0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вольт амперная характеристика двигателя постоянного тока

Вольт-амперная характеристика — Current–voltage characteristic

Вольтамперная характеристика или I-V кривой (кривой вольты-амперный) представляет собой отношения, как правило , представлена в виде диаграммы или графика, между электрическим током через цепь, устройство или материал, а соответствующее напряжение или разность потенциалов поперек Это.

Вольт-амперная характеристика

Принцип действия тиристора наглядно демонстрирует его ВАХ. Она, как и характеристика обычного диода, расположена в I и III квадрантах и состоит из положительной и отрицательной ветвей. Отрицательная ветвь также подобна диодной и содержит участок, при котором прибор заперт — от нуля до Uпробоя. При достижении порогового напряжения происходит лавинный пробой.

Положительная ветвь требует внимательного рассмотрения. Если приложить к тиристору прямое напряжение и начать его увеличивать, то ток будет расти медленно – сопротивление закрытого полупроводникового прибора высоко. Это красный участок графика. При достижении определенного уровня тиристор скачкообразно открывается, его сопротивление уменьшается, падение напряжения также уменьшается, ток растет – синий участок. Этот участок характеризуются отрицательным сопротивлением, но прибор ведет себя здесь неустойчиво, с выраженной тенденцией перехода в открытое состояние.

Далее тиристор выходит в режим обычного диода – зеленая ветвь графика. Так работает диодный тиристор, а способность открываться при достижении определенного уровня называется динисторным эффектом.

Этот свойство также присуще трехэлектродному тиристору, но он используется в таком режиме крайне редко. Более того, при разработке схем этой зоны ВАХ избегают. У тринистора есть управляющий электрод, и включение практически всегда производится с его помощью. Если подать на УЭ ток, то тиристор откроется раньше достижения порогового напряжения (красный пунктир на ВАХ). Чем больше ток, тем раньше отпирание. Если ток достигнет определенного уровня (Iуэ>0), то тиристор откроется при любом напряжении анод-катод и будет вести себя подобно обычному диоду, пока не создадутся условия для выключения.

Важно! Включить тринистор подачей тока на УЭ возможно только при приложенном прямом напряжении между катодом и анодом.

Выключить тиристор (диодный или триодный) сложнее. Для этого требуется, чтобы ток через прибор снизился до определенного уровня (почти до нуля). В цепях переменного тока тиристор может быть переведен в закрытое состояние после снятия управляющего воздействия естественным путем – при ближайшем переходе напряжения через ноль. На самом деле, запирание происходит раньше — когда при снижении напряжения ток снизится до порогового значения. Это зависит от величины нагрузки. В цепях постоянного тока приходится принимать более сложные решения. Например, запирать тиристор можно с помощью конденсатора, заряженного напряжением обратной полярности. При включении коммутационного устройства, он разряжается навстречу прямому току и компенсирует его до нуля.

Также существуют другие способы создания встречного тока, но их устройство еще сложнее. Например, использование колебательных контуров и т.п. Все это усложняет использование тринисторов и динисторов, поэтому относительно недавно были созданы управляемые тиристоры (их также называют двухоперационными). Их отличие в том, что отпирание и запирание осуществляется посредством воздействия на управляющий электрод. Это резко расширяет возможности применения данных полупроводниковых приборов.

Свойства дуги постоянного тока

Дуга может возникать как при постоянном токе-напряжении, так и при переменном. Начнем рассмотрение с постоянки:

Анодная и катодная области — размер=10 -4 см; суммарное падение напряжения=15-30В; напряженность=10 5 -10 6 В/см; в катодной области происходит процесс ударной ионизации из-за высокой напряженности, образовавшиеся в результате ионизации электроны и ионы образуют плазму дуги, которая обладает высокой проводимостью, данная область отвечает за разжигание дуги.

Ствол дуги — падение напряжения пропорционально длине дуги; плотность тока порядка 10кА на см 2 , за счет чего и температура порядка 6000К и выше. В данной области дуги происходят процессы термоионизации, данная область отвечает за поддержание горения.

ВАХ дугового разряда постоянного тока

Эта кривая соответствует кривой 3 на самом верхнем рисунке. Тут есть:

  • Uз — напряжение зажигания
  • Uг — напряжение гашения

Если ток уменьшить от Io до 0 мгновенно, то получится прямая, которая лежит снизу. Эти кривые характеризуют дуговой промежуток как проводник, показывают какое напряжение нужно приложить, чтобы создать в промежутке дугу.

Читать еще:  Чем мыть отсек двигателя

Чтобы погасить дугу постоянного тока, необходимо, чтобы процессы деионизации преобладали над процессами ионизации.

  • можно определить из ВАХ дуги
  • активное, независимо от рода тока
  • переменная величина
  • падает с ростом тока

Если разорвать цепь амперметра под нагрузкой, то тоже можно увидеть дугу.

  • Нагрузочная характеристика (электроника)

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
  • Проставить шаблон-карточку, который существует для предмета статьи. Пример использования шаблона есть в статьях на похожую тематику.

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Минский завод холодильников
  • Аналого-цифровой преобразователь

Смотреть что такое «Вольт-амперная характеристика» в других словарях:

вольт-амперная характеристика — Зависимость электрического напряжения на выводах элемента электрической цепи от электрического тока в нем. [ГОСТ Р 52002 2003] [ОАО РАО «ЕЭС России» СТО 17330282.27.010.001 2008] вольт амперная характеристика Зависимость тока от… … Справочник технического переводчика

вольт-амперная характеристика — зависимость напряжения от тока (или тока от напряжения) на участке электрической цепи; выражается обычно в виде графика или таблицы. * * * ВОЛЬТ АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЛЬТ АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, зависимость напряжения от тока (или тока от… … Энциклопедический словарь

ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА — зависимость напряжения от тока (или тока от напряжения) на участке электрической цепи; выражается обычно в виде графика или таблицы … Большой Энциклопедический словарь

ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА — зависимость тока от приложенного к элементу электрич. цепи напряжения или зависимость падения напряжения на элементе электрич. цепи от протекающего через него тока. Если сопротивление элемента не зависит от тока, то В. а. х. прямая линия,… … Физическая энциклопедия

Вольт-амперная характеристика — зависимость электрического напряжения на выводах элемента электрической цепи от электрического тока в нем. Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановлением Госстандарта РФ от 09.01.2003 N … Официальная терминология

вольт-амперная характеристика — 93 вольт амперная характеристика Зависимость электрического напряжения на выводах элемента электрической цепи от электрического тока в нем Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

вольт-амперная характеристика — voltamperinė charakteristika statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. current voltage characteristic; voltage current characteristic; volt ampere characteristic vok. Stromspannungscharakteristik, f; Strom Spannungs Kennlinie, f;… … Automatikos terminų žodynas

ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА — зависимость напряжения от тока (или тока от напряжения) на участке электрич. цепи; выражается обычно в виде графика или таблицы … Естествознание. Энциклопедический словарь

Вольт-амперная характеристика — 1. Зависимость электрического напряжения на выводах элемента электрической цепи от электрического тока в нем Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий … Телекоммуникационный словарь

вольт-амперная характеристика прибора М-типа — вольт амперная характеристика Зависимость тока анода прибора М типа от напряжения анода при заданных значениях магнитного поля, фазы высокочастотной нагрузки и коэффициента стоячей волны по напряжению. [ГОСТ 23769 79] Тематики приборы и… … Справочник технического переводчика

Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода.

Зависимость тока, проходящего через p-n переход, от величины и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт-амперной характеристикой диода.

На графике ниже изображена такая кривая. По вертикальной оси в верхней части обозначены значения прямого тока (Iпр), а в нижней части — обратного тока (Iобр).
По горизонтальной оси в правой части обозначены значения прямого напряжения Uпр, а в левой части – обратного напряжения (Uобр).

Вольт-амперная характеристика состоит как бы из двух ветвей: прямая ветвь, в правой верхней части, соответствует прямому (пропускному) току через диод, и обратная ветвь, в левой нижней части, соответствующая обратному (закрытому) току через диод.

Прямая ветвь идет круто вверх, прижимаясь к вертикальной оси, и характеризует быстрый рост прямого тока через диод с увеличением прямого напряжения.
Обратная ветвь идет почти параллельно горизонтальной оси и характеризует медленный рост обратного тока. Чем круче к вертикальной оси прямая ветвь и чем ближе к горизонтальной обратная ветвь, тем лучше выпрямительные свойства диода. Наличие небольшого обратного тока является недостатком диодов. Из кривой вольт-амперной характеристики видно, что прямой ток диода (Iпр) в сотни раз больше обратного тока (Iобр).

Читать еще:  Что значит чихает двигатель

При увеличении прямого напряжения через p-n переход ток вначале возрастает медленно, а затем начинается участок быстрого нарастания тока. Это объясняется тем, что германиевый диод открывается и начинает проводить ток при прямом напряжении 0,1 – 0,2В, а кремниевый при 0,5 – 0,6В.

Например. При прямом напряжении Uпр = 0,5В прямой ток Iпр равен 50mA (точка «а» на графике), а уже при напряжении Uпр = 1В ток возрастает до 150mA (точка «б» на графике).

Но такое увеличение тока приводит к нагреванию молекулы полупроводника. И если количество выделяемого тепла будет больше отводимого от кристалла естественным путем, либо с помощью специальных устройств охлаждения (радиаторы), то в молекуле проводника могут произойти необратимые изменения вплоть до разрушения кристаллической решетки. Поэтому прямой ток p-n перехода ограничивают на уровне, исключающем перегрев полупроводниковой структуры. Для этого используют ограничительный резистор, включенный последовательно с диодом.

У полупроводниковых диодов величина прямого напряжения Uпр при всех значениях рабочих токов не превышает:
для германиевых — 1В;
для кремниевых — 1,5В.

При увеличении обратного напряжения (Uобр), приложенного к p-n переходу, ток увеличивается незначительно, о чем говорит обратная ветвь вольтамперной характеристики.
Например. Возьмем диод с параметрами: Uобр max = 100В, Iобр max = 0,5 mA, где:

Uобр max – максимальное постоянное обратное напряжение, В;
Iобр max – максимальный обратный ток, мкА.

При постепенном увеличении обратного напряжения до значения 100В видно, как незначительно растет обратный ток (точка «в» на графике). Но при дальнейшем увеличении напряжения, свыше максимального, на которое рассчитан p-n переход диода, происходит резкое увеличение обратного тока (пунктирная линия), нагрев кристалла полупроводника и, как следствие, наступает пробой p-n перехода.

Применение тиристоров

Достоинства тиристоров

способствуют широкому
применению
их в различных областях техники.

Тиристоры применяются в схемах регулируемых выпрямителей и преобразователей постоянного тока в токи промышленной и более высоких частот, используемых при частотном регулировании асинхронных двигателей, для генераторов индукционного нагрева, плавки, закалки металлов и сушки различных материалов, в схемах стабилизации частоты при переменной частоте вращения первичных генераторов (например, на судах и самолетах), для создания источников напряжения автономной сети повышенной частоты, питания переменным током автономных потребителей с повышенной надежностью электроснабжения и др.

Мощности подобных преобразователей лежат в пределах от сотен ватт до сотен киловатт при промышленном КПД 85—95 %, а частоты — от десятков герц до нескольких килогерц (для генераторов индукционного нагрева частоты достигают иногда 10—20 кГц).

Преобразователи на тиристорах

превосходят по своим технико-экономическим показателям преобразователи на ионных и электронных приборах и ламповые генераторы, используемые для получения промышленных частот.

Габариты тиристорных преобразователей в 2—3 раза меньше габаритов преобразователей на тиратронах и ламповых генераторов, что объясняется малыми габаритами самих тиристоров, отсутствием накала, низким напряжением источников питания, малой мощностью управляющих устройств и т. п.

Стоимость тиристорных преобразователей ниже стоимости преобразователей других типов, а возможность выполнения их полностью на полупроводниковых приборах позволяет повысить надежность, что особенно важно в случае работы преобразователей в системах без обслуживающего персонала.

Отсутствие накала обеспечивает мгновенную готовность тиристорных преобразователей к работе и повышает экономичность устройств.

Имеются также сведения об использовании тиристорных передатчиков в системах гидроакустики, связи и навигации, работающих на частотах до 300 кГц (до этого в указанных передатчиках большой мощности применялись в выходных каскадах только электронные лампы).

Так, например, был изготовлен передатчик на частоты 10—90 кГц. Максимальная мощность передатчика, равная 150 кВт, обеспечивается на частотах 10—30 кГц. С повышением частоты она понижается и на частоте 90 кГц составляет 10 кВт.

Коэффициент усиления по мощности оконечного каскада передатчика равен 67 дБ. В передатчике используется 96 тиристоров, и занимаемый им объем составляет 2,8 м3, что приблизительно в десять раз меньше объема, занимаемого аналогичным передатчиком на электронных лампах.

Читать еще:  Возможные неисправности двигателя мтз

Промышленный КПД передатчика достигает 86%. В работе указано, что изготовлен тиристорный передатчик СДВ-диапазона на мощность 1 МВт.

Применяемые в преобразователях и передатчиках тиристорные устройства могут быть разбиты на четыре основные группы: однотактные тиристорные генераторы, двухтактные генераторы (инверторы), многотактные генераторы незатухающих колебаний повышенной частоты и усилители.

В первую группу включены генераторы, предназначенные для получения как затухающих, так и незатухающих колебаний в контуре нагрузки, причем контур нагрузки, используемый обычно в схемах таких генераторов, возбуждается одним тиристором (если в генераторе есть другие тиристоры и диоды, то они играют вспомогательную роль).

Режим работы генератора при генерировании затухающих колебаний аналогичен режиму ударного возбуждения колебательного контура (или контуров) импульсом тока, а при генерировании незатухающих колебаний — режиму работы однотактного лампового (транзисторного) генератора.

Энергия при незатухающих колебаниях поступает в контур нагрузки один раз за период колебаний высокой частоты. Время, когда на аноде тиристора сохраняется отрицательное напряжение (схемное время выключения), у генераторов незатухающих колебаний меньше половины периода генерируемой частоты.

В двухтактных генераторах (инверторах)

передача энергии в нагрузку осуществляется двумя или большим числом тиристоров, а режим работы их похож на режим работы двухтактных ламповых (транзисторных) генераторов.

Схемное время выключения у них, так же как и в предыдущем случае, не превосходит половины периода генерируемой частоты.

Основным фактором, ограничивающим частоту генерируемых колебаний в однотактных генераторах незатухающих колебаний и инверторах, является недостаточное схемное время выключения. Для увеличения его могут быть использованы многотактные генераторы незатухающих колебаний.

Одна из схем таких генераторов приведена на рис. 5-10. В этих генераторах используются два или большее число тиристоров, режим работы каждого из которых аналогичен режиму работы лампы (транзистора) в умножителе частоты, т. е. импульс тока протекает через каждый тиристор один раз за несколько периодов высокочастотных колебаний.

После окончания прохождения импульса тока на аноде тиристора сохраняется отрицательное напряжение в течение длительного времени, обычно большего половины периода генерируемых колебаний.

Значение этого времени зависит от числа тиристоров в генераторе и частоты поступления энергии в контур нагрузки, которая, в свою очередь, определяется добротностью контура и допустимой неравномерностью колебаний в нем. На практике это время достигает нескольких периодов колебаний высокой частоты.

Если два тиристора не обеспечивают получение незатухающих колебаний в контуре нагрузки (амплитуда колебаний сильно изменяется в паузе между двумя соседними импульсами тока тиристоров), то число их увеличивают.

При этом частота следования импульсов тока через каждый тиристор сохраняется, а частота поступления энергии в контур нагрузки возрастает. Тиристорные усилители предназначены для усиления сигналов произвольной формы, частотный спектр которых обычно лежит в диапазоне звуковых частот, и могут быть использованы в качестве модуляторов или регуляторов напряжения.

ВАХ и выпрямительный диод

В завершении хотелось бы рассмотреть данную характеристику для выпрямительного диода. Выпрямительный диод – одна из разновидностей полупроводника, который применятся для преобразования переменного в постоянный ток.

ВАХ для выпрямительного диода

На схеме показана экспериментальная ВАХ и теоретическая (пунктирная линия). Как видим, они не совпадают. Причина этого кроется в том, для теоретических расчетов не учитывались некоторые факторы:

  • наличие омического сопротивления базовой и эмиттерной областей у кристалла;
  • его выводов и контактов;
  • наличие возможности токов утечки по кристальной поверхности;
  • протекание процессов рекомбинации и генерации в переходе для носителей;
  • различные типы пробоев и т. д.

Все эти факторы могут оказывать различное влияние, приводя к отливающейся от теоретической реальной вольт-амперной характеристики. Причем значительное влияние на внешний вид графика в данной ситуации оказывает температура окружающей среды.
ВАХ для выпрямительного диода демонстрирует высокую проводимость устройства в момент приложения к нему напряжения в прямом направлении. В обратном же направлении наблюдается низкая проводимость. В такой ситуации ток через элемент практически не течет в обратном направлении. Но это происходит только при определенных параметрах обратного напряжения. Если его превысить, то на графике видно лавинообразное повышение тока в обратном направлении.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector