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

Эх, знали бы вы, как занудно и безобразно читал нам электротехнику преподаватель в институте. Тему про тиристоры: принципы работы, устройство и их проверку бубнил себе под нос, рисовал на доске графики, P-N переходы с дырками и электронами так, что понять его было очень сложно.

Чтобы подготовиться к экзамену, мне пришлось покупать учебники и разбираться самостоятельно. В зачетку получил пятерку, но предмет был быстро забыт …

Буквально через год после выпуска в должности инженера пришлось разбираться с работой тиристорной схемы. Знания возобновлял практически с нуля.

Помогли коллеги, показавшие удобные методики, избавившие от всех этих высоконаучных заумностей и позволившие представлять сложные электротехнические процессы простыми схемами.

Пользуюсь ими и поныне. Поскольку они не потеряли свою актуальность, то поэтапно раскрываю их технологию для разных случаев практической деятельности ниже.

Тиристор в электрической схеме: что это за полупроводник

Если воспользоваться научными терминами, то можно заметить, что конструкция этого сложного электронного прибора включает монокристалл полупроводника с тремя или большим количеством p-n переходов.

Они сделаны для того, чтобы изменять его проводимость до двух критических состояний, когда он:

  1. Открыт и пропускает через себя электрический ток.
  2. Полностью закрыт.

Для подключения к электрической схеме он снабжен, как правило, тремя, двумя или четырьмя выводами от контактных площадок p-n слоев.

Структуры тиристоров

Не стану дальше продолжать эту тему научным языком, ибо новички ничего не поймут, а мне сложно объяснить простыми терминами, как перемещаются носители зарядов (дырки и электроны) по всей этой структуре в каждом конкретном случае.

Да и никому это сейчас не надо кроме студентов, стремящихся сдать экзамен, и работников, проектирующих, разрабатывающих новые устройства.

Домашнему же электрику требуется просто понимать принцип работы конечного прибора дабы уметь проверять его исправность и грамотно эксплуатировать в повседневной жизни.

Поэтому показываю конечный результат — как выглядит вольт амперная характеристика тиристора при его работе.

ВАХ тиристора

На ней выделены две области рабочего состояния при прямом и обратном приложении напряжения, формирующие пять режимов, расписанных на картинке. Не будем вдаваться глубоко в теорию и сделаем для себя краткие выводы:

  1. на начальном этапе области прямых смещений полупроводник закрыт, потом он открывается и остается открытым;
  2. при обратном подключении к источнику напряжения он вначале не пропускает ток, но при достижении критического состояния пробивается.

Как же выглядит и обозначается тиристор на электрических схемах

Современная промышленность использует огромный ассортимент этих уникальных полупроводников. Они выпускаются в разных корпусах с возможностями передачи и коммутирования всевозможных мощностей.

Привожу внешний вид только небольшой их части, изготавливаемых в металлическом корпусе, предназначенном для работы в силовых цепях с большими токами.

Виды тиристоров

А еще имеются конструкции, выпускаемые в пластиковом корпусе, позволяющем коммутировать токи меньших величин. Они применяются в схемах управления различных бытовых устройств.

Как выглядит тиристор

Внешне тиристор выглядит как диод.

Как выглядит диод

Только в большинстве случаев он имеет дополнительный вывод для подключения к внешней цепи — управляющий электрод. Обозначение на схеме тоже примерно одинаковое.

Изменение касается только небольшой дорисовки катодного вывода — маленькой ломаной линии. Все это хорошо видно при сравнении.

Внешний вид диодов и тиристоров, а также их обозначения на схемах похожи не случайно. Они, хоть и немного отличаются конструктивно, но работают по общему принципу: пропускают электрический ток только в одну сторону.

Этот вопрос я излагаю дальше более конкретно.

Как просто понять принципы работы и научные термины этого сложного полупроводника: 2 мневмонических правила

Заповедь №1 для новичка

Представим, что мы сплавляемся на большом плоту по широкой реке. Двигаться мы можем только по течению, а не против него. Поток воды перемещается за счет разности высот (потенциалов), обладающих различным уровнем потенциальной энергии.

Вот и ток в диоде может проходить только в одну сторону: от анода к катоду. Иное движение электронов блокирует полупроводниковый переход. Других средств регулирования здесь нет.

Все это полностью соответствует работе тиристора, но с небольшими дополнениями: диод сразу открывается при прямом приложении напряжения к его выводам.

Тиристор же в этом случае закрыт, ток не проводит. Он действует как плотина со шлюзами, загораживающая реку. Наш плот просто остановится перед возникшей преградой. Для возобновления движения ему необходимо открыть ворота водяного заграждения.

Система шлюзов

Делается все это по команде, когда импульс тока определенного направления подается через управляющий электрод, например, на анод (при соответствующем управлении).

Только в этом случае закрытый полупроводниковый переход открывается и сохраняет свое состояние в течение всего времени, пока на него подано прямое входное напряжение.

Если импульс тока исчезает, то это не влияет на работу полупроводникового перехода: он остается открытым. Для закрытия тиристора необходимо: разорвать цепь питания в любом месте или вывести из работы источник напряжения либо надежно зашунтировать анод с катодом.

Вот такое простое мневмоническое правило, основанное на сравнении гидравлических и электротехнических процессов позволяет легче работать с этим сложным электронным изделием.

Завет №2: особенности применения тиристоров внутри цепей постоянного и переменного тока

Внутреннее сопротивление полупроводниковых переходов в открытом состоянии довольно маленькое. Ток через него определяется по закону Ома, а при приложенном постоянном напряжении по величине он не меняется.

Схема управления тиристором в этом случае не позволяет корректировать его силу. Регулировать ее нужно другими средствами.

Схема управления тиристором

Импульс же тока, подаваемый посредством управляющей команды, регулируется до безопасного значения подключенным токоограничивающим резистором R.

Делается это для исключения пробоя слоя полупроводников, задействованных в протекании управляющего сигнала.

Как работает тиристор в схеме бытовых приборов на переменном токе

Иные перспективы создают переменные цепи, а, особенно, синусоидальные источники напряжения. У них сигнал имеет не строго постоянную величину, а меняющуюся во времени форму синусоиды.

Синусоидальный сигнал

Здесь каждый период колебания состоит из двух полупериодов:

  1. положительного;
  2. отрицательного.

Они имеют свои знаки на графике: «плюс» и «минус». Реально же при смене полупериода направление протекания тока меняется на строго противоположное.

Когда синусоида достигает нулевой амплитуды, то ток через полупроводниковый переход прекращается, он закрывается. Для возобновления процесса необходимо на следующем положительном полупериоде вновь подать импульс на управляющий электрод.

Тиристор в цепи переменного тока

Все это происходит автоматически. Одновременно смещение положения открывающего импульса по времени (в угловой системе измерения — по фазе) позволяет регулировать силу тока за счет изменения момента открытия перехода.

Включение второго тиристора с соответствующей полярностью в нижнюю полуволну позволяет регулировать и ее величину. Тогда мы получаем не чистую синусоидальную форму, а немного обрезанную по времени (до момента включения управляющего импульса).

3 варианта такого сигнала показаны на нижнем графике выходного тока при открытии двух тиристоров в моменты:

  1. возрастания полуволны;
  2. на ее амплитуде;
  3. и при спаде.
2 тиристора в цепи переменного тока
Таким обрезанным, а не чисто синусоидальным током питается наш электроинструмент: дрели, перфораторы, болгарки и другие приборы с тиристорным или симисторным управлением.

В общем-то ничего страшного в подобном изменении формы сигнала нет: все производители провели массу экспериментов и запустили эту схему в эксплуатацию.

Нам же все это необходимо четко представлять, ибо при ремонте или наладке с помощью осциллографа такие сигналы напряжения необходимо проследить на контрольных точках электрической цепи.

Выпрямительные устройства с регулировкой тока — второй принцип работы

Схемы зарядных, пускозарядных приборов и сварочных аппаратов постоянного тока работают на выпрямленном напряжении. При этом часто устройства выпрямления типового диодного моста заменяется на трансформаторное преобразование однофазного сигнала с двумя диодами или тиристорами.

Ее принято называть двухполупериодным выпрямлением.

Схема двухполупериодного выпрямления

Здесь в каждой выходной полуобмотке силового трансформатора вмонтирован тиристор, обрабатывающий свою полуволну.

Выпрямление же достигается схемой подключения полуобмоток с общей точкой и выбором направления подключения цепи «анод-катод» каждого полупроводникового прибора.

Итоговая форма выпрямленного и измененного сигнала выглядит следующим образом.

Тиристорное выпрямление тока

Опять же, для сравнения с предыдущим принципом показываю форму сигналов в трех вариантах запуска фазосдвигающего управляющего импульса. Здесь видно, что отрицательный полупериод перевернулся, а работа схемы управления не изменилась.

Правило №3: отличия управления транзистором и тиристором

У меня как-то так получилось, что вначале пришлось практически осваивать электронные схемы, работающие на транзисторах, а только после них — тиристорные сборки.

Поэтому я вначале уяснил и запомнил, что выходной сигнал на транзисторе можно изменять за счет величины разницы потенциалов на его базе, то есть напряжением.

Мои же друзья разъяснили, что тиристорная схема, как правило, открывается током, протекающим через управляющий электрод.

Такое небольшое дополнение к вышеизложенному материалу новичкам стоит запомнить. А чтобы понять разницу между силой электрического тока и величиной действующего напряжения я написал две отдельные статьи.

Рекомендую ознакомиться с ними подробнее. Они тоже изложены простым языком.

Как проверить тиристор: 3 доступные методики для новичков

Принцип этой технологии я буду показывать на примере силового тиристора КУ202Н по одной простой причине: он оказался под рукой при написании статьи, а все более мощные модели я умудрился раздать друзьям для их самоделок…

Тиристор КУ202Н

Способы электрических
проверок буду показывать на его примере. Для этого публикую важные характеристики, которые надо учитывать при работе. Они делятся на две группы:

  1. предельные;
  2. номинальные.

Параметры первой категории относятся к импульсному режиму, используемому кратковременно. Они нас не интересуют: длительную эксплуатацию могут создать только номинальные показатели.

Обращаем внимание на:

  1. Максимально допустимое напряжение — 400 В;
  2. Постоянный ток в открытом и закрытом состоянии — 10 А;
  3. Ток удержания — 200 мА;
  4. Отпирающий постоянный ток — 100 мА.

Эти данные для других полупроводниковых приборов можно взять в технических справочниках и на многочисленных сайтах в сети интернет.

Самый первый метод проверки: стрелочным тестером или цифровым мультиметром

Оценка состояния исправности КУ202Н прибором Ц4324 за 3 шага

Такой раритетный измерительный инструмент старого электрика у меня до сих пор в рабочем состоянии. Он сохранился благодаря знаку качества и постоянной внимательности при замерах.

Шаг №1. Выставление режима и замер закрытого состояния перехода

Устанавливаю центральным переключателем режим измерения сопротивлений и кнопкой — предел «килоомы». Плюсовой вывод цешки сажу на анод, а минусовой подключаю к катоду.

Замер сопротивления n-p перехода

Для наглядности пометил их на фотографии ярким красным цветом «+» и «-» прямо на изоляции крокодилов.

Измерительная стрелка показывает очень большое сопротивление. Оно же будет при обратной полярности выводов. Можете проверить.

Шаг №2. Открытие тиристора

Касанием руки подключаю вывод управляющего электрода на корпус (анод) полупроводника.

Закоротка цепи

Стрелка резко отклоняется к началу шкалы в сторону меньшего сопротивления. Показание порядка 0,15 k свидетельствует об открытии n-p перехода.

Шаг №3. Проверка открытого состояния при снятии управляющего сигнала

Отвожу провод вывода от корпуса полупроводника и наблюдаю показание стрелки.

Снятие управляющего сигнала

Оно не изменилось: переход сохранил свое открытое положение. Он исправен.

Проверка состояния КУ202Н цифровым мультиметром

Принципиальных отличий анализа тиристорных устройств здесь нет. Технология та же. Показываю ее фотографиями на примере моего карманного мультиметра Mestek MT-102.

Для первого шага перевожу его в режим проверки полупроводников и подключаю прибор крокодилами.

Замер сопротивления n-p перехода мультиметром

На дисплее видно, что переход закрыт: сопротивление большое.

Затем перемыкаю вывод управляющего электрода на анод. Полупроводник открылся.

Открытие тиристора

При разрыве перемычки показания на дисплее не изменились.

Доступный для всех способ проверки током от батарейки и обычной лампочкой

Эта методика популярна, но она требует предварительно учитывать технические характеристики испытуемого прибора и выходные величины от нагрузки, создаваемые лампочкой.

Для силовых транзисторов это не критично, но у маломощных изделий можно нерасчетным током повредить структуру электронных компонентов.

Демонстрацию методики буду выполнять на примере конструкции самого доступного китайского фонарика на светодиодах и обычной лампочки. Принципиальных различий нет при использовании одной батарейки формата АА или ААА.

На всякий случай выполнил мультиметром замер тока лампочки.

Замер тока лампочки

Получил результат 183 миллиампера, что вполне нормально для нашего случая.

Теперь использую этот блок батареек для проверки. Подаю его плюс на анод, а минус на катод проверяемого полупроводника через лампочку.

Проверка тиристора лампочкой

Свечения нет. Это значит, что сопротивление проверяемой цепи большое, все переходы закрыты.

Замыкаю управляющий электрод на корпус прибора — анод.

Проверка тиристора

Лампочка загорается: прибор открылся.

Запуск тиристора в работу можно выполнить подачей плюса напряжения от пальчиковой батарейки на его анод, а минус необходимо предварительно подключить к управляющему электроду.
Запуск тиристора батарейкой

Так рекомендуют справочники, но я предпочитаю первый способ. Он проще.

Теперь размыкаю созданное подключение. Лапочка не прекращает светиться: ток продолжает течь по цепи анод-катод.

Проверка исправности тиристора

Полупроводник остался в открытом положении, он исправен.

Как можно проверить тиристор на электронной плате без выпаивания со схемы: советы бывалых

Работу, как и всегда, необходимо выполнять при снятом напряжении. Это делается не только в целях безопасности, но и для достоверности результата.

Следующим шагом потребуется выцепить из схемы платы управляющий электрод. Разъединить его контакт можно паяльником или перерезать дорожку ножом.

Я же буду проводить эксперимент на том же самом КУ202Н без платы. Для проверки потребуется 2 отдельных прибора:

  1. омметр;
  2. милливольтметр постоянного тока.

Их можно заменить двумя мультиметрами или тестерами, что я и показываю следующими фотографиями. Свой тестер Ц4324 перевожу в режим измерения постоянного напряжения на пределе =1,2В. Подключаю его к аноду и катоду.

