Мощность тиристора: Ошибка 404. Страница не найдена!

Тиристоры | Основы электроакустики

Тиристорами называют полупроводниковые приборы с тремя и более p-n переходами, предназначенными для использования в качестве электронных ключей в схемах переключения электрических токов. Слово тиристор происходит от греческого thyra, означающего дверь, и указывает на то, что он может быть или открыт, или закрыт. Другое название этого прибора – кремниевый управляемый вентиль (КУВ). Последнее название указывает на то, что тиристор ведет себя как диод с дополнительной возможностью управления мощностью, направляемой в нагрузку.

В зависимости от конструктивных особенностей и свойств тиристоры делят на динисторы, тиристоры и симисторы (триаки).

Условные графические обозначения тиристоров:

• а) динистор,
• б) тиристор,
• в) симистор 

Тиристоры обычно характеризуют набором статических и динамических параметров, к которым относятся:

• — напряжение переключения UПК;
• — напряжение в открытом состоянии UОС;
• — обратное напряжение – напряжение, при котором тиристор может работать длительное время без нарушения работоспособности UОБР;
• — запирающее напряжение на управляющем электроде UУПР;
• — ток в открытом состоянии IОС;
• — время включения и время выключения тиристора tВКЛ и tВЫКЛ;
• — рассеиваемая мощность P.  

Тиристор не будет проводить до тех пор, пока не протечет импульс тока в цепи запуска. Если запуск произошел, то в действие вступает регенеративный процесс и тиристор продолжает проводить до тех пор, пока источник напряжения не будет удален. Рис. 5.2 иллюстрирует это свойство на простой схеме, где выпрямляется некоторая часть входного переменного напряжения. Проводящее состояние тиристора не наступает до тех пор, пока импульс тока не протечет от управляющего электрода к катоду; поэтому фаза последовательности запускающих импульсов по отношению к переменному напряжению источника определяет долю периода, в пределах которой открывшийся тиристор пропускает сигнал. Тиристор автоматически выходит из состояния проводимости в конце каждого полупериода, поскольку входное напряжение уменьшается до нуля.

Рис.5.2. Схема простейшего регулятора на тиристоре 

Тиристор является чрезвычайно эффективным и быстрым переключающим устройством (типичное время включения 1 мкс). Им можно воспользоваться для управления очень большими мощностями, поскольку р-n переходы можно сделать такими, чтобы они выдерживали многие сотни вольт при смешении в обратном направлении. При соответствующих размерах р-n переходов с помощью тиристора можно переключать токи величиной в сотни ампер и при этом на нем падает напряжение всего лишь порядка одного вольта. Такого сочетания высокого напряжения пробоя с большим эффективным коэффициентом усиления тока нельзя достичь в мощном транзисторе: большой коэффициент усиления тока требует, чтобы область базы была тонкой, а это приводит к низкому напряжению пробоя.

 

Рис.5.3. Временные диаграммы работы регулятора

 

Тиристор идеально подходит для регулирования мощности переменного напряжения во всем, кроме одного: он является однополупериодным устройством, а это означает, что даже при полной проводимости используется только половина мощности. Можно включить параллельно два тиристора навстречу друг другу, чтобы обеспечить двухполупериодный режим работы, однако для этого требуется подавать импульсы запуска на управляющие электроды от двух изолированных, но синхронных источников.

На практике для регулирования мощности переменного напряжения используется двунаправленный тиристор или симистор. Как можно видеть на рис. 5.4, симистор можно рассматривать как два инверсно-параллельных тиристора с управлением от единственного источника сигнала. Симистор является настолько гибким устройством, что его можно переключать в проводящее состояние как положительным, так и отрицательным импульсом запуска независимо от мгновенной полярности источника переменного напряжения. Названия катод и анод теряют смысл для симистора; ближайший к управляющему электроду вывод назвали, основным выводом 1 (МТ1), а другой — основным выводом 2 (МТ2). Запускающий импульс всегда подается относительно вывода МТ1 так же, как в случае тиристора он обычно подается относительно катода.

Обычно для переключения симистора, рассчитанного на ток до 25 А, достаточен пусковой ток 20 мА, и одним из простейших примеров его применения является «твердотельное реле», в котором небольшой пусковой ток используется для управления большим током нагрузки.

Рис.5.4. Простое «твердотельное реле» на симисторе

 

В качестве ключа S могут быть геркон, чувствительное термореле или любая контактная пара, рассчитанная на 50 мА; ток в цепи нагрузки ограничивается только параметрами симистора. Полезно отметить, что резистор R, в цепи запуска находится под напряжением сети только в моменты включения симистора; как только симистор включается, разность потенциалов на резисторе R, падает до величины около одного вольта, так что достаточен полуваттный резистор.

Весьма распространенными применениями симистора являются регулятор яркости для лампы или управление скоростью вращения мотора. На рис.5.5 показана такая схема. Временное положение запускающих импульсов устанавливается RС-фазовращателем; потенциометром R2 регулируют яркость лампы, тогда как резистор R1 просто ограничивает ток, когда потенциометр установлен в положение с минимальным сопротивлением. Сами импульсы запуска формируются динистором, который можно представить себе как маломощный тиристор без управляющего электрода с низким напряжением лавинного пробоя (около 30 В).

Когда разность потенциалов на конденсаторе С достигает уровня пробоя в динисторе, мгновенный импульс разряда конденсатора включает симистор.

Рис.5.5. Простейшая схема регулировки яркости лампы на симисторе с фазовым управлением

 

Легко сделать автоматический фотоэлектрический выключатель лампы, присоединив параллельно конденсатору С фоторезистор. Сопротивление фотоэлемента в темноте велико, порядка 1 МОм, но при дневном свете оно падает до нескольких килоом так, что симистор не может открыться и лампа выключена. Если в автоматическом выключателе ручная регулировка не требуется, то резистор R2 можно закоротить.

На рис.5.6 показано, как симистор управляет мощностью в нагрузке, отрезая начальную часть каждого полупериода. Длительность пропущенной части зависит от запаздывания пускового импульса по фазе, которое определяется суммой сопротивлений R1, R2 и емкостью С. В простейшей схеме управления на рис.5.5 фазовый сдвиг не может быть больше 90°, так как используется только одна RС-цепочка. Поэтому такая схема является плохим регулятором при малой мощности, поскольку в нем могут происходить неожиданные скачки от выключенного состояния к полной мощности.

Рис.5.6. Форма напряжения на нагрузке в симисторном регуляторе при постепенном увеличении фазового сдвига

 

Более совершенная схема приведена на рис.5.7; включение дополнительной RС-цепочки (R3,C3) дает больший фазовый сдвиг для лучшего управления при малой мощности. Дальнейшие усовершенствования состоят во введении следующих элементов: (а) демпфера с постоянной времени RС для предотвращения ошибочных переключений от противо-э.д.с. индуктивной нагрузки и (b) радиочастотного фильтра L1C1 для подавления помех. Последний элемент всегда следует вводить в симисторную или тиристорную схему, работающую по принципу «отсекания части колебания», поскольку быстрые включения и выключения могут создавать серьезные радиопомехи в питающей сети.

Имеется большое число различных симисторов и тиристоров. Как и в случае выпрямительных диодов, для того, чтобы выбрать прибор с нужным номинальными напряжением и током, можно обратиться к каталогам и справочным данным. Большинство производителей выпускают подходящие динисторы, но имеются также приборы, называемые quadrac, в которых объединены симистор и динистор

РАСЧЁТ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ТИРИСТОРОВ

УДК 621.382

 

Л.П. Шичков, д.т.н., профессор,

О.П. Мохова, к.т.н.,доцент,

А.В. Александров, инженер

 

РАСЧЁТ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ТИРИСТОРОВ В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ С ФАЗОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

 

В статье излагается метод расчёта нагрузочной способности силовых тиристоров по току в преобразователях с фазовым управлением с учётом не синусоидальности тока и различных условиях охлаждения.

 

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ТИРИСТОР, ФАЗОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ, КОЭФФИЦИЕНТ ФОРМЫ ТОКА, ПОТЕРИ МОЩНОСТИ, КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ.

 

Фазовое управление силовыми тиристорами широко используется в различных выпрямительных и регулирующих преобразователях. Вместе с тем, этому способу управления свойственно существенное отклонение кривой формы тока тиристора от синусоидальной. Чем существеннее это отклонение, тем выше действующее (греющее) значение тока по сравнению с синусоидальным при одном и том же среднем значении. Кроме того, условия охлаждения силовых тиристоров могут так же существенно отличаться от стандартных, назначаемых предприятиями-изготовителями. Таким образом, в зависимости от формы кривой тока и конкретных условий охлаждения тиристора в значительной степени изменяется его предельная токовая нагрузка исходя из условия допустимого нагрева полупроводниковой структуры тиристора.

Известно, что математически связь между действующим (греющим) I и средним Id значениями тока тиристора можно выразить через коффициент формы тока k_Ф:

I = k_Ф×Id.                                                  (1)

 

Для режима фазового управления тиристором при синусоидальной огибающей кривой тока, что соответствует активной нагрузке преобразователя, коэффициент формы тока тиристора можно рассчитать по точной обобщающей формуле /1/:

 

       (2)

где Tk – период коммутации тиристора для тока одного направления протекания, рад; a, l — углы включения и проводимости тиристора, рад.

В общем случае, для расчёта коэффициента формы тока тиристора при любом характере нагрузки преобразователя целесообразно воспользоваться единой аппроксимирующей формулой /1/:

 

                                               (3)

где k_ФО – опорный аппроксимирующий коэффициент, значение которого равно 1,00 при прямоугольной форме тока тиристора; 1,11 – при синусоидальной форме и 1,16 – при треугольной форме импульса тока тиристора.

Ошибка в расчёте по формуле (3) по сравнению с точным расчётом коэффициента формы тока тиристора, как показал анализ, не превышает 4%. Если же в расчётах используется не абсолютное, а относительное изменение значения коэффициента формы тока тиристора, то возможная погрешность уменьшается до 1,5%, что, с учётом неоднозначности исходных данных, вполне достаточно.

Наряду с видом кривой формы тока тиристора, численно оцениваемой коэффициентом формы тока, другой важной составляющей нагрузочной способности тиристора по току являются его условия охлаждения, которые могут изменяться в широких пределах: от естественного охлаждения до принудительного с различной скоростью охлаждающего потока. В установившемся номинальном режиме работы и стандартных условиях охлаждения теплоотдача тиристора А_ТН (Вт/град) в виде тиристорного блока «тиристор-охладитель» согласно общей теории нагрева равна:

 

                                                (4)

где DР_Н – номинальные (предельно допускаемые) потери мощности в тиристоре, определяемые по его справочным данным для длительного режима нагрузки и стандартных условий охлаждения, Вт; u_Н – нормированное превышение температуры полупроводниковой структуры тиристора над температурой охлаждающей среды по паспортным данным тиристора, град.

При изменении условий охлаждения тиристора по отношению к его номинальным (паспортным) условиям согласно общей теории нагрева прямо пропорционально изменяется и значение допускаемой мощности потерь DР. Это изменение численно можно оценить функциональным, коэффициентом, учитывающим изменение теплоотдачи блока «тиристор – охладитель» от скорости охлаждающего потока:

 

                                          (5)

где Vc, Vсн – текущая и номинальная (паспортная) скорости потока охлаждающей среды, м/с; b_О = Ао / Ан – коэффициент, равный отношению теплоотдачи Ао тиристора при скорости охлаждающего потока Vc=0 к теплоотдаче Ан при номинальных (паспортных) условиях охлаждения Vc=Vсн.

Значение b_О определяется по справочным данным на систему охлаждения тиристора или с учётом имеющихся зависимостей теплоотдачи от скорости потока охлаждающей среды может быть найдено расчётом /2/:

при воздушном охлаждении

                                           (6)

при водяном охлаждении

                                           (7)

Таким образом, при охлаждении тиристорного блока, в условиях отличающихся от номинального (паспортного) режима, длительно допускаемые потери мощности в тиристоре DР_Хмогут быть пересчитаны по соотношению:

 

        (8)

Учитывая, что прямое падение напряжения на p-n переходах открытого тиристора практически не зависит от значения тока тиристора, а также учитывая изменение действующего (греющего) значение самого тока тиристора через коэффициент формы тока, то с учётом формул (1) и (8) получим формулу по расчёту длительного тока тиристора в зависимости от его угла проводимости и от условий охлаждения:

 

                                           (9)

где k_ФН = 1,57 – коэффициент формы нормированный для тиристоров, соответствующий однофазному однополупериодному выпрямителю с углом управления a равным нулю (угол проводимости l = p).

Или окончательно в развёрнутом виде с использованием обобщающей формулы (3) имеем:

              (10)

Например, для тиристора Т143-500 на охладителе О243-150 воздушного охлаждения с Vсн = 6 м/с, при использовании в трёхфазном мостовом выпрямителе с углом управления  a = 0 (угол проводимости l = 2/3×p) имеем согласно (10) длительно допускаемый ток тиристора:

при Vсн = 6 м/с составляет 409 А,

при Vc = 1 м/с (движение воздуха конвективное) составляет 133 А,

при Vс = 0 м/с (без охладителя) составляет 77 А.

Полученные значения предельных токов близки к рекомендованным предприятием-изготовителем.

 

Список литературы:

1. Шичков Л.П. Силовые полупроводниковые преобразователи напряжения в электрифицированных сельскохозяйственных установках \Автореферат докторской диссертации – М, 1993. – 37 с.

2. Кухлинг Х. Справочник по физике. Пер. с нем.–М.: Мир, 1983.–520 с.

Тиристор SCR (управляемый кремниевый выпрямитель)

Добавлено 8 октября 2018 в 20:57

Сохранить или поделиться

Динисторы (диоды Шокли) и тиристоры SCR (Silicon Controlled Rectifiers, управляемые кремниевые выпрямители)

Динисторы (диоды Шокли) – это довольно любопытные устройства, но довольно ограниченные в применении. Однако их полезность может быть расширена путем оснащения их другим средством отпирания. При этом каждый из них становится настоящим усилительным устройством (только если в режиме отпирания/запирания), и мы называем их кремниевыми управляемыми выпрямителями (silicon-controlled rectifier) или SCR тиристорами.

Тиристор SCR (silicon-controlled rectifier, кремниевый управляемый выпрямитель), или просто тринистор

Развитие от динистора до тринистора достигается с помощью одного небольшого дополнения, фактически не более чем третьего подключения к существующей структуре PNPN (рисунок ниже).

Тиристор SCR (управляемый выпрямитель, тринистор)

Проводимость управляемых выпрямителей SCR (тринисторов)

Если управляющий электрод тринистора остается висящим в воздухе (неподключенным), он ведет себя точно так же, как динистор (диод Шокли). Он может быть отперт напряжением переключения или превышением критической скорости нарастания напряжения между анодом и катодом, всё как у динистора. Запирание осуществляется за счет уменьшения тока до тех пор, пока один или оба внутренних транзистора не упадут в режим отсечки, всё как у динистора. Однако, поскольку управляющий вывод подключается непосредственно к базе нижнего транзистора, он может использоваться как альтернативное средство отпирания тиристора SCR. Прикладывая небольшое напряжение между управляющим электродом и катодом, нижний транзистор будет открываться результирующим тока базы, что приведет к тому, что верхний транзистор будет проводить ток, а затем запитывать базу нижнего транзистора, поэтому он больше не будет нуждаться в активации напряжением управляющего электрода. Разумеется, необходимый для отпирания ток управляющего вывода будет намного ниже, чем ток через SCR тиристор от катода до анода, поэтому, используя SCR тиристор, можно добиться усиления.

Переключение/запуск

Данный метод обеспечения проводимости тиристора SCR называется запуском или переключением, и на сегодняшний день наиболее распространенным способом является тот, которым SCR тиристор отпирается в реальной практике. Фактически, SCR тиристоры обычно выбираются так, чтобы их напряжения переключения находились далеко за пределами наибольшего напряжения, ожидаемого от источника питания, поэтому его можно включить (отпереть) только путем преднамеренного импульса напряжения, подаваемого на управляющий вывод.

Обратное переключение

Следует отметить, что SCR тиристоры иногда могут быть выключены (заперты) путем прямого замыкания управляющего вывода и вывода катода или с помощью «обратного переключения» управляющего вывода отрицательным напряжением (относительно катода), чтобы принудительно перевести нижний транзистор в режим отсечки. Я говорю, что это «иногда» возможно потому, что это включает в себя шунтирование всего тока верхнего транзистора через базу нижнего транзистора. Этот ток может быть существенным, что в лучшем случае затрудняет запирание SCR тиристора. Вариация SCR тиристора под названием запираемый тиристор, или GTO (Gate-Turn-Off), облегчает эту задачу. Но даже с GTO тиристором ток управляющего электрода, необходимый для его отключения, может составлять до 20% от тока анода (нагрузки)! Условное обозначение GTO тиристора показано на рисунке ниже.

Условное обозначение GTO тиристора

SCR тиристоры против GTO тиристоров

Тиристоры SCR и GTO имеют одну и ту же эквивалентную схему (два транзистора, соединенные по принципу положительной обратной связи), единственными отличиями являются детали конструкции, предназначенные для предоставления NPN транзистору большего коэффициента β, чем у PNP транзистора. Это позволяет меньшему току управляющего электрода (прямому или обратному) осуществлять большую степень управления проводимостью от катода к аноду, причем открытое состояние PNP транзистора больше зависит от NPN транзистора, чем наоборот. Запираемый тиристор GTO также известен под названием тиристор GCS (Gate-Controlled Switch).

Проверка работоспособности SCR тиристора с помощью мультиметра

Элементарный тест работоспособности SCR тиристора или, по крайней мере, определение выводов, может выполняться измерителем сопротивления. Поскольку внутреннее соединение между управляющим электродом и катодом является PN переходом, мультиметр должен показывать целостность соединения между этими выводами с красным измерительным щупом на управляющем электроде и черным измерительным щупом на катоде следующим образом (рисунок ниже).

Элементарная проверка SCR тиристора

Все остальные измерения целостности соединений, выполненные на SCR тиристоре, будут показывать «разрыв» («OL» на дисплеях некоторых цифровых мультиметров). Следует понимать, что этот тест очень груб и не является полной оценкой SCR тиристора. SCR тиристор может давать хорошие показания омметра и по-прежнему оставаться неисправным. В конечном счете, единственный способ проверить SCR тиристор – подвергнуть его нагрузочному току.

Если вы используете мультиметр с функцией «проверки диода», показания напряжения перехода управляющий электрод — катод, которые вы получите, могут соответствовать, а могут и нет, тому, что ожидается от кремниевого PN перехода (примерно 0,7 вольта). В некоторых случаях вы будете получать показания намного более низкого напряжения перехода: сотые доли вольта. Это связано с внутренним резистором, подключенным между управляющим электродом и катодом и включенным в некоторые SCR тиристоры. Этот резистор добавляется, чтобы сделать SCR тиристор менее восприимчивым к ложным срабатываниям из-за ложных импульсов напряжения, из-за «шума» схемы или из-за статического электрического разряда. Другими словами, наличие резистора, подключенного к переходу управляющего электрода и затвора, требует большего переключающего сигнала (существенного тока) для отпирания SCR тиристора. Эта функция часто встречается в мощных SCR тиристорах, а не в маленьких. Не забывайте, что SCR тиристор с внутренним резистором, подключенным между управляющим электродом и катодом, будет показывать целостность соединения в обоих направлениях между этими двумя выводами (рисунок ниже).

У больших SCR тиристоров между управляющим электродом и катодом есть встроенный резистор

SCR тиристоры

с чувствительным управляющим электродом

«Обычные» SCR тиристоры, лишенные внутреннего резистора, иногда называются SCR тиристорами с чувствительным управляющим электродом из-за их способности запускаться малейшим положительным сигналом на управляющем электроде.

Тестовая схема для SCR тиристора является практичной в качестве диагностического инструмента для проверки подозрительных SCR тиристоров, а также отличной помощью для понимания основ работы SCR тиристоров. Для питания схемы используется источник питания постоянного тока, а два кнопочных коммутатора используются для отпирания и запирания SCR тиристора (рисунок ниже).

Схема для проверки SCR тиристоров

Нажатие нормально разомкнутой кнопки «вкл» соединяет управляющий электрод с анодом, позволяя протекать току от отрицательного вывода батареи через PN переход катод — управляющий электрод, через кнопку, через резистор нагрузки, и обратно к батарее. Этот ток управляющего электрода должен заставить SCR тиристор отпереться, позволяя протекать току прямо от катода к аноду без дальнейшего отпирания через управляющий электрод. Когда кнопка «вкл» отпущена, нагрузка должна оставаться под напряжением.

Нажатие нормально замкнутой кнопки «выкл» разрывает цепь, заставляя ток через SCR тиристор остановиться, тем самым вынуждая его запереться (величина тока ниже тока удержания).

Ток удержания

Если SCR тиристор не отпирается, проблема может быть связана с нагрузкой, а не с тиристором. Чтобы удерживать SCR тиристор отпертым, требуется определенная величина тока нагрузки. Этот минимальный уровень тока называется током удержания. Нагрузка со слишком большим значением сопротивления может и не набирать достаточный ток, чтобы удерживать SCR тиристор отпертым, когда прекращается ток через управляющий электрод, что дает ложное впечатление о плохом (неотпираемом) SCR тиристоре в тестовой схеме. Значения тока удержания для разных SCR тиристоров доступны у производителей. Типовые значения тока удержания колеблются от 1 миллиампера до 50 миллиампер и более для больших тиристоров.

Чтобы проверка была исчерпывающей, необходимо протестировать более чем переключающее поведение. Прямое напряжение переключения SCR тиристора можно проверить, увеличивая напряжение источника постоянного тока (без нажатия кнопок) до тех пор, пока SCR тиристор не отопрется самостоятельно. Остерегайтесь того, что для теста переключения может потребоваться очень высокое напряжение: многие мощные SCR тиристоры имеют номинальное напряжение переключения 600 вольт и более! Кроме того, если имеется импульсный генератор напряжения, аналогичным способом может быть проверена критическая скорость повышения напряжения SCR тиристора: необходимо подвергнуть тиристор импульсному напряжению с разными скоростями напряжение/время без воздействия на кнопочные переключатели и пронаблюдать, когда тиристор отопрется.

В этом простом виде, схема для проверки SCR тиристоров может быть достаточной в качестве схемы управления запуском/остановкой для двигателя постоянного тока, лампы или другой практической нагрузки (рисунок ниже).

Схема управления запуском/остановкой двигателя постоянного тока

Схема «монтировки»

Другое практическое применение SCR тиристора в схемах постоянного тока – это устройство «монтировки» для защиты от перенапряжения. Схема «монтировки» состоит из SCR тиристора, установленного параллельно выходу источника постоянного напряжения, для установления короткого замыкания на выходе этого источника питания, чтобы предотвратить подачу слишком повышенного напряжения на нагрузку. Повреждение SCR тиристора и источника питания предотвращается путем установки перед SCR тиристором подходящего предохранителя или существенного последовательного сопротивления для ограничения тока короткого замыкания (рисунок ниже).

Схема «монтировки», используемая в источнике питания постоянного тока

Некоторое устройство или схема, определяющие выходное напряжение, будут подключены к управляющему электроду SCR тиристора, поэтому при возникновении состояния перенапряжения между управляющим электродом и катодом будет приложено напряжение, отпирающее SCR тиристор и заставляющее сработать предохранитель. Эффект будет примерно таким же, как кидание стальной монтировки прямо на выходные клеммы источника питания, отсюда и название схемы.

Большинство применений SCR тиристоров предназначены для управления питанием переменным током, несмотря на то, что SCR тиристоры являются устройствами постоянного тока (однонаправленными). Если схеме требуется двунаправленный ток, можно использовать несколько SCR тиристоров, причем для обработки обоих полупериодов волны переменного тока в каждом направлении должны смотреть один или несколько тиристоров. Основная причина, по которой SCR тиристоры вообще используются в приложениях управления питанием переменным током, – это уникальная реакция тиристора на переменный ток. Как мы видели, тиратронная лампа (электронно-ламповая версия SCR тиристора) и симметричный динистор (DIAC), гистерезисное устройство, запускаемое во время части полупериода переменного тока, будут отпираться и оставаться включенными на протяжении всей оставшейся части полупериода до тех пор, пока переменный ток не уменьшится до нуля, так как должен начинать следующий полупериод. Только перед точкой пересечения нуля сигналом переменного тока тиристор отключится (запрется) из-за недостаточного тока (это поведение также называется естественной коммутацией) и должен будет снова отпереться в следующем периоде. Результатом является ток цепи, эквивалентный «обрезанной» синусоиде. Для примера, ниже приведен график отклика симметричного динистора (DIAC) на переменное напряжение, пиковое значение которого превышает напряжение переключения DIAC.

Двунаправленный отклик симметричного динистора (DIAC)

При использовании DIAC предельное напряжение переключения было фиксированной величиной. С SCR тиристором мы контролируем, когда точно устройство отпирается путем переключения управляющего вывода в любой момент времени периода сигнала. Подключив подходящую схему управления к управляющему электроду SCR тиристора, мы можем «обрезать» синусоиду в любой точке, чтобы обеспечить пропорционально времени управление питанием на нагрузке.

Возьмем в качестве примера схему на рисунке ниже. Здесь SCR тиристор помещается в схему для управления питанием нагрузки, потребляемым от источника переменного тока.

Управление питанием переменным током с помощью SCR тиристора

Будучи однонаправленным (односторонним) устройством, самое большее, что мы можем подать на нагрузку, это только одна полуволна во время полупериода переменного тока, когда полярность напряжения питания положительна сверху и отрицательна снизу. Однако для демонстрации базовой идеи управления пропорционально времени эта простая схема подходит лучше, чем схема, управляющая мощностью во время всей волны (для чего потребуется два SCR тиристора).

При отсутствии переключения на управляющем электроде и величине напряжения источника переменного тока значительно ниже номинального напряжения переключения SCR тиристора SCR тиристор никогда не откроется. Подключение управляющего электрода SCR тиристора к аноду через стандартный выпрямительный диод (для предотвращения обратного тока через управляющий вывод в случае, если SCR тиристор содержит встроенный резистор между управляющим выводом и катодом) позволит запускать SCR тиристор почти сразу в начале каждого положительного полупериода (рисунок ниже).

Управляющий электрод подключен напрямую к аноду через диод; через нагрузку протекает почти целая полуволна тока.

Задержка запуска SCR тиристора

Однако мы можем отложить запуск SCR тиристора, вставив некоторое сопротивление в цепь управляющего электрода, тем самым увеличивая величину падения напряжения, требуемого перед тем, как будет достигнут достаточный ток управляющего электрода SCR тиристора. Другими словами, если мы затрудняем движение электронов через управляющий электрод путем добавления сопротивления, переменное напряжение должно будет достигнуть более высокой точки в своем цикле, прежде чем будет достигнут достаточный ток управляющего вывода, чтобы включить SCR тиристор. Результат показан на рисунке ниже.

В цепь управляющего электрода вставлено сопротивление; через нагрузку протекает меньше полуволны тока.

Когда сигнал «полусинусоиды» будет в значительной степени обрезан за счет задержки запуска SCR тиристора, нагрузка получит меньшую среднюю мощность (питание подается на меньшее время в течение всего периода). Сделав последовательный резистор в цепи управляющего электрода переменным, мы можем подстроить мощность пропорционально времени (рисунок ниже).

Увеличение сопротивления повышает уровень порога, в результате чего до нагрузки доходит меньшая мощность.
Уменьшение сопротивления понижает уровень порога, в результате чего до нагрузки доходит большая мощность.

К сожалению, эта схема управления имеет значительные ограничения. При использовании сигнала источника переменного тока в качестве сигнала, переключающего наш SCR тиристор, мы ограничиваем управление первой половиной полупериода сигнала. Другими словами, мы не можем подождать, чтобы переключить SCR тиристор после пика сигнала. Это означает, что мы можем убавить мощность только до того момента, когда SCR тиристор включится на самом пике сигнала.

Схема при установке минимальной мощности

Повышение порога срабатывания переключения приведет к тому, что схема не будет запускаться вообще, так как даже пик переменного напряжения источника питания будет недостаточным для запуска SCR тиристора. В результате питание на нагрузку подаваться не будет.

Гениальное решение этой дилеммы управления обнаруживается при добавлении в схему фазосдвигающего конденсатора (рисунок ниже).

Добавление в схему фазосдвигающего конденсатора

Меньший сигнал, показанный на графике, представляет собой напряжение на конденсаторе. Для иллюстрации фазового сдвига я предполагаю условие максимального управляющего сопротивления, когда SCR не запускается вообще и не подает на нагрузку ток, за исключением того, какой небольшой ток проходит через управляющий резистор и конденсатор. Это напряжение конденсатора будет сдвинуто по фазе от 0° до 90°, отставая от сигнала переменного тока. Когда это сдвинутое по фазе напряжение достигает достаточно высокого уровня, SCR тиристор отпирается.

При напряжении на конденсаторе, достаточном для периодического запуска SCR тиристора, итоговый сигнал тока нагрузки будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

Сдвинутый по фазе сигнал переключает SCR тиристор в режим проводимости

Поскольку сигнал на конденсаторе всё еще растет после того, как основной сигнал от источника питания достиг своего пика, становится возможным запустить SCR тиристор на пороговом уровне за этим пиковым значением, тем самым обрезая сигнал тока нагрузки дальше, чем это было возможно с более простой схемой. В действительности сигнал напряжения конденсатора немного сложнее, чем показано здесь, его синусоидальная форма искажается каждый раз, когда открывается SCR тиристор. Однако то, что я пытаюсь проиллюстрировать здесь, – это отложенное срабатывание, связанное с фазосдвигающей RC цепью; таким образом, упрощенная, неискаженная форма сигнала хорошо служит этой цели.

Запуск SCR тиристоров сложными схемами

SCR тиристоры также могут быть запущены, или «отперты», более сложными схемами. Хотя ранее показанная схема достаточна для простого применения, такого как управление лампой, управление большими промышленными двигателями часто опирается на более сложные схемы запуска. Иногда для соединения схемы запуска с управляющим электродом и катодом SCR тиристора для обеспечения электрической изоляции между цепями запуска и силовыми цепями используются импульсные трансформаторы (рисунок ниже).

Трансформаторная связь сигнала переключения обеспечивает изоляцию

Когда для управления питанием используется несколько SCR тиристоров, их катоды часто не являются электрически общими, что затрудняет подключение единой схемы запуска ко всем SCR тиристорам одинаково. Примером этого является управляемый мостовой выпрямитель, показанный на рисунке ниже.

Управляемый мостовой выпрямитель

В любой схеме мостового выпрямителя выпрямительные диоды (в этом примере выпрямительные SCR тиристоры) должны проводить ток в противоположных парах. SCR₁ и SCR₃ должны быть запущены одновременно, и SCR₂ и SCR₄ должны быть запущены как пара. Однако, как вы заметили, эти пары SCR тиристоров не используют одни и те же соединения катодов, а это означает, что схема не будет работать, если просто запараллелить их управляющие электроды и подключить к ним единый источник напряжения, чтобы запустить оба тиристора (рисунок ниже).

Эта стратегия не будет работать для запуска SCR₂ и SCR₄ в качестве пары

Хотя показанный источник напряжения запуска запустит SCR₄, он не запустит должным образом SCR₂, потому что эти два тиристора не имеют общего соединения катодов для использования его в качестве опорной точки для напряжения запуска. Однако импульсные трансформаторы, подключающие два управляющих электрода тиристоров к источнику напряжения запуска, будут работать (рисунок ниже).

Трансформаторная связь управляющих электродов позволяет запускать SCR₂ и SCR₄

Имейте в виду, что эта схема показывает подключение управляющих электродов только двух из четырех SCR тиристоров. Импульсные трансформаторы и источники запуска для SCR₁ и SCR₃, а также детали самих импульсных источников были опущены для простоты.

Управляемые мостовые выпрямители не ограничиваются однофазными схемами. В большинстве промышленных систем питание переменным током доступно в трехфазной форме для получения максимальной эффективности, и из-за своих преимуществ в них используются твердотельные схемы управления. Схема трехфазного управляемого выпрямителя, построенная на SCR тиристорах, не показывающая импульсных трансформаторов и схем запуска, будет выглядеть как на рисунке ниже.

Трехфазное мостовое управление нагрузкой на SCR тиристорах

Резюме

• Кремниевый управляемый выпрямитель, или SCR тиристор, по сути, является динистором (диодом Шокли) с дополнительным выводом. Этот дополнительный вывод называется управляющим электродом, и он используется для переключения устройства в режим проводимости (отпирает его) с помощью прикладывания небольшого напряжения. Для запуска, или отпирания, SCR тиристора напряжение должно быть приложено между управляющим электродом и катодом, плюс на управляющий электрод, минус на катод.
• При тестировании SCR тиристора кратковременное соединение между управляющим электродом и анодом достаточно по полярности, интенсивности и продолжительности, чтобы отпереть тиристор. SCR тиристоры могут быть запущены с помощью преднамеренного запуска вывода управляющего электрода, повышенного напряжения (переключения) между анодом и катодом или повышенной скорости нарастания напряжения между анодом и катодом. SCR тиристоры могут быть выключены (заперты) падением анодного тока ниже значения тока удержания (выключение по низкому току) или «обратным переключением» управляющего электрода (прикладывание отрицательного напряжения к управляющему электроду). Обратное переключение эффективно только иногда и всегда включает в себя высокий ток через управляющий вывод.
• Вариант SCR тиристора, называемый запираемым тиристором (GTO (Gate-Turn-Off) тиристор), специально предназначен для отключения с помощью обратного переключения. Даже в этом случае обратное переключение требует довольно высокого тока: обычно 20% от тока анода. Выводы SCR тиристора могут быть идентифицированы с помощью мультиметра в режиме «прозвонки»: единственные два вывода, показывающие какие-либо показания при «прозвонке», должны быть управляющий электрод и катод. Выводы управляющего электрода и катода подключаются к PN переходу внутри SCR тиристора, поэтому мультиметр в режиме «прозвонки» должен выдавать диодо-подобные показания между двумя этими выводами с красным (+) щупом на управляющем электроде и черным (-) щупом на катоде. Однако имейте в виду, что некоторые мощные SCR тиристоры содержат внутренний резистор, подключенный между управляющим электродом и катодом, что повлияет на любые измерения целостности соединения, проводимые мультиметром.
• SCR тиристоры являются настоящими выпрямителями: они пропускают ток через себя только в одном направлении. Это означает, что они не могут использоваться в одиночку для двухполупериодного управления питанием переменным током. Если диоды в схеме выпрямителя заменить на SCR тиристоры, вы получите схему управляемого выпрямителя, где питание постоянным напряжением может подаваться на нагрузку пропорционально времени отпирания SCR тиристоров в разные моменты периода переменного напряжения питания.

Оригинал статьи:

Теги

SCR / тринистор (кремниевый управляемый выпрямитель)Защита цепейМультиметрОбучениеТиристорТок удержанияЭлектроника

Сохранить или поделиться

ТИРИСТОРЫ

Основные параметры:

Pмакс. — Максимальная постоянная рассеиваемая мощность
Iос макс. — Максимальный средний постоянный ток в открытом состоянии
Uзс макс. — Максимальное напряжение в закрытом состоянии
Iу. — Ток включения постоянный
Uу. — Напряжение управления
tвкл. — Время включения
Iмакс. — Максимально-допустимый ток в открытом состоянии
Iсраб. — Ток срабатывания
Iуд. — Удерживающий ток
Диапазон рабочих температур большинства приборов : -40…+125 °С

Наименование	Uзс макс., В	Iмакс, А	Iсраб.(Igt)макс., мА	Корпус
КУ112А	30	6	0,2	TO-126
КУ101А-Е	50-150	0,075	10	—
КУ103А1-В1	150-300		12	—
КУ221А-КМ	300	3,2	100	—
КУ202К-Н	300-400	10	200	—
КУ111В	400	0,3	80	—
BT149D	400	0,8	0,2	SOT54
КУ224А	400	1	150	—
КУ602А-ГМ	400	2,5	30-70	—
КУ202Е1-Р1	100-400	10	200	TO220
BT152-400R	450	20	32	TO220AB
BT258X-500R	500	8	0,2	SOT186A
BT151-500R	500	12	15	TO220AB
C106M1	600	4	80	TO126
TIC106M	600	5	200	TO220AB
TIC116M	600	8	20	TO220AB
TIC126M	600	12	20	TO220AB
MCR25M	600	25	30	TO220AB
BT151-650R	650	12	15	TO220AB
BT152-600R	650	20	32	TO220AB
BT151-800R	800	9	15	TO220AB
BT152-800R	800	20	32	TO220AB
40TPS08	800	35	150	TO247AC
BTW69-1200	1200	50	80	TOP3
КУ222А	2000	8	20	—

• Наименование

  К продаже

  Цена от

К продаже:

302 шт.

К продаже:

1 926 шт.

К продаже:

108 шт.

К продаже:

76 шт.

К продаже:

11 881 шт.

К продаже:

4 133 шт.

К продаже:

3 433 шт.

К продаже:

3 523 шт.

К продаже:

10 шт.

К продаже:

6 473 шт.

К продаже:

79 шт.

К продаже:

1 370 шт.

К продаже:

6 427 шт.

К продаже:

43 шт.

К продаже:

19 006 шт.

Все статьи | Методичка КОНТРоль и АВТоматика

Выберите продукцию из спискаНормирующие преобразователи измерительные …НПСИ-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-237-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения, IP65 …НПСИ-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений …НПСИ-237-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений, IP65 …НПСИ-150-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-150-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-110-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-110-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-230-ПМ10 нормирующий преобразователь сигналов потенциометров …НПСИ-200-ГРТП модули гальванической развязки токовой петли…НПСИ-200-ГР1/ГР2 модули гальванической развязки токового сигнала (4…20) мА…НПСИ-200-ГР1.2 модуль разветвления 1 в 2 и гальванической развязки сигнала (4…20) мА…НПСИ-ДНТВ нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока…НПСИ-ДНТН нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока …НПСИ-200-ДН/ДТ нормирующие преобразователи действующих значений напряжения и тока…НПСИ-МС1 преобразователь мощности, напряжения, тока, коэффициента мощности…НПСИ-500-МС3 измерительный преобразователь параметров трёхфазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-500-МС1 измерительный преобразователь параметров однофазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией…НПСИ-237-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией, IP65 …НПСИ-ЧВ/ЧС нормирующие преобразователи частоты, периода, длительности сигналов, частоты сети…ПНТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термопар…ПСТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений…ПНТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый…ПCТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемый…ПНТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый…ПCТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемыйБарьеры искробезопасности (искрозащиты)…КА5011Ех барьеры искробезопасности активные, одноканальные приёмники сигнала (4…20) мА от пассивных или активных источников, HART …КА5022Ех барьеры искробезопасности активные двухканальные приёмники сигнала (4…20) мА от пассивных источников…КА5013Ех барьеры искробезопасности активные, разветвители сигнала 1 в 2, HART, шина питания …КА5031Ех барьеры искробезопасности активные, одноканальные приёмники сигнала (4…20) мА от активных источников, HART …КА5032Ех барьеры искробезопасности активные, двухканальные приёмники сигнала (4…20) мА от активных источников, HART …КА5131Ех барьеры искробезопасности активные, одноканальные передатчики сигнала (4…20) мА от активных источников, HART …КА5132Ех барьеры искробезопасности активные, двухканальные передатчики сигнала (4…20) мА от активных источников…КА5241Ех барьеры искробезопасности, приёмники дискретных сигналов, 1 канал…КА5242Ех барьеры искробезопасности, приёмники дискретных сигналов, 2 канала…КА5262Ех барьеры искробезопасности, приёмники дискретных сигналов, 2 канала…КА5232Ех барьеры искробезопасности, приёмники дискретных сигналов, 2 канала…КА5234Ех барьеры искрозащиты, приёмники дискретных сигналов, 4 каналаКонтроллеры, модули ввода-вывода…MDS CPU1000, MDS CPU1100 Программируемые логические контроллеры…MDS AIO-1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-1/F1 Модули комбинированные функциональные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-4 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-4/F1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, 4 ПИД регулятора…MDS AI-8UI Модули ввода аналоговых сигналов тока и напряжения…MDS AI-8TC Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения…MDS AI-8TC/I Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения с индивидуальной изоляцией между входами…MDS AI-3RTD Модули ввода сигналов термосопротивлений и потенциометров…MDS AO-2UI Модули вывода сигналов тока и напряжения…MDS DIO-16BD Модули ввода-вывода дискретных сигналов…MDS DIO-4/4 Модули ввода-вывода дискретных сигналов …MDS DIO-12h4/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DIO-8H/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DI-8H Модули ввода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DO-8RС Модули вывода дискретных сигналов …MDS DO-16RA4 Модули вывода дискретных сигналов …MDS IC-USB/485 преобразователь интерфейсов USB и RS-485…MDS IC-232/485 преобразователь интерфейсов RS-232 и RS-485…I-7561 конвертер USB в RS-232/422/485…I-7510 повторитель интерфейса RS-485/RS-485…I-7520 преобразователь интерфейса RS-485/RS-232Измерители-регуляторы технологические…МЕТАКОН-6305 многофункциональный ПИД-регулятор с таймером выдержки…МЕТАКОН-4525 многоканальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-1005 измеритель технологических параметров, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1015 измеритель, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1105 измеритель, позиционный регулятор, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1205 измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, контроллер, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1725 двухканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1745 четырехканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-512/522/532/562 многоканальные измерители-регуляторы…Т-424 универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-515 быстродействующий универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-513/523/533 ПИД-регуляторы…МЕТАКОН-514/524/534 ПДД-регуляторы…МЕТАКОН-613 программные ПИД-регуляторы…МЕТАКОН-614 программные ПИД-регуляторы…СТ-562-М источник тока для ПМТ-2, ПМТ-4Регистраторы видеографические…ИНТЕГРАФ-1100 видеографический безбумажный 4/8/12/16 канальный регистратор данных …ИНТЕГРАФ-1000/1010 видеографические безбумажные 8/16 канальные регистраторы данных …ИНТЕГРАФ-3410 видеографический безбумажный регистратор-контроллер термообработки… DataBox Накопитель-архиваторСчётчики, реле времени, таймеры…ЭРКОН-1315 восьмиразрядный одноканальный счётчик импульсов, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-315 счётчик импульсов одноканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-325 счетчик импульсов двухканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-415 тахометр-расходомер…ЭРКОН-615 счетчик импульсов реверсивный многофункциональный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-714 таймер астрономический…ЭРКОН-214 одноканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель…ЭРКОН-224 двухканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель…ЭРКОН-215 реле времени программируемое одноканальное, поддержка RS-485, щитовой монтаж, цифровая индикацияБлоки питания и коммутационные устройства…PSM-120-24 блок питания 24 В (5 А, 120 Вт)…PSM-72-24 блок питания 24 В (3 А, 72 Вт)…PSM-36-24 блок питания 24 В (1,5 А, 36 Вт)…PSL низковольтные DC/DC–преобразователи на DIN-рейку 3 и 10 Вт…PSM-4/3-24 многоканальный блок питания 24 В (4 канала по 0,125 А, 3 Вт)…PSM-2/3-24 блок питания 24 В (2 канала по 0,125 А, 3 Вт)…PSM/4R-36-24 блок питания и реле, 24 В (1,5 А, 36 Вт)…БП-24/12-0,5 блок питания 24В/12В (0,5А)…ФС-220 фильтр сетевой…БПР блок питания и реле…БКР блок коммутации реверсивный (пускатель бесконтактный реверсивный)…БР4 блок реле…PS3400.1 блок питания 24 В (40 А) …PS3200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS3100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS3050.1 блок питания 24 В (5 А)…PS1200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS1100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS1050.1 блок питания 24 В (5 А)Программное обеспечение…SetMaker конфигуратор……  История  версий…MDS Utility конфигуратор…RNet программное обеспечение…OPC-сервер для регулятров МЕТАКОН…OPC-сервер для MDS-модулей

Высокая мощность тиристора фазы регулятор мощности для бистабильной коммутации

О продукте и поставщиках:

Использование тиристора фазы регулятор мощности. в различных сферах применения, будь то в жилых или коммерческих помещениях, огромны, и Alibaba.com может помочь клиентам получить лучшие продукты. Эти категории продуктов на сайте сертифицированы и проверены профессионалами, чтобы гарантировать высочайшую производительность и постоянную стабильность. Разнообразные наборы этих полупроводников идеально подходят для использования в промышленности и на электростанциях, поскольку они помогают регулировать переменные токи. Эти продукты получают в твердотельном исполнении и действуют как невероятные бистабильные переключатели для электрических устройств и корпусов. Ведущий тиристора фазы регулятор мощности. поставщики и оптовые торговцы на сайте предлагают эти продукты по привлекательным ценам и по привлекательным ценам.
Широкие варианты этих электрических полупроводников доступны в различных мощностях, поставляются со всеми рассеянными структурами и являются устройствами быстрого переключения. Эти изделия снабжены четырьмя слоями чередующихся материалов N и P-типа для улучшенного переключения и регулирования напряжения. Эти тиристора фазы регулятор мощности. способны контролировать огромное количество напряжений и требований к мощности по сравнению с их относительно небольшими размерами. Они снабжены металлическими опорными плитами и изолированным монтажом. Закаленные соединения этих устройств обладают высокой надежностью, а также способны работать на высоких частотах.
На Alibaba.com представлены эти невероятные тиристора фазы регулятор мощности. во множестве разновидностей в зависимости от их емкости, материалов и характеристик на выбор. Эти устройства термостойкие, ударопрочные и энергоэффективные, помогая пользователям экономить энергию. Полупроводниковые изделия оснащены конфигурациями встречно-штыревых усилителей и также представляют собой устройства, собранные под давлением. Они идеально подходят для управления двигателями переменного / постоянного тока и предотвращают воздействие избыточного напряжения на электрические устройства.
Ознакомьтесь с множеством тиристора фазы регулятор мощности. ассортимент на Alibaba.com и покупайте эти продукты в рамках бюджета и требований. Эти продукты можно настраивать, а также предлагать сертификаты качества. Лучшая часть устройств - это их продвинутые и улучшенные возможности dv / dt.

Регулятор мощности на тиристорах т160

Устройства, позволяющие управлять работой электрических приборов, подстраивая их под оптимальные характеристики для пользователя, прочно вошли в обиход. Одним из таких приспособлений является регулятор мощности. Применение таких регуляторов востребовано при использовании электронагревательных и осветительных приборов и в устройствах с двигателями. Схемотехника регуляторов разнообразна, поэтому порой бывает затруднительно подобрать себе оптимальный вариант.

Простейший регулятор энергии

Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были основаны на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и сконструирован прибор, получивший название — реостат. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. Изменяя его сопротивление, регулируется и мощность.

Ток, поступая на реостат, разделяется между ним и нагрузкой. При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов. В зависимости от материала, из которого изготовлено сопротивление, реостаты могут быть:

• металлическими;
• жидкостными;
• угольными;
• керамическими.

Согласно закону сохранения энергии, забранная электрическая энергия не может просто исчезнуть, поэтому в резисторах мощность преобразуется в теплоту, и при большом её значении должна от них отводиться. Для обеспечения отвода используется охлаждение, которое выполняется с помощью обдува или погружением реостата в масло.

Реостат — довольно универсальное приспособление. Единственный, но существенный его минус — это выделение тепла, что не позволяет выполнить устройство с небольшими размерами при необходимости пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто используется в маломощных линиях бытовых приборов. Например, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости. Выполнить такой регулятор тока своими руками совсем несложно, в большей мере это касается проволочного реостата.

Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая наматывается на оправку. Регулирование электрической мощности происходит путём изменения длины проволоки.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.

На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:

1. Фазовые. Используются для управления яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп. Другое их название — диммеры.
2. Тиристорные. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока.
3. Симисторные. Мощность регулируется вследствие изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку.
4. Регулятор хода. Позволяет плавно изменять электрическую мощность, подаваемую на электродвигатель.

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:

• плавность регулировки;
• рабочую и пиковую подводимую мощность;
• диапазон входного рабочего сигнала;
• КПД.

Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

Принцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.

Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.

Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.

Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.

Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.

Фазовый способ трансформации

Сам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.

Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

При работе диммеров в широком спектре частот возбуждаются электромагнитные помехи. Такие излучения приводят к снижению КПД из-за появления паразитного тока в проводниках. Для борьбы с такими токами в конструкцию добавляются индуктивно-ёмкостные фильтры.

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

Тиристорные регуляторы мощности являются одной из самых распространенных радиолюбительских конструкций, и в этом нет ничего удивительного. Ведь всем, кто когда-нибудь пользовался обычным 25 – 40 ваттным паяльником, способность его к перегреванию даже очень известна. Паяльник начинает дымить и шипеть, потом, достаточно скоро, облуженное жало выгорает, становится черным. Паять таким паяльником уже совсем невозможно.

И вот тут на помощь и приходит регулятор мощности, с помощью которого можно достаточно точно выставить температуру для пайки. Ориентироваться следует на то, чтобы при касании паяльником куска канифоли она дымила ну, так, средне, без шипения и брызг, не очень энергично. Ориентироваться следует на то, чтобы пайка получалась контурной, блестящей.

Конечно, современные паяльные станции оснащены паяльниками с термостабилизацией, цифровой индикацией и регулировкой температуры нагрева, но они слишком дороги по сравнению с обычным паяльником. Поэтому, при незначительных объемах паяльных работ, вполне можно обойтись обычным паяльником с тиристорным регулятором мощности. При этом качество пайки, может быть не сразу, получится отличным, – достигается практикой.

Другая область применения тиристорных регуляторов это управление яркостью светильников. Такие регуляторы продаются в магазинах электротоваров в виде обычных настенных выключателей с крутящейся ручкой. Но вот тут-то покупателя и подстерегает засада: современные энергосберегающие лампы (часто в литературе их называют компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)) просто не хотят работать с такими регуляторами.

Такой же непредсказуемый вариант получится и в случае регулирования яркости светодиодных ламп. Ну, не предназначены они для такой работы и все тут: выпрямительный мост с электролитическим конденсатором, расположенный внутри КЛЛ, просто не даст работать тиристору. Поэтому регулируемый «ночник» с таким регулятором можно создать только с использованием лампы накаливания.

Однако, здесь следует вспомнить про электронные трансформаторы, предназначенные для питания галогенных ламп, а в радиолюбительских конструкциях в самых разных целях. В этих трансформаторах после выпрямительного моста почему-то, видимо в целях экономии, или просто для уменьшения габаритов, не устанавливается электролитический конденсатор. Именно эта «экономия» позволяет регулировать яркость ламп с помощью тиристорных регуляторов.

Если напрячь фантазию, то можно найти еще немало областей, где требуется применение тиристорных регуляторов. Одна из таких областей это регулирование оборотов электроинструмента: дрелей, болгарок, шуроповертов, перфораторов и т.д. и т.п. Естественно, что тиристорные регуляторы находятся внутри инструментов, работающих от сети переменного тока. Смотрите – Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей .

Весь такой регулятор встроен в кнопку управления и представляет собой небольших размеров коробочку, вставляемую в рукоятку дрели. Степень нажатия на кнопку определяет частоту вращения патрона. В случае выхода из строя меняется вся коробочка сразу: при всей кажущейся простоте конструкции такой регулятор абсолютно не пригоден для ремонта.

В случае инструментов, работающих на постоянном токе от аккумуляторов, регулирование мощности производится с помощью транзисторов MOSFET методом широтно-импульсной модуляции. Частота ШИМ достигает нескольких килогерц, поэтому сквозь корпус шуроповерта можно услышать писк высокой частоты. Это пищат обмотки двигателя.

Но в этой статье будут рассмотрены только тиристорные регуляторы мощности. Поэтому, прежде, чем рассматривать схемы регуляторов, следует вспомнить, как же работает тиристор.

Чтобы не усложнять рассказ, не будем рассматривать тиристор в виде его четырехслойной p-n-p-n структуры, рисовать вольтамперную характеристику, а просто на словах опишем, как же он, тиристор, работает. Для начала в цепи постоянного тока, хотя в этих цепях тиристоры почти не применяются. Ведь выключить тиристор, работающий на постоянном токе достаточно сложно. Все равно, что коня на скаку остановить.

И все же большие токи и высокие напряжения тиристоров привлекают разработчиков различной, как правило, достаточно мощной аппаратуры постоянного тока. Для выключения тиристоров приходится идти на различные усложнения схем, ухищрения, но в целом результаты получаются положительными.

Обозначение тиристора на принципиальных схемах показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Тиристор

Нетрудно заметить, что по своему обозначению на схемах, тиристор очень похож на обычный диод. Если разобраться, то он, тиристор, тоже обладает односторонней проводимостью, а следовательно, может выпрямлять переменный ток. Вот только делать это он будет лишь в том случае, когда на управляющий электрод подано относительно катода положительное напряжение, как показано на рисунке 2. По старой терминологии тиристор иногда называли управляемым диодом. Покуда не подан управляющий импульс, тиристор закрыт в любом направлении.

Как включить светодиод

Здесь все очень просто. К источнику постоянного напряжения 9В (можно использовать батарейку «Крона») через тиристор Vsx подключен светодиод HL1 с ограничительным резистором R3. С помощью кнопки SB1 напряжение с делителя R1, R2 может быть подано на управляющий электрод тиристора, и тогда тиристор откроется, светодиод начинает светиться.

Если теперь отпустить кнопку, перестать ее удерживать в нажатом состоянии, то светодиод должен продолжать светиться. Такое кратковременное нажатие на кнопку можно назвать импульсным. Повторное и даже многократное нажатие этой кнопки ничего не изменит: светодиод не погаснет, но и не станет светить ярче или тусклее.

Нажали – отпустили, а тиристор остался в открытом состоянии. Причем, это состояние является устойчивым: тиристор будет открыт до тех пор, пока из этого состояния его не выведут внешние воздействия. Такое поведение схемы говорит об исправном состоянии тиристора, его пригодности для работы в разрабатываемом или ремонтируемом устройстве.

Маленькое замечание

Но из этого правила часто случаются исключения: кнопку нажали, светодиод зажегся, а когда кнопку отпустили, то погас, как, ни в чем не бывало. И в чем же тут подвох, что сделали не так? Может кнопку нажимали недостаточно долго или не очень фанатично? Нет, все было сделано достаточно добросовестно. Просто ток через светодиод оказался меньше, чем ток удержания тиристора.

Чтобы описанный опыт прошел удачно, надо просто заменить светодиод лампой накаливания, тогда ток станет больше, либо подобрать тиристор с меньшим током удержания. Этот параметр у тиристоров имеет значительный разброс, иногда даже приходится тиристор для конкретной схемы подбирать. Причем одной марки, с одной буквой и из одной коробки. Несколько лучше с этим током у импортных тиристоров, которым в последнее время отдается предпочтение: и купить проще, и параметры лучше.

Как закрыть тиристор

Никакие сигналы, поданные на управляющий электрод, закрыть тиристор и погасить светодиод не смогут: управляющий электрод может только включить тиристор. Существуют, конечно, запираемые тиристоры, но их назначение несколько иное, чем банальные регуляторы мощности или простые выключатели. Обычный тиристор можно выключить лишь только прервав ток через участок анод – катод.

Сделать это можно, как минимум, тремя способами. Во-первых, тупо отключить всю схему от батарейки. Вспоминаем рисунок 2. Естественно, что светодиод погаснет. Но при повторном подключении он сам по себе не включится, поскольку тиристор остался в закрытом состоянии. Это состояние также является устойчивым. И вывести его из этого состояния, Зажечь свет, поможет только нажатие кнопки SB1.

Второй способ прервать ток через тиристор это просто взять и замкнуть выводы катода и анода проволочной перемычкой. При этом весь ток нагрузки, в нашем случае это всего – лишь светодиод, потечет через перемычку, а ток через тиристор будет равен нулю. После того, как перемычка будет убрана, тиристор закроется, и светодиод погаснет. При опытах с подобными схемами в качестве перемычки чаще всего используется пинцет.

Предположим, что вместо светодиода в этой схеме будет достаточно мощная нагревательная спираль с большой тепловой инерцией. Тогда получается практически готовый регулятор мощности. Если коммутировать тиристор таким образом, что на 5 секунд спираль включена и столько же времени выключена, то в спирали выделяется 50-ти процентная мощность. Если же за время этого десятисекундного цикла включение производится лишь на 1 секунду, то совершенно очевидно, что спираль выделит только 10% тепла от своей мощности.

Примерно с такими временными циклами, измеряемыми в секундах, работает регулировка мощности в микроволновой печи. Просто с помощью реле включается и выключается ВЧ излучение. Тиристорные регуляторы работают на частоте питающей сети, где время измеряется уже миллисекундами.

Третий способ выключения тиристора

Состоит в том, чтобы до нуля уменьшить напряжение питания нагрузки, а то и вовсе изменить полярность питающего напряжения на противоположную. Именно такая ситуация получается при питании тиристорных схем переменным синусоидальным током.

При переходе синусоиды через нуль, она меняет знак на противоположный, поэтому ток через тиристор становится меньше тока удержания, а затем и вовсе равным нулю. Таким образом, проблема выключения тиристора решается как бы сама собой.

Тиристорные регуляторы мощности. Фазовое регулирование

Итак, дело осталось за малым. Чтобы получилось фазовое регулирование, надо просто в определенное время подать управляющий импульс. Другими словами импульс должен иметь определенную фазу: чем ближе он будет расположен к концу полупериода переменного напряжения, тем меньшая амплитуда напряжения окажется на нагрузке. Фазовый способ регулирования показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Фазовое регулирование

В верхнем фрагменте картинки управляющий импульс подается почти в самом начале полупериода синусоиды, фаза управляющего сигнала близка к нулю. На рисунке это время t1, поэтому тиристор открывается почти в начале полупериода, а в нагрузке выделяется мощность близкая к максимальной (если бы в цепи не было тиристоров, мощность была бы максимальной).

Сами управляющие сигналы на этом рисунке не показаны. В идеальном варианте они представляют собой короткие положительные относительно катода импульсы, поданные в определенной фазе на управляющий электрод. В простейших схемах это может быть линейно нарастающее напряжение, получаемое при заряде конденсатора. Об этом будет рассказано несколько ниже.

На среднем графике управляющий импульс подается в средине полупериода, что соответствует фазовому углу Π/2 или моменту времени t2, поэтому в нагрузке выделяется лишь половина максимальной мощности.

На нижнем графике открывающие импульсы подаются очень близко к окончанию полупериода, тиристор открывается почти перед тем, как ему предстоит закрыться, по графику это время обозначено как t3, соответственно мощность в нагрузке выделяется незначительная.

Схемы включения тиристоров

После краткого рассмотрения принципа работы тиристоров, наверное, можно привести несколько схем регуляторов мощности. Нового здесь ничего не изобретено, все можно найти в сети Интернет или в старых радиотехнических журналах. Просто в статье приводится краткий обзор и описание работы схем тиристорных регуляторов. При описании работы схем будет обращаться внимание на то, каким образом используются тиристоры, какие существуют схемы включения тиристоров.

Как было сказано в самом начале статьи, тиристор выпрямляет переменное напряжение как обычный диод. Получается однополупериодное выпрямление. Когда-то именно так, через диод, включались лампы накаливания на лестничных клетках: света совсем чуть, в глазах рябит, но зато лампы перегорают очень редко. То же самое получится, если светорегулятор выполнить на одном тиристоре, только появляется еще возможность регулирования уже и так незначительной яркости.

Поэтому регуляторы мощности управляют обоими полупериодами сетевого напряжения. Для этого применяется встречно – параллельное включение тиристоров, симисторы или включение тиристора в диагональ выпрямительного моста.

Для наглядности этого утверждения далее будут рассмотрены несколько схем тиристорных регуляторов мощности. Иногда их называют регуляторами напряжения, и какое название вернее, решить трудно, ведь вместе с регулированием напряжения регулируется и мощность.

Простейший тиристорный регулятор

Он предназначен для регулирования мощности паяльника. Его схема показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема простейшего тиристорного регулятора мощности

Регулировать мощность паяльника, начиная от нуля, нет никакого смысла. Поэтому можно ограничиться регулированием только одного полупериода сетевого напряжения, в данном случае положительного. Отрицательный полупериод проходит без изменений через диод VD1 сразу на паяльник, что обеспечивает его половинную мощность.

Положительный полупериод проходит через тиристор VS1, позволяющий осуществлять регулирование. Цепь управления тиристором предельно проста. Это резисторы R1, R2 и конденсатор C1. Конденсатор заряжается по цепи: верхний провод схемы, R1, R2 и конденсатор C1, нагрузка, нижний провод схемы.

К плюсовому выводу конденсатора подключен управляющий электрод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, последний открывается, пропуская в нагрузку положительный полупериод напряжения, вернее его часть. Конденсатор C1 при этом, естественно, разряжается, тем самым подготавливаясь к следующему циклу.

Скорость заряда конденсатора регулируется с помощью переменного резистора R1. Чем быстрее конденсатор зарядится до напряжения открывания тиристора, тем раньше тиристор откроется, тем большая часть положительного полупериода напряжения поступит в нагрузку.

Схема простая, надежная, для паяльника вполне подходит, хотя регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Очень похожая схема показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Тиристорный регулятор мощности

Она несколько сложней предыдущей, но позволяет осуществлять регулировку более плавно и точно, благодаря тому, что схема формирования управляющих импульсов собрана на двухбазовом транзисторе КТ117. Этот транзистор предназначен для создания генераторов импульсов. Больше, кажется, ни на что другое не способен. Подобная схема используется во многих регуляторах мощности, а также в импульсных блоках питания в качестве формирователя запускающего импульса.

Как только напряжение на конденсаторе C1 достигает порога срабатывания транзистора, последний открывается и на выводе Б1 появляется положительный импульс, открывающий тиристор VS1. Резистором R1 можно регулировать скорость заряда конденсатора.

Чем быстрее зарядится конденсатор, тем раньше появится открывающий импульс, тем большее напряжение поступит в нагрузку. Вторая полуволна сетевого напряжения проходит в нагрузку через диод VD3 без изменений. Для питания схемы формирователя управляющих импульсов используется выпрямитель VD2, R5, стабилитрон VD1.

Тут можно спросить, а когда же откроется транзистор, каков же порог срабатывания? Открывание транзистора происходит в тот момент, когда напряжение на его эмиттере Э превысит напряжение на базе Б1. Базы Б1 и Б2 не равноценны, если их поменять местами, то генератор не заработает.

На рисунке 6 показана схема, позволяющая регулировать оба полупериода напряжения.

Схема представляет собой светорегулятор. Сетевое напряжение выпрямляется мостом VD1-VD4, после которого пульсирующее напряжение подается на лампу EL1, тиристор VS1, а через резисторы R3, R4 на стабилитроны VD5, VD6, от которых питается схема управления. Использование в схеме выпрямительного моста позволяет осуществить регулирование положительного и отрицательного полупериодов с использованием всего одного тиристора.

Схема управления выполнена также на двухбазовом транзисторе КТ117А. Скорость заряда времязадающего конденсатора C2 изменяется резистором R6 отчего меняется фаза управляющего тиристором сигнала.

По поводу этой схемы можно сделать небольшое замечание: ток в нагрузке состоит лишь из положительных полупериодов сети, полученных после мостового выпрямителя. Если требуется в нагрузке получить положительную и отрицательную части синусоиды, достаточно, ничего не меняя в схеме, включить нагрузку сразу после предохранителя. На место нагрузки следует просто установить перемычку. Такая схема показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема тиристорного регулятора мощности

Транзистор КТ117 изобретение советской электронной промышленности и зарубежных аналогов не имеет, но при необходимости может быть собран из двух транзисторов по схеме, показанной на рисунке 8. Вдруг кто-то возьмется собирать подобную схему, где такой транзистор взять?

В схемах, показанных на рисунках 6 и 7, тиристор используется в сочетании с диодным мостом. Такое включение дает возможность с помощью одного тиристора управлять обоими полупериодами переменного напряжения. Но вместе с тем появляются 4 дополнительных диода, что в целом увеличивает габариты конструкции.

Испытанная временем схема регулирования тока мощных потребителей отличается простотой в наладке, надежностью в эксплуатации и широкими потребительскими возможностями. Она хорошо подходит для управления режимом сварки, для пуско-зарядных устройств и для мощных узлов автоматики.

Принципиальная схема

При питании мощных нагрузок постоянным током часто применяется схема (рис.1) выпрямителя на четырех силовых вентилях. Переменное напряжение подводится к одной диагонали «моста», выходное постоянное (пульсирующее) напряжение снимается с другой диагонали. В каждом полупериоде работает одна пара диодов (VD1-VD4 или VD2-VD3).

Это свойство выпрямительного «моста» существенно: суммарная величина выпрямленного тока может достигать удвоенной величины предельного тока для каждого диода. Предельное напряжение диода не должно быть ниже амплитудного входного напряжения.

Поскольку класс напряжения силовых вентилей доходит до четырнадцатого (1400 В), с этим для бытовой электросети проблем нет. Существующий запас по обратному напряжению позволяет использовать вентили с некоторым перегревом, с малыми радиаторами (не злоупотреблять!).

Рис. 1. Схема выпрямителя на четырех силовых вентилях.

Внимание! Силовые диоды с маркировкой «В» проводят ток, «подобно» диодам Д226 (от гибкого вывода к корпусу), диоды с маркировкой «ВЛ» – от корпуса к гибкому выводу.

Использование вентилей различной проводимости позволяет выполнить монтаж всего на двух двойных радиаторах. Если же с корпусом устройства соединить «корпуса» вентилей «ВЛ» (выход «минус»), то останется изолировать всего один радиатор, на котором установлены диоды с маркировкой «В». Такая схема проста в монтаже и «наладке», но возникают трудности, если приходится регулировать ток нагрузки.

Если со сварочным процессом все понятно (присоединять «балласт»), то с пусковым устройством возникают огромные проблемы. После пуска двигателя огромный ток не нужен и вреден, поэтому необходимо его быстро отключить, так как каждое промедление укорачивает срок службы батареи (нередко батареи взрываются!).

Очень удобна для практического исполнения схема, показанная на рис.2, в которой функции регулирования тока выполняют тиристоры VS1, VS2, в этот же выпрямительный мост включены силовые вентили VD1, VD2. Монтаж облегчается тем, что каждая пара «диод-тиристор» крепится на своем радиаторе. Радиаторы можно применить стандартные (промышленного изготовления).

Другой путь – самостоятельное изготовление радиаторов из меди, алюминия толщиной свыше 10 мм. Для подбора размеров радиаторов необходимо собрать макет устройства и «погонять» его в тяжелом режиме. Неплохо, если после 15-минутной нагрузки корпуса тиристоров и диодов не будут «обжигать» руку (напряжение в этот момент отключить!).

Корпус устройства необходимо выполнить так, чтобы обеспечивалась хорошая циркуляция нагретого устройством воздуха. Не помешает установка вентилятора, который «помогает» прогонять воздух снизу вверх. Удобны вентиляторы, устанавливаемые в стойках с компьютерными платами либо в «советских» игровых автоматах.

Рис. 2. Схема регулятора тока на тиристорах.

Возможно выполнение схемы регулируемого выпрямителя полностью на тиристорах (рис.3). Нижняя (по схеме) пара тиристоров VS3, VS4 запускается импульсами от блока управления.

Импульсы приходят одновременно на управляющие электроды обоих тиристоров. Такое построение схемы «диссонирует» с принципами надежности, но время подтвердило работоспособность схемы («сжечь» тиристоры бытовая электросеть не может, поскольку они выдерживают импульсный ток 1600 А).

Тиристор VS1 (VS2) включен как диод – при положительном напряжении на аноде тиристора через диод VD1 (или VD2) и резистор R1 (или R2) на управляющий электрод тиристора будет подан отпирающий ток. Уже при напряжении в несколько вольт тиристор откроется и до окончания полуволны тока будет проводить ток.

Второй тиристор, на аноде которого было отрицательное напряжение, не будет запускаться (это и не нужно). На тиристоры VS3 и VS4 из схемы управления приходит импульс тока. Величина среднего тока в нагрузке зависит от моментов открывания тиристоров – чем раньше приходит открывающий импульс, тем большую часть периода соответствующий тиристор будет открыт.

Рис. 3. Схемы регулируемого выпрямителя полностью на тиристорах.

Открывание тиристоров VS1, VS2 через резисторы несколько «притупляет» схему: при низких входных напряжениях угол открытого состояния тиристоров оказывается малым – в нагрузку проходит заметно меньший ток, чем в схеме с диодами (рис.2).

Таким образом, данная схема вполне пригодна для регулировки сварочного тока по «вторичке» и выпрямления сетевого напряжения, где потеря нескольких вольт несущественна.

Эффективно использовать тиристорный мост для регулирования тока в широком диапазоне питающих напряжений позволяет схема, показанная на рис.4,

Устройство состоит из трех блоков:

1. силового;
2. схемы фазоимпульсного регулирования;
3. двухпредельного вольтметра.

Трансформатор Т1 мощностью 20 Вт обеспечивает питание блока управления тиристорами VS3 и VS4 и открывание «диодов» VS1 и VS2. Открывание тиристоров внешним блоком питания эффективно при низком (автомобильном) напряжении в силовой цепи, а также при питании индуктивной нагрузки.

Рис. 4. Тиристорный мост для регулировки тока в широком диапазоне.

Рис. 5. Принципиальная схема блока управления тиристорами.

Открывающие импульсы тока с 5-вольтовых обмоток трансформатора подводятся в противофазе к управляющим электродам VS1, VS2. Диоды VD1, VD2 пропускают к управляющим электродам только положительные полуволны тока.

Если фазировка открывающих импульсов «подходит», то тиристорный выпрямительный мост будет работать, иначе тока в нагрузке не будет.

Этот недостаток схемы легко устраним: достаточно повернуть наоборот сетевую вилку питания Т1 (и пометить краской, как нужно подключать вилки и клеммы устройств в сеть переменного тока). При использовании схемы в пуско-зарядном устройстве заметно увеличение отдаваемого тока по сравнению со схемой рис.3.

Очень выгодно наличие слаботочной цепи (сетевого трансформатора Т1). Разрывание тока выключателем S1 полностью обесточивает нагрузку. Таким образом, прервать пусковой ток можно маленьким концевым выключателем, автоматическим выключателем или слаботочным реле (добавив узел автоматического отключения).

Это очень существенный момент, поскольку разрывать сильноточные цепи, требующие для прохождения тока хорошего контакта, намного труднее. Мы не случайно вспомнили о фазировке трансформатора Т1. Если бы регулятор тока был «встроен» в зарядно-пусковое устройство или в схему сварочного аппарата, то проблема фазировки была бы решена в момент наладки основного устройства.

