кратковременное протекание через первичную обмотку транс-. атора Тр прерывистого тока /, создает на вторичной обмотке импульсное напряжение, которое затем преобразуется - и подается в нагрузку.

° применение быстродействующих тиристоров, обладающих высокой стойкостью к dU/dt и малым временем выключения, обеспечивает работу инвертора на частоте строчной развертки. Благодаря этому, габариты и масса силового трансформатора Тр могут быть в 5 раз меньше, чем у силового трансформатора, работающего на частоте 50 Гц.

Преобразователи частоты (цик№оинверторы>

Применение быстродействующих тиристоров в циклоинвер-торах показано на рис. 2.8.

L С-фильтр

Рис. 2 8. Однофазная схема преобразоаагеля частого! (циклоинвертора)

Если включать тиристоры VTvi VJ, затем V2v> V4, изменяя у каждой napbi угол управления, то через сопротивление нагрузки будет проходить ток с частотой- более низкой, чем- частота питания. Для устранения пульсаций выходного тока применяется iC-фильтр.

Циклоинверторы используются в системах электроснабжения, где генератор переменного тока приводится во вращение двигателем с переменной скоростью (например, авиационным двигателем).

Другим применением циклоинверторов являются устройства, где необходимо изменение как частоты; так и величины выходь ного напряжения, что необходимо, например, в регулируемом электроприводе переменного тока. Этот вид- электропривода ОЕноваи. на применении бесколлекториых двигателей и может obiTb использован, в частнвсти^ на передвижных объектах и в тяишлых услов1 чх работы.

2.3. Рекомендации по выбору и применению тиристороа

Правильность выбора и применения тиристоров является одпк!! ! ИЗ Ба>снек1х1г1х условии, обеспечиваю щих требу см uic технические и зксплуатационные характеристики аппаратуры, ее надежность, а также надежность самих приборов. В связи с зтим выбираемые для любого устройства тиристоры должны удовлетворять следующим общим требованиям.

1. Технические характеристики и параметры приборов должны обеспечивать заданные характеристики функциональных узлов или устройств, в которых они используются.

2. Номенклатура применяемых приборов должна быть минимальной.

3. По своим параметрам и характеристикам приборы должны соответствовать требованиям по устойчивости к воздействию механических, климатических и биологических факторов, предъявляемых к аппаратуре, иметь гарантийную наработку не менее заданного ресурса на аппаратуру. Начальные значения параметров и их изменения должны обеспечивать требуемую долговечность и безотказность работы аппаратуры в течение заданного времени.

4. Тиристоры должны быть, как правило, освоены в серийном производстве.

5. Приборы должны применяться по своему прямому назначению в соответствии с требованиями ТУ на них. Всякое отклонение от ТУ должно согласовываться с разработчиками и изготовителями тиристоров.

Для правильного выбора тиристоров необходимо определить требования к их режиму в соответствии с режимом схемы и составить перечень предельных параметров и условий эксплуатации. На их основе выбирают необходимый тип тиристора. Выбор обычно проводят в несколько этапов.

Вначале тиристоры выбирают по величине тока и напряжения с учетом зависимости тока от частоты, длительности и формы импульсов или угла проводимости. Необходимо учитывать зависимость тока от температуры корпуса.

Если режим по току отличается от справочных данных, то его значение определяется расчетным путем в соответствии с методами, указанными в информационных материалах.

Далее сопоставляют условия эксплуатации с допустимыми механическими, климатическими и другими воздействующими факторами, указанными в ТУ. В результате определяется один или два типа тиристоров, отвечающих заданным требованиям.

в заключении определяется + Rh режим возможных перегрузок по току, напряжению и скорости их

марягтания. Пои наличии в схеме /¥

рабочих перегрузок по току проводят их сопоставление с учетом ° зависимости тока рабочей пере-гпузки от времени и режима рабо- ..

ipyjri Г г I- p 2 9 Схема ограничения

ты тиристора. После этого ОПре- скорости нарастания напряжения

деляется окончательный тиристор.

Для некоторых схем применения, например, в схемах электропривода, порядок выбора тиристора может быть иной. В этом случае его выбор начинают с расчета допустимых токов рабочей перегрузки.

Если в схеме могут возникнуть аварийные перегрузки по току, то намечаются мероприятия по их предупреждению с использованием средств защиты. Причем средства защиты должны обеспечивать защиту тиристоров с учетом допустимой аварийной перегрузки по величине тока в зависимости от его длительности. При прохождении тока аварийной перегрузки через тиристор возможна временная потеря его работоспособности. Это необходимо учитывать при выборе средств защиты.

Эффективными и простыми средствами защиты могут 6ь1ть быстродействующие предохранители или автоматические выключатели, включаемые в цепь последовательно с тиристорами или с нагрузкой и срабатывающие в течение времени, меньшего, чем полупериод.

Для предупреждения самопроизвольного включения тиристоров от эффекта dU/dt может быть использована схема, приведенная на рис. 2.9. В этой схеме скорость нарастания напряжения на аноде прибора определяется постоянной времени т = /?н С. Значение X может быть определено из формуль! dU/dt - 0,б7£/т, тогда при известном /? можно определить емкость конденсатора С- т/. Резистор /?/служит для разряда конденсатора.

Во многих случаях для увеличения мощности устройств приходится использовать параллельное или последовательное соединение тиристоров. Последовательное и параллельное соединение этих приборов часто используется для повышения надежности схем на тиристорах, в которых выход из строя отдельного прибора не должен вызывать нарушения работы всей установки.

Uiwi Уш Unp

Рис. 2 10 Параллелоное (aJ и последоватрлоное (б) сординения тиоисюров и вольт ампррные хаоактеристики при таких соединениях 1 - AJifl 2 - длй^ V2

Несовпадение прямых и обратных ветвей вольт-амперных характеристик приборов, соединенных в группу последовательно или параллельно, приводит к тому, что определенные приборы будут перегружаться по току (при параллельном соединении) или по напряжению (при последовательном соединении (рис. 2.10,(7, б).

Несовпадение времени включения и выключения в тиристорах при их параллельном или последовательном включении может также явиться причиной отказа приборов.

При параллельном соединении тиристор, имеющий меньшее время включения, будет в начальный момент принимать на себя весь ток цепи, что может вызвать выход прибора из строя.

При последовательном соединении к тиристору с меньшим временем прикладывается напряжение всей цепи, вследствие чего может произойти его самопроизвольное включение или пробой структуры.

Для выравнивания токов параллельно включенных приборов используют индуктивные делители тока, выполненные в виде тороидального вит-ого магнитопровода, сквозь окно которого пропущены токоведущие шины таким образом, чтобы ЭДС,

создаваемые токами, прсггекагощиии ъ этих шинах, действовали навстречу друг другу {рис. 2.11).

Для выравнивания напряжения на последовательно вклю-

чеИМшл - - 1 1-1- J

из них включается шунтирующий резистор {рис. 2.12), сопротивление которого может быть определено по формуле

где П - число последовательно включенныхПриборов; U - повторяющееся напряжение прибора; б/дкс - наибольшее напряжение на ветви с последовательно включенными приборами, /утмАкс - наибольший ток утечки.

Рис 2 11 Схема включения

индуктивных Д1 лителей тока

Для выравнивания напряжения на последовательно соединенных приборах в переходном режиме параллельно им включаются /?С-цепочки (рис. 2.12), емкость конденсаторов которЬХ определяется по формуле

( -1)А0,

где - наибольшая возможная разность зарядов восста-

новления последовательно включенных приборов.

Резисторы f?3 служат для ограничения тока анода во время включения. Их величины обычно лежат в пределах нескольких десятков омов.

Рис 2 12 Схемз ограничения перенапряжений

Защита тиристоров от перенапряжений может быть осуществлена с помощью полупроводниковых ограничителей напряжения, стабилитронов или лавинных диодов (на рис. 2,12 они показаны штрихом).

часть вторая [справочные данные тиристоров

Раздел третий Силовые тиристоры (продолжение) 3.1. Тиристоры быстродействующие

тб151-50, тб151-63

Тиристоры кремниевые диффузионные р-п-р-п. Предназначены для применения в качестве ключевых элементов в цепях постоянного и переменного токов частотой до 10 кГц, где требуются малые времена включения и выключения, высокие скорости нарастания тока и напряжения. Выпускаются в металлокерамическом корпусе с гибкими силовыми выводом. Анодом является основание. Обозначение типономинала и полярности силовых выводов приводится на корпусе.

Масса не более 290 г.

Точка uзмppeиJЯ h

Электрические параметры

Импульсное напряжение в открытом состоянии kc и = 3,14/ос CP МАКС, = 10 мс, не более:

ТБ151-50.................................................... 2,5 В

ТБ151-63................................................... 2,15 В

Пороговое напряжение, не более:

ТБ151-50 .................................................... 1,56 В

ТБ151-63..................................................... 1,4 В

Отпирающее напряжение упрдаления при = 12 В, не более:

/п = -60Х,/уот = 0,4А............................... 5 В

7 п = +25Х,/упт = 0,12А............................. 2,5 В

Неотпирающее постоянное напряжение управления при f/f ц = 0,67 п. 10 Ом,

7 п =+125 X, не менее........................................ 0,2 В

Повторяющийся импульсный ток в закрытом

состоянии при U-n и = ~ 1

7 п = +125 X, не более........................................ 20 мА

Ток удержания при Ur ~ 12 В, Ау = о*, не более.. 0,2 А Ток включения при /у пр и ~ 1 К

dl /dt~ 1 А/мкс, / у = 10 мкс, не более.............. 0,3 А

Повторяющийся импульсный обратный ток

при (/обр и = ОБР,п- = 7 п = X............. 20 мА

Отпирающийся постоянный ток управления

при = 12 В, не более:

Тп = -60 X .................................................. 0,4 А

7п = +25Х.................................................. 0,12 А

Неотпирающий постоянный ток управления

при б^зг.и = 0,67 п, Л'у = to кОм,

= +125 X, не менее........................................ 2 мА

Время включения при Uc - 300 В,

/ог и = 4с ГР МАКС - dfoc/d 25 А/мкс,

А', пр и - 0,75 А, dl-jdt= 1 А/мкс, = 10 мкс, не более........................................... 2 мкс

Время задержки при 63=300 В, ,= /ос ср макс

dkJdt 25 А/мкс, -( пр и = 0,75 А,

dt,/dt= 1 А/мкс, = io мкс, не более.............. 1 мкс

Время выключения при f/f = 0,67 п,

du /dt= {da /dt) и = 100 в,

и и = /)с гр.мдкс. (dloc/dt\п = 10 А/мкс,

= +125 X, не более........................................ 16...32 мкс

Время обратного восстановления

при U-,p и = 100 в, /pf- 1 = /осгр МАКГ1

(d/(yr/dt\n= 10 А/мкс, Гп =+125Х, неболее... 2 мкс Заряд обратного восстановления при Оаьр и - 100 Б, /оси = /ос CP макс

(rf/oc/c/)cn= 10 А/мкс, 7 n=+t25X, не более... 60 мкКл

Динамическое сопротивление в открытом

состоянии, не более:

ТБ151-5&................................................... 7,5 мОи

ТБ151-63 ..................................................... 3,75 мОм

Тепловое сопротивление переход-корпус,

не более............................................................. 0,32 Х/Вг

предельные эксплуатач1Ч0нные данные

Повторяющееся импульсное напряжение

в закрытом состоянии........................................ 500... 1200 В

Неповюрхк^Щ'- ......j.tjn . i.f--. wi. 4,

в закрытом состоянии........................................ ,1/зс,п

Максимально допустимое постоянное обратное напряжение в закрытом состоянии.............. О.ббзс п

Повторяющееся импульсное обратное

напряжение........................................................ 500... 1200 В

Неповторяющееся импульсное обратное

напряжение........................................................ 1,1Уобрп

Максимально допустимое постоянное обратное напряжение.................................... 0,6(/обр п

Максимально допустимое обратное постоянное напряжение управления............................... 5 В

Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии при Uc к = 0,67 6V

7;т = + 125Х ........................................... 200...

1000 в/мкс

Максимально допустимый средний ток

в открытом состоянии при f= 50 Гц, fi = 180°,

7к = +85 °С:

ТБ151-50........................................ ......... 50 А

ТБ151--63..................................................... 63 А

Максимально допустимый действующий ток

в открытом состоянии при f= 50 Гц, [3 = 180\

Гк = +85 С:

ТБ151-50 ..................................................... .78 А

ТБТ51-63..................................................... 99 А

Ударный неповторяющийся ток в от1фытом состоянии при UobP = о, = 10 мс, 7 = +125 Т:

ТБ151-50..................................................... 1000 А

ТБ151-63..................................................... 1100 А

Защитный показатель при и^ър ~ О, Ю с, 7 п = +125 X:

ТБ151-50..-................................................. 5 кА-с

ТБ151--63..................................................... 6.05 кА-с

Критическая скорость нарастания тока

в открытом состоянии при i/,c, и = 2С п-

dc.H = 2/ос cp мАкг, dl/dt- 1 А/мкс,

1...5 Гц, ty = 10 мкс 7 п = +125 X.................. 400 А/ммс

Минимально допустимый прямой импульсный

ток управления..................... .................. ........ 0,5 А

Максимально допустимый пряной импульсный

ток управления...........,....................................... 10,5 А

Температура перехода....................................... +125 С

Температура корпуса.......................................... -60...+85 X

Таблица

СОЧЕТАНИЕ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ТИПОНОМИНАЛОВ

1зс.и.1<А

/ 2 J Uoc.,.B

Зависимости импульсного тока в открытом состоянии от импульсного напряжения

1 1.5 2 Uoc.B

Зейисимости импульсного тока в открытом состоянии от импульсного напряжения

О 0.2 OA и О.В lOln.A

Зоны возможных положений зависимости постоянного напряжения управления от тока

Зоны возможных положений зависимости импульсного напряжения управления от тока