Mestek MT-102 устанавливаю в режим омметра и крокодилами сажу его на выводы полупроводника так, чтобы плюс попал на управляющий электрод, а минус — на анод.

Проверка тиристора на плате

Стрелка тестера отклонилась вправо, показывая значение меньшее вольта. По этому замеру можно судить об исправности полупроводникового перехода.

Любая из трех методик проверки основана на принципах работы тиристоров. Она учитывает протекание в них токов через полупроводниковые переходы. При их выполнении важно оценить четыре последовательных этапа: Обычное закрытое состояние до получения команды.Открытие по команде.Удержание в открытом состоянии при отключении управляющего сигнала.Закрытие при пропадании питания.

Для более наглядного представления этих процессов я специально записал видеоролик. Смотрите его здесь.

Однако я рассмотрел только КУ202Н, как довольно распространенную модель, хоть она уже и снята с производства. В одной статье сложно показать все остальные. А их очень много.

Какие существуют разновидности тиристоров: краткие сведения

Развитие науки и электронных технологий в частности способствовало созданию большого количества полупроводниковых приборов с различной структурой слоев и переходов. (Смотрите картинку в начале статьи.)

Я относительно подробно показал выше структуру и принцип работы КУ202 и аналогичных тиристоров с тремя выводами. Однако это не полный обзор, а только частный случай, характерный для большинства подобных приборов.

Они отличаются по:

  • количеству выводов и способу управления;
  • проводимости;
  • режимам работы;
  • быстродействию;
  • другим эксплуатационным параметрам.

Количество выводов

У основной четырехслойной структуры может быть создано 2, 3 или 4 контактных отвода для подключения к внешней схеме.

Виды тиристоров

Что такое динистор

Корпуса с двумя выводами называют динисторами. Для открытия этих полупроводников между анодом и катодом импульсом подают повышенное напряжение.

Динисторы

По принципу работы динисторы бывают:

  1. симметричные;
  2. несимметричные.

Второй тип при обратном напряжении (плюс на катоде, а минус на аноде) всегда закрыт. Он ведет себя как диод и при аварийном токе сгорает. Симметричные же динисторы работают при любой полярности.

Как работает тринистор

Такое название закрепилось за триодными тиристорами (с третьим выводом управляющего электрода). Частный случай этих приборов мы уже разобрали, но на практике следует учитывать, что подобные изделия могут выпускаться с:

  1. Катодным управлением, когда командный сигнал поступает по цепи управляющий электрод — катод.
  2. Анодным — тот случай, что показан на примере КУ202.
При проверке работоспособности полупроводникового перехода следует учесть его конструкцию, а не бездумно копировать мою методику или любую другую, взятую из интернета.

Тринисторы могут выполняться с различными способами закрытия:

  1. запираемые;
  2. незапираемые.

Первым для перехода в закрытое состояние достаточно снизить ток по цепи «анод-катод». Вторым необходимо подать напряжение запирания на управляющий электрод.

Запираемые и незапираемые тиристоры

Еще раз хочу подчеркнуть, что изложенная методика проверки на примере КУ202 применима для незапираемых тиристоров с управлением по аноду.

Виды проводимостей

В самом начале я сравнивал работу полупроводников с течением реки и заострил внимание на том, что через них ток проходит в одну сторону. Только это утверждение характерно для большинства, а не всех поголовно случаев.

Однако учтите, что есть и иные конструкции, специально созданные:

  1. с не высоким обратным напряжением, которые называют обратно-проводящими;
  2. без нормировки обратной проводимости. Их применяют в схемах, исключающих появление обратного напряжения;
  3. для пропускания тока в обе стороны по цепи анод-катод. Это симметричные тиристоры, называемые симисторами либо триаком (от англ — «triac»).

При их проверке следует в обязательном порядке учитывать конструктивные особенности электронных переходов.

Тринисторы чаще всего создаются для работы в схеме электронного ключа. Они управляют мощной силовой нагрузкой за счет подачи слабого сигнала команды через управляющий электрод.

Быстродействие

Этим параметром оценивают скорость перехода полупроводниковых изделий из закрытого состояния в открытое и наоборот. Он может быть критичен при работе сложных схем защит или управления технологическими процессами.

Импульсный режим работы

Созданы и такие приборы, способные мгновенно реагировать на быстро возникающие электротехнические ситуации на сложном производстве. Но в домашнем оборудовании их не применяют.

Особенности лавинных тиристоров

Такие конструкции имеют лавинную вольт-амперную характеристику. При подаче обратного напряжения развивается лавинный процесс. Такая ВАХ:

  • устойчива к высоким перенапряжениям схемы;
  • способна работать без дополнительных защит;
  • равномерно перераспределяет энергию по последовательно подключенным полупроводниковым переходам.
ВАХ лавинного тиристора

Их используют в схемах защит полупроводниковых разрядников и преобразователях.

Тиристоры имеют очень много разновидностей внутренней схемы, корпусов и принципов работы. Проверка их технического состояния должна учитывать все эти особенности.

Довольно оригинально эта информация изложена в видеоролике владельца Радиолюбитель.

Поскольку тема про тиристоры, принципы их работы и проверки весьма обширная, то жду ваших дополнений или комментариев, которые будут полезны и понятны всем домашним электрикам, включая новичков.

Рейтинг статьи

Просмотров страницы: 20392

Комментарии 34

  • Здравствуйте.Очень информативная статья.Спасибо.У меня к Вам вопрос: к двухфазному трансформатору на вторичные обмотки подключены двухполупериодные выпрямители.Только вместо диодов стоят тл2-200 8. Суть вопроса : 1) они запираемые? 2)по2 на 2 обмотки — выпрямитель может выдать до 800А ? 3)будет ли это вообще работать под управлением БУСТ? Заранее спасибо.

    P.S.:раб.напр.4-6v.
    P.P.S.:Не могли бы Вы объяснить мне такой момент : к 1*4 подключить 2*2,5 -как поведут себя токи? (На пальцах)

    • Здравствуйте, Руслан.
      Благодарю за вопрос, но не совсем его понимаю. Этот лавинный тиристор в руках не держал, посмотрел характеристики в справочнике. Цифра 200 — это максимальный ток, который допустимо пропускать через один полупроводниковый переход. У вас же 4 получаются включенными в параллель.
      Если ток в 800 ампер рабочий (очень даже не хилая величина), то он может колебаться в зависимости от нагрузки. Как поведут себя тиристоры при его небольшом превышении можно предвидеть: если хоть один из сгорит, что вполне вероятно, то все остальные — тоже. У вас нет для тока 0,8 кА никакого конструкционного резерва.
      Что такое управление БУСТ в вашем случае мне не понятно без схемы.
      Ток создается приложенным напряжением и всегда течет по линии наименьшего сопротивления. Причем вам надо учесть, что создать даже 2 полупроводника с совершенно одинаковыми электрическими характеристиками практически невозможно. Поэтому для них устанавливают какие-то граничные параметры и после изготовления калибруют. Те, что не проходят заводские проверки — бракуют.
      Токи, которые будут протекать в двух параллельно подключенных полупроводниках от одного приложенного напряжения, станут немного отличаться. как это скажется в вашем случае — сказать сложно.

      • Спасибо за ответ. Хочу уточнить: выпрямители используются для гальваники. Рабочие токи не превышают 500А. БУСТ- контроллер брунова, изготовление Овен . На трёхфазных , на каждой обмотке по одному тиристору- работают. Вопрос такой: искал в интернете схему параллельного подключения тиристоров и неоднократно встречал информацию, что параллельное должно быть встречным.

        • Информация прояснилась. Насчет встречного подключения тиристоров все правильно. Один должен обрабатывать положительную полуволну синусоиды, а второй — отрицательную. Тогда их работа будет предсказуема. У меня по этому вопросу есть статья, описывающая принцип работы сварочного аппарата на постоянном токе. Там действительно силовые транзисторы работают встречно.

        • Добрый день. Подскажите пожалуйста, как прикрепить изображение к комментарию -хотел бы нарисовать схему выпрямителя

        • Внизу раздела «Политика конфидециальности» имеется адрес электронной почты
          Переслать по обратной связи, ссылка: https://electrikblog.ru/feedback/

        • Благодарю. Возник вопрос по ТЛ 2-200 8 : проверяю тестером -открывается, снимаю УЭ с анода закрываются все 4. Б/у не были , проверял по одному.

        • Руслан, надо проверить все три функции: открытие током через управляющий электрод, пропускание тока после снятия управляющего сигнала, закрытие при прерывании тока.

        • У меня ,на производстве, почти везде стоят тиристоры такого типа. Регулируются овеновским БУСТом (контроллер Брунова) , через внешний потенциомер. В контроллере предусмотрен , с помощью перемычек, контроль использования кол-ва фаз. Все выпрямители собраны кулибиным ,за долго до меня.Посмотрел сборку — везде однаполупериодная. Где на 2х обмотках, где на трех. Но везде стоят Т 800( где по одному на обмотку). Как я уже упоминал максимальнные рабочие токи не превышают 500А. Дело в том что у меня в распоряжении на данный момент только тиристоры и диоды на 200 А.(штыревые) .
          В самом начале страницы я увидел у вас схему двухполупериодного выпрямителя*230v. Там подключение параллельное. Для чего нужно делать встречное? Я силовик , с полупроводниками только знакомлюсь,осваиваю новую отрасль . И как мне показалось — вам есть чем поделиться. Ещё один вопрос: на каждой обмотке по два тиристора : обратный можно заменить диодом той же мощности? Заранее благодарю.

