Włączanie i wyłączanie tyrystora. Włączanie tyrystora przy pomocy kondensatora Cel ćwiczenia;

Transkrypt

1 . Włączanie tyrystora przy pomocy kondensatora Cel ćwiczenia; Zapoznanie się z budową, działaniem i zastosowaniem tyrystora. Zapoznanie się z budową, działaniem i zastosowaniem tyrystora w obwodzie kondensatorem. Czytanie schematów elektrycznych. Obsługa przyrządów pomiarowych i badanie urządzeń elektronicznych, w oparciu o przedstawione schematy układów pomiarowych. Przestrzeganie przepisów bhp podczas ćwiczenia. TEORIA Tyrystor jest to element półprzewodnikowy o trzech złączach wykonanych w jednej płytce półprzewodnika typu P lub N. Ma on trzy elektrody: katodę K, bramkę G i anodę A (rys. 6.18a). Pod względem działania można go uważać za diodę półprzewodnikową sterowaną. Przewodzi on prąd jednokierunkowo, tj. od anody do katody. Elektrodą sterującą jest bramka. Z punktu widzenia użytkownika tyrystor jest wyłącznikiem w, zamykanym za pomocą dodatniego prądu bramki (rys.6.18b). Schemat budowy tyrystora przedstawiono na rys Na płytkę półprzewodnikową typu P, oznaczoną na rysunku przez P 1 nałożono warstwy półprzewodnikowe N 1, N 2, a następnie na N 2 warstwę P 2. Złącza między nimi oznaczono przez Z 1 (N 1 P 1 ), Z 2 (P 1 N 2 ) i Z3 (N 2 P 2 ). Elektroda zewnętrzna P 2 stanowi anodę, a elektroda N 1 - katodę Tyrystor: a) symbol graficzny; b) schemat zastępczy Jeżeli do anody doprowadzimy zacisk ( - ) ze źródła napięcia, a do katody zacisk ( + ), to prąd w tym obwodzie nie popłynie, bo złącza Z l i Z 3 będą działać zaporowo. Jeżeli natomiast anodę połączymy z zaciskiem (+), a katodę z zaciskiem (-) źródła napięcia przez zamknięcie wyłącznika na rys przy otwartym wyłączniku w2, to złącze Z 2 będzie działać zaporowo i prąd również nie popłynie. Układ złączy możemy traktować jako tranzystor o bazie P l Doprowadzając niewielkie napięcie między bramkę P l a katodę N 1 która odgrywa rolę emitera, możemy zniweczyć zaporowe działanie warstwy Z 2 Po zamknięciu wyłącznika w2, przy zamkniętym wyłączniku w1, zaobserwujemy odchylenie wskazówki amperomierza. Na tym polega działanie sterujące tyrystora. Elektroda P 1, nazywana bramką, jest elektrodą sterującą. Tyrystor można wyłączyć nie tylko przez spowodowanie krótkiego spięcia elektrod. Jednym ze sposobów wyłączania tyrystora jest wyłączanie przy pomocy kondensatora naładowanego z odwrotną biegunowością niż napięcie na tyrystorze. Włączanie tyrystora odbywa się w sposób już nam znany. Po naciśnięciu przycisku START popłynie przez elektrodę sterowniczą prąd, który otworzy tyrystor i żarówka się zapali. Przez opornik równocześnie naładuje się kondensator napięciem o zaznaczonej na rysunku biegunowości. Po naciśnięciu przycisku STOP zostanie doprowadzone do tyrystora napięcie z kondensatora o odwrotnej biegunowości niż napięcie na anodzie i katodzie tyrystora. Przez to na krótki czas spadnie prąd płynący przez tyrystor, ten przejdzie w stan nieprzewodności i żarówka zgaśnie. Przeprowadź kontrolę poprawności wykonanego zadania. Zmierz napięcie na kondensatorze, tyrystorze, żarówce, rezystorze po naciśnięciu przycisku START i STOP. Tyrystor jest to element półprzewodnikowy o trzech złączach wykonanych w jednej płytce półprzewodnika typu P lub N. Ma on trzy elektrody: katodę K, bramkę G i anodę Tyrystor konwencjonalny, ser (ang.silicon Controlled Reetifier), to element półprzewodnikowy jednokierunkowy, czterowarstwowy o strukturze PNPN. Inne spotykane w literaturze nazwy tyrystora konwencjonalnego to: tyrystor triodowy, tyrystor blokujący wstecznie, sterowana dioda półprzewodnikowa. Tyrystor SCR jest wyposażony w trzy wyprowadzenia (elektrody) dołączone do trzech warstw półprzewodnika: anodę - A, katodę - K oraz bramkę - G. Wyróżnia się trzy stany pracy tyrystora SCR: stan przewodzenia, stan blokowania, stan zaworowy. 1

2 PROGRAM ĆWICZENIA Przestrzegaj zasad BHP przy pomiarach elektrycznych. Zachowaj ostrożność w czasie ćwiczenia. Sprawdź stan elementów zastosowanych w ćwiczeniu oraz narzędzi. Obwód jest uzupełniony przyciskiem STOP, którym można odbiornik /żarówkę/ wyłączyć. Przez włączenie przycisku START doprowadzimy napięcie do elektrody sterowniczej tyrystora, tyrystor się włączy i żarówka się zapali. Także po zwolnieniu przycisku START żarówka się pali, ponieważ tyrystor pozostaje w stanie włączonym. Przy naciśnięciu przycisku STOP prąd przepływający przez tyrystor spadnie praktycznie do zera, jednak żarówka stale świeci, bowiem Obwód jest zamknięty przyciskiem STOP, który spina anodę i katodę tyrystora. Przy zwolnieniu przycisku STOP żarówka zgaśnie, ponieważ prąd tyrystora spadł i tyrystor się w ten sposób zamknął. Zmierz oporności na tyrystorze miedzy elektrodami oraz napięcia na rezystorach, żarówce i tyrystorze przy wyłączonym i włączonym przełączniku. SCHEMAT ELEKTRYCZNY. Włączanie tyrystora przy pomocy kondensatora Parametry tyrystora: graniczne napięcie przełączania U (BO) - jednostka: V (wolt); dopuszczalne napięcie między anodą a katodą w stanie blokowania UDdop - wartość napięcia, przy której tyrystor dla I G = 0 samoczynnie nie przejdzie w stan przewodzenia; wartość ta zwykle wynosi 0,8 U (BO) dla I G = 0, jednostka: V (wolt); napięcie przebicia U (BR) - jednostka: V (wolt); 2

3 dopuszczalne napięcie wsteczne w stanie zaworowym - najczęściej wynosi 0,8 U (BR), jednostka: V (wolt); maksymalna dopuszczalna wartość prądu w obwodzie głównym tyrystora It - jednostka: A (amper); prąd podtrzymania I H - jednostka: A (amper); maksymalne dopuszczalne straty mocy P Gmax W obwodzie głównym i obwodzie sterującym - jednostka: W (wat); maksymalny prąd bramki I Gmax - jednostka: A (amper); dopuszczalne napięcie U GK - jednostka: V (wolt). Tyrystory SCR są szeroko stosowane w układach sterowania i regulacji oraz jako łączniki, przerywacze w obwodach prądu stałego i zmiennego. Wykorzystuje się je w układach prostowniczych, napędowych, falownikach, przekształtnikach sterowanych fazowo itd. Mogą zastępować łączniki zestykowe: przekaźniki i styczniki lub z nimi współpracować, tworząc łączniki hybrydowe. Na rys. 6.3 przedstawiono charakterystykę napięciowo - prądową złącza bramka - katoda, na podstawie której można wyróżnić obszary: obszar nieprzełączania tyrystora - wartości prądów i napięć zawierające się w tym obszarze, nie spowodują załączenia żadnego tyrystora danego typu, niezależnie od temperatury, obszar możliwych przełączeń - przełączenie tyrystora może wystąpić tylko w wybranych egzemplarzach określonego typu tyrystora, obszar pewnych przełączeń - obszar wartości napięć i prądów bramkowych gwarantujących przełączenie ze stanu blokowania do stanu przewodzenia wszystkich tyrystorów danego typu. Rys Charakterystyka napięciowo-prądowa złącza bramkakatoda: I - obszar nieprzełączania tyrystora, II - obszar możliwych przełączeń tyrystora, III - obszar pewnych przełączeń tyrystora Nie należy stosować napięć i prądów bramkowych o wartościach znajdujących się w obszarze powyżej krzywej określającej szczytowe wartości strat mocy P GM, ponieważ może to spowodować uszkodzenie obwodu bramkowego tyrystora. Odpowiedz na pytania 1. Wymień parametry tyrystora. 2. Omów proces załączania tyrystora. 3. W jakich stanach pracy może znajdować się tyrystor? 3

4 Zespół Szkół Mechanicznych w Namysłowie Eksploatacja urządzeń elektronicznych Temat ćwiczenia: Włączanie tyrystora przy pomocy kondensatora Imię i nazwisko Nr ćw 6 Data wykonania Klasa 2TEZ Grupa Zespół OCENY Samoocena Wykonanie Ogólna CEL ĆWICZENIA; PLAN DZIAŁANIA Wykaz materiałów Wykaz narzędzi i sprzętu Wykaz aparatury kontrolno-pomiarowej. SCHEMAT Włączanie tyrystora przy pomocy kondensatora 4

5 TABELE POMIAROWE Tyrystor 1 A-K R/Ω K-A R/Ω K-G R/Ω G- K R/Ω A-G R/Ω G-A R/Ω Odpowiedz na pytania 1. Wymień parametry tyrystora. 2. Omów proces załączania tyrystora. 3. W jakich stanach pracy może znajdować się tyrystor? WNIOSKI I SPOSTRZEŻENIA 5