Наше устройство специально выполнено широкопрофильным (как пользование пусковым устройством определяется сезоном года, так и сварочные работы приходится вести нерегулярно). Приходится управлять режимом работы мощной электродрели и питать нихромовые обогреватели.

На рис.5 показана схема блока управления тиристорами. Выпрямительный мостик VD1 подает в схему пульсирующее напряжение от 0 до 20 В. Это напряжение через диод VD2 подводится к конденсатору С1, обеспечивается постоянное напряжение питания мощного транзисторного «ключа» на VT2, VT3.

Пульсирующее напряжение через резистор R1 подводится к параллельно соединенным резистору R2 и стабилитрону VD6. Резистор «привязывает» потенциал точки «А» (рис.6) к нулевому, а стабилитрон ограничивает вершины импульсов на уровне порога стабилизации. Ограниченные импульсы напряжения заряжают конденсатор С2 для питания микросхемы DD1.

Эти же импульсы напряжения воздействуют на вход логического элемента. При некотором пороге напряжения логический элемент переключается. С учетом инвертирования сигнала на выходе логического элемента (точка «В») импульсы напряжения будут кратковременными -около момента нулевого входного напряжения.

Рис. 6. Диаграмма импульсов.

Следующий элемент логики инвертирует напряжение «В», поэтому импульсы напряжения «С» имеют значительно большую длительность. Пока действует импульс напряжения «С», через резисторы R3 и R4 происходит заряд конденсатора C3.

Экспоненциально нарастающее напряжение в точке «Е», в момент перехода через логический порог, «переключает» логический элемент. После инвертирования вторым логическим элементом высокому входному напряжению точки «Е» соответствует высокое логическое напряжение в точке «F».

Двум различным величинам сопротивления R4 соответствуют две осциллограммы в точке «Е»:

• меньшее сопротивление R4 – большая крутизна – Е1;
• большее сопротивление R4 – меньшая крутизна – Е2.

Следует обратить внимание также на питание базы транзистора VT1 сигналом «В», во время снижения входного напряжения до нуля транзистор VT1 открывается до насыщения, коллекторный переход транзистора разряжает конденсатор С3 (происходит подготовка к зарядке в следующем полупериоде напряжения). Таким образом, логический высокий уровень появляется в точке «F» раньше или позже, в зависимости от сопротивления R4:

• меньшее сопротивление R4 – раньше появляется импульс – F1;
• большее сопротивление R4 – позже появляется импульс – F2.

Усилитель на транзисторах VT2 и VT3 «повторяет» логические сигналы -точка «G». Осциллограммы в этой точке повторяют F1 и F2, но величина напряжения достигает 20 В.

Через разделительные диоды VD4, VD5 и ограничительные резисторы R9 R10 импульсы тока воздействуют на управляющие электроды тиристоров VS3 VS4 (рис.4). Один из тиристоров открывается, и на выход блока проходит импульс выпрямленного напряжения.

Меньшему значению сопротивления R4 соответствует большая часть полупериода синусоиды – h2, большему – меньшая часть полупериода синусоиды – h3 (рис.4). В конце полупериода ток прекращается, и все тиристоры закрываются.

Рис. 7. Схема автоматического двухпредельного вольтметра.

Таким образом, различным величинам сопротивления R4 соответствует различная длительность «отрезков» синусоидального напряжения на нагрузке. Выходную мощность можно регулировать практически от 0 до 100%. Стабильность работы устройства определяется применением «логики» – пороги переключения элементов стабильны.

Конструкция и налаживание

Если ошибок в монтаже нет, то устройство работает стабильно. При замене конденсатора С3 потребуется подбор резисторов R3 и R4. Замена тиристоров в силовом блоке может потребовать подбора R9, R10 (бывает, даже силовые тиристоры одного типа резко отличаются по токам включения – приходится менее чувствительный отбраковывать).

Измерять напряжение на нагрузке можно каждый раз «подходящим» вольтметром. Исходя из мобильности и универсальности блока регулирования, мы применили автоматический двухпредельный вольтметр (рис.7).

Измерение напряжения до 30 В производится головкой PV1 типа М269 с добавочным сопротивлением R2 (регулируется отклонение на всю шкалу при 30 В входного напряжения). Конденсатор С1 необходим для сглаживания напряжения, подводимого к вольтметру.

Для «загрубления» шкалы в 10 раз служит остальная часть схемы. Через лампу накаливания (бареттер) HL3 и подстроечный резистор R3 запитывается лампа накаливания оптопары U1, стабилитрон VD1 защищает вход оптрона.

Большое входное напряжение приводит к снижению сопротивления резистора оптопары от мегаом до ки-лоом, транзистор VT1 открывается, реле К1 срабатывает. Контакты реле при этом выполняют две функции:

• размыкают подстроечное сопротивление R1 – схема вольтметра переключается на высоковольтный предел;
• вместо зеленого светодиода HL2 включается красный светодиод HL1.

Красный, более заметный, цвет специально выбран для шкалы больших напряжений.

Внимание! Подстройка R1(шкала 0. 300) производится после подстройки R2.

Питание к схеме вольтметра взято из блока управления тиристорами. Развязка от измеряемого напряжения осуществлена с помощью оптрона. Порог переключения оптрона можно установить немного выше 30 В, что облегчит подстройку шкал.

Диод VD2 необходим для защиты транзистора от всплесков напряжения в момент обесточивания реле. Автоматическое переключение шкал вольтметра оправдано при использовании блока для питания различных нагрузок. Нумерация выводов оптрона не дана: с помощью тестера нетрудно различить входные и выходные выводы.

Сопротивление лампы оптрона равно сотням ом, а фоторезистора – мегаом (в момент измерения лампа не запитана). На рис.8 показан вид устройства сверху (крышка снята). VS1 и VS2 установлены на общем радиаторе, VS3 и VS4 – на отдельных радиаторах.

Резьбу на радиаторах пришлось нарезать под тиристоры. Гибкие выводы силовых тиристоров обрезаны, монтаж осуществлен более тонким проводом.

Рис. 8. Вид устройства сверху.

На рис.9 показан вид на лицевую панель устройства. Слева расположена ручка регулирования тока нагрузки, справа – шкала вольтметра. Около шкалы закреплены светодиоды, верхний (красный) расположен около надписи «300 В».

Клеммы устройства не очень мощные, так как применяется оно для сварки тонких деталей, где очень важна точность поддержания режима. Время пуска двигателя небольшое, поэтому ресурса клеммных соединений хватает.

Рис. 9. Вид на лицевую панель устройства.

Верхняя крышка крепится к нижней с зазором в пару сантиметров для обеспечения лучшей циркуляции воздуха.

Устройство легко поддается модернизации. Так, для автоматизации режима запуска двигателя автомобиля не нужны дополнительные детали (рис.10).

Необходимо между точками «D» и «E» блока управления включить нормально замкнутую контактную группу реле К1 из схемы двухпредельного вольтметра. Если перестройкой R3 не удастся довести порог переключения вольтметра до 12. 13 В, то придется заменить лампу HL3 более мощной (вместо 10 установить 15 Вт).

Пусковые устройства промышленного изготовления настраиваются на порог включения даже 9 В. Мы рекомендуем настраивать порог переключения устройства на более высокое напряжение, так как еще до включения стартера аккумулятор немного подпитывается током (до уровня переключения). Теперь пуск производится немного «подзаряженным» аккумулятором вместе с автоматическим пусковым устройством.

Рис. 10 . Автоматизация режима запуска двигателя автомобиля.

По мере увеличения бортового напряжения автоматика «закрывает» подачу тока от пускового устройства, при повторных пусках в нужные моменты подпитка возобновляется. Имеющийся в устройстве регулятор тока (скважности выпрямленных импульсов) позволяет ограничить величину пускового тока.

Н.П. Горейко, В.С. Стовпец. г. Ладыжин. Винницкая обл. Электрик-2004-08.

Интеллектуальное тиристорное управление источником питания

в системах повышения мощности обеспечивает потенциальную экономию энергии.

Аннотация

Конечно, существуют физические ограничения для интересного и продолжающегося коммерческого стремления к более высокой производительности стекловаренной печи. Одним из этих ограничений является максимальная температура, которую должен выдерживать огнеупор короны, которая имеет прямую зависимость от количества энергии, которое может быть применено при сгорании топлива. Чтобы обеспечить подачу большего количества энергии без побочных эффектов более высоких температур огнеупоров надстройки, существует еще один метод, который мы все знаем как электрическое усиление.Повышение не только способно приложить потенциальное количество энергии к расплаву, оно также способно обеспечить лучший контроль потоков стеклования и эффектов перемешивания, что приводит к лучшим и более эффективным процессам очистки (особенно в случае повышения барьера).

Повышение давления электроэнергии в принципе является очень эффективным методом передачи энергии, если система, обеспечивающая электроэнергию, построена в соответствии с последними техническими стандартами.
В документе будет описано, как системы повышения мощности с несколькими зонами могут обеспечить оптимальное управление мощностью и распределение мощности, в основном за счет управления мощностью каждой пары электродов отдельно.Он покажет, как избежать типичных «горячих точек расплава стекла», которые могут возникнуть, если управлять несколькими электродами в одной зоне.

В документе будут объяснены различные методы управления мощностью с помощью полупроводников (тиристоров) и будет предоставлено больше информации о том, как возможные отрицательные побочные эффекты, такие как реактивная мощность, пиковая потребляемая мощность и гармонические искажения, могут быть решены с помощью интеллектуальных методов управления.

Он также объяснит, как различные конструкции систем повышения, использующие более высокие промежуточные напряжения и сверхкомпактные трансформаторы с водяным охлаждением способствуют:

• Меньшим потерям энергии
• Повышению эффективности использования электроэнергии
• Повышению коэффициента мощности
• Стандартизация системы
• Более экономичная конструкция системы
• Оптимальные стабильные схемы течения расплава стекла

Трансформаторы с водяным охлаждением могут быть расположены ближе к нагрузке цепи, что снижает потери в системе.Эти потери являются как резистивными, так и реактивными, они уменьшают потребляемую мощность и увеличивают коэффициент мощности системы.

Системы наддува печи

Существует много способов управления электрической мощностью системы наддува печи. До того, как стали доступны переменные трансформаторы большой мощности, использовались трансформаторы с несколькими ответвлениями. С помощью этих трансформаторов мощность можно было регулировать только в несколько фиксированных и заранее определенных шагов, и во многих из этих применений первичное высокое напряжение трансформатора должно было быть отключено перед переключением вторичных ответвлений.Это привело к нежелательному износу коммутационного устройства высокого напряжения и, в конечном итоге, к нежелательному прерыванию повышения напряжения из-за необходимого технического обслуживания коммутационного устройства. Отрицательные эффекты регулирования мощности, вызванные колебаниями входящей мощности, трудно контролировать с помощью таких систем, и поэтому эти колебания входящей мощности могут иметь прямое, относительно быстрое и неконтролируемое влияние на температуру стекла.

Чаще всего сегодня устанавливают трансформаторы переменного тока большой мощности. Основное преимущество этих трансформаторов заключается в том, что они способны непрерывно подавать регулируемую мощность на повышающие электроды.Эти трансформаторы способны контролировать колебания входящей линии электропередачи и легко адаптируются к (усовершенствованным) стратегиям управления печью. Основным недостатком является то, что скользящие тросы подвержены износу, особенно в тех случаях, когда они используются для контроля постоянных колебаний входящей линии или для контроля температуры стекла используется система повышения давления. Ремонт механических частей таких трансформаторов дорог и требует много времени. Поскольку они обычно заполнены маслом, их также необходимо размещать в специально оборудованном помещении, которое в большинстве случаев находится слишком близко к печи.Следовательно, такая схема системы повышения должна иметь длинную и дорогостоящую проводку электродов или шины, приводящие к нежелательным резистивным и индуктивным потерям мощности. Мы также должны учитывать, что современные регулируемые трансформаторы часто имеют масляно-водяные теплообменники и должны рассматриваться как системы повышения давления с водяным охлаждением.

Одновременно стали доступны мощные кремниевые выпрямительные системы, и эти системы также нашли свое применение в системах управления наддува печи.Основными преимуществами управляемых систем SCR (Silicon Controlled Rectifier) ​​являются, конечно, то, что они основаны на твердотельной технологии и не показывают признаков износа, что они постоянно контролируются и что они способны очень точно регулировать мощность, напряжение или ток. Тиристорная часть (элемент высокой мощности) этих контроллеров в основном осталась прежней, однако новейшая цифровая микроэлектроника взяла на себя часть, которая управляет этими тиристорами, обеспечивая новые способы управления, общее повышение эффективности системы и повышенную точность.

Конструкция повышения на основе бесступенчатого трансформатора под нагрузкой

В связи с тем, что бесступенчатые трансформаторы заполнены маслом, они должны располагаться вне здания в специально спроектированном и утвержденном здании. Следовательно, расстояние между трансформатором и печью относительно большое. Бесступенчатый трансформатор преобразует входящее высокое линейное напряжение непосредственно в повышающий электрод с максимальным значением 200 В переменного тока (приложения из тарного стекла). Чтобы подать в печь достаточную мощность, ток, протекающий между электродами и трансформаторами, относительно велик.В соответствии с законом Ома и при условии, что в одной зоне повышения подается в среднем 400 кВА, ток, проходящий через трансформатор, кабели / шину и электроды, составит 2000 А. Потери в кабеле / ​​сборной шине будут P = I2.R, таким образом, удвоение тока приведет к учету потерь в кабеле / ​​сборной шине, и, наоборот, ½ тока равняется потерям мощности в кабеле / ​​сборной шине. Еще один отрицательный побочный эффект заключается в том, что трудно достичь оптимального пути кабеля / сборной шины, поддерживать как можно более низкую индуктивность контура, потому что расположение трансформатора, а также положения электродов являются фиксированными.Либо конструкция кабеля / сборной шины становится очень сложной и дорогой, либо конструкция проста и дешева, и потенциальные потери энергии на протяжении всей кампании по печи считаются само собой разумеющимся.

Конструкция с двойным трансформатором и повышающим напряжением, управляемым тиристором Из конструкции с одним бесступенчатым трансформатором мы узнали, что эффективность такой повышающей системы страдает от высоких токов при относительно низких напряжениях. Даже дорогая и улучшенная конструкция кабеля / сборной шины вызовет относительно высокие индуктивности, что приведет к нежелательному генерированию реактивной мощности.Эту реактивную мощность следует рассматривать как потерю мощности, поскольку она не вносит вклад в энергию, которую система способна добавить к расплаву стекла. Тем не менее, с нас будет взиматься плата как за реальную, так и за реактивную мощность.

Реактивная мощность системы будет составлять более высокий заряд общей мощности и более высокий заряд пиковой нагрузки в системе. Поскольку система должна учитывать более высокое вторичное напряжение на трансформаторе с большой работой шины, соотношение витков (вторичное напряжение = первичное напряжение / соотношение витков) будет ниже, что приведет к необходимости увеличения первичного тока при более низком коэффициенте мощности в заявление.Разумеется, входящее высокое линейное напряжение и максимальное напряжение электрода не могут быть изменены, поэтому единственное решение, которое можно обойти эти два фиксированных значения, — запустить систему управления повышением при максимально возможном напряжении и понизить это напряжение до желаемого напряжения на повышающем электроде, как как можно ближе к электродам. Другими словами, избегайте протекания высоких токов через кабели / шины как можно дольше.

Этого можно достичь только при использовании конструкции с двумя трансформаторами и размещением второго трансформатора как можно ближе к повышающим электродам.Наши контроллеры SCR предназначены для управления 690 В переменного тока * 1, поэтому мы рекомендуем использовать понижающий трансформатор с воздушным охлаждением, чтобы снизить входное линейное напряжение до 500 В * 2. Контроллер SCR подает свою мощность при высоком напряжении (500 В) на трансформатор с водяным охлаждением, расположенный как можно ближе к повышающим электродам, где напряжение преобразуется до желаемого напряжения на электродах 200 В. Таким образом, ток на большие расстояния уменьшается в 2,5 раза, а потери в кабеле — в 6,25 раза.

Управление тиристором

Фазово-угловое зажигание обычно снижает коэффициент мощности, одновременно увеличивая гармоники и электрические помехи.При срабатывании по фазовому углу коэффициент мощности быстро уменьшается с увеличением выходной мощности. При мощности 50% коэффициент мощности составляет всего 0,7. При мощности 25% тот же коэффициент мощности снижается еще больше до 0,5. Более того, срабатывание по углу фазы создает в сети всевозможные помехи, такие как гармоники, радиопомехи, потери в линии, потери энергии (реактивная мощность или кВАр) и перегрев трансформатора. Конечный пользователь в конечном итоге будет вынужден увеличить мощность своего оборудования, чтобы компенсировать эти помехи, например, путем установки активных или пассивных систем, таких как дорогостоящие конденсаторы.

Улучшенное управление SCR

Чтобы преодолеть эти проблемы и получить выгоду от преимущества твердотельной системы повышения напряжения с двумя трансформаторами, мы ввели переключение ответвлений нагрузки. Это обеспечивает эффективный способ увеличения коэффициента мощности энергосистемы, управляемой тиристором. Автоматическая система LTC может использоваться как в режиме фазового угла, так и в режиме серийной стрельбы. Путем добавления нескольких ответвлений к трансформатору с выделенным SCR для каждого ответвления вместе с перекрывающимися порядками включения такая система может работать с повышенным коэффициентом мощности в гораздо большем диапазоне при использовании включения по углу фазы.Оба изображения, вверху и внизу, показывают одинаковые значения мощности
ut. Система переключения ответвлений нагрузки достигает коэффициента мощности 0,92 при 40% мощности, в то время как одиночная система SCR все еще работает 0,62. Гармонические искажения также уменьшаются с помощью LTC, что также способствует снижению реактивной мощности и, следовательно, повышению эффективности.

