Тиристор

–полупроводниковое устройство, обладающее тремя и более р-n переходами. Используется в электрических схемах в качестве ключа.

Тиристор – это четырехслойный полупроводниковый прибор, обладающий двумя устойчивыми состояниями: состоянием низкой проводимости (тиристор закрыт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт). Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое осуществляется под внешним воздействием электрического напряжения или тока на прибор.

Основными типами являются диодные (двухэлектродные) и триодные (трехэлектродные) тиристоры.

1.В диодном тиристоре (динисторе), структура которого изображена на рис.8, а, переход прибора из закрытого состояния в открытое производится, когда напряжение между анодом и катодом достигает некоторой величины, являющейся номинальным параметром прибора - напряжением переключения .

а) б)

Рис.8. Диодный тиристор (динистор): а) структура; б) вольт - амперная характеристика

2.Триодным тиристором называется управляемый трехэлектродный переключатель, в котором переключение четырехслойной p₁ – n₁ – p₂ – n₂ – структуры в проводящее состояние (рис.9, а) производится подключением на один из слоев структуры (p₂) напряжения управления. Таким образом, обеспечивается увеличение тока через переход n₃ на величину .

а) б)

Рис.9. Триодный тиристор: а) структура, вольт - амперная характеристика; б) конструкция

3.Симметричные тиристоры (симисторы) позволяют управлять переключением цепи переменного тока в течение как положительного, так и отрицательного полупериодов приложенного переменного напряжения. На рис.10, а показано условное обозначение прибора в схемах и его вольт - амперная характеристика.

а) б)

Рис.10. Симметричный тиристор (симистор)

Выпрямитель

- статическое устройство, служащее для преобразования переменного тока источника электроэнергии в постоянный.

Выпрямитель состоит из трансформатора, вентильной группы и сглаживающего фильтра (рис. 11). Трансформатор Тр выполняет несколько функций: изменяет напряжение сети Uвх до значения U1 необходимого для выпрямления, электрически отделяет нагрузку Н от сети, преобразует число фаз переменного тока.

Вентильная группа ВГ преобразует переменный ток в пульсирующий однонаправленный. Сглаживающий фильтр СФ уменьшает пульсации выпрямленного напряжения (тока) до значения, допустимого для работы нагрузки. Трансформатор Тр и сглаживающий фильтр СФ не являются обязательными элементами схемы выпрямителя.

Рис. 11. Структурная схема выпрямителя

Основными параметрами, характеризующими качество работы выпрямителя, являются:

• средние значения выпрямленного (выходного) напряжения Uср и тока Iср,

• частота пульсаций fп выходного напряжения (тока),

• коэффициент пульсаций р, равный отношению амплитуды напряжения пульсаций к среднему значению выходного напряжения.

• внешняя характеристика - зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока,

• к. п. д. η = Pполезн / Pпотр = Pполезн / (полезн + Ртр + Рвг + Рф), где Ртр, Рвг, Рф - мощность потерь в трансформаторе, в вентильной группе и сглаживающем фильтре.

Работа выпрямителя (вентильной группы) основана на свойствах вентилей - нелинейных двухполюсников, пропускающих ток в одном (прямом) направлении.

В качестве вентилей используют обычно полупроводниковые диоды. Вентиль, обладающий нулевым сопротивлением для прямого тока и имеющий бесконечно большое сопротивление для обратного тока, называют идеальным.

Схемы выпрямления

Самые распространенные схемы выпрямления и формы выходного напряжения при работе на активную нагрузку. В качестве вентилей везде изображены полупроводниковые диоды.

1. Однофазная однополупериодная схема выпрямления

Коэффициент пульсаций q=1,57

2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления с выводом нулевой точки

Коэффициент пульсаций q=0,67

3. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления (мостовая схема выпрямления)

Коэффициент пульсаций q=0,67

4. Трехфазная схема выпрямления с выводом средней точки трансформатора (Миткевича)

Коэффициент пульсаций q=0,25

5. Трехфазная мостовая схема выпрямления (Ларионова)

Коэффициент пульсаций q=0,057

СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

устройства, предназначенные для подавления пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, при котором происходит нормальная работа потребителя.

Осн. элементы С. ф. – катушки с большой индуктивностью (либо - реже - резисторы) и конденсаторы большой ёмкости, включаемые соответственно последовательно с нагрузкой и параллельно ей. Действие С. ф. осн. на зависимости сопротивления цепей, составл. из этих элементов, от частоты тока: у катушки оно растёт с увеличением частоты и близко к нулю для пост. тока; у конденсатора, наоборот, уменьшается и равно бесконечности (разрыв) при пост. токе.