サイリスタ整流器

ソース: アリ バッツィ、電気工学科大学コネチカット州ストーズ、ct 検査

ダイオードと同様に、サイリスタ、シリコン制御レクティファイヤ (Scr) とも呼ばれる陽極から陰極に電流を一方向を渡すし、他の方向に電流の流れをブロックします。しかし、現在の通路はゲートを通過」「ターミナル、ので、導電性サイリスタ オンに小さな電流パルス必要とする制御できます。

サイリスタ、n 型の交互になる層と p 型材料から成る 4 層デバイスですそれにより 3 つの接点の PNPN 構造を形成します。サイリスタには 3 つのターミナル;PNPN 構造の p 型材に接続して陽極、陰極が n 型層に接続し、門が最寄りのカソード p 型層に接続されています。

この実験の目的は、異なる条件下で制御サイリスタ半波整流器を研究し、ゲート パルス影響 DC 出力電圧の異なるタイミングを理解することです。

サイリスタはゲート パルス伝導プロセスをトリガーするを持っていることの条件に加えて、ダイオードと同じ条件の下で実施しています。たとえば、もしサイリスタと抵抗負荷と直列に AC 電源を接続すると、ソースの正の半サイクルが十に順方向バイアス サイリスタ;サイリスタまま逆バイアスまたはゲート パルスが適用されるまでオフします。それが半サイクルの実施が開始されます。したがって、サイリスタは 3 つの端子をアノード (A)、カソード (K)、ゲート (G)。パルスをゲートは、ゲートに電流「ゲート ドライブ」の回路によって生成されます。AC 電源 0 門パルス コマンドを横断間の遅延を電気角である「発射角」と呼びます。

図 1 は、サイリスタのゲートに電流パルスを生成する回路 (R₁, R₂D₁, D₂、およびC) を生成するパルスで簡単な半波サイリスタ整流回路を示しています。パルスがありV_の入力電圧のゼロ交差から特定の遅延時間である発射角度で「クビ」は、サイリスタは通過電流を一方向の面でダイオードのように動作します。電流がゼロになるし、門のパルスは、サイリスタは消灯のまま現在は再び正、ゲート パルスが発射されるまで。

この実験では、我々 は異なる発火角度で制御サイリスタ半波整流器を検討します。別の角度の平均出力電圧は DC 出力の平均電圧ターンオン時間を制御する効果と比較されます。

SCR と抵抗負荷図 1: 半波整流器です。

注意: この実験中に通電中の回路の任意の部分に触れないでください。変圧器が接地します。

この実験のため 60 Hz のユーザヘと 35 V のピークで可変トランス (変圧器) は、メインの AC 電源として使用されます。

1. セットアップ

1. 始める前に、1 つのスコープ チャンネルに差動プローブを接続します。
   1. 1/20 (または 20 X) 差動プローブの減衰のボタンを設定します。
2. スコープ チャンネル メニューで 20 X が差動プローブの使用可能な限り、10 X とプローブを設定します。場合 10 X を選択すると、手動で任意の測定や結果 2 倍希望 X 20 に到達します。
3. セットアップは、変圧器を VARIAC の出力 (通常容器のように見える) が任意のケーブルに接続されていないことを確認します。
   1. VARIAC オフにしておくし、そのノブがゼロに設定されていることを確認します。
   2. 約 15% に VARIAC のノブをゆっくりと調整出力。
4. 差動プローブを回路に接続する前にプローブの端末を一緒に結ぶ、ゼロのオフセット電圧を表示する画面で、測定波形を調整します。
5. 変圧器、出力ケーブルに接続し、変圧器間の差動電圧プローブ出力バナナプラグします。
   1. VARIAC を on します。
   2. 35 v ピークを達成するために変圧器をわずかに調整します。
6. V_で使用するための参考のためのコピーを取る。2 ~ 5 の基本的なサイクルを表示します。
7. オフ、VARIAC に。実験の残りのためのノブの設定は調整されません。

2. 半波整流 SCR 回路抵抗負荷や発射角がゼロ

1. 主整流器コンポーネントは SCR (S)、TYN058 であります。負荷抵抗 (R) は 51 Ω です。SCR 制御回路は、図 1 の点線のボックスで囲まれます。
2. 制御回路は、手動で変更された (R₂)、およびセラミック (極性なし) 1 μ F のコンデンサー (C) は、制御抵抗ダイオード (1N4004) 1 kΩ 抵抗 (R₁) を使用します。
   1. SCR とダイオードの極性が正しいことを確認します。ダイオードのダッシュは、SCR のピンアサインは図 2 に示すように陰極で。
3. プロトボード、図 1 に示す回路を作成します。R₂ではなく短絡回路を使用します。
4. _うちVの出力電圧を観察する負荷抵抗の差動電圧プローブを接続します。
5. VARIAC を on します。
6. V_を V_で捕獲された基本的なサイクルの同じ数を表示する範囲の時間の単位を調整します。波形のコピーを作成します。
   1. V_を意味するまたは平均値を測定します。
   2. SCR のターンオフ ポイントと次の SCR 通電ポイントの間にズームします。スコープのカーソルを使用して時間差を測定します。波形のコピーを作成します。
7. 差動プローブ接続とその他の回路接続次の部分のための同じを保ちます。
8. VARIAC の電源を切ります。VARIAC の電圧設定を変更しないでください。

図 2: SCR. のピン配列

3. 半波整流 SCR 回路抵抗負荷と非ゼロ発射角度

2 つの異なる抵抗はR₂として使用されます。値は、100、1000 Ω の間でなければなりません。抵抗のカラーコードを読むことができる抵抗やデジタルマルチメータで測定しました。

1. 角度設定 # 1 (小さなR₂)
   1. R₂の代わりに使用していたショートを削除します。
   2. R₂の小さい抵抗値に接続します。
   3. VARIAC を on します。
   4. 同じV_でキャプチャされた基本的なサイクル数の_うちVを表示する範囲の時間の単位を調整します。波形のコピーを作成します。
   5. V_を意味するまたは平均値を測定します。
   6. SCR のターンオフ ポイントと次の SCR 通電ポイントの間にズームします。スコープのカーソルを使用して時間差を測定します。波形のコピーを作成します。
   7. 差動プローブ接続とその他の回路接続次の部分のための同じを保ちます。
   8. VARIAC の電源を切ります。回路を逆アセンブルしない、または VARIAC 電圧設定を変更します。
2. 角度設定 # 2 (小さなR₂)
   1. R₂を大きな値の抵抗に置き換えます。
   2. VARIAC を on します。
   3. 同じV_でキャプチャされた基本的なサイクル数の_うちVを表示する範囲の時間の単位を調整します。波形のコピーを作成します。
   4. V_を意味するまたは平均値を測定します。
   5. SCR のターンオフ ポイントと次の SCR 通電ポイントの間にズームします。スコープのカーソルを使用して時間差を測定します。波形のコピーを作成します。平均値は、この式から期待されるものをする必要があります。
      <_うちV> =V₀[1+cos(α)]/(2π) (1)
      入力の半分弱のピーク電圧であります。
   6. VARIAC の電源を切ります。回路を分解し、VARIAC の設定をゼロに戻します。

交流入力電圧波形は発射角度までみじん切り。平均の重要な関係は出力電圧と整流器 SCR 別入力_のVの角度を発射 = V₀ cos (ωt)。

• 単一 SCR と R 負荷: <_うちV> =V₀[1+cos(α)]/(2π) (2)

• SCR 橋と R 負荷: <_うちV> = V₀[1+cos(α)]/π (3)

• SCR 橋、電流源負荷: <_うちV> = 2V₀ cos(α)/π (4)

発射角度が増加するにつれて、抵抗負荷出力電圧波形は入力のみじん切りバージョン平均または DC 電圧出力が減少します。

SCR の AC 入力から可変 DC 出力電圧を必要とする古い DC 電源に一般的であった。上記の回路の抵抗R₂を調整すると、 V_を平均を調整することが可能だし、その調整可能な DC 電源供給の結果。Scr は 10 以上 DC 電源の入力ライン周波数 (通常 50 または 60 Hz)、新しい彼らのスイッチとして電源供給スイッチが一般的ではない s や 100 kHz やすく小さいコンデンサーで DC 成分を抽出して出力電圧をフィルタ リングになるのただし、s. Scr は、高電圧インバーター、スイッチング周波数は、以来多くの高電圧ライン周波数で低いことができるし、高現在 SCR は、市場で利用可能でよく食されます。