《汽車電工電子》 中職配套PPT課件
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模塊六 可控硅整流充電機(jī)
一、教學(xué)目標(biāo)
1．了解晶閘管的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；
2．能正確用萬用表檢測(cè)晶閘管和單結(jié)晶體管的好壞及極性。
二、課時(shí)分配
本項(xiàng)目共4個(gè)課題，安排2課時(shí)。
三、教學(xué)重點(diǎn)
通過本模塊的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解晶閘管的結(jié)構(gòu)；會(huì)畫晶閘管的電路符號(hào)，能判斷晶閘管的狀態(tài)；了解可控整流電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；了解觸發(fā)電路的組成及工作過程；會(huì)用萬用表檢測(cè)單結(jié)晶體管的特性。
四、教學(xué)難點(diǎn)
1．能區(qū)分可控整理電路與整流電路的異同點(diǎn)。
五、教學(xué)內(nèi)容
課題一 晶閘管
1．結(jié)構(gòu)與符號(hào)
晶閘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）幾種，如圖所示。晶閘管是由四層半導(dǎo)體P—N—P—N疊合而成，形成三個(gè)PN結(jié)，有三個(gè)電極：陽極Ａ、陰極K、和控制極G。
晶閘管外形
晶閘管結(jié)構(gòu)與符號(hào)
2．工作原理
晶閘管的a、k極、指示燈HL、和電源VAA構(gòu)成的回路稱為主回路。晶閘管的g、k極、開關(guān)S和電源VGG構(gòu)成的回路稱為觸發(fā)電路或控制電路。
實(shí)驗(yàn)電路
① 正向阻斷。在圖所示電路中，指示燈不亮，這說明晶閘管加正向電壓，但控制極未加正向電壓時(shí)，管子不會(huì)導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為晶閘管的正向阻斷狀態(tài)。
正向阻斷
觸發(fā)導(dǎo)通
② 觸發(fā)導(dǎo)通。在上圖所示電路中，晶閘管加正向電壓，在控制極上加正向觸發(fā)電壓，此時(shí)指示燈亮，表明晶閘管導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通。
反向阻斷
③ 反向阻斷。在上圖所示電路中，晶閘管加反向電壓，即a極接電源負(fù)極，k極接電源正極，此時(shí)不論開關(guān)s閉合與否，指示燈始終不亮。這說明當(dāng)單向晶閘管加反向電壓時(shí)，不管控制極加怎樣的電壓，它都不會(huì)導(dǎo)通，而處于截止?fàn)顟B(tài)，這種狀態(tài)稱為晶閘管的反向阻斷。
3．導(dǎo)通關(guān)斷條件
（1）晶閘管的導(dǎo)通條件
① 陽極A和陰極K間加正向電壓。
② 控制極G和陰極K間加正向觸發(fā)電壓。
③ 陽極電流IA不小于維持電流IH。
（２）晶閘管的關(guān)斷條件
① 陽極A加反向電壓，或不加觸發(fā)信號(hào)。
② 晶閘管正向?qū)ê?，若令其關(guān)斷，必須減小UA（或使UA反向），使晶閘管中電流小于維持電流。
4．主要參數(shù)
① 額定正向平均電流IT（通態(tài)平均電流）：允許通過晶閘管陽極的工頻頻率正弦波半波電流的平均值。
② 維持電流IH：在控制極開路的情況下，晶閘管維持導(dǎo)通時(shí)的最小陽極電流。正向電流小于IH時(shí)，管子自動(dòng)阻斷。
③ 觸發(fā)電壓UGT和觸發(fā)電流IGT：晶閘管從阻斷到完全導(dǎo)通所需要的最小的控制極直流電壓和電流。
④ 正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM：控制極開路的條件下，允許重復(fù)作用在晶閘管上的最大正向電壓。
5．晶閘管的型號(hào)
根據(jù)機(jī)械工業(yè)部頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)JB1144—75規(guī)定，KP系列普通晶閘管的型號(hào)及含義如下：
K P □ － □ □
第1項(xiàng)：K——晶閘管，P——普通型。
第2項(xiàng)：額定通態(tài)平均電流。
第3項(xiàng)：正反向重復(fù)峰值電壓級(jí)數(shù)。
第4項(xiàng)：通態(tài)平均電壓組別（小于100A時(shí)不標(biāo)級(jí)）。
6．簡(jiǎn)易檢測(cè)
（1）判別電極
萬用表置于R×1 k擋或R×100擋，用萬用表黑表筆接其中一個(gè)電極，紅表筆分別接另外兩個(gè)電極。
（2）PN結(jié)特性測(cè)量
控制極G和陰極K之間，是一個(gè)簡(jiǎn)單的PN結(jié)。用萬用表測(cè)量其正反向電阻，如果兩者有很明顯的差別，則說明該P(yáng)N結(jié)是好的。
（3）觸發(fā)特性測(cè)量
① 萬用表置于R×10擋，紅表筆接陰極k，黑表筆接陽極a，指針應(yīng)接近∞，如圖（a）所示。
② 用黑表筆在不斷開陽極的同時(shí)接觸控制極g，萬用表指針向右偏轉(zhuǎn)到低阻值，表明晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通，如圖（b）所示。
③ 在不斷開陽極a的情況下，斷開黑表筆與控制極g的接觸，萬用表指針應(yīng)保持在原來的低阻值上，表明晶閘管撤去控制信號(hào)后仍將保持導(dǎo)通狀態(tài)。
用萬用表檢測(cè)晶閘管質(zhì)量
課題二 單相可控整流電路
1． 單相半波可控整流電路
單相半波可控整流電路原理圖和工作波形圖
由公式可知：改變控制角α，可改變輸出電壓Uo。
2．單相全波橋式可控整流電路
單相全波橋式可控整流電路原理圖和工作波形圖
工作原理：
① 電壓u為正半周時(shí)T1和D2承受正向電壓。
② 電壓u為負(fù)半周時(shí)T2和D1承受正向電壓
課題三 晶閘管觸發(fā)電路
1．對(duì)觸發(fā)電路的要求
① 觸發(fā)電壓必須與晶閘管陽極電壓同步。
② 觸發(fā)電壓應(yīng)滿足主電路移相范圍的要求。
③ 觸發(fā)脈沖電壓的前沿要陡，寬度要滿足一定的要求。
④ 具有一定的抗干擾能力。
⑤ 觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠大的電壓和功率。
2．單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
（1）單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)和特性
單結(jié)晶體管又叫雙基極二極管，也叫單晶硅管，其結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖所示。
單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)、符號(hào)和等效電路
（a）結(jié)構(gòu)（b）符號(hào) （c） 等效電路
（2）單結(jié)晶體管的伏安特性
單結(jié)晶體管的發(fā)射極電流IE與E、B1間電壓UEB1的關(guān)系曲線稱為單結(jié)晶體管伏安特性曲線，特性曲線的測(cè)試電路如圖所示，方框內(nèi)為單結(jié)晶體管的等效電路。
單結(jié)晶體管特性曲線的測(cè)試
當(dāng)B2、B1間加電源UBB，且發(fā)射極開路時(shí)，A點(diǎn)電位為：
η稱為單結(jié)晶體管的分壓比，其大小由管子的結(jié)構(gòu)決定，一般在0.3～0.9之間，是單結(jié)晶體管的主要參數(shù)之一。
（3）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
單結(jié)晶體管觸發(fā)電路如圖所示。
單結(jié)晶體管張弛振蕩電路
馳張振蕩電路產(chǎn)生的脈沖電壓
3．觸發(fā)電路與主電路的連接
下圖所示為全波橋式可控整流電路，觸發(fā)脈沖是由單結(jié)晶體管振蕩電路產(chǎn)生的。電路元件的作用簡(jiǎn)述如下。
觸發(fā)電路與主電路的連接
（1）變壓器
負(fù)載RL所在的電路稱為主電路，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的是觸發(fā)電路。
觸發(fā)電路和主電路的電壓波形
（2）穩(wěn)壓管
穩(wěn)壓管VDZ的作用是削波穩(wěn)壓，即把電壓uO的頂部削掉，使uO穩(wěn)定在U2，并使波形變成梯形波，如圖所示。
（3）電位器
電位器RP的電阻值與電容C的充電時(shí)間有關(guān)。
（4）溫度補(bǔ)償電阻
電阻R2的作用是補(bǔ)償溫度變化對(duì)單結(jié)晶體管峰值電壓UP的影響。
課題四 可控硅整流充電機(jī)
電氣原理如下：
該充電機(jī)包括主整流電路、 觸發(fā)電路和控制電路三個(gè)部分。
可控硅整流充電機(jī)原理圖
1．主整流電路
主整流電路是用兩個(gè)硅二極管、兩個(gè)可控硅元件組成的單相橋式整流電路，并由220V單相交流電直接供電，不設(shè)置整流變壓器，以提高輸出直流電壓。
2．觸發(fā)電路
觸發(fā)電路是典型的單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路。
3．控制電路
在觸發(fā)電路中，還設(shè)置了電容器C2，它的作用是，當(dāng)三極管V1的基極—發(fā)射極之間電壓升高時(shí)，V1導(dǎo)通，觸發(fā)電路的直流電通過R3，V1向電容器C1充電。如果充電速度加快，電容器C1兩端的電壓上升速度就加快，輸出脈沖就提前，晶體管將提前導(dǎo)通而使充電電壓提高。
六、課后作業(yè)
完成所有課題的學(xué)后測(cè)評(píng)。
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