《汽车电工电子》教案可控硅整流充电机.docx
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《汽车电工电子》教案可控硅整流充电机
模块六可控硅整流充电机
一、教学目标
1.了解晶闸管的结构及应用;
2.能正确用万用表检测晶闸管和单结晶体管的好坏及极性。
二、课时分配
本项目共4个课题,安排2课时。
三、教学重点
通过本模块的学习,让学生了解晶闸管的结构;会画晶闸管的电路符号,能判断晶闸管的状态;了解可控整流电路的结构特点;了解触发电路的组成及工作过程;会用万用表检测单结晶体管的特性。
四、教学难点
1.能区分可控整理电路与整流电路的异同点。
五、教学内容
课题一晶闸管
1.结构与符号
晶闸管的外形有小型塑封型(小功率)、平面型(中功率)和螺栓型(中、大功率)几种,如图所示。
晶闸管是由四层半导体P—N—P—N叠合而成,形成三个PN结,有三个电极:
阳极A、阴极K、和控制极G。
晶闸管外形
晶闸管结构与符号
2.工作原理
晶闸管的a、k极、指示灯HL、和电源VAA构成的回路称为主回路。
晶闸管的g、k极、开关S和电源VGG构成的回路称为触发电路或控制电路。
实验电路
① 正向阻断。
在图所示电路中,指示灯不亮,这说明晶闸管加正向电压,但控制极未加正向电压时,管子不会导通,这种状态称为晶闸管的正向阻断状态。
正向阻断
触发导通
② 触发导通。
在上图所示电路中,晶闸管加正向电压,在控制极上加正向触发电压,此时指示灯亮,表明晶闸管导通,这种状态称为晶闸管的触发导通。
反向阻断
③ 反向阻断。
在上图所示电路中,晶闸管加反向电压,即a极接电源负极,k极接电源正极,此时不论开关s闭合与否,指示灯始终不亮。
这说明当单向晶闸管加反向电压时,不管控制极加怎样的电压,它都不会导通,而处于截止状态,这种状态称为晶闸管的反向阻断。
3.导通关断条件
(1)晶闸管的导通条件
① 阳极A和阴极K间加正向电压。
② 控制极G和阴极K间加正向触发电压。
③ 阳极电流IA不小于维持电流IH。
(2)晶闸管的关断条件
① 阳极A加反向电压,或不加触发信号。
② 晶闸管正向导通后,若令其关断,必须减小UA(或使UA反向),使晶闸管中电流小于维持电流。
4.主要参数
① 额定正向平均电流IT(通态平均电流):
允许通过晶闸管阳极的工频频率正弦波半波电流的平均值。
② 维持电流IH:
在控制极开路的情况下,晶闸管维持导通时的最小阳极电流。
正向电流小于IH时,管子自动阻断。
③ 触发电压UGT和触发电流IGT:
晶闸管从阻断到完全导通所需要的最小的控制极直流电压和电流。
④ 正向断态重复峰值电压UDRM:
控制极开路的条件下,允许重复作用在晶闸管上的最大正向电压。
5.晶闸管的型号
根据机械工业部颁发的标准JB1144—75规定,KP系列普通晶闸管的型号及含义如下:
KP□-□□
第1项:
K——晶闸管,P——普通型。
第2项:
额定通态平均电流。
第3项:
正反向重复峰值电压级数。
第4项:
通态平均电压组别(小于100A时不标级)。
6.简易检测
(1)判别电极
万用表置于R×1k挡或R×100挡,用万用表黑表笔接其中一个电极,红表笔分别接另外两个电极。
(2)PN结特性测量
控制极G和阴极K之间,是一个简单的PN结。
用万用表测量其正反向电阻,如果两者有很明显的差别,则说明该PN结是好的。
(3)触发特性测量
① 万用表置于R×10挡,红表笔接阴极k,黑表笔接阳极a,指针应接近∞,如图(a)所示。
② 用黑表笔在不断开阳极的同时接触控制极g,万用表指针向右偏转到低阻值,表明晶闸管能触发导通,如图(b)所示。
③ 在不断开阳极a的情况下,断开黑表笔与控制极g的接触,万用表指针应保持在原来的低阻值上,表明晶闸管撤去控制信号后仍将保持导通状态。
用万用表检测晶闸管质量
课题二单相可控整流电路
1. 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路原理图和工作波形图
由公式可知:
改变控制角α,可改变输出电压Uo。
2.单相全波桥式可控整流电路
单相全波桥式可控整流电路原理图和工作波形图
工作原理:
① 电压u为正半周时T1和D2承受正向电压。
② 电压u为负半周时T2和D1承受正向电压
课题三晶闸管触发电路
1.对触发电路的要求
① 触发电压必须与晶闸管阳极电压同步。
② 触发电压应满足主电路移相范围的要求。
③ 触发脉冲电压的前沿要陡,宽度要满足一定的要求。
④ 具有一定的抗干扰能力。
⑤ 触发信号应有足够大的电压和功率。
2.单结晶体管触发电路
(1)单结晶体管的结构、符号和特性
单结晶体管又叫双基极二极管,也叫单晶硅管,其结构及符号如图所示。
单结晶体管结构、符号和等效电路
(a)结构(b)符号(c) 等效电路
(2)单结晶体管的伏安特性
单结晶体管的发射极电流IE与E、B1间电压UEB1的关系曲线称为单结晶体管伏安特性曲线,特性曲线的测试电路如图所示,方框内为单结晶体管的等效电路。
单结晶体管特性曲线的测试
当B2、B1间加电源UBB,且发射极开路时,A点电位为:
η称为单结晶体管的分压比,其大小由管子的结构决定,一般在0.3~0.9之间,是单结晶体管的主要参数之一。
(3)单结晶体管触发电路
单结晶体管触发电路如图所示。
单结晶体管张弛振荡电路
驰张振荡电路产生的脉冲电压
3.触发电路与主电路的连接
下图所示为全波桥式可控整流电路,触发脉冲是由单结晶体管振荡电路产生的。
电路元件的作用简述如下。
触发电路与主电路的连接
(1)变压器
负载RL所在的电路称为主电路,产生触发脉冲的是触发电路。
触发电路和主电路的电压波形
(2)稳压管
稳压管VDZ的作用是削波稳压,即把电压uO的顶部削掉,使uO稳定在U2,并使波形变成梯形波,如图所示。
(3)电位器
电位器RP的电阻值与电容C的充电时间有关。
(4)温度补偿电阻
电阻R2的作用是补偿温度变化对单结晶体管峰值电压UP的影响。
课题四可控硅整流充电机
电气原理如下:
该充电机包括主整流电路、触发电路和控制电路三个部分。
可控硅整流充电机原理图
1.主整流电路
主整流电路是用两个硅二极管、两个可控硅元件组成的单相桥式整流电路,并由220V单相交流电直接供电,不设置整流变压器,以提高输出直流电压。
2.触发电路
触发电路是典型的单结晶体管移相触发电路。
3.控制电路
在触发电路中,还设置了电容器C2,它的作用是,当三极管V1的基极—发射极之间电压升高时,V1导通,触发电路的直流电通过R3,V1向电容器C1充电。
如果充电速度加快,电容器C1两端的电压上升速度就加快,输出脉冲就提前,晶体管将提前导通而使充电电压提高。
六、课后作业
完成所有课题的学后测评。
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- 特殊限制:
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