Тиристори: принцип роботи, перевірка та характеристики

13.04.2017

Як працюють потужні силові тиристори

У схемах і технічної документації часто використовуються різні терміни і знаки, але не всі початківці електрики знають їх значення. Пропонуємо обговорити, що таке силові тиристори для зварювання, їх принцип роботи, характеристики та маркування цих приладів.

Що таке тиристор та їх види

Багато бачили тиристори в гірлянді «Біжить вогонь», це самий простий приклад описуваного пристрою і як воно працює. Кремнієвий випрямляч або тиристор дуже схожий на транзистор. Це багатошарове напівпровідниковий пристрій, основним матеріалом якого є кремній, найчастіше в пластиковому корпусі. З-за того, що його принцип роботи дуже схожий з ректификационным діодом (випрямні прилади змінного струму або діністори), позначення на схемах часто таке ж — це вважається аналог випрямляча.

Тиристори: принцип роботи, перевірка та характеристики

Фото — Схема гірлянди біжить вогонь

  • ABB замикаються, тиристори (GTO),
  • стандартні SEMIKRON,
  • потужні лавинні типу ТЛ-171,
  • оптронні (скажімо, ТО 142-12,5-600 або модуль МТОТО 80),
  • симетричні МС-106-10,
  • низькочастотні МТТ,
  • симистор BTA 16-600B або ВТ для пральних машин,
  • частотні ТБЧ,
  • зарубіжні TPS 08,
  • TYN 208.

Але в цей же час для високовольтних апаратів (печей, верстатів, іншої автоматики виробництва) використовують транзистори типу IGBT або IGCT.

Тиристори: принцип роботи, перевірка та характеристики

Фото — Тиристор

Але, на відміну від діода, який є двошаровим (PN) тришарового транзистора (PNP, NPN), тиристор складається з чотирьох шарів (PNPN) і цей напівпровідниковий прилад містить три p-n переходу. В такому випадку, діодні випрямлячі стають менш ефективними. Це добре демонструє схема керування тиристорами, а також будь-довідник електриків (наприклад, в бібліотеці можна безкоштовно почитати книгу автора Замятін).

Тиристор – це односпрямований перетворювач змінного струму, тобто він проводить струм тільки в одному напрямку, але на відміну від діода, пристрій може бути зроблено для роботи в якості комутатора розімкнутого ланцюга або у вигляді ректификационного діода постійного електроструму. Іншими словами, напівпровідникові тиристори можуть працювати тільки в режимі комутації і не можуть бути використані як прилади ампліфікації. Ключ на тиристорі не здатний сам перейти в закрите положення.

Кремнієвий керований випрямляч є одним з декількох силових напівпровідникових приладів разом з симістора, діодами змінного струму і однопереходными транзисторами, які можуть дуже швидко перемикатися з одного режиму в інший. Такий тиристор називається швидкодіючим. Звичайно, велику роль тут грає клас приладу.

Застосування тиристора

Призначення тиристорів може бути саме різне, наприклад, дуже популярний саморобний зварювальний інвертор на тиристорах, зарядний пристрій для автомобіля (тиристор в блоці живлення) і навіть генератор. З-за того, що сам по собі прилад може пропускати як низькочастотні, так і високочастотні навантаження, його також можна використовувати для трансформатора для зварювальних апаратів (на їх мосту використовуються саме такі деталі). Для контролю роботи деталі в такому випадку необхідний регулятор напруги на тиристорі.

Тиристори: принцип роботи, перевірка та характеристики

Фото — застосування Тиристора замість Латр

Не варто забувати і про тиристор запалювання для мотоциклів.

Опис конструкції та принцип дії

Тиристор складається з трьох частин: «Анод», «Катод» і «Вхід», що складається з трьох p-n переходів, які можуть переходити з положення «ВКЛ» і «ВИКЛ» на дуже високій швидкості. Але при цьому, він також може бути переключений з позиції «ВКЛ» з різної тривалості у часі, тобто протягом декількох напівперіодів, щоб доставити певну кількість енергії до навантаження. Робота тиристора можна краще пояснити, якщо припустити, що він буде складатися з двох транзисторів, пов’язаних один з одним, як пара комплементарних регенеративних перемикачів.

Самі прості мікросхеми демонструють два транзистора, які поєднані таким чином, що струм колектора після команди «Пуск» надходить на NPN транзистора TR 2 канали безпосередньо в PNP-транзистора TR 1. В цей час струм з TR 1 надходить у канали в підстави TR 2. Ці два взаємозалежних транзистора розташовуються так, що база-емітер одержує струм від колектора-емітера іншого транзистора. Для цього потрібно паралельне розміщення.

Незважаючи на всі заходи безпеки, тиристор може мимоволі переходити з одного положення в інше. Це відбувається з-за різкого стрибка струму, перепаду температур та інших різних чинників. Тому перед тим, як купити тиристор КУ202Н, Т122 25, Т 160, Т 10 10, його потрібно не тільки перевірити тестером (продзвонити), але й ознайомитися з параметрами роботи.

Типові тиристорні ВАХ

Для початку обговорення цієї складної теми, перегляньте схему ВАХ-характеристик тиристора:

Фото — характеристика тиристора ВАХ

  1. Відрізок між 0 і (Vвo,IL) повністю відповідає прямому замикання пристрою;
  2. В ділянці Vво здійснюється положення «ВКЛ» тиристора;
  3. Відрізок між зонами (Vво, IL) і (Vн,Ін) – це перехідний стан у включеному стані тиристора. Саме в цій ділянці відбувається так званий динисторный ефект;
  4. У свою чергу точки (Vн,Ін) показують на графіку пряме відкриття приладу;
  5. Точки 0 і Vbr – це ділянка з замиканням тиристора;
  6. Після цього слід відрізок Vbr — він позначає режим зворотного пробою.

Звісно, сучасні високочастотні радіодеталі у схемі можуть впливати на вольт-амперні характеристики в незначній формі (охолоджувачі, резистори, реле). Також симетричні фототиристоры, стабілітрони SMD, оптотиристоры, триодные, оптронні, оптоелектронні і інші модулі можуть мати інші ВАХ.

Тиристори: принцип роботи, перевірка та характеристики

Фото — ВАХ тиристора

Крім того, звертаємо Вашу увагу, що в такому випадку захист пристроїв здійснюється на вході навантаження.

Перевірка тиристора

Перед тим, як купити прилад, потрібно знати, як перевірити тиристор мультиметром. Підключити вимірювальний прилад можна тільки до так званого тестеру. Схема, по якій можна зібрати такий пристрій, представлена нижче:

Тиристори: принцип роботи, перевірка та характеристики

Фото — тестер тиристорів

Згідно з описом, до анода необхідно підвести напругу позитивного характеру, а до катода – негативного. Дуже важливо використовувати величину, яка відповідає вирішенню тиристора. На кресленні показані резистори з номінальною напругою від 9 до 12 вольт, це означає, що напруга тестера трохи більше, ніж тиристора. Після того, як Ви зібрали прилад, можна починати перевіряти випрямляч. Потрібно натиснути на кнопку, яка подає імпульсні сигнали для включення.

Перевірка тиристора здійснюється дуже просто, на керуючий електрод кнопкою короткочасно подається сигнал на відкриття (позитивний щодо катода). Після цього, якщо на тиристорі загорілися біжать вогні, то пристрій вважається неробочим, але потужні прилади не завжди відразу реагують після надходження навантаження.

Тиристори: принцип роботи, перевірка та характеристики

Фото — схема тестера для тиристорів

Крім перевірки приладу, також рекомендується використовувати спеціальні контролери або блок керування тиристорами і симістора ОВЕН БУСТ або інші марки, він діє приблизно також, як і регулятор потужності на тиристорі. Головною відмінністю є більш широкий спектр напруг.

Відео: принцип роботи тиристора

Технічні характеристики

Розглянемо технічні параметри тиристора серії КУ 202е. У цій серії видаються вітчизняні малопотужні пристрої, основне застосування яких обмежується побутовими приладами: його використовують для роботи електропечей, обігрівачів і т. д.

Фото — ку 202

  1. Встановлене зворотне напруга у відкритому стані (макс) 100
  2. Напруга в закритому положенні 100
  3. Імпульс у відкритому положенні — 30
  4. Повторюваний імпульс у відкритому положенні 10
  5. Середня напруга <=1,5 В
  6. Неотпирающее напруга >=0,2
  7. Встановлений струм у відкритому положенні <=4 мА
  8. зворотний Струм <=4 мА
  9. Отпирающий струм постійного типу <=200 мА
  10. Встановлене постійна напруга <=7
  11. Час включення <=10 мкс
  12. Час вимикання <=100 мкс

Включення пристрою здійснюється протягом мікросекунд. Якщо Вам знадобиться заміна описаного приладу, то проконсультуйтеся з продавцем-консультантом электромагазина – він зможе підібрати аналог за схемою.

Короткий опис статті: тиристор Принцип роботи, як працюють силові тиристори. Схема керування тиристорами і як їх перевірити. Технічні характеристики

Джерело: Тиристори: принцип роботи, перевірка та характеристики

Також ви можете прочитати