Принцип работы динистора

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Известно, что и обычный полупроводниковый диод также имеет напряжение открытия, но оно составляет несколько сотен милливольт (500 милливольт у кремниевых и 150 у германиевых). При прямом включении полупроводникового диода он открывается при приложении к его выводам даже небольшого напряжения.

Чтобы подробно и наглядно разобраться в принципе работы динистора обратимся к его вольт-амперной характеристике (ВАХ). Вольт-амперная характеристика хороша тем, что позволяет наглядно увидеть то, как работает полупроводниковый прибор.

На рисунке ниже вольт-амперная характеристика (англ. Current-voltage characteristics) импортного динистора DB3. Отметим, что данный динистор является симметричным и его можно впаивать в схему без соблюдения цоколёвки. Работать он будет в любом случае, вот только напряжение включения (пробоя) может чуть отличаться (до 3 вольт).

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

На ВАХ динистора DB3 наглядно видно, что он симметричный. Обе ветви характеристики, верхняя и нижняя, одинаковы. Это свидетельствует о том, что работа динистора DB3 не зависит от полярности приложенного напряжения.

График имеет три области, каждая из которых показывает режим работы динистора при определённых условиях.

· Красный участок на графике показывает закрытое состояние динистора. Ток через него не течёт. При этом напряжение, приложенное к электродам динистора, меньше напряжения включения V_BO – Breakover voltage.

· Синий участок показывает момент открытия динистора после того, как напряжение на его выводах достигло напряжения включения (V_BO или U_вкл.). При этом динистор начинает открываться и через него начинает протекать ток. Далее процесс стабилизируется и динистор переходит в следующее состояние.

· Зелёный участок показывает открытое состояние динистора. При этом ток, который протекает через динистор ограничен только максимальным током I_max, который указывается в описании на конкретный тип динистора. Падение напряжения на открытом динисторе невелико и колеблется в районе 1 – 2 вольт.

Получается, что динистор в своей работе похож на обычный полупроводниковый диод за одним исключением. Если пробивное напряжение или по-другому напряжение открытия для обычного диода составляет значение менее вольта (150 – 500 мВ), то для того, чтобы открыть динистор необходимо подать на его выводы напряжение включения, которое исчисляется десятками вольт. Так для импортного динистора DB3 типовое напряжение включения (V_BO) составляет 32 вольта.

Чтобы полностью закрыть динистор, необходимо уменьшить ток через него до значения меньше тока удержания. При этом динистор выключиться – перейдёт в закрытое состояние.

Если динистор несимметричный, то при обратном включении (“+” к катоду, а “-” к аноду) он ведёт себя как диод и не пропускает ток до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет критического для данного типа динистора и он сгорит. Для симметричных, как уже говорилось, полярность включения в схему не имеет значения. Он в любом случае будет работать.

В радиолюбительских конструкциях динистор может применяться в стробоскопах, переключателях мощной нагрузки, регуляторах мощности и многих других полезных приборах.

Практическое задание

Вариант 26

Задача №2

Электрическая цепь переменного синусоидального тока с частотой f=50Гц, находящаяся под действием напряжения, содержит активные, реактивные интуктивные и реактивные емкостные сопротивления. По данным таблицы 4.2 с учетом положения выключателей В1-В7 определить токи всех ветвей, напряжения на участках цепи, коэффициент мощности электрической цепи, комплексные Y, активные G и реактивные проводимости В отдельных участков и всей электрической цепи. Проверить соблюдение баланса полных S, активных Р и реактивных Q мощностей.

Дано: Решение: выражаем сопротивления ветвей цепи в комплексной форме:

U =120В Z =R±jX=Z* ;

f=50Гц Z1 =12+j16=14.14e -j45

R1=10 Oм Z2 =12+j16=20e+j53

R2=24 Oм Z2 =25±j0=25e+j0

R3=15 Oм Z = Z1 +(Z2 * Z3)/(Z2 * Z3)

L1=19.1 мГ Полное комплексное сопротивление цепи:

С2=455 мкФ Z =14.14ej45+(20e+j53*25e+j0)/(37*j16)=10-j10+10.75+j6.25=20.75-j3.75=21.08j10

L3=63,5 мГ

Определяем ток в неразветвленной части цепи:

I ₁= U / Z =280e^j0/21.08^-j10=13.28e^+j10 A

U₁ = Z₁ * I₁ =14.14e^-j45*13.28e^+j10=187.77^-j35=150.2-j107.7

U₂ =(Z₂ * Z₃)/(Z₂ + Z₃)* I₁ =12.5^+j30*13.28e^+j10=166^+j40B=116.2+j99.6

I₂ = U₂ / Z₂ =166^j+40/20e^+j53=8.3e^-j13=8.05-j1.82 A

I₃ = U₂ / Z₃ =166^j+40/25e^+j0=6.64e^+j40=5.04+j4.24 A

S = U * I₁ ^*=P±je

S =280*(13.01-j2.3)=3642.8+j644 BA

P=3642BT-активная мощность

Q=630 Вар – реактивная мощность

Проверка балансом мощностей

P=P₁+ P₂₊ P₃=R₁*I₁² R₂*I₂²+ R₃*I₃²=10*13.28²+12*8.3²+25*6.64²=3693

Q=x₁*I₁²+ x₂*I₂²+ x₃*I₃²=10*13.28²-16*8.3²=661

(3693/3693)-(3642/3693)=(1-0.98)*100=2%

(661/661)-(644/661)=(1-0.97)*100=3%

U_R1 =R₁* I₁ =10*(13.01+j2.3)=130.1+j23=132.11e^j9

U_x1 =jx₁* I₁ =-j10*(13.01+j2.3)=-j130.1+23=23-j130.1B

U_R2 = R₂* I₂ =12*(8.05-j1.82)=96.6-j21.84

U_x2 =jx₂* I₂ =j16*(8.05-j1.82)=29.12-j128.8

U_R3 =jx₃* I₃ =25*(5.04+j4.24)=126+j10.6

Задача №3

В трехфазную сеть с симметричной системой линейных напряжений Uл включен потребитель, фазы которого имеют сопротивления. По данным таблицы 4.3, с учетом положения выключателей В4-В5 определить: схему соединения потребителей «треугольником», «звездой» без нейтрального или с нейтральным проводом; характер нагрузки (симметричный или несимметричный), фазные, линейные токи.

U_В =380e^-j120=-190-j326.8

U_C =380e^-j120=-190+j326.8

Y_a=1/R₁=1/8 Ом

Y_б=1/Х_l2=1/j6 Ом

Y_с=1/jХ_c=1/-j12Ом

UnN = (U_A * Y_a + U_в * Y_b + U_C * Y_c) / (U_A + U_B + U_c)=(1/8*380+1/j6*(-190-j326.8)-1/j12*(-190+j326.8))/(1/8+1/j6-1/j12) = = = = = 268e^{j18 8}=

=-283.5-j37.2

U_a = U_л - UnN =380+283,5+j37.2=663.5+j37.2=664.5e^j2

U_b =-190-j326.8-(-283.5-j37.2)=93.5-j289.6=304.3e^-j72

U_с = U_С - UnN =-190+j326.8+283.5+j37.5=93.5+j364.3=376.1e^j75

I_a = U_a /R_a=663.5+j37.2/8=82.9+j4.65=83e^j3

I_b = U_b /-jX_l=50.7e^-j162=-48.1-j15.2

I_c = U_c /jX_c=31.3e^j165

S_a = U_a * I_a ^*=(663.5+j37.2)*(82.9-j4.65)=54832-j0

S_b = U_b * I_b ^*=93.5-j289.6*50.7e^j162=15428e^j90=0+j15428

S_c = U_c * I_c ^*=31.3e^-j165*376.1e^j75=11771.9e^-j90=0-j11771.9

S = S_a + S_b + S_c =54832+j15428-j11771.9=54832-j3711

P=P₁+ P₂+ P₃=R₁*I₁²+ R₂*I₂²+ R₃*I₃²=8*(6872.4+j770.9-21.6) = =54800+j6167.2=55145e^j6

Q=X_l2*I₂²+ X_l3*I₃²=15422-11756=3666

Задача №4

Потребители электрической энергии питаются от трехфазного двух обмоточного понижающего трансформатора с номинальной мощностью Sн при номинальном первичном U1н и вторичном U2н линейных напряжениях с номинальной частотой f=50Гц.Технические данные трансформатора: потери мощности при холостом ходе Ро, ток холостого хода Iо%, потери мощности при коротком замыкании Рк, напряжение короткого замыкания Uк%. Способ соединения обмоток трансформатора «звезда».

Дано: Тип ТС3-630/6-10 S1=630 кВ U1=6 кВ U2=0.23 кВ P0=2000 кВт Pk=7.3 кВт Uk=5.5 % I=1.5 %

Решение: I1н= = 60.62 A   I1x=0.07*60.62=4.24 A cosφ1x=Px/√3*U1н* I1x=2000/√3*6000*4.24=0.0453 φ1x=87° Находим угол магнитных потерь δ=90°- φ1x=90°-87°=3°

Определяем сопротивление обмоток

а) короткое замыкание

Z_k=U_kф/I_kф= * / I_1н=3,14

R_k= P_k/3 I_1н²=7300/1116=0,66

X_k=√(Z_k²-R_k²)=3.06 Ом

б) первичные обмотки

R₁= R₂= R_k/2= 0.66/2=0.33 Ом

X_d1= X_d2= X_k/2=3.06/2=1.53

в) вторичные обмотки

n=U_1н/ U_2н=6*1000/0.23*1000=26

P₂= P₂/n²=0.33/26=4.8*10^-4

X_d2= X_d2/n²=1.53/26²=2.2*10^-3

Z₀= U_1нф/I_1xф=6000/√3*4,24=817

R₀= P₀/3*I_1x²=2000/3*4,24²=37

X₀=√(Z₀²- R₀²)=√(817²-37²)=816.2

∆U₂%=β(U_acosφ₂+U_asinφ₂)

U_A%=U_k*R_k/Z_k=5.5*0.66/3.14=1.15

U_P%=√((U_k%)²+(U_a%)²)=√(5.5²-1.5²)=5.4

β= I₂/I_2н=2I_2н/ I_2н=2

∆U₂%=2*(1.15*cos(-90°)+5.4*sin(-90°))=10.8

∆U₂%=2*(1.15*cos(-60°)+5.4*sin(-60°))=-8.14

∆U₂%=2*(1.15*cos(-30°)+5.4*sin(-30°))=-3.44

∆U₂%=2*(1.15*cos(0°)+5.4*sin(0°))=2.3

∆U₂%=2*(1.15*cos(30°)+5.4*sin(30°))=7.36

∆U₂%=2*(1.15*cos(60°)+5.4*sin(60°))=10.42

∆U₂%=2*(1.15*cos(90°)+5.4*sin(90°))=10.8

Задача №5

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором единой серии АИР имеет номинальные данные, указанные в таблице 4.5. Номинальные: линейное напряжение питающей сети U1н, частота питающего тока f=50Гц, мощность на валу Р2н, синхронная частота вращения магнитного поля n1, скольжение ротора Sн, КПД, коэффициент мощности cos , кратности: Кi=I1n/I1н-пускового тока I1n к номинальному I1н, 𝛌n=Mn/Мн-пускового момента Mn к номинальному Мн, 𝛌min=Mmin/Мн-минимального момента Mmin к номинальному Мн, 𝛌к=Мк/Мн-критического момента Мк к номинальному Мн.

I_1n=K_i*I_1н=5*1.65=8.25A

Определить частоту в роторе в момент пуска f_2н и при темп. нагрева f_2н

f₂=S*f₁, f_2n=1*f₁=f₁=50 Гц

f₂=S_н* f₁=0,09*50=4,5 Гц

Находим число пар полюсов обмоток статора

n₁=60f₁/P, P=60f₁ / n₁ = 60*50/1500=2

Определяем угол частоты вращения магнитного поля ω₁ и ротора ω_2н

ω₁=2pi*f₁/P=2*3.14*50/2=157 Рад/с

ω_2н=2pi* n_2н/60=2*3.14*1357/60=142 Рад/с

Находим активную мощность потребителя двигателя из цепи

P_1н= P_2н/Ƞ=0,55/0,7=0,78 кВт

Z_k=U_1н/√3*I_1н=380/√3*8,25=26.6 Ом

R_k=26.6*0.7=18.62

S_k= S_н*(_k +√ (𝛌_k-1))=0.09*(2.2+1.9)=0.369

M= = = =8.4

M=16.8*(0.6/0.369+0.369/0.6)=7.5

M=16.8*(0.8/0.369+0.369/0.8)=6.4

M=16.8*(0.1/0.369+0.369/0.1)=5.6

M_н=16.8*(0.09/0.369+0.369/0.09)=3.8

Список литературы:

http://model.exponenta.ru/electro/0060.htm;

http://studopedia.org/1-17731.html;

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B8%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80;

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80;

http://go-radio.ru/dinistor.html