Scr конденсатор что это

Кремниевый выпрямитель: 19 фактов, которые вы должны знать

Что такое SCR?

SCR | Определение выпрямителя с кремниевым управлением

• SCR, иногда также называемый выпрямителем с полупроводниковым управлением, представляет собой трехконтактное твердотельное устройство питания, которое широко используется в различных приложениях силовой электроники. Его также иногда называют тиристором.
• Выпрямитель с кремниевым управлением имеет три вывода: анод, катод и затвор.
• SCR можно включить, пропустив небольшой ток через вывод затвора на катод, при условии, что вывод анода находится под более высоким потенциалом, чем катод.

Типичный выпрямитель с кремниевым управлением выглядит следующим образом:

Символ кремниевого управляющего выпрямителя

Кремниевый управляемый выпрямитель обозначается следующим символом для всех его применений в принципиальных схемах и других целях представления.

Типы выпрямителей с кремниевым управлением

Тиристоры подразделяются на следующие категории:

• Тиристор с принудительной коммутацией.
• Тиристор с линейной коммутацией.
• Затвор-отключающий тиристор (ГТО).
• Обратнопроводящий тиристор (RCT),
• Тиристор статической индукции (SITH)
• Запорный тиристор с автоматическим затвором (GATT)
• Светоактивный кремниевый выпрямитель (LASCR).
• МОП-тиристоры-выключатели-эмиттеры-выключатели (ETO) тиристоры,
• Интегрированный тиристор с коммутацией затвора (IGCT).
• МОП-управляемый тиристор (MCT).

Почему SCR называется выпрямителем с кремниевым управлением?

• Как правило, выпрямители можно разделить на управляемые выпрямители и неуправляемые выпрямители.
• Диоды относятся к категории неуправляемых выпрямителей, поскольку они проводят без какого-либо управления, пока анодное напряжение больше, чем катодное напряжение (также называемое условием прямого смещения).
• С другой стороны, тиристоры называются управляемыми выпрямителями, поскольку они проводят ток только при срабатывании клеммы затвора. Таким образом, подавая запускающий импульс на затвор, мы можем управлять работой тиристора, пока он находится в состоянии прямого смещения.

Тиристор против SCR

SCR и тиристоры по сути одинаковы и могут использоваться взаимозаменяемо. В этой статье оба термина будут обозначать одно и то же устройство.

Выпрямитель с кремниевым управлением высокой мощности

SCR известны своей высокой мощностью. Доступны также тиристоры с нулевой или линейной коммутацией номиналом 6000В, 4500А. На уровень приложения, это огромные значения, и в этом заключается важность SCR. Тиристоры могут выдерживать такое огромное количество напряжений и токов, не повреждая себя. Характеристики SCR гарантируют, что они всегда будут иметь важное применение в силовой электронике.

Работа выпрямителя с кремниевым управлением

• SCR может быть включен путем прямого смещения анодно-катодного перехода и применения импульса положительного тока затвора в течение короткого промежутка времени. Как только устройство начинает проводить, мы можем удалить этот импульс затвора, и кремниевый управляемый выпрямитель зафиксирован, хотя невозможно отключить SCR каким-либо импульсом затвора.
• Если анодный ток пытается перейти на -ve, из-за цепи, к которой подключен тиристор, тиристор может отключиться, и ток будет равен 0.
• В выключенном состоянии тиристор останавливает подачу напряжения прямой поляризации и не будет находиться в проводящей стадии.
• Чтобы понять эти моменты более подробно, можно изучить ВАХ SCR.

Интересно отметить, что тиристор может использоваться как для переменного, так и для постоянного тока. После выполнения условий включения — напряжения прямого смещения и положительного импульса затвора — он проводит все токи, независимо от того, является ли он постоянным или переменным.

Характеристики выпрямителя с кремниевым управлением

• Пока тиристор не запускается импульсом затвора, если положительное напряжение приложено к переходу анод-катод, элемент считается находящимся в состояние прямой блокировки
• Как только устройство начинает проводить, SCR включается, и можно сказать, что он находится в состояние прямого проведения
• Если приложенное напряжение отрицательное, говорят, что устройство находится в обратная блокирующая область. В режиме обратной блокировки в тиристоре протекает пренебрежимо малый ток утечки.
• Как только появится строка отрицательное напряжение превышает значение, называемое обратным напряжением пробоя, тиристор начнет проводить ток в отрицательном направлении. Это напряжение также называют пиковое обратное напряжение. Это также называется пробоем Зенера или зоной схода лавины.

Мы можем изучить следующий график характеристик кремниевого управляемого выпрямителя (SCR), чтобы получить лучшее представление.

Ток с фиксацией

После того, как импульс затвора удален, ток, протекающий от анода к катоду, должен быть больше минимального значения, называемого ток фиксации, держать устройство во включенном состоянии. В противном случае устройство возвращается в состояние блокировки.

Ток удержания

• Малый анодный ток необходим для удержания тиристора во включенном состоянии, это известно как удерживающий ток.
• Удерживающий ток меньше тока фиксации.

Применение выпрямителей с кремниевым управлением

Благодаря управляемой природе кремниевого управляемого выпрямителя и их доступности в очень широком диапазоне номинальных значений напряжения и тока, тиристоры находят свое применение в самых разных приложениях.

Некоторые из них

• Электроприводы с регулируемой скоростью
• двигатели переменного тока, освещение,сварочные аппараты
• Ограничители тока повреждения
• Автоматические выключатели
• Цепи диммера
• Электрический контроль скорости вентилятора
• High Электроэнергия Приложения

Выпрямительный диммер с кремниевым управлением

• Поскольку SCR является управляемым устройством, его можно использовать в схемах регулирования яркости.
• Основная идея, лежащая в основе этого процесса, заключается в том, что точка на осциллограмме, в которой включается устройство, изменяется. По сути, это тоже форма фазового контроля. Его еще называют диммирование прямой фазы.
• Обычно на свет подается синусоидальное питание. Таким образом, в отличие от включения в точке пересечения нуля, мы включаемся в разные моменты времени, тем самым контролируя мощность.
• Некоторые из недостатков схем диммера SCR — это фон / шум, электрический шум (гармоники) и неэффективность.

Управление нагревателем SCR

• Общая идея работы SCR Heater такая же, как и у SCR Dimmer, то есть мы контролируем мощность, подаваемую на резисторные нагрузки, изменяя момент включения.
• Нагреватель SCR работает, изменяя время электрический нагреватель включен и, следовательно, регулирует количество подаваемого тепла.
• Регулятор SCR может подавать электроэнергию в основном двумя способами: фазовый угол срабатывает и переключение нулевого напряжения режимы.

Фазовый угол запускаемый режим

В этом режиме управление таково, что процент мощности включается в каждом цикле (т. Е. Один цикл переменного тока). Это может обеспечить плавную и переменную подачу мощности на обогреватели. По существу, момент времени, в который импульс затвора подается на SCR, изменяется. Именно этому соответствует термин «фазовый угол» в названии.

Переключение нулевого напряжения

Здесь переключатели включают и выключают полные циклы синусоидальных сигналов пропорционально, так что, изменяя количество циклов переменного тока, мы можем получить требуемую мощность на выходе.

Контроллеры мощности SCR

• Принцип, лежащий в основе контроллеров мощности SCR, в основном является тем, что мы обсуждали ранее; контролировать поток электричества (и, следовательно, мощности) от источника питания к нагревателю.
• Находят применение в промышленности и производственных процессах для регулирования температуры для различных приложений.
• Он в основном регулирует угол запуска (фазовый угол от пересечения нулевой точки синусоидальной волны до момента, когда применяется стробирующий импульс), чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, которое установлено.

Контроллер двигателя SCR

• SCR могут использоваться для управления скоростью двигателя постоянного тока, используя следующие электрическая цепь.
• Два тиристора используются для преобразования входного переменного напряжения в пульсирующее постоянное напряжение.
• Это пульсирующее постоянное напряжение можно изменять, управляя выходом SCR. выпрямитель схема, которая, в свою очередь, управляется синхронизацией стробирующих импульсов. По сути, выходное напряжение варьируется.
• Таким образом, SCR может работать на разных уровнях и подавать различные напряжения на якорь двигателя, тем самым контролируя скорость двигателя постоянного тока. Если тиристорные проводники на более короткие промежутки времени, его выходное напряжение (схемы выпрямителя) становится ниже, меньшее напряжение подается на двигатель постоянного тока и, следовательно, скорость двигателя постоянного тока уменьшается.

SCR против TRIAC

• Основное различие между SCR и TRIAC заключается в том, что SCR является однонаправленным устройством, что означает, что он позволяет току течь только в одном направлении, тогда как TRIAC является двунаправленным устройством, то есть позволяет току течь в обоих направлениях.
• Для запуска SCR требуется положительный импульс затвора, тогда как большинство TRIAC можно запустить, подав либо отрицательное, либо положительное напряжение на клемму затвора.
• TRIAC в основном используются для управления мощностью переменного тока.

3 фазы SCR

• Трехфазные тиристоры — это цепи, в которых тиристоры используются в каждой фазе, то есть для трех фаз. Функционирование и применение тиристоров такие же, как и раньше, с той лишь разницей, что теперь они используются для трехфазного питания.
• Как и раньше, тиристоры используются в двух режимах управления: режиме перехода через ноль и режиме управления фазовым углом. Их работа такая же, как описано ранее.

Часто задаваемые вопросы

В. Почему ток удержания в выпрямителе с кремниевым управлением SCR меньше, чем ток фиксации?

• Ток фиксации, как определено ранее, — это минимальный ток, который должен присутствовать в точке удаления стробирующего импульса для поддержания проводимости, тогда как ток удержания — это минимальный ток, который требуется поддерживать для удержания устройства во включенном состоянии.
• Предел тока фиксации намеренно поддерживается больше, чем ток удержания, чтобы избежать пропусков зажигания SCR и обеспечить плавную работу.

В. Как запускается SCR?

В. Почему SCR называется управляемым выпрямителем?

SCR называется управляемым выпрямителем, потому что в отличие от диод, время включения можно контролировать для устройства. Следовательно, напряжения на выходе Выпрямитель с кремниевым управлением управляемы в зависимости от момента включения.

В. Что такое SCR и его типы?

Для получения более подробной информации о SCR, нажмите сюда

Для больше статей, нажмите сюда

Источник

Особенности регуляторов мощности SCR

Сегодня, более чем когда-либо, инженеры проектируют системы электрического технологического нагрева с использованием регуляторов мощности SCR. Использование регулятора мощности SCR имеет множество преимуществ: более точное управление процессом нагрева, увеличенный срок службы нагревателя, улучшенное качество продукции при более высоких скоростях производства и снижение затрат на обслуживание.

Регулятор мощности SCR — это устройство, являющееся примером правильно спроектированного управления мощностью, имеет в конструкции радиатор охлаждения, защиту от скачков напряжения варистора и предохранитель.

Если вы принимаете решения в своей компании, вы должны выбирать из множества типов компонентов, используемых во всем технологическом процессе. Возьмем, к примеру, контроль мощности. Вы можете спросить: «Зачем использовать кремниевый выпрямитель (SCR), регулирующий мощность?» Давайте ответим на данный вопрос.

В отличие от механического реле или контактора, регулятор мощности SCR не имеет механических частей, которые могут изнашиваться. Регулятор мощности SCR не будет подвергаться дуге или загрязнению контактов. А механическое реле необходимо будет заменить через определенное количество циклов. Из-за медленного (минимум 30 секунд) времени цикла, присущего механическим реле, управление напряжением с их помощью будет некачественным, в сравнении с SCR.

Ртутные реле смещения могут работать быстрее, чем механические реле. Однако при перегреве из-за слишком быстрой смены циклов или перегрузки ртутное реле взорвется. Это приводит к проблеме с опасными материалами. Из-за более строгих правительственных нормативов транспортировка и утилизация ртутных реле также становятся все труднее.

Твердотельные реле — популярная альтернатива механическому управлению мощностью. Общие для всех твердотельных устройств твердотельные реле рассеивают тепло, которое необходимо отвести, и они способны рассеивать больше тепла, чем тиристоры. Но твердотельные реле обычно не поставляются с наконечниками, которые обеспечивают надежное электрическое соединение для более высоких уровней мощности. Кроме того, они не всегда продаются с радиаторами, защитой по напряжению или предохранителями, необходимыми для защиты и безопасной работы реле.

Дальнейшие проблемы могут возникнуть из-за характеристик твердотельного реле. Почти все твердотельные реле рассчитаны на максимальную мощность при 25 о С. В реальных условиях эксплуатации, где внутренние температуры электротехнических шкафов достигают более чем 40 ò С, твердотельное реле может потерпеть неудачу , если используется на полную мощность. У большинства производителей есть таблица снижения номинальных характеристик своей продукции, чтобы компенсировать это несоответствие. К сожалению, при выборе твердотельного реле многие пользователи полагаются только на максимальный рейтинг. Обязательно ознакомьтесь с данными производителя, прежде чем выбирать, какое твердотельное реле лучше всего подойдет для вашего процесса.

Минимальное номинальное напряжение SCR

Таблица 1: Минимальное номинальное напряжение SCR. Минимальное номинальное напряжение для SCR определяется уровнем напряжения питания, на котором он будет использоваться.

Продление срока службы вашего регулятора мощности

Три вещи разрушат все твердотельные регуляторы мощности:

• Перегрев.
• Короткие замыкания.
• Скачки напряжения.

Вот как уберечь их от выхода из строя на вашей производственной линии.

Перегрев

Почти все полупроводники будут разрушены при температуре внутреннего перехода 125 o C. Все твердотельные силовые устройства, такие как тиристоры, симисторы и твердотельные реле, рассеивают тепло. Падение напряжения на силовом устройстве приводит к выделению тепла. Это падение может составлять от 1 до 2 В в зависимости от устройства. Чем больше ток (в амперах) проходит через устройство, тем большую мощность устройство будет рассеивать в виде тепла. Это тепло необходимо убрать, иначе устройство выйдет из строя.

Самый простой и распространенный способ отвода тепла — использование радиатора. Если используется радиатор подходящего размера, SCR может работать на полную мощность при температуре окружающей среды 50 o C. Чем выше выходная сила тока, тем больше тепла рассеивается. Многие производители используют вентиляторы для отвода избыточного тепла от высокопроизводительных регуляторов мощности SCR. В некоторых регуляторах мощности SCR со сверхвысокой выходной мощностью (более 1000 А) используются радиаторы с водяным охлаждением.

Одна из проблем с некоторыми SCR или твердотельными реле — это упаковка. Чтобы уменьшить размер радиатора, производители делают его с площадью ребер недостаточной для отвода избыточного тепла. Радиаторы, устанавливаемые на DIN-рейку, позволяют сэкономить место на панели и время установки. Однако, когда многие элементы управления установлены рядом друг с другом на DIN-рейке, удельная мощность внутри корпуса увеличивается. В то же время поток воздуха к радиаторам уменьшается или полностью блокируется. Если вы используете такое расположение, убедитесь, что производитель не потребовал, чтобы радиатор на DIN-рейке охлаждался вентилятором или устанавливался с ребрами радиатора снаружи шкафа. Кроме того, проверьте кривую снижения характеристик устройства на том уровне мощности, который он будет использовать.

Даже при низкой мощности, такой как 25 А, каждая управляемая ножка твердотельного реле будет рассеивать около 50 Вт рассеиваемого тепла. Если у вас есть 20 регуляторов мощности твердотельных реле на DIN-рейке в небольшом корпусе, вам придется избавиться от 1000 Вт тепла! При установке элементов управления питанием следует использовать в два раза большую площадь, занимаемую устройством. Например, если регулятор мощности SCR имеет площадь основания 12 x 12 дюймов, используйте для установки область 24 x 24 дюйма.

Чтобы определить тепло, выделяемое контроллером SCR, используйте следующую формулу: для каждой контролируемой ветви (C) умножьте силу тока нагрузки (I) на 1,5.

C x I x 1,5 = рассеиваемая мощность (Вт)

Пластиковые корпуса действуют как теплоизоляторы. Скорее всего, вы повредите регулятор мощности SCR, если установите его внутри пластикового корпуса. Установка радиатора в сквозное отверстие с ребрами радиатора на внешней стороне корпуса — единственный надежный способ использования пластикового корпуса.

Для создания безопасного расположения элементов, позволяющего поддерживать работу регуляторов мощности SCR в течение многих лет, нужно придерживаться следующих рекомендаций. Все тиристоры должны иметь предохранители и металлооксидную варисторную защиту по напряжению. Радиаторы должны быть расположены на безопасном расстоянии друг от друга для эффективного охлаждения. На дверце шкафа автоматики должен быть установлен вентилятор и вентиляционные отверстия в верхней части корпуса для обеспечения достаточного охлаждения для всех компонентов.

Защита от короткого замыкания и предохранители

Все полупроводники могут быть повреждены коротким замыканием. Один из простейших способов защитить регулятор мощности SCR — это предохранитель. SCR — это прочные и надежные устройства. Однако для обеспечения максимальной производительности и срока службы необходимо использовать полупроводниковые, субцикловые и токоограничивающие предохранители. Почти все производители регуляторов мощности SCR имеют эти предохранители на своих регуляторах. Токоограничивающие предохранители надежны и легко заменяются. Предохранитель этого типа сработает в течение 2 мс. Эти предохранители также ограничивают ток при отключении.

В случае короткого замыкания нагревателя проще всего заменить предохранитель. Перед установкой нового предохранителя обязательно удалите закороченный нагреватель или проводку. Не использовать полупроводниковый предохранитель — это глупо и безответственно. Без защиты плавким предохранителем SCR может быть поврежден, когда в этом нет необходимости.

Регуляторы напряжения, представленные в нашем интернет-магазине, имеют встроенные предохранители, которые позволят безопасно использовать их в нагревательных системах. Только будьте внимательны при выборе требуемой мощности, а лучше обратитесь к специалистам Элемаг за консультацией.

Помните, что 99,9% отказов предохранителей происходят из-за короткого замыкания нагревателей, слабых соединений, неправильного (слишком большого) согласования нагрузки или неправильного подключения регулятора мощности SCR. При высоких скачках нагрузки (вольфрамовые лампы, коротковолновые галогенные нагреватели) использование чего-либо, кроме плавного пуска, управления тиристором по углу сдвига по фазе, приведет к перегоранию предохранителей. Никогда не включайте холодный пусковой блок нагревателя после того, как был активирован плавный пуск.

Убедитесь, что размер регулятора мощности SCR соответствует нагрузке вашего нагревателя. Помните, что у нагревателей и линий электропередач есть допуски. В целях безопасности используйте регулятор мощности SCR с номиналом от 1 до 10 процентов от максимального потенциала нагрузки нагревателя.

Скачки напряжения

Скачки перенапряжения затронут почти все электронные устройства. Переходные скачки напряжения могут привести к пропуску зажигания в SCR или даже к необратимому повреждению SCR.

Самым простым в использовании защитным устройством является металлооксидный варистор (MOV). Варистор подключен к тиристору. При использовании варистора с номинальным напряжением выше, чем линейное напряжение, но ниже, чем пиковое напряжение SCR, металлооксидный варистор становится эффективной защитой от скачков напряжения. Если скачок переходного напряжения превышает номинальное напряжение варистора, варистор блокирует этот скачок. Если импульс достаточно мощный, металлооксидный варистор взорвется, защищая тиристор.

Использование платы подавления DV / DT — это следующий шаг в защите от шума линии электропередач и скачков напряжения. Благодаря сети силовых резисторов, высоковольтных конденсаторов и металлооксидных варисторов, SCR имеет лучшую защиту от линейных помех и скачков напряжения. Эта сеть помогает устранить повреждение SCR, а также пропуски зажигания SCR.

Постоянное перенапряжение разрушит SCR. Убедитесь, что тиристоры, используемые в регуляторе мощности, рассчитаны на достаточно высокое напряжение, чтобы выдерживать пики промышленного напряжения. Чем выше пиковое напряжение SCR, тем безопаснее он.

Выбор SCR

Фазо-угловые регуляторы пропорционально включают процентную долю каждого полупериода линии электропередачи. Это обеспечивает плавное, бесступенчатое приложение мощности к нагревателям. Самый точный метод управления, фазовый обжиг, также может увеличить срок службы нагревателя до семи раз, в зависимости от типа нагревателя. Кроме того, поджиг по фазе позволяет использовать такие опции, как плавный пуск, ограничение напряжения и тока. Эти параметры недоступны с другими средствами управления.

Элементы управления переключением при нулевом напряжении пропорционально включают и выключают каждый полный цикл линии питания. Изменяя количество циклов линии питания переменного тока, SCR обеспечивает питание нагревателей. Благодаря переменной временной развертке достигается оптимальное количество циклов включения и выключения. Этот метод создает меньше линейных шумов радиочастотных помех (RFI), чем тиристоры с фазо-угловым возбуждением.

Регуляторы включения / выключения работают так же, как механические или ртутные реле, но с тем преимуществом, что они намного сокращают время цикла.

Выполнив несколько простых шагов, регулятор мощности SCR может обеспечить превосходную производительность при минимальных затратах на обслуживание в течение многих лет.

Источник