Преимущества системы повышения с несколькими зонами

В системе повышения с двойным трансформатором, управляемой тиристором, мы стараемся использовать как можно больше относительно небольших подсистем.Фактически, мы рекомендуем использовать отдельные подсистемы для каждой пары электродов, которые обычно способны подавать в печь 300-400 кВА * 3. Эти подсистемы могут быть полностью стандартизованы и всегда (и на каждом объекте) будут использовать одно и то же промежуточное напряжение, подаваемое высоковольтным понижающим трансформатором, который адаптирует всю систему повышения напряжения к входящему линейному напряжению. Адаптация напряжения зоны повышения и настройка ответвлений LTC будут перекрываться несколькими ответвлениями первичной обмотки на повышающем трансформаторе.Такая стандартная компоновка системы снизит затраты на проектирование, запасные части и общую стоимость системы.

Что касается зон с несколькими увеличивающими электродами, то управляемая мощность на каждой паре электродов делает всю систему повышения напряжения более гибкой и позволяет избежать горячих точек, особенно в так называемых зонах повышения барьера, в которых несколько электродов выстроены в линию для улучшения очистки за счет подачи энергии. стеклянные петли потока.

Горячие точки могут возникать, когда все электроды питаются от одной фазы, зоны и / или шины.Автоматически электроды, расположенные в самой горячей части зоны, будут иметь самое низкое сопротивление и, следовательно, будут вводить большую мощность по сравнению с электродами, которые работают в более холодной части зоны. Большая мощность приведет к увеличению температуры той части зоны, которая уже работает с более высокой температурой, и, следовательно, становится трудно контролировать всю систему повышения барьера. Несколько небольших энергосистем, управляющих только двумя электродами, легче контролировать, и они способны передавать большую часть мощности в наиболее холодную часть зоны.

Преимущества трансформаторов с водяным охлаждением

Трансформаторы с водяным охлаждением дают системе несколько преимуществ. Номинальная температура окружающей среды для трансформатора — это температура поступающей воды (обычно 30 ° C), позволяющая размещать трансформаторы ближе к печи, чем блок с воздушным охлаждением. Расход воды низкий (от 1 до 6 галлонов в минуту для однофазной установки) с небольшим перепадом давления, который обычно можно подключить последовательно с другими компонентами существующей системы водоснабжения.Обычно трансформатор с водяным охлаждением будет значительно меньше, чем трансформатор с воздушным охлаждением аналогичного номинала, что позволяет размещать его в местах, недоступных для устройств с воздушным охлаждением. Трансформаторы с водяным охлаждением полностью герметизированы эпоксидной смолой, что позволяет размещать их в зонах с высоким содержанием пыли и предотвращает случайное попадание мусора на обмотки и выход из строя. Конструкция с водяным охлаждением не должна допускать воздушных зазоров в системе для охлаждения, что означает меньшее индуктивное реактивное сопротивление в трансформаторе.

Выводы

Множественные зоны, контролируемые SCR повышающие системы имеют много преимуществ:

• Нет необходимости в трансформаторах с масляным охлаждением
• Используется стандартный линейный понижающий трансформатор, который можно приобрести на месте
• Стандартизация мощности SCR контроллер, не зависящий от входящего сетевого напряжения
• Стандартизация трансформаторов зоны повышения с воздушным или водяным охлаждением
• Снижение затрат на кабели / сборные шины
• Полностью твердотельная конструкция, отсутствие движущихся частей, отсутствие износа и минимальное техническое обслуживание.Система рассчитана на срок службы более одной печи
• В маловероятном случае отказа будет потеряна только часть системы наддува и только часть общей мощности наддува
• В связи со стандартизацией запасные части могут быть поставлены на склад для обслуживания несколько площадок
• Гибкая конструкция подходит практически для любой местной ситуации
• Высокая эффективность благодаря высоким напряжениям и низким токам
• Избегает горячих точек и улучшает управляемость
• Повышенная эффективность за счет более низких токов в системе

Сокращения и дополнительные пояснения

DCS — распределенная система управления
кВА — киловольт x ампер = мощность
MPC — прогнозируемое управление на основе модели
LTC — изменение ответвления нагрузки
SCR — кремниевый выпрямитель, также называемый тиристором
В — напряжение
I — ток
Xl — индуктивность

* 1 Мы рекомендуем 690 В переменного тока в качестве максимального промежуточного напряжения в связи с тем, что это напряжение Все еще считается низковольтным, и не требуется никаких специальных мер или специального обученного обслуживающего персонала.

* 2 Мы используем +/- 500 В в качестве промежуточного напряжения из-за физических свойств трансформатора для преобразования напряжения, приложенного к определенному отводу, до более высокого уровня напряжения, возникающего на более высоком отводе.

* 3 Мощность, подаваемая в зону повышения, обычно ограничивается максимальным током электрода и во избежание чрезмерного износа не должна превышать 1,5 — 2 А / см2. 2-дюймовый электрод, погруженный на 27 дюймов в расплав стекла, будет иметь поверхность 1115 см2 и, следовательно, не должен работать выше +/- 2000A.При 200 В это дает +/- 400 кВА.

Скачать статью можно здесь.

Статья, представленная на 11-й конференции E.S.G. Конференция, март 2012 г.

Интернет-магазин устройств защиты от перенапряжения (TSPD)

Дополнительная информация о силовых тиристорах …

Что такое силовой тиристор?

Тиристор или кремниевый выпрямитель (SCR) — это твердотельный компонент, который используется для переключения и управления потоком электрического тока.Из-за прочности тиристоров они часто используются в приложениях с большими токами. Тиристоры начнут проводить ток, когда они получат определенное напряжение на своем выводе затвора, и продолжат проводить ток даже после того, как это напряжение будет снято с вывода затвора. Поэтому тиристоры используются в качестве регуляторов тока благодаря этим характеристикам, а также широкому диапазону номинальной мощности.

Типы силовых тиристоров

Существует много различных типов силовых тиристоров.В Future Electronics мы предлагаем многие из наиболее распространенных типов, которые классифицируются по напряжению в открытом состоянии, напряжению в закрытом состоянии, току в рабочем состоянии, току в закрытом состоянии, максимальному току срабатывания затвора, типу упаковки и максимальному среднеквадратичному току в открытом состоянии. Параметрические фильтры на нашем веб-сайте могут помочь уточнить результаты поиска в зависимости от требуемых характеристик.

Наиболее распространенные значения для напряжения в открытом состоянии — 1,55 В и 1,6 В. Мы также предлагаем силовые тиристоры с напряжением в открытом состоянии до 1,75 кВ. Напряжение в закрытом состоянии может находиться в диапазоне от 30 В до 2200 В, при этом 600 В является наиболее распространенным значением.

Силовые тиристоры от Future Electronics

Future Electronics предлагает выбор тиристоров полной мощности от нескольких производителей при поиске мощных тиристоров для тиристорной схемы симистора или для любых схем или приложений, в которых может потребоваться силовой тиристор. Просто выберите один из технических атрибутов силового тиристора ниже, и результаты поиска будут быстро сужены в соответствии с потребностями вашего конкретного применения силового тиристора.

Если у вас есть предпочтительный бренд, мы работаем с несколькими.Вы можете легко уточнить результаты поиска мощных тиристоров, щелкнув нужную марку мощных тиристоров ниже в нашем списке производителей.

Приложения для силовых тиристоров:

Силовые тиристоры используются в приложениях, где присутствуют высокие напряжения и токи. Обычно они используются для управления переменным током. Силовые тиристоры также могут использоваться в качестве элементов управления для фазных регуляторов.

Выбор правильного силового тиристора:

Когда вы ищете подходящие силовые тиристоры, с FutureElectronics.com, вы можете фильтровать результаты по различным атрибутам: по напряжению в открытом состоянии (800 мВ, 1,55 В, 1,6 В), напряжению в закрытом состоянии (30 В, 400 В, 600 В, 800 В,…) и максимальному значению. Ток срабатывания затвора (от 1 мкА до 150 А), и это лишь некоторые из них.

Вы сможете найти подходящие высокомощные тиристоры для ваших тиристорных схем симистора или для приложений, требующих силовых тиристорных схем.

Силовые тиристоры в упаковке, готовой к производству, или количество для НИОКР

Если количество силовых тиристоров, которое вам требуется, меньше, чем полная катушка, мы предлагаем покупателям многие из наших силовых тиристоров в ламповых или отдельных количествах, которые помогут вам избежать ненужный излишек.

Кроме того, Future Electronics предлагает клиентам уникальную программу таможенных складских запасов, которая предназначена для устранения потенциальных проблем, которые могут возникнуть из-за непредсказуемых поставок продуктов, содержащих необработанные металлы, и продуктов с длительным или нестабильным сроком поставки. Поговорите с ближайшим к вам отделением Future Electronics и узнайте больше о том, как избежать возможного дефицита.

MITSUBISHI ELECTRIC Semiconductors & Devices: Информация о продукте

Сыграв центральную роль в модернизации силовой электроники в 1960-х годах, тиристоры большой емкости теперь работают с более высокими напряжениями и токами.В 1980-х годах он превратился из тиристора с обратной блокировкой без функции автоматического выключения в тиристор GTO (выключение затвора), который переключается из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ, подавая отрицательный сигнал затвора даже в цепи постоянного тока. Кроме того, тиристор GCT (Gate Commutated Turn Off), который унаследовал базовую структуру тиристора GTO и значительно уменьшил импеданс затвора, обеспечил высокую скорость работы и высокую производительность отключения. Мы производим продукцию высокой мощности, такую ​​как тиристоры GCT, тиристоры GTO и тиристоры сверхвысокого напряжения, которые имеют многолетний опыт работы в этой области.

• Тиристоры GCT 6,000-6,500V / 400-6,000A
Тиристоры
• GTO: 2500-4,500 В / 1000-4000 А
• Тиристор сверхвысокого напряжения — 12000 В / 1500 А

В частности, тиристорный блок SGCT (отключение с симметричным затвором) представляет собой тиристор GCT с блокировкой обратного напряжения. Комбинируя оптимально спроектированные драйверы затвора, достигаются превосходные характеристики тиристора SGCT, что способствует сокращению периода проектирования системы.

• Реализация типа блокировки высоковольтного обратного хода: Номинальное напряжение: прямое / 6500 В, обратное / 6500 В.
• Унаследовал низкую характеристику напряжения, присущую тиристорам.
• Подходит для высоковольтных выключателей, инверторов источника тока.

Высоковольтный инвертор / Преобразователи частоты / SVG (Генератор статического переменного тока) / BTB (Переключатели постоянного / переменного тока / Тяговая силовая установка

---

Товар		Номинальный ток	Номинальное напряжение
			2.5кВ	4,5 кВ	5,0 кВ	6.0 кВ	6.5 кВ	12кВ
GCT	Тиристорный блок SGCT	400A					●
		800A					●
		1500A					●
	GCT Тиристор	6000A				●
Тиристор GTO		1000A		●
		2000A	●	●
		3000A		●
		4000A		●
Тиристор		1500A						●

См. Технические характеристики тиристоров

Тиристорные силовые модули — Тиристорные силовые модули

Тиристорные силовые модули Thyro-C для низковольтных силовых конденсаторов PQ — это готовое решение для систем динамической компенсации реактивной мощности.
Благодаря своим характеристикам использование Thyro-C вместо обычных элементов управления, таких как конденсаторные воздушные контакторы, дает следующие преимущества:

• Длительный срок службы благодаря практически неограниченной частоте коммутации
• Мягкое переключение конденсаторов во время текущей нулевой точки
• Короткая выдержка времени переключения
• Подходит для установки в системах динамической компенсации в реальном времени
• Контроль напряжения постоянного или переменного тока
• Полный и компактный модуль, состоящий из двух коммутационных блоков с охлаждающим элементом, силовой частью и управляющей электроникой
• Дополнительного напряжения питания не требуется
• Отсутствие шума
• Простая установка

Сферы применения

Тиристорные силовые модули Thyro-C могут использоваться в сочетании с:

• Программируемые логические контроллеры PLC
• Контроллеры реактивной мощности или контроллеры процессов
• Компьютерные системы или технологии управления процессами

в частности для:

• быстрый и
• Переключение без износа

Типичные области применения: e.г .:

• крановые системы
• лифтовые системы
• аппараты для точечной сварки

Режим работы

Thyro-C подходит для переключения емкостных нагрузок, то есть конденсаторов с защитой реактора или без нее. Из-за высоких обратных зарядных токов параллельная работа модулей Thyro-C в сочетании с конденсаторными контакторами в одной низковольтной распределительной сети разрешена только для блоков с реакторной защитой.
Обратитесь к нам за советом, если в электросети уже установлены компенсационные устройства.

Принцип действия

Регулятор состоит из двух тиристорных модулей, переключающих фазы L1 и L3. Фаза L2 не переключается. В качестве альтернативы тиристорный модуль можно использовать для однофазного режима.

Управляющий вход

Thyro-C имеет управляющие входы, гальванически изолированные от сети (клемма X1).
Сигнал управления «ВКЛ.» Обозначается «ВКЛ.» На светодиодном дисплее на передней панели.

Разряд конденсаторов

Силовые конденсаторы должны быть оборудованы неотключаемыми разрядными устройствами в соответствии с EN 60831. Как правило, для разрядки конденсаторов могут использоваться только резисторы, так как конденсаторы непрерывно заряжаются при пиковом напряжении питания в выключенном состоянии.
Важно: даже когда тиристорные модули не пропускают ток, конденсаторы все равно находятся под напряжением! Разряд конденсаторов не происходит до тех пор, пока каскад цепи не будет полностью отключен от питающей сети, т.е.е., например, что разъединители разомкнуты.

Как работают тиристоры? | Сравнение тиристоров и транзисторов

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 11 апреля 2020 г.

Транзисторы — крошечные электронные компоненты которые изменили мир: вы найдете их в все от калькуляторов и компьютеры для телефоны, радио и слуховые аппараты. Они удивительно универсальны, но это не значит, что они могут все. Хотя мы можем использовать их для включения крошечных электрических токов и выключено (это основной принцип, лежащий в основе компьютерной памяти), и преобразовать малые токи в несколько большие (вот как усилитель работает), они не очень полезны в обращении намного большие токи.Еще один недостаток в том, что они отключаются сразу после снятия тока переключения, что означает они не так полезны в устройствах, таких как будильники, где вы хотите цепь для срабатывания и остается включенной неопределенно долго. Для такого рода работ мы можем обратиться к похожему электронному компоненту, называемому тиристор, имеющий общие черты с диоды, резисторы, и транзисторы. Триристоры довольно легко понять, хотя большинство объяснений, которые вы найдете в Интернете, излишне сложный и часто невероятно запутанный.Итак, это наш старт точка: давайте посмотрим, сможем ли мы ясно и просто взглянуть на то, что тиристоры, как они работают и какие вещи, для которых мы можем их использовать!

Изображение: Типичный тиристор немного похож на транзистор — и работает в близкородственный способ.

Что такое тиристоры?

Во-первых, давайте разберемся с терминологией. Некоторые люди используйте термин кремниевый выпрямитель (SCR) взаимозаменяемо с «тиристором». Фактически, кремниевый выпрямитель — это торговая марка, которую компания General Electric представила опишите один конкретный тип тиристора, который он сделал.Есть различные другие типы тиристоров (в том числе так называемые диаки и симисторы, которые предназначены для работы с переменным током), поэтому условия не полностью синоним. Тем не менее, эта статья о хранении вещей простой, поэтому поговорим о тиристорах в самом общем виде термины и предполагают, что SCR — это одно и то же. Мы будем называть их тиристорами.

Фото: Тиристоры широко используются в электронных схемах управления мощностью, подобных этому.

Три соединения

Так что же такое тиристор? Это электронный компонент с тремя выводами, называемый анодом (положительный вывод), катод (отрицательный вывод) и затвор. Это несколько аналогичные к трем выводам транзистора, которые, как вы помните, называются эмиттер, коллектор и база (для обычного транзистора) или исток, сток и затвор (в полевом транзисторе или полевом транзисторе). В обычном транзисторе один из трех выводов (база) действует как элемент управления, который регулирует, сколько тока течет между другими два отведения.То же самое и с тиристором: затвор управляет ток, протекающий между анодом и катодом. (Стоит отметить, что можно получить триисторы с двумя или четырьмя выводами, а также с тремя выводами. Но мы сохраняем здесь все просто, поэтому мы просто поговорим о наиболее распространенной разновидности.)

Транзисторы в сравнении с тиристорами

Если транзистор и тиристор выполняют одну и ту же работу, какая между ними разница? С транзистором, когда маленький ток течет в базу, это делает больший ток между эмиттер и коллектор.Другими словами, он действует как переключатель и усилитель одновременно:

Как работает транзистор: небольшой ток, протекающий в базу, вызывает больший ток между эмиттером и коллектором. Это транзистор n-p-n с красным, обозначающим кремний n-типа, синим, обозначающим p-тип, черными точками, представляющими электроны, и белыми точками, обозначающими дырки.

То же самое происходит внутри полевого транзистора, за исключением того, что мы прикладываем небольшое напряжение к затвору, чтобы произвести электрическое поле, которое помогает току течь от источника к осушать.Если мы удалим малый ток в базе (или затворе), большой ток немедленно перестает течь от эмиттера к коллектору (или от истока к стоку в полевом транзисторе).

Часто это не то, чего мы хотим. В что-то вроде цепи охранной сигнализации (где, возможно, злоумышленник наступает на нажимную подушечку и колокольчики начинают звенеть), мы хотим, чтобы небольшой ток (активируется нажимной подушечкой) для отключения большего ток (звон колокольчиков) и чтобы больший ток продолжал течь даже когда меньший ток прекращается (так что колокола все еще звонят, даже если наш незадачливый злоумышленник осознает свою ошибку и отходит от площадки).В тиристоре это именно то, что происходит. Небольшой ток на затворе вызывает много больший ток между анодом и катодом. Но даже если мы тогда удалить ток затвора, больший ток продолжает течь из анод к катоду. Другими словами, тиристор остается («защелкивается») включенным. и остается в этом состоянии до тех пор, пока схема не будет перезагружена.

Там, где транзистор обычно имеет дело с крошечными электронными токи (миллиампер) тиристор выдерживает настоящие (электрические) силовые токи (обычно несколько сотен вольт и 5–10 ампер).Вот почему мы можем использовать их в таких вещах, как заводские выключатели питания, регуляторы скорости электродвигателей, бытовые диммеры, выключатели зажигания автомобилей, сетевые фильтры и термостаты. Время переключения практически мгновенно (измеряется в микросекундах), и эта полезная функция, в сочетании с отсутствием движущихся частей и высокой надежностью, поэтому часто используются тиристоры. как электронные (твердотельные) версии реле (переключатели электромагнитные).

Как работает тиристор?

Тиристоры являются логическим продолжением диодов и транзисторы, поэтому давайте кратко рассмотрим эти компоненты.Если вы не знакомы с твердотельной электроникой, у нас больше и более четкие объяснения того, как работают диоды и и как работают транзисторы, которую вы, возможно, захотите прочитать в первую очередь.

Тиристор как два диода

Напомним, что диод — это два слоя полупроводника. (p-тип и n-тип) зажаты вместе, чтобы создать соединение где происходят интересные вещи. В зависимости от того, как вы подключаете диод, ток либо будет течь через него, либо нет, что делает его электронный эквивалент улицы с односторонним движением.С положительной связью к p-типу (синий) и отрицательному соединению к n-типу (красный) диод смещение вперед, поэтому электроны (черные точки) и дыры (белые точки) перемещаются к счастью через переход и нормальный ток течет:

Диод с прямым смещением: через переход между p-типом (синий) и n-типом (красный) протекает ток, переносимый электронами (черные точки) и дырками (белые точки).

В противоположной конфигурации, с плюсовым подключением к n-типу и отрицательный к p-типу, диод имеет обратное смещение: соединение становится огромной пропастью, которую электроны и дырки не могут пересечь и нет тока:

Диод с обратным смещением: при обратном подключении батареи «зона истощения» на переходе становится шире, поэтому ток не течет.

В транзисторе мы имеем три слоя полупроводника, расположенных поочередно (либо p-n-p, либо n-p-n), что дает два перекрестка, где могут происходить интересные вещи. (Полевой транзистор немного разные, с дополнительными слоями металла и оксида, но все же по сути, бутерброд n-p-n или p-n-p.). Тиристор — это просто следующий шаг в последовательность: четыре слоя полупроводника, снова расположенные поочередно дайте нам p-n-p-n (или n-p-n-p, если вы поменяете местами) с тремя стыки между ними. Анод соединяется с внешним слоем p, катод к внешнему n слою, а затвор к внутреннему p слой, например:

Тиристор похож на два соединенных диода, соединенных вместе, но с дополнительным подключением к одному из внутренних слоев — «затвору».«

Вы можете видеть, что это напоминает два соединительных диода, соединенных последовательно, но с дополнительным соединением затвора внизу. Тиристор, как и диод, является выпрямителем: он проводит только в одном направлении. Вы не можете сделать тиристор, просто подключив два диода последовательно: дополнительное соединение затвора означает, что это еще не все. Если вы хорошо знакомы с электроникой, вы заметите сходство между тиристором и диодом Шокли (своего рода двойной диод с четыре чередующихся полупроводниковых слоя, изобретенные пионером транзисторов Уильямом Шокли в 1956 г.).Тиристоры произошли от работы транзисторов и диодов Шокли, который был разработан Джуэллом Джеймсом Эберсом, кто разработал двухтранзисторную модель, о которой мы расскажем дальше.

Тиристор как два транзистора

Менее очевидно то, что четыре слоя работают как два транзисторы (n-p-n и p-n-p), которые соединены вместе, так что выход из одного формирует вход в другой. Ворота обслуживают как своего рода «стартер» для их активации.

Тиристор также похож на два транзистора, соединенных вместе, поэтому выход каждого из них служит входом для другого.

Три состояния тиристора

Так как же это работает? Мы можем перевести его в три возможных состояния, во всех трех из которых он либо полностью выключен, либо полностью включен, что означает, что это, по сути, двоичное цифровое устройство. Чтобы понять, как работают эти состояния, полезно помнить о диодах и транзисторах:

Блокировка вперед

Обычно, когда ток не течет в затвор, тиристор выключен: ток не может течь из затвора. анод к катоду.Почему? Представьте тиристор как два соединенных диода. все вместе. Верхний и нижний диоды смещены в прямом направлении. Однако это означает, что соединение в центре имеет обратное смещение, поэтому ток не может пройти весь путь сверху вниз. Это состояние называется вперед блокировка. Хотя это похоже на прямое смещение в обычном диоде, ток не течет.

Блокировка обратного хода

Предположим, мы поменяем местами соединения анод / катод. Теперь вы, вероятно, видите, что оба верхний и нижний диоды имеют обратное смещение, поэтому ток через тиристор по-прежнему не течет.Это называется обратной блокировкой (аналогично обратному смещению в простом диоде).

Передняя проводка

Третье состояние действительно интересно. Нам нужно, чтобы анод был положительный и отрицательный катод. Затем, когда ток течет в затвор, он включает нижний транзистор, который включает верхний, который включает нижний и так далее. Каждый транзистор активирует другой. Мы можем рассматривать это как своего рода внутреннюю положительную обратную связь, в которой два транзистора продолжают подавать ток друг другу. пока они оба не будут полностью активированы, после чего через них может течь ток. как от анода к катоду.Это состояние называется прямой проводимостью, и именно так тиристор «защелкивается» (остается постоянно) включенным. После фиксации тиристора на таком, вы не можете выключить его, просто сняв ток с вентиль: в этот момент ток затвора не имеет значения — и вы должны прервать основной ток, протекающий от анода к катод, часто отключая питание всей цепи. Не следите за этим? Посмотрите на анимацию в поле ниже, я надеюсь, она вам прояснится.

Типы тиристоров

Несколько упрощено, вот в чем суть того, как тиристор работает.Есть множество вариантов, в том числе устройства отключения ворот (GTO) (который может быть включен или выключен действием затвора), AGT (тиристор с анодным затвором) устройства, у которых затвор идет на внутренний слой n-типа около анода (вместо слоя p-типа около катода), фотоэлектрические тиристоры, в которых база активируется светом, и все другие виды. Но все они работают примерно одинаково, с затвором, отключающим один транзистор, который затем отключает другой.

Узнать больше

На сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте по схожей тематике:

Книги

Блоки тиристоров

Не беспокойтесь, что эти книги «старые»: вообще говоря, физика полупроводников никогда не устаревает.

• Данные по тиристорному устройству: Motorola, 1988. Подробный сборник технических данных и многое другое.
• Тиристор с физикой Адольф Блихер, Springer, 1976. Подробный взгляд на физику твердого тела тиристоров. Вы можете прочитать весь текст онлайн, если вы «одолжите» книгу виртуально из Интернет-архива.
• 110 Проекты тиристоров автор R.M. Marston, Newnes, 1972. Огромная коллекция практичных тиристорных схем, включая проекты переключения мощности, сигнализации, схемы с выдержкой времени, контроллеры ламп, контроллеры нагревателей и контроллеры двигателей.
• Руководство по выпрямителю с кремниевым управлением от General Electric, 1964 г. Это исчерпывающее (400 страниц) руководство по тиристорам собственной марки GE.

Учебники общеобразовательные

Статьи

• Как Б. Джаянт Балига преобразовал силовые полупроводники Дэвида Шнайдера. IEEE Spectrum, 27 апреля 2014 г. Празднование работы Б. Джаянта Балиги, лауреата Почетной медали IEEE 2014 г., в разработке тиристоров и других силовых полупроводников.
• Попробуйте симистор Чарльза Платта.Make, 10 января 2014 г. Узнайте о симисторах из этого практического светодиодного проекта.
• Кремниевый переключатель p-n-p-n и управляемый выпрямитель (тиристор) Ник Холоняк-младший. IEEE Transactions on Power Electronics, январь 2001 г., том 16, выпуск 1, стр. 8–16. Эта интересная статья (изобретателя светодиода) описывает историческое развитие тиристоров Уильямом Шокли, Джимом Эберсом и другими.
• Ранняя история силовых полупроводников в GE: Музей полупроводников представляет раннюю историю кремниевого управляемого выпрямителя, рассказанную в устной истории одним из его пионеров, Ф.В. «Билл» Гуцвиллер.

Патенты

Тиристор — обзор | Темы ScienceDirect

8.4.4 Тиристоры

Тиристор представляет собой четырехслойное трехконтактное полупроводниковое устройство, используемое для управления протеканием тока. Он состоит из трех p-n-переходов, как показано на рис. 8.46, и трех выводов, названных анодом, катодом и затвором. Использование тиристора включает защиту электронных цепей от перенапряжения (лом), управление двигателем, бытовые вспомогательные устройства (например, электрические кухонные приспособления) и цепи регулирования напряжения.

Рисунок 8.46. Структура тиристора и обозначение схемы

В выключенном состоянии ток (I) не течет от анода к катоду. Тиристор можно включить или перевести в проводящее состояние, подав ток в слой p-типа, подключенный к затвору. Когда он включен, он будет продолжать проводить ток (от анода к катоду) до тех пор, пока проводящий ток остается выше уровня удерживающего тока. Это не зависит от тока затвора.

Рисунок 8.47 показан тиристор, регулирующий ток, протекающий через резистор. Входное синусоидальное напряжение применяется в качестве управляющего сигнала, и ток будет течь, когда тиристор находится в проводящем состоянии, а проводящий ток остается выше уровня удерживающего тока для тиристора. Для коммерческих устройств эту информацию предоставляет техническое описание. Схема генератора тока затвора генерирует необходимые сигналы для управления работой тиристора. Обычно схема генерирует импульсы в соответствующей точке синусоидальной волны входного сигнала, в этом примере включает тиристор на пике напряжения входного сигнала.Ток (I) течет до тех пор, пока этот ток превышает уровень удерживающего тока. Если нагрузка индуктивная (как в электродвигателях), необходимо учитывать разность фаз между напряжением и током. Ток будет течь только от анода к катоду, поэтому сигнал переменного тока должен быть выпрямлен. Благодаря такому действию тиристор также называют кремниевым управляемым выпрямителем (SCR).

Рисунок 8.47. Тиристор, контролирующий протекание тока через резистор

Характеристики тиристора отображаются на одном из двух графиков:

1.

Характеристика тиристора с нулевым током затвора , на рисунке 8.48 показана характеристика напряжения устройства (напряжение между анодом и катодом) по сравнению с током (ток, протекающий через анод), когда затвор не работает. Первоначально, когда тиристор выключен, ток отсутствует, и будет течь только небольшой прямой ток утечки. По мере увеличения напряжения на тиристоре будет течь только небольшой прямой ток утечки, пока напряжение не достигнет значения, при котором ток может увеличиться до значения (тока фиксации), при котором тиристор сам включится.Напряжение на тиристоре падает до уровня прямого падения напряжения. Тиристор будет продолжать проводить (независимо от тока затвора), пока прямой ток остается выше уровня удерживающего тока. Когда тиристор выключен и на анод и катод подается обратное напряжение, будет наблюдаться небольшой обратный ток утечки, пока приложенное напряжение не достигнет величины, вызывающей обратный пробой (напряжение обратного пробоя). В этот момент ток может резко увеличиться и, если его не ограничить, может вызвать поломку устройства.Эти уровни напряжения и тока необходимо учитывать при проектировании схемы, чтобы предотвратить нежелательное срабатывание схемы и потенциальный отказ цепи.

Рисунок 8.48. Характеристика тиристора с нулевым током затвора

2.

Характеристика переключения тиристора , на рисунке 8.49 показана характеристика устройства, когда ток затвора применяется для включения тиристора. Здесь ток фиксации больше, чем ток удержания.

Рисунок 8.49. Характеристики переключения тиристора

ПЛИС или CPLD могут обеспечивать управление тиристором. Простая установка, показанная на рисунке 8.50, показывает, что CPLD выдает импульсы с одного из своих цифровых выходов. Здесь на схеме показан выходной вывод CPLD, подключенный непосредственно к затвору тиристора. Однако может потребоваться токоограничивающий резистор, включенный последовательно с затвором тиристора (как в схемах биполярных транзисторов). Этот импульсный сигнал может быть создан с использованием простого счетчика с декодированием выходных состояний счетчика для обеспечения необходимой последовательности импульсов 0-1-0.

Рисунок 8.50. CPLD-управление тиристором

Необходимо учитывать схему и ширину импульса:

1.

FPGA или CPLD могут обеспечить необходимый ток затвора тиристора и напряжение затвора.

2.

Ширина импульса тока затвора должна учитывать требования ко времени включения и выключения тиристора, а также частоту управляющего сигнала переменного тока.

3.

Момент времени в течение цикла напряжения переменного тока, в котором создается сигнал стробирующего импульса.Чтобы создать точно синхронизированный импульс (синхронизированный с сигналом переменного тока), сигнал переменного тока должен контролироваться, а точка в сигнальном цикле для создания импульса определяется значением отслеживаемого сигнала. Компаратор и опорное напряжение постоянного тока (напряжение сигнала, при котором создается импульс) с выходом компаратора в качестве входа для CPLD (и, следовательно, подходящего цифрового конечного автомата в CPLD) обеспечивают эту синхронизацию.

4.

Необходимо принять соответствующие меры для изоляции любых низковольтных и высоковольтных цепей.

Для электрической изоляции любых низковольтных и высоковольтных цепей используется оптоизолятор. Это устройство, которое обеспечивает оптическое соединение между двумя цепями, но электрическую изоляцию. Оптоизолятор состоит из светодиода и фототранзистора в одном корпусе. Внешний входной сигнал включает или выключает светодиод на входной цепи. Когда светодиод включен, генерируемый свет падает на фототранзистор, включая его, когда он горит, и гаснет, когда он не горит.

Создает оптическое соединение с гальванической развязкой. Основная идея оптоизолятора показана на рисунке 8.51.

Рисунок 8.51. Использование оптоизолятора

На рисунке 8.52 показан пример оптоизолятора, электрически изолирующего CPLD от самого тиристора.

Рисунок 8.52. Пример схемы оптоизоляции

Для создания импульсов, необходимых для включения тиристора, можно использовать FPGA или CPLD. Рассмотрим ситуацию, когда необходимо управлять синусоидальным напряжением 50 Гц для схемы, показанной на рисунке 8.50. Здесь импульс управляется так, чтобы он увеличивался с шагом в 1 мс, полученным из тактовой частоты 1 кГц (период тактовой частоты составляет 1 мс). Если эта тактовая частота 1 кГц получена из более высокой тактовой частоты, то можно разработать счетчик для создания схемы делителя тактовой частоты. Простым способом получения импульса является создание счетчика и декодирование состояний выхода счетчика для создания импульсного сигнала. Импульс должен повторяться в каждом цикле синусоидальной волны, поэтому счетчик должен повторяться каждые 20 тактов (представляющих период времени 20 мс, 1/50 Гц).Импульс создается (т.е. будет логической 1) на положительном полупериоде синусоидальной волны. Не дается никакой информации о том, как схема будет определять время в цикле синусоидальной волны, поэтому предполагается, что, когда синусоида находится в точке пересечения (т. Е. Ноль), происходит переход от отрицательного значения к положительному значению (см. Рисунок 8.53), счетчик будет в исходном состоянии (состояние 0).

Рисунок 8.53. Отображение положения цикла синусоидальной волны и состояния счетчика

Пример кода VHDL для этой схемы можно увидеть со ссылкой на блок-схему, показанную на рисунке 8.54. Это наглядное представление кода VHDL (показанного на рисунке 8.55), а также конструкция счетчика с декодированными выходами, который управляется с помощью главного тактового генератора 50 МГц и активного низкого асинхронного сброса. Этот дизайн кода VHDL реализуется в рамках четырех процессов: Первый процесс создает счетчик на 50 000 отсчетов, используя входную частоту 50 МГц. Второй процесс создает внутреннюю тактовую частоту 1 кГц путем декодирования выходных данных первого процесса. Третий процесс создает счетчик с 20 состояниями, а четвертый процесс декодирует этот выходной сигнал счетчика для получения сигнала управления затвором тиристора.

Рисунок 8.54. Цифровая схема для создания импульса затвора тиристора

Рисунок 8.55. Генератор импульсов управления тиристорным затвором

Пример испытательного стенда VHDL для этой конструкции показан на рисунке 8.56.

Рисунок 8.56. Испытательный стенд генератора импульсов управления тиристорным затвором

Точка входного сигнала, на которой запускается импульс затвора тиристора, может быть обнаружена с помощью схемы, подобной показанной на рисунке 8.57. Здесь компаратор используется для обнаружения превышения входным сигналом установленного опорного напряжения постоянного тока (V _REF ).

Рисунок 8.57. Определение значения входной синусоидальной волны

В этой схеме два резистора (R ₁ и R ₂ ) используются для уменьшения значения входного синусоидального напряжения (V _IN ) до безопасного уровня. который может использоваться компаратором без повреждения самого компаратора.

ЦЕПИ ПИТАНИЯ, УПРАВЛЯЕМЫЕ ТИРИСТОРОМ, И ЦЕПИ ОТКЛОНЕНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С КИНЕКОПОМ

Изобретение относится к источникам питания для телевизионных приемников, в частности к источникам питания, использующим тиристоры.

В телевизионном приемнике для потребительского рынка желательно предоставить экономичный блок с оптимальной эксплуатационной надежностью. С появлением полупроводниковых устройств многие существенные достижения как в технологии устройств, так и в схемотехнике привели к широкому распространению таких устройств в среде телевизионных приемников. При переходе от ламповых приемников к приемникам, использующим полупроводниковые устройства в качестве транзисторов, разработчик столкнулся со специфическими проблемами из-за различий между такими устройствами.

Например, в области проектирования источников питания вакуумные лампы требуют значительно более высоких рабочих напряжений, чем большинство доступных транзисторов. Из-за требований к питанию электронных ламп было относительно просто сконструировать телевизионный приемник для прямой работы от сети переменного тока. Такой приемник, использующий вакуумные лампы, при желании мог бы работать непосредственно от линий переменного тока без включения отдельного силового трансформатора. Этот метод был особенно полезен в европейских приемниках, где потенциал линии переменного тока составляет порядка 220 вольт.Следовательно, при прямом выпрямлении создаваемые потенциалы постоянного тока полностью совместимы с устройствами на электронных лампах. Соответственно, многие европейские и отечественные производители продавали телевизионные приемники без использования относительно дорогого силового трансформатора. Принимая во внимание такую ​​предысторию и повышенную доступность транзисторов, эти производители по-прежнему хотели бы производить телевизионные приемники для прямой работы от сети переменного тока и тем самым избегать использования дорогостоящего силового трансформатора.Однако, как указано выше, рабочие потенциалы, необходимые для работы транзистора, нелегко получить непосредственно из линии переменного тока. Существуют схемные технологии предшествующего уровня техники для уменьшения эффективного потенциала от линии переменного тока, например, применительно к телевизионному приемнику. Однако такие методы рассеивают чрезмерную мощность и ограничены в возможностях регулирования и регулирования тока. Кроме того, в сочетании с расширением полупроводниковой технологии расширяется использование оборудования для передачи и приема цветного телевидения.

Конструкция блоков питания для цветных телевизионных приемников диктует строгие требования к функциональным и общим характеристикам блоков питания, которые в них используются.

По сути, источники питания, используемые в цветном телевизионном приемнике, предпочтительно должны быть хорошо отрегулированы против переходных процессов и условий переменного напряжения, которые могут возникать и возникают в линиях переменного тока. Такие источники питания должны регулироваться с учетом изменяющихся условий нагрузки, которые могут возникать внутри самого телевизионного приемника.Кроме того, работа этих источников питания должна быть такой, чтобы генерация гармоник в них хорошо распознавалась, чтобы избежать паразитной обратной связи с каскадами усиления радиочастоты с высоким коэффициентом усиления или промежуточной частоты.

Еще одним желанием в телевизионном приемнике является обеспечение источника высокого напряжения для работы кинескопа. Такой источник питания должен обеспечивать относительно высокое потенциальное конечное напряжение, которое регулируется в соответствии с изменениями напряжения сети переменного тока и тока нагрузки.Это действие приводит к относительно постоянному размеру растра, который не зависит от изменения напряжения в сети переменного тока и тока луча кинескопа.

Когда такие источники используются в потребительском оборудовании, например, в телевизионных приемниках, необходимо учитывать широкое распространение таких приемников и работу таких приемников как влияющих на способность энергетических компаний управлять мощностью. Что касается полупроводниковых устройств, как правило, используемых в оборудовании для источников питания, устройство, которое нашло широкое распространение для такого применения, представляет собой тиристор или кремниевый выпрямитель, управляемый устройством.Такие устройства в основном представляют собой выпрямители с фазовым управлением, посредством чего проводимость устройства может зависеть от напряжения, приложенного к управляющему электроду, называемому затвором.

В уровне техники можно найти множество применений управляемых или переключаемых выпрямителей, таких как тиристоры. Такой предшествующий уровень техники касается схем защиты, позволяющих этим полупроводниковым устройствам работать с реактивными нагрузками, или при переменных состояниях линии, или при переменных условиях нагрузки. Характер такого использования во многом зависит от конкретного приложения или среды, в которой используется устройство.Однако будет очевидно, что ни один из методов предшествующего уровня техники не служит для решения многих и специфических проблем, с которыми сталкиваются при работе и окружающей среде телевизионного приемника.

Таким образом, целью настоящего изобретения является создание улучшенных схем тиристорного источника питания для прямой работы от сети переменного тока в экономичных и надежных конфигурациях.

Другой целью является создание тиристорного источника питания, использующего регулирование и способного обеспечить высокий рабочий потенциал для кинескопа.

В соответствии с особенностью настоящего изобретения тиристор используется в конфигурации источника питания, подключенной непосредственно через линии переменного тока. Тиристор имеет электрод затвора, соединенный с транзисторной схемой, используемой для управления углом проводимости тиристора, для регулирования напряжения питания. На базовый электрод затвора транзистора поступают сигналы, пропорциональные как линейному напряжению переменного тока, так и выходному постоянному напряжению источника питания. Источник питания тиристора также используется для обеспечения B + для горизонтального выходного каскада.Выходной трансформатор, подключенный к выходному каскаду строчной развертки, обеспечивает повышенное напряжение, которое выпрямляется для получения высокого напряжения, необходимого для работы Ultor кинескопа. Регулировка, обеспечиваемая тиристором, зависит от внутреннего импеданса источника питания, который определяется обратной связью, используемой для подачи на транзистор напряжения, пропорционального выходному напряжению постоянного тока. На регулирование влияет ток луча кинескопа, а также изменения линейного напряжения, которые служат для обеспечения относительно постоянного размера растра, по существу независимо от таких изменений.

Эти и другие цели настоящего изобретения станут более ясными, если будет сделана ссылка на следующие фигуры, на которых:

Фиг. 1 — принципиальная схема транзисторного выходного каскада строчной развертки, использующего тиристорный источник питания.

РИС. 2 — схематическая диаграмма альтернативного варианта источника питания в соответствии с изобретением.

РИС. 1 показан тиристор 10, имеющий анодный электрод, соединенный с одним или верхним выводом линии переменного тока через катушку 11 индуктивности.Индуктор 11 выбирается такой величины, чтобы ограничить выброс тока включения и, в общем, для ограничения повторяющегося пикового тока через тиристор. Индуктивность 11 предпочтительно может представлять собой дроссель с железным сердечником, соединенный последовательно с дросселем с воздушным сердечником меньшего номинала, или только дроссель с порошковым или C-образным сердечником, и имеет общую индуктивность, которая может варьироваться от примерно 3 до примерно 25 миллигенри. Это гарантирует, что при наихудших условиях включения тиристора 10 максимальный импульсный пиковый ток поддерживается в безопасных пределах.

Индуктор 11 служит для ограничения пиков тока, дополнительно обеспечивая подавление фронтов быстрых волн, которые могут создавать гармоническое излучение в источнике питания тиристора во время переключения тиристора 10. Такое излучение, если оно слишком велико по величине, будет нежелательно иметь тенденцию к обратному взаимодействию. к высокочувствительным входным цепям 13 телевизионного приемника, вызывая ненужные помехи.

Также показан соединенный между выводом катушки 11 индуктивности и землей конденсатор 12 фильтра, который вместе с катушкой 11 индуктивности служит для ограничения переходных процессов, таким образом, служа дополнительной защитой тиристора 10.Катод тиристора соединен с множеством последовательных резисторов 15, 16 и 17, используемых для обеспечения различных уровней выходного напряжения и низких пульсаций переменного тока для источника питания вместе с фильтрующими конденсаторами 18, 19, 20, 21 и 22, подключенными между различные выводы резисторов и другой вывод или опорный вывод линии переменного тока.

Электрод затвора тиристора 10 соединен с верхней стороной линии переменного тока через диод 23, катод которого соединен с электродом затвора, а его анод соединен со стороной линии индуктора 11 через резисторы 24 и 25.Переход между резисторами 24 и 25 соединен с землей через фазовый конденсатор 26. Резисторы 24, 25 и диод 23 образуют источник запуска для электрода затвора тиристора 10 от линии переменного тока. Количество запускающего импульса, подаваемого на затвор, является функцией проводимости транзистора 30. Следовательно, коллекторный электрод транзистора 30 связан с электродом затвора тиристора 10 через резистор 31. Базовый электрод транзистора 30 связан по переменному току с вышеупомянутый вывод катушки 11 индуктивности через последовательную цепь, содержащую резистор 35, конденсатор 36, диод 37 и резистор 38.Таким образом, как будет объяснено ниже, транзистор 30 получает управляющее напряжение, которое зависит от величины приложенного переменного напряжения.

Чтобы завершить путь смещения для базового электрода транзистора 30, анод диода 37 соединен с опорной стороной линии переменного тока через резистор 39. Катод диода 37, который соединен с базовым электродом транзистора 30 шунтируется на землю через последовательную комбинацию резисторов 40 и 41, которые, в свою очередь, шунтируются фильтрующим конденсатором 42.Опорный потенциал для источника питания обеспечивается стабилитроном 43, катод которого соединен с эмиттерным электродом транзистора 30, а анод соединен с опорной стороной линии переменного тока. Рабочее смещение для стабилитрона 43 подается через резистор 44, подключенный между эмиттерным электродом транзистора 30 и катодным электродом тиристора 10. Резистор 45 обратной связи связывает выход источника питания с базовым электродом транзистора 30 для обеспечения напряжение на транзисторе 30, которое зависит от нагрузки источника питания.

Вышеописанная конфигурация формирует источник низкого напряжения, использующий регулировку входа и выхода с помощью транзистора 30, управляющего тиристором 10, и используется для подачи рабочих потенциалов для транзисторного генератора строчной развертки и выходных каскадов. Генератор строчной развертки содержит транзистор 50, у которого эмиттерный электрод соединен с катодным электродом тиристора 10 через резистор 51 для подачи на него рабочего потенциала. Транзистор 50 устроен в конфигурации блокирующего генератора, обеспечиваемой посредством обмоток трансформатора 59, соединяющего его коллекторный электрод обратно с базовым электродом.Третья обмотка на трансформаторе 59 обеспечивает управляющий сигнал для выходного каскада строчной развертки, включающего в себя транзистор 52. Коллекторный электрод транзистора 52 соединен с точкой опорного потенциала, а эмиттерный электрод соединен через первичную обмотку трансформатора 53 последовательно с резистор 54 к точке рабочего потенциала, полученного от источника питания тиристора через резистор 51.

Трансформатор 53 имеет вторичную обмотку, подключенную между эмиттерным и базовым электродами транзистора 55, используемого в каскаде выходного сигнала строчной развертки.Коллекторный электрод транзистора 55 соединен с точкой опорного потенциала, а эмиттерный электрод соединен через катушку 56 последовательно с катушкой 57 и катодным электродом тиристора 10 через последовательную комбинацию резисторов 15-17. Индуктор 56 представляет горизонтальную линию. отклоняющая скоба для обеспечения горизонтального отклонения луча кинескопа.

Диод 58 включен между эмиттерным и коллекторным электродами транзистора 55 и служит демпфирующим диодом для выходного каскада строчной развертки и трансформатора.Эмиттерный электрод транзистора 55 дополнительно соединен с первичной обмоткой трансформатора 60 через конденсатор 63. Трансформатор 60 обеспечивает высокий коэффициент повышения напряжения для горизонтального сигнала, чтобы обеспечить высоковольтный горизонтальный выходной сигнал на вторичной обмотке. Сигнал высокого напряжения выпрямляется с помощью диода 61 и затем подается на последний электрод кинескопа 71 для подачи на него подходящего высокого напряжения.

Схема работы схемы следующая. Точка зажигания тиристора 10 регулируется транзистором 30, который, проводя, удерживает напряжение затвора на значении ниже, чем напряжение на катоде тиристора, тем самым предотвращая зажигание.Когда транзистор 30 выключается, напряжение на затворе повышается, и тиристор срабатывает. Точка выключения транзистора 30 регулируется напряжением переменного тока, получаемым через резистор 35 и конденсатор 36 от линии питания переменного тока, и смещением постоянного тока, подаваемым через резистор 45 из выходного напряжения питания постоянного тока. Таким образом, точка срабатывания тиристора является функцией как сетевого напряжения переменного тока, так и выходного напряжения постоянного тока. Таким образом, напряжение B + на выходе тиристорного источника питания стабилизируется от изменения линейного напряжения переменного тока через контур управления через резистор 35 и конденсатор 36, а эффективное сопротивление источника постоянного тока уменьшается из-за обратной связи, обеспечиваемой резистором 45.Два типа стабилизации, обеспечиваемые схемой, служат для стабилизации напряжения B + от колебаний напряжения в линии электропередачи и уменьшения внутреннего сопротивления источника питания, которое необходимо для стабилизации ширины изображения при изменении тока луча кинескопа.

Если ссылка делается на РИС. 1, сумма резисторов 15-17 выходного фильтра больше, чем эффективное внутреннее сопротивление источника питания. Если ток луча кинескопа увеличивается, напряжение на ульторе падает.Для типичной работы чувствительность к отклонению увеличивается пропорционально квадратному корню из напряжения Ultor, что означает, что при падении напряжения Ultor требуется меньший ток отклонения. Для получения желаемой постоянной ширины изображения предпочтительно согласовывать внутреннее сопротивление источника питания с характеристиками используемого выходного трансформатора 60 строчной развертки. Регулируемый тиристорный источник питания, как показано, может иметь желаемое внутреннее сопротивление, величину которого можно регулировать, изменяя обратную связь на регулирующий транзистор 30, выбирая подходящее значение для резистора 45.При использовании этого метода теперь можно использовать относительно большой сглаживающий резистор 15-17 для лучшей фильтрации из-за более низкого эффективного внутреннего сопротивления, обеспечиваемого резистором 45 обратной связи.

В частности, компенсация ширины изображения обеспечивается следующим образом. Если ток луча кинескопа увеличивается, ток отклонения, который зависит от напряжения на первичной стороне выходного трансформатора 60 строчной развертки, одновременно уменьшается. Но из-за индуктивности рассеяния, которая существует между первичной и вторичной сторонами выходного трансформатора 60, падение напряжения на вторичной стороне больше, чем на первичной стороне.Если увеличение чувствительности отклонения больше, чем падение тока отклонения из-за повышенной проводимости кинескопа, напряжение батареи B +, которое пропорционально току отклонения, должно уменьшиться. Это достигается путем выбора значения внутреннего сопротивления источника питания B +, при котором обеспечивается компенсация увеличения чувствительности отклонения с соответствующим уменьшением тока отклонения. Конкретное значение внутреннего сопротивления, необходимое для выполнения такой компенсации B +, обеспечивается обратной связью, обеспечиваемой резистором 45, подключенным к базовому электроду транзистора 30.

Следовательно, когда ток луча кинескопа увеличивается, напряжение на первичной стороне трансформатора 60 уменьшается, как и ток отклонения. Однако чувствительность к отклонению изменяется как квадратный корень из конечного напряжения. Следовательно, заданное уменьшение напряжения на последнем, приводящее к заданному снижению вторичного напряжения, дополнительно приводит к уменьшению первичного тока, вызывая уменьшение первичного напряжения в соответствии с чувствительностью к отклонению кинескопа.

При правильном выборе резистора 45 обратной связи уменьшение тока отклонения вызывает пропорциональное уменьшение напряжения отклонения из-за внутреннего импеданса источника питания, контролируемого обратной связью.Падение напряжения питания постоянного тока заставляет горизонтальный выходной каскад обеспечивать меньший сигнал отклонения для более низкого напряжения кинескопа, таким образом поддерживая относительно постоянный размер растра для кинескопа.

При использовании вышеописанного метода очевидно, что путем повторного определения уменьшения внутреннего импеданса источника питания, обеспечиваемого использованием обратной связи, ширину изображения можно поддерживать относительно постоянной для изменения токов кинескопа.

Ссылаясь на фиг. 2 показан альтернативный вариант осуществления, использующий управление с обратной связью транзистора 30 тиристорного регулирования через первичную обмотку трансформатора 60 высокого напряжения.

Показанная схема использует аналогичную схему для регулирования линии переменного тока, как описано для фиг. 1. Однако, как будет объяснено ниже, предоставленная здесь обратная связь используется для поддержания относительно постоянного напряжения на устройстве кинескопа.

Регулирующий транзистор 30 снабжен управляющей информацией, которая изменяется в зависимости от тока луча кинескопа. По мере увеличения тока кинескопа напряжение кинескопа имеет тенденцию падать. Увеличение тока через первичную обмотку трансформатора 60 подается на базовый электрод транзистора 30 через резистор 80, который проводит более сильную проводимость и, таким образом, запускает тиристор 10 раньше, подавая большую среднюю мощность на сеть фильтров.Это дает более высокий B +, который, в свою очередь, заставляет каскад выходного транзистора строчной развертки (транзистор 55 на фиг. 1) подавать большее напряжение на трансформатор 60, таким образом стремясь увеличить напряжение кинескопа. Таким образом, это действие компенсирует тенденцию к уменьшению напряжения ультора и, следовательно, служит для поддержания постоянного напряжения ультора относительно постоянным при изменении тока луча кинескопа.

Очевидно, что такую ​​информацию обратной связи можно альтернативно получить, вернув резистор 80 во вторичную обмотку трансформатора 60.Тем самым отслеживая постоянный ток, протекающий в кинескопе. В этом случае первичная обмотка трансформатора 60 остается заземленной, а вторичная обмотка соединяется с базовым электродом транзистора 30 через резистор 80.

Схема, показанная на фиг. 1 работает для обеспечения высокого напряжения и отклоняющего тиристорного источника питания, который обеспечивает по существу постоянную ширину изображения, относительно независимую от изменений напряжения в линии электропередачи (+10-15 процентов) и изменений тока пучка.

Схема работала удовлетворительно при следующих параметрах:

Резисторы 15 22 Ом 16 10 Ом 17 10 Ом 24 8,2 кОм 25 5,6 кОм 35 33 кОм 38 3,9 кОм 39 68 кОм 40 3,3 кОм 41 3,9 кОм 44 12 кОм 45 12 кОм 51 160 кОм Конденсаторы 12 0,22 мкф.