Przepięcia i sieci odciążające

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Przepięcia i sieci odciążające"

Judyta Sobolewska
7 lat temu
Przeglądów:

1 Pzepięcia i sieci odciążające Cel ćwiczenia: apoznanie sudenów z zjawiskami pzepięć komuacyjnych na yysoach i sposobami ochony elemenów półpzewodnikowych, oaz poznanie sposobów ochony elemenów w pełni seowalnych (anzysoów). Wsęp eoeyczny: ) Pzepięcia łączeniowe i komuacyjne ozóżniamy dwa odzaje pzepięć na elemenach półpzewodnikowych: - pzepięcia łączeniowe - wynikające z pocesów zmiany koniguacji układu enegoelekonicznego, największą waość osiągają pzy wyłączaniu nieobciążonego ansomaoa od sieci zasilającej. - pzepięcia komuacyjne - związane są z pocesami zachodzącymi pzy wyłączaniu zawou półpzewodnikowego. Mechanizm powsawania pzepięcia jes aki sam w obu w/w pzypadkach: ozwieamy obwód zawieający indukcyjność, w kóym płynie pąd. a) Pzepięcia łączeniowe: Podczas ozwieania obwodu sony piewonej nieobciążonego ansomaoa po sonie wónej indukuje się wysokie napięcie (powsaje pzepięcie). Ampliuda pzepięcia zależy od ilości enegii zgomadzonej w polu magneycznym ansomaoa, na kóą wpływ ma ampliuda pądu magnesującego. Do ochony elemenów pzed pzepięciami łączeniowymi sosuje się szeegowe obwody C włączone między choniony pzekszałnik, a ansomao (ys. ). ansomao -azowy ansomao 3-azowy ys. Paamey obwodu C dobiea się na podsawie ilości enegii zgomadzonej w polu magneycznym (W max ). W związku z udnością dokładnego okeślenia ilości enegii powodującej pzepięcie pzyjmuje się do obliczeń, iż Wmax powoduje pzepięcie.

2 S S Dla ansomaoa -az. W, dla 3-az.. W, gdzie S - moc pozona π 4π ansomaoa, - względny pąd magnesowania. N Waość pojemności do słumienia pzepięcia oblicza się na podsawie pzyosu enegii: W max C( C max Cp ) W max C [ F] gdzie Cmax - maksymalna/dopuszczalna waość napięcia, Cp - począkowa waość napięcia C. Ls Ls Waość ezysancji dobiea się z wzou: ao -az.,3-az., gdzie Ls - C C x SK0 5 indukcyjność ozposzenia ao LS, x - składowa biena napięcia zwacia w %, SK - πs napięcie skueczne uzwojenia wónego. Moc oponika dobiea się ze wzou: P k( SK ω C) 0 [ W ], gdzie k - współczynnik uwzględniający odkszałcenie kzywej napięcia i wynikającą sąd większą waość pądu 3 k 5, C - pojemność kondensaoa obwodu pzeciwpzepięciowego wyażona w F. b) Pzepięcia komuacyjne: poszczony schema obwodu pzedsawia ys.. C max Cp T Schema układu Pzebiegi napięcia i pądu podczas wyłączania T ys. Podczas wyłączania zawou półpzewodnikowego pąd i T jes pzejmowany pzez obwód komuacyjny, a na zawó zosaje pzyłożone napięcie K. Pąd yysoa zaczyna maleć z pędkością di T /d. Po zmaleniu pądu do zea zaczyna on płynąć pzez zawó w sonę pzeciwną, aż do wyczepania ładunku nadmiaowego Q, kóego waość zależy od 0. Teaz nasępuje poces ekombinacji ładunku eszkowego, kóy pzebiega badzo gwałownie (badzo duże di T /d, a pąd i T maleje od M do 0) powodując pojawienie się pzepięcia komuacyjnego na zawoze. di Napięcie zawou jes wedy: L T K + d Do słumienia pzepięcia komuacyjnego sosuje się szeegowe obwody C wpięe ównolegle do chonionego elemenu. Dla celów pojekowych dobó elemenów sieci pzeciwpzepięciowej dokonuje się na podsawie Tp chaakeysyk monogaicznych, odwzoujących kzywe Tmac cons., T max cons., max cons. we wspólnym układzie τ-υ, z kóych dobieamy współczynniki τ i υ.

3 C ϑ L L τ, gdzie Q di / d,c - pzeliczyć do odpowiedniego układu, spawdzić, czy min Cmax /40 Moc ezysoa obwodu pzeciw pzepięciowego: P K ( M + γ C K, gdzie γ - di / d ) współczynnik zależy od odzaju układu: np. γ dla posownika dwupulsowego, γ 7 dla posownika sześciopulsowego. ) kłady odciążające (snubbes) adaniem układów odciążających elemeny w pełni seowane (np. anzyso) jes polepszenie waunków pacy w pocesach pzełączania zawoów. zyskuje się o pzez zmniejszenie ilości wydzielanej mocy w sukuze półpzewodnikowej, dzięki nachyleniu chaakeysyki pądu (wyłączanie) i napięcia (załączanie) elemenu półpzewodnikowego podczas pocesu pzejściowego. ozóżnia się 3 odzaje układów: - układy odciążające w pocesach załączania - układy odciążające w pocesach wyłączania - układy pzeciwpzepięciowe a) układy odciążające w pocesach wyłączania Schema układu zosał pzedsawiony na ysunku 3. Schema układu Pzebiegi napięcia i pądu podczas wyłączania T ys.3 Podczas pocesu wyłączania anzysoa pąd di C /d maleje ze sałą pędkością, a kondensao obw. odciążającego ładuje się ze sałą pędkością i Cs -i s pzez diodę D S, pzekazując enegię do obwodu C odciążającego. W czasie malenia pądu kolekoa i Cs (dla 0<< ) napięcie C CE Cs icsd C CS 0 S. Napięcie Cs wzasa, aż pzekoczy napięcie zasilania, co wyłącza diodę D S i usala napięcie Cs na waości ównej napięciu zasilania.

4 Waość kondensaoa obwodu odciążającego dobiea się z wzou C S CS (dla ej waości say C całkowie w anzysoze podczas wyłączania są najmniejsze), gdziecs. S należy dobać ak, by szybko ozładowywać kondensao C S, czyli <, gdzie M M - pąd wseczny diody (zwykle około 0% C ), czyli S. 0, C b) układy pzeciwpzepięciowe ysunek 4 pzedsawia układ pzeciw pzepięciowy anzysoa. Paamey ego układu wyznacza się na CΔ L k CE σ u i podsawie waunku enegii sąd: C (współczynniki są zdeiniowane na ku ysunku 4). Waość dobiea się na podsawie sałej czasowej obwodu C, powinna być ona mała, ak by na C usaliło się napięcie pzed ponownym wyłączeniem zawou. Schema układu Pzebiegi napięcia i pądu podczas wyłączania T ys. 4 Schema układu laboaoyjnego do ejesacji T i pzepięć komuacyjnych ys. 5

5 Schema układu do ejesacji pzebiegów CE anzysoa z snubbeami ys. 6 Wykonanie ćwiczenia:. W układzie jak na ysunku 5 zaejesować pzebiegi napięcia na yysoze T podczas wyłączania, dla óżnych sieci pzeciwpzepięciowych C (33Ω C0,05F, 30Ω C0,F, 0Ω C0,F). Napięcie zasilania usawić około 40V.. W układzie jak na ysunku 5 zaejesować pzebieg napięcie na yysoze T bez sieci pzeciwpzepięciowej, usawić napięcie zasilania na waości około 5V. 3. W układzie jak na ysunku 6 zaejesować pzebiegi napięcia CE na anzysoze podczas wyłączania, dla óżnych waości indukcyjności ozposzenia Lσ (Lσ 0mH, Lσ 5mH, Lσ 35mH), bez sieci odciążającej. 4. W układzie jak na ysunku 6 zaejesować pzebiegi napięcia CE na anzysoze podczas wyłączania dla óżnych sieci odciążających S C S ( S 6Ω C S 0,F Lσ 35mH, S 6Ω C S 0,05F Lσ 35mH). 5. W układzie jak na ysunku 6 zaejesować pzebiegi napięcia CE na anzysoze podczas wyłączania dla sieci odciążającej S 6Ω C S 0,F Lσ 35mH i sieci pzeciwpzepięciowej 0Ω C 0F) adania:. Opisać wszyskie zaejesowane pzebiegi. Lieaua: [] Jacek Żyboski, Tadeusz Lipski, Józe Czucha, "abezpieczenia diod i yysoów" WNT Waszawa 985 [] Tunia Henyk, Sminow Andzej, kłady enegoelekoniczne: obliczanie, modelowanie, pojekowanie" WNT Waszawa 98. [3] Tunia Henyk, Winiaski Bolesław, Podsawy Enegoelekoniki WNT Waszawa 994.

Podobne dokumenty

Laboratorium Półprzewodniki, Dielektryki i Magnetyki Ćwiczenie nr 10 Pomiary czasu życia nośników w półprzewodnikach

Laboratorium Półprzewodniki, Dielektryki i Magnetyki Ćwiczenie nr 10 Pomiary czasu życia nośników w półprzewodnikach Laboaoium Półpzewodniki, Dielekyki i Magneyki Ćwiczenie n 10 Pomiay czasu życia nośników w półpzewodnikach I. Zagadnienia do pzygoowania: 1. Pojęcia: nośniki mniejszościowe i większościowe, ównowagowe