Rectificador de tiristores

Fuente: Ali Bazzi, Departamento de ingeniería eléctrica, Universidad de Connecticut, Storrs, CT.

Similar a los diodos, tiristores, que rectificadores de silicio controlado (SCRs), también se llama pasan corrientes en una dirección del ánodo al cátodo y bloquean el flujo de corriente en la otra dirección. Sin embargo, paso actual puede ser controlado a través de una "puerta" terminal, que requiere un pulso actual pequeño para activar el tiristor para que pueda empezar a realizar.

Tiristores son dispositivos de cuatro capas, compuesto por alternas capas de tipo n y material tipo p, formando así estructuras PNPN con tres uniones. El tiristor tiene tres terminales; con el ánodo conectado al material tipo p de la estructura PNPN, el cátodo conectado a la capa tipo n, y la puerta conectada a la capa de tipo p más cercana al cátodo.

El objetivo de este experimento es un rectificador de media onda de tiristores controlado en diferentes condiciones y entender cómo diferentes tiempos el puerta pulso afecte la C.C. del voltaje de salida.

El tiristor sólo lleva a cabo bajo las mismas condiciones que un diodo, además de la condición de tener un pulso de puerta para desencadenar el proceso de conducción. Por ejemplo, si una fuente de CA está conectada en serie con un tiristor y una carga resistiva, el semiciclo positivo de la fuente no es suficiente al sesgo hacia adelante el tiristor; el tiristor seguirá siendo inverso parcial o hasta que se aplica un pulso de puerta. Entonces comienza a realizar durante ese ciclo medio. De este modo, el tiristor tiene tres terminales, el ánodo (A), cátodo (K) y puerta (G). Pulsos de puerta son generadas por circuitos de "impulsión de la puerta del" que conducen corriente en la puerta. El retardo entre la fuente de CA cero cruzando el comando de pulso de puerta se denomina "ángulo de disparo" que es un ángulo eléctrico.

Fig.1 muestra un circuito rectificador de tiristores simple de media onda con un pulso de generación de circuitos (R₁, R₂, D₁, D₂ y C) que genera pulsos de corriente en la puerta del tiristor. Cuando el pulso está disponible y se "dispararon" en un ángulo de la leña que es un periodo de retardo desde el paso por cero de la tensión de entrada V_enel tiristor actúa como un diodo en términos de pasar corriente en una dirección. Una vez que la corriente va a cero y no existe el pulso de puerta, el tiristor permanecerá apagado hasta que la corriente es positiva otra vez y se dispara un pulso de puerta.

En este experimento, estudiaremos un rectificador de media onda de tiristores controlado en ángulos de disparo diferentes. Se comparan las tensiones de salida promedio para diversos ángulos para estudiar el efecto de controlar el tiempo de encendido en la tensión de salida DC media.

Figura 1: Rectificador de media onda con SCR y la carga resistiva.

Atención: Durante este experimento, no toque ninguna parte del circuito mientras que energiza. No conecte a tierra la VARIAC.

Para este experimento, el transformador variable (VARIAC) a un obviados de 60 Hz y el pico de 35 V se utiliza como la fuente principal de AC.

1. configuración

1. Antes de comenzar, conectar la sonda diferencial a un alcance canal.
   1. Programar el botón de la atenuación diferencial sonda 1/20 (o 20 X).
2. En el menú de canal alcance, fijar la sonda a 10 X a menos que 20 X está disponible para la sonda diferencial. Si se elige 10 X, manualmente se multiplican cualquier medidas o resultados por dos para llegar a los 20 X deseado.
3. Para configurar el VARIAC, asegúrese de que la salida del VARIAC (parece un receptáculo regular) no está conectada a ningún cable.
   1. Mantenga el VARIAC y asegúrese de que su mando se establece en cero.
   2. Ajuste lentamente la perilla del VARIAC a alrededor del 15% salida.
4. Antes de conectar la sonda diferencial para el circuito, unir los terminales de la sonda y ajustar su forma de onda medida en la pantalla para mostrar cero voltaje compensado.
5. Conecte el cable de salida del VARIAC y la sonda de voltaje diferencial a través de los enchufes de plátano de salida VARIAC.
   1. Encender el VARIAC.
   2. Ajustar ligeramente el VARIAC para lograr el máximo de 35V.
6. Tome una copia de V_en utilizar para la referencia. Muestran dos a cinco ciclos fundamentales.
7. Apague el VARIAC. No ajuste la perilla para el resto del experimento.