        • Руслан, переменный ток меняется по закону синусоиды. Одна полуволна идет в одну сторону, назовем ее положительной, а вторая — в противоположную (отрицательная). На графиках синусоида так и рисуется: одна половина расположена сверху оси абсцисс, а другая снизу.
          Диод или тиристор пропускает ток только в одну сторону. Если поставить один диод на пути протекания тока синусоиды, то он срежет все нижние полуволны и за ним будут пульсации: положительная полуволна, пауза, положительная полуволна и т п.
          Этот же диод можно вывернуть и тогда он срежет все положительные полуволны, а оставит только отрицательные.
          Идем дальше. На выходе трансформатора ставим 2 одинаковые обмотки, выдающие одно и то же напряжение. Они будут совпадать по фазе, ибо работают от одной первички.
          Соединяем эти обмотки по схеме со средней точкой, когда их синусоиды будут складываться. В каждую обмотку врезаем диод так, чтобы один срезал отрицательную полуволну, а второй — положительную. (Я здесь немного утрирую для лучшего понимания). На выходе этих трансформаторных обмоток и диодов будут созданы выпрямленные пульсации только одного направления — положительные, например.
          Другими словами: за счет двух выходных трансформаторных обмоток и двух диодов мы из синусоиды сделали пульсации полуволн без пауз. это называется выпрямленным напряжением.
          Идем дальше. Тиристор — это тот же диод, в принципе. Только он управляемый: может открываться и закрываться. За счет этого свойства через него ограничивают величину тока. Вот и все.
          Врезаем после обмоток вместо диодов тиристоры и регулируем каждым свою полуволну. Если вместо одного тиристора поставить диод, то эта часть тока не будет ограничиваться и станет проходить максимальной величиной.
          Попробовал описать на коленке…Все это смотри на схемах в статье. Надеюсь, что разъяснил.

        • Проверял мультим.режим прозвонки :красн на анод, черн на катод. — 1. Уэ на анод — уходит в омы, почти до кз. Уэ снимаю — 1

        • мощные силовые тиристоры имеют отличающиеся от обычных характеристики. Их не мешает уточнить в справочнике

        • Я так понимаю, чтобы проверить на закрытие при прерывании тока, нужны 2 тестера?

        • Руслан, методика проверки в статье изложена и видеоролик я прикрепил туда же. Возьми маленькую лампочку и батарейку. Свечение лампочки — это прохождение тока, а батарейка — источник напряжения. Тогда все станет понятно.

  • Здравствуйте. Отправил на Вашу почту схемки выпрямителей.

    • Здравствуй, Руслан.
      На первой картинке я вижу, трансформатор на первичной стороне состоит из трех обмоток. Две из них подключены последовательно и по концам подается фаза и ноль.
      Что делает средняя обмотка? Один конец подключен к средней точке, а второй висит в воздухе?
      БУСТ запитан от обмотки питания и выдает импульсы на управляющий электрод тиристора. Он заменяет схему управления на транзисторах и ферритовых трансформаторах, что я давал ссылку про сварочник постоянного тока. Подобное управление можно организовать и микросхемами.
      Вторичная обмотка собрана тоже из трех секций. Роль средней мне не понятна. Возможно, она в резерве. Две других обмотки тоже собраны последовательно и средней точкой образуют совместно с тиристорами и диодами схему двухполупериодного выпрямления, что я показал в статье.
      Тиристор регулирует ток в одной полуволне, а вторая не меняется. Там стоят диоды, включенные параллельно. Скорее всего так сделано из-за большого тока, чтобы снизить на них нагрузку.

      Схема 1

      В общем, схема эта работает по тем же принципам, что и мой сварочник постоянного тока.
      Теперь о второй схеме.

      Схема 2

      По включению обмоток трансформатора воде все то же самое.
      Я немного затупил с полупроводниками: не понимаю смысла такого включения диода с тиристором.
      Вот смотри: когда идет синусоида через них, допустим вначале плюсовая полуволна, потом минусовая. Когда стоит один диод или тиристор, то он будет резать один горб, а второй пропустит. За счет этого происходит выпрямление, то есть после полупроводника создается ток только одного направления.
      В твоей схеме положительная полуволна пойдет через тиристор (например), а отрицательная — через диод. Получаем, что синусоида проходит полностью, выпрямления нет.
      Тиристорами в этом случае еще как-то можно ограничить силу тока, но он будет переменным, а не постоянным.
      Поэтому могу предложить два варианта:
      1. Собирать схему по первому варианту.
      2. Если по условиям гальваники нужно плечо с диодами, то тогда —обычной мост. В одной части встречно два тиристора, в другой — диоды.
      Не понимаю, а чем плоха стандартная схема, какая необходимость возникла ее менять?

      • Средняя обмотка просто есть, к ней ничто не подключено

        • Конец свободный заизолируй на всякий случай

      • Спасибо за информацию , не могли бы Вы нарисовать схему, как лучше собрать 2 выпрямитель?

        • уточни вопрос про выпрямитель №2.

