第八章 晶闸管及其应用
晶闸管全称为晶体闸流管,过去习惯称为可控硅(SCR),是一种功率半导体器件。它具有容量大、效率高、耐压高、控制灵敏、控制特性好、寿命长、体积小和质量轻等优点,而且使用维护简单。它不仅具有硅整流器的特性,更重要的是它的工作过程可以控制,能以小功率信号(几十到一、二百毫安的电流,2~3V的电压)去控制大功率系统(电流可达几千安,电压可达数千伏),可作为强电与弱电的接口。它也可在脉冲数字电路中作为功率开关使用。其缺点是过载能力和抗干扰能力较差、控制电路比较复杂等。由��晶闸管制造技术及应用技术的发展迅速,且其优点显著,因此,得到了广泛的应用。其应用大致可分为以下四个方面:
(1)可控整流。晶闸管组成的整流器可以在交流电压不变的情况下,方便地改变直流输出电压的大小,即可控整流。所以,可控整流是把交流电转变为可调节的直流电。晶闸管可控整流目前已取代直流发电机组用作直流拖动调速装置,广泛用于机床、轧钢、造纸、纺织、电解、电镀、充电、励磁等领域。
(2)交流调压。利用晶闸管的开关特性来代替老式的接触调压器、感应调压器和电抗器调压,用晶闸管实现交流到可变交流之间的变换,即调节式改变交流电压的大小,称为交流调压。其主要用于灯光亮度控制,温度控制以及交流电动机的调压、调速等。
(3)交、直流开关。用晶闸管作为交流回路或直流回路的电子开关。如利用晶闸管作为直流开关控制晶闸管的通断比和通断频率,将固定的直流电压变换成可调的直流电压,称为斩波调压或脉冲调压。可用于采用直流电源的车辆调速传动,以及开关直流电源。
若用晶闸管作为功率开关元件,可代替接触器与继电器,用于操作频繁与开关频率高的场合。如机床频繁的正反转、高精度的温度控制等,其工作频率可达成1500~3000次/h。由于晶闸管无触点功率开关具有无声、无火花、开关频率高、电磁干扰小、寿命长、使用可靠、维护方便等优点,因此,其应用日益广泛。在易燃易爆等特殊场合,采用晶闸管功率开关更为适合。
(4)逆变与变频。把直流电转变为交流电的过程称为逆变。逆变主要用于线绕式电动机串级调速与直流高压输电。把交流电变换成另一种频率的交流电称为变频。变频主要用于交流电动机变频调速、中频加热熔炼、不停电电源(UPs)等,是很有发展前途的应用领域。
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