詳細(xì)介紹
德國FRAKO電力電容器(Frako Capacitor )包括移相電容器、電熱電容器、均壓電容器、藕合電容器、脈沖電容器等。移相電容器主要用于補(bǔ)償無功功率,以提高系統(tǒng)的功率因數(shù);電熱電容器主要用于提高中頻電力系統(tǒng)的功率因數(shù);均壓電容器一般并聯(lián)在斷路器的斷口上作均壓用;藕合電容器主要用于電力送電線路的通信、測量、控制、保護(hù);脈沖電容器主要用于脈沖電路及直流高壓整流濾波。
德國FRAKO電力電容器,用于電力系統(tǒng)和電工設(shè)備的電容器。任意兩塊金屬導(dǎo)體,中間用絕緣介質(zhì)隔開,即構(gòu)成一個(gè)電容器。德國FRAKO電容器電容的大小,由其幾何尺寸和兩極板間絕緣介質(zhì)的特性來決定。當(dāng)電容器在交流電壓下使用時(shí),常以其無功功率表示電容器的容量,單位為乏或千乏。
電容器,通常簡稱其容納電荷的本領(lǐng)為電容,用字母C表示。定義1:電容器,顧名思義,是‘裝電的容器’,是一種容納電荷的器件。德國FRAKO電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一,廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交,耦合,旁路,濾波,調(diào)諧回路, 能量轉(zhuǎn)換,控制等方面。定義2:電容器,任何兩個(gè)彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體(包括導(dǎo)線)間都構(gòu)成一個(gè)德國FRAKO電容器。電容與電容器不同。電容為基本物理量,符號C,單位為F(法拉)。
通用公式C=Q/U平行板電容器公式:板間電場強(qiáng)度E=U/d ,電容器電容決定式 C=εS/4πkd隨著電子信息技術(shù)的日新月異,數(shù)碼電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來越快,以平板電視(LCD和PDP)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品為主的消費(fèi)類電子產(chǎn)品產(chǎn)銷量持續(xù)增長,帶動(dòng)了電容器產(chǎn)業(yè)增長。
在直流電路中,德國FRAKO電容器是相當(dāng)于斷路的。電容器是一種能夠儲(chǔ)藏電荷的元件,也是zui常用的電子元件之一。
這得從電容器的結(jié)構(gòu)上說起。zui簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個(gè)電容器是不導(dǎo)電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對絕緣的,當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)是都可以導(dǎo)電的,我們稱這個(gè)電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過在中學(xué)階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當(dāng)做絕緣體看。
但是,在交流電路中,因?yàn)殡娏鞯姆较蚴请S時(shí)間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時(shí)間的,這個(gè)時(shí)候,在極板間形成變化的電場,而這個(gè)電場也是隨時(shí)間變化的函數(shù)。實(shí)際上,電流是通過電場的形式在電容器間通過的。
德國FRAKO電容器:電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等的電子元件稱為電容器。電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類,其中固定電容器又可根據(jù)所使用的介質(zhì)材料分為云母電容器、陶瓷電容器、紙/塑料薄膜電容器、電解電容器和玻璃釉電容器等;可變電容器也可以是玻璃、空氣或陶瓷介質(zhì)結(jié)構(gòu)。
德國FRAKO電力電容器日常使用應(yīng)該注意事項(xiàng)有哪些?
由于電容器的兩有剩留殘余電荷的特點(diǎn),所以,首先應(yīng)設(shè)法將其電荷放盡,否則容易發(fā)生觸電事故。處理故障電容器時(shí),首先應(yīng)拉開電容器組的斷路器及其上下隔離開關(guān),如采用熔斷器保護(hù),則應(yīng)先取下熔絲管。此時(shí),電容器組雖已經(jīng)過放電電阻自行放電,但仍會(huì)有部分殘余電荷,因此,必須進(jìn)行人工放電。放電時(shí),要先將接地線的接地端與接地網(wǎng)固定好,再用接地棒多次對電容器放電,直至無火花和放電聲為止,zui后將接地線固定好。同時(shí),還應(yīng)注意,電容器如果有內(nèi)部斷線、熔絲熔斷或引線接觸不良時(shí),其兩極間還可能會(huì)有殘余電荷,而在自動(dòng)放電或人工放電時(shí),這些殘余電荷是不會(huì)被放掉的。故運(yùn)行或檢修人員在接觸故障電容器前,還應(yīng)戴好絕緣手套,并用短路線短接故障電容器的兩極以使其放電。另外,對采用串聯(lián)接線方式的電容器還應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行放電。
FRAKO電力電容器提供由“德國制造”的質(zhì)量,為擔(dān)負(fù)重任的電容器和功率因數(shù)控制系統(tǒng)打造了*基礎(chǔ)。我們的電力電容器集成四重安全防護(hù)系統(tǒng),將系統(tǒng)可靠運(yùn)行發(fā)展到*。FRAKO電力電容器是用戶的*選擇,幫助用戶減少無功功率,提高電能質(zhì)量,避免為無功功率消耗付出額外代價(jià)。
我們*的優(yōu)勢:高過載能力,長使用壽命,zui大的運(yùn)行可靠性.
FRAKO 晶閘管、FRAKO電容、FRAKO電解電容、FRAKO電抗器、FRAKO補(bǔ)償儀、FRAKO控制器、FRAKO電容、FRAKO電力電容、FRAKO接觸器。上海胤發(fā)貿(mào)易有限公司優(yōu)價(jià)銷售德國FRAKO 晶閘管、FRAKO電容、FRAKO電解電容、FRAKO電抗器、FRAKO補(bǔ)償儀、FRAKO控制器、FRAKO電容、FRAKO電力電容、FRAKO接觸器。
德國FRAKO電力電容器又稱電解電容,是一種無功補(bǔ)償裝置。FRAKO電容器在交流電壓作用下能“發(fā)”無功電力(電容電流),如果把電容器并接在負(fù)荷(如電動(dòng)機(jī))或供電設(shè)備(如變壓器)上運(yùn)行,那么,負(fù)荷或供電設(shè)備要“吸收”的無功電力正好由電容器“發(fā)出”的無功電力供給,這就是并聯(lián)補(bǔ)償。并聯(lián)補(bǔ)償減少了線路能量損耗,可改善電壓質(zhì)量,提高功率因數(shù),提高系統(tǒng)供電能力。也可以把FRAKO電容器串聯(lián)在線路上,補(bǔ)償線路電抗,改變線路參數(shù),這就是串聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)償可以減少線路電壓損失,提高線路末端電壓水平,減少電網(wǎng)的功率損失和電能損失,提高輸電能力。
德國FRAKO電力電容器(Frako Capacitor )包括移相電容器、電熱電容器、均壓電容器、藕合電容器、脈沖電容器等。移相電容器主要用于補(bǔ)償無功功率,以提高系統(tǒng)的功率因數(shù);電熱電容器主要用于提高中頻電力系統(tǒng)的功率因數(shù);均壓電容器一般并聯(lián)在斷路器的斷口上作均壓用;藕合電容器主要用于電力送電線路的通信、測量、控制、保護(hù);脈沖電容器主要用于脈沖電路及直流高壓整流濾波。
晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡稱,又被稱做可控硅整流器,以前被簡稱為可控硅;1957年美國通用電氣公司開發(fā)出世界上*款晶閘管產(chǎn)品,并于1958年將其商業(yè)化;晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),它有三個(gè)極:陽極,陰極和控制極; 晶閘管具有硅整流器件的特性,能在高電壓、大電流條件下工作,且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。
晶閘管導(dǎo)通條件為:加正向電壓且門極有觸發(fā)電流;其派生器件有:快速晶閘管,雙向晶閘管,逆導(dǎo)晶閘管,光控晶閘管等。它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件,在電路中用文字符號為“V”、“VT”表示(舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母“SCR”表示)。
晶閘管(Thyristor)是一種開關(guān)元件,能在高電壓、大電流條件下工作,并且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中,是典型的小電流控制大電流的設(shè)備。1957年,美國通用電器公司開發(fā)出世界上*個(gè)晶閘管產(chǎn)品,并于1958年使其商業(yè)化。
晶閘管按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通晶閘管(SCR)、雙向晶閘管(TRIAC)、逆導(dǎo)晶閘管(RCT)、門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管(TT國外,TTS國內(nèi))和光控晶閘管(LTT)等多種。
晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管。
晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其中,金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。
晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管三種。通常,大功率晶閘管多采用陶瓷封裝,而中、小功率晶閘管則多采用塑封或金屬封裝。
晶閘管按其關(guān)斷速度可分為普通晶閘管和快速晶閘管,快速晶閘管包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管,有常規(guī)的快速晶閘管和工作在更高頻率的高頻晶閘管,可分別應(yīng)用于400HZ和10KHZ以上的斬波或逆變電路中。(備注:高頻不能等同于快速晶閘管)
工作原理編輯
晶閘管在工作過程中,它的陽極(A)和陰極(K)與電源和負(fù)載連接,組成晶閘管的主電路,晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接,組成晶閘管的控制電路。
晶閘管為半控型電力電子器件,它的工作條件如下:
1. 晶閘管承受反向陽極電壓時(shí),不管門極承受何種電壓,晶閘管都處于反向阻斷狀態(tài)。
2. 晶閘管承受正向陽極電壓時(shí),僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。這時(shí)晶閘管處于正向?qū)顟B(tài),這就是晶閘管的閘流特性,即可控特性。
3. 晶閘管在導(dǎo)通情況下,只要有一定的正向陽極電壓,不論門極電壓如何,晶閘管保持導(dǎo)通,即晶閘管導(dǎo)通后,門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用。
4. 晶閘管在導(dǎo)通情況下,當(dāng)主回路電壓(或電流)減小到接近于零時(shí),晶閘管關(guān)斷。
工作過程編輯
概述
晶閘管是四層三端器件,它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)圖1,可以把它中間的NP分成兩部分,構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管,圖2
當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時(shí),為使晶閘管導(dǎo)通,必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此,兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路,當(dāng)有足夠的門極電流Ig流入時(shí),就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導(dǎo)通,晶體管飽和導(dǎo)通。
設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2;發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik;電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,設(shè)流過J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,
晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:
Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia+Ig
從而可以得出晶閘管陽極電流為:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式
硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。
當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓,而門極未受電壓的情況下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶閘管的陽極電流Ia≈Ic0 晶閘管處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽極電壓下,從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié),從而提高其電流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發(fā)射結(jié),并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過程迅速進(jìn)行。從圖3,當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而(a1+a2)≈1時(shí),式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia.這時(shí),流過晶閘管的電流*由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。
式(1—1)中,在晶閘管導(dǎo)通后,1-(a1+a2)≈0,即使此時(shí)門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后,門極已失去作用。
在晶閘管導(dǎo)通后,如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻,使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時(shí),由于a1和a1迅速下降,當(dāng)1-(a1+a2)≈0時(shí),晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)。
特性
特性曲線
特性曲線
晶閘管的陽極電壓與陽極電流的關(guān)系,稱為晶閘管的伏安特性,如圖所示。晶閘管的陽極與陰極間加上正向電壓時(shí),在晶閘管控制極開路(Ig=0)情況下,開始元件中有很小的電流(稱為正向漏電流)流過,晶閘管陽極與陰極間表現(xiàn)出很大的電阻,處于截止?fàn)顟B(tài)(稱為正向阻斷狀態(tài)),簡稱斷態(tài)。
當(dāng)陽極電壓上升到某一數(shù)值時(shí),晶閘管突然由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通狀態(tài),簡稱通態(tài)。陽極這時(shí)的電壓稱為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓(UDSM),或稱正向轉(zhuǎn)折電壓(UBO)。
導(dǎo)通后,元件中流過較大的電流,其值主要由限流電阻(使用時(shí)由負(fù)載)決定。在減小陽極電源電壓或增加負(fù)載電阻時(shí),陽極電流隨之減小,當(dāng)陽極電流小于維持電流IH時(shí),晶閘管便從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)化為阻斷狀態(tài)。由圖可看出,當(dāng)晶閘管控制極流過正向電流Ig時(shí),晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓降低, Ig越大,轉(zhuǎn)折電壓越小,當(dāng)Ig足夠大時(shí),晶閘管正向轉(zhuǎn)折電壓很小,一加上正向陽極電壓,晶閘管就導(dǎo)通。實(shí)際規(guī)定,當(dāng)晶閘管元件陽極與陰極之間加上6V直流電壓時(shí),能使元件導(dǎo)通的控制極小電流(電壓)稱為觸發(fā)電流(電壓)。
在晶閘管陽極與陰極間加上反向電壓時(shí),開始晶閘管處于反向阻斷狀態(tài),只有很小的反向漏電流流過。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時(shí),反向漏電流急劇增大,這時(shí),所對應(yīng)的電壓稱為反向不重復(fù)峰值電壓(URSM),或稱反向轉(zhuǎn)折(擊穿)電壓(UBR)。
可見,晶閘管的反向伏安特性與二極管反向特性類似。
晶閘管的開通和關(guān)斷的動(dòng)態(tài)過程的物理過程較為復(fù)雜,圖 2.5 簡單地給出了晶閘管開通和關(guān)斷過程的電壓與電流波形。
圖中開通過程描述的是晶閘管門極在坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)刻開始受到理想階躍觸發(fā)電流觸發(fā)的情況;而關(guān)斷過程描述的是對已導(dǎo)通的晶閘管,在外電路所施加的電壓在某一時(shí)刻突然由正向變?yōu)榉聪虻那闆r(如圖中點(diǎn)劃線波形)。
開通過程
晶閘管的開通過程就是載流子不斷擴(kuò)散的過程。對于晶閘管的開通過程主要關(guān)注的是晶閘管的開通時(shí)間 ton。
由于晶閘管內(nèi)部的正反饋過程以及外電路電感的限制,晶閘管受到觸發(fā)后,其陽極電流只能逐漸上升。從門極觸發(fā)電流上升到額定值的 10%開始,到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的 10%(對于阻性負(fù)載相當(dāng)于陽極電壓降到額定值的 90%),這段時(shí)間稱為觸發(fā)延遲時(shí)間 td。陽極電流從 10%上升到穩(wěn)態(tài)值的 90%所需要的時(shí)間(對于阻性負(fù)載相當(dāng)于陽極電壓由 90%降到 10%)稱為上升時(shí)間 tr,開通時(shí)間 ton定義為兩者之和,即t on = t d +tr
通常晶閘管的開通時(shí)間與觸發(fā)脈沖的上升時(shí)間,脈沖峰值以及加在晶閘管兩極之間的正向電壓有關(guān)。 [2]
關(guān)斷過程
處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶閘管當(dāng)外加電壓突然由正向變?yōu)榉聪驎r(shí),由于外電路電感的存在,其陽極電流在衰減時(shí)存在過渡過程。陽極電流將逐步衰減到零,并在反方向流過反向恢復(fù)電流,經(jīng)過大值 IRM后,再反方向衰減。同時(shí),在恢復(fù)電流快速衰減時(shí),由于外電路電感的作用,會(huì)在晶閘管兩端引起反向的尖峰電壓 URRM。從正向電流降為零,到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時(shí)間,就是晶閘管的反向阻斷恢復(fù)時(shí)間 trr。 [2]
反向恢復(fù)過程結(jié)束后,由于載流子復(fù)合過程比較慢,晶閘管要恢復(fù)其對反向電壓的阻斷能力還需要一段時(shí)間,這叫做反向阻斷恢復(fù)時(shí)間 tgr。在反向阻斷恢復(fù)時(shí)間內(nèi)如果重新對晶閘管施加正向電壓,晶閘管會(huì)重新正向?qū)ǎ皇荛T極電流控制而導(dǎo)通。所以在實(shí)際應(yīng)用中,需對晶閘管施加足夠長時(shí)間的反壓,使晶閘管充分恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力,電路才能可靠工作。晶閘管的電路換向關(guān)斷時(shí)間 toff定義為 trr與 tgr之和,即
toff= trr+ tgr
除了開通時(shí)間 ton、關(guān)斷時(shí)間 toff及觸發(fā)電流 IGT外,本文比較關(guān)注的晶閘管的其它主要參數(shù)包括:
斷態(tài)(反向)重復(fù)峰值電壓 UDRM(URRM):是在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí),允許重復(fù)加在器件上的正向(反向)峰值電壓。通常取晶閘管的 UDRM 和 URRM 中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。
通態(tài)平均電流 IT(AV):規(guī)定通態(tài)平均電流為晶閘管在環(huán)境溫度為 40℃和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下,穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的大工頻正弦半波電流的平均值。這也是標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。 [2]
維持電流 IH:是指晶閘管維持導(dǎo)通所必需的小電流,一般為幾十到幾百毫安。
IH與結(jié)溫有關(guān),結(jié)溫越高,則 IH越小。
擎住電流 IL:是晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后,能維持導(dǎo)通所需的小電流。對同一晶閘管來說,通常 IL約為 IH的 2~4 倍。 [2]
浪涌電流 ITSM:浪涌電流是指由于電路異常情況引起的使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性大正向過載電流。
斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt:是指在額定結(jié)溫、門極開路的情況下,不能使晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓大上升率。
通態(tài)電流臨界上升率 di/dt:指在規(guī)定條件下,晶閘管能承受的大通態(tài)電流上升率。如果 di/dt 過大,在晶閘管剛開通時(shí)會(huì)有很大的電流集中在門極附近的小區(qū)域內(nèi),從而造成局部過熱而使晶閘管損壞。 [2]
觸發(fā)技術(shù)
晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖,使得晶閘管在需要時(shí)正常開通。晶閘管觸發(fā)電路必須滿足以下幾點(diǎn)要求:
①觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)足夠?qū)捠沟镁чl管可靠導(dǎo)通; ② 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度,對一些溫度較低的場合,脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件大觸發(fā)電流的 3~5 倍,脈沖的陡度也需要增加,一般需達(dá)1~2A/μs; ③ 所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額,且在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi);④應(yīng)有良好的抗干擾能力、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離; ⑤ 觸發(fā)脈沖型式應(yīng)有助于晶閘管元件的導(dǎo)通時(shí)間趨于*。在高電壓大電流晶閘管串聯(lián)電路中,要求串聯(lián)的元件同一時(shí)刻導(dǎo)通,宜采用強(qiáng)觸發(fā)的形式。 [2]
晶閘管觸發(fā)方式主要有三種:
① 電磁觸發(fā)方式,將低電位觸發(fā)信號經(jīng)脈沖變壓器隔離后送到高電位晶閘管門極。這種觸發(fā)方式成本較低,技術(shù)比較成熟。但要解決多路脈沖變壓器的輸出*問題,同時(shí)觸發(fā)時(shí)的電磁干擾較大。 ② 直接光觸發(fā)方式,將觸發(fā)脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣饷}沖,直接觸發(fā)高位光控晶閘管。這種觸發(fā)方式只適用于光控晶閘管,且該種晶閘管的成本較高,不適宜采用; ③ 間接光觸發(fā)方式,利用光纖通信的方法,將觸發(fā)電脈沖信號轉(zhuǎn)化為光脈沖信號,經(jīng)處理后耦合到光電接受回路,把光信號轉(zhuǎn)化為電信號。既可以克服電磁干擾,又可以采用普通晶閘管,降低了成本。 [2]
晶閘管串聯(lián)技術(shù)
當(dāng)需要耐壓很高的開關(guān)時(shí),單個(gè)晶閘管的耐壓有限,單個(gè)晶閘管無法滿足耐壓需求,這時(shí)就需要將多個(gè)晶閘管串聯(lián)起來使用,從而得到滿足條件的開關(guān)。
在器件的應(yīng)用中,由于各個(gè)元件的靜態(tài)伏安特性和動(dòng)態(tài)參數(shù)不同,因此將引起各元件間電壓分配不均勻而導(dǎo)致發(fā)生損壞器件的事故。影響串聯(lián)運(yùn)行電壓分配不均勻的因素主要有以下幾個(gè):
