电子课件《维修电工实训(中级模块)》A04147344单相晶闸管整流电路装调维修

1、一、晶闸管课题4 单相晶闸管整流电路装调维修 晶闸管是硅晶体闸流管的简称，是一种可控制的硅整流器件，也称为可控硅（SCR）。它是在二极管的基础上发展起来的一种新型大功率半导体器件。它可以实现以微小的电信号对大功率电能进行控制或变换，是一种大功率半导体器件，广泛应用于可控整流，无触点继电器、交流调压、电动机速度控制等。1晶闸管的结构晶闸管的外形有塑封式（小功率）、平板式（中功率）和螺栓式（中、大功率）几种。平板式和螺栓式晶闸管使用时固定在散热器上。a)b)c)d)晶闸管的外形 a）塑封式 b）小功率螺旋式 c）大功率螺旋式 d）平板式 普通（单向）晶闸管的图形符号，是一种PNPN四层半导体元件，

2、它有三个引出的电极，是在二极管符号的基础上又增加了一个控制极，表示其特性相当于一只带有控制端的特殊二极管。a）内部结构 b）符号晶闸管的内部结构及符号2晶闸管的工作原理晶闸管是一个具有三个PN结的PNPN四层半导体元件，从内部结构上看，可以把它看成两个三极管VI、V2的组合，其中V1是PNP管、V2是NPN管。a）晶闸管内部结构示意图 b）晶闸管等效内部结构示意图 c）晶闸管的等效电路晶闸管的工作原理图3晶闸管的工作特性（1）正向阻断：晶闸管加正向电压，而控制极不加正向电压，灯不亮，这种状态称为正向阻断。（2）触发导通：晶闸管加正向电压，再闭合开关S，使控制极和阴极之间也加上正向电压（触发电压

3、）这时灯亮，说明晶闸管已导通。这种状态称为触发导通。（3）维持导通：晶闸管一旦导通后，维持阳极电压不变，断开触发电压，灯仍亮，说明晶闸管仍然导通。这种状态称为维持导通。（4）反向阻断：晶闸管加反向电压，这时不论是否加控制电压，也不论控制极所加是正向电压还是反向电压，灯都不亮，晶闸管都不导通。这种状态称为反向阻断。晶闸管导通的条件为：1）晶闸管的阳极A和阴极K间加上正向阳极电压。2）晶闸管的控制极G和阴极K间加上适当足够大的正向电压。晶闸管特性实验4晶闸管的伏安特性 晶闸管相当于一个可以控制的单向导电的二极管。图中曲线表明了阳极电压、电流和控制电压、电流等因素的影响及相互的联系。 横坐标表示阳极

4、电压，纵坐标表示阳极电流，并以控制极电流ig作参考变量，右上方表示晶闸管的正向特性，左下方表示晶闸管的反向特性。晶闸管阳极伏安特性5晶闸管的主要参数（1）额定正向平均电流IF（A）（2）正向阻断峰值电压UDRM（V）（3）反向峰值电压URRM（V）（4）控制极触发电流Ig （5）控制极触发电压Ug（V）（6）维持电流IH（mA）6晶闸管的型号国产晶闸管的命名方法如图：国产晶闸管的命名方法参数KP5KP20KPl00KP200KP300KP500KP800KPl000通态平均电流/A5201002003005008001 000断态（反向）重复峰值电压/V1003 0001003 0001003

5、 0001003 0001003 000100 3 000100 3 0001003 000门极触发电压/V3535445555门极触发电流/mA70100250250300300400400断态电压临界上升率/V/s25l 000通态平均电压/V1212120808080808额定结温/100100115115115115115115晶闸管元件型号及其主要参数表 1单结晶体管的结构单结晶体管有三个电极：发射极e、第一基极bl与第二基极b2。单结晶体管二、单结晶体管2单结晶体管的伏安特性单结晶体管的伏安特性单结晶体管的试验电路V13单结管的主要参数 单结晶体管的主要参数有基极间电阻Rbb、分压

6、比、峰点电流IP、谷点电压UV、谷点电流IV及耗散功率Pb2等。国产单结晶体管的型号有BT31、BT33、BT35等，BT表示特种半导体的意思，其耗散功率分别为100mW、300mW、500mW。参数名称基极间电阻Rbb/k分压比峰点电流IV/mA谷点电流IV/mA谷点电压UVV耗散功率Pb2mW测试条件Ubb3VIe0Ubb20VUbb20VUbb20VUbb20VBT33A24.50.450.941.53.5300B24.50.450.941.53.5300BT33C4.5120.30.941.54300D4.512O.30.941.54300BT35A24.50.450.941.53.5

7、500B24.50.450.941.53.5500BT35C4.5120.30.941.54500D4.5120.30.941.54500 常用单结晶体管型号及其主要参数三、单相晶闸管整流电路1单相半波可控整流电路 （1）电阻性负载 1）工作原理和波形 a）电路图 b）波形图有 2）直流输出电压平均值Ud的计算 当0时，直流输出电压平均值Ud最大，即Ud0.45U2，与二极管半波整流电路直流输出电压平均值相同。随着的增大，直流输出电压平均值Ud逐渐减小， 当180时，输出电压Ud0。在可控整流电路中，使直流输出电压平均值Ud从最大值调整到0V时，控制角的变化范围称为“移相范围”。故带电阻性负载

8、时，单相半波可控整流电路的移相范围为0180。3）晶闸管电流与电压的计算晶闸管电流平均值IdT为：IdTId。晶闸管电流有效值IT为:ITKfIdTKfId 式中，Kf为电流波形系数。（2）电感性负载与续流二极管1）工作原理和波形2）续流二极管的作用3）带续流二极管的大电感负载电路的计算2单相全控桥式整流电路（1）电阻性负载， 1）工作原理和波形2）输出直流电压平均值Ud的计算当0时，输出电压最大，Ud0.9U2；当180时，输出电压Ud为0。带电阻性负载时，电路的移相范围为0180。3）晶闸管电流与电压的计算 电阻负载的电流波形与电压波形是完全一致的，输出直流电流平均值Id可由输出直流电压平

9、均值Ud得出（2）电感性负载1）工作原理和波形a）电路图 b）波形图 c） =90时ud的波形2）输出直流电压平均值Ud的计算Ud0.9U2cos3）晶闸管电流与电压的计算负载直流电流的平均值晶闸管电流平均值IdT和有效值IT分别为晶闸管两端的最大电压UTM为电源电压u2的峰值： UTM U2 3单相半控桥式整流电路图443单相半控桥式整流电路（1）电阻性负载（2）电感性负载1）工作原理和波形单相半控桥带大电感负载a）电路图 b）波形图2）输出电压平均值Ud的计算a）电路图 b）波形图3）晶闸管电流与电压的计算 参数名称单相半波可控整流电路单相桥式半控电路单相桥式全控电路0时，空载直流输出电压

10、Ud00.45U20.9U20.9U20时，空载直流输出电压Ud电阻性负载或带续流二极管的电感负载大电感负载Ud0（1+cos）/2Ud0cos移相范围电阻性负载或带续流二极管的电感负载018001800180大电感负载01800180元件最大导通角180180180元件承受的最大正反向的电压U2U2U2 常用单相可控整流电路的主要参数 4单结晶体管触发电路（1）单结晶体管弛张振荡电路ueVa）b）（Re）UpUV充电放电单结晶体管弛张振荡电路a）电路图 b）波形图（2）单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路a）电路图 b）波形图 单结晶体管振荡电路的电源与所触发的晶闸管的主电路电源为同一电源。在梯形波过零点时，单结晶体管的电压Ubb也降为零，电容C上的电荷经单结晶体管放电到零，这样就保证了电容C能在主电路晶闸管开始承受正向电压时从零开始充电，每个周期产生的第一个触发脉冲相对于过零点的时间都是一样的（即移相角一样），触发电路与主电路取得了同步，这样主电路输出的波形Ud就有规则。1）同步环节分析： 结构简单，易于调试。参数差异较大，对于多相触发时不易一致。其输出功率较小，脉冲较窄，控制线性度差，可用移相范围一般小于150。不加放大环节可触发50A以下的晶闸