Türistori elektriajam

Tööstuses kasutatakse laialdaselt juhitavate pooljuhtventiilidega ajamid - türistorid. Türistorid on toodetud kuni sadade amprite voolude jaoks, pingete jaoks kuni 1000 volti või rohkem. Neid eristab kõrge kasutegur, suhteliselt väike suurus, suur kiirus ja võime töötada mitmesugustes ümbritseva õhu temperatuurivahemikus (-60 kuni +60 ° C).

Türistor ei ole täielikult juhitav seade, mis lülitatakse sisse vastava potentsiaali rakendamisel juhtelektroodile ja lülitub välja ainult vooluahela sundkatkestamisel katkestuspinge, selle loomuliku ülemineku läbi nulli või summutuse toite tõttu. vastupidise märgi pinge. Juhtpinge toiteajastust (selle viivitust) muutes saate reguleerida alaldatud pinge keskmist väärtust ja seega ka mootori kiirust.

Alaldatud pinge keskmise väärtuse reguleerimise puudumisel määrab peamiselt türistori muunduri lülitusahel. Anduriahelad jagunevad kahte klassi: null-tõmbe- ja sillatud.

Keskmise ja suure võimsusega paigaldistes kasutatakse peamiselt sillamuunduri ahelaid, millel on peamiselt kaks põhjust:

• väiksem pinge igal türistoril,

• trafo mähiste kaudu voolava konstantse voolukomponendi puudumine.

Konverteriahelad võivad erineda ka faaside arvu poolest: ühest väikese võimsusega seadmetes kuni 12–24 võimsate muunduritega.

Kõigil türistormuundurite variantidel koos positiivsete omadustega, nagu madal inerts, pöörlevate elementide puudumine, väiksemad (võrreldes elektromehaaniliste muunduritega), on mitmeid puudusi:

1. Raske ühendus võrguga: kõik pingekõikumised võrgus kanduvad otse ajamisüsteemi ja koormus suureneb, mootoriteljed kanduvad koheselt võrku ja põhjustavad voolulööke.

2. Madal võimsustegur pinge alla reguleerimisel.

3. Kõrgemate harmooniliste tekitamine, koormus elektrivõrgule.

Türistormuunduriga käitatava mootori mehaanilised omadused määratakse armatuurile rakendatava pinge ja selle muutumise olemuse järgi koos koormusega, st muunduri väliskarakteristikud ning muunduri ja mootori parameetrid.

Türistori seade ja tööpõhimõte

Türistor (joonis 1, a) on neljakihiline räni pooljuht, millel on kaks pn-siirde ja üks n-p-siirde. Anoodpinge Ua mõjul türistorit läbiva voolu suurus sõltub voolust, mis läbib juhtelektroodi juhtpinge Uy toimel.

Kui juhtvoolu pole (Azy = 0), siis pinge U kasvades vool A kasutaja P ahelas suureneb, jäädes siiski väga väikeseks väärtuseks (joon. 1, b).

Riis. 1. Türistori plokkskeem (a), voolu-pinge karakteristik (b) ja ehitus (c)

Sel ajal on mittejuhtivas suunas sisse lülitatud n-p ristmikul suur takistus. Anoodipinge teatud väärtusel Ua1, mida nimetatakse avamis-, süüte- või lülituspingeks, toimub blokeerimiskihi laviin, mille takistus muutub väikeseks ja voolutugevus suureneb takistusega Rp Ohmi seaduse kohaselt määratud väärtuseni. kasutajast P.

Kui vool Iу suureneb, siis pinge Ua väheneb. Voolu Iu, mille juures pinge Ua saavutab madalaima väärtuse, nimetatakse korrektsiooniga vooluks I.

Türistor sulgub pinge Ua eemaldamisel või selle märgi muutumisel. Türistori nimivool I on ettepoole voolava voolu suurim keskmine väärtus, mis ei põhjusta lubamatut ülekuumenemist.

Nimipingeks Un nimetatakse suurimat lubatud amplituudipinget, mille juures on tagatud seadme etteantud töökindlus.

Nimivooluga tekitamata pingelangust ΔNimetatud pingelanguks nimetatakse nimipingelanguks (tavaliselt ΔUn = 1 — 2 V).

Korrektsiooni voolutugevuse Ic väärtus kõigub 0,1 — 0,4 A piirides pingel Uc 6 — 8 V.

Türistor avaneb usaldusväärselt impulsi kestusega 20–30 μs. Impulsside vaheline intervall ei tohiks olla väiksem kui 100 μs. Kui pinge Ua langeb nullini, lülitub türistor välja.

Türistori väliskonstruktsioon on näidatud joonisel fig.1, v… Vasepõhine 1 kuueteistkümnes räni neljakihiline struktuur 2 keermestatud sabaga, negatiivse võimsusega 3 ja 4 väljundi juhtimisega. Ränikonstruktsiooni kaitseb silindriline metallkorpus 5. Isolaator on fikseeritud korpusesse 6. Aluses 1 olevat keerme kasutatakse türistori paigaldamiseks ja anoodi pingeallika ühendamiseks positiivse poolusega.

Pinge Ua kasvades türistori avamiseks vajalik juhtvool väheneb (vt joonis 1, b). Juhtseadme avanemisvool on võrdeline juhtseadme avamispingega uyo.

Kui Uа muutub vastavalt sinusoidaalsele seadusele (joonis 2), siis võib vajalikku pinget ja 0 avanemist kujutada punktiirjoonega. Kui rakendatav juhtpinge Uy1 on konstantne ja selle väärtus jääb alla pinge uuo miinimumväärtust, siis türistor ei avane.

Kui juhtpinget tõsta väärtuseni Uy2, avaneb türistor kohe, kui pinge Uy2 muutub pingest uyo suuremaks. Muutes uу väärtust, saate muuta türistori avanemisnurka vahemikus 0 kuni 90°.

Riis. 2. Türistori juhtimine

Türistori avamiseks üle 90 ° nurga all kasutatakse muutuvat juhtpinget uy, mis muutub näiteks sinusoidaalselt. Pingel, mis vastab selle pinge siinuslaine ja punktiirkõvera uuo = f (ωt) lõikekohale, avaneb Tiristor.

Liigutades sinusoidi uyo horisontaalselt paremale või vasakule, saate muuta türistori avanemise nurka ωt0. Seda avanemisnurga juhtimist nimetatakse horisontaalseks. See viiakse läbi spetsiaalsete faasilülitite abil.

Sama siinuslainet vertikaalselt üles või alla liigutades saab muuta ka avanemisnurka. Sellist juhtimist nimetatakse vertikaalseks. Sel juhul muutuva pinge juhtimisega tyy lisada konstantne pinge algebraliselt, näiteks pinge Uy1... Avanemisnurka reguleeritakse selle pinge suurust muutes.

Pärast avamist jääb türistor avatuks kuni positiivse poolperioodi lõpuni ja juhtpinge ei mõjuta selle tööd. See võimaldab rakendada ka impulssjuhtimist, rakendades perioodiliselt õigel ajal positiivseid juhtpinge impulsse (joonis 2 all). See suurendab kontrolli selgust.

Türistori avanemisnurka ühel või teisel viisil muutes saab kasutajale rakendada erineva kujuga pingeimpulsse. See muudab kasutaja klemmide keskmise pinge väärtust.

Türistorite juhtimiseks kasutatakse erinevaid seadmeid. Joonisel fig. 3, vahelduvvooluvõrgu pinge rakendatakse trafo Tp1 primaarmähisele.

Riis. 3. Türistori juhtimisahel

Selle trafo sekundaarahelas on täislaine alaldi B.1, B2, B3, B4, mille alalisvooluahelas on märkimisväärne induktiivsus L. Praktiline lainevool on praktiliselt välistatud. Kuid sellist alalisvoolu saab saada ainult joonisel fig. 4, a.

Seega on sel juhul alaldi B1, B2, B3, B4 (vt joonis 3) vahelduvvoolu kujul muundur. Selles skeemis vahelduvad kondensaatorid C1 ja C2 järjestikku ristkülikukujuliste vooluimpulssidega (joonis 4, a).Sel juhul moodustub kondensaatorite C1 ja C2 plaatidel (joonis 4, b) transistoride T1 ja T2 alustele (vt joonis 3) ristsuunaline saehamba pinge.

Seda pinget nimetatakse võrdluspingeks. Alalispinge Uy toimib ka iga transistori põhiahelas. Kui saepinge on null, tekitab pinge Uy mõlema transistori baasil positiivsed potentsiaalid. Iga transistor avaneb baasvooluga negatiivse baaspotentsiaali juures.

See juhtub siis, kui sae võrdluspinge negatiivsed väärtused osutuvad suuremaks kui Uy (joonis 4, b). See tingimus on täidetud sõltuvalt Uy väärtusest faasinurga erinevatel väärtustel. Sellisel juhul avaneb transistor sõltuvalt pinge Uy suurusest erinevateks perioodideks.

Riis. 4. Türistori juhtpingete skeemid

Ühe või teise transistori avanemisel läbib trafo Tr2 või Tr3 primaarmähise ristkülikukujuline vooluimpulss (vt joonis 3). Kui selle impulsi esiserv läbib, tekib sekundaarmähises pingeimpulss, mis rakendatakse türistori juhtelektroodile.

Kui vooluimpulsi tagakülg läbib sekundaarmähist, tekib vastupidise polaarsusega pingeimpulss. See impulss suletakse pooljuhtdioodiga, mis möödub sekundaarmähist ja seda ei rakendata türistorile.

Kui türistoreid juhitakse (vt joonis 3) kahe trafoga, genereeritakse kaks impulssi, faasinihke 180 ° võrra.

Türistormootori juhtimissüsteemid

Alalisvoolumootorite türistori juhtimissüsteemides kasutatakse selle pöörlemiskiiruse reguleerimiseks mootori alalisvoolu armatuuri pinge muutust. Nendel juhtudel kasutatakse tavaliselt mitmefaasilisi alaldusskeeme.

Joonisel fig. 5 ja kõige lihtsam seda tüüpi diagramm on näidatud pideva joonega. Selles vooluringis on kõik türistorid T1, T2, T3 ühendatud jadamisi trafo sekundaarmähise ja mootori armatuuriga; NS. jne. c) sekundaarmähised on faasist väljas. Seetõttu rakendatakse türistorite avanemisnurga reguleerimisel mootori armatuurile pingeimpulsse, mis on üksteise suhtes faasinihkes.

Riis. 5. Türistori ajami ahelad

Mitmefaasilises vooluringis võivad mootori armatuuri läbida katkendlikud ja pidevad voolud, olenevalt türistorite valitud süütenurgast. Pööratav elektriajam (joonis 5, a, kogu ahel) kasutab kahte türistorite komplekti: T1, T2, T3 ja T4, T5, T6.

Teatud rühma türistorid avades muudavad need elektrimootori armatuuri voolu suunda ja vastavalt ka selle pöörlemissuunda.

Mootori ümberpööramist saab saavutada ka mootori välimähises oleva voolu suuna muutmisega. Sellist pööret kasutatakse juhtudel, kui suurt kiirust ei nõuta, kuna väljamähisel on armatuurimähisega võrreldes väga kõrge induktiivsus. Sellist pöördkäiku kasutatakse sageli metallilõikamismasinate põhiliikumise türistori ajamite jaoks.

Teine türistoride komplekt võimaldab teostada ka pidurdusrežiime, mis nõuavad elektrimootori armatuuri voolu suuna muutmist.Vaadeldavates ajamiahelates olevaid türistoreid kasutatakse mootori sisse- ja väljalülitamiseks, samuti käivitus- ja pidurdusvoolude piiramiseks, välistades vajaduse kasutada kontaktoreid, aga ka käivitus- ja pidurdusreostaate.

Alalisvoolu türistori ajamiahelates on jõutrafod ebasoovitavad. Need suurendavad paigalduse suurust ja maksumust, mistõttu kasutatakse sageli joonisel fig. 5 B.

Selles vooluringis juhib türistori süüdet juhtseade BU1. See on ühendatud kolmefaasilise vooluvõrguga, pakkudes seeläbi toidet ja sobitades juhtimpulsside faasid türistorite anoodpingega.

Türistori ajam kasutab tavaliselt mootori kiiruse tagasisidet. Sel juhul kasutatakse tahhogeneraatorit T ja vahetransistorvõimendit UT. Kasutatakse ka e-posti tagasisidet. jne. c) elektrimootor, mis on realiseeritud pinge negatiivse tagasiside ja armatuuri voolu positiivse tagasiside samaaegsel toimel.

Ergastusvoolu reguleerimiseks kasutatakse türistorit T7 koos juhtseadmega BU2. Anoodi pinge negatiivsetel pooltsüklitel, kui türistor T7 voolu ei läbi, jätkab OVD-s olev vool e. jne. c) iseinduktsioon, sulgemine möödavooluklapi B1 kaudu.

Türistori elektriajamid impulsi laiuse reguleerimisega

Vaatlusaluses türistori ajamites toidetakse mootorit pingeimpulssidega sagedusega 50 Hz. Reageerimiskiiruse suurendamiseks on soovitatav suurendada impulsi sagedust.See saavutatakse impulsi laiuse reguleerimisega türistori ajamites, kus mootori armatuuri läbivad erineva kestusega (laiuskraad) ristkülikukujulised alalisvooluimpulsid sagedusega kuni 2-5 kHz. Lisaks kiirele reageerimisele tagab selline juhtimine suure mootori kiiruse reguleerimise vahemiku ja suurema energiatõhususe.

Impulsi laiuse reguleerimise korral toidab mootor kontrollimatut alaldit ning armatuuriga järjestikku ühendatud türistor suletakse ja avatakse perioodiliselt. Sel juhul läbivad alalisvoolu impulsid mootori armatuuriahelat. Nende impulsside kestuse (laiuskraadi) muutus toob kaasa elektrimootori pöörlemiskiiruse muutumise.

Kuna sel juhul töötab türistor konstantsel pingel, kasutatakse selle sulgemiseks spetsiaalseid ahelaid. Üks lihtsamaid impulsi laiuse juhtimisskeeme on näidatud joonisel fig. 6.

Riis. 6. Türistori elektriajam impulsi laiuse reguleerimisega

Selles vooluringis lülitub türistor Tr välja, kui summutav türistor Tr on sisse lülitatud. Kui see türistor avaneb, tühjeneb laetud kondensaator C gaasihoob Dr1, luues olulise e. jne. c.Sellisel juhul tekib õhuklapi otstesse pinge, mis on suurem kui alaldi pinge U ja on suunatud selle poole.

Alaldi ja šuntdioodi D1 kaudu rakendatakse see pinge türistorile Tr ja see lülitub välja. Kui türistor on välja lülitatud, laetakse kondensaator C uuesti lülituspingele Uc > U.

Vooluimpulsside suurenenud sageduse ja mootori armatuuri inertsuse tõttu ei kajastu toiteallika impulsi iseloom mootori pöörlemise sujuvuses. Türistorid Tr ja Tr avatakse spetsiaalse faasinihke ahelaga, mis võimaldab muuta impulsi laiust.

Elektritööstus toodab erinevaid täielikult reguleeritud türistori alalisvoolu ajamite modifikatsioone. Nende hulgas on 1:20 kiiruse reguleerimisvahemikuga ajamid; 1:200; 1: 2000, muutes pinget, pöördumatuid ja reversiivseid ajamid, elektrilise pidurdamisega ja ilma. Juhtimine toimub transistori faasi-impulssseadmete abil. Ajamid kasutavad negatiivset tagasisidet mootori pöörete arvule ja e. loendurile jne. koos

Türistori ajamite eelisteks on kõrged energiaomadused, väiksus ja kaal, igasuguste pöörlevate masinate puudumine peale elektrimootori, suur kiirus ja pidev töövalmidus Türistori ajamite peamiseks puuduseks on endiselt kõrge hind, mis ületab oluliselt elektrimasina ja magnetvõimenditega ajamite maksumus.

Praegu on pidev suundumus türistori alalisvooluajamite laialdasele asendamisele muutuva sagedusega vahelduvvooluajamid.