Redresseur à thyristor

Source : Ali Bazzi, département de génie électrique, Université du Connecticut, Storrs, CT.

Semblable à diodes, thyristors, également appelés redresseurs silicium commandé (SCR), pass actuels dans une seule direction de l’anode à la cathode et obstrue l’écoulement du courant dans l’autre sens. Toutefois, passage actuel peut être contrôlée par une « porte » terminale, qui nécessite une petite impulsion de courant pour allumer le thyristor afin qu’il puisse commencer à mener.

Thyristors sont des dispositifs de quatre couches, composés de couches alternées de type n et type p, formant ainsi des structures PNPN avec trois jonctions. Le thyristor dispose de trois terminaux ; avec l’anode reliée au matériau de type p de la structure PNPN, la cathode connectée à la couche de type n, et la porte relié à la couche de type p le plus proche de la cathode.

L’objectif de cette expérience est d’étudier un contrôlé axée sur le thyristor redresseur à des conditions différentes et comprendre comment les différents horaires de la tension de sortie porte impulsion affectent le DC.

Le thyristor s’effectue uniquement dans les mêmes conditions comme une diode, en plus de la condition d’avoir une impulsion porte à déclencher le processus de conduction. Par exemple, si une source est connectée en série avec un thyristor et d’une charge résistive, le demi-cycle positive de la source n’est pas assez de tension directe le thyristor ; le thyristor reste inverse biaisée ou éteint jusqu'à ce qu’une impulsion de porte est appliquée. Il commencera alors à mener au cours de ce semestre-cycle. Ainsi, le thyristor dispose de trois terminaux, l’anode (A) et cathode (K) porte (G). Porte pulses sont générés par les circuits « porte voiture » qui animent actuels dans la porte. Le délai entre la source ca zéro traversant la commande d’impulsion de porte s’appelle le « angle de tir », qui est un angle électrique.

La figure 1 montre un circuit redresseur de simple demi-onde thyristor avec une impulsion de génération de circuit (R₁, R₂, D₁, D₂ et C) qui génère des impulsions de courant à la porte du thyristor. Lorsque le pouls est disponible et est « tiré » à un angle de tir qui est un certain retard depuis le passage par zéro de la tension d’entrée V_dans, le thyristor se comporte comme une diode en termes de passage de courant dans un seul sens. Une fois le courant tend vers zéro et le pouls de la porte n’est pas disponible, le thyristor reste inactif jusqu'à ce que le courant est à nouveau positif et une impulsion de porte est déclenchée.

Dans cette expérience, nous allons étudier un contrôlé axée sur le thyristor redresseur à angles de tir différents. Les tensions de sortie moyen pour différents angles sont comparées pour étudier l’effet de contrôler le temps de mise en marche sur la tension de sortie DC moyen.

Figure 1 : Redresseur avec SCR et charge résistive.

ATTENTION : Lors de cette expérience, ne pas toucher n’importe quelle partie du circuit pendant que sous tension. Ne mettez pas de terre le thyristor.

Pour cette expérience, le transformateur variable (thyristor) à un low frequency de 60 Hz et le pic de 35 V est utilisé comme la principale source d’AC.

1. le programme d’installation

1. Avant de commencer, connecter la sonde différentielle au canal qu’une seule étendue.
   1. Réglez le bouton sur l’atténuation de la sonde différentielle à 1/20 (ou 20 X).
2. Dans le menu de canal de champ d’application, définissez la sonde comme à 10 X, à moins que 20 X est disponible pour la sonde différentielle. Si vous choisissez 10 X, multipliez manuellement toute les mesures ou les résultats par deux pour atteindre les 20 X désiré.
3. Pour configurer le thyristor, assurez-vous que la sortie VARIAC (il ressemble à une prise régulière) n’est pas connectée à un câble.
   1. Garder le VARIAC et veillez à ce que son bouton est réglé à zéro.
   2. Réglez progressivement le bouton VARIAC à environ 15 % sortie.
4. Avant de raccorder la sonde différentielle du circuit, relier les bornes de la sonde et ajuster sa forme d’onde mesurée sur l’écran pour afficher zéro tension d’offset.
5. Connectez le câble de sortie pour le VARIAC et la sonde de tension différentielle à travers les fiches bananes sortie VARIAC.
   1. Allumer le VARIAC.
   2. Ajustez légèrement la VARIAC pour atteindre 35V crête.
6. Prendre un exemplaire de V_à utiliser pour la référence. Montrent deux à cinq cycles fondamentaux.
7. Désactiver le transfo variable. Ne réglez pas son cadre de bouton pour le reste de l’expérience.

2. redresseur SCR Circuit avec charge résistive et zéro Angle de tir

1. Le composant principal de redresseur est le SCR (S), qui est un TYN058. La résistance de charge (R) est Ω 51. Le circuit de commande SCR est enfermé dans la zone en pointillés de la figure 1.
2. Le circuit de commande utilise des diodes (1N4004), une résistance de 1 kΩ (R,₁), une résistance de contrôle qui est modifié manuellement (R₂) et un condensateur de 1 µF céramique (pas de polarité) (C).
   1. Assurez-vous que les polarités SCR et diode sont correctes. Le tableau de bord sur la diode est à la cathode, tandis que l’affectation des broches SCR est illustrée à la Fig. 2.
3. Sur le proto Conseil, construire le circuit représenté sur la Fig. 1. Utilisez un court circuit au lieu de R₂.
4. Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-_out.
5. Allumer le VARIAC.
6. Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer V_out pour le même nombre de cycles fondamentaux qui ont été capturés pour V_en. Faites une copie de l’onde.
   1. Mesurer la moyenne ou moyenne V_out.
   2. Zoom entre le point de bifurcation SCR et le prochain point de sa mise en marche SCR. Mesurer la différence de temps en utilisant les curseurs de portée. Faites une copie de la forme d’onde.
7. Garder la connexion de la sonde différentielle et autres connexions circuit identique pour la partie suivante.
8. Désactiver le transfo variable. Ne changez pas le réglage de la tension transformateur variable.

Figure 2 : Affectation des broches de la SCR

3. redresseur SCR Circuit avec charge résistive et l’Angle de tir Non nulle

Deux résistances différentes serviront de R₂. Les valeurs doivent être entre 100 et 1000 Ω. La résistance peut lire le code de couleur de résistance, ou mesuré avec un multimètre numérique.

1. Angle de réglage #1 (petit R₂)
   1. Supprimer le court circuit, qui a déjà été utilisé au lieu de R₂.
   2. Relier la valeur faible résistance R₂.
   3. Allumer le VARIAC.
   4. Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer V_out pour le même nombre de cycles fondamentaux capturée pour V_en. Faites une copie de l’onde.
   5. Mesurer la moyenne ou moyenne V_out.
   6. Zoom entre le point de bifurcation SCR et le prochain point de sa mise en marche SCR. Mesurer la différence de temps en utilisant les curseurs de portée. Faites une copie de la forme d’onde.
   7. Garder la connexion de la sonde différentielle et autres connexions circuit identique pour la partie suivante.
   8. Désactiver le transfo variable. Ne pas démonter le circuit ou modifier le réglage de tension transformateur variable.
2. Angle de réglage #2 (petit R₂)
   1. Remplacer R₂ avec la plus grande résistance de valeur.
   2. Allumer le VARIAC.
   3. Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer V_out pour le même nombre de cycles fondamentaux capturée pour V_en. Faites une copie de l’onde.
   4. Mesurer la moyenne ou moyenne V_out.
   5. Zoom entre le point de bifurcation SCR et le prochain point de sa mise en marche SCR. Mesurer la différence de temps en utilisant les curseurs de portée. Faites une copie de la forme d’onde. La valeur moyenne devrait être ce qu’on attend de cette équation :
      <V_out> =V₀[1+cos(α)] / (2π) (1)
      qui est un peu moins de la moitié de la tension de crête de l’entrée.
   6. Désactiver le transfo variable. Démonter le circuit et redéfinir les paramètres VARIAC sur zéro.

La forme d’onde de la tension d’entrée AC est haché jusqu'à l’angle de tir. Les relations importantes de la moyenne de sortie tension et cuisson des angles pour différents redresseurs SCR avec entrée V_en= V₀ cos (ωt) sont :

• Charge SCR et R unique : <V_out> =V₀[1+cos(α)] / (2π) (2)

• Pont SCR et R chargement : <V_out> = V₀[1+cos(α)] /π (3)

• Pont de SCR, charge de courant source : <V_out> = 2V₀ cos(α) /π (4)

Comme l’angle de tir augmente, la moyenne ou la tension continue en sortie diminue à mesure que l’onde de tension de sortie à travers la charge résistive est une version coupée de l’entrée.

SCR était fréquents dans les anciennes alimentations DC nécessitant une tension de sortie DC variable de l’entrée de ca. En ajustant la résistance R₂ dans le circuit ci-dessus, il est possible d’ajuster la moyenne V_dehorset à cet effet un réglable alimentation DC résultats. SCRs ne sont pas courant plus en alimentations DC car ils passer à la fréquence d’entrée ligne (généralement 50 ou 60 Hz) et de nouvelles fournitures interrupteur à 10 s ou 100 s de kHz, ce qui rend la tension de sortie afin d’extraire la composante DC beaucoup plus facile avec les petits condensateurs de filtrage s. Cependant, SCRs restent les mêmes dans les onduleurs de haute tension où la fréquence de découpage peut être faible, à la fréquence de ligne depuis beaucoup de haute tension et haute actuelle SCR est disponibles sur le marché.