это быстро и бесплатно
Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!
ID (номер) заказа
2190159
Ознакомительный фрагмент работы:
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Структурная тема тиристора 4
2. Основные типы тиристоров 5
3. Запираемые тиристоры 6
4. Тиристор в сети постоянного тока 8
4. Тиристор в сети переменного тока 10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 14
ВВЕДЕНИЕ
Тиристор является силовым электронным не полностью управляемым ключом. Поэтому иногда в технической литературе его называют однооперационным тиристором, который может сигналом управления переводиться только в проводящее состояние, т. е. включаться. Для его выключения (при работе на постоянном токе) необходимо принимать специальные меры, обеспечивающие спадание прямого тока до нуля.
Тиристорный ключ может проводить ток только в одном направлении, а в закрытом состоянии способен выдержать как прямое, так и обратное напряжение.
Цель работы: рассмотреть основные параметры и характеристики силовых тиристоров; принципы работы и разновидности.
Актуальность данной работы высока, так как практически ни один современный бытовой прибор не обходится без тиристора.
Структурная схема тиристора
Тиристор имеет четырехслойную p-n-p-n-структуру с тремя выводами: анод (A), катод (C) и управляющий электрод (G), что отражено на рис. 1
Рис. 1. Обычный тиристор: a) – условно-графическое обозначение; б) – вольтамперная характеристика.
На рис. 1. (b) представлено семейство выходных статических ВАХ при различных значениях тока управления Iу. Предельное прямое напряжение, которое выдерживается тиристором без его включения, имеет максимальные значения при Iу = 0. При увеличении тока Iу прямое напряжение, выдерживаемое тиристором, снижается. Включенному состоянию тиристора соответствует ветвь II, выключенному – ветвь I, процессу включения – ветвь III. Удерживающий ток или ток удержания равен минимально допустимому значению прямого тока IA , при котором тиристор остается в проводящем состоянии. Этому значению также соответствует минимально возможное значение прямого падения напряжения на включенном тиристоре.
Ветвь IV представляет собой зависимость тока утечки от обратного напряжения. При превышении обратным напряжением значения UBO начинается резкое возрастание обратного тока, связанное с пробоем тиристора. Характер пробоя может соответствовать необратимому процессу или процессу лавинного пробоя, свойственного работе полупроводникового стабилитрона.
Рис.2. Четырехслойная структура тиристора
Тиристоры являются наиболее мощными электронными ключами, способными коммутировать цепи с напряжением до 5 кВ и токами до 5 кА при частоте не более 1 кГц. Конструктивное исполнение тиристоров приведено на рис. 3.
Рис. 3. Конструкция корпусов тиристоров: а) – таблеточная; б) – штыревая
Основные типы тиристоров
Кроме запираемых тиристоров разработана широкая гамма тиристоров различных типов, отличающихся быстродействием, процессами управления, направлением токов в проводящем состоянии и т.д. Среди них следует отметить следующие типы:
тиристор-диод, который эквивалентен тиристору со встречно-параллельно включенным диодом (рис. 4, a);
диодный тиристор (динистор), переходящий в проводящее состояние при превышении определённого уровня напряжения, приложенного между А и С (рис. 4, b);
запираемый тиристор (рис. 4, c);
симметричный тиристор или симистор, который эквивалентен двум встречно-параллельно включенным тиристорам (рис. 4, d);
быстродействующий инверторный тиристор (время выключения 5-50 мкс);
тиристор с полевым управлением по управляющему электроду, например, на основе комбинации МОП-транзистора с тиристором;
оптотиристор, управляемый световым потоком.
Рис. 4. Условно-графическое обозначение тиристоров: a) – тиристор-диод; b) – диодный тиристор (динистор); c) – запираемый тиристор; d) - симистор
Запираемые тиристоры
Запираемые тиристоры являются наиболее мощными электронными ключами, используемыми для коммутации высоковольтных и сильноточных (сильнотоковых) цепей. Однако они имеют существенный недостаток – неполную управляемость, которая проявляется в том, что для их выключения необходимо создать условия снижения прямого тока до нуля. Это во многих случаях ограничивает и усложняет использование тиристоров.
Для устранения этого недостатка разработаны тиристоры, запираемые сигналом по управляющему электроду G. Такие тиристоры называют запираемыми (GTO – Gate turn-off thyristor) или двухоперационными.
Запираемые тиристоры (ЗТ) имеют четырехслойную р-п-р-п структуру, но в то же время обладают рядом существенных конструктивных особенностей, придающих им принципиально отличное от традиционных тиристоров – свойство полной управляемости. Статическая ВАХ запираемых тиристоров в прямом направлении идентична ВАХ обычных тиристоров (рис.5).
Рис.5. ВАХ запираемых тиристоров
Однако блокировать большие обратные напряжения запираемый тиристор обычно не способен и часто соединяется со встречно-параллельно включенным диодом. Кроме того, для запираемых тиристоров характерны значительные падения прямого напряжения. Для выключения запираемого тиристора необходимо подать в цепь управляющего электрода мощный импульс отрицательного тока (примерно 1:5 по отношению к значению прямого выключаемого тока), но короткой длительности (10-100 мкс).
Запираемые тиристоры также имеют более низкие значения предельных напряжений и токов (примерно на 20-30 %) по сравнению с обычными тиристорами.
Рис.6. Катодное и анодное правление тиристора
Основные параметры запираемого тиристора:
Тиристор работает только в ключевом (релейном) режиме: включён-выключен;
Включается тиристор либо током управления, либо при UА-К >UВКЛ ;
Запирается тиристор при I <IЗАП .Тиристор в цепи постоянного тока
Включение обычного тиристора осуществляется подачей импульса тока в цепь управления положительной, относительно катода, полярности. На длительность переходного процесса при включении значительное влияние оказывают характер нагрузки (активный, индуктивный и пр.), амплитуда и скорость нарастания импульса тока управления Iу, температура полупроводниковой структуры тиристора, приложенное напряжение и ток нагрузки. В цепи, содержащей тиристор, не должно возникать недопустимых значений скорости нарастания прямого напряжения duАСdt, при которых может произойти самопроизвольное включение тиристора при отсутствии сигнала управления Iу и скорости нарастания тока dIAdt. В то же время крутизна сигнала управления должна быть высокой.
Среди способов выключения тиристоров принято различать естественное выключение (или естественную коммутацию) и принудительное (или искусственную коммутацию). Естественная коммутация происходит при работе тиристоров в цепях переменного тока в момент спадания тока до нуля.
Способы принудительной коммутации весьма разнообразны. Наиболее характерны из них следующие:
подключение предварительно заряженного конденсатора С ключом S (рис 7, а);
подключение LC-цепи с предварительно заряженным конденсатором CK (рис 7, б);
использование колебательного характера переходного процесса в цепи нагрузки (рис 7, в).
Рис. 7. Способы искусственной коммутации тиристоров: а) – посредством заряженного конденсатора С; б) – посредством колебательного разряда LC-контура; в) – за счёт колебательного характера нагрузки
При коммутации по схеме на рис. 7, а подключение коммутирующего конденсатора с обратной полярностью, например, другим вспомогательным тиристором, вызовет его разряд на проводящий основной тиристор. Так как разрядный ток конденсатора направлен встречно прямому току тиристора, последний снижается до нуля и тиристор выключится.
В схеме на рис. 7, б подключение LC-контура вызывает колебательный разряд коммутирующего конденсатора Cк. При этом в начале разрядный ток протекает через тиристор встречно его прямому току, когда они становятся равными, тиристор выключается. Далее ток LC-контура переходит из тиристора VS в диод VD. Пока через диод VD протекает ток контура, к тиристору VS будет приложено обратное напряжение, равное падению напряжения на открытом диоде.
В схеме на рис. 7,в включение тиристора VS на комплексную RLC-нагрузку вызовет переходный процесс. При определенных параметрах нагрузки этот процесс может иметь колебательный характер с изменением полярности тока нагрузки iн. В этом случае после выключения тиристора VS происходит включение диода VD, который начинает проводить ток противоположной полярности. Иногда этот способ коммутации называется квазиестественным, так как он связан с изменением полярности тока нагрузки.
Тиристор в цепи переменного тока
При включении тиристора в цепь переменного тока возможно осуществление следующих операций:
включение и отключение электрической цепи с активной и активно-реактивной нагрузкой;
изменение среднего и действующего значений тока через нагрузку за счёт того, что имеется возможность регулировать момент подачи сигнала управления.
Так как тиристорный ключ способен проводить электрический ток только в одном направлении, то для использования тиристоров на переменном токе применяется их встречно-параллельное включение (рис. 8,а).
Рис. 8. Встречно-параллельное включение тиристоров (а) и форма тока при активной нагрузке (б)
Среднее и действующее значения тока варьируются за счёт изменения момента подачи на тиристоры VS1 и VS2 открывающих сигналов, т.е. за счёт изменения угла и (рис. 8,б). Значения этого угла для тиристоров VS1 и VS2 при регулировании изменяется одновременно при помощи системы управления. Угол называется углом управления или углом отпирания тиристора.
Наиболее широкое применение в силовых электронных аппаратах получили фазовое (рис.8,а,б) и широтно-импульсное управление тиристорами (рис. 8,в).
Рис. 8. Вид напряжения на нагрузке при: а) – фазовом управлении тиристором; б) – фазовом управлении тиристором с принудительной коммутацией; в) – широтно-импульсном управлении тиристором
При фазовом методе управления тиристором с принудительной коммутацией регулирование тока нагрузки возможно как за счёт изменения угла , так и угла . Искусственная коммутация осуществляется с помощью специальных узлов или при использовании полностью управляемых (запираемых) тиристоров.
При широтно-импульсном управлении (широтно-импульсной модуляции – ШИМ) в течение времени ТОТКР на тиристоры подан управляющий сигнал, они открыты и к нагрузке приложено напряжение Uн. В течение времени TЗАКР управляющий сигнал отсутствует и тиристоры находятся в непроводящем состоянии. Действующее значение тока в нагрузке:
I=Iн.м.∙ТОТКРТОТКР+TЗАКР ,нде:
Iн.м. – ток нагрузки при TЗАКР = 0.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании полученных теоретических знаний можно сделать выводы об основных преимуществах тиристоров:
проводит ток только в одном направлении;
тиристорные выключатели могут работать с большой частотой;
способен контролировать мощность переменного тока.
может обрабатывать большое напряжение/ток.
может использоваться как защитное устройство, как предохранитель в линии электропередачи.
Были рассмотрены основные параметры и характеристики силовых тиристоров; принципы работы и разновидности.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
Чичерюкин В.Н. «Электрические машины и электросиловые схемы управления». – М.: Энергия. –1985. – 124 с.
Сафонов А. П. «Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям». – М.: Энергия, – 1968г. – 240 с.
Козин В. Е. и др. «Теплоснабжение» – М.: Высшая школа. – 1980г. – 408 с.
Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.
Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов
Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит
Бесплатные доработки и консультации
Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки
Гарантируем возврат
Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа
Техподдержка 7 дней в неделю
Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему
Строгий отбор экспертов
К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»
Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован
Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн
Коррупционные скандалы 2024
Доклад, Судебная деятельность: этика и антикоррупционные стандарты
Срок сдачи к 10 апр.
Разработка организационной структуры управления для фармацевтического предприятия
Диплом, Общий и стратегический менеджмент
Срок сдачи к 29 мар.
Особенности психологического здоровья и его динамика у студентов психологов младших курсов
Отчет по практике, Психология
Срок сдачи к 5 апр.
Антикоррупционная экспертиза проекта Указа Губернатора
Контрольная, Экспертиза нормативных правовых актов
Срок сдачи к 28 мар.
дописать практическую часть, экономическую и безопасность и...
Диплом, Железнодорожное дело
Срок сдачи к 10 апр.
Решить по одной задаче № 6.8 на стр.624-625; По одной задаче № 6.9 на стр.625-626; По одной задаче № 7.3 на стр.638
Контрольная, Математическое моделирование систем и процессов
Срок сдачи к 12 апр.
Курсовая работа на тему « Особенности и структура налоговых систем...
Курсовая, финансы
Срок сдачи к 4 апр.
Решить две задачи по примеру. Проверка и расчет массы фермы.
Контрольная, Расчёт и проектирование сварных конструкций
Срок сдачи к 3 апр.
Выполнить контрольную работу по экономической безопасности. М-01134
Контрольная, экономическая безопасность
Срок сдачи к 15 апр.
Сделать доклад на тему: Опишите юридическую науку как деятельность научных сообществ
Доклад, История и методология юридической науки
Срок сдачи к 1 апр.
Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!