1、靜態(tài)伏安特性對靜態(tài)均壓的影響。不同元件的伏安特性差異較大,串聯(lián)使用時(shí)會(huì)使電壓分配不均衡。同時(shí),半導(dǎo)體器件的伏安特性容易受溫度的影響,不同的結(jié)溫也會(huì)使均壓性能受到影響。 [2]
2、關(guān)斷電荷和開通時(shí)間等動(dòng)態(tài)特性對動(dòng)態(tài)均壓的影響。晶閘管串聯(lián)運(yùn)行,延遲時(shí)間不同,門極觸發(fā)脈沖的大小不同,都會(huì)導(dǎo)致閥片的開通適度不同。閥片的開通速度不同,會(huì)引起動(dòng)態(tài)電壓的不均衡。同時(shí)關(guān)斷時(shí)間的差異也會(huì)造成各晶閘管不同時(shí)關(guān)斷的現(xiàn)象。關(guān)斷電荷少,則易關(guān)斷,關(guān)斷時(shí)間也短,先關(guān)斷的元件必然承受zui高的動(dòng)態(tài)電壓。 [2]
晶閘管串聯(lián)技術(shù)的根本目的的是保證動(dòng)、靜態(tài)特性不同的晶閘管在串聯(lián)后能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行且都得到充分的利用。這就涉及到串聯(lián)晶閘管的元件保護(hù)、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)均壓、觸發(fā)*性、反向恢復(fù)過電壓的抑制、開通關(guān)斷緩沖等一系列問題。 [2]
主要參數(shù)編輯
為了正確選用晶閘管元件,必須要了解它的主要參數(shù),一般在產(chǎn)品的目錄上都給出了參數(shù)的平均值或極限值,產(chǎn)品合格證上標(biāo)有元件的實(shí)測數(shù)據(jù)。 (1)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM 在控制極斷路和晶閘管正向阻斷的條件下,可以重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓,其數(shù)值比正向轉(zhuǎn)折電壓小100V。 (2)反向重復(fù)峰值電壓URRM 在控制極斷路時(shí),可以重復(fù)加在晶閘管元件上的反向峰值電壓,此電壓數(shù)值規(guī)定比反向擊穿電壓小100V。 通常把UDRM與URRM中較小的一個(gè)數(shù)值標(biāo)作器件型號上的額定電壓。由于瞬時(shí)過電壓也會(huì)使晶閘管遭到破壞,因而在選用的時(shí)候,額定電壓一個(gè)應(yīng)該為正常工作峰值電壓的2~3倍,作為安全系數(shù)。 (3)額定通態(tài)平均電流(額定正向平均電流)IT 在環(huán)境溫度不大于40oC和標(biāo)準(zhǔn)散熱即全導(dǎo)通的條件下,晶閘管元件可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流(在一個(gè)周期內(nèi))的平均值,稱為額定通態(tài)平均電流IT,簡稱額定電流。 (4)維持電流IH
在規(guī)定的環(huán)境溫度和控制極斷路的條件下,維持元件繼續(xù)導(dǎo)通的小電流稱為維持電流IH 。一般為幾十毫安~一百多毫安,其數(shù)值與元件的溫度成反比,在120攝氏度時(shí)維持電流約為25攝氏度時(shí)的一半。當(dāng)晶閘管的正向電流小于這個(gè)電流時(shí),晶閘管將自動(dòng)關(guān)斷。
晶閘管的選用編輯
(1)選擇晶閘管的類型:晶閘管有多種類型,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求合理選用。
若用于交直流電壓控制、可控整流、交流調(diào)壓、逆變電源、開關(guān)電源保護(hù)電路等,可選用普通單向晶閘管。
若用于交流開關(guān)、交流調(diào)壓、交流電動(dòng)機(jī)線性調(diào)速、燈具線性調(diào)光及固態(tài)繼電器、固態(tài)接觸器等電路中,應(yīng)選用雙向晶閘管。
若用于交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速、斬波器、逆變電源及各種電子開關(guān)電路等,可選用門極關(guān)斷晶閘管。
若用于鋸齒波發(fā)生器、長時(shí)間延時(shí)器、過電壓保護(hù)器及大功率晶體管觸發(fā)電路等,可選用BTG晶閘管。
若用于電磁灶、電子鎮(zhèn)流器、超聲波電路、超導(dǎo)磁能儲(chǔ)存系統(tǒng)及開關(guān)電源等電路,可選用逆導(dǎo)晶閘管。
若用于光電耦合器、光探測器、光報(bào)警器、光計(jì)數(shù)器、光電邏輯電路及自動(dòng)生產(chǎn)線的運(yùn)行監(jiān)控電路,可選用光控晶閘管。
2.選擇晶閘管的主要參數(shù):晶閘管的主要參數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。
所選晶閘管應(yīng)留有一定的功率裕量,其額定峰值電壓和額定電流(通態(tài)平均電流)均應(yīng)高于受控電路的大工作電壓和大工作電流1.5~2倍。
晶閘管的正向壓降、門極觸發(fā)電流及觸發(fā)電壓等參數(shù)應(yīng)符合應(yīng)用電路(指門極的控制電路)的各項(xiàng)要求,不能偏高或偏低,否則會(huì)影響晶閘管的正常工作。
單向檢測編輯
(1)判別各電極:根據(jù)普通晶閘管的結(jié)構(gòu)可知,其門極G與陰極K極之間為一個(gè)PN結(jié),具有單向?qū)щ娞匦裕枠OA與門極之間有兩個(gè)反極性串聯(lián)的PN結(jié)。因此,通過用萬用表的R×100或R×1 k Q檔測量普通晶閘管各引腳之間的電阻值,即能確定三個(gè)電極。具體方法是:將萬用表黑表筆任接晶閘管某一極,紅表筆依次去觸碰另外兩個(gè)電極。若測量結(jié)果有一次阻值為幾千歐姆(kΩ),而另一次阻值為幾百歐姆(Ω),則可判定黑表筆接的是門極G。在阻值為幾百歐姆的測量中,紅表筆接的是陰極K,而在阻值為幾千歐姆的那次測量中,紅表筆接的是陽極A,若兩次測出的阻值均很大,則說明黑表筆接的不是門極G,應(yīng)用同樣方法改測其他電極,直到找出三個(gè)電極為止。也可以測任兩腳之間的正、反向電阻,若正、反向電阻均接近無窮大,則兩極即為陽極A和陰極K,而另一腳即為門極G。普通晶閘管也可以根據(jù)其封裝形式來判斷出各電極。 螺栓形普通晶閘管的螺栓一端為陽極A,較細(xì)的引線端為門極G,較粗的引線端為陰極K。平板形普通晶閘管的引出線端為門極G,平面端為陽極A,另一端為陰極K。金屬殼封裝(T0—3)的普通晶閘管,其外殼為陽極A。塑封(T0—220)的普通晶閘管的中間引腳為陽極A,且多與自帶散熱片相連。
觸發(fā)能力檢測:對于小功率(工作電流為5 A以下)的普通晶閘管,可用萬用表R×1檔測量。測量時(shí)黑表筆接陽極A,紅表筆接陰極K,此時(shí)表針不動(dòng),顯示阻值為無窮大(∞)。用鑷子或?qū)Ь€將晶閘管的陽極A與門極短路(見圖2),相當(dāng)于給G極加上正向觸發(fā)電壓,此時(shí)若電阻值為幾歐姆至幾十歐姆(具體阻值根據(jù)晶閘管的型號不同會(huì)有所差異),則表明晶閘管因正向觸發(fā)而導(dǎo)通。再斷開A極與G極的連接(A、K極上的表筆不動(dòng),只將G極的觸發(fā)電壓斷掉)。若表針示值仍保持在幾歐姆至幾十歐姆的位置不動(dòng),則說明此晶閘管的觸發(fā)性能良好。
特殊的晶閘管編輯
雙向晶閘管TRIAC
從外表上看,雙向晶閘管和普通晶閘管很相似,也有三個(gè)電極。但是,它除了其中一個(gè)電極G仍叫做控制極外,另外兩個(gè)電極通常卻不再叫做陽極和陰極,而統(tǒng)稱為主電極Tl和T2。它的符號也和普通晶閘管不同,是把兩個(gè)晶閘管反接在一起畫成的,如圖2所示。它的型號,在我國一般用“3CTS”或“KS”表示;國外的資料也有用“TRIAC”來表示的。
從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看,雙向晶閘管是一種N—P—N—P—N型五層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件,見圖3(a)。為了便于說明問題,我們不妨把圖3(a)看成是由左右兩部分組合而成的,如圖3(b)。這樣一來,原來的雙向晶閘管就被分解成兩個(gè)P—N—P—N型結(jié)構(gòu)的單向晶閘管了。如果把左邊從下往上看的p1—N1—P2—N2部分叫做正向的話,那么右邊從下往上看的N3—P1—N1—P2部分就成為反向,它們之間正好是一正一反地并聯(lián)在一起。我們把這種聯(lián)接叫做反向并聯(lián)。因此,從電路功能上可以把它等效成圖3(c),也就是說,一個(gè)雙向晶閘管在電路中的作用是和兩只普通晶閘管反向并聯(lián)起來等效的。這也正是雙向晶閘管為什么會(huì)有雙向控制導(dǎo)通特性的根本原因。
雙向晶閘管不象普通晶閘管那樣,必須在陽極和陰極之間加上正向電壓,管子才能導(dǎo)通。對雙向晶閘管來說,無所謂陽極和陰極。它的任何一個(gè)主電極,對圖3(b)中的兩個(gè)晶閘管管子來講,對一個(gè)管子是陽極,對另一個(gè)管子就是陰極,反過來也一樣。因此,雙向晶閘管無論主電極加上的是正向或是反向電壓,它都能被觸發(fā)導(dǎo)通。不僅如此,雙向晶閘管還有一個(gè)重要的特點(diǎn),這就是:不管觸發(fā)信號的極性如何,也就是不管所加的觸發(fā)信號電壓UG對T1是正向還是反向,雙向晶閘管都能被觸發(fā)導(dǎo)通。雙向晶閘管的這個(gè)特點(diǎn)是普通晶閘管所沒有的。
快速晶閘管
普通晶閘管不能在較高的頻率下工作。因?yàn)槠骷膶?dǎo)通或關(guān)斷需要一定時(shí)間,同時(shí)陽極電壓上升速度太快時(shí),會(huì)使元件誤導(dǎo)通;陽極電流上升速度太快時(shí),會(huì)燒毀元件。人們在制造工藝和結(jié)構(gòu)上采取了一些改進(jìn)措施,做出了能適應(yīng)于高頻應(yīng)用的晶閘管,我們將它稱為快速晶閘管。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
一、關(guān)斷時(shí)間(toff)短
導(dǎo)通的晶閘管,當(dāng)切斷正向電流時(shí)。并不能馬上“關(guān)斷”,這時(shí)如立即加上正向電壓,它還會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通。從切斷正向電流直到控制極恢復(fù)控制能力需要的時(shí)間,叫做關(guān)斷時(shí)間。用t0仟表示。
晶閘管的關(guān)斷過程,實(shí)際上是儲(chǔ)存載流子的消失過程。為了加速這種消失過程,制造快速晶閘管時(shí)采用了摻金工藝,把金摻到硅中減少基區(qū)少數(shù)載流子的壽命。硅中摻金量越多,t0仟越小,但摻金量過多會(huì)影響元件的其它性能。
二、導(dǎo)通速度快.能耐較高的電流上升率(dI/dt)
控制極觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。總是在靠近控制極的陰極區(qū)域首先導(dǎo)通,然后逐漸向外擴(kuò)展,直到整個(gè)面積導(dǎo)通。大面積的晶閘管需要50~100微秒以上才能全面積導(dǎo)通。初始導(dǎo)通面積小時(shí),必須限制初始電流的上升速度,否則將發(fā)生局部過熱現(xiàn)象,影響元件的性能,甚至燒壞。高頻工作時(shí)這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。為此,仿造了集成電路的方法,在晶閘管同一硅片上做出一個(gè)放大觸發(fā)信號用的小晶閘管。控制極觸發(fā)小晶閘管后,小晶閘管的初始導(dǎo)通電流將橫向經(jīng)過硅片流向主晶閘管陰極,觸發(fā)主晶閘管。從而實(shí)際強(qiáng)觸發(fā),加速了元件的導(dǎo)通,提高了耐電流上升率的能力。
三、能耐較高的電壓上升率(dv/dt)
晶閘管是由三個(gè)P—N結(jié)組成的。每個(gè)結(jié)相當(dāng)于一個(gè)電容器。結(jié)電壓急劇變化時(shí),就有很大的位移電流流過元件,它等效于控制極觸發(fā)電流的作用。可能使晶閘管誤導(dǎo)通。這就是普通晶閘管不能耐高電壓上升率的原因。
為了有效防止上述誤導(dǎo)通現(xiàn)象發(fā)生,快速晶閘管采取了短路發(fā)射結(jié)結(jié)構(gòu)。把陰極和控制極按一定幾何形狀短路。這樣一來,即使電壓上升率較高,晶閘管的電流放大系數(shù)仍幾乎為零,不致使晶閘管誤導(dǎo)通。只是在電壓上升率進(jìn)一步提高,結(jié)電容位移電流進(jìn)一步增大,在短路點(diǎn)上產(chǎn)生電壓降足夠大時(shí),晶閘管才能導(dǎo)通。
具有短路發(fā)射結(jié)結(jié)構(gòu)的晶閘管,用控制極電流觸發(fā)時(shí),控制極電流首先也是從短路點(diǎn)流向陰極。只是當(dāng)控制極電流足夠大,在短路點(diǎn)電阻上的電壓降足夠大,PN結(jié)正偏導(dǎo)通電流時(shí),才同沒有短路發(fā)射結(jié)的元件一樣,可被觸發(fā)導(dǎo)通。因此,快速晶閘管的抗干擾能力較好。
快速晶閘管的生產(chǎn)和應(yīng)用都進(jìn)展很快。目前,已有了電流幾百安培、耐壓1千余伏,關(guān)斷時(shí)間僅為20微妙的大功率快速晶閘管,同時(shí)還做出了zui高工作頻率可達(dá)幾十千赫茲供高頻逆變用的元件。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于大功率直流開關(guān)、大功率中頻感應(yīng)加熱電源、超聲波電源、激光電源、雷達(dá)調(diào)制器及直流電動(dòng)車輛調(diào)速等領(lǐng)域。
逆導(dǎo)晶閘管
以往的城市電車和地鐵機(jī)車為了便于調(diào)速采用直流供電,用直流開關(guān)動(dòng)作增加或減小電路電阻,改變電路電流來控制車輛的速度。但它有不能平滑起動(dòng)和加速。開關(guān)體積大、壽命短,而且低速運(yùn)行時(shí)耗電大(減速時(shí)消耗在啟動(dòng)電阻上)等缺點(diǎn)。自有了逆導(dǎo)晶閘管,采用了逆導(dǎo)晶閘管控制、調(diào)節(jié)車速,不僅克服了上述缺點(diǎn),而且還降低了功耗,提高了機(jī)車可靠性。
逆導(dǎo)晶閘管是在普通晶閘管上反向并聯(lián)一只二極管而成(同做在一個(gè)硅片上。它的等效電路和符號如圖1所示。它的特點(diǎn)是能反向?qū)ù箅娏鳌S捎谒年枠O和陰極接入反向并聯(lián)的二極管,可對電感負(fù)載關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的大電流、高電壓進(jìn)行快速釋放。
目前已經(jīng)能生產(chǎn)出耐壓達(dá)到1500~2500V正向電流達(dá)400A。吸收電流達(dá)150A,關(guān)斷時(shí)間小于30微秒的逆導(dǎo)晶閘管。
可關(guān)斷晶閘管GTO
(Gate Turn-Off Thyristor)亦稱門控晶閘管。其主要特點(diǎn)為,當(dāng)門極加負(fù)向觸發(fā)信號時(shí)晶閘管能自行關(guān)斷。
前已述及,普通晶閘管(SCR)靠門極正信號觸發(fā)之后,撤掉信號亦能維持通態(tài)。欲使之關(guān)斷,必須切斷電源,使正向電流低于維持電流IH,或施以反向電壓強(qiáng)迫關(guān)斷。這就需要增加換向電路,不僅使設(shè)備的體積重量增大,而且會(huì)降低效率,產(chǎn)生波形失真和噪聲。可關(guān)斷晶閘管克服了上述缺陷,它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn),以具有自關(guān)斷能力,使用方便,是理想的高壓、大電流開關(guān)器件。GTO的容量及使用壽命均超過巨型晶體管(GTR),只是工作頻率比GTR低。目前,GTO已達(dá)到3000A、4500V的容量。大功率可關(guān)斷晶閘管已廣泛用于斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源等領(lǐng)域,顯示出強(qiáng)大的生命力。
可關(guān)斷晶閘管也屬于PNPN四層三端器件,其結(jié)構(gòu)及等效電路和普通晶閘管相同,因此圖1僅繪出GTO典型產(chǎn)品的外形及符號。大功率GTO大都制成模塊形式。
盡管GTO與SCR的觸發(fā)導(dǎo)通原理相同,但二者的關(guān)斷原理及關(guān)斷方式截然不同。這是由于普通晶閘管在導(dǎo)通之后即處于深度飽和狀態(tài),而GTO在導(dǎo)通后只能達(dá)到臨界飽和,所以GTO門極上加負(fù)向觸發(fā)信號即可關(guān)斷。GTO的一個(gè)重要參數(shù)就是關(guān)斷增益,βoff,它等于陽極大可關(guān)斷電流IATM與門極大負(fù)向電流IGM之比,有公式
βoff =IATM/IGM
βoff一般為幾倍至幾十倍。βoff值愈大,說明門極電流對陽極電流的控制能力愈強(qiáng)。很顯然,βoff與昌盛 的hFE參數(shù)頗有相似之處。
下面分別介紹利用萬用表判定GTO電極、檢查GTO的觸發(fā)能力和關(guān)斷能力、估測關(guān)斷增益βoff的方法。
判定GTO的電極
將萬用表撥至R×1檔,測量任意兩腳間的電阻,僅當(dāng)黑表筆接G極,紅表筆接K極時(shí),電阻呈低阻值,對其它情況電阻值均為無窮大。由此可迅速判定G、K極,剩下的就是A極。(此處指的模擬表,電子式萬用表紅表筆與電池正極相連,模擬表紅表筆與電池負(fù)極相連)
光控晶閘管
