Тимофеев А.С

Т41 Электронные и электрические аппараты Часть 1: учеб. пособие / А.С. Тимофеев; СибГИУ. – Новокузнецк, 2007. −149 c.

Учебное пособие состоит из двух частей, первая часть

посвящена силовым полупроводниковым и комбинированным аппаратам, вторая часть − электрическим аппаратам.

В первой части пособия рассмотрены электрофизические процессы, происходящие в силовых полупроводниковых приборах, дан анализ их характеристик в статических и динамических режимах работы. Описаны основные схемы полупроводниковых аппаратов постоянного и переменного тока, режимы их работы, эксплутационные характеристики и области применения.

Предназначено для студентов всех форм обучения специальности 140601 − Электромеханика, специальности «Электромеханика в горном производстве»

УДК 539.107.5(075.8)

Ó Сибирский государственный

индустриальный университет, 2007

Ó Тимофеев А.С., 2007

СОДЕРЖАНИЕ ………………………………………………….……3

ПРЕДИСЛОВИЕ ………………………………………………...……5

1 РАЗВИТИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЭЛЕКТРОАППАРАТОСТРОЕНИЯ ……………………………….6

1.1 Общая характеристика функциональных свойств

полупроводниковых аппаратов…………………..…………...………6

1.2 Классификация полупроводниковых аппаратов и

предъявляемые к ним требования………………….………..……....10

1.3 Область применения полупроводниковых аппаратов

полупроводниковых аппаратов и перспективы их развития…...….14

2 ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ.. …………..………….19

2.1 Принцип действия тиристора………………..………….....19

2.2 Технология и конструкции диодов и тиристоров….....…..25

2.3 Тепловые параметры силовых полупроводниковых

приборов................................................................................................32

2.4 Параметры силовых полупроводниковых приборов

по току и напряжению …………………………………………….....35

2.5 Характеристики управления……….………………………40

2.6 Динамические параметры и характеристики……………..43

3 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ………………………………………………. ….....47

3.1 Общие принципы создания полупроводниковых

аппаратов постоянного тока………………………………………....47

3.2 Быстродействующий тиристорный выключатель

постоянного тока……………………………………..…………….....51

3.3 Способы снижения коммутационных перенапряжений в аппаратах постоянного тока…….……………………………….…..57

3.4 Основные варианты исполнения полупроводниковых

аппаратов переменного тока……………………………..……..…....64

3.5 Тиристорный контактор переменного тока с управлением от анодного напряжения………………………………….……..…...69

3.6 Комбинированные контактно полупроводниковые

аппараты……….……………………………………………………...73

3.7 Параллельное соединение полупроводниковых приборов

в силовых блоках аппаратов…………………………………………82

4 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ АППАРАТЫ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ……………………………………………….. …....90

4.1 Общая характеристика полупроводниковых

аппаратов высокого напряжения …..……………………...………...90

4.2 Последовательное соединение полупроводниковых

приборов в высоковольтных блоках………………………………...95

4.3 Комбинированные аппараты на основе воздушных

выключателей…………………………………………...…………...102

5 РЕЖИМЫ РАБОТЫ СПП В СХЕМАХ КОММУТАЦИОННЫХ И ЗАЩИТНЫХ АППАРАТАХ …….108

5.1 Общая характеристика режимов работы и механизмов

отказов СПП в схемах полупроводниковых аппаратов….….........108

6 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ АППАРАТАМИ……………………………………………………. 115

6.1 Основные требования к системам управления………....115

6.2 Принципы импульсного управления……………………119

6.3 Транзисторные и трансформаторные схемы управления

в аппаратах низкого напряжения……………………………..…...126

6.4 Формирователи управляющих импульсов на

основе тиристоров……………………………………………..……132

6.5 Системы управления тиристорных аппаратов

высокого напряжения………………………………………..……...137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……….………………………………...……….…147

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ……………………….….148

ПРЕДИСЛОВИЕ

В учебном пособии рассмотрены теоретические основы разработки полупроводниковых и комбинированных аппаратов. Изложение указанных вопросов базируется на при­менении элементов и устройств, составляющих основу современ­ного полупроводникового аппаратостроения. Учебное пособие написано в полном соответствии с действующей учеб­ной программой и предназначено для студен­тов специальности 140601− Электромеханика, специализации «Электромеханика в горном производстве» по дисциплине «Электрические и электронные аппараты».

Основное внимание в учебном пособии уделе­но раскрытию физической сущности рассматриваемых вопросов и изложению их в доступной форме.

Интенсивное развитие силовой полупроводниковой техники определило появление целого ряда новых научно-технических направлений в развитии электротехнической промышленности. Появилась возможность создания коммутационных и защитных аппаратов с быстродействием и коммутационным ресурсом, недопустимых для традиционных электромеханических аппаратов.

В настоящем учебном пособии обобщен накопленный в стране и за рубежом опыт разработки полупроводниковых и комбинированных аппаратов.