2.3 А, а схема импульсного включения изображена на рис. 2.3 б.

Рис.2.3. Вольтамперная характеристика динистора (а)и схема его вклю-

чения (б):UВКЛ – напряжение включения динистора, UОСТ – остаточное

падение напряженияна открытом динисторе, IН – ток нагрузки, IВЫКЛ –

ток выключения динистора, VD1 – полупроводниковый диод, VD2 – дини-

стор, RН – сопротивление нагрузки, R – ограничивающее сопротивление, C

– разделительный конденсатор, UПУСК – управляющий импульс

Выключить динистор можно, понизив ток в нем до значения IВЫКЛ

или поменяв полярность напряжения на аноде. Различные способы выклю-

чения динистора приведены на рис. 2.4. В первой схеме прерывается ток в

цепи динистора. Во второй схеме падение напряжения на динисторе

уменьшается до нуля. В третьей схеме ток динистора понижается до IВЫКЛ

включением добавочного резистора RД. В четвертой схеме при замыкании

ключа К на анод динистора подается напряжение противоположной по-

лярности при помощи конденсатора С.

Тиристор имеет структуру, аналогичную динистору, при этом одна

из базовых областей сделана управляющей. Если в одну из баз подать ток

управления, то коэффициент передачи соответствующего транзистора уве-

личится и произойдет включение тиристора.

В зависимости от расположения управляющего электрода (УЭ) тиристоры

делятся на тиристоры с катодным управлением и тиристоры с анодным

управлением. Расположение этих управляющих электродов и условные

обозначения тиристоров приведены на рис. 2.5.24

Рис.2.4. Схемы выключения динистора: размыканием цепи (а), шунтиро-

ванием прибора (б), снижением тока анода (в), подачей обратного на-

пряжения (г): RН – сопротивление нагрузки, RД – добавочное сопротивле-

ние, C – разделительный конденсатор, К – ключ

Рис.2.5. Структура и условное графическое обозначение

тиристора с катодным (а) и анодным (б) управлением

Существуют также запираемые тиристоры, особенность которых за-

ключается в том, что при подаче сигнала на управляющий электрод тири-

стор переходит в закрытое состояние. Применение таких тиристоров огра-

ничено из-за того, что ток управляющего электрода в момент выключения

приближается по величине к основному коммутируемому току.

Схема включения и вольтамперная характеристика тиристора

приведена на рис.2.6. Отличие от динистора состоит в том, что напря-

жение включения регулируется изменением тока в цепи управляющего

электрода. При увеличении тока управления снижается напряжение

включения.

Таким образом, тиристор эквивалентен динистору с управляемым

напряжением включения.25

Рис.2.6. Схема включения (а) и вольтамперные

Характеристики (б) тиристора

После включения управляющий электрод теряет управляющие свой-

ства и, следовательно, с его помощью выключить тиристор нельзя. Основ-

ные схемы выключения тиристора такие же, как и для динистора.

К основным статическим параметрам динисторов и тиристоров отно-

сятся:

· допустимое обратное напряжение UОБР;

· падение напряжения на приборе в открытом состоянии UПР при за-

данном прямом токе;

· допустимый прямой ток IПР.

Основной областью применения динистров и тиристоров, является

использование их в качестве электронных ключей в схемах переключения

как постоянных, так и переменных электрических токов.

Рис.2.7. Структура симметричного

тиристора (а ) и его условное гра-

фическое изображение (б)

Рис.2.8. Вольтамперная характери-

стика симистора26

Симистор – это симметричный тиристор, который предназначен для

коммутации в цепях переменного тока. Он может использоваться для соз-

дания реверсивных выпрямителей или регуляторов переменного тока.

Структура симметричного тиристора приведена на рис. 2.7а, а его услов-

ное обозначение на рис. 2.7б. Полупроводниковая структура симистора со-

держит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и

имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольт-

амперная характеристика симистора приведена на рис. 2.8.

Симистор – это симметричный тиристор, который предназначен для

коммутации в цепях переменного тока. Он может использоваться для соз-

дания реверсивных выпрямителей или регуляторов переменного тока.

Структура симметричного тиристора приведена на рис. 2.7а, а его услов-

ное обозначение на рис. 2.7б. Полупроводниковая структура симистора со-

держит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и

имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольт-

амперная характеристика симистора приведена на рис. 2.8.

Как видно из вольтамперной характеристики симистора, прибор

включается в любом направлении при подаче на управляющий электрод

УЭ положительного импульса управления. Требования к импульсу управ-

ления такие же, как и для тиристора. Основные характеристики симистора

и система его обозначений такие же, как и для тиристора. Симистор можно

заменить двумя встречно-параллельно включенными тиристорами с об-

щим электродом управления.

Регулируемые выпрямители. Благодаря возможности управления

моментом включения, тиристоры применяются в схемах управляемых вы-

прямителей.

Простейшая схема регулируемого выпрямителя на одном тиристоре

приведена на рис. 2.9а.

Для включения тиристора необходимо выполнить два условия: напряже-

ние на аноде тиристора должно быть положительным (но не превышающим на-

пряжение UПР.ВКЛ) и к управляющему электроду должно быть приложено поло-

жительное напряжение, соответствующее отпирающему току. Первое условие

выполняется для положительных полуволн напряжения сети uВХ (рис.2.9б), а

для выполнения второго условия к управляющему электроду тиристора подво-

дится отпирающий импульс uУ (рис.2.9в). После включения тиристора управ-

ляющий электрод теряет управляющие свойства, поэтому его выключение про-

изойдет, когда мгновенное напряжение на аноде станет равным нулю.

Форма импульсов напряжения uН на резистивной нагрузке RH без

фильтра приведена на рис.2.9г. Очевидно, что момент включения тиристо-

ра можно регулировать в пределах положительной полуволны напряжения

сети, т. е. 0<a<p, где a – угол сдвига управляющего импульса относитель-

но момента uВХ=0, называемый углом включения. Таким образом, длитель-

ность включенного состояния тиристора определяется выражением:27

( ),

Т

t

и

p

a

= 1-

2

(2.3)

где Т – период колебания входного напряжения uВХ.

Рис.2.9. Схема регулируемого выпрямителя (а) и диаграммы напряжений

на его входе (б), управляющем электроде тиристора (в) и выходе (г)

Тогда среднее напряжение на нагрузке будет равно:

( cos ).

U

U u d( t )

m

Н .СР ВХ a

p

w

p

p

a

= = +

ò

1

2 2

1

(2.4)

При этом если тиристор включается при a=0, то среднее выпрямлен-

ное напряжение на нагрузке UН.СР будет максимальным, а если a = p, то

напряжение UН.СР =0. Такой способ управления тиристором называется фа-

зоимпульсным.

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

В состав лабораторного стенда входят:

· базовый лабораторный стенд;

· лабораторный модуль Lab2А для исследования характеристик

тиристора КУ112А и управляемого выпрямителя на его основе.28

4. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

Подготовьте шаблон отчета в редакторе MS Word.

Установите лабораторный модуль Lab2А на макетную плату лабора-

торной станции NI ELVIS. Внешний вид модуля показан на рис.2.10.

При исследовании характеристик тиристора и управляемого выпря-

мителя используется схема, изображенная на рис.2.11

Рис. 2.10. Внешний вид модуля

Lab2А для исследования характери-

стик тиристора и управляемого

выпрямителя

Рис. 2.11. Принципиальная электри-

ческая схема для исследования ха-

рактеристик тиристора и управ-

ляемого выпрямителя

Загрузите и запустите программу Lab-2.vi.

После ознакомления с целью работы нажмите кнопку «Начать ра-

боту». На экране появится изображение ВП, необходимого для выполне-

ния задания 1 (рис.2.12).

Задание 1. Исследование вольтамперной

характеристики тиристора