光控晶閘管(Light Triggered Thyristor——LTT),又稱光觸發(fā)晶閘管。國內(nèi)也稱GK型光開關(guān)管,是一種光敏器件。
1.光控晶閘管的結(jié)構(gòu)
通常晶閘管有三個(gè)電極:控制極G、陽極A和陰極K。而光控晶閘管由于其控制信號來自光的照射,沒有必要再引出控制極,所以只有兩個(gè)電極(陽極A和陰極K)。但它的結(jié)構(gòu)與普通可控硅一樣,是由四層PNPN器件構(gòu)成。
從外形上看,光控晶閘管亦有受光窗口,還有兩條管腳和殼體,酷似光電二極管。
2.光控晶閘管的工作原理
當(dāng)在光控晶閘管的陽極加上正向電壓,陰極加上負(fù)向電壓時(shí),控晶閘管可以等效成的電路。
可推算出下式:
Ia = Il / [1-(a1+a2)]
式中, Il為光電二極管的光電流;Ia為光控晶閘管陽極電流,即光控晶閘管的輸出電流;a1、a2分別為BGl、BG2的電流放大系數(shù)。
由上式可知,Ia與Il成正比,即當(dāng)光電二極管的光電流增大時(shí),光控晶閘管的輸出電流也相應(yīng)增大,同時(shí)Il的增大,使BGl、BG2的電流放大系數(shù)a1、a2也增大。當(dāng)al與a2之和接近l時(shí),光控晶閘管的Ia達(dá)到大,即*導(dǎo)通。能使光控晶閘管導(dǎo)通的小光照度,稱其為導(dǎo)通光照度。光控晶閘管與普通晶閘管一樣,一經(jīng)觸發(fā),即成通導(dǎo)狀態(tài)。只要有足夠強(qiáng)度的光源照射一下管子的受光窗口,它就立即成為通導(dǎo)狀態(tài),而后即使撤離光源也能維持導(dǎo)通,除非加在陽極和陰極之間的電壓為零或反相,才能關(guān)閉。
3.光控晶閘管的特性
為了使光控晶閘管能在微弱的光照下觸發(fā)導(dǎo)通,因此必須使光控晶閘管在極小的控制電流下能可靠地導(dǎo)通。這樣光控晶閘管受到了高溫和耐壓的限制,在目前的條件下,不可能與普通晶閘管一樣做成大功率的。
光控晶閘管除了觸發(fā)信號不同以外,其它特性基本與普通晶閘管是相同的,因此在使用時(shí)可按照普通晶閘管選擇,只要注意它是光控這個(gè)特點(diǎn)就行了。光控晶閘管對光源的波長有一定的要求,即有選擇性。波長在0.8——0.9um的紅外線及波長在1um左右的激光,都是光控晶閘管較為理想的光源。
使用注意事項(xiàng)編輯
選用可控硅的額定電壓時(shí),應(yīng)參考實(shí)際工作條件下的峰值電壓的大小,并留出一定的余量。
1、選用可控硅的額定電流時(shí),除了考慮通過元件的平均電流外,還應(yīng)注意正常工作時(shí)導(dǎo)通角的大小、散熱通風(fēng)條件等因素。在工作中還應(yīng)注意管殼溫度不超過相應(yīng)電流下的允許值。
2、使用可控硅之前,應(yīng)該用萬用表檢查可控硅是否良好。發(fā)現(xiàn)有短路或斷路現(xiàn)象時(shí),應(yīng)立即更換。
3、嚴(yán)禁用兆歐表(即搖表)檢查元件的絕緣情況。
4、電流為5A以上的可控硅要裝散熱器,并且保證所規(guī)定的冷卻條件。為保證散熱器與可控硅管心接觸良好,它們之間應(yīng)涂上一薄層有機(jī)硅油或硅脂,以幫于良好的散熱。
5、按規(guī)定對主電路中的可控硅采用過壓及過流保護(hù)裝置。
6、要防止可控硅控制極的正向過載和反向擊穿。
損壞原因判別編輯
當(dāng)晶閘管損壞后需要檢查分析其原因時(shí),可把管芯從冷卻套中取出,打開芯盒再取出芯片,觀察其損壞后的痕跡,以判斷是何原因。下面介紹幾種常見現(xiàn)象分析。
1、電壓擊穿。晶閘管因不能承受電壓而損壞,其芯片中有一個(gè)光潔的小孔,有時(shí)需用擴(kuò)大鏡才能看見。其原因可能是管子本身耐壓下降或被電路斷開時(shí)產(chǎn)生的高電壓擊穿。
2、電流損壞。電流損壞的痕跡特征是芯片被燒成一個(gè)凹坑,且粗糙,其位置在遠(yuǎn)離控制極上。
3、電流上升率損壞。其痕跡與電流損壞相同,而其位置在控制極附近或就在控制極上。
4、 邊緣損壞。他發(fā)生在芯片外圓倒角處,有細(xì)小光潔小孔。用放大鏡可看到倒角面上有細(xì)細(xì)金屬物劃痕。這是制造廠家安裝不慎所造成的。它導(dǎo)致電壓擊穿。 [3]
主要用途編輯
普通晶閘管基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管,就可以構(gòu)成可控整流電路、逆變、電機(jī)調(diào)速、電機(jī)勵(lì)磁、無觸點(diǎn)開關(guān)及自動(dòng)控制等方面。現(xiàn)在我畫一個(gè)較簡單的單相半波可控整流電路〔圖4(a)〕。在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制極沒有輸入觸發(fā)脈沖Ug,VS仍然不能導(dǎo)通,只有在U2處于正半周,在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí),晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。現(xiàn)在,畫出它的波形圖〔圖4(c)及(d)〕,可以看到,只有在觸發(fā)脈沖Ug到來時(shí),負(fù)載RL上才有電壓UL輸出(波形圖上陰影部分)。Ug到來得早,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早;Ug到來得晚,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來的時(shí)間,就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL(陰影部分的面積大小)。在電工技術(shù)中,常把交流電的半個(gè)周期定為180°,稱為電角度。這樣,在U2的每個(gè)正半周,從零值開始到觸發(fā)脈沖到來瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α;在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯,α和θ都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過改變控制角α或?qū)ń?theta;,改變負(fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL,實(shí)現(xiàn)了可控整流。
晶閘管
晶體閘流管(英語:Thyristor),簡稱晶閘管,指的是具有四層交錯(cuò)P、N層的半導(dǎo)體裝置。早出現(xiàn)與主要的一種是硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR),中國大陸通常簡稱可控硅,又稱半導(dǎo)體控制整流器,是一種具有三個(gè)PN結(jié)的功率型半導(dǎo)體器件,為*代半導(dǎo)體電力電子器件的代表。晶閘管的特點(diǎn)是具有可控的單向?qū)щ姡磁c一般的二極管相比,可以對導(dǎo)通電流進(jìn)行控制。晶閘管具有以小電流(電壓)控制大電流(電壓)作用,并體積小、輕、功耗低、效率高、開關(guān)迅速等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于無觸點(diǎn)開關(guān)、可控整流、逆變、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)速等方面。
發(fā)展歷史編輯
半導(dǎo)體的出現(xiàn)成為20世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)其中一項(xiàng)重大的突破,標(biāo)志著電子技術(shù)的誕生。而由于不同領(lǐng)域的實(shí)際需要,促使半導(dǎo)體器件自此分別向兩個(gè)分支快速發(fā)展,其中一個(gè)分支即是以集成電路為代表的微電子器件,特點(diǎn)為小功率、集成化,作為信息的檢出、傳送和處理的工ju;而另一類就是電力電子器件,特點(diǎn)為大功率、快速化。1955年,美國通用電氣公司研發(fā)了世界上*個(gè)以硅單晶為半導(dǎo)體整流材料的硅整流器(SR),1957年又開發(fā)了*用于功率轉(zhuǎn)換和控制的可控硅整流器(SCR)。由于它們具有體積小、重量輕、效率高、壽命長的優(yōu)勢,尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率,令半導(dǎo)體電力電子器件成功從弱電控制領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電控制領(lǐng)域、大功率控制領(lǐng)域。在整流器的應(yīng)用上,晶閘管迅速取代了水銀整流器(引燃管),實(shí)現(xiàn)整流器的固體化、靜止化和無觸點(diǎn)化,并獲得巨大的節(jié)能效果。從1960年dai開始,由普通晶閘管相繼衍生出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對稱晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管,形成一個(gè)龐大的晶閘管家族。
晶閘管在應(yīng)用中有效率高、控制特性好、壽命長、體積小、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),其能承受的電壓和電流容量是目前電力電子器件中zui高的,而且工作可靠。因晶閘管的上述優(yōu)點(diǎn),國外對晶閘管在脈沖功率源領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的研究做了大量的工作,很多脈沖功率能源模塊已經(jīng)使用晶閘管作為主開關(guān)。而國內(nèi)的大功率晶閘管主要應(yīng)用在高壓直流輸電的工頻環(huán)境下,其工頻工作條件下的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)不足以準(zhǔn)確反映其在脈沖電源這種高電壓、大電流、高陡度的環(huán)境下的使用情況,對其在脈沖脈沖功率電源領(lǐng)域中的應(yīng)用研究很少,尚處于試驗(yàn)探索階段。 [2]
在大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件中,晶閘管是具有zui高耐壓容量與大電流容量的器件。國內(nèi)外主要制作的大功率晶閘管都是應(yīng)用在高壓直流輸電中。所制造出的大功率晶閘管,大直徑可達(dá) 6 英寸,單閥片耐壓值zui高可達(dá) 11KV,的通流能力zui高可達(dá) 4500A。在該領(lǐng)域比較*的有瑞士的 ABB 以及國內(nèi)的株洲南車時(shí)代。 [2]
為提高晶閘管的通流能力、開通速度、di/dt 承受能力,國外在普通晶閘管的基礎(chǔ)上研制出了兩種新型的晶閘管:門極關(guān)斷晶閘管GTO以及集成門極換流晶閘管IGCT。這兩種器件都已經(jīng)在國外投入實(shí)際使用。其中 GTO 的單片耐壓可達(dá) 4.5kV,工況下通流能力可達(dá) 4kA,而目前研制出的在電力系統(tǒng)中使用的 IGCT 的zui高耐壓可達(dá) 10kV,通流能力可達(dá) 6.5kA。 [2]
針對脈沖功率電源中應(yīng)用的晶閘管,國內(nèi)還沒有廠家在這方面進(jìn)行研究,在上具有*技術(shù)的是瑞士 ABB 公司。他們針對脈沖功率電源用大功率晶閘管進(jìn)行了十?dāng)?shù)年的研究。目前采用的較成熟的器件為 GTO,其直徑為 3.5 英寸,單片耐壓為4.5KV,通常 3 個(gè)閥片串聯(lián)工作。可以承受的電流峰值為 120kA/90us,電流上升率 di/dtzui高可承受 3.5KA/us。門極可承受觸發(fā)電流大值為 800A,觸發(fā)電流上升率 di/dt 大為 400A/us。其研制出的 IGCT 擁有更好的性能,其直徑為 3.5 英寸,單閥片耐壓值也是 4.5kV。大通流能力已經(jīng)可以達(dá)到 180kA/30us,zui高可承受電流上升率 di/dt為 20kA/us。門極可承受觸發(fā)電流大值為 2000A,觸發(fā)電流上升率 di/dt 大為1000A/us。但是此種開關(guān)所能承受的反向電壓較低,因此還只能在特定的脈沖電源中使用。 [2]
但晶閘管本身存在兩個(gè)制約其繼續(xù)發(fā)展的重要因素。一是控制功能上的欠缺,普通的晶閘管屬于半控型器件,通過門極(控制極)只能控制其開通而不能控制其關(guān)斷,導(dǎo)通后控制極即不再起作用,要關(guān)斷必須切斷電源,即令流過晶閘管的正向電流小于維持電流。由于晶閘管的關(guān)斷不可控的特性,必須另外配以由電感、電容及輔助開關(guān)器件等組成的強(qiáng)迫換流電路,從而使裝置體積增大,成本增加,而且系統(tǒng)更為復(fù)雜、可靠性降低。二是因?yàn)榇祟惼骷⒆阌诜至⒃Y(jié)構(gòu),開通損耗大,工作頻率難以提高,限制了其應(yīng)用范圍。1970年代末,隨著可關(guān)斷晶閘管(GTO)日趨成熟,成功克服了普通晶閘管的缺陷,標(biāo)志著電力電子器件已經(jīng)從半控型器件發(fā)展到全控型器件。
以下列舉部分德國FRAKO晶閘管型號:
DCS50X2-400/415,LKT12.1-440-DL, LKT25-440440-DP, LKT30-440-DP, LKT18-480-DP, 電抗器EMR1100S
FRAKO電力電容器又稱電解電容,是一種無功補(bǔ)償 裝置。FRAKO電容器在交流電壓作用下能“發(fā)”無功電力(電容電流),如果把電容器并接在負(fù)荷(如電動(dòng)機(jī))或供電設(shè)備(如變壓器)上運(yùn)行,那么,負(fù)荷或供電設(shè)備要“吸收”的無功電力正 好由電容器“發(fā)出”的無功電力供給,這就是并聯(lián)補(bǔ)償。并聯(lián)補(bǔ)償減少了線路能量損耗,可改善電壓質(zhì)量,提高功率因數(shù),提高系統(tǒng)供電能力。也可以把FRAKO電容器串聯(lián)在線路上,補(bǔ)償 線路電抗,改變線路參數(shù),這就是串聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)償可以減少線路電壓損失,提高線路末端電壓水平,減少電網(wǎng)的功率損失和電能損失,提高輸電能力。
以下列舉部分德國FRAKO電容型號:
LKT12.1-440-DL含接線端子、LKT15.5-480-DP含接線端子、LKT28.2-440-DP含接線端子、LKT15-440-DP、LKT 12.1-440-DL含端子、LKT12.1-440-DL含接線端子、LKT28.2-440-DP含接線端子、LKT7.2-480-DL、LKT12.5-440-DP、LKT28.2-440-DP含接線端子、LKT12.1-440-DL含接線端子、LKT8.33-525-EP、LKT15.5-480-DP、LKT28.2-440-DP、LKT12.5-440-DP、LKT10.0-440.DP、LKT15.5-480-DP、LKT15.0-440-DPLKT12.5-440-DP、LKT15.5-480-DP、LKT12.1-440-D52、KIT50-400-13.5S、LKT10-400-D52A、LKT12-5-400-D52A、LKT20-440-D52、EMR1100S、RM9606、KIT50-400-7S、KIT25-400-7S、KIT12.5-400-7S、LKT30-400-D52、LKT10-400-D52、LKT20-400-D52、LKT15-400-D52、LKT30-400-D52、LKT11.2-610-D52A、LKT-11.2-610-D52、LKT10-400-D52、LKT15.1-440-D52、LKT15-400-D52 、LKT20-400-D52、C84D-100-50-2-400-P1、KIT50-400-7S、C85D-100-50-2-400-P1、C84D-50-50-1-400-P7、EMR1100、LKT12.4-440-D52、LKT9.4-440-E52、LKT12.1-440-DL、LKT12.1-440-DL、LKT14.1-440-D52A、LKT25-440-D52A、LKT15-400-D52、LKI23-440-D52、LKT10.0-280-EP、LKT10.0-400-DB、LKT10.0-400-DL、LKT10.0-400-DP、LKT10.0-440-DB、LKT10.0-440-DP、LKT10.0-525-DP、LKT10.0-690-DP、LKT10.4-480-DL、LKT10.5-800-DP、LKT11.7-400-DL、LKT12.1-440-DL、LKT12.5-400-DB、LKT12.5-400-DL、LKT12.5-400-DP、LKT12.5-440-DB、LKT12.5-440-DP、LKT12.5-480-DL、LKT12.5-525-DP、LKT12.5-690-DP、LKT13.3-800-DP、LKT14.2-300-DP、LKT15.0-400-DB、LKT15.0-400-DP、LKT15.0-440-DB、LKT15.0-440-DP、LKT15.0-525-DP、LKT15.0-690-DP、LKT15.5-480-DP、LKT17.6-440-DL、LKT18.0-480-DP、LKT2.4-480-EP、LKT2.8-525-EP、LKT20.0-400-DB、LKT20.0-400-DL、LKT20.0-400-DP、LKT20.0-440-DP、LKT20.0-525-DP、LKT20-440-DB、LKT20-690-DP、LKT21.3-300-DP、LKT21-800-DP、LKT25.0-400-DP、LKT25.0-440-DP、LKT25.0-525-DP、LKT25-400-DB、LKT25-440-DB、LKT25-690-DP、LKT26.7-800-DP、LKT28.2-440-DP、LKT28.2-760-DP、LKT3.33-440-EP、LKT3.33-480-EP、LKT3.33-525-EP、LKT3.6-480-DL、LKT3.6-480-EP、LKT30.0-440-DP、LKT30-400-DB、LKT30-440-DB、LKT4.17-440-EP、LKT4.17-525-DL、LKT4.5-480-DL、LKT4.8-480-EP、LKT5.0-400-DL、LKT5.0-400-DP、LKT5.0-440-DL、LKT5.0-440-EP、LKT5.9-525-DL、LKT5-280-EP、LKT5-690-DP、LKT6.0-480-EP、LKT6.25-400-DB、LKT6.25-400-DL、LKT6.7-800-DP、LKT7.1-300-DP、LKT7.2-480-DL、LKT7.5-400-DB、LKT7.6-440-DL、LKT7.7-525-DL、LKT7.8-480-DL、LKT8.33-525-DL、LKT8.33-525-EP、LKT9.1-440-DL、LKT9.3-400-DL、LKT9.4-440-EP、MSCD 150-12、MSCD 200-12、MSCD 300-12、MSCD 400-12、MSCD 500-12、MSCD 500-6
以下列舉部分德國FRAKO功率因數(shù)補(bǔ)償儀型號:
RM2106、RM2112、RM9606、EMR1100、EMR1100S
以下列舉部分德國FRAKO電容補(bǔ)償套件型號:
KIT10-400-14S、KIT10-400-7S、KIT12.5-400-14S、KIT12.5-400-7M、KIT12.5-400-7S、KIT12-230-P1、KIT 15-400-14S、KIT 15-400-7S、KIT16-230-P1、KIT2.5-400-7S、KIT 20-400-14S、KIT 20-400-7S、KIT 20-400-7S、KIT 25-230-P7、KIT25-400-14S、KIT25-400-14S-E、KIT25-400-5S、KIT 25-400-7M、KIT25-400-7S、KIT25-400-7S、KIT 25-400-7S-E、KIT 25-400-7S-S3、KIT25-525-7S、KIT 25-690-7S、KIT25-690-7S、KIT 25-690-7S-S3、KIT30-230-P7、KIT30-400-14S、KIT30-400-5S、KIT30-400-7S、KIT30-400-7S、KIT 40-400-14S、KIT40-400-5S、KIT40-400-7S、KIT40-400-7S、KIT4-230-P1、KIT 50-230-P7、KIT 50-400-14S、KIT50-400-14S-E、KIT 50-400-5S、KIT50-400-5S-S3、KIT50-400-7M、KIT50-400-7S、KIT50-400-7S、KIT50-400-7S-E、KIT50-400-7S-S3
KIT50-525-7S、KIT50-690-7S、KIT50-690-7S、KIT50-690-7S-S3、KIT5-400-7S、KIT6.25-400-14S、KIT7.5-400-7S、KIT8-230-P1
以下列舉部分德國FRAKO補(bǔ)償模塊型號:
EC84D50-50-1-400/440-84-P5-S3、EC64D25-25-1-400/440-64-P5-S3、EC64D25-25-1-400/440-64-P5-S3、EC65D50-25-2-400/440-65-P5-S3、EC65D50-25-2-400/440-65-P5-S3、EC66D100-50-2-400/440-66-P7、EC84D50-50-1-690/760-84-P5-S3、EC84D100-25-21-400/440-84-P7、EC84D100-50-2-400/440-84-P5、EC84D100-50-2-400/440-84-P7、EC84D25-25-1-400 /440-84-P7-E、EC84D25-25-1-400/440-84-P7、EC84D25-25-1-400/440-84-P7-S3、EC84D25-25-1-400/480-84-P1-E、EC84D37.5-12.5-11-400/440-84-P7-E、EC84D50-12.5-21-400 /440-84-P7、EC84D50-25-2-400/440-84-P5-S3、EC84D50-25-2-400/440-84-P5-S3、EC84D50-25-2-400/440-84-P7、EC84D50-25-2-400/440-84-P7-E、EC84D50-25-2-400/440-84-P7-S3、EC84D50-25-2-400/480-84-P1、EC84D50-25-2-400/480-84-P1-E、EC84D50-25-2-690/760-84-P5-S3、EC84D50-25-2-690/760-84-P5-S3、EC84D50-50-1-400/440-84-P5-E、EC84D50-50-1-400/440-84-P5-S3、EC84D50-50-1-400/440-84-P5-S3、EC84D50-50-1-400/440-84-P5-S3、EC84D50-50-1-400/440-84-P7-E、EC84D50-50-1-400/440-84-P7-S3、EC84D50-50-1-400/480-84-P1-E、EC84D75-12.5-22-400/440-84-P7、EC84D75-25-11-400/440-84-P5-S3、EC84D75-25-11-400/440-84-P5-S3、EC84D75-25-11-400/440-84-P7、EC84D75-25-11-400/480-84-P1、EC84D75-25-11-400/480-85-P1-E、EC85D100-50-2-400/440-85-P5-E、EC85D100-50-2-400/440-85-P5-E、EC85D100-50-2-400/440-85-P5-S3、EC85D100-50-2-400/440-85-P5-S3、EC85D100-50-2-400/440-85-P7-E、EC85D100-50-2-400/440-85-P7-S3、EC85D100-50-2-400/480-85-P1、EC85D100-50-2-400/480-85-P1-E、EC85D100-50-2-525/610-85-P7-E、EC85D100-50-2-690/760-85-P5-S3、EC85D100-50-2-690/760-85-P5-S3、EC85D100-50-2-690/760-85-P7、EC85D100-50-2-690/760-85-P7-S3、EC85D50-25-2-525/610-85-P7-E、EC85D75-25-11-400/440-84-P5-E、EC85D75-25-11-400/440-84-P5-E、EC85D75-25-11-400/440-85-P7-E、EC85D75-25-11-690/760-85-P5-S3、EC85D75-25-11-690/760-85-P5-S3
以下列舉部分德國FRAKO有源濾波器型號:
OSFD 100-415-4、OSFD 100-480-3、OSFD 200-415-4、OSFD 200-480-3、OSFD 250-415-4、OSFD 250-480-3、OSFD 300-415-4、OSFD 300-480-3、OSFD 30-480-3、OSFD 50-480-3
德國FRAKO電力電容器(Frako Capacitor )包括移相電容器、電熱電容器、均壓電容器、藕合電容器、脈沖電容器等。移相電容器主要用于補(bǔ)償無功功率,以提高系統(tǒng)的功率因數(shù);電熱電容器主要用于提高中頻電力系統(tǒng)的功率因數(shù);均壓電容器一般并聯(lián)在斷路器的斷口上作均壓用;藕合電容器主要用于電力送電線路的通信、測量、控制、保護(hù);脈沖電容器主要用于脈沖電路及直流高壓整流濾波。
原裝FRAKO電容器FRAKO電力電容器又稱電解電容,是一種無功補(bǔ)償 裝置。FRAKO電容器在交流電壓作用下能“發(fā)”無功電力(電容電流),如果把電容器并接在負(fù)荷(如電動(dòng)機(jī))或供電設(shè)備(如變壓器)上運(yùn)行,那么,負(fù)荷或供電設(shè)備要“吸收”的無功電力正
FRAKO
原裝FRAKO電容器 好由電容器“發(fā)出”的無功電力供給,這就是并聯(lián)補(bǔ)償。并聯(lián)補(bǔ)償減少了線路能量損耗,可改善電壓質(zhì)量,提高功率因數(shù),提高系統(tǒng)供電能力。也可以把FRAKO電容器串聯(lián)在線路上,補(bǔ)償 線路電抗,改變線路參數(shù),這就是串聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)償可以減少線路電壓損失,提高線路末端電壓水平,減少電網(wǎng)的功率損失和電能損失,提高輸電能力。
德國FRAKO LKT15.5-480-DP 附端子
德國FRAKO LKT15.5-480-DP 附端子