3 Управляемые электрические вентили и их применение, Пер. с франц., М., «Энергия», 1971. 504 с. с ил.
Книга посвящена газоразрядным и полупроводниковым приборам с релейными характеристиками (тиратроны, тиристоры, однопереходные транзисторы, диоды-переключатели). Даны описания принципа действия приборов с точки зрения их применения, схем управления и последовательного и параллельного соединения приборов. Рассмотрены основные схемы выпрямителей и инверторов, а также другие применения управляемых вентилей.
Книга служит для ознакомления с современной преобразовательной техникой^и предназначается для инженерно-технических работников различных специальностей.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Автор предлагаемой вниманию читателей книги «Управляемые электрические вентили и их применение» Ж. Лекоргийе (J. Lecorguillier) один из старейших французских электротехников, специализирующихся в области преобразовательной техники. Лекоргийе уже в 1926 г. под .руководством известных специалистов Мориса Леблана и Демонтвинье занимался производством и применением тиратронов. Последние годы он сотрудничает в высшей Национальной школе аэронавтики, в лабораториях фирмы Thomson Houston, где работает над исследованием ионных приборов в режиме сверхвысоких частот и над вопросами применения ртутных вентилей и тиристоров. Лекоргийе — автор трех книг по преобразовательной технике, участник многих научно-технических конгрессов и конференций.
Данная книги входит в библиотеку по автоматике издательства Dunod и посвящена газоразрядным и полупроводниковым приборам и их применению, охватывая широкий круг вопросов как в области «силовой», так и в области электроники управления. Рассмотрена вся гамма электрических вентилей (главным образом под углом зрения их применения)—начиная от появившихся еще в начале века и кончая самыми современными, еще только начинающими входить в практику. Такая широта охвата является большим достоинством книги; немаловажным качеством ее следует считать ясность и простоту изложения, отсутствие злоупотреблений формальными математическими выкладками.
Книга, однако, не свободна от некоторых недостатков, в какой-то мере вытекающих из большого разнообразия ее содержания: неодинаковая подробность в изложении отдельных вопросов, иногда конспективность. Некоторые важные для преобразовательной техники вопросы либо не затронуты, либо освещены довольно бегло (например, многофазные автономные инверторы,
преобразователи частоты с непосредственной связью, инверторы с двухступенчатой коммутацией, вентильный электропривод постоянного и переменного т,ока). Иногда автор ограничивается перечнем с кратким описанием приборов и схем, не давая обобщений и систематизации и сравнительных оценок.
В целом книга л о нашему мнению заслуживает внимания и в значительной мере может удовлетворить запросы читателей, интересующихся преобразовательной техникой, так как она дает хорошее представление об основных вопросах преобразовательной техники и их современном состоянии, а по ряду тем содержит конкретные сведения. Книга может оказаться полезной и для студентов.
При переводе принятые в оригинале обозначения и термины заменены получившими распространение в отечественной литературе. Некоторые замеченные неточности и высказывания автора, не соответствующие мировой или отечественной практике, оговорены в примечаниях к тексту.
Редактор перевода
ВВЕДЕНИЕ
Управляемое преобразование электрической энергии может осуществляться двумя основными способами:
а) с помощью амплитудной модуляции;
б) с помощью импульсной модуляции, когда отношение длительности импульса к паузе является переменной величиной.
Амплитудная модуляция осуществляется с помощью управляемого прибора, сопротивление которого изменяется при воздействии управляющего сигнала на его управляющий электрод, например на сетку в электронном триоде или на базу в транзисторе.
Коэффициент полезного действия таких схем всегда невелик. В 1921 г. Maurice Leblanc предложил принцип импульсной модуляции и выдвинул идею использования электронных триодов, работающих в ключевом режиме. Для того чтобы регулировать, например, среднее значение тока, он предложил разбить ток с помощью электронных вентилей на отрезки переменной длительности, разделенные паузами. При этом управление вентилями позволяет устанавливать только два их состояния: непроводящее и полностью проводящее.. В этом случае к. п. д. увеличивается, так как в состоянии проводимости внутреннее падение напряжения в вентиле мало.
Leblanc предложил также осуществить инверторы, включаемые подобно выпрямителям по нулевым схемам, причем на управляющие сетки грехэлектродных вентилей подаются прямоугольные импульсы, приводя поочередно вентиль в состояние проводимости.
Появление тиратронов, игнитронов, однооперацион-ных и двухоперационных тиристоров придало вновь большое значение этим способам преобразования электрической энергии.
Существует, однако, принципиальная разница между полностью управляемым электронным вентилем и при-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.............. 3
Введение .............. 5
Глава лервая. Конструкции и характеристики различных
электрических управляемых вентилей..... 8
1-1. Тиратроны и ртутные вентили...... 8
а) Общие понятия......... 8
б) Некоторые типичные конструктивные схемы тиратронов ............ 14
в) Характеристики ионных вентилей..... 21
г) Внутренние потери, коммутация..... 32
Литература.............. 37
1-2. Характеристики некоторых типичных приборов . . 37
а) Тиратроны с саморазогревающимся катодом . . 37
б) Тиратроны тлеющего разряда..... 38
Литература.............. 45
1-3. Игнитроны............ 45
а) Общие понятия, рабочий цикл..... 45
б) Работа игнитрона в режиме периодически повторяющегося выпрямления....... 52
в) Способы управления зажигателен .... 53
г) Характеристики зажигателен...... 54
Литература.............. 54
1-4. Различные приборы......... 55
а) Экситро'н........... 55
б) Строботрон........... 55
в) Капаситрон . .......... 56
г) Сендитрон........... 57
д) Артатрон ........... 57
Литература.............. 58
1-5. Полупроводниковые приборы...... 58
а) Общие понятия........ 58
б) Диоды и транзисторы........ 59
в) Однопереходный транзистор (ОПТ) .... 62 Литература.............. 69
1-6. Переключающие диоды ........ 69
а) Динистор или трехпереходный диод .... 69
б) Симметричные (двусторонние,) диодные переключатели ............ '
Литература.............. ^4
1-7. Тиристоры............ 'j!
а) Общие понятия.......... ^5
б) Влияние скорости нарастания прямого напряжения '°
в) Максимально допустимое прямое напряжение в переходных режимах (/у = 0)...... Z?
д) Внутреннее падение напряжения и Электрически* потери при протекании прямого тока ЛеКТрические
е) Время установления проводимости, или' ВПРМП включения, время задержки и время напяг Р
ж) Время восстановления . Р наРастания 85
з) Электрические потери в тиристоре ' ' ' ' 88 ._тураТИРИСтаРЫ. С ДВУМЯ /пРав™"и электродами g
1-8. Сводная таблица параметров некотоп'ыу 'тип,, ' ' !0°
.-9. Полное™, управляемые W^^JeTS" Ш1
Литература .... ''"••• Ю4
' '0. Прерыватель для неоновой'лампы' ' ' ' ' ' !™
тура . . 108
1. Тиристоры-прерыватели ' (двухоперационные тиристо! ''°
Литература ....'......• • • . ПО
1-12. Фототиристоры . '"''••••. 115
Литература.....'_ '•••••. 115
1-13. Магнитодиод . ........ 117
Литература . '"''••-. 117
М4аГсГисеторДВУСТОРОИНИе' (—ричные) ' тиристоры Ц?
б) Триак ... ''••••• 117
Литература.....'''''•••> 118
1-15. Устройства охлаждения' ..''''•• 121
а) Тепловое сопротивление _'''''•• 121
б) Тепловая емкость . ''"'••• 121
в) Полное или переходное тепловое' сопротивлрнчё ' 121
г) Полное или переходное тепловое Топротаменн' 122 при охлаждении ^""Р"тивление
„\п____» ' • •-.. Юл
короткой
е) Охладители . . ''•••-. 125
Литература . . ''''••••. 126
Пр°блемы защить,' полупроводниковых ве,,: '3'
а) Защита от токовых перегрузок
б) Защита от перенапряжений ' ' • • • 132
Литература....._ '•••-. 142
г ' ' ' • • 147
Глава вторая. Последовательное и паоалИР!».„««
чение. Процессы управления, фазосме^а^Г «^ ыя 2-1. Последовательное включение вентилей ' '
а Последовательное включение тиристоров ' ' ' I48
6) Схемы упоавления для последовательно включен-' Ш
Литература
166 вентилей 171
2-3. Системы управления.....• • • . 176
' ' ' ' 176
V.HU1JFU......
2-2. Параллельное включение вентилей '
а) Общие понятия . ' '
б) Параллельное включение'ионных приборов '
в) Параллельное включение полупрово'дниГвы.х вен
а) Управление с помощью напряжения смещения . 177
б) Управление с помощью сдвига фазы сеточного напряжения .......* . 179
в) Синусоидальные фазосмещатели..... 181
г) Электрическое управление синусоидальными фазо-смещателями.......... 189
Литература.............. 194
2-4. Формирователи импульсов....... 194
а) Однофазные формирователи . . .... 194
б) Многофазные формирователи...... 200
Литература.............. 201
2-5. Фазосмещатели-формирователи . . .... 202
а) Механические устройства....... 202
б) Схемы, построенные на комбинации из индуктив-ностей и диодов......... 203
в) Системы из индуктивностей с прямоугольной петлей и диодов (магнитные усилители) .... 206
г) Пик-трансформатор........ 212
Литература.............. 214
2-6. Релаксационные фазосмещатели...... 214
а) Система типа «Транзитрон»...... 215
б) Фазосмещатели на однопереходных транзисторах (ОПТ)............ 216
Литература.............. 233
2-7. Многофазные фазосмещатели...... 233
а) Общие понятия......... 233
б) Автотрансформатор-фазосмещатель .... 234 в) Фазосмещатель Dehors'a . ...... 235
Литература.............. 235
Глава третья. Управляемые выпрямители. Защита запиранием сеток. Ведомые сетью инверторы. Триггерная схема . 236
3-1. Управляемые выпрямители....... 236
а) Общие понятия......... 236
б) Формулы и характеристики...... 237
в) Некоторые замечания, касающиеся коэффициента мощности управляемого выпрямителя . . . 242
г) Трехфазная мостовая схема...... 243
Литература.............. 246
3-2. Смешанные (несимметричные) мосты .... 246
а) Однофазный мост......... 248
б) Трехфазный смешанный (несимметричный) мост _,.
в) Применение буферного диода...... ^59
Литература.............. „Чр
3-3. Некоторые устройства управления..... -^
а) Одновременное управление тиристорами . . • ^
Литература.............. fig
3-4. Системы защиты..........
а) Защита ионного выпрямителя блокировкой управляющих сеток и приложением отрицательного на-пряжения...........
б) Защита выпрямителя быстрым переводом его
в инверторный режим......." 97П
в) Обнаружение повреждений...... ?l;r
г) Реле............. 1и
500
д) Устройства автоматического повторного включения
выпрямленного напряжения...... 274
Литература.............. 276
3-5. Ведомый (зависимый) инвертор ..;... 276
а) Принцип действия......... 277
б) Различные схемы ведомых (зависимых) инверторов ............. 296
Литература.............. 297
3-6. Запирание управляемого вентиля с помощью заряженного конденсатора. Триггер..... 298
а) Общие понятия.......... 298
б) Мощный триггер......... 299
Глава четвертая. Автономные инверторы . . . . 317
4-1. Однофазный параллельный инвертор .... 317
а) Катодная индуктивность равна нулю . . . . 319
б) Бесконечно большая катодная индуктивность . 319
в) Анализ работы параллельного однофазного инвертора при конечном значении отношения a>Ld/R . 328
г) Нагрузка носит индуктивный характер, в цепи постоянного тока включена большая катодная индуктивность .......... 339
4-2. Параллельный инвертор, работающий в режиме прерывистого тока, с синусоидальным выходным напряжением ............ 349
а) Общие понятия......... 349
б) Метод первой гармоники....... 351
4-3. Однополупериодный инвертор с резонансной нагрузкой ............ 362
4-4. Последовательный инвертор....... 364
а) Последовательный инвертор с одним конденса-
тором ............ 364
б) Последовательный инвертор с разделенной емкостью (инвертор-удвоитель) ...... 364
4-5. Последовательно-параллельные автономные инверторы ............. 375
а) 'Принципиальная схема....... 376
б) Схема с двумя трансформаторами .... 377
в) Применение трехстержневого трансформатора . 377 4-6. Инверторы с выпрямителями обратного тока и квазипрямоугольным выходным напряжением . . . 379
а) инвертор с встречно-параллельными диодами . 379
б) Сравнение различных принципов ..... 381
в) Схема Мае Миггау'я........ 382
4-7. Модернизированная схема Мае Миггау'я . . . 396 4-8. Инвертор с последовательными (отсекающими) дио-
, дами ............. 398
4-9. Синусоидальные однофазные инверторы . . . 399
а) Инвертор Salters'a......... 399
б) Синусоидальный инвертор с одним тиратроном и колебательным контуром....... 400
в) Трансформатор — аттенюатор высших гармоник Lowry ............ 402
4
а) Схемы инверторов, образованные непосредственно
на базе схем выпрямления...... 402
б) Схема Лекоргийе.......'. 403
в) Инверторы Stumpe и Martinat'a.....405
г) Инверторы — генераторы пачек импульсов . . 406
д) Новый метод запирания тиристора .... 407
е) Высокочастотный многоячейковый инвертор . 408 4-11. Трехфазные инверторы........ 409
а) Трехфазный инвертор с гармонической коммутацией ............ 409
б) Трехфазный последовательно-параллельный инвертор Demontvignier........ 410
в) Трехфазный мостовой инвертор..... 410
г) Система управления мостовым инвертором . . 410 Литература............. 411
Глава пятая. Различные применения управляемых вентилей .............. 413
5-1. Статический преобразователь постоянного тока . 413
5-2. Делители частоты.......... 414
5-3. Фазорасщепители.......... 420
а) Преобразователь по схеме двойная звезда . . 420
б) Преобразователь по схеме звезда с встречно-параллельным включением вентилей .... 423
в) Преобразователь с непосредственным включением вентилей, соединенных встречно-параллельно . 425
5-4. Ключи постоянного тока (прерыватели) . . . 425
а) Ключ постоянного тока с разделяющей катушкой 426
б) Схема Morgan'a......... 428
в) Ключ постоянного тока Wagner'a .... 429 5-5. Выпрямители, регулируемые на стороне постоянного
тока ............ 430
5-6. Регулятор переменного тока....... 432
а) Регулятор с одним управляемым вентилем . . 432
б) Регулятор с встречно-параллельным включением ' вентилей ........... 432
в) Регулятор с промежуточным трансформатором 437 5-7. Двигатели и генераторы, коммутируемые вентилями,
работающими в ключевом режиме..... 437
а) Трехфазный двигатель Alexanderson'a, скорость вращения которого изменяется от нуля до синхронной ............ 438
б) Двигатель Brown Boveri....... 439
в) Бесколлекториый двигатель постоянного тока
с .предварительным разгоном...... 440
г) Примечание........... 441
д) Бескольцевой генератор переменного тока Remy
Цена: 300руб.