        • Здравствуй, Руслан.
          Меня смущает в твоей задумке ряд вопросов:
          1. На одну гальваническую ванну ты пускаешь выпрямленный ток под 200 ампер. Это рабочая нагрузка, как я понимаю. Если в этой цепи возникает перегруз или короткое замыкание, что часто бывает, то его надо отключать. Здесь нужен мощный коммутационный аппарат способный надежно ликвидировать токи за килоампер. Все это надо просчитать.
          2. У тебя несколько таких ванн. На каждую надо ставить свою защиту, которая будет работать во вторичной обмотке трансформатора.
          3. Есть вероятность, что в какой-то момент одна из них откажет. Тогда потребуется ставить общую защиту, например, на входе трансформатора для обеспечения принципа селективности. Здесь нужен профессиональный расчет и наладка.
          4. Мне не понятно сечение обмоток трансформатора, на какой номинальный ток они рассчитаны. От их возможностей зависит схема подключения обмоток к выпрямителям. Также это надо учесть при создании нагрузок и выборе защит. Иначе он просто сгорит.
          5. Вводной автомат и кабель — тоже отдельная тема.
          Собирать схему регулирования выпрямленного тока тиристорами нужно после выяснения всех этих вопросов.

  • Доброго времени суток. Мне достались 2 германских трансформатора, масляные. 1989г.в. Со встроенным диодным выпрямителем. Диоды -DS568-320-06 -(24шт.-по 4 на выход обмотки). Производитель : Galvanotechik Leipzig. Схему и фото.. скину на почту. Буду благодарен за Ваше мнение

  • По поводу немцев: 24 силовых диода , 320 каждый… У меня на линии, грубо говоря, 4 ванны. Макс. 400А одна. Вывод :я могу одного немца поставить на всю линию, по схеме группового подключения? С добавлением тиристоров на выходе , на каждую ванну, для управления токами, с помощью контроллера?

    • Руслан, на такой ответ я точно ответить не смогу по одной простой причине: тебе надо не только уточнить заводские технические характеристики этого трансформатора и схемы, но еще проверить его изоляцию, отсутствие межвитковых замыканий и обрывов, коротких замыканий и утечек. Проверить все диоды.
      Потом подать напряжение, но для начала не 220, а поменьше от другого трансформатора: проверишь каждую цепочку ан холостом ходу.
      Это все делают на месте и называется наладкой оборудования. Во всяком случае надо сравнить выходную мощность этого трансформатора и те нагрузки, которые ты ему создашь. Должен быть хоть какой-то резерв.
      Ну и если судить по схеме транса, что ты показал шариковой ручкой, то там никакого регулирования не видно. Диоды просто выпрямляют напряжение.

      • Здравствуйте. Скинул на почту фото с шильдиков. Проверить межвитковое- нет тех. возможности. Но после визуального осмотра транса, выод- в работе не был вообще. То-же самое утверждает и владелец выпрямителя. У меня возник вопрос по DS 568-320-6 (фото отправлял на почту) : из-за контакта в торце, если бы не маркировка, можно принять его за тиристор . Может Вы знаете, что это за контакт? Ни с чем не звонится. И ещё один вопрос (для общего развития) : на клещах А~, как точно измерить А- ? И как правильно подключить встраиваемый А-метр? Везде они подключены к шунтам. Фото на почту отправлю.

        • Руслан, мне сложно по таким сведениям дать правильный совет.
          Не все понятно. У тебя на схеме 24 диода в параллель, а на табличке выпрямленный ток 2500 ампер. Через один идет чуть больше 100.
          Номинальный ток обмотки трансформатора 118 ампер (сужу по шильдику). Перегружать его нельзя. Потребуется для нагрузки 200 ампер подключать в параллель по две обмотки равнозначные.
          Проверять трансформатор необходимо в след последовательности:
          1. внешний осмотр;
          2. прозвонить изоляцию мегаомметром на 1000 вольт, а еще неплохо бы испытать повышенным напряжением;
          3. подать на вход при отключенных выводах нагрузки (режим холостого хода) пониженное напряжение, например, 22 вольта вместо номинальных 220.
          4. Затем брать вольтметр и в соответствии со схемой подключения на всех выводах мерить им напряжение. Все записать. При исправном трансе на вторичке будет уменьшенное в 10 раз напряжение.
          Другим словами, на холостом ходу проверяем заявленный коэффициент трансформации.
          Если все нормально, то можно подать 220 на вход и замерить все выходные напряжения.
          После этого можно создать не полную, но одинаковую нагрузку на каждую обмотку и проверить просадку напряжения. Сравнить все величины.
          Так можно обойтись без снятия вольтамперных характеристик, требующих нагрузочное устройство.
          Вообще тебе на месте может помочь специалист релейной защиты и автоматики с ближайшей высоковольтной подстанции. Там есть все необходимое для проверки оборудование.
          По DS 568-320-6 не встречался, если только гуглить…
          Токовые клещи сейчас есть на постоянку и переменку. Если у них есть переключатель пределов измерения, то вначале устанавливают его на максимальную величину. Затем разводят губки магнитопровода, обхватывают ими токоведущий провод и закрывают губки. В магнитопроводе появляется магнитный поток, а встроенный амперметр показывает ток. Если величина маленькая, то переходят на более очувствленный уровень.
          Насчет шунта встраиваемого амперметра вопрос понимаешь правильно. Точно так работает измерительная головка на старых тестерах и современных мультиметрах.
          Шунт подключается параллельно с амперметром. Через эту параллельную цепочку пускается вся измеряемая нагрузка. У шунта очень низкое сопротивление, он забирает основную долю тока. У амперметра внутренне сопротивление больше, через него течет меньшая часть.
          Меняя шунты регулируют ток через амперметр так, чтобы он не работал с перегрузкой.
          Перед шунтом и амперметром ставишь токовые клещи и по ним судишь об общей нагрузке. Смотришь на показания амперметра и сравниваешь с клещами. Можно переписать шкалу или подбирать шунты. Тебе этого в принципе достаточно для работы. Дальше принципы калибровки или поверки описывать не буду, они тебе не нужны.

