Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство морского и речного транспорта

ФБГОУ ВО “Государственный морской университет им. адм. Ф.Ф.Ушакова”

Заочный факультет

Кафедра “ЭСЭСА”

Лабораторная работа

по дисциплине "Судовая электроника и силовая преобразовательная техника"

"Тиристор"

Выполнил: студент 431-ЗФ уч.гр.

Караулов В.И.

Проверил:

Кравченко Н.А.

Новороссийск 2023г.

1. Цель работы

Цель работы – ознакомление с параметрами и характеристиками тиристора, полупроводникового прибора, широко применяемого в судовых и береговых электроэнергетических установках для преобразования электроэнергии.

2. Краткие сведения о тиристорах

Тиристор – четырехслойный полупроводниковый прибор со структурой p-n-p-n, имеющий два (у динистора) или три (у тринистора) вывода. В технической литературе под термином "тиристор" обычно понимается прибор с тремя выводами, именуемыми: анод (А), катод (К) и управляющий электрод (УЭ). Наличие управляющего электрода (в отличие от динистора, где он отсутствует) придает тиристору ценное свойство – возможность перевода его во включенное состояние подачей на УЭ маломощного сигнала управления. Это обусловило весьма широкое применение тиристоров в судовых энергетических установках, в частности в управляемых выпрямителях переменного тока, преобразователях частоты и т.д.

Тиристор характеризуется значительным числом параметров, наиболее важные из которых – вольт-амперные характеристики и предельно-допустимые параметры. ВАХ тиристора и схема его совместного включения с нагрузкой приведены на рис.1.

На участке характеристики ОА тиристор находится в непроводящем закрытом состоянии. Если сигнал на управляющий электрод не подается (I_упр=0), то в открытое состояние тиристор может перейти только при достижении на нем напряжения, соответствующего точке

---

А. Участок АВ характеризует неустойчивый режим работы прибора, соответствующий его переходу из непроводящего (закрыт) в проводящее состояние(открыт). Участок ВС соответствует включенному состоянию тиристора, при котором падение напряжения на нем мало, а ток ограничивается сопротивлением нагрузки R_н (см. рис.1).

Подача тока управления на УЭ позволяет перевести тиристор во включенное состояние при меньшем значении напряжения на нем, например, соответствующем точке D на характеристике. Увеличивая ток управления I_упр можноо полностью "спрямить" характеристику тиристора, сделав ее практически идентичной характеристике обычного диода при прямом включении. Ток управления, соответствующий этой характеристике называется током спрямления I_спр.

Процесс переключения тиристора при его работе на нагрузку R_н (см. схему рис.1) может быть прояснён с использованием нагрузочной прямой (линия 3-4 на рис.1). При отсутствии управляющего сигнала практически все напряжение источника питания Е приложено к тиристору, что соответствует точке 1. Для точки 4 U_пр=E. При подаче управляющего сигнала тиристор скачком переходит в открытое состояние. Ток в цепи ограничивается только нагрузкой R_н: I=E/ R_н (точка 3). Однако на тиристоре имеется небольшое падение напряжения, поэтому режим совместной работы включённого тиристора и R_н будет характеризоваться точкой 2 на нагрузочной прямой.

В открытом состоянии тиристор поддерживает себя сам, т.е. после его открытия управляющий сигнал может быть снят. Это свойство тиристора позволяет подавать на него управляющий сигнал в виде короткого по времени импульса – достаточна длительность порядка десятков микросекунд.

После перехода тиристора в открытое состояние никакие воздействия по цепи управления не приведут к его закрытию. Для перевода тиристора в закрытое состояние следует снизить ток в силовой цепи тиристора до некоторого минимального значения – тока выключения I_выкл. Это является существенным недостатком тиристора, как управляемого прибора. Снижение тока до

---

I_выкл может быть обеспечено увеличение сопротивления нагрузки R_н, либо снижением напряжения источника питания Е или другими специальными мерами



Рис. 1 Вольт-амперные характеристики тиристора и схема его включения:

а) схема включения; б) вольт-амперная характеристика

3. Лабораторное оборудование

Схема лабораторной установки приведена на рис.2. она создана и исследуется в системе компьютерного моделирования Electronics Workbench.

Исследуемый тиристор VS1 включен последовательно с нагрузкой, составленной из постоянного резистора R2 и переменного R3. Ток в цепи анода тиристора измеряется амперметром pA2, а напряжение на нем – вольтметром pV2. Напряжение питания силовой цепи тиристора обеспечивается источником G2 и может регулироваться переменным резистором R4, включенным по схеме потенциометра.

