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70D电驱动钻机电控系统
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目 录
第1章 电气控制系统的基础知识……………………………………2
1．1可控整流的基本知识……………………………………………………………… 豆豆图书集
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电气控制系统的基础知识
1．1可控整流的基本知识
在电驱动钻机的电气控制部分，包括主电路在内的许多直流电源是通过可控整流而得到的。可控整流是指在交流电压不变的情况下，可以控制直流输出电压的大小。
1晶闸管的结构与工作原理
晶闸管俗称可控硅，是一种功率半导体器件。由于它具有控制特性好、效率高、寿命长和体积小等一系列优点，应用日益广泛。晶闸管的结构特点是具有PNPN四层半导体材料，它的机械外形图与符号如图l一1所示。其中图l—l(A)为平板式结构，图l—l(B)和图1—1(C)为螺旋式结构，图1—1(D)为电气符号。
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晶闸管的内部结构原理图如图1—2所示。在阳极和阴极之间只有三个PN结J1、J2和J3，这种结构使晶闸管具有可控的正向导电特性，即给品闸管阳极对阴极加上正向电压时，它还不能导电，元件呈正向阻断状态。要使晶闸管正向导通，除了在阳极与阴极之间加上正向电压外，还必须同时在门极与阴极之间加上一定的正向门极电压Ug，有足够的门极电流Ig流入才行，如图1—3（a）所示。就是说，门极对元件导通与否起着控制作用。门极使晶闸管导通的过程称为触发。晶闸管一旦触发导通后，门极就失去对它的控制作用。因此通常在门极上只要加上一个正向脉冲电压即可触发晶闸管管导通，但无法使它关断。要使已经导通的晶闸管恢复阻断，可降低阳极电源Ea，或增大负载电阻Rd，使流过晶闸的阳极电流Ia减少，当Ia减小至约几十毫安时，它突然降到零。这时如果再增加Ea或减少Rd，Ia仍然为零，表明晶闸管已经恢复阻断。当门极断开时，维持晶闸管导通所需要的最小阳极电流叫维持电流Ih。如果Ia<Ih，元件就关断。显然，当阳极电源为交流电压，负载为纯电阻时，在电压波形正半周过零点时，品闸管就自行关断了。
图1-2 晶闸管结构
晶闸管的上述性质需从其内部结构分析。晶闸管可看作由P型半导体与N型半导体交替叠成，它的三个PN结可等效看成由两个晶体管BGl(P1一N1一P2)和BG2(N1一P2一N2)组成，如图1—3(b)所示。当晶闸管阳极加上正向电压后，要使管子导通，关键是使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。从图1—3(c)不难看出，BG1的集电极电流又是BG2的基极电流，BG2的集电极电流同时又是BGl的基极电流。当阳极加上正向电压，一旦有足够的门极电流流入时，由于晶体管的放大作用，形成了强烈地正反馈，表示如下：
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其结果，瞬时使两个晶管饷导通，也就是晶闸管通。导通以后，。
由于正反馈作用，晶闸管导通以后，即使Ig＜0，也不能使其关断。只有设法使Ia<Ih(几十毫安)，导致其内部正反馈无法维持，品闸管才关断。
如果给晶闸管加反向阳极电压，由于不具备形成正反馈的条件，故无论有无门极电压，它都不会导通，只有很小的漏电流。如上所述，晶闸管导通时只有1．5V左右的正向管压降，阻断时只有很小的漏电流。晶闸管只能稳定工作在导通与阻断两种状态，是比较理想的单向无触点开关。只用很小的门极电流就能控制很大的阳极电流导通。
晶闸管最主要的参数是额定电压和额定电流。额定电压是管子能够承受的正反向重复峰值电压(取较小的值)。为了安全，选用元件的额定电压值应比实际工作时可能出现的最大电压大2～3倍。额定电流是正弦半波平均电流。影响允许：管子电流大小的是温度，晶闸管管芯温度称结温，结温的高低山发热和冷却两方面的条件所决定。为了减小发热，应选导通管压降小、反向漏电流小的管子。元件的散热条件：和冷却方式必须符合厂家规定，否则管子容易烧坏。由于晶闸管的过载能力比其它电机电器小得多，·因此选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后，还至少要乘1．5～2倍，使其具有