АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Применение устройств на базе ключевых элементов как средство минимизации потерь в устройствах преобразования параметров электроэнергии

Читайте также:
  1. A. Определение элементов операций в пользу мира
  2. B. Приведение параметров микроклимата и нормативным показателям
  3. C. Число элементов в операции
  4. I. Назначение, классификация, устройство и принцип действия машины.
  5. Аббревиация как средство экспрессии
  6. Административно-территориальное устройство
  7. Административно-территориальное устройство Омской области и порядок его изменения
  8. Алгоритм преобразования области в плоскостных координатах
  9. Алгоритм расчета основных параметров производства
  10. Анализ временных потерь
  11. Анализ чувствительности практических параметров к изменению внешних и внутренних факторов.
  12. АНАЛИЗ «ЦЕЛЬ - СРЕДСТВО»

 
 

Высокий КПД может быть получен, если устройство выполнено на базе идеальных ключевых элементов – элементов, в которых нет потерь. Вольтамперная характеристика (ВАХ) ключевого элемента представлена на (рис.1.2). Особенность такой ВАХ в том, что во включенном состоянии элемента при любых токах напряжение на нем равно нулю (i ¹ 0 u = 0), а при выключенном ток равен нулю при любых напряжениях на элементе (i = 0 u ¹ 0). Следовательно, в обоих состояниях идеального ключевого элемента рассеиваемая в нем мощность равна нулю (P = i×u = 0).

Ключи могут быть управляемыми и неуправляемыми. Управляемые ключи это такие, для включения которых (а для некоторых ключей и для выключения и для поддержания ключа во включенном состоянии) необходимо подать сигнал в его цепь управления. Изменение состояния неуправляемых ключей происходит при изменении либо знака напряжения на них либо при изменении их тока. При этом эти значения токов и напряжений являются результатом электромагнитных процессов в схемах, в которых эти ключи установлены, и никакого дополнительного (управляющего) воздействия не требуется.

Сегодня ВАХ, близкую к ВАХ идеальных ключей, имеют силовые полупроводниковые приборы. Рассмотрим некоторые их характеристики и параметры.

1)
Диод – прибор с одним электронно-дырочным (p-n) переходом (рис.1.3, рис.1.4).

 

 
При прямом напряжении, равном 1,5-2 В, токи диодов могут достигать сотен и тысяч ампер, а при обратном напряжении, которое может составлять несколько кВ, токи не превышают десятых (и даже сотых) долей А. Таким образом, при переключении мощности в несколько МВт собственные потери в диодах не превышают нескольких кВт, т.е. КПД диода выше 99 %. Полупроводниковая структура диода имеет малые габариты (диаметр –50-80 мм, толщина – несколько десятых долей мм). Структура размещена в корпусе, имеющем два вывода – анод и катод (рис. 1.4). ВАХ диода представлена на рис.1.3в. Она реализует две ветви ВАХ ключевого элемента.

 


Рис 1.4.

 

2) Тиристор – прибор, имеющий три последовательно включенных p-n перехода (рис.1.5).

 

 

При повышении прямого напряжения увеличиваются объемные заряды: в слое 1-2 дырок и в слое 2-3 электронов. Появляется электрическое поле этих зарядов, направленное навстречу полю зарядов, образующих переход 2, и при напряжении переключения включающее второй переход. Тиристором можно управлять, создавая избыточные заряды в слое 2-3 и током в цепи управляющего электрода (ток управления). С увеличением тока управления снижается напряжение переключения. Величина тока управления, при котором ВАХ тиристора становится аналогичной ВАХ диода, называется током управления спрямления. Ток управления тиристором в промышленных схемах должен быть не менее тока управления спрямления. Тогда тиристор можно включить при любых (даже небольших) прямых напряжениях. Время включения тиристора общепромышленной серии не превышает 20 мкс, а время выключения – (150…300) мкс.

Таким образом, условия включения тиристора: положительное напряжение на нём и наличие тока в цепи управления. Условие выключения тиристора – снижение тока до тока удержания (обычно» 300 мА для силовых тиристоров общепромышленной серии).

Рассмотрим, как работает тиристор в схеме. На рис 1.6 представлена цепь с последовательно включенными источником напряжения U, тиристором и резистором. С помощью тиристора регулируется напряжение на резисторе R. Тиристор включится, если на нем положительное напряжение и подан ток управления (момент времени n1). Момент или угол естественного включения – момент, когда напряжение на тиристоре становится положительным. Интервал времени между моментом реального включения и углом естественного включения называется углом запаздывания включения a. На рисунке 1.6 показаны временные диаграммы токов и напряжений элементов схемы. Если увеличивать угол a, то снизятся средние за период значения тока в контуре и напряжения на резисторе.

 

 

 
 

 


S1= S2

 

Рис 1.6 Тиристор в однополупериодной схеме

 

 

Маркировка тиристоров. Тиристор марки Т-273-1600-40: Т – тиристор таблеточной конструкции, полупроводниковая структура которого выполнена в виде диска диаметром 70 мм (в обозначении цифра 7), имеющего два силовых вывода (анод и катод) в виде «мембран» и управляющий электрод. Цифры 2 и 3 обозначают заводское типоисполнение конструкции; 1600 – предельный ток I т тиристора (предельно допустимое среднее значение полусинусоидального тока при нормируемых условиях охлаждения тиристора, рис.1.6);. 40 – класс тиристора по напряжению. Чтобы узнать на какое максимальное напряжение рассчитан тиристор, класс по напряжению умножают на 100. Например для тиристора 40-го класса UТ.обр.max= 40×100 = 4000В. По ГОСТу это напряжение должно быть в 1,4 раза меньше, чем напряжение переключения и обратное напряжение пробоя тиристора. Конструкция тиристора схематично представлена на рис.1.7.

 

 

 
 

 

 


Рис 1.7 Тиристор таблеточной (а) и штыревой (б) конструкции

 

Таким образом, тиристор реализует три ветви ВАХ ключевого элемента.


1 | 2 | 3 | 4 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)