Тиристоры: принципы работы для начинающих электриков простыми словами и 3 методики проверки их работоспособности в домашних условиях

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

Как работает симисторный регулятор мощностиКак работает симисторный регулятор мощностиСделай Сам. Бюджетный универсальный регулятор напряжения.Сделай Сам. Бюджетный универсальный регулятор напряжения.

Originally posted 2018-07-04 07:13:04.

Принцип действия тиристора

Основное применение этого типа элементов — это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.

Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность. При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

лекция 355 Тиристор краткое описаниелекция 355 Тиристор краткое описание

Условия закрытия тиристора:

  1. Снять сигнал с управляющего электрода;
  2. Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.

Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления

При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы

Тиристор, симистор, динистор что это такоеТиристор, симистор, динистор что это такое

Тиристор в цепи постоянного напряжения

При условии питания схемы постоянным напряжением, тиристор эффективен в качестве переключателя мощной нагрузки. Здесь прибор действует подобно электронной защелке, поскольку после активации остается в состоянии «включено», вплоть до сброса этого состояния вручную. Рассмотрим практическую схему.

Схема 1: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — нагрузка в виде лампы накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм

Эта простая схема включения/выключения применяется для управления лампой накаливания. Между тем схему вполне допустимо использовать в качестве коммутатора электродвигателя, нагревателя и любой другой нагрузки, рассчитанной на питание постоянным напряжением.

Здесь тиристор имеет прямое смещённое состояние перехода и включается в режим короткого замыкания нормально разомкнутой кнопкой КН1. Эта кнопка соединяет управляющий электрод У с источником питания через резистор R1. Если значение R1 установить слишком высоким относительно питающего напряжения, устройство не сработает.

Стоит только активировать (нажать) кнопку КН1, тиристор переключается в состояние прямого проводника и остаётся в этом состоянии независимо от дальнейшего положения кнопки КН1. При этом токовая составляющая нагрузки показывает большее значение, чем ток фиксации тиристора.

Преимущества и недостатки использования тиристора

Одним из основных преимуществ использования этих полупроводников в качестве переключателя видится очень высокий коэффициент усиления по току. Тиристор — это устройство, фактически управляемое током.

Катодный резистор R2 обычно включается с целью уменьшения чувствительности электрода У и увеличения возможностей соотношения напряжение-ток, что предотвращает ложное срабатывание устройства.

Когда тиристор защелкнется и останется в состоянии «включено», сбросить это состояние возможно только прерыванием питания или уменьшения анодного тока до нижнего значения удержания.

Поэтому логично использовать нормально замкнутую кнопку КН2, чтобы разомкнуть цепь, уменьшая до нуля ток, протекающий через тиристор, заставляя прибор перейти в состояние «выключено».

Однако схема имеет также недостаток. Механический нормально замкнутый переключатель КН2 должен быть достаточно мощным — соответствовать мощности всей схемы.

В принципе, можно было бы просто заменить полупроводник мощным механическим выключателем. Один из способов преодолеть проблему с мощностью — подключить коммутатор параллельно тиристору.

Схема 2: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм

Доработка схемы — включение нормально разомкнутого переключателя малой мощности параллельно переходу А-К, даёт следующий эффект:

  • активация КН2 создаёт «КЗ» между электродами А и К,
  • уменьшается ток фиксации до минимального значения,
  • устройство переходит в состояние «выключено».

Тиристорный ключ

При релейном регулировании ( рис. 8.3, б), используемый в схеме тиристорный ключ пропускает на выход регулятора лишь некоторые целые полупериоды входного напряжения.

На рис. 114 показана схема гальванической развязки при использовании в качестве выходного усилительного устройства тиристорного ключа. Сигнал с выхода логического устройства подается на светодиод СД. Последний зажигается и передает световой сигнал на фототиристор ФТ, который под действием света переходит в открытое состояние. По цепи, состоящей из ограничительного сопротивления R и фототиристора ФТ, через управляющий переход тиристора Т протекает ток, который переводит тиристор в открытое состояние.

Схема управления трехфазным электродвигателем с помощью тиристорного пускателя У-101.

Силовой трансформатор блока питания подключается первичной обмоткой к тем же фазам, которые коммутируются тиристорными ключами.

При подаче выпрямленного напряжения в обмотку возбуждения 0В и вхождения синхронного двигателя СД в синхронизм тиристорный ключ запирается и пусковое сопротивление автоматически отключается от обмотки возбуждения. При затянувшемся пуске ( затянувшемся асинхронном ходе) под воздействием тока, проходящего через сопротивление R1, через заданную уставку времени срабатывает реле РЗ и включает схему 6 защиты от асинхронного хода, которая срабатывает и подает импульс на отключение масляного выключателя В — двигатель отключается от сети. Тиристорными преобразователями 2 управляют с помощью импульсных генераторов 3, 4, 5, генерирующих управляющие импульсы, подаваемые на электроды тиристоров преобразователя. Регулирование тока нагрузки ( тока возбуждения) осуществляют изменением угла фазового сдвига управляющих импульсов. При повышении управляющего напряжения увеличивается угол фазового сдвига управляющих импульсов, что приводит к уменьшению тока возбуждения ротора. При понижении управляющего напряжения ток возбуждения ротора возрастает.

Зависимость коэффициента йд от угла а.| Регулирование тока якоря двигателя с помощью импульсного преобразователя ( двигательный режим.

Любая из схем, изображенных в табл. 2 — 29, может служить в качестве бесконтактного тиристорного ключа, так как посредством этих схем можно осуществлять не только включение, но и выключение нагрузки. Если нагрузка не является чисто активной, а содержит также индуктивность, то она должна быть зашунтирована встреч-но-включенным диодом.

Полупроводниковая схема торможения способом проти вовкл юч е н ия.

Схема, используемая для торможения способом противовклю-чения, изображена на рис. 9.5. При нормальных рабочих условиях тиристорные ключи Д 2, 3 коммутируются управляющими импульсами в последовательности RYB. Управляющие импульсы на ключи 2А и ЗА не поступают. В режиме торможения управляющие импульсы тиристорных ключей 2 и 3 блокируются и подаются на ключи 2А и ЗА.

Блок-схема системы А. ПГП-2Г.| Электрическая схема системы АСПГП-2Г.

ДПС-038; 2 — мост постоянного тока; 3 — усилитель, нагруженный пороговым устройством; 4 — тиристорный ключ; 5 — пламеподавитель ПГП-1; 6 — источник питания системы; 7 — источник питания моста.

При выполнении системы управления тиристорным ключом на постоянном токе управляющая обмотка ОУдвухфазного тахо-генератора ТГ соединяется с системой управления тиристорным ключом СУ через согласующий элемент СЭ, который в простейшем случае для нереверсивного привода представляет собой выпрямительный мост.

Импульсная система реостатного регулирования момента.| Схема замещения.

Здесь на выходе выпрямителя В в роторной цепи включены последовательно резисторы R и дроссель L /, а параллельно резистору R подключен тиристорный ключ К. Если же ключ К закрыт, то внешнее сопротивление равно R, что отвечает реостатной характеристике двигателя.

Примеры суточных графиков нагрузки ПС.| Примеры суточных графиков обменных потоков мощности между энергосистемами.

Регулятор мощности паяльника своими руками: проверенные рабочие схемы (6 шт)

Не всем нравится покупать неизвестно что. А некоторым приятнее сделать регулятор мощности паяльника своими руками, ведь это тоже опыт. Большинство схем собирается на симисторах и тиристорах, сейчас их найти проще чем транзисторы. Работать с ними тоже проще, так как они либо открыты, либо закрыты, что позволяет делать схемы проще.

Корпус подберите любой

Простые схемы на тиристоре

При выборе схемы регулятора мощности для паяльника важны две вещи: мощность и доступность деталей. Представленный ниже регулятор мощности паяльника собран на широко распространённых деталях, которые найти не проблема. Максимальный ток — 10 А, что более чем достаточно для выполнения работ любого рода и для паяльников мощностью до 100 Вт. Тиристор в данной схеме использован КУ202н

Обратите внимание на подключение моста. Есть много схем с ошибкой в подключении. Этот вариант рабочий

Проверен не раз

Этот вариант рабочий. Проверен не раз.

Схема регулятора температуры для паяльника на тиристоре

При сборке схемы тиристор обязательно ставим на радиатор, чем он больше тем лучше. Схема проста, но когда она включена, создаёт помехи. Радио рядом не послушаешь и, чтобы убрать помехи, параллельно нагрузке подключаем конденсатор на 200 пФ, а последовательно дроссель. Параметры дросселя подбираются в зависимости от регулируемой нагрузки, но так как паяльники обычно не более чем на 80-100 Вт, то и дроссель можно сделать на 100 Вт. Для этого понадобится ферритовое кольцо наружным диаметром 20 мм, на которое намотано около 100 витков проводом сечением 0,4 мм².

Ещё один недостаток переведённой выше схемы — паяльник ощутимо «зудит». Иногда с этим мириться можно, иногда нет. Для устранения этого явления можно подобрав параметры конденсатора C1 так чтобы при выставленном на максимум переменном резисторе, подключённая лампа еле-еле светилась.

Хороший регулятор мощности паяльникаХороший регулятор мощности паяльника

На других элементах но тоже без помех

Приведенный выше регулятор можно использовать для любой нагрузки. Приведем еще один аналог,но с использованием другой элементной базы. Регулировать можно не только мощность/температуру паяльника, но и любую другую нагрузку с небольшой индуктивной составляющей.

Видоизмененная схема для регулирования мощности паяльника и любой другой нагрузки с устраненным эффектом пульсации

Пульсация тут есть, но ее частота высока и она не будет восприниматься нашим зрением. Так что можно использовать не только как диммер для паяльника, но и для регулирования света от обычной лампы накаливания. Нужен ли диодный мост для регулировки мощности нагрева паяльника? Он не помешает, но необходимости в нем нет.

На тиристоре с высокой чувствительностью

Данная схема позволяет плавно изменять температуру паяльника от 50% до 100%. Есть два индикатора — питания и мощности. Светодиод наличия питания горит всегда во включенном состоянии, но при 75% мощности свечение более яркое. Индикатор мощности меняет интенсивность свечения в зависимости от режима работы.

Регулятор мощности для паяльника без помех

Чтобы регулятор поместился в корпус от зарядного устройства мобильного телефона, сопротивления используют СМД типа (1206). Все резисторы установлены на плате, кроме R 10. Некоторые могут быть составными (из последовательно соединенных резисторов собираем нужный номинал).

Для нормальной работы схемы требуется чувствительный тиристор (с малым током управления) и низким током удержания состояния (порядка 1 мА). Например, КТ503 (рассчитан на напряжение 400 В, Ток управления 1 мА). Остальная элементная база указана на схеме.

Если собрали, но напряжение не регулируется

Если собранный регулятор ничего не регулирует — не меняется температура паяльника — дело в тиристоре. Схема, вроде, работает, а ничего не происходит. Причина — тиристор с низкой чувствительностью. Токи, которые протекают в схеме, недостаточны для открытия. В таком случае стоит поставить аналог с более высокой чувствительностью (токи управления более низкие).

Один из вариантов корпуса, в который можно спрятать самодельный регулятор мощности для паяльника

Еще может регулятор работать, но паяльник начинает «зудеть». Решается такая проблема установкой дросселя на выходе (перед паяльником). Емкость надо подбирать — зависит от паяльника.  Второй вариант решения — аналоговая схема управления, а это уже другая схема.

Ну, и при проблемах с работой ищите либо неисправные детали, либо неправильно подобранные компоненты. Обычно проблема в этом.

Отличия тиристорных стабилизаторов от релейных

Тиристорные и релейные стабилизаторы являются 2-мя самыми популярными типами стабилизаторов на российском рынке.
Они относятся к группе электронных устройств преобразования напряжения, наряду с симисторными, инверторными и феррорезонансными моделями.

Принцип работы и тиристорного и релейного стабилизатора аналогичен.
Эти полупроводниковые устройства используют для коммутации обмотки трансформатора различные ключи — тиристорные или релейные.

Какие же основные отличия в работе этих двух типов между собой?
Правда ли, что тиристорные модели дороже, но надёжнее релейных?

Реле и тиристоры: в чём отличия?

  • Итак, разберём основные отличия между релейными и тиристорными стабилизаторами.
  • Реле работают шумнее, щелкают при переключении контактов. Тиристоры работают бесшумно, подходят для установки в любых помещениях.
  • При переключении реле более заметны изменения в освещении, моргание ламп накаливания.
  • Реле занимают в разы больше места, чем компактные тиристоры, но не нуждаются в радиаторах охлаждения.
  • Реле менее термостойки, а тиристоры чаще применяются в морозоустойчивых стабилизаторах для работы в неотапливаемых помещениях.
  • К перегрузкам реле относятся более лояльно, чем тиристоры, критичные к перегрузкам.
    Поэтому тиристоры ставят с большим запасом по характеристикам, разрабатывают разные схемотехнические ухищрения, чтобы режим их работы не нарушался и они массово не выгорали.
    Цена из-за этого на тиристорные стабилизаторы еще больше увеличивается.
  • Реле имеют открытую коммутацию, сопровождающуюся искрением и подгоранием контактов.
    Во многом по этой причине тиристоры многими считаются более надёжными, имеют длительную гарантию производителя.
  • Т.к. у тиристорных моделей ключи более компактные, то их можно больше разместить в одном стабилизаторе.
    С увеличением количества ключей повышается точность стабилизации напряжения.
    Например, стабилизатор с 36-ю ступенями регулировки позволяет снизить погрешность стабилизации до 1,5% — модели
    Энерготех TOP 12000 и
    Вольт ГЕРЦ Э 36-1/40.
    Есть даже тиристорные стабилизаторы LIDER серии «SQ-DeLUXe».
    Они имеют целых 120 ступеней стабилизации!
    Это позволяет достичь максимальной точности напряжения — 220В ± 0,5%.

Надёжнее ли тиристоры?

Можно ли сказать, что тиристорный тип стабилизаторов в целом надёжнее релейного?
Да, если имеются ввиду релейные стабилизаторы китайского производства.
Многое зависит от качества непосредственно релейных и тиристорных ключей, системы их охлаждения и продуманности микропроцессорного управления.
Например, если производитель тиристорной модели сэкономил на её защите от импульсных скачков, то тиристоры может пробить высокое напряжение и они выйдут из строя.
У релейных моделей частой проблемой является подгорание релейных контактов из-за частого переключения под напряжением.
Для устранения указанной проблемы один производитель модернизировал конструкцию релейного стабилизатора, добавив в неё симисторы.
Получилась такая гибридная модель, симбиоз релейного и симисторного стабилизатора —
Вольт Гибрид Э 9-1/40А.
В результате реле не искрят при переключении, а симисторным ключам не требуются радиаторы охлаждения, т.к. задействованы они лишь на доли секунд.

Итак, нельзя однозначно утверждать, что релейные ключи менее надёжны, чем тиристорные или симисторные.
Есть релейные стабилизаторы российского производства, которые не уступают в надёжности тиристорным аналогом.
Кстати, стоимость их сравнима. Например, такие модели есть у производителя стабилизаторов Стабвольт и Штиль.

Например, релейные стабилизаторы Стабвольт имеют высокую перегрузочную способность, кратковременно — до 700%.
Это дает возможность работы с импульсной нагрузкой, с нагрузкой в составе которой есть двигатели с большими пусковыми токами.
К такой нагрузке относятся насосы, компрессоры, различные станки и т.п.

Проведем проверку тиристора при питании схемы постоянным током.

В качестве нагрузочного сопротивления и наглядного индикатора работы тиристора, применим маломощную электрическую лампочку на соответствующее напряжение.
Величина сопротивления резистора R

выбирается из расчета, чтобы ток, протекающий через управляющий электрод – катод, был достаточным для включения тиристора.
Ток управления тиристором пройдет по цепи: плюс (+) – замкнутая кнопка Кн1 – замкнутая кнопка Кн2 – резистор R – управляющий электрод – катод – минус (-).
Ток управления тиристора для КУ202 по справочнику равен 0,1 ампера. В реальности, ток включения тиристора, где то 20 – 50 миллиампер и даже меньше. Возьмем 20 миллиампер, или 0,02 ампера.
Основным источником питания может быть любой выпрямитель, аккумулятор или набор батареек.
Напряжение может быть любым, от 5 до 25 вольт.
Определим сопротивление резистора R

.
Возьмем для расчета источник питания U = 12 вольт.R = U: I = 12 В: 0,02 А = 600 Ом.

Где: U – напряжение источника питания; I – ток в цепи управляющего электрода.

Величина резистора R будет равна 600 Ом.

Если напряжение источника будет, например, 24 Вольта, то соответственно R = 1200 Ом.

Схема на рисунке №1 работает следующим образом.

В исходном состоянии тиристор закрыт, электрическая лампочка не горит. Схема в таком состоянии может находиться сколько угодно долго. Нажмем кнопку Кн2 и отпустим. По цепи управляющего электрода пойдет импульс тока управления. Тиристор откроется. Лампочка будет гореть, даже если будет оборвана цепь управляющего электрода.
Нажмем и отпустим кнопку Кн1. Цепь тока нагрузки, проходящего через тиристор, оборвется и тиристор закроется. Схема придет в исходное состояние.

Схема включения

Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.

После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.

Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.

ЧТО ТАКОЕ ТИРИСТОРЫ. ЗАЧЕМ НУЖНЫ ТИРИСТОРЫЧТО ТАКОЕ ТИРИСТОРЫ. ЗАЧЕМ НУЖНЫ ТИРИСТОРЫ
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий