напряжение, в каких-то – плотность тока (отношение силы тока к площади поверхности покрываемого изделия).

Возможность регулировки параметров в выпрямителях на полупроводниковых диодах реализовывалась путем переключения отводов от обмотки трансформатора. При этом для обеспечения высокого качества покрытия требовался дополнительный стабилизатор напряжения на входе выпрямителя (феррорезонансный, релейный, электромеханический). Пришедшие в 60-е годы XX века на смену диодным более совершенные тиристорные выпрямители позволяли осуществлять плавную регулировку параметров. Появилась возможность совместить выпрямитель и стабилизатор в едином устройстве. Тем не менее вплоть до 2000-х годов обычной практикой была поставка на промышленные предприятия выпрямителей, специально предназначенных для определенного гальванического процесса.

Мировой экономический кризис 2008 года привел к тому, что предприятия, занимающиеся гальваникой, стали нести убытки. Выход был найден в создании гибких производств, способных подстраиваться под нужды самых разнообразных заказчиков [1]. В результате на гальваническом производстве стали востребованы выпрямители, параметры которых можно быстро менять.

На момент написания статьи в России также наблюдался рост интереса к выпрямителям для гальваники на основе IGBT-транзисторов, что обусловлено курсом на импортозамещение, а также стремлением отечественных предприятий нарастить экспорт, для чего требуется повышать качество и снижать энергоемкость продукции.

Особенности конструкции выпрямителя для гальваники

Распространено ошибочное мнение, что конструкция выпрямителя для гальваники мало чем отличается от других типов блоков питания. Поскольку выпрямители для гальваники стоят дорого, в Интернете можно встретить немало описаний, как сделать такой выпрямитель из обычного блока питания. Но подобное решение применимо лишь для любительского изготовления вещей в единичном экземпляре. На промышленном производстве возможно использование только специально предназначенных для гальваники выпрямителей. Причиной тому – некоторые особенности работы таких устройств:

  • Малое выходное напряжение (как правило, оно лежит в пределах 6…48 В) в сочетании с высоким (до 12000 А) значением силы тока. Неудивительно, что часто выпрямитель соединен с гальванической ванной не кабелем, а шинопроводом.
  • Сопротивление нагрузки в процессе работы может меняться в несколько раз.
  • Установленные сила тока или напряжение должны выдерживаться на выходе с точностью не хуже 3%. Это необходимо для обеспечения высокого качества покрытия (что выполняется в определенном оптимальном режиме) и повторяемости серийной продукции.
  • Малый уровень пульсаций на выходе, так как пульсации с частотами 50…300 Гц плохо сказываются на качестве покрытия, особенно когда речь идет о современных экологически чистых технологиях гальванического нанесения никеля и его сплавов.
  • Для получения более ровной поверхности желательно наличие реверсивного режима, когда можно периодически менять полярность подключения к ванне с интервалом от единиц до десятков секунд.
  • Желательно наличие функции ограничения по току на заданном пользователем уровне при стабилизации напряжения (если сила тока превышает заданное значение, то выходное напряжение уменьшается).

Большая мощность, требуемая для гальваники, обуславливает питание выпрямителя от трехфазной сети. Исключением являются выпрямители, используемые в небольших ремонтных мастерских, на предприятиях народных промыслов, а также в домашних условиях любителями что-либо мастерить (при этом следует соблюдать меры предосторожности, чтобы вредные вещества не попали к соседям!).

Экологические требования

Точность задания режима по току или напряжению (в зависимости от процесса) способствует уменьшению выбросов вредных веществ. Например, при превышении оптимального значения плотности тока из гальванической ванны интенсивность выделения вредных веществ значительно увеличивается.

Современной тенденцией при нанесении защитного и декоративного покрытия является переход от хромирования к никелированию, что обусловлено необходимостью защиты окружающей среды, поскольку хром считается более вредным материалом. Распространенность хромирования связана с простотой получения прочного гальванического покрытия на прежнем технологическом уровне. Прочное покрытие никелем и его сплавами можно получить, используя технологию восстановления металла из ионных расплавов на основе карбамида. Данный процесс, как показали результаты исследований [2], чувствителен к напряжению на выходе выпрямителя. В зависимости от разницы потенциалов, осаждается либо чистый никель, либо сплав никеля, либо же никель или сплав никеля, загрязненный углеродом. Это требует высокой точности стабилизации напряжения. При данной технологии нанесения покрытия вольт-амперная характеристика гальванической ванны может иметь участок с отрицательным сопротивлением, что предъявляет повышенные требования к устойчивости работы выпрямителя.

Тиристорные выпрямители

Рис. 1. Тиристорный выпрямитель, выполненный по прямой схеме

На рисунке 1 показана схема несложного трехфазного тиристорного выпрямителя. Аббревиатура СИФУ на схеме означает «Система импульсно-фазового управления». Эта система осуществляет регулировку и стабилизацию напряжения. Данный выпрямитель построен по так называемой прямой схеме, не предусматривающей преобразования частоты переменного тока. Принцип работы тиристорных выпрямителей, построенных по такой схеме, основан на срезании части синусоиды в промежутках между определенными значениями фазы (углами отсечки). В результате на выход выпрямителя поступает лишь часть электроэнергии.

График выходного напряжения для тиристорного выпрямителя показан на рисунке 2. Проблема тиристорных выпрямителей для гальваники (как, впрочем, и в случае диодных выпрямителей, применявшихся ранее) заключается в том, что на выходе наблюдаются значительные пульсации напряжения, не менее 14%. Сгладить пульсации на выходе с помощью дросселя практически невозможно, поскольку в гальванике используются очень малые напряжения и высокие значения силы тока. При малой частоте пульсаций (300 Гц при питании от трехфазной сети с частотой 50 Гц) потребуется дроссель с большим количеством витков, а значит – и большим сопротивлением по постоянному току, что неприемлемо. На выходе тиристорных выпрямителей ставят только высокочастотные дроссели с небольшим количеством витков, подавляющие помехи, создаваемые другими устройствами.

Рис. 2. Напряжение на выходе выпрямителя (синий цвет) и ток на входе по одной из фаз тиристорного выпрямителя (зеленый цвет) без корректора мощности

Обратите внимание на форму потребляемого тока: она далека от синусоиды. Для получения приемлемого коэффициента мощности в выпрямителях, построенных по прямой схеме, используются громоздкие корректоры.

Недостатком тиристоров является их инерционность. При подаче управляющего импульса проводящая зона сначала образуется вблизи границы управляющего электрода и уже потом распространяется по площади структуры со скоростью 0,03…0,1 мм/с. За время коммутации происходит нагрев тиристора. При нагреве кристалла тиристора свыше 70°C возможно его самопроизвольное срабатывание без управляющего импульса. Поэтому тиристоры требуют эффективного теплоотвода. Из-за сложных охлаждающих систем тиристорные выпрямители для гальваники представляют собой, как правило, громоздкие устройства, выполненные в виде напольных шкафов (рисунок 3).

 

Рис. 3. Размещение тиристорных выпрямители для гальваники в шкафах

В то же время тиристорные выпрямители для гальваники имеют и некоторые преимущества. Технология давно и хорошо отработана, поэтому сервисное обслуживание таких устройств может осуществляться на месте любым специалистом, умеющим чинить блоки питания для промышленных применений.

Инверторные выпрямители

Обеспечить высокий коэффициент мощности, малый уровень пульсаций на выходе и высокий КПД преобразования можно, построив выпрямитель по инверторной схеме, показанной на рисунке 4. Поступающий на вход первичного выпрямителя электрический ток из сети выпрямляется и сглаживается. От полученного постоянного тока питается инвертор, дающий переменный ток значительно более высокой частоты, чем частота тока в сети. К инвертору подключен компактный высокочастотный трансформатор. Ток со вторичной обмотки трансформатора подается на вторичный выпрямитель, откуда, через сглаживающий дроссель – на выход устройства. Сгладить пульсации до уровня менее 3% на высоких частотах можно с помощью дросселя, имеющего малое количество витков. Управляя параметрами инвертора, можно стабилизировать на заданном уровне напряжение или силу тока на выходе, а также отрабатывать и более сложные программы, например, стабилизировать напряжение, пока сила тока не превысит заданного значения, после чего уменьшать напряжение, чтобы сила тока оставалась на заданном предельном уровне.

 

 

Рис. 4. Структурная схема типичного инверторного выпрямителя

До недавнего времени основной элементной базой при построении мощных инверторов были тиристоры. Инверторы на тиристорах могут работать на частотах не более 3 кГц. Повышение частоты, на которой работает тиристор, потребует дополнительного охлаждения по сравнению с частотой 50 Гц. В итоге инверторный выпрямитель получается еще более громоздким по сравнению с выпрямителем, выполненным по прямой схеме.

Особенностью тиристора по сравнению с другими силовыми полупроводниковыми приборами является то, что он включается по импульсу, подаваемому на управляющий электрод, а вот выключение происходит лишь в том случае, когда разница напряжений между анодом и катодом будет меньше определенной величины. В результате инверторы на тиристорах имеют узкий диапазон рабочих нагрузок. Для гальваники это неприемлемо, так как для повышения качества покрытия рекомендуется опускать изделие, на которое наносится покрытие, в гальваническую ванну уже под напряжением, что приводит к изменению нагрузки на выпрямитель в широких пределах.

Перечисленные проблемы привели к тому, что массово производимые модели тиристорных выпрямителей для гальваники строятся только по прямой схеме.

Применение IGBT

Рис. 5. Пример выпрямителя на IGBT, способного давать ток до 1500 А

Более перспективной элементной базой для инверторных выпрямителей являются  IGBT. Вот их основные преимущества по сравнению с тиристорами:

  • как минимум на порядок меньшее время перехода из состояния «закрыто» в состояние «открыто» и обратно;
  • возможность создания мощных инверторов с рабочей частотой до 30 кГц;
  • хорошая управляемость. Подача того или иного напряжения на затвор однозначно вызывает открытие или закрытие IGBT.

Быстрое переключение из одного состояния в другое уменьшает нагрев прибора. Высокая рабочая частота инвертора радикально уменьшает размеры трансформатора и дросселей, что позволяет создавать компактные выпрямители (рисунок 5). Наконец, хорошая управляемость позволяет создавать инверторы, устойчиво работающие при изменении нагрузки в широких пределах, что очень важно для гальваники. Малый размер выпрямителя упрощает его защиту от влаги и пыли, что позволяет расположить выпрямитель максимально близко к гальванической ванне. Тем самым более рационально используется площадь производственного цеха и снижаются затраты на шинопроводы.

Сравнение характеристик типичных выпрямителей российского производства на основе тиристоров и IGBT дано в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики отечественных выпрямителей для гальваники с питанием от трехфазной сети переменного тока 380 В

Наименование HBA ТЕ1-800/24Т IMP Gold UNIV-800A/12V HBA ТВ1-1600/12Т NEON ИПГ-12/1500-380
Элементная база Тиристоры IGBT Тиристоры IGBT
Тип охлаждения Водяное Принудительное воздушное Водяное Принудительное воздушное
Выходное напряжение, В 2,4…24 0…12 0…12 1…12
Выходной ток, А 80…800 0…800 160…1600 15…1500
КПД, не менее, % 78 87 78 88
Коэффициент мощности, не менее 0,85 Нет данных 0,85 0,86
Коэффициент пульсаций, % Нет данных 2% Нет данных 1
Степень защиты Нет данных IP32 Нет данных IP54
Размеры, мм 1000x600x1740 470х410х450 1000x600x1740 720х510х670
Масса, кг 440 41,5 470 120

Обслуживание выпрямителей на IGBT сложнее, чем тиристорных. Но относительно малая масса выпрямителя позволяет организовать его доставку в сервисный центр.

Выбор IGBT для выпрямителя

Рассмотрим структурную схему инверторного выпрямителя, изображенную на рисунке 4. Первичный выпрямитель выполняется по схеме Ларионова, как по наиболее эффективной. Напряжение постоянного тока на выходе выпрямителя рассчитывается по формуле 1:

Uв=√2×Uлин=537В,(1)Uв=2×Uлин=537В,(1)

где 380 В – линейное напряжение питания.

Для построения инверторного преобразователя будем использовать мостовую схему. Для нее нам потребуется 4 IGBT. Величины максимального напряжения, с которым может работать IGBT, образуют ряд фиксированных значений. С учетом всех необходимых запасов по напряжению выберем значение 1200 В.

Следует иметь в виду, что максимальная сила тока на выходе вторичного выпрямителя будет в единицы–десятки раз больше, чем сила тока, протекающего через IGBT, так как после инвертора стоит понижающий трансформатор.

Поскольку гальваника является узкоспециализированной сферой деятельности, производители IGBT не всегда дают конкретные рекомендации, что из их ассортимента может быть использовано для данного применения. Тем не менее, режим работы IGBT в выпрямителе для гальваники примерно такой же, как и в инверторном сварочном аппарате: большая мощность, малое напряжение, большой ток, изменение параметров нагрузки. Из этого следует вывод, что если производитель в своем ассортименте не выделяет отдельно продукцию для гальваники, то выбирать надо наиболее быстродействующие IGBT, предназначенные для сварочных аппаратов.

Рассмотрим IGBT-модули  в качестве основы для построения инверторного преобразователя. Потери при переключении IGBT возрастают при росте температуры кристалла. При перегрузке IGBT-модуль нагревается и потери еще более возрастают. Для предотвращения выхода выпрямителя из строя на IGBT-модули устанавливают датчики температуры (во многие модули они уже встроены). При превышении определенного значения температуры выпрямитель выключается до полного охлаждения. Находящаяся же в это время в гальванической ванне деталь, как правило, идет в брак.

С точки зрения надежности оптимальным вариантом для гальваники являются IGBT-модули производства компании Infineon Technologies, основанные на технологии IGBT4. Уникальной особенностью IGBT, используемых в этих модулях, является нормирование потерь переключении при максимально допустимой температуре кристалла 150°C. Это позволяет рассчитать систему охлаждения таким образом, чтобы практически полностью исключить аварийное отключение выпрямителя из-за перегрева элементов инвертора.

Другими преимуществами, специфичными для серии IGBT4, являются высокое быстродействие и малые потери при коммутации. Этого удалось добиться благодаря применению фирменной технологии TrenchStop. У такого транзистора дрейфовая N-зона выполняется в основной пластине, имеющей требуемую толщину и уровень легирования, а тонкие буферный слой N+, нижний эмиттер P+ и верхняя MOSFET-структура реализуются локальным легированием с точно выдержанными оптимальными параметрами. Такая структура стала возможной благодаря новым технологическим решениям, позволившим работать с пластинами кремния толщиной в несколько раз меньше, чем толщина стандартных подложек [3]. К тому же, применение легирования вместо эпитаксиального наращивания снизило технологический разброс, что и позволило нормировать параметры на повышенной температуре.

Рис. 6. Корпус EconoDual 3 обеспечивает повышенную теплопроводность

В рамках серии IGBT4 наибольшее быстродействие имеет модификация E4. Кстати, она рекомендована производителем для сварочных аппаратов, то есть ее можно использовать и в выпрямителях для гальваники. Предпочтительно использование варианта в корпусе EconoDUAL 3 (рисунок 6), так как он имеет улучшенную теплоотдачу и встроенный датчик температуры, что повышает надежность системы. Кроме этого, данный корпус имеет низкую паразитную индуктивность элементов, что важно для мощного инвертора.

Нередко конструкторы выпрямителей для гальваники применяют дискретные IGBT-транзисторы, и тому есть объективные причины: простота трассировки платы, возможность использования старых производственных линий, снижение стоимости ремонта при выходе из строя только одного транзистора. Для таких случаев компания Infineon предлагает серию быстродействующих дискретных IGBT-транзисторов с технологией TrenchStop в широкой номенклатуре корпусов: от стандартных SMD-корпусов DPAK и D2PAK до выводных TO-220 и TO-247 c тремя и четырьмя выводами.

Заключение

Инверторная схема построения выпрямителей для гальваники позволяет повысить стабильность параметров, расширить диапазон регулировки, уменьшить пульсацию, добавить новые функции. Все это позволяет улучшить качество нанесения покрытия, а также создать гибкие производства, которые можно быстро перенастроить под запросы заказчика. Но реализовать преимущества инверторной схемы, не увеличивая, а, наоборот, уменьшая размеры и массу аппаратуры можно только если использовать вместо тиристоров дискретные IGBT или IGBT-модули.

IGBT производства компании Infineon Technologies обладают высоким быстродействием, малым уровнем потерь при переключении, а их параметры нормируются на максимальной температуре 150°C. Применительно к выпрямителям для гальваники данные преимущества позволяют повысить КПД и надежность. В конечном счете это должно повысить рентабельность производств, где такие выпрямители будут использоваться.

Автоматический зарядный тиристорный выпрямитель, с управлением через промышленный компьютер с сенсорным монитором и встроенным принтером, серии ВЗА

Автоматический зарядный тиристорный выпрямитель, с управлением через промышленный компьютер с сенсорным монитором и встроенным принтером, серии ВЗА производства компании KRONVUZ — предназначен для зарядки всех типов кислотных (с жидким электролитом, гелиевых и AGM), щелочных и литий-ионных тяговых аккумуляторных батарей номинальным напряжением от 1,2 до 220 В и ёмкостью до 3000 А/ч полностью в автоматическом режиме.

Автоматические зарядные устройства – выпрямители серии ВЗА предназначены для зарядки всех типов (кислотных или щелочных) тяговых или стартерных аккумуляторных батарей электропогрузчиков, электрокаров, железнодорожной, авиационной техники и других видов электротранспорта комбинированными методами. Серия зарядных устройств ВЗА сочетает в себе надежный силовой узел в виде управляемого тиристорного выпрямителя и цифровую систему управления с универсальными функциональными возможностями.

В модельном ряду зарядных выпрямителей ВЗА имеются модификации для заряда всех существующих моделей тяговых и железнодорожных аккумуляторных батарей.

Область применения ВЗА

Устройство имеет встроенный микропроцессор, обеспечивающий заряд аккумулятора как полностью в автоматическом режиме, так и в ручном режиме (имитирует работу классического зарядного устройства без микропроцессорного управления).

Фотографии зарядного выпрямителя для зарядки тяговых аккумуляторов:

С завода устройство выпускается с запрограммированными автоматизированными алгоритмами заряда для щелочных и кислотных аккумуляторов. По желанию покупателя изделие может быть оснащено специализированными алгоритмами, например, для нестандартных аккумуляторных батарей (уточняется при заказе).

При заказе цветного сенсорного экрана устройство с завода содержит большую базу данных моделей АКБ и алгоритмов (методик) заряда, позволяющая заряжать АКБ полностью в автоматическом режиме с оптимальными параметрами для той или иной модели. При наличии подключения к интернету база данных моделей и методик заряда будет автоматически обновляться с сайта производителя.

Фото сенсорного экрана управления устройством ВЗА

Особенности устройства серии ВЗА:

Металлическая цельносварная конструкция

Корпус изделия выполнен из металла. Это одно из главных преимуществ устройства. Каркас ставится на регулируемые металлические ножки. Изделие произведено из стали толщиной 1,5 — 3 мм и защищает его от воздействия внешних факторов.

Вентиляция устройства

При проектировке устройства серии ВЗА — конструкторами компании KRONVUZ, были предусмотрены металлические вентиляционные решетки. Они необходимы для вывода потока горячего воздуха с корпуса, а также для естественной вентиляции внутри каркаса в выключеном состоянии устройства.

Электро-питание

Автоматический зарядно-разрядный выпрямитель для тяговых аккумуляторов (ВЗА) работает от сети от 380 В. Устройство предусмотрено с кнопкой управления питанием расположенной на торцевой панели.

Сенсорный экран

Пульт управления представляет собой экран, благодаря которому и происходит контроль за устройством и всеми процессами заряда аккумуляторов. Сенсор отлично реагирует на прикосновения пользователей.

Сенсорный экран

Программисты компании KRONVUZ разработали программное обеспечение для управления устройством ВЗА. Удобный интерфейс позволяет пользователю разобраться со всеми функциями без инструкции, что является главным преимуществом этого шкафа.

Расшифровка устройства серии ВЗА:

Общие характеристики зарядного выпрямителя серии ВЗА

Наименование Характеристика
Дискретность изменения выходного напряжения, В 0,1
Дискретность изменения выходного тока, А 0,1
Степень защиты оболочки по ГОСТ 14254-96 IP20
Напряжение питания, В/Гц 380/50 (110/60)
Габаритные размеры, мм (смотрите вкладку чертежи)
Цвет изделия темно-серый *

* Возможен выбор цвета по индивидуальному заказу

Индивидуальные характеристики, в зависимости от исполнения

Наименование изделия
Максимальный выходной ток заряда, А Максимальное выходное напряжение, В
ВЗА-50-110 50 110
ВЗА-63-28,5 63 28,5
ВЗА-63-55 63 55
ВЗА-63-80 63 80
ВЗА-63-130 63 130
ВЗА-63-180 63 180
ВЗА-80-55 80 55
ВЗА-80-80 80 80
ВЗА-80-110 80 110
ВЗА-80-130 80 130
ВЗА-100-40 100 40
ВЗА-100-80 100 80
ВЗА-100-120 100 120
ВЗА-100-160 100 160
ВЗА-100-200 100 200
ВЗА-100-240 100 240
ВЗА-100-280 100 280
ВЗА-110-80 110 80
ВЗА-110-110 110 110
ВЗА-125-80 125 80
ВЗА-150-80 150 80
ВЗА-150-120 150 120
ВЗА-160-28,5 160 28,5
ВЗА-160-70 160 70
ВЗА-160-120 160 120
ВЗА-160-230 160 230
ВЗА-200-40 200 40
ВЗА-200-60 200 60
ВЗА-200-80 200 80
ВЗА-200-110 200 110
ВЗА-200-120 200 120
ВЗА-200-160 200 160
ВЗА-200-200 200 200
ВЗА-200-220 200 220

Особенности зарядных устройств серии ВЗА

  • Питание изделия от трехфазной сети 380В без нулевого провода.
  • Отсутствует зависимость от чередования фаз питающего трехфазного напряжения.
  • Выбор режима заряда постоянным током или постоянным напряжением.
  • Панель оператора с резистивным сенсорным экраном со степенью защиты IP65.
  • Встроенное ПО с интуитивно понятным человеко-машинным интерфейсом (HMI).
  • Автоматический контроль питающей сети.
  • Предварительная диагностика (определяет возможность запуска устройства).
  • Быстродействующая защита от неправильного подключения аккумулятора, перегрузок, короткого замыкания, тепловая защита силового трансформатора и силовых полупроводниковых приборов.
  • Встроенный термопринтер для печати отчета.

Для данной модели изделия желательно добавить опцию «Система точного измерения напряжения».

Цветной сенсорный экран 10 дюймов.

Особенностью данного зарядного выпрямителя является применение группы высокочастотных импульсных преобразователей, работающих на общую нагрузку, что выгодно его отличает от аналогичных изделий других производителей.

Автоматический зарядный выпрямитель серии ВЗА обеспечивает высокое качество стабилизации выходных параметров, т.к. каждый из преобразователей работает в узком диапазоне выходных характеристик – это позволяет настроить источник на высокое качество стабилизации параметров во всём диапазоне. Таким образом, в случае работы на низких напряжениях, работает только часть преобразователей в группе, а при повышении выходного напряжения подключаются дополнительные преобразователи. При работе на малых токах также работает только одна группа преобразователей, при повышении выходного тока автоматически подключаются остальные группы. Таким образом, обеспечивается высокий КПД до 95 % преобразования и высокое качество стабилизации тока и напряжения во всём диапазоне.

Зарядный выпрямитель серии ВЗА позволяет заряжать аккумуляторы как постоянным током/напряжением, так и импульсным током с различными параметрами импульсов заряда.

Импульсный метод обеспечивает более качественный заряд АКБ (практически не допуская его кипения). Это обеспечивается тем, что за плавным нарастанием импульса следует пауза, в течении которой происходит «усвоение» порции энергии (происходят химические процессы) и выравнивается плотность электролита (т.е. подается к материалу пластин новая порция серной кислоты из раствора).

Особенностью зарядного выпрямителя ВЗА является то, что он обеспечивает заряд импульсами низкой частоты (менее 1 Гц), что оптимально для усвоения энергии аккумулятором.

Заряд импульсным током позволяет безопасно осуществлять ускоренный заряд АКБ, увеличив ток в два раза, относительно заряда постоянным током. Это позволит сократить время заряда в 1,5 раза.

Постоянный контроль выходных характеристик микропроцессором обеспечивает плавный набор заданных характеристик заряда, что исключает «токовые удары» АКБ при пуске и в процессе заряда.

Зарядное устройство имеет высокий уровень защиты и диагностики, предотвращающих повреждения изделия и АКБ при неверных действиях пользователя:

  • защита от неправильного подключения АКБ;
  • предварительная диагностика и определение возможности запуска устройства;
  • защита от перегрева;
  • защита от скачков напряжения;
  • диагностика наличия подключенной АКБ;
  • диагностика качества подключения АКБ;
  • защита от перегрузок по току;
  • защита от превышения выходного напряжения;
  • защита от скачков напряжения питающей сети.

Высокое качество стабилизации выходных параметров позволяет зарядным выпрямителям серии ВЗА работать в широком диапазоне выходных токов и напряжений, в том числе обеспечивать максимальный выходной ток при работе на короткозамкнутую нагрузку (максимальный ток при сверхнизких напряжениях меньше 1 В). Это позволяет заряжать полностью разряженные (до 0 В) аккумуляторные батареи.

Отличия между импульсными и трансформаторными выпрямителями

Отличительной особенностью зарядного выпрямителя серии ВЗА производства компании KRONVUZ является более высокая надежность изделия в целом. В выпрямителях с сетевым трансформатором надежность изделия зависит от качества самого сетевого трансформатора и тиристорных выпрямителей. Выход из строя любого элемента такой системы приводит к ее полной неработоспособности.

При использовании группы высокочастотных преобразователей на наших устройствах, при выходе из строя какого-либо из преобразователей, работоспособность изделия в целом сохраняется, снижается лишь максимальная выходная мощность на величину вышедшего из строя преобразователя.

Зарядные выпрямители серии ВЗА обладают высокой выходной мощностью. Как правило, для получения подобных выходных мощностей на зарядных выпрямителях применяются низкочастотные линейные трансформаторные схемы с тиристорной схемой стабилизации выходных параметров.

Преимущества импульсных выпрямителей ВЗА заключаются в значительно меньшей массе и габаритах изделия по сравнению со схемами на основе сетевых низкочастотных трансформаторов. Если сравнивать два трансформатора мощностью 2,5 кВт работающего на частоте 50Гц и 60кГц, то высокочастотный преобразователь будет примерно в 10 раз меньше и в 50 раз легче низкочастотного трансформатора. Поэтому применение нескольких высокочастотных модулей вместо одного сетевого трансформатора дают значительный выигрыш в массо-габаритных характеристиках всего изделия в целом.

Чертеж автоматического зарядного выпрямителя для зарядки тяговых аккумуляторов серии ВЗА

Видео зарядно-разрядных устройств для аккумуляторов

Видеообзор импульсного зарядно-разрядного устройства серии ZEVS

Видеообзор зарядно-десульфатирующего шкафа для аккумуляторов Светоч-04-06.ЖК

Видеообзор зарядно-разрядного шкафа для авиационных аккумуляторов СВЕТОЧ-АВИА с панелью управления

Видео курс по зарядке-разрядки аккумуляторной батареи устройством Зевс

Управление зарядно-разрядными устройствами серии Зевс

Видеообзор комплекта зарядного однофазного серии КЗО

Видеообзор подключения зарядного устройства к сети внешнего электропитания

Видеоуроки по программному обеспечению

Видеоурок №1

Установка программного обеспечения ControlEnergy2 на компьютер

Видеоурок №1. Видеоурок по установке программы ControlEnergy2 на компьютер

Видеоурок №2

Ознакомительное видео с программным обеспечением Control Energy 2.
Данный видеоурок показывает:
  • Как подключаться к зарядному устройству?
  • Как выбирать алгоритмы заряда?
  • Как выбирать модель АКБ из базы данных АКБ?
  • Как заряжать АКБ которой нет в базе?

Видеоурок №2. Control Energy 2 — ПО для обслуживания АБ

Видеоурок №3

Добавление новой аккумуляторной батареи в базу данных аккумуляторных батарей ПО Control Energy 2.

Видеоурок №3. Control Energy 2 — Добавление новых АБ

Видеоурок №4

Добавление новой методики заряда и АКБ в базу данных аккумуляторныйх батарей ПО Control Energy 2.

Видеоурок №4. Control Energy 2 — Добавление новых методик заряда АБ

Видеоурок №5

Проверка установок и настроек программного обеспечения Control Energy 2.

Видеоурок №5. Control Energy 2 — Установки и настройки

Видеоурок №6

Использование аккумуляторных протоколов работы зарядно-разрядного устройства (ЗРУ) под управлением ПО Control Energy 2.

Видеоурок №6. Control Energy 2 — Использование аккумуляторных протоколов в ПО

Сварочный тиристорный выпрямитель

 

Полезная модель относится к оборудованию для дуговой сварки плавящимся электродом, в частности, к универсальным источникам сварочного тока, обеспечивающим различные способы сварки. Задачей полезной модели является создание универсального сварочного тиристорного выпрямителя, обеспечивающего высокий уровень сварочных свойств для трех наиболее востребованных способов сварки (ручная сварка покрытым электродом ММА, полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе MAG, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом TIG). Задача решатся тем, что в сварочном тиристорном выпрямителе, содержащем микропроцессорный регулятор, источник переменного напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные тиристорный выпрямительный блок, дроссель, датчик тока и напряжения соединен с выходными внешними зажимами, при этом выход датчика тока соединен с первым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а выход датчика напряжения соединен со вторым измерительным входом микропроцессорного регулятора, первый управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока, выход блока настройки режимов соединен с первым информационным входом микропроцессорного регулятора. Кроме того, второй выход источника переменного сварочного напряжения через последовательно соединенные магнитный пускатель, диодный выпрямительный блок и балластный реостат соединены со входом дросселя, образуя вспомогательную силовую цепь. Информационный выход микропроцессорного регулятора соединен с входом блока индикации, второй управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом дросселя, а третий управляющий выход соединен с

управляемым входом магнитного пускателя. Наличие микропроцессорного регулятора позволяет устанавливать и настраивать специальные функции. При ручной сварке покрытым электродом это ограничение напряжения холостого хода, горячий старт, защита от прилипания электрода и форсирование дуги. При полуавтоматической сварке в защитном газе это горячий старт, управление переносом электродного металла, отсечка тока. При аргоно-дуговой сварке это мягкий старт, циклограмма сварки, двух-четырехтактный режим, импульсный режим. Вспомогательная силовая цепь выполняет функцию высоковольтной подпитки, благодаря чему обеспечивается надежность зажигания сварочной дуги. Выполнение дросселя управляемым позволяет менять индуктивность в зависимости от способа сварки. Введение обратной связи по току и напряжению с использованием датчика тока и датчика напряжения, а также микропроцессорного регулятора, который управляет тиристорным выпрямительным блоком обеспечило возможность создания различных вольт-амперных характеристик, а также плавно, в том числе дистанционно настраивать сварочный ток и напряжение. Наличие датчика температуры силовых элементов, а также снабжение вентилятора ветровым реле позволяет осуществлять температурный контроль силовых элементов и в случае аварийной ситуации отключить источник. Выполнение выходных внешних зажимом в виде доски внешних зажимов с возможностью подключения электрододержателя для ручной сварки покрытым электродом (ММА), технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (MAG) и сварочной горелкой для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG), позволяет обеспечивать универсальность источника. 5 з. п. ф., 4 илл.

Полезная модель относится к оборудованию для дуговой сварки плавящимся электродом, в частности, к универсальным источникам сварочного тока, обеспечивающим различные способы сварки (ручная сварка покрытым электродом, полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом).

Известно устройство для питания дугового разряда [Патент РФ 2220034, Способ дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка и источник питания для его осуществления, оп. 27.12.2003].

Источник питания для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка содержит основной источник постоянного тока, состоящий из вторичной обмотки силового трехфазного трансформатора, подключенного к ее выходам тиристорного трехфазного выпрямительного блока и сглаживающего дросселя, подключенного к одному из выходов трехфазного выпрямительного блока, а также схему управления тиристорами трехфазного выпрямительного блока. Источник имеет постоянно действующий дополнительный источник электрической энергии с напряжением, составляющим 0,5-1,0 величины минимального напряжения горения дуги, состоящий из дополнительной обмотки трехфазного трансформатора, неуправляемого дополнительного трехфазного выпрямительного блока, подключенного входами к ее выходам, и последовательно подсоединенного к одному из выходов неуправляемого дополнительного трехфазного выпрямительного блока дополнительного сглаживающего дросселя, при этом положительный полюс дополнительного источника электрической энергии подключен к положительному полюсу основного источника постоянного тока, а отрицательный полюс — к отрицательному

полюсу основного источника постоянного тока. Дополнительный источник выполняет функцию низковольтной подпитки и включается параметрически в момент короткого замыкания капли с ванной, что приводит к резкому форсированию тока, тем самым интенсифицируя перенос капли в ванну.

Недостатками данного источника является то, что дополнительный источник допускает только витковое, т.е. грубое, регулирование тока, а форсирование происходит параметрически — при падении напряжения основного источника ниже 0.5-1.0 величины минимального напряжения горения дуги, что затрудняет настройку режимов сварки. Основной выпрямительный блок выполнен по схеме несимметричного тиристорного мостового выпрямителя с сильной пульсацией выпрямленного напряжения и пониженными динамическими свойствами.

Известен источник питания с улучшенными свойствами [Патент США 6384373, Welding power supply having improved supplemental power circuit, on. 07.05.2002]. Источник питания для сварки включает понижающий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена в сеть. Выводы основной вторичной обмотки подключены к управляемому тиристорному выпрямительному блоку, первый выход которого соединен с деталью, а второй выход через дроссель — с электродом. Выводы дополнительной вторичной обмотки через коммутатор подключены к выпрямительному блоку, выходы которого подключены параллельно выходам управляемого тиристорного выпрямительного блока. Выход блока управления подключен к входам тиристорного выпрямительного блока, а именно к управляемым электродам тиристоров, а также — к входам коммутатора.

Блок управления формирует сигналы, управляющие током и напряжением основного источника, а также включением и выключением дополнительного источника. Ток обоих источников сглаживается дросселем и поступает на сварочный электрод. Основной источник может создавать ток от 3 до 400 А, а дополнительный источник приблизительно 3 А. Основное назначение дополнительного источника — поддерживать дугу в интервалах

между включениями тиристоров, особенно при сварке током ниже 15 А.

Возможно включение и выключение дополнительного источника, его синхронизация с режимами, задаваемыми блоком управления.

Недостатком данного устройства является то, что основной и дополнительный источники выполняют выпрямление однофазной синусоиды, что и вынуждает для сглаживания тока подключать фильтрующие элементы (конденсатор, обратный диод, дроссель).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототип) является источник питания сварочной дуги [Патент США 5408067, Method and apparatus for providing welding current from a brushless alternator, oп. 18.04.1995], включающий источник трехфазного переменного напряжения (генератор), выводы обмоток которого подключены к входу управляемого тиристорного выпрямительного блока, один выход которого подключен к свариваемой детали, а другой через датчик тока (шунт) и дроссель к сварочному электроду. Выводы датчика тока, а также датчика напряжения дуги подключены к измерительным входам управляющего блока. Управляющие выходы управляющего блока соединены с управляющими входами управляемого тиристорного выпрямительного блока. Кроме того, управляющие выходы блока управления соединены с обмотками возбуждения генератора. Блок управления содержит устройство ввода информации и устройство отображения информации.

Источник содержит обратную связь по току и напряжению, что позволяет управлять режимами работы с обеспечением необходимой энергии сварочной дуги (ток и напряжение), задаваемыми сварщиком. При этом высокое быстродействие позволяет учитывать возмущения от короткого замыкания в процессе сварки.

Недостатком данного устройства является то, что тиристорный выпрямительный блок выполнен несимметричным, что снижает устойчивость процесса и замедляет переходные процессы регулирования, т.е. не позволяет обеспечить достаточное быстродействие при управлении.

Очевидно также, что управление по обмотке возбуждения имеет еще худшее быстродействие, не позволяющее управлять переносом капель. Простейший алгоритм управления переносом в виде импульсов постоянной величины непригоден при сварке в углекислом газе и при сварке покрытым электродом.

Задачей полезной модели является создание универсального сварочного тиристорного выпрямителя, обеспечивающего высокий уровень сварочных свойств для трех наиболее востребованных способов сварки (ручная сварка покрытым электродом ММА, полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе MAG, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом TIG).

Задача решатся тем, что в сварочном тиристорном выпрямителе, содержащем микропроцессорный регулятор, источник переменного напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные тиристорный выпрямительный блок, дроссель, датчик тока и напряжения соединен с выходными внешними зажимами, при этом выход датчика тока соединен с первым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а выход датчика напряжения соединен со вторым измерительным входом микропроцессорного регулятора, первый управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока, выход блока настройки режимов соединен с первым информационным входом микропроцессорного регулятора. Новым в сварочном тиристорном выпрямителе является выполнение источника переменного напряжения в виде трансформатора. Кроме того, второй выход источника переменного сварочного напряжения через последовательно соединенные магнитный пускатель, диодный выпрямительный блок и балластный реостат соединены со входом дросселя, образуя вспомогательную силовую цепь. Кроме того, информационный выход микропроцессорного регулятора соединен с входом блока индикации, второй управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с

управляемым входом дросселя, а третий управляющий выход соединен с управляемым входом магнитного пускателя.

Использование в качестве источника переменного напряжения трансформатора позволило обеспечить питание пониженным напряжением основную и вспомогательную цепи силового питания. Вспомогательная силовая цепь выполняет функцию высоковольтной подпитки, благодаря чему обеспечивается надежность зажигания сварочной дуги. Выполнение дросселя управляемым позволяет менять индуктивность в зависимости от способа сварки. Введение обратной связи по току и напряжению с использованием датчика тока и датчика напряжения, а также микропроцессорного регулятора, который управляет тиристорным выпрямительным блоком обеспечило возможность создания различных вольт-амперных характеристик, а также плавно, в том числе дистанционно настраивать сварочный ток и напряжение. Микропроцессорный регулятор позволяет устанавливать и настраивать специальные функции. При ручной сварке покрытым электродом это ограничение напряжения холостого хода, горячий старт, защита от прилипания электрода и форсирование дуги. При полуавтоматической сварке в защитном газе это горячий старт, управление переносом электродного металла, отсечка тока. При аргоно-дуговой сварке это мягкий старт, циклограмма сварки, двух-четырехтактный режим, импульсный режим.

Кроме того, тиристорный выпрямительный блок снабжен датчиком температуры, выход которого соединен с четвертым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а вентилятор ветровым реле, выход которого соединен с третьим измерительный входом микропроцессорного регулятора, шестой управляющий выход которого соединен с управляющим входом автоматического выключателя, что позволяет осуществлять температурный контроль силовых элементов и в случае аварийной ситуации отключить источник.

Выполнение выходных внешних зажимом в виде доски внешних зажимов с возможностью подключения электрододержателя для ручной

сварки покрытым электродом (ММА), технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (MAG) и сварочной горелкой для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG), позволяет обеспечивать универсальность источника.

Дополнительно микропроцессорный регулятор снабжен третьим информационным входом, выполненным с возможностью подключения внешнего программирующего устройства и четвертым информационным входом, выполненным с возможностью подключения пульта дистанционного управления. Внешнее программирующее устройство и пульт дистанционного управления позволяют оперативно настраивать программы работы микропроцессорного регулятора.

Микропроцессорный регулятор дополнительно снабжен информационным входом, который соединен с кнопкой сварочной горелки, четвертый управляющий выход соединен с газовым клапаном, а пятый управляющий выход соединен с механическим приводом.

Сочетание силовых конструктивных элементов — трехфазный понижающий трансформатор, тиристорный трехфазный выпрямительный мостовой блок, управляемый дроссель, подключаемая по мере необходимости высоковольтная подпитка — с быстродействующим микропроцессорным регулятором позволили создать универсальный источник, обеспечивающий высокий уровень сварочных свойств для трех наиболее востребованных способов сварки (ручная сварка покрытым электродом, полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом).

На фиг.1 представлена блок-схема сварочного тиристорного выпрямителя;

на фиг.2 — представлены внешние вольт-амперные характеристики и осциллограммы работы аппарата в режиме ручной сварки покрытым электродом;

на фиг.3 — внешние вольт-амперные характеристики и осциллограммы

работы в режиме полуавтоматической сварки в защитном газе;

на фиг.4 — внешние вольт-амперные характеристики и осциллограммы работы в режиме аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом;

Сварочный тиристорный выпрямитель имеет основную силовую цепь и вспомогательную силовую цепь, входящие в систему управления режимами сварки, а также систему защиты от перегрузки (фиг.1). Основная силовая цепь содержит последовательно соединенные трехфазный понижающий трансформатор 1, тиристорный выпрямительный блок 2, сглаживающий дроссель 3, датчик 4 тока и доску 5 внешних зажимов. Вспомогательная силовая цепь содержит последовательно соединенные магнитный пускатель 6, диодный выпрямительный блок 7 и балластный реостат 8. Вспомогательная силовая цепь включена параллельно тиристорному выпрямительному блоку 2. Трехфазный понижающий трансформатор 1 запитан от сети переменного тока и имеет первичную секцию из трех обмоток, а также вторичные основную и дополнительную секции из трех обмоток в каждой (на чертеже не показаны). Основная силовая цепь запитана от основной вторичной обмотки трансформатора 1, а вспомогательная силовая цепь — от дополнительной вторичной обмотки. Тиристорный выпрямительный блок 2 выполнен по схеме трехфазного мостового выпрямления. Выход датчика 4 тока соединен с входом датчика 9 напряжения. Доска 5 внешних зажимов представляет собой панель с разъемами для подключения либо электрододержателя для ручной сварки покрытым электродом (ММА), либо для подключения технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (MAG) или аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG). Система защиты от перегрузки содержит подключенный к сети переменного тока автоматический выключатель 10, к выходам которого подключен вентилятор 11, поток воздуха которого воздействует на ветровое реле 12, а также датчик 13 температуры, установленный на радиаторе силовых элементов тиристорного выпрямительного блока 2.

Главным элементом системы управления режимами сварки является микропроцессорный регулятор 14. В основе микропроцессорного регулятора могут быть использованы, например, микроконтроллер PIC 18F452, а также цифро-аналоговые преобразователи, аналого-цифровые преобразователи и другие согласующие элементы. Первый и второй измерительные входы 15 и 16 микропроцессорного регулятора 14 соединены соответственно с выходами датчика 4 тока и датчика 9 напряжения. Первый управляющий выход 17 микропроцессорного регулятора 14 соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока 2, второй управляющий выход 18 соединен с управляемым входом сглаживающего дросселя 3, а третий управляющий выход 19 соединен с управляемым входом магнитного пускателя 6. Для выбора и настройки параметров сварочного процесса используется блок 20 настройки режимов, выход которого соединен с первым информационным входом 21 микропроцессорного регулятора 14. Вся необходимая сварщику информация отображается блоком 22 индикации, вход которого соединен с информационным выходом 23 микропроцессорного регулятора 14.

При работе в режиме полуавтоматической сварки в защитном газе или аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом к доске 5 внешних зажимов соответственно подключается технологическая аппаратура со сварочными горелками MAG или TIG, при этом к четвертому и пятому управляющим выходам 24 и 25 микропроцессорного регулятора 14 подключаются соответственно газовый клапан и механический привод, а сигнал от кнопки сварочной горелки поступает на второй информационный вход 26.

Выходы ветрового реле 12 и датчика 13 температуры соединены соответственно с третьим и четвертым измерительным входами 27 и 28 микропроцессорного регулятора 14. Шестой управляющий выход 29 микропроцессорного регулятора 14 соединен с управляемым входом автоматического выключателя 10. На третий информационный вход 30

микропроцессорного регулятора 14 приходит сигнал от внешнего программирующего устройства, в качестве которого может быть использован персональный компьютер. На четвертый информационный вход 31 приходит сигнал от пульта дистанционного управления.

Общий алгоритм функционирования выпрямителя, форма внешней вольт-амперной характеристики, вид циклограммы тока и напряжения, порядок реакции на возможные возмущения сварочного процесса вводятся от внешнего программирующего устройства через третий информационный вход 30 в память микропроцессорного регулятора 14. Задание сварочного тока, напряжения и других параметров осуществляется непосредственно через первый информационный вход 21 микропроцессорного регулятора 14 с использованием клавиатуры блока 20 настройки режимов. Дополнительно эти параметры можно задать через четвертый информационный вход 31 с пульта дистанционного управления. Информация о заданных параметрах и основных текущих состояниях сварочного процесса отображается блоком 22 индикации.

При включении автоматического выключателя 10 напряжение подается на понижающий трансформатор 1 и далее с основной секции вторичных обмоток понижающего трансформатора 1 по основной силовой цепи, где оно сначала выпрямляется тиристорным выпрямительным блоком 2, сглаживается дросселем 3 и поступает на доску 5 внешних зажимов, а затем подается в сварочную дугу. Во вспомогательной цепи напряжение, подаваемое с дополнительной секции вторичных обмоток понижающего трансформатора 1 через магнитный пускатель 6, выпрямляется в диодном выпрямительном блоке 7, при этом ток ограничивается балластным реостатом 8 и подается на входной зажим дросселя 3.

В соответствии с настроенным режимом сварки микропроцессорный регулятор 14 формирует и подает с первого управляющего выхода 17 сигналы в тиристорный выпрямительный блок 2, регулирующие моменты включения каждого из шести тиристоров в соответствующий полупериод

переменного напряжения, устанавливая тем самым необходимый сварочный ток и напряжение. Сигнал со второго управляющего выхода 18 задает необходимую индуктивность дросселя 3. Сигнал с третьего управляющего выхода 19 управляет работой магнитного пускателя 6, включая или отключая вспомогательную цепь, которая играет роль высоковольтной подпитки, обеспечивая устойчивое горение дуги в перерывах между включениями вентилей тиристорного выпрямительного блока 2.

В процессе сварки постоянно измеряются и анализируются сварочный ток и сварочное напряжение. Для этого сигнал обратной связи по току от датчика 4 тока и сигнал обратной связи по напряжению от датчика 9 напряжения поступают на первый и второй измерительные входы 15 и 16 микропроцессорного регулятора 14, где они сравниваются с сигналами задания, хранящимися в памяти микропроцессорного регулятора, и по результатам отклонения формируется сигнал, который с первого управляющего выхода 17 поступает в тиристорный выпрямительный блок 2.

Сигналы от ветрового реле 12 и датчика 13 температуры, входящих в систему защиты от перегрузки, поступают соответственно на третий и четвертый измерительный входы 27 и 28 микропроцессорного регулятора 14. В случае отсутствия или недостатка охлаждения вследствие неисправности вентилятора 11, а также в случае перегрева силовых элементов микропроцессорный регулятор 14 формирует аварийный сигнал на шестом управляющем выходе, который отключает автоматический выключатель 10, обесточивая тем самым основную и вспомогательную силовые цепи.

Технологические возможности полезной модели были испытаны при трех способах сварки: ручной покрытым электродом (ММА), полуавтоматической в углекислом газе (MAG) и аргоно-дуговой неплавящимся электродом (TIG).

При ручной сварке покрытым электродом сварочный тиристорный выпрямитель имеет комбинированную внешнюю вольт-амперную характеристику, состоящую из четырех участков (фиг.2, а). Участок 32

подпитки формируется вспомогательной силовой цепью и необходим для заполнения пауз между включениями вентилей в тиристорном выпрямительном блоке 2. Пологопадающий участок 33 представляет собой естественную вольт-амперную характеристику основной силовой цепи при полнофазном включении тиристорного выпрямительного блока 2. Участок 34 характеристики может использоваться для снижения тока при удлинении дуги, например, при сварке шва в вертикальном положении. Основной вертикальный участок 35 устанавливают при регулировании сварочного тока с помощью блока 20 настройки режимов или пульта дистанционного управления. Форма и наклон участков 34 и 35 определяются типом электродного покрытия и пространственным положением шва. Устанавливают и настраивают также специальные функции, такие как ограничение напряжения холостого хода, т.е. снижение напряжения в режиме ожидания до безопасного значения; горячий старт, т.е. кратковременное увеличение тока в начале сварки с целью повышения надежности зажигания; защита от прилипания электрода, т.е. ограничение длительности короткого замыкания электрода с деталью при зажигании;

форсирование дуги, т.е. настройка тока короткого замыкания каплей электродного металла на ванну с целью управления его переносом.

Динамические свойства тиристорного сварочного выпрямителя для данного способа сварки характеризуют осциллограммы сварочного тока и напряжения (фиг.2, б и 2, в). Процесс зажигания показан на фиг.2, б. Из состояния ожидания 36 с безопасным напряжением холостого хода процесс с момента касания электродом изделия переходит в режим короткого замыкания 37, а после отвода электрода — к режиму дугового разряда 38. Ток горячего старта поддерживается в течение короткого замыкания, если оно не превысило настроенное время ограничения длительности короткого замыкания, и сохраняется некоторое время после этого для установления дугового разряда с общей продолжительностью горячего старта в течение интервала 39. Затем ток снижается до значения, соответствующего

настроенному сварочному току 40. Видно, что зажигание происходит надежно с первого касания электродом изделия, без обрывов дуги и прилипания электрода. Процесс устойчивого горения дуги показан на фиг.2, в. Дуговой процесс 41 идет без обрывов дуги и сопровождается регулярным переносом электродного металла в моменты коротких замыканий 42 капли с ванной. Пиковый ток короткого замыкания 43 настроен так, чтобы форсированием обеспечить энергичный, но без чрезмерного разбрызгивания перенос электродного металла в ванну.

При полуавтоматической сварке в углекислом газе сварочный тиристорный выпрямитель имеет внешнюю вольт-амперную характеристику из двух участков (фиг.3, а). Участок 44 высоковольтной подпитки такой же, как при ручной сварке покрытым электродом. Основной жесткий участок 45 устанавливают при регулировании сварочного напряжения с помощью блока 20 настройки режимов или дистанционного пульта управления. Устанавливают и настраивают также специальные функции, такие как, горячий пуск, т.е. зажигание дуги при кратковременном полнофазном включении тиристоров; отсечка тока, т.е. ограничение сварочного тока с целью предупреждения прожогов свариваемой детали и повреждения сварочной горелки.

Динамические свойства выпрямителя при полуавтоматической сварке иллюстрируют осциллограммы тока и напряжения на фиг.3, б и 3, в. На фиг.3,6 показан процесс зажигания при отключенной высоковольтной подпитке -магнитный пускатель 6 выключен. После нажатия кнопки на горелке на вход 26 поступает сигнал пуска, в результате чего выпрямитель начинает работать в режиме 46 холостого хода основной силовой части. С момента касания электродной проволокой детали в режиме горячего старта 47 короткое замыкание при полнофазном включении тиристоров способствует быстрому установлению дугового процесса 48 с первого касания без обрывов дуги и длительных повторных коротких замыканий. Процесс сварки (фиг.3, в) идет с непрерывным чередованием интервалов дугового разряда 49 и коротких

замыканий каплями 50. Благодаря ограничению индуктивности дросселя 3 сигналом с выхода 18 перенос электродного металла имеет регулярный характер с интенсивным, но не чрезмерным нарастанием тока короткого замыкания 51 капли с ванной. Высокая стабильность напряжения достигается за счет обратной связи, действием датчика 9 напряжения, а высокая стабильность тока обеспечивается стабильной подачей проволоки механизмом подачи, запитанным от выхода 25.

При аргоно-дуговой сварке неплавящимся электродом выпрямитель имеет внешнюю вольт-амперную характеристику из трех участков (фиг.4, а). Участок 52 высоковольтной подпитки и пологопадающий участок 53 такие же, как при ручной сварке покрытым электродом. Вертикальный участок 54 устанавливают при регулировании сварочного тока с помощью блока 20 настройки режимов или пульта дистанционного управления. Устанавливают и настраивают также специальные функции, такие как мягкий пуск, т.е. снижение тока при зажигании коротким замыканием с целью предупреждения повреждения электрода и поверхности детали; циклограмму, т.е. порядок и длительность включения исполнительных устройств (тиристорный выпрямительный блок 2, газовый клапан и др.) при двух- или четырехтактном цикле пользования кнопкой на горелке; параметры сварки пульсирующей дугой, т.е. сила тока и длительность импульса тока и паузы.

Динамические свойства выпрямителя отражены циклограммами (фиг.4, б и 4, в) процесса аргоно-дуговой сварки с 4-тактным циклом пользования кнопкой на горелке, подключенной к входу 26. Цикл складывается из следующих этапов. После первого длительного нажатия кнопки идут этапы подачи газа до сварки 55 и зажигания дуги методом мягкого старта 56, а после отпускания кнопки — плавное нарастание основного тока 57, сварка шва в нижнем положении 58, сварка шва в вертикальном положении 59 со снижением тока при кратковременном нажатии и отпускании кнопки. После второго длительного нажатия кнопки начинается плавное снижение тока для

заварки кратера 60, а после второго отпускания кнопки — подача газа после сварки 61. На рис.4, в показаны осциллограммы тока и напряжения при сварке пульсирующей дугой тонколистового металла на весу с точным чередованием импульсов тока 62 и пауз 63.

1. Сварочный тиристорный выпрямитель, содержащий источник переменного напряжения, первый выход которого соединен со входом тиристорного выпрямительного блока, выход которого через последовательно соединенные дроссель и датчик тока соединен с выходными внешними зажимами, при этом выход датчика тока соединен с первым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а выход датчика напряжения соединен со вторым измерительным входом микропроцессорного регулятора, первый управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока, выход блока настройки режимов соединен с первым информационным входом микропроцессорного регулятора, отличающийся тем, что источник переменного сварочного напряжения выполнен в виде трансформатора, второй выход источника переменного сварочного напряжения через последовательно соединенные магнитный пускатель, диодный выпрямительный блок и балластный реостат соединены со входом дросселя, информационный выход микропроцессорного регулятора соединен с входом блока индикации, второй управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом дросселя, а третий управляющий выход соединен с управляемым входом магнитного пускателя.

2. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что тиристорный выпрямительный блок снабжен датчиком температуры, выход которого соединен с четвертым измерительным входом микропроцессорного регулятора, вентилятор снабжен ветровым реле, выход которого соединен с третьим измерительным входом микропроцессорного регулятора, шестой управляющий выход которого соединен с управляющим входом автоматического выключателя.

3. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что выходные внешние зажимы выполнены в виде доски внешних зажимов с возможностью подключения электрододержателя для ручной сварки покрытым электродом (MMA), технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (MAG) и сварочной горелкой для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG).

4. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что микропроцессорный регулятор снабжен третьим информационным входом, выполненным с возможностью подключения внешнего программирующего устройства.

5. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что микропроцессорный регулятор снабжен четвертым информационным входом, выполненным с возможностью подключения пульта дистанционного управления.

6. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что второй информационный вход микропроцессорного регулятора выполнен с возможностью подключения кнопки сварочной горелки, четвертый управляющий выход выполнен с возможностью подключения газового клапана, а пятый управляющий выход выполнен с возможностью подключения механического привода.

отзывы, фото и характеристики на Aredi.ru

1.​​Ищите по ключевым словам, уточняйте по каталогу слева

Допустим, вы хотите найти фару для AUDI, но поисковик выдает много результатов, тогда нужно будет в поисковую строку ввести точную марку автомобиля, потом в списке категорий, который находится слева, выберите новую категорию (Автозапчасти — Запчасти для легковых авто – Освещение- Фары передние фары). После, из предъявленного списка нужно выбрать нужный лот.

2. Сократите запрос

Например, вам понадобилось найти переднее правое крыло на KIA Sportage 2015 года, не пишите в поисковой строке полное наименование, а напишите крыло KIA Sportage 15 . Поисковая система скажет «спасибо» за короткий четкий вопрос, который можно редактировать с учетом выданных поисковиком результатов.

3. Используйте аналогичные сочетания слов и синонимы

Система сможет не понять какое-либо сочетание слов и перевести его неправильно. Например, у запроса «стол для компьютера» более 700 лотов, тогда как у запроса «компьютерный стол» всего 10.

4. Не допускайте ошибок в названиях, используйте​​всегда​​оригинальное наименование​​продукта

Если вы, например, ищете стекло на ваш смартфон, нужно забивать «стекло на xiaomi redmi 4 pro», а не «стекло на сяоми редми 4 про».

5. Сокращения и аббревиатуры пишите по-английски

Если приводить пример, то словосочетание «ступица бмв е65» выдаст отсутствие результатов из-за того, что в e65 буква е русская. Система этого не понимает. Чтобы автоматика распознала ваш запрос, нужно ввести то же самое, но на английском — «ступица BMW e65».

6. Мало результатов? Ищите не только в названии объявления, но и в описании!

Не все продавцы пишут в названии объявления нужные параметры для поиска, поэтому воспользуйтесь функцией поиска в описании объявления! Например, вы ищите турбину и знаете ее номер «711006-9004S», вставьте в поисковую строку номер, выберете галочкой “искать в описании” — система выдаст намного больше результатов!

7. Смело ищите на польском, если знаете название нужной вещи на этом языке

Вы также можете попробовать использовать Яндекс или Google переводчики для этих целей. Помните, что если возникли неразрешимые проблемы с поиском, вы всегда можете обратиться к нам за помощью.

Кремниевый выпрямитель (SCR) | Тиристоры

Диоды Шокли и кремниевые управляемые выпрямители (SCR)

Диоды Шокли

— любопытные устройства, но довольно ограниченные в применении. Однако их полезность может быть расширена за счет оснащения их другими средствами фиксации. При этом каждое из них становится настоящим усилительным устройством (хотя бы в режиме включения/выключения), и мы называем их выпрямителями с кремниевым управлением или SCR.

Переход от диода Шокли к тринистору достигается одним небольшим дополнением, фактически не более чем третьим проводным соединением с существующей структурой PNPN: (рисунок ниже)

Кремниевый выпрямитель (SCR)

 

SCR проводимость

Если затвор тринистора остается плавающим (отключенным), он ведет себя точно так же, как диод Шокли.Он может быть заблокирован напряжением пробоя или превышением критической скорости нарастания напряжения между анодом и катодом, как и в случае с диодом Шокли. Отключение достигается за счет уменьшения тока до тех пор, пока один или оба внутренних транзистора не перейдут в режим отсечки, также как диод Шокли. Однако, поскольку клемма затвора соединяется непосредственно с базой нижнего транзистора, ее можно использовать в качестве альтернативного средства для фиксации тиристора. При приложении небольшого напряжения между затвором и катодом нижний транзистор будет принудительно включен результирующим базовым током, что заставит верхний транзистор проводить ток, который затем подает ток на базу нижнего транзистора, так что его больше не нужно активировать. по напряжению затвора.Необходимый ток затвора для запуска защелки, конечно, будет намного ниже, чем ток через тиристор от катода к аноду, так что тиристор обеспечивает определенное усиление.

Запуск/срабатывание

Этот метод обеспечения проводимости SCR называется запуском или срабатыванием, и это, безусловно, наиболее распространенный способ фиксации SCR на практике. На самом деле тиристоры обычно выбираются так, чтобы их напряжение пробоя намного превышало максимальное напряжение, ожидаемое от источника питания, чтобы его можно было включить только преднамеренным импульсом напряжения, приложенным к затвору.

Обратное срабатывание

Следует отметить, что тиристоры иногда могут быть отключены путем прямого замыкания накоротко их выводов затвора и катода или путем «обратного срабатывания» затвора с отрицательным напряжением (по отношению к катоду), так что нижний транзистор принудительно в отсечку. Я говорю, что это «иногда» возможно, потому что это включает в себя шунтирование всего тока коллектора верхнего транзистора через базу нижнего транзистора. Этот ток может быть значительным, что в лучшем случае затрудняет отключение тиристора.Вариант SCR, называемый тиристором Gate-Turn-Off или GTO, упрощает эту задачу. Но даже с GTO ток затвора, необходимый для его выключения, может достигать 20% тока анода (нагрузки)! Схематическое обозначение GTO показано на следующем рисунке: (Рисунок ниже)

Тиристор отключения ворот (GTO)

SCR
против GTO
SCR и GTO

имеют одинаковую эквивалентную схему (два транзистора, соединенные с положительной обратной связью), единственное различие заключается в деталях конструкции, предназначенной для обеспечения NPN-транзистора большим β, чем PNP.Это позволяет меньшему току затвора (прямому или обратному) обеспечивать большую степень контроля над проводимостью от катода к аноду, при этом запертое состояние транзистора PNP больше зависит от NPN, чем наоборот. Тиристор Gate-Turn-Off также известен под названием Gate-Controlled Switch или GCS.