2. media onda rectificador SCR circuito con carga resistiva y cero ángulo de disparo

1. El componente principal del rectificador SCR (S), que es un TYN058. La resistencia de carga (R) es Ω 51. El circuito de control SCR está encerrado en la caja punteada de la Fig. 1.
2. El circuito de control utiliza diodos (1N4004), una resistencia de 1 kΩ (R₁), una resistencia de control manualmente cambiados (R₂) y un condensador de 1 μF de cerámica (sin polaridad) (C).
   1. Asegúrese de que las polaridades SCR y el diodo son correctas. El guión en el diodo es en el cátodo, mientras que la asignación de pines SCR se muestra en la figura 2.
3. En el tablero de proto, construye el circuito mostrado en la figura 1. Utilice un corto circuito en lugar de R₂.
4. Conecte la sonda de voltaje diferencial a través de la resistencia de carga para observar la tensión de salida V_out.
5. Encender el VARIAC.
6. Ajustar el tiempo base en el alcance a mostrar _{hacia fuera} para el mismo número de ciclos fundamentales que fueron capturados para V_en. Hacer una copia de las formas de onda.
   1. Medir el promedio o media _{hacia fuera}.
   2. Zoom entre el punto de apagado SCR y el siguiente punto de encendido SCR. Medir la diferencia de tiempo utilizando los cursores de alcance. Hacer una copia de la forma de onda.
7. Mantener la conexión de la sonda diferencial y otras conexiones de circuito la misma para la siguiente parte.
8. Apague el VARIAC. No cambie el ajuste de voltaje VARIAC.

Figura 2 : Asignación de pines de la SCR.

3. de media onda rectificador SCR circuito con carga resistiva y el ángulo de disparo distinto de cero

Dos resistencias diferentes, se utilizará como R₂. Los valores deben estar entre 100 y 1000 Ω. La resistencia puede leer el código de colores de resistencia, o medir con un multímetro digital.

1. Ángulo de ajuste #1 (pequeño R₂)
   1. Retire el cortocircuito, que previamente fue utilizado en lugar de R₂.
   2. Conectar el valor de resistencia pequeña para R₂.
   3. Encender el VARIAC.
   4. Ajustar el tiempo base en el alcance a mostrar _{hacia fuera} para el mismo número de ciclos fundamentales capturado para V_en. Hacer una copia de las formas de onda.
   5. Medir el promedio o media _{hacia fuera}.
   6. Zoom entre el punto de apagado SCR y el siguiente punto de encendido SCR. Medir la diferencia de tiempo utilizando los cursores de alcance. Hacer una copia de la forma de onda.
   7. Mantener la conexión de la sonda diferencial y otras conexiones de circuito la misma para la siguiente parte.
   8. Apague el VARIAC. No desmonte el circuito o cambiar el ajuste de voltaje VARIAC.
2. Ángulo de ajuste #2 (small R₂)
   1. Reemplazar R₂ con el resistor de valor más grande.
   2. Encender el VARIAC.
   3. Ajustar el tiempo base en el alcance a mostrar _{hacia fuera} para el mismo número de ciclos fundamentales capturado para V_en. Hacer una copia de las formas de onda.
   4. Medir el promedio o media _{hacia fuera}.
   5. Zoom entre el punto de apagado SCR y el siguiente punto de encendido SCR. Medir la diferencia de tiempo utilizando los cursores de alcance. Hacer una copia de la forma de onda. El valor promedio debe ser lo que se espera de esta ecuación:
      <_a> =V₀[1+cos(α)] / (2π) (1)
      que es un poco menos de la mitad de la tensión de pico de la entrada.
   6. Apague el VARIAC. Desmontar el circuito y devolver la configuración VARIAC a cero.

La forma de onda de voltaje de entrada CA es picado hasta el ángulo de disparo. Las relaciones importantes de la media de voltaje de salida y ángulos de diferentes rectificadores SCR con entrada V_enla leña = V₀ cos (ωt) son:

• Única SCR y R de la carga: <_a> =V₀[1+cos(α)] / (2π) (2)

• Puente de SCR y R de la carga: <_a> = V₀[1+cos(α)] /π (3)

• Puente de SCR, corriente de carga fuente: <_a> = 2V₀ cos(α) /π (4)

A medida que aumenta el ángulo de disparo, la media o la tensión en la salida disminuye a medida que la forma de onda de voltaje de salida en la carga resistiva es una versión cortada de la entrada.

SCR era comunes en mayores fuentes de alimentación de DC que requieren un variable DC voltaje de salida de CA de entrada. Mediante el ajuste de la resistencia R₂ en el circuito anterior, es posible ajustar la media _ay por consiguiente un ajustable DC alimentación resultados. El SCRs no son comunes más en fuentes de alimentación DC como que cambiar a la frecuencia de línea de entrada (típicamente 50 o 60 Hz) y nuevo poder cambiar fuentes en 10 s o 100 s de kHz que hace filtrado de la tensión de salida para extraer el componente de la C.C. mucho más fácil con el condensador más pequeño s. sin embargo, SCRs son todavía comunes en inversores de alto voltaje donde la frecuencia de conmutación puede ser baja en la frecuencia de línea desde muchos alto voltaje y alta corriente SCR está disponibles en el mercado.