Исследование свойств и характеристик тиристоров

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение свойств и характеристик диодного и триодного тиристоров.

2. ПРОГРАММА РАБОТЫ

2.1. Ознакомиться с теорией и методами исследования структуры, свойств и характеристик диодного и триодного тиристоров.

2.2. Ознакомиться со схемой лабораторной установки, оборудованием и приборами, необходимыми для выполнения работы, записать технические данные (тип, род тока, предел измерения, класс точности, цену деления шкалы) приборов.

2.3.Собрать схему и показать для проверки инженеру.

2.4. Измерить с помощью измерительных приборов необходимые параметры. При проведении эксперимента снять показания приборов и произвести обработку экспериментальных результатов.

2.5. Составить краткие выводы по работе.

3. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Тиристоры. Диодный тиристор (симистор).

Диодные тиристоры, именуемые также динисторами, изменяют свое состояние в зависимости от приложенного напряжения и протекающего тока. При некотором граничном напряжении ( напряжении отпирания ) динистор переходит от состояния с высоким сопротивлением к состоянию с низким сопротивлением. Он сохраняет состояние низкого сопротивления до тех пор, пока ток в нем не упадет ниже величины тока удержания.Так называемый симистор (рис. 7.1.1) призван выполнять функции двух динисторов, включенных встречно-параллельно. Изменение состояния симистора происходит при обеих полярностях приложенного напряжения, обеспечивая прохождение тока в обоих направлениях. Симисторы и динисторы используются главным образом для включения триодных тиристоров, выпускаемых на большие токи и напряжения.

Триодный тиристор. Триодные тиристоры, обычно называемые просто тиристорами (рис. 7.2.1), имеют четыре слоя р-n-р-n, один из которых соединен с внешним управляющим электродом (УЭ). Это позволяет приводить цепь катод (К)/анод (А) тиристора в открытое состояние напряжением управления, подаваемым между управляющим электродом и катодом.

Тиристор может быть также переведен в открытое состояние катодно-анодным напряжением. Однако этого способа, если возможно, следует избегать, чтобы не разрушить тиристор.

Будучи отпертым, тиристор сохраняет проводящее состояние, даже когда напряжение на управляющем электроде выключается. Цепь катод/анод возвращается к запертому состоянию, когда анодный ток уменьшается ниже минимальной величины (тока удержания 1_уд).

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1. Снять статическую характеристику динистора.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 7.1.2). Напряжения больше 15 В получаются при последовательном соединении регулируемого и нерегулируемого источников постоянного напряжения. Резистор 100 Ом понадобится при выполнении второго задания данной работы.

• Плавно увеличивая напряжение регулируемого источника напряжения, определите напряжение отпирания динистора (это наибольшее напряжение, при котором ток еще равен нулю, при дальнейшем увеличении напряжения источника ток возрастает скачком, а напряжение на динисторе скачком уменьшается). Запишите значение Uотп в табл. 7.1.1.

Плавно уменьшая напряжение регулируемого источника напряжения, определите ток удержания динистора (это наименьшее значение тока, при котором динистор еще остается включенным, при дальнейшем снижении напряжения источника ток скачком падает до нуля, а напряжение на динисторе скачком возрастает). Запишите значение Iуд в табл. 7.1.1.

• Изменяя напряжение регулируемого источника, поочередно установите значения тока, указанные в табл. 7.1.1, и запишите в нее соответствующие напряжения на динисторе.

Задание 2. Снять начальный участок динамической характеристики динистора с помощью осциллографа.

Порядок выполнения эксперимента

• Измените схему цепи, как показано на рис. 7.1.4 - замените источник питания, токоограничивающий резистор и подключите осциллограф.

• Включите осциллограф в режиме ХУ. На графике (рис. 7.1.5) отобразите характеристику, полученную на мониторе осциллографа, определите по ней напряжение включения, ток удержания, напряжение на динисторе в открытом состоянии и сравните эти величины с полученными в предыдущем опыте.

Задание 3. Исследовать процессы отпирания и запирания тиристора. Снять статические вольтамперные характеристики цепи управления и анодной цепи тиристора, а также начальный участок динамической характеристики с помощью осциллографа.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь, как показано на рис. 7.2.2, и подайте на цепь анод/катод максимальное напряжение 15 В, при напряжении управляющий электрод/катод Uук = 0 В.

• Увеличивайте с помощью потенциометра напряжение Uук, и измеряйте соответствующие значения тока управления Iу мультиметром А1. Занесите данные измерений в таблицу 7.2.1. Заметьте и запишите при каком напряжении Uук отпирается тиристор (загорается лампочка).

• Снижайте напряжение Uук до нуля и снова записывайте значения Iу в табл. 7.2.1.

• На рис. 7.2.3 постройте графики Iу(Uук) при увеличении и уменьшении напряжения. На графике отметьте напряжения Uотп и ток Iотп.

• Убедитесь, что снижение напряжения управления до нуля не приводит к выключению тиристора и что для его запирания необходимо либо кратковременно разорвать цепь, либо зашунтировать тиристор, либо снизить ток в рабочей цепи до значения меньше тока удержания.

• Определите ток удержания I_уд. Для этого переключите миллиамперметр в цепь нагрузки (А2), и при нулевом токе управления плавно снижайте напряжение питания до тех пор, пока ток нагрузки скачком не упадет до нуля. Последнее значение тока перед этим скачком и есть ток удержания:

Iуд =.......мА.

• Соберите цепь (рис. 7.2.4) для снятия вольтамперной характеристики Iа(Uак) тиристора с помощью осциллографа. Установите максимальную амплитуду синусоидального напряжения и максимальное значение постоянного напряжения 15 В.

• Включите осциллограф и получите на экране изображение одного или двух периодов тока и напряжения на тиристоре.

• Снижая напряжение управления, убедитесь, что тиристор выключается, ток становится равным нулю, а напряжение на тиристоре становится синусоидальным. Увеличивая напряжение управления, убедитесь, что тиристор включается, появляется положительная полуволна тока, а напряжение имеет только отрицательную полуволну. При необходимости замените резистор 10 кОм на 4, 7 кОм. При токе управления близком к минимальному току отпирания, можно заметить включение тиристора при нарастании анодного напряжения.

• Включите режим ХY осциллографа, получите на экране изображение вольтамперной характеристики Iа(Uак). Проследите за ее изменением при увеличении и уменьшении тока управления и перерисуйте на график (рис. 7.2.5) при Iу> Iотп. Не забудьте указать масштабы.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Наименование, цель и программа работы.

2. Краткие теоретические сведения.

3. Принципиальная схема лабораторной установки.

4. Описание хода работы.

5. Таблицы с экспериментальными данными, результаты обработки полученных данных.

6. Выводы по работе.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Вопрос 1: Какова величина напряжения отпирания динистора (по рис. 7.1.5)? Ответ:........................

Вопрос 2: Каковы величины дифференциального сопротивления динистора в запертом состоянии и отпертом состояниях при токе 2...3 мА?

Ответ:........................

Вопрос 3: Какие причины «заставляют» динистор вернуться к запертому состоянию? Ответ:..........................

Вопрос 1: Запирается ли отпертый тиристор, когда отключается напряжение цепи управляющий электрод/катод?

Ответ:. .............................

Вопрос 2: Что случится с отпертым тиристором при размыкании выключателя в цепи (рис. 7.2.2), если Uук > Uотп? Если Uэк ^<Uотп?

Ответ:. ..............................

Вопрос 3: Как поведет себя тиристор, если к цепи (рис. 7.2.2) вместо постоянного напряжения приложить синусоидальное напряжение при Uук > Uотп? При Uук < Uотп?

U_ук = 0…0, 5 В?

Ответ:..............................

Вопрос 4: Что произойдет с отпертым тиристором при его кратковременном шунтировании перемычкой в цепи (рис. 7.2.2), если U_Ук > Uотп? Если Uук < Uотп? Ответ:. ............................

Вопрос 5: Какие свойства проявляет тиристор, работая при измененной на противоположную полярности напряжений?

Ответ:. ............................

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 5

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