Проверка работоспособности SCR с помощью омметра

Элементарную проверку функции SCR или, по крайней мере, идентификацию клемм можно выполнить с помощью омметра. Поскольку внутреннее соединение между затвором и катодом представляет собой одиночный PN-переход, измеритель должен показывать непрерывность между этими клеммами с помощью красного щупа на затворе и черного щупа на катоде следующим образом: (рисунок ниже)

Элементарный тест SCR

Все другие измерения непрерывности, выполняемые на SCR, будут показывать «обрыв» («OL» на дисплеях некоторых цифровых мультиметров).Следует понимать, что этот тест является очень грубым и не представляет собой комплексную оценку SCR. SCR может давать хорошие показания омметра и все же быть неисправным. В конечном счете, единственный способ проверить SCR — подвергнуть его воздействию тока нагрузки.

Если вы используете мультиметр с функцией «проверки диодов», полученное вами значение напряжения перехода затвор-катод может соответствовать или не соответствовать тому, что ожидается от кремниевого PN-перехода (приблизительно 0,7 вольт).В некоторых случаях вы увидите гораздо более низкое напряжение перехода: всего сотые доли вольта. Это связано с внутренним резистором, подключенным между затвором и катодом, встроенным в некоторые SCR. Этот резистор добавляется, чтобы сделать SCR менее восприимчивым к ложному срабатыванию из-за ложных скачков напряжения, из-за «шумов» цепи или из-за разряда статического электричества. Другими словами, наличие резистора, подключенного к переходу затвор-катод, требует подачи сильного запускающего сигнала (значительный ток) для защелкивания тиристора.Эта функция часто встречается в больших SCR, а не в маленьких SCR. Имейте в виду, что SCR с внутренним резистором, подключенным между затвором и катодом, будет указывать на непрерывность в обоих направлениях между этими двумя клеммами: (рисунок ниже)

Тиристоры большего размера имеют резистор затвор-катод.

SCR с чувствительным затвором

«Обычные» SCR без этого внутреннего резистора иногда называют SCR с чувствительным затвором из-за их способности запускаться малейшим положительным сигналом затвора.

Схема проверки SCR удобна как в качестве диагностического инструмента для проверки подозрительных SCR, так и в качестве отличного помощника в понимании основных принципов работы SCR. Источник постоянного напряжения используется для питания схемы, а два кнопочных переключателя используются для блокировки и разблокировки SCR соответственно: (рисунок ниже)

Схема тестирования SCR

Приведение в действие нормально разомкнутого кнопочного выключателя «вкл.» соединяет затвор с анодом, пропуская ток с положительной клеммы батареи, через нагрузочный резистор, через переключатель, через PN-переход катод-затвор и обратно к батарее .Этот ток затвора должен заставить SCR защелкнуться, позволяя току идти напрямую от анода к катоду без дальнейшего срабатывания через затвор. Когда кнопка «вкл.» отпущена, нагрузка должна оставаться под напряжением.

Нажатие нормально замкнутого кнопочного выключателя размыкает цепь, вызывая остановку тока через тринистор, тем самым вызывая его отключение (слабое отключение).

Удержание тока

Если SCR не защелкивается, проблема может быть связана с нагрузкой, а не с SCR.Определенная минимальная величина тока нагрузки требуется для удержания тиристора во включенном состоянии. Этот минимальный уровень тока называется током удержания. Нагрузка со слишком большим значением сопротивления может не потреблять достаточного тока, чтобы удерживать SCR в защелкнутом состоянии, когда ток затвора прекращается, что создает ложное впечатление плохого (неблокируемого) SCR в тестовой цепи. Удерживающие текущие значения для различных тиристоров должны быть доступны у производителей. Типичные значения тока удержания находятся в диапазоне от 1 мА до 50 мА и более для более крупных устройств.

Чтобы тест был полностью исчерпывающим, необходимо протестировать не только триггерное действие. Предельное напряжение прямого отключения тиристора можно проверить, увеличив подачу постоянного напряжения (без нажатого кнопочного переключателя) до тех пор, пока тиристор не защелкнется сам по себе. Имейте в виду, что для проверки отключения может потребоваться очень высокое напряжение: многие силовые тиристоры имеют номинальное напряжение отключения 600 вольт и более! Кроме того, если доступен генератор импульсного напряжения, критическая скорость нарастания напряжения для тиристора может быть проверена таким же образом: подвергнуть его импульсному напряжению питания с различными скоростями В/время без нажатых кнопочных переключателей и посмотреть, когда он защелкнется.

В этой простой форме тестовая схема SCR может использоваться в качестве схемы управления пуском/остановом двигателя постоянного тока, лампы или другой практической нагрузки: (рисунок ниже)

Цепь управления пуском/остановом двигателя постоянного тока

Схема «Лом»

Другое практическое применение тиристора в цепи постоянного тока — это устройство защиты от перенапряжения. Схема «лома» состоит из тиристорного тиристора, расположенного параллельно выходу источника питания постоянного тока, для создания прямого короткого замыкания на выходе этого источника, чтобы предотвратить попадание чрезмерного напряжения на нагрузку.Повреждение тиристора и источника питания предотвращается разумным размещением предохранителя или значительного последовательного сопротивления перед тиристором для ограничения тока короткого замыкания: (рисунок ниже)

Цепь лома, используемая в источнике питания постоянного тока

Некоторые устройства или схемы, считывающие выходное напряжение, будут подключены к затвору SCR, так что при возникновении состояния перенапряжения между затвором и катодом будет приложено напряжение, вызывающее срабатывание SCR и заставляющее перегорать предохранитель.Эффект будет примерно такой же, как при падении твердого стального лома прямо на выходные клеммы блока питания, отсюда и название схемы.

Большинство применений SCR предназначены для управления мощностью переменного тока, несмотря на то, что SCR по своей сути являются устройствами постоянного тока (однонаправленными). Если требуется двунаправленный ток в цепи, можно использовать несколько тиристоров, один или несколько из которых обращены в каждом направлении, чтобы выдерживать ток через оба полупериода волны переменного тока. Основная причина, по которой тиристоры вообще используются для управления мощностью переменного тока, — это уникальная реакция тиристора на переменный ток.Как мы видели, тиратронная лампа (версия SCR на электронной лампе) и DIAC, гистерезисное устройство, срабатывающее в течение части полупериода переменного тока, защелкнутся и останутся включенными в течение оставшейся части полупериода до тех пор, пока переменный ток не сработает. ток уменьшается до нуля, так как он должен начать следующий полупериод. Непосредственно перед точкой пересечения нуля формы волны тока тиристор отключится из-за недостаточного тока (это поведение также известно как естественная коммутация) и должен снова открыться во время следующего цикла.В результате ток в цепи эквивалентен «разрезанной» синусоиде. Для обзора, вот график реакции DIAC на переменное напряжение, пиковое значение которого превышает напряжение пробоя DIAC: (Рисунок ниже)

Двунаправленный отклик DIAC

Для DIAC этот предел напряжения отключения был фиксированной величиной. С помощью SCR мы можем точно контролировать, когда устройство будет защелкиваться, запуская вентиль в любой момент времени вдоль формы сигнала. Подключив подходящую схему управления к затвору SCR, мы можем «обрезать» синусоиду в любой точке, чтобы обеспечить пропорциональное по времени управление мощностью нагрузки.

В качестве примера возьмите схему на рисунке ниже. Здесь SCR расположен в цепи для управления питанием нагрузки от источника переменного тока.


SCR управление питанием переменного тока

Будучи однонаправленным (односторонним) устройством, мы можем подавать в нагрузку только полуволновую мощность в полупериоде переменного тока, когда полярность напряжения питания положительная вверху и отрицательная внизу. Однако для демонстрации базовой концепции пропорционального времени управления эта простая схема лучше, чем схема управления полной волной мощности (для которой потребовались бы два тиристора).

Без срабатывания затвора, а напряжение источника переменного тока значительно ниже номинального напряжения отключения тиристора, тиристор никогда не включится. Подключение затвора тиристора к аноду через стандартный выпрямительный диод (для предотвращения обратного тока через затвор в случае тиристора, содержащего встроенный резистор затвор-катод), позволит срабатывать тиристору практически сразу в начале каждый положительный полупериод: (рисунок ниже)

Затвор подключается непосредственно к аноду через диод; почти полный полуволновой ток через нагрузку.

Задержка запуска SCR

Однако мы можем отсрочить срабатывание тиристора, вставив некоторое сопротивление в цепь затвора, тем самым увеличив величину падения напряжения, необходимую для того, чтобы достаточный ток затвора привел к срабатыванию тиристора. Другими словами, если мы усложним протекание тока через затвор, добавив сопротивление, переменное напряжение должно будет достичь более высокой точки в своем цикле, прежде чем будет достаточно тока затвора для включения SCR. Результат показан на рисунке ниже.

Сопротивление включено в цепь затвора; менее полуволны тока через нагрузку.

При более сильном прерывании полусинусоиды за счет задержки срабатывания тиристора нагрузка получает меньшую среднюю мощность (мощность подается за меньшее время в течение цикла). Сделав последовательный резистор затвора переменным, мы можем отрегулировать мощность, пропорциональную времени: (рисунок ниже)

Увеличение сопротивления повышает пороговый уровень, в результате чего на нагрузку подается меньшая мощность.Уменьшение сопротивления снижает пороговый уровень, в результате чего на нагрузку подается больше мощности.

К сожалению, эта схема управления имеет существенное ограничение. При использовании сигнала источника переменного тока для сигнала запуска SCR мы ограничиваем управление первой половиной полупериода сигнала. Другими словами, мы не можем ждать до пика волны, чтобы запустить SCR. Это означает, что мы можем убавить питание только до точки включения тринистора на самом пике волны: (Рисунок ниже)

Цепь на минимальной мощности

Дальнейшее повышение порога срабатывания приведет к тому, что цепь вообще не сработает, поскольку даже пикового напряжения сети переменного тока будет недостаточно для срабатывания SCR.В результате на нагрузку не подается питание.

Оригинальное решение этой дилеммы управления заключается в добавлении в цепь фазосдвигающего конденсатора: (рисунок ниже)

Добавление фазосдвигающего конденсатора в цепь

 

Меньшая форма волны, показанная на графике, представляет собой напряжение на конденсаторе. Для иллюстрации фазового сдвига я предполагаю состояние максимального управляющего сопротивления, при котором тринистор вообще не срабатывает при отсутствии тока нагрузки, за исключением небольшого тока, протекающего через управляющий резистор и конденсатор.Это напряжение конденсатора будет сдвинуто по фазе в диапазоне от 0° до 90°, отставая от формы волны переменного тока источника питания. Когда это сдвинутое по фазе напряжение достигает достаточно высокого уровня, срабатывает SCR.

При достаточном напряжении на конденсаторе для периодического срабатывания тиристора результирующая кривая тока нагрузки будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже)

Сигнал со сдвигом по фазе запускает SCR.

Поскольку форма волны конденсатора все еще растет после того, как форма волны основного переменного тока достигла своего пика, становится возможным активировать SCR на пороговом уровне за пределами этого пика, таким образом прерывая волну тока нагрузки больше, чем это было возможно с более простой схемой.В действительности форма сигнала напряжения на конденсаторе немного сложнее, чем показано здесь, его синусоидальная форма искажается каждый раз, когда тринистор защелкивается. Однако то, что я пытаюсь проиллюстрировать здесь, — это отложенное срабатывание, полученное с помощью RC-цепи со сдвигом фазы; таким образом, упрощенная неискаженная форма сигнала хорошо служит цели.

Запуск SCR сложными цепями

SCR

также могут запускаться или «запускаться» более сложными цепями. В то время как ранее показанная схема достаточна для простого приложения, такого как управление лампой, управление большими промышленными двигателями часто зависит от более сложных методов запуска.Иногда импульсные трансформаторы используются для соединения цепи запуска с затвором и катодом тиристора, чтобы обеспечить гальваническую развязку между цепями запуска и питания.

Трансформаторная связь триггерного сигнала обеспечивает изоляцию.

Когда для управления мощностью используется несколько тиристоров, их катоды часто электрически не являются общими, что затрудняет одинаковое подключение одной цепи запуска ко всем тиристорам. Примером этого является управляемый мостовой выпрямитель, показанный на рисунке ниже.

Управляемый мостовой выпрямитель

В любой схеме мостового выпрямителя выпрямительные диоды (в данном примере выпрямительные тиристоры) должны проводить в противоположных парах. SCR1 и SCR3 должны срабатывать одновременно, а SCR2 и SCR4 должны срабатывать вместе как пара. Однако, как вы заметите, эти пары SCR не имеют одних и тех же катодных соединений, а это означает, что простое параллельное соединение их соответствующих соединений затвора и подключение одного источника напряжения для запуска обоих не сработает: (рисунок ниже)

Эта стратегия не работает для срабатывания SCR2 и SCR4 как пары.

Хотя показанный источник напряжения запуска запускает SCR4, он не будет запускать SCR2 должным образом, поскольку два тиристора не имеют общего катодного соединения для опорного напряжения запуска. Однако импульсные трансформаторы, соединяющие два тиристорных затвора с общим источником напряжения запуска, будут работать: (рисунок ниже)

Трансформаторная муфта затворов обеспечивает срабатывание тиристора 2 и тиристора 4.

Имейте в виду, что эта схема показывает соединения затворов только для двух из четырех тиристоров.Трансформаторы импульсов и источники запуска для SCR1 и SCR3, а также детали самих источников импульсов для простоты опущены.

Управляемые мостовые выпрямители не ограничиваются однофазными конструкциями. В большинстве промышленных систем управления мощность переменного тока доступна в трехфазной форме для максимальной эффективности, и полупроводниковые схемы управления построены так, чтобы использовать это преимущество. Схема трехфазного управляемого выпрямителя, состоящая из тиристоров, без показанных импульсных трансформаторов или схемы запуска, будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Трехфазный мост SCR управления нагрузкой

ОБЗОР: Кремниевый выпрямитель, или SCR, представляет собой диод Шокли с добавленной дополнительной клеммой. Эта дополнительная клемма называется затвором, и она используется для включения устройства в проводящее состояние (защелки) путем приложения небольшого напряжения. Чтобы сработать или сработать SCR, необходимо приложить напряжение между затвором и катодом, положительное к затвору и отрицательное к катоду.

При тестировании SCR мгновенного соединения между затвором и анодом достаточно по полярности, интенсивности и длительности, чтобы запустить его.Тиристоры могут срабатывать при преднамеренном срабатывании клеммы затвора, чрезмерном напряжении (пробое) между анодом и катодом или чрезмерной скорости нарастания напряжения между анодом и катодом. Тиристоры могут быть отключены при падении анодного тока ниже значения тока удержания (отключение при малом токе) или при «обратном срабатывании» затвора (прикладывании отрицательного напряжения к затвору). Обратное срабатывание только иногда эффективно и всегда связано с высоким током затвора.

Вариант SCR, называемый тиристором Gate-Turn-Off (GTO), специально разработан для отключения посредством обратного срабатывания.Даже в этом случае обратный запуск требует довольно высокого тока: обычно 20% тока анода. Клеммы SCR могут быть идентифицированы измерителем непрерывности: только две клеммы, демонстрирующие какую-либо непрерывность между ними, должны быть затвором и катодом. Клеммы затвора и катода подключаются к PN-переходу внутри тиристорного тиристора, поэтому измеритель непрерывности должен получать диодные показания между этими двумя клеммами с красным (+) выводом на затворе и черным (-) выводом на катоде. Помните, однако, что некоторые большие SCR имеют внутренний резистор, подключенный между затвором и катодом, который повлияет на любые показания непрерывности, снятые измерителем.

Тиристоры

— это настоящие выпрямители: они пропускают через себя ток только в одном направлении. Это означает, что их нельзя использовать отдельно для управления мощностью двухполупериодного переменного тока. Если диоды в цепи выпрямителя заменены тиристорами, вы получаете схему управляемого выпрямителя, в которой мощность постоянного тока на нагрузке может быть пропорциональна времени путем срабатывания тиристоров в разных точках кривой мощности переменного тока.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Кремниевый управляемый выпрямитель (тиристор) — Другие полупроводниковые устройства

Другие полупроводниковые устройства

Кремниевый управляемый выпрямитель , обычно называемый SCR. (или тиристор), является одним из семейства полупроводников, которое включает в себя транзисторы и диоды.Чертеж SCR и его схема представление показано на видах A и B на рисунке ниже. Не все В SCR используется показанный корпус, но он типичен для большинства мощных блоков.

Кремниевый управляемый выпрямитель.

Хотя это не то же самое, что диод или транзистор, SCR сочетает в себе особенности того и другого. Схемы, использующие транзисторы или выпрямительные диоды, могут значительно в некоторых случаях улучшена за счет использования SCR.

Основная цель SCR — функционировать как переключатель, который может включать или выключать малых или больших мощностей.Он выполняет эту функцию без движущихся частей. которые изнашиваются и не требуют замены. Может быть огромный прирост мощности в SCR; в некоторых агрегатах очень маленький ток срабатывания способен коммутировать несколько сотен ампер, не превышая своего номинального способности. SCR часто может заменить гораздо более медленные и большие механические переключатели.

SCR — чрезвычайно быстрый переключатель. Трудно циклировать механический переключаться несколько сотен раз в минуту; тем не менее, некоторые SCR можно переключать 25 000 раз в секунду.Включение занимает всего микросекунды или вне этих единиц. Изменение времени включения переключателя по сравнению с время, когда он выключен, регулирует количество энергии, протекающей через выключатель. Поскольку большинство устройств могут работать на импульсах мощности (переменных ток представляет собой особую форму переменного положительного и отрицательного импульса), SCR можно легко использовать в приложениях управления. Регуляторы скорости двигателя, инверторы, удаленные коммутационные устройства, управляемые выпрямители, перегрузка цепи протекторы и фиксирующие реле используют SCR.

SCR состоит из четырех слоев полупроводникового материала, расположенных PNPN. Конструкция показана на виде А на рисунке ниже. В функции, тиристор имеет много общего с диодом, но принцип действия SCR лучше всего объясняется с точки зрения транзисторов.

Структура

SCR.

Рассмотрим SCR как пару транзисторов, один PNP и другой NPN, подключен, как показано на видах B и C. Анод прикреплен к верхний P-слой; катод С является частью нижнего N-слоя; и клемма затвора G переходит на P-слой NPN-транзистора.

В рабочем состоянии коллектор Q 2 приводит в движение основание Q 1 , а коллектор Q 1 подает обратную связь к основанию Q 2 . β 1 (бета) коэффициент усиления по току Q 1 и β 2 текущее усиление Q 2 . Прибыль от этой положительной обратной связи петля — их произведение, β 1 раз β 2 .Когда товар меньше чем один, схема устойчива; если произведение больше единицы, схема регенеративная. На клемму подается небольшой отрицательный ток G сместит NPN-транзистор в отсечку, а коэффициент усиления контура будет меньше единицы.

В этих условиях единственный ток, который может существовать между Выходные клеммы A и C — это очень маленький ток отсечки коллектора два транзистора. По этой причине импеданс между A и C очень высок.

Когда положительный ток подается на клемму G, транзистор Q 2 смещается в проводимость, что приводит к тому, что его коллектор ток повышаться.Поскольку текущий коэффициент усиления Q 2 увеличивается с увеличивается ток коллектора, достигается точка (называемая точкой пробоя) где коэффициент усиления петли равен единице, и схема становится регенеративной. В этот момент ток коллектора двух транзисторов быстро увеличивается. до значения, ограниченного только внешней цепью. Оба транзистора доведены до насыщения, а импеданс между A и C очень низкий. Положительный ток подавался на клемму G, которая служила для срабатывания саморегенеративное действие больше не требуется, так как коллектор транзистора PNP Q 1 теперь обеспечивает более чем достаточно ток для привода Q 2 .Цепь будет оставаться включенной до тех пор, пока отключается снижением тока коллектора до значения ниже что необходимо для поддержания проводимости.

Характеристическая кривая SCR показана на рисунке ниже. При отсутствии тока затвора ток утечки остается очень малым. прямое напряжение от катода к аноду увеличивается до пробоя точка достигнута. Здесь центральный узел разрывается, начинается SCR. проводить сильно, и падение на SCR становится очень низким.

Характеристическая кривая для SCR.

Влияние стробирующего сигнала на срабатывание тринистора показано на рис. рисунок ниже. Пробой центрального соединения может быть достигнут на скоростях приближение к микросекунде путем подачи соответствующего сигнала на вывод затвора, при постоянном напряжении на аноде. После пробоя напряжение через устройство настолько мало, что ток через него от катода к анод в основном определяется нагрузкой, которую он питает.

Характеристическая кривая SCR с различными стробирующими сигналами.

Важно помнить, что небольшой ток от затвора к катоду может срабатывать или запускать SCR, изменяя его практически с разомкнутой цепи к короткому замыканию. Единственный способ снова изменить его (коммутировать это) заключается в снижении тока нагрузки до значения меньше минимального ток прямого смещения. Ток затвора требуется только до тех пор, пока анод ток полностью вырос до точки, достаточной для поддержания проводимость. После проведения от катода к аноду начинается, снятие тока затвора не дает никакого эффекта.

Применений SCR в качестве выпрямителя много. Фактически, его многочисленные применения в качестве выпрямителя дали название этому полупроводниковому устройству. Когда переменный ток подается на выпрямитель, только положительный или проходят отрицательные половины синусоиды. Все в каждом положительном или на выходе появляется отрицательный полупериод. Когда используется SCR, однако управляемый выпрямитель может быть включен в любое время в течение полупериод, тем самым контролируя количество доступной мощности постоянного тока от нуля до максимума, как показано на рисунке ниже.С момента выхода на самом деле импульсы постоянного тока, можно добавить подходящую фильтрацию, если они непрерывны. нужен постоянный ток. Таким образом, любое устройство, работающее от постоянного тока, может иметь контролируемое количество энергии, подаваемой на него. Обратите внимание, что SCR должен включаться в нужное время для каждого цикла.

Сигналы управления воротами SCR.

Когда используется источник питания переменного тока, SCR автоматически отключается, поскольку ток и напряжение падают до нуля каждые полпериода. Используя один SCR на положительных чередованиях и один на отрицательных, полноволновых может быть выполнено исправление, и получен контроль над вся синусоида.SCR служит в этом приложении так же, как и его название подразумевает – как управляемый выпрямитель переменного напряжения.

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) | Символ, рабочий, приложения

В этом уроке мы узнаем о выпрямителе, управляемом кремнием (SCR). Мы изучим его символ, структуру, работу, методы включения и выключения и некоторые приложения.

Введение

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) является наиболее важным и наиболее часто используемым членом семейства тиристоров.SCR можно использовать для различных приложений, таких как выпрямление, регулирование мощности и инвертирование и т. д. Подобно диоду, SCR является однонаправленным устройством, которое пропускает ток в одном направлении и противодействует в другом направлении.

SCR — трехконтактное устройство; анод, катод и затвор, как показано на рисунке. SCR имеет встроенную функцию включения или выключения, и его переключение управляется условиями смещения и входной клеммой затвора.

Это приводит к изменению средней мощности, подаваемой на нагрузку, за счет изменения периодов включения тиристора.Он может обрабатывать несколько тысяч напряжений и токов. Символ SCR и его клеммы показаны на рисунке.

Вернуться к началу

Конструкция управляемого кремнием выпрямителя

SCR представляет собой четырехуровневое устройство с тремя терминалами. Четыре слоя, состоящие из слоев P и N, расположены попеременно так, что они образуют три соединения J1, J2 и J3. Эти соединения бывают сплавными или диффузными в зависимости от типа конструкции.

Внешние слои (P- и N-слои) сильно легированы, тогда как средние P- и N-слои легированы слабо.Клемма затвора находится на среднем P-слое, анод — на внешнем P-слое, а катод — на клеммах N-слоя. SCR изготовлен из кремния, потому что по сравнению с германием ток утечки в кремнии очень мал.

Для изготовления SCR используются три типа конструкций, а именно планарная, меза и пресс-пакетная. Для тиристоров малой мощности используется плоская конструкция, в которой все переходы в тиристорах рассеяны. В конструкции мезаобразного типа соединение J2 формируется диффузионным методом и, таким образом, к нему приплавляются внешние слои.

Эта конструкция в основном используется для мощных выпрямителей с кремниевым управлением. Для обеспечения высокой механической прочности SCR укреплен пластинами из молибдена или вольфрама. И одна из этих пластин припаяна к медной шпильке, на которой дополнительно нарезана резьба для подключения радиатора.

Вернуться к началу

Работа или режимы работы SCR

В зависимости от смещения, заданного для SCR, работа SCR делится на три режима. они

  1.  Режим блокировки вперед
  2.  режим прямого проведения и
  3.  Обратный режим блокировки
Режим блокировки вперед

В этом режиме работы кремниевый управляемый выпрямитель подключается таким образом, что вывод анода становится положительным по отношению к катоду, в то время как вывод затвора остается открытым.В этом состоянии контакты J1 и J3 смещены в прямом направлении, а соединение J2 смещено в обратном направлении.

Из-за этого через тринистор протекает небольшой ток утечки. До тех пор, пока напряжение, приложенное к тиристорам, не превышает его пороговое напряжение, тиристоры оказывают очень высокое сопротивление протеканию тока. Таким образом, тиристор действует как разомкнутый переключатель в этом режиме, блокируя прямой ток, протекающий через тиристор, как показано на кривой характеристики VI тиристора.

Вернуться к началу

Режим прямой проводимости

В этом режиме тринистор или тиристор переходит из режима блокировки в режим проводимости.Это можно сделать двумя способами: либо путем подачи положительного импульса на клемму затвора, либо путем увеличения прямого напряжения (или напряжения на аноде и катоде) выше напряжения отключения тиристора.

После применения любого из этих методов на стыке J2 происходит лавинный пробой. Поэтому тринистор переходит в режим проводимости и действует как замкнутый переключатель, поэтому через него начинает течь ток.

Обратите внимание, что на графике характеристики VI, если значение тока затвора высокое, минимум будет временем перехода в режим проводимости, когда Ig3 > Ig2 > Ig1.В этом режиме через тринистор протекает максимальный ток, и его величина зависит от сопротивления или импеданса нагрузки.

Также отмечено, что если ток затвора увеличивается, напряжение, необходимое для включения тиристора, меньше, если предпочтение отдается смещению затвора. Ток, при котором тринистор переходит из режима блокировки в режим проводимости, называется током фиксации (IL).

А также, когда прямой ток достигает уровня, при котором SCR возвращается в состояние блокировки, это называется током удержания (IH).При этом удерживающемся уровне тока область истощения начинает развиваться вокруг соединения J2. Следовательно, ток удержания немного меньше тока фиксации.

Вернуться к началу

Обратный режим блокировки

В этом режиме работы катод становится положительным по отношению к аноду. Тогда переходы J1 и J3 смещены в обратном направлении, а J2 смещена в прямом направлении. Это обратное напряжение переводит SCR в область обратной блокировки, что приводит к протеканию через него небольшого тока утечки и действует как разомкнутый переключатель, как показано на рисунке.

Таким образом, в этом режиме устройство обеспечивает высокий импеданс до тех пор, пока приложенное напряжение не станет меньше обратного напряжения пробоя VBR тиристора. Если обратное приложенное напряжение превышает VBR, то на переходах J1 и J3 происходит лавинный пробой, что приводит к увеличению обратного тока, протекающего через SCR.

Этот обратный ток вызывает большие потери в SCR и даже увеличивает его нагрев. Таким образом, тиристор будет значительно поврежден, если обратное напряжение будет больше, чем VBR.

Вернуться к началу

Двухтранзисторная аналогия SCR

Аналогия с двумя транзисторами или двухтранзисторная модель SCR выражает самый простой способ понять работу SCR, визуализируя его как комбинацию двух транзисторов, как показано на рисунке. Коллектор каждого транзистора соединен с базой другого транзистора.

Предположим, что сопротивление нагрузки подключено между клеммами анода и катода, а небольшое напряжение приложено к клеммам затвора и катода.При отсутствии напряжения на затворе транзистор 2 находится в режиме отсечки из-за нулевого тока базы. Следовательно, через коллектор и, следовательно, через базу транзистора Т1 ток не течет. Следовательно, оба транзистора разомкнуты, и ток через нагрузку не течет.

Когда между затвором и катодом подается определенное напряжение, через базу транзистора 2 протекает небольшой ток базы, и, таким образом, ток коллектора увеличивается. И, следовательно, ток базы на транзисторе T1 переводит транзистор в режим насыщения, и, таким образом, ток нагрузки будет течь от анода к катоду.

На приведенном выше рисунке ток базы транзистора T2 становится током коллектора транзистора T1 и наоборот.

Отсюда

Ib2 = Ic1 и Ic2 = Ib1

Также ток через вывод катода, Ik = Ig + Ia ……(1)

Для транзистора,

Ib1 = Ie1 – Ic1 ……(2)

и Ic1 = α1Ie1 + Ico1……(3)

Где Ico1 — ток утечки.

Подставляя уравнение 3 в уравнение 2 получаем

Ib1 = Ie1 (1 – α1) – Ico1 …….(4)

Из рисунка анодный ток — эмиттерный ток транзистора Т1,

Ia = Ie1

Тогда Ib1 = Ia (1 – α1) – Ico1

А также для транзистора Т2

Ic2 = α2Ie2 + Ico2

Но Ik = Ie2

Следовательно, Ic2 = α2Ik + Ico2

Ic2 = α2 (Ig + Ia) + Ico2 …..(5)

Но Ib1 = Ic2 …..(6)

Подставляя уравнения 4 и 5 в уравнение 6 получаем

Ia (1 – α1) – Ico1 = α2 (Ig + Ia) + Ico2

Ia = [α2 Ig + Ico1 + Ico2] / [1- (α1 + α2)]

Предполагая, что токи утечки в обоих транзисторах пренебрежимо малы, получаем

Ia = [α2 Ig] / [1- (α1 + α2)]

, где α1 и α2 — соответствующие коэффициенты усиления двух транзисторов.

Вернуться к началу

Методы включения SCR

Из приведенного выше уравнения, если (α1 + α2) равно единице, то Ia становится бесконечным. Это означает, что анодный ток внезапно возрастает до высокого значения и переходит в режим проводимости из непроводящего состояния. Это называется регенеративным действием SCR. Таким образом, для срабатывания тринистора значение тока затвора (α1 + α2) должно приближаться к единице. Из полученного уравнения условия включения SCR составляют

.

1. Ток утечки через SCR будет увеличиваться при очень высокой температуре устройства.Это превращает SCR в проводимость.

2. Когда ток, протекающий через устройство, очень мал, тогда α1 и α2 очень малы. Условиями пробоя по напряжению являются большие значения коэффициента размножения электронов Mn и коэффициента размножения дырок Mp вблизи перехода J2. Следовательно, увеличение напряжения на устройстве для отключения перенапряжения VBO вызывает пробой перехода J2, и, таким образом, SCR включается.

3. А также за счет увеличения α1 и α2 достигается условие обрыва.Усиление тока транзисторов зависит от значения Ig, поэтому, увеличивая Ig, SCR можно включить.

Вернуться к началу

Методы отключения SCR

SCR не может быть выключен с помощью клеммы затвора, как в процессе включения. Для выключения тиристора анодный ток должен быть снижен до уровня ниже уровня удерживающего тока тиристора. Процесс выключения SCR называется коммутацией. Два основных типа коммутации SCR:

  1.  Естественная коммутация и
  2.  Принудительное переключение

Принудительная коммутация снова подразделяется на несколько типов, таких как

  • Коммутация класса А
  • Коммутация класса B
  • Коммутация класса C
  • Коммутация класса D
  • Коммутация класса E

Наверх

Управление двигателем постоянного тока с помощью SCR

Рассмотрим приведенный ниже рисунок, на котором тиристоры используются для управления скоростью двигателя постоянного тока.Как известно, двигатель постоянного тока состоит из обмотки возбуждения и обмотки якоря. Управляя напряжением, подаваемым на якорь, регулируют скорость двигателя постоянного тока.

Сеть переменного тока подключена к первичной и вторичной обмоткам трансформатора, два тиристора соединены параллельно, как показано на рисунке. Выход этих SCR приводит в действие двигатель постоянного тока. Обмотка возбуждения подключена через диоды, которые дают неконтролируемую мощность постоянного тока на обмотку возбуждения.

Во время положительного полупериода входа SCR1 смещен в прямом направлении, и когда на затвор подается запускающий импульс, SCR1 начинает проводить.Таким образом, ток нагрузки течет к двигателю постоянного тока через SCR1. Во время отрицательного полупериода входа SCR 2 смещен в прямом направлении, а SCR 1 смещен в обратном направлении, и, следовательно, SCR1 выключен.

Когда триггер затвора передается на SCR2, он начинает проводить. Изменяя триггерный вход для соответствующих тиристоров, средний выходной сигнал двигателя постоянного тока изменяется и, следовательно, регулируется его скорость.

Вернуться к началу

Управление двигателем переменного тока с использованием SCR

Скорость асинхронного двигателя переменного тока регулируется путем изменения приложенного к нему напряжения статора.На рисунке ниже показано подключение SCR для изменения напряжения, подаваемого на статор асинхронного двигателя.

Каждая фаза состоит из двух встречно-параллельных SCR, один для положительного пика, а другой для отрицательного пика. Таким образом, всего шесть конфигураций SCR используются для производства переменной мощности.

Входное трехфазное питание переменного тока подается на трехфазный асинхронный двигатель через этот набор тиристоров. Когда эти тиристоры запускаются импульсами с задержкой, среднее напряжение, подаваемое на асинхронный двигатель, изменяется и, следовательно, изменяется скорость.

Вернуться к началу

Преимущества управляемого кремнием выпрямителя

  1.  По сравнению с электромеханическим или механическим переключателем, SCR не имеет движущихся частей. Следовательно, с высокой эффективностью он может обеспечить бесшумную работу.
  2. Скорость переключения очень высока, поскольку он может выполнять 1 нанооперацию в секунду.
  3. Они могут работать при высоких номинальных напряжениях и токах с малым током затвора.
  4. Больше подходит для работы с переменным током, поскольку при каждом нулевом положении цикла переменного тока SCR автоматически выключается.
  5.  Небольшой размер, поэтому его легко монтировать и безотказно обслуживать.

Наверх

Резюме

  1.  Выпрямитель с кремниевым управлением ведет себя как переключатель с двумя состояниями: либо непроводящим, либо проводящим.
  2.  Существует три режима работы SCR. Это прямая блокировка, режим прямой проводимости и режим обратной блокировки.
  3.  В основном существует два способа включения тиристора: либо путем увеличения напряжения на тиристоре выше напряжения отключения тиристора, либо путем подачи небольшого напряжения на затвор.Типичное значение затвора составляет 1,5 В, 30 мА. Если ток затвора увеличивается, SCR включится при значительно сниженном напряжении питания.
  4.  SCR нельзя отключить через затвор, поэтому, чтобы открыть SCR, приложенное напряжение должно быть снижено до нуля.
  5.  Кремниевый управляемый выпрямитель можно использовать для коммутации как переменного, так и постоянного тока.

Вернуться к началу

Кремниевый управляющий выпрямитель | Машина для нанесения покрытий

Кремниевый выпрямитель

Кремниевый выпрямитель представляет собой выпрямительное устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный, его можно использовать для блока питания и обнаружения радиосигналов.Кремниевый управляющий выпрямитель может быть изготовлен с помощью вакуумной лампы, лампы зажигания, твердотельного кремниевого полупроводникового диода, ртутной дуги и других. Напротив, набор машин, преобразующих постоянный ток в переменный, называется «инвертором».

Описание выпрямителя кремниевого управления:

1, Основная схема выпрямителя в соответствии с точками подключения:
A. Двухдиапазонный уравновешивающий реактор звезды;
B. Мост с обратной фазой или трехфазный параллельно с уравновешивающим реактором с двойной звездой;
С.По фазе встречно-параллельный трехфазный мостовой тип;
D. Шестифазная двойная схема защиты от звезды;
E. Двенадцатифазный двухдиапазонный уравновешивающий реактор звезды, силовые компоненты с использованием мощных тиристоров.

2, трансформаторы выпрямителя используют высокую проницаемость 0,27 мм или 0,35 мм, ненаправленную холоднокатаную кремнистую сталь, спроектированную как трехфазный вход с пятью ножками, начальную ступень с низким удельным сопротивлением и намоткой из бескислородной медной проволоки; главный трансформатор с использованием двух вакуумных пропиток и сушки, его фактор безопасности и стабильности был эффективно защищен.

3. Метод охлаждения делится на самоохлаждение на открытом воздухе, воздушное охлаждение, водяное охлаждение, масляно-водяное охлаждение и другие процессы, которые можно выбрать в зависимости от требований клиентов.

4, с рабочим состоянием реверса цикла, три варианта положительного и обратного хода, положительное и отрицательное время переключения, напряжение, ток могут быть установлены произвольно, может автоматически изменять полярность выходного тока, помогает увеличить твердость пленки покрытия , плотность и яркость.

5, трехфазная интегрированная панель управления триггером с использованием передовых технологий, с несколькими мерами защиты, представляет собой новую и эффективную красную триггерную схему против помех, ее производительность очень продвинута; Схема управления триггером и регулятор интегрированы, оцифрованы и с использованием оптимизированной компьютерной конструкции, отличная структура платы, высокая надежность и простота обнаружения отладки.

6, с функцией автоматического таймера, может обеспечить лучший контроль качества толщины покрытия колонки, твердости, износостойкости и т. д., может добавлять различные функции в зависимости от требований процесса пользователя.

7, кремниевый выпрямитель с функциями перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузки по току, снижения давления, слишком высокой температуры элемента, отсутствия равных аспектов защиты и функций соответствующего аварийного сигнала; можно настроить несколько наборов технологических программ, таких как ток, напряжение, импульс, время, ампер-час и т. д., и изменить выполненный вызов.

8, блок дистанционного управления может быть реализован и централизованное управление, в соответствии с требованиями пользователя с использованием программируемых контроллеров PLC реле, защита автоматизации процесса.

9, наш продукт выпрямителя SCR стандартизированной конструкции компьютерного шкафа, общая конструкция уплотнения коробки, конструкция приняла меры против подкисления солевыми брызгами, предпринятые местной структурой пластиковых деталей, как антикоррозийной, так и красивой, в то же время существенно преодолевает большое воздействие нагрева вихревого тока магнитного поля и малые потери потребления оборудования, высокая эффективность.

10, источник питания SCR с функцией плавного пуска для предотвращения повреждения пускового выпрямителя переходного тока и во избежание сжигания заготовки.

11, максимальное количество пульсаций на выходе ≤5%, ≤3%, ≤2%, ≤1%.

12, кремниевый управляемый выпрямитель может быть загружен длительной, безопасной и надежной работой.

13, Выход постоянного тока тиристорного выпрямителя: 100A-50000A

14, Напряжение постоянного тока на выходе кремниевого источника питания: 0-12В, 8В, 24В-500В и т. д., в соответствии с технологическими требованиями.

Обзор кремниевого выпрямительного тиристора и схемы


Рис. 1

Льюиса Лофлина

Кремниевый управляемый выпрямитель, иногда называемый Тиристором, представляет собой просто диод с затвором. Они используются в ряде цепей, обычно для управления мощностью AC-DC. Они связаны с симисторами, которые я не буду здесь рассматривать.

См. Базовые симисторы и кремниевые управляющие выпрямители.

Теоретически их можно представить в виде двух транзисторов, соединенных так, как показано на рис.1. Когда между затвором и катодом протекает небольшой ток, устройство будет проводить и будет проводить до тех пор, пока ток от анода к катоду не прекратится.

Согласно рис. 1, при нажатии SW1 небольшой ток затвора, ограниченный резистором 270 Ом, включает транзистор Q2. Затем Q2 включает Q1, и они продолжают включать друг друга.


Рис. 2

На Рис. 2 я перерисовал схему. Нажмите SW2, ток затвора включает SCR1. Нажмите SW1 (нормально замкнутый), токовый путь прервется, и лампа загорится.


Рис. 3

На рис. мы вводим переменное напряжение. Нажмите SW4, лампа загорится на половинной мощности. SCR1 действует просто как однополупериодный выпрямитель. Отпустите SW4, и лампа погаснет. Когда переменный ток достигает нуля, SCR1 выключается.

Диод используется для блокировки отрицательного полупериода от затвора SCR.

Это свойство полезно при работе с цепями управления мощностью переменного тока. См. базовое руководство по устранению неполадок источника питания.


Рис. 4

На Рис.4 представляет собой оптопару на основе SCR, используемую для управления цепями SCR более высокой мощности. Это обеспечивает интерфейс между ПЛК или низковольтным микроконтроллером.


Рис. 5

Подробнее об этом см. ниже:


Рис. 6

На рис. 6 показаны некоторые из множества доступных стилей корпусов. Некоторые могут нести сотни ампер тока и очень дороги.

Другая проблема связана с чувствительностью ворот. Многие тиристоры высокой мощности требуют более высоких токов управления затвором.Проверьте свой лист данных. Блок в левом нижнем углу я видел в промышленном сварочном оборудовании.


Рис. 7

Примечание: BT137-600 продается на Ebay, так как SCR на самом деле является симистором. Он будет работать как SCR, но лучше использовать настоящий SCR.

На рис. 7 показан S6016R, который я использовал во многих своих проектах на этих веб-страницах. Несмотря на номинальный ток 8 ампер, помните о проблемах с теплоотводом. Я бы не запускал устройство выше 6 ампер. Затвор довольно чувствителен, и я построил несколько модулей SCR, используя их с оптронами h21C4.

Обратите внимание на эту двойную схему SCR, состоящую из этих отдельных модулей SCR оптопары.


Рис. 8

На рис. 8 показан тиристор MCR100-6 с номинальным током 800 мА при напряжении 400 вольт. Я использовал их для построения маломощных тестовых схем на 24 вольта, прежде чем перейти к S6016R на 120 вольт.

Их также можно использовать для управления менее чувствительными тиристорами высокой мощности.

И BT137-600 (объявление было ошибочным), и MCR100-6 я купил на Ebay. Будьте осторожны при чтении страниц Ebay, потому что некоторые поставщики используют термин Triac для SCR и тиристор для Triacs.Перед покупкой проверьте лист данных с номером детали!

Оптическая изоляция элементов управления двигателем H-Bridge YouTube
Оптическая изоляция блоков управления двигателем H-Bridge

Оптопары Теория и схемы YouTube
Драйверы оптоизолированных транзисторов для микроконтроллеров

All NPN Transistor H-Bridge Motor Control YouTube
Все транзисторы NPN H-Bridge Control Motor Control

Учебное пособие по широтно-импульсной модуляции YouTube
Учебное пособие по широтно-импульсной модуляции

PIC12F683 Микроконтроллер и схемы YouTube
Микроконтроллер PIC12F683 и схемы

 

SCR — Выпрямитель с кремниевым управлением

Кремниевый управляемый выпрямитель

(SCR) — первый из когда-либо разработанных тиристоров (конец 1957 г.).Это привело к огромному прогрессу в области силовых полупроводниковых устройств. Они также известны как тиристоры управления фазой . Это быстродействующие полупроводниковые переключающие устройства, похожие на диоды Шокли, но с дополнительной клеммой. Как правило, они работают на частоте сети (50/60 Гц), включаются стробирующим триггерным импульсом и выключаются естественной коммутацией.

Кремниевый управляемый выпрямитель

Символ выпрямителя с кремниевым управлением

Символ SCR

На приведенном выше рисунке показан символ SCR.Он работает как кремниевый выпрямительный диод с анодом и катодом. Анод — это положительный вывод, а катод — отрицательный. Он состоит из четырех слоев чередующихся материалов P и N-типа. Он также имеет дополнительный терминал управления, называемый воротами. Наличие затвора позволяет запускать SCR в проводимость, когда он находится в режиме прямой проводимости. Это однонаправленное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении и противодействует потоку в противоположном направлении.

Рисунок 1: Структура SCR

Тиристор может быть включен либо превышением напряжения прямого отключения, либо превышением тока затвора. Ток затвора определяет величину прямого напряжения пробоя, необходимого для его включения. Триггерное напряжение/импульс подается на клемму затвора, когда анод и катод смещены в прямом направлении. Это переводит его в «проводящее» состояние. Затем ток течет между анодом и катодом. Как только он начнет проводить ток триггера, он будет продолжать течь, даже если клемма затвора удалена.Когда анод и катод находятся в обратном смещении, SCR не будет проводить, даже если на клемму затвора подается триггерный импульс.

Для выключения тиристора ток, протекающий через анод к катоду, должен быть уменьшен до критического значения тока удержания, близкого к нулю.

Двухтранзисторная модель SCR

Теоретически четыре слоя тринистора рассматриваются как небольшая схема, состоящая из двух транзисторов, PNP и NPN. Это видно на рисунке 2.На рисунке 2(b) видно, что P2 образует эмиттер Q1 и базу Q2. N1 образует базу Q1 и коллектор Q2.

Рисунок 2: Двухтранзисторная модель SCR

Итак, ток коллектора NPN-транзистора (Q2) течет прямо в базу PNP-транзистора (Q1), а ток коллектора Q1 течет прямо в базу Q2. Эти транзисторы полагаются друг на друга для проведения тока в тиристоре. Это связано с тем, что каждый из транзисторов получает свой ток база-эмиттер через ток коллектора-эмиттера другого.Следовательно, даже если присутствует напряжение между анодом и катодом, важно обеспечить базовый ток для запуска процесса проводимости. Следовательно, триггерное напряжение должно быть приложено к клемме затвора.

Вывод затвора, который является базой Q2, можно сделать положительным по отношению к катоду, который является эмиттером Q2, путем приложения импульса затвора (напряжение запуска). Это позволит подавать слабый или большой ток в базу Q2. Транзистор NPN будет включен, и напряжение на коллекторе Q2 упадет.Это приведет к протеканию тока через транзистор Q1 (PNP), что вызовет быстрый рост напряжения коллектора Q1 и базы Q2.

Переход база-эмиттер Q2 станет более смещенным в прямом направлении, что приведет к включению Q1. Это приведет к тому, что оба транзистора останутся в рабочем состоянии, даже если стробирующий импульс будет удален. Наблюдается, что большой ток протекает через анод P1 (A) и катод N2 (K). Сопротивление между анодом и катодом падает до нуля, и теперь только ток нагрузки в цепи SCR может ограничивать протекание тока.Коллектор каждого транзистора теперь подает большой ток на базу другого транзистора.

Если на затвор (G) не подается триггерное напряжение, то потенциал на катоде (K) будет таким же, как и на затворе (G). Таким образом, даже если между анодом (А) и катодом (К) приложено какое-либо напряжение, меньшее, чем прямое перенапряжение отключения, через тринистор не будет протекать ток. Анод будет положительным по отношению к катоду. Это приведет к тому, что два внешних PN-перехода будут смещены в прямом направлении, а центральный NP-переход будет смещен в обратном направлении.

Следовательно, транзистор Q2 не имеет напряжения между выводами базы и эмиттера, и поэтому эти выводы не будут проводящими. Поскольку напряжение коллектора Q2 (NPN) обеспечивает напряжение базы для Q1 (PNP), переход база-эмиттер будет смещен в обратном направлении, что приведет к отключению обоих транзисторов, и через эту небольшую цепь SCR между ними не будет протекать ток. анод и катод. SCR в этом состоянии будет работать в области прямой блокировки.В результате SCR находится в выключенном состоянии.

Когда анодный вывод тиристора отрицателен по отношению к катоду, центральный переход база-эмиттер (NP) будет смещен в прямом направлении, а два внешних перехода P-N будут смещены в обратном направлении. Следовательно, тиристор будет вести себя как диод, блокирующий поток обратного тока, пока не будет приложено высокое напряжение, превышающее напряжение пробоя двух внешних переходов. Это позволило бы тиристору перейти в состояние проводимости даже без приложения напряжения запуска затвора.

Методы коммутации

SCR можно отключить от проводимости двумя способами:

Прерывание анодного тока

Прерывание анодного тока может быть выполнено путем разрыва пути анодного тока либо путем создания пути вокруг тиристора, либо путем снижения анодного напряжения до такой точки, когда анодный ток становится меньше тока удержания.

Принудительное переключение

В этом методе используются внешние цепи, которые заставляют ток течь в противоположном направлении.Схема состоит из конденсатора и ключа. Когда SCR находится в состоянии ON, переключатель разомкнут, и конденсатор (C C ) заряжается до напряжения питания через резистор R c . Чтобы выключить его, сначала замкните переключатель так, чтобы конденсатор был помещен на SCR. Это заставляет ток, протекающий через SCR, течь в направлении, противоположном прямому току. Принудительная коммутация обычно используется в цепях переменного тока, где тиристор выключается при изменении направления переменного тока.

Принудительная коммутация SCR

Режимы работы SCR

Режим блокировки вперед:

Когда анодное напряжение становится положительным по отношению к катоду и импульс затвора не подается, переходы J 1 и J 3 смещены в прямом направлении, а J 2 смещены в обратном направлении. SCR остается в выключенном состоянии или в режиме прямой блокировки.

Прямая проводимость Режим:

Если в SCR с прямым смещением подается ток затвора путем подачи положительного напряжения затвора между клеммами затвора и катода, он включается и переходит в режим прямой проводимости.

Режим блокировки обратного хода:

В этом режиме работы к катоду прикладывается положительное напряжение, а к аноду — отрицательное. На затвор не подается триггерное напряжение, поэтому он остается разомкнутым. Соединения J1 и J3 на рисунке 1 смещены в обратном направлении. В результате в этом рабочем режиме ток не будет течь.

Характеристики управляемого кремнием выпрямителя

Прямое перенапряжение (V BR ):

Это напряжение, при котором управляемый кремнием выпрямитель входит в область прямой проводимости .Область прямой проводимости является единственной областью, в которой тиристор переходит в состояние проводимости.

VI характеристики SCR

Ток фиксации (I L ):

Ток фиксации — это минимальный ток, необходимый для поддержания тиристора во включенном состоянии сразу после его включения и снятия триггера затвора.

Ток удержания (I H ):  

Значение прямого анодного тока, ниже которого тиристоры переключаются с области прямой проводимости на область прямой блокировки, называется током удержания.Это минимальная величина тока, необходимая для удержания тиристора в состоянии «ВКЛ». Он будет продолжать проводить до тех пор, пока прямой ток (анодный ток) не упадет ниже тока удержания. Ток удержания колеблется от 1 мА до 50 мА в зависимости от типа применения.

Ток в выключенном состоянии (I D ):  

В режиме прямой блокировки через тринистор протекает незначительный ток утечки. Этот ток известен как ток в выключенном состоянии.

Обратный ток (I R ):  

В обратном блокировочном режиме через тринистор протекает незначительная величина тока утечки.Этот ток известен как обратный ток.

Ток триггера затвора:

Когда SCR работает в области прямой блокировки , не проводит. Это связано с тем, что, хотя переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении из-за положительного напряжения, приложенного к аноду, и отрицательного напряжения, приложенного к катоду, переход J2 становится смещенным в обратном направлении, что создает препятствие и препятствует протеканию прямого тока.

Для протекания тока важно приложить обратное напряжение, превышающее напряжение пробоя тринистора, чтобы мог произойти лавинный пробой.Только тогда он может перейти из режима прямой блокировки в режим прямой проводимости. Ток запуска затвора представляет собой максимальный ток, необходимый для его переключения из области прямой блокировки в область прямой проводимости при определенных условиях.

Применение SCR

В дополнение к экономичности, надежности, низким потерям проводимости и высокой эффективности, выпрямители с кремниевым управлением обладают возможностями работы при высоких напряжениях и больших токах.Эти свойства делают их пригодными для применения в преобразователях постоянного тока в переменный. Они являются одним из ключевых компонентов в системах передачи HVDC.

Напряжение во включенном состоянии тиристора находится в диапазоне от 1,2 В до 2,5 В. Он имеет рабочее напряжение в диапазоне от 600 В до 5000 В и рабочий ток до 5500 А. Время переключения типичного SCR составляет 100 мкс, а верхняя частота — 60 Гц. Ниже приведены несколько приложений SCR.

  • Они широко используются для переключения электродвигателей, регуляторов яркости ламп и электрических регуляторов яркости.
  • Используются в цепях выпрямления постоянного тока высокого напряжения.
  • Они использовались в цепях управления скоростью двигателя до изобретения IGBT.
  • Они используются для переключения между основным источником питания и схемой инвертора в ИБП при сбоях питания.
  • Используются в цепях зарядки аккумуляторов.
  • Используются в качестве альтернативы электромеханическим реле.
  • Используются в устройствах плавного пуска для поддержания пускового тока асинхронных двигателей в заданных пределах.
  • Находят применение в схемах управления освещением.
  • Они также используются в сочетании с RC-цепями для создания повторяющихся сигналов пилообразной формы для генераторов пилообразной формы.
  • Используются в цепях защиты от перенапряжения.

Обзор:

  • SCR — это четырехслойный полупроводниковый прибор.
  • Три вывода SCR: анод, затвор и катод. Устройство может быть запущено в проводимость с помощью клеммы затвора.
  • Он фиксируется в режиме проводимости, когда его анод положителен по отношению к катоду и подается положительный импульс затвора.
  • Он переходит в режим блокировки, как только ток прямого смещения становится ниже его тока удержания.
  • Нельзя отключить отрицательным стробирующим импульсом.

Другие полезные документы

Тиристор

SCR | Кремниевый управляемый выпрямитель TO-3 Package

Тиристоры

(SCR) изготовлены из стеклянных пассивированных кристаллов и собраны в высоконадежных, прочных герметичных корпусах. Они механически прочны и устойчивы в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Эти устройства обладают высокой надежностью и исключительной стабильностью при высоких температурах. Они обладают превосходными характеристиками перенапряжения и низким термическим сопротивлением.

Тиристоры

используются в приложениях, где задействованы большие токи и напряжения. Выключатели переменного тока, мостовые выпрямительные преобразователи, устройства управления двигателями постоянного тока, сварка, приводы двигателей переменного тока, устройства плавного пуска и т. д.

  • Диапазон тока от 25А до 170А, напряжение до 1600В.
  • Устройства
  • доступны в корпусах со шпильками, с метрической резьбой и резьбой UNF.
ПРИБОРЫ Тип В РРМ
(В)
И Т(АВ)
(А)
В ТМ
(В)
I ТСМ
(А)
В ГТ
(В)
I GT
(мА)
dv/dt
(В/мкс)
R th (j-c)
( или C/W)
Упаковка
25НТ20 200 25 1.70 400 ≤ 2,5 10-50 300 0,80 ТО-48
25НТ40 400 25 1,70 400 ≤ 2,5 10-50 300 0,80 ТО-48
25НТ60 600 25 1,70 400 ≤ 2.5 10-50 300 0,80 ТО-48
25НТ80 800 25 1,70 400 ≤ 2,5 10-50 300 0,80 ТО-48
25НТ100 1000 25 1,70 400 ≤ 2,5 10-50 300 0.80 ТО-48
25НТ120 1200 25 1,70 400 ≤ 2,5 10-50 300 0,80 ТО-48
25НТ160 1600 25 1,70 400 ≤ 2,5 10-50 300 0,80 ТО-48
40НТ20 200 40 1.60 700 ≤ 2,5 50-100 300 0,66 ТО-65
40НТ40 400 40 1,60 700 ≤ 2,5 50-100 300 0,66 ТО-65
40NT60 600 40 1,60 700 ≤ 2.5 50-100 300 0,66 ТО-65
40NT80 800 40 1,60 700 ≤ 2,5 50-100 300 0,66 ТО-65
40NT100 1000 40 1,60 700 ≤ 2,5 50-100 300 0.66 ТО-65
40NT120 1200 40 1,60 700 ≤ 2,5 50-100 300 0,66 ТО-65
40NT160 1600 40 1,60 700 ≤ 2,5 50-100 300 0,66 ТО-65
56НТ20 200 56 1.60 1000 ≤ 2,5 50-150 300 0,45 ТО-65
56NT40 400 56 1,60 1000 ≤ 2,5 50-150 300 0,45 ТО-65
56NT60 600 56 1,60 1000 ≤ 2.5 50-150 300 0,45 ТО-65
56NT80 800 56 1,60 1000 ≤ 2,5 50-150 300 0,45 ТО-65
56NT100 1000 56 1,60 1000 ≤ 2,5 50-150 300 0.45 ТО-65
56NT120 1200 56 1,60 1000 ≤ 2,5 50-150 300 0,45 ТО-65
56NT160 1600 56 1,60 1000 ≤ 2,5 50-150 300 0,45 ТО-65
70НТ20 200 70 1.60 1200 ≤ 2,5 50-150 500 0,35 ТО-94
70NT40 400 70 1,60 1200 ≤ 2,5 50-150 500 0,35 ТО-94
70NT60 600 70 1,60 1200 ≤ 2.5 50-150 500 0,35 ТО-94
70NT80 800 70 1,60 1200 ≤ 2,5 50-150 500 0,35 ТО-94
70NT100 1000 70 1,60 1200 ≤ 2,5 50-150 500 0.35 ТО-94
70NT120 1200 70 1,60 1200 ≤ 2,5 50-150 500 0,35 ТО-94
70NT160 1600 70 1,60 1200 ≤ 2,5 50-150 500 0,35 ТО-94
100NT20 200 100 1.52 2000 ≤ 2,5 50-200 500 0,30 ТО-94
100NT40 400 100 1,52 2000 ≤ 2,5 50-200 500 0,30 ТО-94
100NT60 600 100 1,52 2000 ≤ 2.5 50-200 500 0,30 ТО-94
100NT80 800 100 1,52 2000 ≤ 2,5 50-200 500 0,30 ТО-94
100NT100 1000 100 1,52 2000 ≤ 2,5 50-200 500 0.30 ТО-94
100NT120 1200 100 1,52 2000 ≤ 2,5 50-200 500 0,30 ТО-94
100NT160 1600 100 1,52 2000 ≤ 2,5 50-200 500 0,30 ТО-94
125НТ20 200 125 1.60 2400 ≤ 2,5 50-200 500 0,18 ТО-94
125NT40 400 125 1,60 2400 ≤ 2,5 50-200 500 0,18 ТО-94
125NT60 600 125 1,60 2400 ≤ 2.5 50-200 500 0,18 ТО-94
125NT80 800 125 1,60 2400 ≤ 2,5 50-200 500 0,18 ТО-94
125NT100 1000 125 1,60 2400 ≤ 2,5 50-200 500 0.18 ТО-94
125NT120 1200 125 1,60 2400 ≤ 2,5 50-200 500 0,18 ТО-94
125NT160 1600 125 1,60 2400 ≤ 2,5 50-200 500 0,18 ТО-94
150НТ20 200 150 1.60 2700 ≤ 2,5 50-200 500 0,11 ТО-93
150НТ40 400 150 1,60 2700 ≤ 2,5 50-200 500 0,11 ТО-93
150НТ60 600 150 1,60 2700 ≤ 2.5 50-200 500 0,11 ТО-93
150NT80 800 150 1,60 2700 ≤ 2,5 50-200 500 0,11 ТО-93
150НТ100 1000 150 1,60 2700 ≤ 2,5 50-200 500 0.11 ТО-93
150NT120 1200 150 1,60 2700 ≤ 2,5 50-200 500 0,11 ТО-93
150НТ160 1600 150 1,60 2700 ≤ 2,5 50-200 500 0,11 ТО-93
175НТ20 200 175 1.75 4700 ≤ 3 200 500 0,11 ТО-93
175NT40 400 175 1,75 4700 ≤ 3 200 500 0,11 ТО-93
175NT60 600 175 1,75 4700 ≤ 3 200 500 0.11 ТО-93
175NT80 800 175 1,75 4700 ≤ 3 200 500 0,11 ТО-93
175NT100 1000 175 1,75 4700 ≤ 3 200 500 0,11 ТО-93
175NT120 1200 175 1.75 4700 ≤ 3 200 500 0,11 ТО-93
175NT160 1600 175 1,75 4700 ≤ 3 200 500 0,11 ТО-93
200NT20 200 200 1,65 4500 ≤ 3 150 500 0.11 ТО-93
200NT40 400 200 1,65 4500 ≤ 3 150 500 0,11 ТО-93
200NT60 600 200 1,65 4500 ≤ 3 150 500 0,11 ТО-93
200NT80 800 200 1.65 4500 ≤ 3 150 500 0,11 ТО-93
200NT100 1000 200 1,65 4500 ≤ 3 150 500 0,11 ТО-93
200NT120 1200 200 1,65 4500 ≤ 3 150 500 0.11 ТО-93
200NT160 1600 200 1,65 4500 ≤ 3 150 500 0,11 ТО-93
235NT20 200 235 1,55 4800 ≤ 3 150 500 0,11 ТО-93
235NT40 400 235 1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.