Источник питания G1 обеспечивает сигнал управления тиристором. Ток управления измеряется амперметром pA1, а напряжение управления, регулируемое потенциометром R1, - вольтметром pV1.



Рис.2 Схема лабораторной установки

4. Ход работы

4.1 Движки всех переменных резисторов установим в положение 0%. При этом напряжение управления, снимаемое с R1 и напряжение питания, снимаемое с R4 будут равны нулю.

Положение резистора R4, %	Показания амперметра рА2	Показания вольтметра pV2
0	0	0
4	11 мкА	9,6 В
8	26,3 мкА	21,9 В
12	43,2 мкА	36 В
16	54 мкА	45 В
17	235 мА	703 мВ
16	222 мА	703 мВ
13	181 мА	702 мВ
10	151 мА	702 мВ
7	112 мА	701 мВ
5	69,8 мА	701 мВ
3	10,8 мкА	9 В

---

Красным цветом в таблице выделена точка А характеристики (см.рис.1). Iвыкл по результатам замеров составил 10,8 мкА.

4.2 Проверим возможность запирания тиристора увеличением сопротивленния нагрузки. Для этого возвращаем движок резистора R4 в положение 17%, при котором открывается тиристор, а потом сразу же снижаем это значение до 6%, при этом тиристор остается открытым. Далее начинаем увеличивать нагрузку, путем передвижения ползунка резистора R3. При достижении резистором R3 положения в 16% тиристор запирается, Iвыкл при этом составил 21,6 мкА.

4.3 Проверим возможность включения тиристора по цепи управления. Для этого предварительно поднимаем напряжение на тиристоре до 48 вольт, ток составил57,6 мкА, но тиристор при этом закрыт. Далее плавно вводим резистор R1 до момента открытия тиристора.

При положении резистора R1 37% тиристор открывается (ток в цепи растет, а напряжение падает). При этом показания амперметра рА2 составили 222мА, а показания вольтметра pV2 – 703мВ. Ток в цепи управления по показаниям амперметра рА1 составил 9,29мА, а напряжение в цепи управления по показаниям вольтметра pV1 – 1,53В.

После снижения сигнала управления до нуля тиристор остался открытым. Из этого следует вывод что по цепи управления тиристор можно только открыть, закрыть же его по этой цепи нельзя.

4.4 Получим спрямленную ВАХ тиристора. Предварительно установим резистором R1 ток управления при котором открывается тиристор (см. п. 4.4). затем увеличивая значение резистора R4 получаем замеры по показаниям амперметра рА2 и показаниям вольтметра pV2. Данные занесем в таблицу.

Положение резистора R4, %	Показания амперметра рА2	Показания вольтметра pV2
0	0	0
10	140	701
20	275	703
30	404	705
40	493	706
50	677	708
60	781	709
70	947	711
80	1,11	713
90	1,29	715
100	1,50	718

---

5. Обработка результатов и их анализ

На основании п.4.1 строим вольт-амперную характеристику тиристора в отсутствии сигнала управления (рис.3)



Рис.3. Вольт-амперная характеристика исследуемого тиристора

Определим коэффициент усиления тиристора по мощности

;

Где Рн – коммутируемая мощность в нагрузке; Рупр – мощность сигнала управления

Рн = Uн * Iн;

Рупр = Iупр вкл * Uупр вкл;

Uн = 48В;

Iн = 140мА;

Iупр вкл = 9,29 мА;

Uупр вкл = 1,53В;

;

6. Вывод

Ознакомились с параметрами и характеристиками тиристора, полупроводникового прибора, широко применяемого в судовых и береговых электроэнергетических установках для преобразования электроэнергии. Научились троить его ВАХ и рассчитывать коэффициент усиления по мощности.

---

Смотрите также файлы

• Японский Император ГоКогон родился в 1352 году, он был 4м сыном Императора Годзира.docx

• Инфрам.pdf

• Цель данной онлайнлекции.pptx

• С целью обеспечения доставки грузов в наиболее отдаленные регионы необходимо было Северным морским путем пройти расстояние от Европы до Чукотки за сравнительно небольшой промежуток времени.docx

• Курсовая работа по дисциплине денежная система и ее типы тема работы студент (ка) группы.docx