        • Меня интересует такой момент — если не брать во внимание токи и все прочее, сама схема группового подключения ванн рабочая?

        • Руслан, ты меня спрашиваешь про схему, которую сам где-то нарисовал, но мне не показал…

        • Я имею в виду управление БУСТами через тиристоры?

        • БУСТами через тиристоры можно управлять.
          Эх, Руслан, Руслан…
          Не в ту сторону мы с тобой залезли…
          Твой ГДР-овский трансформатор не надо переделывать, да и выпрямитель к нему подходит для гальваники. (С утра дошло).
          Регулировать ток тиристорами с Бустером будешь в крайнем случае. А сейчас тебе стоит заняться другим вопросом.
          Твоим гальваническим ваннам лучше всего подходит постоянный ток, потом — выпрямленный мостом, как у немца на схеме уже собрано. Только там нагрузка на 2,5 кА рассчитана, а тебе надо в 5 раз меньше, как я понял. Поэтому минимум половину обмоток на вторичке можно смело выводить в резерв на холостой ход вместе с диодами.
          Уменьшать такой ток во вторичной цепи можно тиристорами или водным реостатом. (Смотри статью на блоге про силу тока). Последний вариант тебе не подойдет.
          Есть еще один способ: уменьшать амплитуду сигнала напряжения на входе трансформатора. Вот на нем и надо сосредоточить внимание. Вариантов я вижу два:
          1. Поставить на входе дополнительный трансформатор или автотрансформатор с отпайками и их переключением понижать ступенчато напряжение.
          2. Использовать дополнительно трансформатор с разъемным магнитопроводом по принципу советских сварочников с регулированием тока изменением магнитного сопротивления сердечника.
          Регулировка напряжения в первичной схеме даст возможность работать с меньшими токами, а форма выпрямленного сигнала во вторичке не будет разрываться.

        • Спасибо за ответ. Но есть пара моментов. У меня уже стоит такая сборка: регулируемый транс , того же производителя, управляет таким же выпрямителем. Но он может «обслуживать» только одну ванну , при таком раскладе. Мне надо собрать питание на 6 ванн. Если есть возможность от одного выпрямителя управлять выходным постоянным током , с помощью сборки : тиристор, буст , потенциомер -на 3 ванны — зачем городить 6 выпрямителей? Ещё один момент : латр для немца обойдётся в 80 т. р. А про выпрямители Вы правы : они специализированные — для гальваники.

        • Руслан, раз уже работает подобная сборка, то ее можно просто копировать.
          А вот дальше возникают вопросы. Ты знаешь нагрузку на одну ванну. Или можешь замерить ее максимальную величину.
          Теперь у тебя на новом трансе собирается новая схема на 6 ванн, как я понял. Максимальную нагрузку от одной ванны умножаешь на 6. Это будет общая нагрузка на трансформатор. Скорее всего он справится. На выходе всех диодов, как нарисовано на схеме, будет не регулируемый ток. Его допустимая величина по паспорту 2,5 кА.
          Вопрос в том, что тебе (я предполагаю) на каждую ванну необходимо делать отдельную цепочку с регулированием тока и возможностью отключения в любое время. К тому же тиристоры смогут работать только так.
          Значит от трансформатора во вторичке надо перемонтировать обмотки с диодами и подключать к ним тиристоры для одиночного управления каждой ванной. Скорее всего в каждую такую цепочку нужен выключатель.
          Получается, что тебе надо собирать шесть однотипных схем, работающих от вторичных обмоток трансформатора.
          А про возможность управления одной сборкой (тиристор, БУСТ, потенциометр) я не понял. Объясни, как ты собираешься это реализовать.

        • В последнем посте я Вам присылал , на мыло , схему группового подключения 4- ванн от одного немца. У меня 2немца и 6 ванн. Вашу мысль я понял, чуть позже скину на почту схему.

        • Здравствуй, Руслан.
          Извини, прощелкал твою схему управления 4-мя ваннами… сейчас увидел. В принципе все рабочее. Каждый тиристор управляет своей ванной.
          Вот только я еще раз тебе замечу, что здесь нет защит. Случайное короткое замыкание натворит много бед, подумай об этом.
          Эту же схему можно подключать на 3 ванны.
          И еще одну мысль выскажу: часть обмоток с диодами можно вывезти в резерв. Посчитай по нагрузке. За счет этого ты создашь себе небольшой запас для возможного ремонта в будущем и, главное, хоть как-то снизишь ток КЗ, если он возникнет.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *