JoVE Logo

Sign In

מאמת תיריסטור

Overview

מקור: עלי באזי, המחלקה להנדסת חשמל, אוניברסיטת קונטיקט, סטורים, CT.

בדומה לדיודות, תיריסטורים, הנקראים גם מפסקים מבוקרי סיליקון (SCRs), עוברים זרם בכיוון אחד מהאנודה לקתודה וחוסמים את זרימת הזרם בכיוון השני. עם זאת, המעבר הנוכחי יכול להיות נשלט דרך מסוף "שער", אשר דורש פעימה זרם קטן כדי להפעיל את thyristor, כך שהוא יכול להתחיל ניצוח.

תיריסטורים הם התקנים בעלי ארבע שכבות, המורכבים משכבות לסירוגין של חומר מסוג n ו- p, ובכך יוצרים מבני PNPN עם שלושה צמתים. לתיריסטור שלושה מסופים; עם האנודה המחוברת לחומר מסוג p של מבנה PNPN, הקתודה המחוברת לשכבה מסוג n והשער המחובר לשכבה p-type הקרובה ביותר לקתודה.

מטרת הניסוי היא לחקור מאמת חצי גלים מבוקר המבוסס על תיריסטור בתנאים שונים, ולהבין כיצד תזמונים שונים של פעימת השער משפיעים על מתח היציאה של DC.

Principles

thyristor רק מתנהל באותם תנאים כמו דיודה, בנוסף למצב של דופק שער כדי להפעיל את תהליך ההולכת. לדוגמה, אם מקור AC מחובר בסדרה עם thyristor ועומס התנגדות, חצי מחזור חיובי של המקור אינו מספיק כדי קדימה הטיה thyristor; התיריסטור יישאר מוטה לאחור או כבוי עד פולס שער מוחל. לאחר מכן הוא יתחיל לנצח במהלך חצי המחזור הזה. לפיכך, לתיריסטור שלושה מסופים, אנודה (A), קתודה (K) ושער (ז). פולסים שער נוצרים על ידי מעגלי "כונן שער" המניעים את הזרם לתוך השער. העיכוב בין מקור AC אפס חוצה את פקודת פעימת השער מכונה "זווית ירי" שהיא זווית חשמלית.

Fig.1 מציג מעגל תיקון תיריסטור חצי גל פשוט עם מעגל יצירת פעימות (R1, R2, D1, D2 ו- C) המייצר פולסים נוכחיים בשער התיריסטור. כאשר הדופק זמין והוא "ירה" בזווית ירי שהיא תקופת עיכוב מסוימת מן חציית אפס של מתח הכניסה Vב,thyristor מתנהג כמו דיודה במונחים של עובר זרם בכיוון אחד. ברגע שהזרם מגיע לאפס ופעימת השער אינה זמינה, התיריסטור יישאר כבוי עד שהזרם יהיה חיובי שוב ופעימת שער תיור.

בניסוי זה, נחקור מאמת חצי גלים מבוסס תיריסטור מבוקר בזוויות ירי שונות. מתחי היציאה הממוצעים לזוויות שונות מושוים לחקר ההשפעה של שליטה בזמן ההפעלה על מתח היציאה הממוצע של DC.

Figure 1
איור 1: מקטן חצי גל עם SCR ועומס התנגדותי.

Procedure

שימו לב: במהלך ניסוי זה, אין לגעת בשום חלק של המעגל בזמן אנרגיה. אל תקרקע את ה-VARIAC.

לניסוי זה, שנאי המשתנה (VARIAC) בתדר נמוך של 60 הרץ ושיא של 35 V משמש כמקור AC העיקרי.

1. התקנה

  1. לפני שתתחיל, חבר את הבדיקה הדיפרנציאלית לערוץ טווח אחד.
    1. הגדר את הלחצן בגשוש הדיפרנציאלי ל- 1/20 (או 20X) של ההפחתה.
  2. בתפריט ערוץ הטווח, הגדר את הבדיקה להיות ב 10X אלא אם כן 20X זמין עבור בדיקה דיפרנציאלית. אם נבחר 10X, הכפל באופן ידני את כל המדידות או התוצאות בשתיים כדי להגיע לפי 20 הרצוי.
  3. כדי להגדיר את ה-VARIAC, ודא שפלט VARIAC (נראה כמו כלי קיבול רגיל) אינו מחובר לכבל כלשהו.
    1. שמור את VARIAC כבוי ולוודא הידית שלה מוגדרת לאפס.
    2. התאם לאט את ידית VARIAC לסביבות 15% תפוקה.
  4. לפני חיבור הגשושית הדיפרנציאלית למעגל, קשרו את מסופי הגשושית והתאמו את צורת הגל הנמדדת שלה על המסך כדי להציג מתח היסט אפסי.
  5. חבר את כבל היציאה ל- VARIAC, ואת בדיקת המתח הדיפרנציאלי על פני תקעי הבננה פלט VARIAC.
    1. הפעל את ה-VARIAC.
    2. התאימו מעט את ה-VARIAC כדי להגיע לשיא של 35V.
  6. קח עותק של Vב לשימוש לעיון. הצג שניים עד חמישה מחזורים בסיסיים.
  7. כבה את ה-VARIAC. אל תתאים את הגדרת הידית שלו להמשך הניסוי.

2. מעגל SCR מתיקון חצי גל עם עומס התנגדותי וזווית ירי אפס

  1. רכיב הממיין העיקרי הוא SCR (S), שהוא TYN058. נגד העומס(R)הוא 51 Ω. מעגל הבקרה SCR מוקף בתיבה המנוקדת של איור 1.
  2. מעגל הבקרה משתמש בדיודות (1N4004), נגד 1 kΩ (R1), נגד בקרה שמשתנה באופן ידני (R2), ו קבל קרמי (ללא קוטביות) 1 μF(C).
    1. ודא שהקוטביות של SCR ודיודה נכונות. המקף על הדיודה נמצא בקתודה בעוד שהקצאת סיכת SCR מוצגת ב- Fig. 2.
  3. על לוח הפרוטו, בנה את המעגל המוצג בתאנה 1. השתמש בקיצור במקום R2.
  4. חבר את גשושית המתח הדיפרנציאלית על פני נגד העומס כדי לצפות במתח היציאה, Vהחוצה.
  5. הפעל את ה-VARIAC.
  6. התאם את בסיס הזמן בטווח כדי להציג את Vהחוצה עבור אותו מספר של מחזורים בסיסיים שנלכדו עבור Vב-. הפוך עותק של צורות הגל.
    1. מדוד את ה- Vהממוצע או הממוצע החוצה .
    2. התקרב בין נקודת ההפעלה SCR לנקודת ההפעלה הבאה של SCR. מדוד את הפרש השעות באמצעות סמני הטווח. הפוך עותק של צורת הגל.
  7. שמור את חיבור הגשושית הדיפרנציאלית וחיבורי מעגלים אחרים זהים לחלק הבא.
  8. כבה את ה-VARIAC. אל תשנה את הגדרת המתח VARIAC.

Figure 2
איור 2: הצמדת המשימה של SCR.

3. מעגל SCR מתיקון חצי גל עם עומס התנגדותי וזווית ירי לא אפס

שני נגדים שונים ישמשו כ- R2. הערכים צריכים להיות בין 100 ל- 1000 Ω. ההתנגדות יכולה לקרוא את קוד צבע ההתנגדות, או נמדד באמצעות מולטימטר דיגיטלי.

  1. הגדרת זווית #1 (Rקטן 2)
    1. הסר את קצר, אשר שימש בעבר במקום R2.
    2. חבר את ערך ההתנגדות הקטן עבור R2.
    3. הפעל את ה-VARIAC.
    4. התאם את בסיס הזמן בטווח כדי להציג V החוצה עבור אותו מספר של מחזורים בסיסיים שנתפסו עבור Vב-. הפוך עותק של צורות הגל.
    5. מדוד את ה- Vהממוצע או הממוצע החוצה .
    6. התקרב בין נקודת ההפעלה SCR לנקודת ההפעלה הבאה של SCR. מדוד את הפרש השעות באמצעות סמני הטווח. הפוך עותק של צורת הגל.
    7. שמור את חיבור הגשושית הדיפרנציאלית וחיבורי מעגלים אחרים זהים לחלק הבא.
    8. כבה את ה-VARIAC. אין לפרק את המעגל או לשנות את הגדרת המתח VARIAC.
  2. הגדרת זווית #2 (Rקטן 2)
    1. החלף את R2 בנגד בעל הערך הגדול יותר.
    2. הפעל את ה-VARIAC.
    3. התאם את בסיס הזמן בטווח כדי להציג V החוצה עבור אותו מספר של מחזורים בסיסיים שנתפסו עבור Vב-. הפוך עותק של צורות הגל.
    4. מדוד את ה- Vהממוצע או הממוצע החוצה .
    5. התקרב בין נקודת ההפעלה SCR לנקודת ההפעלה הבאה של SCR. מדוד את הפרש השעות באמצעות סמני הטווח. הפוך עותק של צורת הגל. הערך הממוצע צריך להיות מה שמצופה ממשוואה זו:
      < V>=V0[1+cos(α)]/(2π) (1)
      שהוא קצת פחות ממחצית מתח השיא של הכניסה.
    6. כבה את ה-VARIAC. פירוק המעגל והחזר את הגדרת VARIAC לאפס.

Results

צורת גל מתח הכניסה AC קצוצה עד זווית הירי. קשרים חשובים של מתח היציאה הממוצע וזוויות ירי עבור מפלטני SCR שונים עם קלט Vב= V0 cos(ωt) הם:

• עומס SCR ו- R יחיד: <V>=V0[1+cos(α)]/(2π) (2)

• גשר SCR ועומס R: <V>= V0[1+cos(α)]/π (3)

• גשר SCR, עומס המקור הנוכחי: <V>= 2V0 cos(α)/π (4)

ככל שזווית הירי גדלה, המתח הממוצע או DC בפלט פוחת ככל שצורת גל מתח היציאה על פני העומס ההתנגדותי היא גרסה קצוצה של הקלט.

Application and Summary

SCR של היו נפוצים ספקי כוח DC ישנים יותר שדרשו מתח יציאה DC משתנה מקלט AC. על ידי התאמת הנגד R2 במעגל הנ"ל, ניתן להתאים את ה- V הממוצע החוצהולתוצאות אספקת חשמל DC מתכווננת. SCRs אינם נפוצים יותר ב- DC ספקי כוח כפי שהם עוברים בתדר קו הכניסה (בדרך כלל 50 או 60 הרץ), וספקי מתח חדשים לעבור ב 10 s או 100 s של kHz מה שהופך את סינון מתח היציאה כדי לחלץ את רכיב DC הרבה יותר קל עם קבלים קטנים יותר. עם זאת, SCRs עדיין נפוצים ממירי מתח גבוה שבו תדירות המיתוג יכול להיות נמוך בתדר הקו מאז מתח גבוה רבים SCR של זרם גבוה זמינים בשוק.

Tags

ThyristorSilicon Controlled RectifierSCRLight DimmersMotor Speed ControllersVoltage RegulatorsDiodeAnodeCathodeGateCurrent FlowLatching ThresholdRectifyAC PowerPNPN StructureCircuitLoad

Skip to...

0:06

Overview

1:19

Principles of the Thyristor Rectifier

3:36

Equipment Setup

5:45

Half-Wave Rectifier Thyristor Circuit with Zero Firing Angle

7:01

Half-Wave Rectifier Thyristor Circuit with Non-zero Firing Angle

8:29

Results

9:06

Applications

10:08

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

מאמת תיריסטור

Electrical Engineering

17.6K Views

article

אמצעי זהירות חשמליים וציוד בסיסי

Electrical Engineering

144.8K Views

article

אפיון רכיבים מגנטיים

Electrical Engineering

15.1K Views

article

מבוא ללוח עמודי החשמל

Electrical Engineering

12.5K Views

article

ממיר האצת DC/DC

Electrical Engineering

57.1K Views

article

ממיר DC/DC Buck

Electrical Engineering

21.2K Views

article

ממיר Flyback

Electrical Engineering

13.3K Views

article

רובוטריקים חד פאזיים

Electrical Engineering

20.2K Views

article

מפסקים חד פאזיים

Electrical Engineering

23.5K Views

article

מהפך חד פאזי

Electrical Engineering

18.0K Views

article

מנועי DC

Electrical Engineering

23.5K Views

article

אפיון מנוע אינדוקציה AC

Electrical Engineering

11.7K Views

article

מכונת אינדוקציה AC הניזונה מ- VFD

Electrical Engineering

7.0K Views

article

סינכרון מחשב סינכרוני AC

Electrical Engineering

21.6K Views

article

אפיון מכונה סינכרוני AC

Electrical Engineering

14.3K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved