Меню

Мощные симисторы переменного тока



Симисторы: принцип работы, проверка и включение, схемы

Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.

Что такое симистор?

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Структурная схема симистора

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене — р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

ВАХ симистора

Обозначение:

  • А – закрытое состояние.
  • В – открытое состояние.
  • UDRM (UПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
  • URRM (UОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
  • IDRM (IПР) – допустимый уровень тока прямого включения
  • IRRM (IОБ) — допустимый уровень тока обратного включения.
  • IН (IУД) – значения тока удержания.

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

  • относительно невысокая стоимость приборов;
  • длительный срок эксплуатации;
  • отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

Симистор с креплением под радиатор

  • Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

  • Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
  • Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

  • зарядные устройства для автомобильных АКБ;
  • бытовое компрессорное оборудования;
  • различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
  • ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

  1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
  2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

  1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
  2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
  3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
  4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
  5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Схема простого тестера для симисторов

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

  • Резистор R1 – 51 Ом.
  • Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
  • Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
  • Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

  1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
  2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
  3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
  4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
  5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

  • Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
  • Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

  1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
  2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
  3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
  4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

  • Выполняем пункты 1-4.
  • Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
  • Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 — 0,05 мкФ.
  • Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Читайте также:  Определить активную мощность цепи через трансформаторы тока

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 — 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
  • Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
  • Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
  • Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

  • R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
  • R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

Источник

Управление симистором: управление мощной нагрузкой на переменном токе

С целью коммутации нагрузок в цепях переменного тока удобно использовать симисторы, представляющие собой разновидность тиристора, однако отличающиеся от тиристора возможностью в открытом состоянии проводить ток обоих направлений.

Управление нагрузкой на переменном токе

Первые конструкции симисторов рассматривались уже в 1963 году, тогда например Мордовский научно-исследовательский электротехнический институт уже подал заявку на патент на симметричный тиристор (Патент SU 349356 A, Думаневич А.Н. и Евсеев Ю.А.), а General Electric занимались коммерческим внедрением того же изделия под названием «Triac» на западе.

Симистор

Тогда как у тиристора имеются четко определенные катод, анод и управляющий электрод, у симистора катод и анод в процессе его работы меняются местами, в зависимости от направления тока в текущий момент.

Безусловно, сигнал на управляющий электрод (затвор) симистора подается всегда относительно конкретного условного катода, но ток через открытый симистор может течь в любом направлении, и в этом смысле симистор в открытом состоянии можно рассматривать как два диода, включенные встречно-параллельно.

Симистор отличается пятислойной структурой полупроводника. Эквивалентно более точно его можно представить в виде двух триодных тиристоров, включённых встречно-параллельно, причем управляющий электрод, в отличие от тиристора, здесь только один.

Устройство симистора

Чтобы управлять мощной нагрузкой, симистор, подобно выключателю, включают в цепь нагрузки последовательно. И тогда: в закрытом состоянии симистор будет закрыт, нагрузка окажется обесточена, а при подаче отпирающего напряжения на управляющий электрод симистора, между основными электродами симистора появится проводимость — через нагрузку потечет ток. Причем ток может течь через открытый симистор в любом направлении, не то что у тиристора.

Для удержания симистора в открытом состоянии нет необходимости удерживать сигнал управления на управляющем электроде, достаточно подать сигнал, после чего ток установится и будет продолжать течь — в этом отличие симистора от транзистора. Когда же ток через симистор (через цепь нагрузки) станет ниже тока удержания (для переменного тока — в момент перехода тока через ноль), симистор закроется, и для его отпирания потребуется снова подать отпирающий сигнал на управляющий электрод.

Открытие и закрытие симистора

Полярность управляющего напряжения, подаваемого на управляющий электрод симистора, может либо быть отрицательной, либо совпадать с полярностью напряжения, приложенного к условному аноду. По этой причине популярно такое управление, когда сигнал управления подается прямо с условного анода через ограничительную цепь и выключатель, — просто задается ток достаточный для отпирания симистора.

Схема управления симистором

Из-за глубокой положительной обратной связи, например при индуктивной нагрузке, высокие скорости изменения напряжения или тока симистора могут привести к несвоевременному отпиранию симистора, и к большой мгновенной мощности, которая будет быстро рассеяна на кристалле, и окажется способна разрушить его. Для защиты от вредных выбросов, параллельно симистору в некоторых схемах ставят варистор, а для защиты от высоких значений dU/dt – применяют RC-снабберы.

Применение симистора вместо реле:

Симисторный регулятор мощности

Симисторные регуляторы мощности для управления различными мощными нагрузками в цепях переменного тока очень популярны сегодня. Такие регуляторы для ламп называются диммерами, а регуляторы для разных инструментов, для коллекторных двигателей — просто симисторными регуляторами. Схемы их довольно компактны и просты, ведь на управляющий электрод симистора достаточно периодически подавать 0,7 вольт при токе порядка 10 мА, что легко реализуется при помощи RC-цепочки, а в более сложном виде — на базе ШИМ-контроллера, на том же 555 таймере.

Источник

Мощные симисторы

Здесь можно немножко помяукать 🙂

Мощные симисторы

Сб июл 29, 2017 21:09:19

У меня три вопроса по симисторам. пока.

1. я собрал два регулятора разной мощности на импортных симисторах серий ВТ и ВТА. Схемы типовые, в нете полно похожих.
В даташит на распиновке симистора указывают силовые выводы А1 и А2, ну и соответственно управляющий G. Я задумался. а есть разница на какой из двух силовых выводов А1 и А2 симистора подавать сеть 220, а с какого снимать напряжение на нагрузку. Вроде никакой разницы нет и в схемах у всех по разному подключено. НО ВСЕ ЖЕ ЕСТЬ РАЗНИЦА ИЛИ НЕТ?? Работает и так и так, но может есть какое-то правило?? Может симистор дольше прослужит при определенном подключении??

2. Максимальная «мощность» общедоступных ВТ и ВТА симисторов составляет 41А (пишу в кавычках потому что не красиво обзывать мощность амперами. ) А я хочу собрать устройство на 50 Ампер. ВОПРОС: можно ли параллельно подключить два симистора и соответственно «качать» через них два номинала по току?? К примеру 2Х41=82 А . В общем по принципу если нет резистора на 2 ватта, то можно слепить из двух параллельных по одному ватту, с учетом номинала конечно.

3. Ну и если нельзя цеплять два симистора параллельно, то можно ли тогда поставить два встречно-параллельных тиристора с номиналом 40А и соответственно качать через них на каждом полупериоде по 40А, т.е. в сумме к примеру 80А ?? Типа сделать из двух тиристоров один симистор. И можно ли вот так «тупо в лоб» умножать пропускную способность элементов (симистора или тиристора) в амперах на Х2 при параллельном включении ??

Спасибо за ответы.

Re: Мощные симисторы

Вс июл 30, 2017 08:04:03

Re: Мощные симисторы

Вс июл 30, 2017 08:20:35

при болших токах а у вас так боле 20а применяют силовые тиристоры имеющие другую конструцию а не эти пластиковые игрушки с 3ножками
хотя в даных и заяблены токи до 40а яб не надеялся на это реалный длителный ток корпуса то 220 не должен превышать 20-25а и при условии што полигоны ног на плаите отводят тепло также!
конструкция силовые тиристоры совсем другая основа это болт или таблетка с толсыми шинами нужнгого сечения
паралелить такую мелочь яб не ста.л..даже при выравнивани тока реакторами в анодах лучще найти помошне 50а это не тот ток вот если вам надо 400-200 тогда придется паралелить применя выравнивание токов и скоростей

Добавлено after 2 minutes 23 seconds:
пс по 2 встечных тринистора вместо триака яб не советовал не ТЕ годы чтоб так парится это в 80 года триаков силовых не делали так «развлекались»..даже в диагональ моста ставили -5радиатороф-жесть

Re: Мощные симисторы

Вс июл 30, 2017 08:22:54

Re: Мощные симисторы

Вс июл 30, 2017 08:32:46

Re: Мощные симисторы

Вс июл 30, 2017 23:06:58

Насчет параллелить нельзя — я понял. жаль что сам до этого не дошел. . ведь действительно в паре они обязательно будут вести себя по принципу «кто первый встал, того и тапки», то есть кот который первым откроется, тот и весь паровоз по току на себе потянет.
Проясните, пожалуйста, еще раз п.1. Имеется в виду что управление подается относительно условного анода (терминал 2), а это значит что на терминале 2 должно быть напряжение сети 220. . а с терминала 1 (условный катод) снимаем регулируемое напряжение на нагрузку.

Насчет квадрантов. Я читал не много теории по этим квадрантам и понял, что 3Q симистор не любит нижнюю полуволну на терминалах 1-2 в сочетании с верхней полуволной на управляющем. В типичных схемах регуляторов напряжения видимо симистор по умолчанию работает только в 1+ и 3- квадрантах, то есть синусоиды на терминале и управляющем не инвертированы относительно друг друга . я правильно понял этот момент??
Вопрос: А где в даташит обозначено какой тип симистора 3Q или 4Q ?? Если, к примеру, по схеме на УЭ будет приходить инвертированная относительно Т2 синусоида. или на УЭ будет постоянный плюс, то это значит, что 3Q симистор не будет в такой схеме открываться на нижней полуволне на терминале 2 ??

И еще, рассейте или подтвердите, пожалуйста такой подход к нагреву симистора. К примеру, если у нас ток нагрузки 15А, то симистор номиналом на 20А будет греться значительно сильнее, чем симистор на 40А. Это так. или они будут греться примерно одинаково?? По другому спрошу. если у меня два симистора: на 20А и на 40А, а расчетный ток предполагается 15А мах, есть ли смысл ставить симистор на 40А, чтобы он меньше грелся — и соответственно требовал меньший радиатор?? Хороший радиатор сейчас гораздо дороже симистора . не то что в далекие Брежневские времена, когда симисторов у любителей вообще не было, а тиристоры серии КУ были пределом мечтаний и ударом по кошельку родителей.

Читайте также:  Лабораторная изучение закона ома для цепи постоянного тока

Спасибо за ответы.

Re: Мощные симисторы

Пн июл 31, 2017 05:01:38

Re: Мощные симисторы

Пн июл 31, 2017 15:40:43

Я знаю эту формулу со школы. Но я имел в своем вопросе другое, а именно если, например две одинаковые резистивные нагрузки подключить через два разных симистора: один на 20А ВТА20, а другой на 41А ВТА41. Корпуса ТО-220АВ и ТОР3 соответственно. Корпус на 41А в два раза больше корпуса на 20А. Это типовые популярные модели. Поскольку нагрузки одинаковые, то ток через симисторы тоже потечет одинаковый. ВОПРОС: они будут одинаково нагреваться, или тот что на 41А будет нагреваться меньше . Ведь на сколько я понимаю внутреннее устройство у них тоже отличается по размерам примерно в 2 раза. кристаллы, переходы, спайки, легированные области. Или я заблуждаюсь??

И еще вопрос: Я экспериментировал с регулятором мощности поочередно на двух симисторах ВТА20 и ВТА41. Так вот при полной (не обгрызанной) синусоиде на выходе с терминала Т1 — то есть при 100% мощности регулятора — на вольтметре есть падение напряжения относительно сетевого в 5 вольт (в сети 222, на симисторе 217 вольта). Причем одинаково падает и на симисторе ВТА20 и ВТА41. Так должно быть. всм 5 вольт это нормальное падение?? Или что то не так в моей схеме??

Re: Мощные симисторы

Пн июл 31, 2017 16:04:39

Re: Мощные симисторы

Пн июл 31, 2017 16:40:34

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 01:23:17

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 03:36:23

Таблица THERMAL RESISTANCES даташита.

Для ВТА16 корпус ТО220:
Junction to ambient — переход-среда — 60 град/ватт
Junction to case for DC — переход-корпус для постоянного тока — 2,9 град/ватт
Junction to case for 360° conduction angle (50Hz) — переход корпус на переменном токе — 2,2 град/ватт
Для BTA41 корпус ТОР3 изолированный/неизолированный:
Junction to ambient — переход-среда — 50 град/ватт
Junction to case (AC) — переход-корпус — 0,9/0,6 град/ватт.

Из всего этого следует, что без радиатора никакого выигрыша в рассеиваемой мощности НЕ БУДЕТ.
Максимально допустимый ток определяется при определенной температуре перехода и чтобы его реализовать нужно эту температуру обеспечить. Иначе прибор выйдет из строя по теплу.

ЗЫ. Графики в даташите обычно являются вторичными по отношению к таблицам и носят статистический характер.

ЗЗЫ. Тиристор (симистор) не может открываться «чуть-чуть не до конца». Он либо открыт, либо закрыт. Промежуточный участок ВАХ имеет отрицательный наклон и находится на нем прибор не может.
Еще раз о вольтах. Измерять напряжение приборами можно лишь тогда, когда Вы знаете ФОРМУ этого самого напряжения. Если падение напряжения носит синусоидальный характер, то измерять можно, а если симистор открыт не на 360 градусов, то простым мультиметром измерять нельзя. Показания будут ложными из-за того, что простые мультиметры измеряют на самом деле среднее, а не действующее значение. А показывают лишь ПЕРЕСЧЕТ из среднего в действующее. Но подобный пересчет будет верным лишь для определенной формы напряжения. Для мультиметров этой формой является синусоида. При неполном угле отпирания форма напряжения на симисторе СИЛЬНО отличается от синусоидальной. Кроме того, даже небольшая задержка отпирания тиристора вызывает ситуацию, когда запертый участок дает сильный прирост действующего значения напряжения, но именно на этом участке ток равен нулю. Сиречь без интегрирования нельзя перемножать ток на напряжение ДАЖЕ В ДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕЛИЧИНАХ.
Изменение резистора в УЭ на угол отпирания почти не влияет. Разве только за счет скорости нарастания тока в УЭ в районе малых углов.

2 мс — это 36 градусов.
36 градусов — это не просто много. Это ОЧЕНЬ МНОГО.
Скорее всего, Вы ошибаетесь. При таком угле зажигания напряжение на симисторе будет совсем не 5 вольт.

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 11:32:44

Таблица THERMAL RESISTANCES даташита.

Для ВТА16 корпус ТО220:
Junction to ambient — переход-среда — 60 град/ватт
Junction to case for DC — переход-корпус для постоянного тока — 2,9 град/ватт
Junction to case for 360° conduction angle (50Hz) — переход корпус на переменном токе — 2,2 град/ватт
Для BTA41 корпус ТОР3 изолированный/неизолированный:
Junction to ambient — переход-среда — 50 град/ватт
Junction to case (AC) — переход-корпус — 0,9/0,6 град/ватт.

Из всего этого следует, что без радиатора никакого выигрыша в рассеиваемой мощности НЕ БУДЕТ.
Максимально допустимый ток определяется при определенной температуре перехода и чтобы его реализовать нужно эту температуру обеспечить. Иначе прибор выйдет из строя по теплу.

ЗЫ. Графики в даташите обычно являются вторичными по отношению к таблицам и носят статистический характер.

ЗЗЫ. Тиристор (симистор) не может открываться «чуть-чуть не до конца». Он либо открыт, либо закрыт. Промежуточный участок ВАХ имеет отрицательный наклон и находится на нем прибор не может.
Еще раз о вольтах. Измерять напряжение приборами можно лишь тогда, когда Вы знаете ФОРМУ этого самого напряжения. Если падение напряжения носит синусоидальный характер, то измерять можно, а если симистор открыт не на 360 градусов, то простым мультиметром измерять нельзя. Показания будут ложными из-за того, что простые мультиметры измеряют на самом деле среднее, а не действующее значение. А показывают лишь ПЕРЕСЧЕТ из среднего в действующее. Но подобный пересчет будет верным лишь для определенной формы напряжения. Для мультиметров этой формой является синусоида. При неполном угле отпирания форма напряжения на симисторе СИЛЬНО отличается от синусоидальной. Кроме того, даже небольшая задержка отпирания тиристора вызывает ситуацию, когда запертый участок дает сильный прирост действующего значения напряжения, но именно на этом участке ток равен нулю. Сиречь без интегрирования нельзя перемножать ток на напряжение ДАЖЕ В ДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕЛИЧИНАХ.
Изменение резистора в УЭ на угол отпирания почти не влияет. Разве только за счет скорости нарастания тока в УЭ в районе малых углов.

2 мс — это 36 градусов.
36 градусов — это не просто много. Это ОЧЕНЬ МНОГО.
Скорее всего, Вы ошибаетесь. При таком угле зажигания напряжение на симисторе будет совсем не 5 вольт.

Пытаюсь приложить файл с синусоидой на выходе симистора, но не получается. Объем маленький — меньше 2 Мб, но не пускает расширение и хостинг кота тоже не пускает мой файл. Как быть?? Пдскажите. файл с синусоидой при 100% по положении потенциометра мощности регулятора. На нем видны провалы при переходе через ноль длительностью 2 мили/сек. Хочу понять что они значат?? При регулировке синус меняется как по учебнику, но вот при полном открытии я ожидал увидеть копию синусоиды из розетки сети, но вылезли эти провальчики и не дают мне покоя. А фай не лезет. почему-то.
Про измерение напряжения на обгрызанной синусоиде я понял, что нельзя мерить простыми вольтметрами. А как насчет тока? Можно ли доверять амперметру действующему по принципу токового трансформатора с «дыркой» в корпусе для провода фазы, например АМ100-D/01 производства Укреле?? Для меня на самом деле важно контролировать силу тока по фазе потребителя. Потребитель — электродный котел проточного типа в системе отопления частного дома. От температуры теплоносителя в системе очень сильно меняется его сопротивление, ну и соот ветственно сопротивление потребителя и силы тока по фазе потребителя в моем случае примерно от 15А до 40А, а я должен контролировать ИМЕННО силу тока по фазе, чтобы 40А не зашкалило и не вышибло входной АЗС. Показания напряжения мне нужны лишь информативно. Вот и осваиваю симисторные регуляторы мощности, а по сути хочу контролировать ток по фазе. В любом случае этот амперметр современный с микроконтроллером, стоит 20 евро и другого у меня нет. Покупать профессиональный среднеквадратичный за 1000 евро не хочется.
Где бы взять перевод терминов и сокращений английского даташита на русский аналог.

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 13:03:10

если нужны мгновенные значения — шунт или трансформатор тока (можно от токомерзких клещей) и осциллограф, если пиковые вместо осцилла детектор.

Читайте также:  Я9 44 преобразователь напряжение ток инструкция

Добавлено after 47 minutes 56 seconds:
другой вопрос, что пиковые токи в СИФУ начнут снижаться только при загрузке

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 17:14:01

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 17:32:16

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 17:39:37

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 18:14:06

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 18:20:26

Re: Мощные симисторы

Вт авг 01, 2017 20:04:28

Powered by phpBB © phpBB Group.

phpBB Mobile / SEO by Artodia.

  • Список форумов
    • Наша команда
    • Удалить cookies форума
    • Часовой пояс: UTC + 3 часа
  • #
    • Страница 1 из 21 , 2
    • След.

Источник

Что такое симистор и как с его помощью управлять нагрузкой

Для управления мощными нагрузками в цепях переменного тока часто используются электромагнитные реле. Контактные группы этих приборов служат дополнительным источником ненадежности из-за склонности к обгоранию, привариванию. Также недостатком выглядит возможность искрения при коммутации, что в некоторых случаях требует дополнительных мер безопасности. Поэтому предпочтительнее выглядят электронные ключи. Один из вариантов такого ключа выполняется на симисторах.

Внешний вид тиристора симметричного низкочастотного штыревого исполнения ТС122-25-12.

Что такое симистор и для чего нужен

В силовой электронике в качестве управляемого коммутирующего элемента часто применяются один из видов тиристоров — тринисторы. Их преимущества:

  • отсутствие контактной группы;
  • отсутствие вращающихся и движущихся механических элементов;
  • небольшая масса и габариты;
  • длительный ресурс, независящий от количества циклов включения-выключения;
  • невысокая стоимость;
  • высокое быстродействие и бесшумная работа.

Но при применении тринисторов в цепях переменного тока проблемой становится их односторонняя проводимость. Чтобы тринистор пропускал ток в двух направлениях, приходится идти на ухищрения в виде параллельного включения во встречном направлении двух тринисторов, управляемых одновременно. Логичным выглядит объединение этих двух тринисторов в одной оболочке для удобства монтажа и уменьшения габаритов. И этот шаг был сделан в 1963 году, когда советские ученые и специалисты General Electric почти одновременно подали заявки на регистрацию изобретения симметричного тринистора – симистора (в зарубежной терминологии триака, triac – triode for alternative current).

Структура триака.

На самом деле симистор не является в буквальном смысле двумя тринисторами, помещенными в один корпус.

Вольта-амперная характеристика симистора.

Вся система реализована на одном кристалле с различными зонами p- и n- проводимостей, и эта структура не симметрична (хотя вольт-амперная характеристика триака имеет симметрию относительно начала координат и представляет собой отзеркаленную ВАХ тринистора). И в этом состоит принципиальное отличие симистора от двух тринисторов, каждый из которых должен управляться положительным, по отношению к катоду, током.

У симистора по отношению к направлению пропускаемого тока анода и катода нет, но по отношению к управляющему электроду эти выводы неравнозначны. В литературе встречаются термины «условный катод» (МТ1, А1) и «условный анод» (МТ2, А2). Ими удобно пользоваться для описания работы триака.

При подаче полуволны любой полярности, прибор сначала заперт (красный участок ВАХ). Также, как и у тринистора, отпирание триака может произойти при превышении порогового уровня напряжения при любой полярности волны синусоиды (синий участок). В электронных ключах это явление (динисторный эффект), скорее, вредное. Его надо избегать при выборе режима работы. Открывание триака происходит подачей тока в управляющий электрод. Чем больше ток, тем раньше откроется ключ (красный штриховой участок). Этот ток создается приложением напряжения между управляющим электродом и условным катодом. Это напряжение должно быть или отрицательным, или совпадать по знаку с напряжением, приложенным между МТ1 и МТ2.

При определенном значении тока, симистор открывается сразу и ведет себя как обычный диод – вплоть до запирания (зеленый штриховой и сплошной участки). Совершенствование технологий ведет к уменьшению потреблённого тока для полного отпирания симистора. У современных модификаций он составляет до 60 мА и ниже. Но увлекаться снижением тока в реальной схеме не следует – это может привести к нестабильному открыванию триака.

Закрывание, как и у обычного тринистора, происходит при снижении тока до определенного предела (почти до нуля). В цепи переменного тока это происходит при очередном прохождении через ноль, после чего потребуется снова подать управляющий импульс. В цепях постоянного тока управляемое запирание симистора требует громоздких технических решений.

Особенности и ограничения

Существуют ограничения применения симистора при коммутации реактивной (индуктивной или ёмкостной) нагрузки. При наличии такого потребителя в цепи переменного тока, фазы напряжения и тока сдвинуты относительно друг друга. Направление сдвига зависит от характера реактивности, а величина – от величины реактивной составляющей. Уже сказано, что триак выключается в момент перехода тока через ноль. А напряжение между MT1 и МТ2 в этот момент может быть достаточно большим. Если скорость изменения напряжения dU/dt при этом превысит пороговую величину, то симистор может не закрыться. Чтобы избежать этого эффекта, параллельно силовому тракту симистора включают варисторы. Их сопротивление зависит от приложенного напряжения, и они ограничивают скорость изменения разности потенциалов. Того же эффекта можно добиться применением RC-цепочки (снаббера).

Опасность от превышения скорости нарастания тока при коммутации нагрузки связана с конечным временем отпирания симистора. В момент, когда триак ещё не закрылся, может оказаться, что к нему приложено большое напряжение и одновременно через силовой тракт протекает достаточно большой сквозной ток. Это может привести к выделению на приборе большой тепловой мощности, и кристалл может перегреться. Для устранения этого дефекта надо по возможности компенсировать реактивность потребителя последовательным включением в цепь реактивности примерно той же величины, но противоположного знака.

Также надо иметь в виду, что в открытом состоянии на симисторе падает около 1-2 В. Но так как область применения – мощные высоковольтные ключи, это свойство на практическое применение триаков не влияет. Потеря 1-2 вольт в 220-вольтовой цепи сравнима с погрешностью измерения напряжения.

Примеры использования

Основная область использования триака – ключ в цепях переменного тока. Принципиальных ограничений для применения симистора в качестве ключа постоянного тока нет, но и смысла в этом нет. В этом случае проще использовать более дешевый и распространенный тринистор.

Как и любой ключ, симистор включается в цепь последовательно с нагрузкой. Включением и выключением триака управляется подача напряжения на потребителя.

Схема включения симистора в качестве ключа в цепях переменного тока.

Также симистор можно применять в качестве регулятора напряжения на нагрузках, которым не важна форма напряжения (например, лампы накаливания или термоэлектронагреватели). В этом случае схема управления выглядит так.

Схема использования симистора, в качестве регулятора напряжения.

Здесь на резисторах R1, R2 и конденсаторе С1 организована фазовращающая цепь. Регулировкой сопротивления добиваются сдвига начала импульса относительно перехода сетевого напряжения через ноль. За формирование импульса отвечает динистор с напряжением открывания около 30 вольт. При достижении этого уровня он открывается и пропускает ток на управляющий электрод триака. Очевидно, что этот ток совпадает по направлению с током через силовой тракт симистора. Некоторые производители выпускают полупроводниковые приборы под названием Quadrac. У них в одном корпусе расположены симистор и динистор в цепи управляющего электрода.

Такая схема проста, но ток её потребления имеет резко несинусоидальную форму, при этом в питающей сети создаются помехи. Для их подавления надо использовать фильтры – хотя бы простейшие RC-цепочки.

Достоинства и недостатки

Достоинства симистора совпадают с плюсами тринистора, описанными выше. К ним надо лишь добавить возможность работы в цепях переменного тока и простое управление в таком режиме. Но имеются и минусы. В основном они касаются области применения, которая ограничена реактивной составляющей нагрузки. Предложенные выше меры защиты применить не всегда возможно. Также к недостаткам надо отнести:

  • повышенную чувствительность к шумам и помехам в цепи управляющего электрода, которая может вызвать ложные срабатывания;
  • необходимость отведения тепла от кристалла — обустройство радиаторов компенсирует небольшие габариты прибора, и для коммутации мощных нагрузок использование контакторов и реле становится предпочтительным;
  • лимитирование по рабочей частоте — оно не имеет значения при работе на промышленных частотах 50 или 100 Гц, но ограничивает применение в преобразователях напряжения.

Для грамотного применения симисторов необходимо знать не только принципы работы прибора, но и его недостатки, определяющие границы применения триаков. Только в этом случае разработанный прибор будет работать долго и надежно.

Что такое симистор и как с его помощью управлять нагрузкой

Как работает транзистор и где используется?

Что такое симистор и как с его помощью управлять нагрузкой

Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?

Что такое симистор и как с его помощью управлять нагрузкой

Что такое биполярный транзистор и какие схемы включения существуют

Что такое симистор и как с его помощью управлять нагрузкой

Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения

Что такое симистор и как с его помощью управлять нагрузкой

Принцип работы и основные характеристики стабилитрона

Что такое симистор и как с его помощью управлять нагрузкой

Что такое тиристор, как он работает, виды тиристоров и описание основных характеристик

Источник