17. Тиристорные исполнительные устройства.

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с четырёхслойной структурой р-n-p-n-типа, обладающий в прямом направлении двумя устойчивыми состояниями - состоянием низкой проводимости (тиристор заперт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт). В обратном направлении тиристор обладает только запирающими свойствами. Т.е тиристор - это управляемый диод. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор: либо воздействие напряжением (током), либо светом (фототиристор). Тиристор имеет нелинейную разрывную вольтамперную характеристику (ВАХ).

Используются в качестве преобразователя роды тока из переменного в постоянный и изменения уровня выходной величины напряжения, тока.

Достоинство: могут регулировать мощности от 10 Вт до 100 кВт.

Используются в основном в силовых устройствах транспорта, источников питания большой мощности (троллейбусы, электрозаводы).

Недостаток: не управляемость после его включения.

Тиристоры это полупроводниковые (п/п) приборы состоящие из нескольких Р и N областей чередующихся. Этот прибор обладает лишь 2-мя устойчивыми состояниями (он либо заперт, либо открыт). Такие приборы используются как мощные выпрямители.

Характеристика тиристора:

Управляемый выпрямитель, это и есть регулятор, собранный на тиристорах.

Регулятор:

Все тиристоры управляются, как правило, импульсами, в быту-током.

Обозначение тиристоров : КУ202Н , 2У202Н

Класс - обратное максимальное напряжение, который выдерживает элемент, когда он закрыт.

А-до 100 В

М-не может работать без последовательного включения диода

N-400 В

К-элементы, непрошедшие военную приемку.

2-приемка.

18. 0Днотактные и двухтактные конверторы.(в пень!)

На вход трансформаторных однотактных конвертеров (ТОК) поступает напряжение Е постоянного тока СВ (световой выпрямитель). С выхода ТОК снимается напряжение пост-го тока требуемого уровня. Если на вход подается нестабилизированное напряжение, а на базу мощного транзистора поступают импульсы управления с коэф-м заполнения , то ТОК будет регулируемым. Если входное напряжение предварительно стабилизируется с помощью, например, ИРН (импульсный регулятор напряжения), а на базу мощного транзистора поступают импульсы, длительность которых постоянна и равна полупериоду работы инвертора, то ТОК будет нерегулируемым. Как регулируемые, так и нерегулируемые ТОК могут быть выполнены по схеме с «обратным» включением выпрямительного диода VD. В данном ТОК ненасыщающийся трансформатор T выполняет функции индуктивного накопителя энергии, когда транзистор VT находится в режиме насыщения (t_{1 -} интервал времени). Во время паузы (t₂) накопленная энергия через вторичную w₂ обмотку T подается в нагрузку и подзаряжает конденсатор С_Н. В интервале t₁ диод VD закрыт и конденсатор С_Н частично разряжается на нагрузку. Изменяя коэффициент заполнения импульсов =t₁/T, можно регулировать среднее выходное напряжение:

U_Н=[ (E-▲U_VT-U₁)k/(1- )]- ▲U_VD-▲U₂ , где k=w₂/w₁ – коэф-т трансформации T, ▲U_VT, ▲U_VD, U_1, ▲U₂ – прямое падение напряжения соответственно на транз-ре, диоде активном сопротивлении обмотки w_1, w₂ трансф-ра.

Схема нерегулируемого ТОК с «прямым» включением диода. Когда транзистор VT находится в режиме насыщения энергии первичного источника поступает через трансформатор T как в нагрузку, так и на заряд конденсатора С_Н, а затем, когда транз-р закрыт, конд-р С_Н отдает накопленную энергию в нагрузку. При использовании данной схемы можно получить вдвое большую мощность на выходе конвертора, чем в схеме с «обратным» вкл-ем диода.

Однако в данной схеме при закрывании транз-ра на элементах ТОК возникают перенапряжения, особенно значительные при холостом ходе конвертора. Для исключения возможного пробоя транз-ра, диода и обмоток трансф-ра применяют блокировочный конденсатор С_б который можно подключить к одной из обмоток трансф-ра, увеличивая значение собственных емкостей обмоток и транз-ра. Снижение перенапряжения за счет вкл-я С_б приводит к некоторому увеличению потерь в режиме переключения транз-ра, т.е. к снижению КПД до уровня 60-75%.

Одним из путей повышения КПД и уменьшения перенапряжения на элементах устройства является использов-е энергии, накопленной в магнитном поле магнитопровода T и выделяемой в обмотке w₂ dj время размагничивания магнитопровода трансф-ра. Обратный такт работы наиболее характерен для регулируемого ТОК с «прямым» вкл-м диода. В этом случае применяют LC – фильтр с обратным вкл-м диода VD₀ для создания цепи протекания тока дросселя фильтра во время паузы.

При проектировании однотактных конвертеров важно обеспечить размагничивание их магнитопровода как в установившемся режиме работы, так и при вкл-ии ИВЭП, поскольку в противном случае при следующем включении ИБЭП магнитопровод окажется насыщенным и произойдет неограниченный рост коллекторного тка транзистора, что приведет к его отказу.

Получить размах индукции ▲B=2B_m в магнитопроводе T однотактного конвертора можно, применив сдвоенный конвертор, состоящий из 2-х однотипных ТОК с размагничивающими обмотками w_p1 и w_p2, включенными по входным и выходным цепям параллельно и работающими на общий LCD- ФИЛЬТР. Мощные транз-ры VT₁ , VT₂ вкл-ся сигналом управления попеременно со сдвигом по фазе на 180° относительно друг друга. Если транз-р VT1 находится в режиме насыщения, то энергия первичного источника Е через трансформатор T1, диод VD1 передается в нагрузку и LCD- фильтр. Магнитопровод T1 намагничивается в прямом направлении. В то же время за счет наводимой ЭДС на дополнительной обмотке w_доп1 начинает протекать ток через диод VD2, резис-р R и доп-ю обмотку w_доп2 второго инвертора, обеспечивая тем самым намагничивание магнитопровода T2 в обратном направлении. Когда траз-р VT1 закрывается, то происходит размагничивание магнитопровода T1 из-за действия обмотки w_p1. При подаче импульса управления на транз-р VT2 он открывается и энергия передается в нагрузку и LCD-фильтр, а также намагничивается магнитопровод T2 в прямом направлении. Магнитопровод T1 намагничивается в обратном направлении током, протекающим в цепи w_доп2, w_доп1,VD2, R, от наведенной ЭДС на дополнительной обмотке w_доп2. По окончании импульса управления транзистор VT2 переходит в режим отсечки, магнитопровод T2 размагничивается под действием тока обмотки w_p2. При подаче следующего импульса управления на транз-р VT1 все процессы повторяются.