thiết kế và thi công bộ thí nghiệm điện tử công suất, chương 3

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

145
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi đặt Thysixtor dưới điện áp một chiều, Anode nối vào cực dương, Cathode nối vào cực âm của nguồn, thì J1, J3 được phân cực thuận còn J2 bị phân cực ngược. Khi này toàn bộ điện áp đặt lên mặt ghép J2. Điện trường nội tại Ei của J2 có chiều từ N1 hướng P2. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với Ei vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra, không có dòng điện chảy qua Thysixtor, mặc dù nó bị đặt dưới......

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: thiết kế và thi công bộ thí nghiệm điện tử công suất, chương 3

Chương 3: THYRISTOR 1. Caáu taïo vaø kyù hieäu: Thyristor ñöôïc vieát taét laø SCR (Silicon Controlled Rectifier), goàm boán lôùp baùn daãn P1 N1 P2 N2 taïo thaønh nhö hình veõ: + A : Anode(döông cöïc ) P1 A N1 J P2 1 G SCR G : Gate N2 J2 k (cöïc khieån) J3 -K : Cathod(aâm cöïc ) Hình I.12 Caáu taïo vaø kyù hieäu cuûa 2. Nguyeân lyù laøm vieäc : Khi ñaët Thyristor döôùi ñieän aùp moät chieàu, Anode noái vaøo cöïc döông, Cathode noái vaøo cöïc aâm cuûa nguoàn, thì J1, J3 ñöôïc phaân cöïc thuaän coøn J2 bò phaân cöïc ngöôïc. Khi naøy toaøn boä ñieän aùp ñaët leân maët gheùp J2. Ñieän tröôøng noäi taïi Ei cuûa J2 coù chieàu töø N1 höôùng P2. Ñieän tröôøng ngoaøi taùc ñoäng cuøng chieàu vôùi Ei vuøng chuyeån tieáp cuõng laø vuøng caùch ñieän caøng môû roäng ra, khoâng coù doøng ñieän chaûy qua Thyristor, maëc duø noù bò ñaët döôùi ñieän aùp thuaän. a. Môû Thyristor. Neáu ta ñöa moät xung ñieän aùp döông Vg (döông sg vôùi K) taùc ñoäng vaøo cöïc coång (gate), caùc ñieän töû töø N2 chaïy sang P2. Khi naøy, moät soá ít cuûa chuùng chaûy vaøo nguoàn Vg ñoàng thôøi luùc naøy hình thaønh doøng ñieän ñieàu khieån Ig chaïy theo höôùng G J3 K G. Coøn phaàn lôùn ñieän töû, chòu söùc huùt cuûa ñieän tröôøng toång hôïp cuûa maët gheùp J2, lao vaøo vuøng chuyeån tieáp naøy, chuùng ñöôïc taêng toác ñoä ñoäng naêng cuõng lôùn leân, beû gaõy caùc lieân keát cuûa nguyeân töû Si, taïo neân nhöõng nguyeân töû töï do môùi. Soá ñieän töû môùi ñöôïc giaûi phoùng naøy laïi tham gia baén phaù caùc nguyeân töû Si trong vuøng chuyeån tieáp. TRANG : 1
Keát quaû cuûa phaûn öùng daây chuyeàn naøy laøm xuaát hieän ngaøy caøng nhieàu ñieän töû chaûy vaøo N1 qua P1 vaø ñeán cöïc döông cuûa nguoàn ñieän ngoaøi gaây neân hieän töôïng daãn ñieän aøo aït, J2 trôû neân maët gheùp daãn ñieän, baét ñaàu töø moät ñieåm ñoù ôû xung quanh cöïc G roài phaùt trieån ra toaøn boä maët gheùp vôùi toác ñoä khoaûng 1cm/100 s. Ñieän trôû cuûa Thyristor khoaûng 100k khi ôû traïng thaùi khoùa, coøn traïng thaùi môû khoaûng 0.01. + 1 10V - J1 J2 J3 P1 N1 P2 N2 k A K Hình I.13 G Sô ñoà maïch SCR ñieån hình. Hình treân laø moät phöông phaùp môû Thyristor ñôn giaûn. Khi nhaán S1(noái R1 vôùi cöïc coång) thì Thyristor môû khi Ig >= Igst. Vaø thöôøng laáy Ig=(1.11.2)Igst. Ñieän trôû R1 ñöôïc tính laø : R1 = E/(1.1 1.2)Igst R2 = 100 1000 Trong ñoù Igst laø giaù trò cho doøng ñieàu khieån ghi trong soå tay tra cöùu Thyristor. Toùm laïi Thyristor môû khi : VAK >1V vaø Ig >= Igst. Thôøi gian môû ton laø thôøi gian caàn thieát ñeå thieát laäp doøng ñieän chính chaûy qua Thyristor, tính töø thôøi ñieåm phoùng doøng Ig vaøo cöïc ñieàu khieån vaø thôøi gian keùo daøi khoaûng 10s. b. Khoùa Thyristor. Moãi moät khi Thyristor daõ môû thì noù khoâng phuø thuoäc vaøo doøng Ig nöõa. Ñeå khoùa Thyristor, coù hai caùch : TRANG : 2
* Laøm giaûm giaù trò doøng ñieän laøm vieäc xuoáng döôùi giaù trò doøng duy trì IH. * Ñaët moät ñieän aùp ngöôïc leân Thyristor (thöôøng söû duïng ). Khi VAK < 0v thì J1, J3 phaân cöïc ngöôïc coøn J2 phaân cöïc thuaän. Caùc ñieän töû, tröôùc thôøi ñieåm ñaûo cöïc tính VAK , ñang coù maët taïi P1, N1, P2, giôø ñaûo chieàu haønh trình, taïo neân doøng ñieän ngöôïc chaûy töø Cathode veà Anode, veà cöïc aâm cuûa nguoàn ñieän aùp ngoaøi. Nhö hình ta thaáy töø t0 ñeán t1, doøng ngöôïc khaù lôùn , sau ñoù J1 roài J3 trôû neân caùch ñieän. Coøn laïi moät ít ñieän töû bò giöõ laïi giöõa hai maët gheùp J1 vaø J3, hieän töôïng khueách taùn seõ laøm cho chuùng maát daàn ñi cho ñeán heát, ñoàng thôøi J2 khoâi phuïc laïi tính chaát cuûa maët gheùp ñieàu khieån. Thôøi gian toff ñöôïc tính töø khi baét ñaàu xuaát hieän doøng ngöôïc (t0) cho tôùi doøng ñieän ngöôïc baèng 0(t2), trong khoaûng thôøi gian naøy neáu noù ñöôïc ñaët ñieän aùp VAK thuaän, leân Thyristor, thì Thyristor cuõng khoâng môû, toff keùo daøi trong khoaûng vaøi chuïc s. Thyristor môû +VAK Thyristor khoùa. i I t Ing max U toff Ung Hình0 I.14 t Caùc daïng soùng ñieän aùp khi taét SCR. TRANG : 3
3. Ñaëc tuyeán Volt-Ampe cuûa Thyristor. I(A) 3 2 Uz 0 1 Uch U (v) 4 Hình I.15 Ñaët tính volt – ampe cuûa Ñaëc tính Volt -Ampe cuûa Thyristor goàm 4 ñoaïn : Ñoaïn 1 : ÖÙng vôùi traïng thaùi Thyristor khoùa, chæ coù doøng ñieän roø chaïy qua Thyristor. Khi U taêng leân ñeán Uch (ñieän aùp chuyeån traïng thaùi ) - quaù trình baét ñaàu taêng tröôûng nhanh choùng cuûa doøng ñieän, Thyristor chuyeån sang traïng thaùi môû. Ñoaïn 2 : Giai ñoaïn naøy phaân cöïc cuûa thuaän cuûa Thyristor. Trong giai ñoaïn naøy moãi löôïng taêng tröôûng nhoû cuûa doøng ñieän öùng vôùi moät löôïng giaûm lôùn cuûa ñieän aùp ñaët leân Thyristor. Ñoaïn naøy ñöôïc goïi laø ñieän trôû aâm. Ñoaïn 3 : ÖÙng vôùi traïng thaùi môû cuûa Thyristor. Khi naøy caû ba maët gheùp ñeàu ñöôïc phaân cöïc thuaän. Luùc naøy giaù trò doøng chaûy qua TRANG : 13
Thyristor chæ coøn phuø thuoäc vaøo ñieän trôû cuûa maïch ngoaøi vaø ñieän aùp rôi treân Thyristor khoaûng 1V. Thyristor ñöôïc giöõ ôû traïng thaùi môû khi doøng ñieän I vaãn lôùn hôn doøng duy trì (IH). Ñoaïn 4 : laø traïng thaùi Thyristor bò ñaët döôùi moät ñieän aùp ngöôïc vaø Ing baèng vaøi chuïc mA. Neáu U = Uz thì Thyristor bò hö. 4. Nhöõng toån hao cuûa Thyristor. * Toån hao do doøng ñieän thuaän khi Thyristor ôû traïng thaùi môû vaø khoùa. * Toån hao do doøng ñieän ngöôïc. * Toån hao do chuyeån maïch. Baèng phöông phaùp tuyeán tính hoùa ñöôøng ñaëc tính ta coù theå ñeå tính ñöôïc toån hao do doøng ñieän thuaän gaây ra khi noù ôû traïng thaùi khoùa :  1 1 T pth  uth idt  I 0U thtb  GthtbU th 2 0 Trong ñoù : Pth laø giaù trò coâng suaát trung bình khi Thyristor ôû traïng thaùi khoùa vaø ñieän aùp treân noù laø ñieän aùp thuaän. 1 ,Uthtb, Uth laàn löôït laø khoaûng thôøi gian, giaù trò ñieän aùp trung bình, ñieän aùp hieäu duïng maø ñieän aùp ñaët treân noù laø ñieän aùp thuaän. uth , I laø giaù trò töùc thôøi cuûa aùp vaø doøng khi Thyristor bò khoùa. 5. Caùc thoâng soá cô baûn caàn quan taâm ñeå choïn Thyristor. * Doøng ñieän thuaän ñònh möùc Imax. Neáu giaù trò qua Thyristor lôùn hôn giaù trò Imax thì noù seõ bò hö * Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi Ungmax Ñaây laø ñieän aùp lôùn nhaát maø Thyristor chöa bò ñaùnh thuûng. Neáu Thyristor coù Ung > Ungmax thì noù bò hoûng. * Ñieän aùp rôi U (V) * Doøng ñieän ñieàu khieån cöïc G (mA) Ñeå Thyristor coù theå daãn ñieän trong tröôøng ñieän theá UAK thaáp thì phaûi coù doøng ñieän kích cho cöïc coång (gate). Duøng IGmin laø trò doøng kích nhoû nhaát ñuû ñeå ñieàu khieån Thyristor daãn ñieän vaø doøng IGmin TRANG : 14
coøn tuøy thuoäc vaøo coâng suaát cuûa Thyristor, neáu Thyristor coù coâng suaát caøng lôùn thì IGmin caøng lôùn. Thoâng thöôøng IGmin = (1ñeán vaøi chuïc mA). * Toác ñoä taêng doøng ñieän di/dt (A/s) * Toác ñoä taêng ñieän aùp du/dt (V/s) * Doøng ñieän roø Ico (mA) 6. Baûo veä quaù ñieän aùp. Thyristor raát nhaïy caûm vôùi ñieän aùp quaù lôùn so vôùi ñieän aùp ñònh möùc (goïi laø quaù ñieän aùp ). Coù hai loaïi nguyeân nhaân gaây neân quaù ñieän aùp : Nguyeân nhaân beân trong : ñoù laø söï tích tuï ñieän tích trong caùc lôùp baùn daãn. Khi khoaù thyristor baèng ñieän aùp ngöôïc, caùc ñieän tích noùi treân ñoåi ngöôïc laïi haønh trình, taïo ra doøng ñieän ngöôïc trong khoaûng thôøi gian raát ngaén (hình I.16a) .Söï bieán thieân nhanh choùng cuûa doøng ñieän ngöôïc gaây ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng raát lôùn trong caùc ñieän caûm, luoân luoân coù cuûa ñöôøng daây nguoàn daãn ñeán caùc thyristor. Do ñoù giöõa anode vaø cathode cuûa thyristor xuaát hieän quaù ñieän aùp. Nguyeân nhaân beân ngoaøi: nhöõng nguyeân nhaân naøy thöôøng xaûy ra ngaåu nhieân nhö khi caét khoâng taûi moät maùy bieán aùp treân ñöôøng daây, khi moät caàu chì baûo veä nhaûy, coù saám seùt. Ñeå baûo veä quaù ñieän aùp ngöôøi ta thöôøng duøng maïch RC, chuùng ñöôïc maéc nhö hình I.16b: i t R SCR uAC C t Hình I.16a Hình I.16b TRANG : 15
7. ÖÙng duïng : Duøng trong caùc maïch ñieàn khieån ñoäng cô, trong caùc maïch baùo ñoäng… TRANG : 16