электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 
Главная / Тиристорные генераторы / Характеристика тиристоров

Характеристика тиристоров

Назначение тиристорных генераторов

В настоящее время промышленность выпускает ряд тиристоров, различных по своим характеристикам и назначению. Двумя важнейшими характеристиками тиристоров являются номинальный ток и номинальное напряжение.

Номинальный (средний) ток Iном — средний за период рекомендуемый ток частотой 50 Гц, синусоидальной формы, длительно протекающий через тиристор при его работе в однофазной одно-полупериодной схеме на активную нагрузку и угле проводимости 180° при предельной температуре структуры.

Параметр «номинальный ток» является классификационным параметром для тиристора данного типа (Iном = Iкл).

Номинальное (повторяющееся) напряжение Uном — наибольшее мгновенное напряжение, прикладываемое к тиристору в обратном (прямом) направлении с учетом всех повторяющихся переходных напряжений и исключением всех неповторяющихся переходных напряжений.

Значение номинального напряжения соответствует значению напряжения, по которому тиристору присваивается определенный класс (величина Uкл/100, Uном = Uкл).

Тиристоры по назначению могут быть условно разбиты на две группы. К первой группе относятся приборы, предназначенные для работы в диапазоне промышленных частот (обычно не выше 500—1000 Гц) и обладающие следующими классификационными параметрами: номинальным током Iном от единиц до тысячи с лишним ампер и номинальным напряжением Uном от десятков вольт до 3—5 кВ.

Вторую группу составляют специальные быстродействующие тиристоры, предназначенные для работы на повышенных частотах, имеющие улучшенные динамические характеристики, но несколько меньшие номинальные токи и напряжения.

Основные характеристики тиристоров, знание которых необходимо при проектировании инверторов и генераторов, целесообразно разделить на четыре группы, характеризующие соответственно энергетические параметры тиристоров, их динамические свойства, требования к цепи управления и устойчивость по отношению к окружающей среде.

К первой группе характеристик можно отнести классификационные ток и напряжение тиристоров, о которых говорилось выше, а также прямое падение напряжения.

Прямое падение напряжения — среднее за период значение напряжения на тиристоре при протекании через него классификационного тока Iкл. Эта величина называется также классификационным падением напряжения Uкл.

Классификационное напряжение является тем допустимым напряжением Uа.д, на аноде тиристора, при котором он должен работать в схеме. Однако классификационный ток не следует смешивать с максимальным допустимым током тиристора Iаmд, зависящим от различных условий его работы.

В частности, ток Iаmд весьма сильно зависит от частоты. Значительное снижение тока Iаmд уже на частотах 1—2 кГц объясняется ростом коммутационных потерь. Таким образом, энергетические возможности того или иного типа тиристоров определяются величинами Uа.д и Iаmд.

Прямое падение напряжения на тиристоре Uкл является одной из важных величин, определяющих экономичность тиристоров. Другой важной величиной, определяющей экономичность тиристоров, являются коммутационные потери.

Токи через тиристоры в открытом и закрытом состоянии отличаются на 5—6 порядков (в открытом состоянии они равны десяткам и сотням ампер на квадратный сантиметр, а в закрытом — не более нескольких миллиампер), поэтому тиристоры являются хорошими электронными ключами.

Прямое падение напряжения на тиристорах мало и даже при плотности тока 50 А/см2 не превышает 1—2 В, т. е. составляет доли процента от допустимого напряжения.

Вследствие этого потери в тиристорах малы и обычно не превосходят единиц процентов от мощности в нагрузке.

Динамические свойства тиристоров принято оценивать по номинальным времени включения tвкл.ном и времени выключения tв.ном приборов, а также по критическим допустимым скоростям нарастания (крутизне) прямого тока S и прямого напряжения S на аноде.

Время включения — интервал времени от момента достижения импульсом тока управления 10 % своего абсолютного значения до момента нарастания анодного тока ао 90 % своего установившегося значения (или до момента снижения анодного напряжения до 10 % своего первоначального значения).

Под временем выключения обычно понимают наименьший интервал времени от момента перехода через нуль анодного тока до момента перехода через нуль анодного напряжения, приложенного к тиристору без его переключения.

Лучшие современные тиристоры малой мощности имеют время включения 1—2 мкс и время выключения 2—5 мкс. Время включения мощных приборов колеблется в пределах от нескольких единиц микросекунд до 10—20 мкс, а время выключения — от 10—15 до 30—50 мкс (у тиристоров, предназначенных для работы в диапазоне промышленных частот, до сотен микросекунд).

Однако современные достижения в области технологии производства полупроводниковых приборов позволяют надеяться, что в ближайшее время эти параметры тиристоров будут улучшены.

Допустимая скорость нарастания прямого тока и напряжения у современных тиристоров достигает соответственно 1000 А/мкс и 1000 В/мкс.

Для отпирания тиристора на его управляющий электрод необходимо подавать сигнал определенной полярности и значения. Причем сигнал ограничивается рядом требований.

К основным из них относятся значения отпирающего тока Iу и отпирающего напряжения Uу управляющего электрода. Отпирающий ток управляющего электрода — наименьший ток управляющего электрода, требуемый для переключения тиристора из закрытого состояния в открытое.

Отпирающее напряжение на управляющем электроде— напряжение управления, требуемое для получения отпирающего тока. В случае включения тиристора импульсным сигналом (что чаще всего бывает на практике) необходимо знать его длительность.

Значения Iу и Uy колеблются соответственно в пределах единиц ампер или вольт, а длительность импульсов — в пределах от единиц до десятков микросекунд.

На управление тиристоров расходуется малая мощность, что позволяет получать весьма большие коэффициенты усиления по мощности тиристорных устройств (порядка сотен или даже тысяч единиц).

Кроме того, импульсный характер сигнала управления дает возможность использовать в качестве управляющих устройств различные логические схемы и апериодические усилители импульсных сигналов, надежные, простые и работающие, как правило, без перестройки в широком диапазоне частот.

Тиристоры обладают всеми преимуществами полупроводниковых приборов в отношении устойчивости к механическим воздействиям.

Использование кремния в качестве материала для изготовления тиристоров позволило достигнуть широкого диапазона рабочих температур (от минус 50—60 до плюс 100—150 °С).

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр