Механическая характеристика

Зависимость частоты от момента на валу ДПТ отображается в виде графика. Горизонтальная ось (абсцисс) — момент на валу ротора, вертикальная ось (ординат) — частота вращения ротора. Механическая характеристика ДПТ есть прямая, идущая с отрицательным наклоном.

Механическая характеристика ДПТ строится при определённом напряжении питания обмоток ротора. В случае построения характеристик для нескольких значений напряжения питания говорят о семействе механических характеристик ДПТ.

76. Устройство, принцип работы тиристоров. Виды тиристоров

Тиристор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).

Тиристор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

Обратная ветвь характеристики соответствует обратной полярности анодного напряжения  , указанного на рисунке. При разомкнутой цепи управления или отсутствии тока управления обратная ветвь характеристики тиристора аналогична обратной ветви полупроводникового диода того же класса. В рабочем диапазоне напряжений от нуля до повторяющегося импульсного обратного напряжения  , составляющего несколько сотен вольт, через прибор протекает очень маленький, порядка долей миллиампера, обратный ток  . Благодаря этому тиристор при обратном включении обладает весьма большим сопротивлением.

Е сли к управляющему электроду УЭ тиристора приложить положительное (относительно катода) напряжение, то в цепи управления будет протекать ток  , вследствие чего возрастает прямой ток, протекающий от анода к катоду тиристора.

Прямая ветвь характеристики тиристора изображена в первом квадранте системы координат, которой соответствует прямое   анодное напряжение (рис. 4.3). Рабочим диапазоном, как и в случае обратной ветви, является диапазон напряжений от нуля до импульсного напряжения в закрытом состоянии  .

Прямая ветвь характеристики имеет три характерные области. Первая область расположена между началом координат и точкой  . Эта часть характеристики аналогична обратной ветви ВАХ p–n-перехода. Вторая область от точки   до точки   соответствует неустойчивому электрическому состоянию, при котором тиристор даже при незначительном превышении напряжения, называемого напряжением переключения  , переходит в состояние малого сопротивления (точка  ). Отрезок характеристики   носит название участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. В отличие от участка характеристики с положительным сопротивлением, на котором увеличение напряжения сопровождается увеличением тока, на участке отрицательного дифференциального сопротивления увеличение тока происходит при снижении напряжения.

Третья область характеристики от точки   до точки   является областью высокой проводимости или малого сопротивления. Эта часть характеристики аналогична прямой ветви характеристики полупроводникового диода и соответствует проводящему состоянию тиристора.

Если через цепь управления пропустить ток  , то напряжение переключения тиристора из закрытого состояния в открытое уменьшится. Если ток управления увеличивать и дальше, то, начиная с некоторого значения, называемого током управления-спрямления  , участок   характеристики с отрицательным сопротивлением исчезает, ВАХ спрямляется и становится похожей на прямую ветвь ВАХ полупроводникового диода. При токе управления  , превышающем ток управления-спрямления  , тиристор обладает малым сопротивлением.

Особенностью тиристора является то, что он, переключенный в открытое состояние, будет находиться в этом состоянии сколь угодно долго даже при снятии управляющего сигнала. Это свойство позволяет включать тиристор с помощью коротких импульсов тока и тем самым значительно снизить затраты энергии на управление тиристором. Для переключения тиристора из открытого состояния в закрытое необходимо путем уменьшения напряжения в цепи нагрузки снизить прямой анодный ток до некоторого малого значения, называемого током удержания  .

Рассмотренный режим переключения тиристора в открытое состояние за счет увеличения анодного напряжения используется только в схемах с динисторами.  В большинстве практических схем включение тиристора происходит по цепи управляющего электрода, т. е. путем подачи на него отпирающего импульса напряжения. Сущность этого метода заключается в следующем. В исходном состоянии тиристор закрыт, ток управления равен нулю. Напряжение источника питания   выбирается меньше напряжения переключения тиристора   и принимается равным максимальному допустимому прямому напряжению  .  В этом состоянии рабочая точка тиристора 1 располагается на прямой ветви ВАХ, соответствующей  . Через тиристор и нагрузку протекает небольшой ток, соответствующий точке  1 этой ветви характеристики.

Для открытия тиристора в нужный момент времени на его управляющий электрод подается импульс управления, создающий в цепи управляющего электрода ток управления, превышающий ток управления-спрямления  . Тиристор открывается, и рабочая точка 2 переходит на прямую ветвь характеристики  . Ток, протекающий через тиристор в открытом состоянии, рассчитывается из соотношения  , где   – падение напряжения на открытом тиристоре, которое определяется как проекция рабочей точки 2 на ось прямого напряжения   . Определение токов и напряжений тиристора удобно проводить с помощью линии нагрузки (рис. 4.3). Подробности ее построения приведены в подразд. 3.7. Здесь же просто ограничимся констатацией того, что для построения  линии нагрузки на осях   и   откладываются две точки с координатами:   на ось абсцисс и   на ось прямого тока.Координаты точек 1 и 2 пересечения этой линии с вольт-амперной характеристикой определяют ток и напряжение на тиристоре соответственно в закрытом и открытом состояниях.