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晶闸管整流

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晶闸管, 也称为硅控制整流器, 或中心, 是用于轻型器, 马达速度控制器和电压调节器的电子设备。就像二极管一样, 晶闸管有阳极和阴极, 只有一个方向。实际上, 晶闸管的示意符号类似于二极管, 但第三个终端代表栅极, 控制电流流。然而, 不像二极管, 一个小电流脉冲进入栅极是需要开关的晶闸管, 所以向前电流可以从阳极流向阴极。如果此正向电流降至闭锁阈值以下, 则晶闸管将关闭。在关闭状态, 晶闸管块传导在两个方向。开启和关闭的能力, 使晶闸管整流, 即通过电流只有一个极性和调节交流电源的数量 allode。此视频将演示如何通过在交流周期的不同点触发闸门来控制晶闸管。

晶闸管由 P 和 N 型半导体的四交替层组成, 形成了 PNPN 结构。阳极引线一端连接到 P 型材料。阴极引线连接到另一端的 N 型材料。栅极引线连接到阴极旁边的 P 型层。在这个简单的电路中, 交流电源与可控硅和负载串联, 交流输入本身不能驱动晶闸管进入正向传导。电流可以从阳极流向阴极, 直到电流脉冲到栅极触发状态。此脉冲必须在源电压为正值时发生。否则, 晶闸管保持关闭, 阻挡电流。晶闸管是双稳态的, 这意味着它们可以在两个不同的状态下休息。因此, 只要源电压为正, 且电流高于闭锁阈值, 正向传导模式就会持续。如果电流低于这个阈值, 晶闸管进入阻塞模式, 并停留在该状态, 直到再次触发。栅极脉冲与正弦交流源的零交点之间的相位差是发射角。例如, 一个触发脉冲在初始零交点的同时有一个发射角度为零度, 造成完全半波整流, 就像二极管一样。在这种情况下, 晶闸管将所有的能量从循环的正部分传递到负载。如果脉冲与交流电压峰值重合, 则发射角度为90度, 并且负载从正周期的一半接收能量。最后, 一个脉冲与负零交点同时产生180度的射击角, 没有电流传导, 根本没有能量转移。本实验的目的是研究在不同点火角度触发的晶闸管整流电路, 并对所产生的平均输出电压进行比较。

因为这些实验使用120伏交流电源, 避免接触暴露的电线, 这可能导致触电和伤害或死亡。在通电时请勿触摸电路的任何部分, 也不要接地调压器。有关电气安全的更多信息, 请观看朱庇特科学教育视频 "安全预防措施和基本设备"。首先, 将标准示波器探头连接到一个通道, 并将差分探头设置在第二通道上, 以此来建立所要进行的测量。将差分探头配置为一个超过20的衰减。设置差分探头通道的示波器菜单上的放大。如果有差分探头可用, 请使用20x。否则, 使用10x 和双任何示波器测量。通过将差分探头端子一起修剪并将跟踪垂直位置调整为零伏, 取消任何示波器偏移。在这个实验中, 调压器提供交流电压与60赫兹的线频率。在调整调压器之前, 请确保它已关闭, 并且没有任何连接到输出。然后将控制旋钮转到15% 输出。将输出电缆连接到调压器, 并将差分范围探头端子连接到电缆的香蕉插头。打开调压器, 观察示波器上的波形, 调整调压器, 使其输出 V0 的振幅为35伏。更改时间基准, 即每个示波器的水平分区的时间间隔, 以显示两到五的电压周期。捕获并保存此波形的副本并记录此时间基准, 并将其指定 TB0 以备以后使用。最后, 关闭调压器, 不要更改其设置。

这第一个实验触发了晶闸管整流器, 点火角度为零度。按原板上所示的电路组装。使用调压器输入交流电源 V in。和一根跳线代替电阻 R2。将标准探头连接至输入电压 v, 然后将差分探头横跨负载电阻 R, 以观察输出电压 v。打开调压器, 并将范围设置为时间基准 TB0, 这是先前记录的。由于发射角为零度, 晶闸管的作用就像二极管, 输出电压为半整流正弦波。使用示波器内置的数学函数来测量平均输出电压。调整时间基准, 使之在晶闸管关闭时放大, 然后再打开。使用范围的游标来测量时差。关闭调压器, 不要改变电压设置。将所有调压器和范围连接保持在下一个实验中。

为了比较两个不同的非零点火角的结果, 接下来的实验将触发晶闸管的小, 然后大电阻为 R2。抵抗是, 在这种情况下, 300 欧姆和620欧姆。使用较小的电阻触发晶闸管在一个小的射击角度。卸下短短路 R2 的跳线。然后在其位置插入300欧姆电阻器。打开调压器, 将范围设置为时间基准 TB0。发射角度现在大于零度, 因此, 晶闸管在交流循环的正部分稍后触发。如前所述测量平均输出电压。然后放大并测量晶闸管关闭和重新打开之间的时间间隔。关掉调压器如果不更改调压器设置或其他连接, 请用较大的电阻替换 R2, 然后重复测试。实验完成后, 关闭调压器, 将其设置为零, 然后拆卸电路。

晶闸管整流电路的输出电压为零, 直到栅极脉冲触发晶闸管。触发后, 输出电压是半整流波的剩余部分。随着点火角的增加, 输出电压比输入端更短, 因此平均输出电压降低。因此, 点火角度决定了晶闸管传递给负载的功率量。

晶闸管可以控制转移到负载的电能量, 并且在较旧的可调直流电源中是常见的。它们仍然用于许多中、高压交流电源控制应用中。首先, 在家庭和办公室使用的普通光器有一个旋钮或滑块比控制电位器, 这是一个可变电阻器。改变电阻改变了晶闸管的点火角, 相应地增加或减少了照明灯泡的功率。阳极电弧放电是合成碳纳米管和石墨烯的一种实用、有效的方法。研究利用磁场提高了过程的可控性和灵活性。本应用中的电放电与电弧焊类似。两者都使用高压晶闸管来控制产生电弧的功率。

你刚才看了朱庇特的晶闸管整流器的介绍。现在您应该了解晶闸管是如何工作的, 以及它们如何能够控制交流电源到电气设备。谢谢收看

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