雙向可控硅在油料化驗(yàn)電器中的應(yīng)用及其檢測(cè)

郝敬團(tuán) 孫元寶 劉廣龍 季 峰 楊宏偉 孟慶樞

（1.徐州空軍學(xué)院，徐州 221000；2.73825部隊(duì)，徐州 221116）

雙向可控硅在油料化驗(yàn)電器中的應(yīng)用及其檢測(cè)

郝敬團(tuán)1孫元寶1劉廣龍1季 峰1楊宏偉1孟慶樞2

（1.徐州空軍學(xué)院，徐州 221000；2.73825部隊(duì)，徐州 221116）

分析雙向可控硅的特性、交流調(diào)壓的電路原理，介紹可控硅在油料化驗(yàn)電器調(diào)壓電路中的應(yīng)用、常見(jiàn)故障分析及其質(zhì)量判斷。

雙向可控硅；調(diào)壓；檢測(cè)

雙向可控硅是一種新型的半導(dǎo)體導(dǎo)電開(kāi)關(guān)，它具有耐壓高、體積小、質(zhì)量輕、功耗低、效率高、壽命長(zhǎng)、動(dòng)作快以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、電機(jī)調(diào)速、功率負(fù)載的調(diào)壓及穩(wěn)壓、變頻及控制等方面。目前，可控硅在油料化驗(yàn)電器中應(yīng)用比較廣泛，如電熱套、水份測(cè)定儀、蒸餾測(cè)定儀、閃點(diǎn)測(cè)定儀、油浴滴點(diǎn)測(cè)定儀調(diào)節(jié)溫升速率，寬溫度滴點(diǎn)測(cè)定儀、腐蝕測(cè)定儀恒溫控制等均采用雙向可控硅調(diào)壓控制，本文介紹采用雙向可控硅作為控溫核心器件來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的電路及其檢測(cè)。

1 雙向可控硅的特性

雙向可控硅是五層半導(dǎo)體元件，共有4個(gè)PN結(jié)。在分析其工作原理時(shí)，可以將其看作是由2個(gè)單向可控硅反向并聯(lián)，只有一個(gè)控制極的三個(gè)接線端子的元器件，其等效圖解如圖1所示。

圖1 雙向可控硅的等效圖解

不管在T1電極、T2電極加上何種極性的電壓，只要在控制極G輸入1個(gè)觸發(fā)脈沖，雙向可控硅均可導(dǎo)通，由于雙向可控硅正、反特性具有對(duì)稱性，所以它可在任何方向?qū)?，是一種理想的交流開(kāi)關(guān)。一旦可控硅導(dǎo)通后，即使控制極G的電流消失，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)?？煽毓杈哂袑?dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，控制系統(tǒng)正是利用可控硅的這種特性來(lái)調(diào)壓。

2 雙向可控硅交流調(diào)壓電路原理

2.1 電路原理

雙向可控硅交流調(diào)壓電路原理如圖2所示。圖中F為熔斷器，對(duì)整個(gè)線路起保護(hù)作用，RL是負(fù)載電熱絲，R1和C1起到濾波作用，它對(duì)于電路中的尖脈沖等干擾超過(guò)額定的數(shù)值量都能有效地吸收。采用一種常用的觸發(fā)電路，即雙向觸發(fā)二極管VD觸發(fā)雙向可控硅SCR進(jìn)行調(diào)壓。

當(dāng)調(diào)壓器接入交流電時(shí)，交流電源的在正半周時(shí)，通過(guò)負(fù)載電阻RL、電位器W、電阻R2、R3向電容C1、C2充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到雙向觸發(fā)二極管（VD管）的峰值電壓時(shí)，雙向觸發(fā)二極管（VD管）由截止變?yōu)閷?dǎo)通,進(jìn)而觸發(fā)雙向可控硅SCR的控制極，使可控硅導(dǎo)通，電熱絲RL通電加熱?？煽毓鑼?dǎo)通后的管壓降至很低（一般＜1V），電容 C2、C3兩端電壓下降到很小數(shù)值，當(dāng)電源電壓下降到零時(shí)，雙向可控硅截止，電熱絲RL停止工作。

當(dāng)交流電源在負(fù)半周時(shí)，通過(guò)負(fù)載電阻RL、電位器 W、電阻 R2、R3向電容 C1、C2反向充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到雙向觸發(fā)二極管（VD管）的峰值電壓時(shí)，雙向觸發(fā)二極管（VD管）由截止變?yōu)閷?dǎo)通,進(jìn)而觸發(fā)雙向可控硅SCR的控制極，使可控硅也導(dǎo)通，電熱絲RL也通電加熱?？煽毓鑼?dǎo)通后的管壓降很低（一般＜1V），電容 C2、C3兩端電壓下降到很小數(shù)值，當(dāng)電源電壓上升到零時(shí)，雙向可控硅截止，電熱絲RL停止工作。如此周而復(fù)始。

改變電位器W的阻值可以改變電容的充放電速率，從而改變雙向可控硅的導(dǎo)通角，即改變負(fù)載上的輸出電壓，達(dá)到實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)溫升速率的目的。

圖2 雙向可控硅交流調(diào)壓電路原理

2.2 電子元器件參數(shù)

各參數(shù)如下：

3 雙向可控硅發(fā)生故障后常見(jiàn)現(xiàn)象

雙向可控硅偶爾也會(huì)出點(diǎn)狀況，發(fā)生故障后的儀器常見(jiàn)現(xiàn)象主要有以下三種情況：

（1）如果化驗(yàn)儀器溫升速度較慢，調(diào)節(jié)電位器旋鈕，顯示電壓只有一半可調(diào)，如在0～110V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，110～220V范圍內(nèi)不能連續(xù)調(diào)節(jié)；或者電壓在0～110V范圍內(nèi)不可連續(xù)調(diào)節(jié)，而在110～220V可連續(xù)調(diào)節(jié)。這是由于雙向可控硅中的某一方向損壞斷路所致。

（2）如果化驗(yàn)儀器溫升速度較快，電爐絲紅熱且亮度較高，調(diào)節(jié)電位器旋鈕，電壓始終為220V，不可連續(xù)調(diào)節(jié)。這是由于雙向可控硅雙向損壞短路所致。

（3）如果化驗(yàn)儀器沒(méi)有溫升，電爐絲不紅熱，調(diào)節(jié)電位器旋鈕，電壓始終為0V，不可調(diào)節(jié)。這是由于雙向可控硅雙向損壞斷路所致。

4 雙向可控硅的質(zhì)量檢測(cè)

如果發(fā)現(xiàn)以上故障，應(yīng)對(duì)雙向可控硅電極間阻值及觸發(fā)特性進(jìn)行檢測(cè)，判斷其好壞，以BTA16-600B為例。

（1）電極間阻值的測(cè)量

首先斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān),將萬(wàn)用表置于“Ω檔”,量程選為RΧ1K檔，短接測(cè)試儀表的“+”和“-”端兩表筆校表,使指針歸零。斷開(kāi)雙向可控硅的控制極G和T1、T2之間的連線，將萬(wàn)用表的一根測(cè)試線連接一電極，另一根測(cè)試線接另一電極，測(cè)量SCR元件極間電阻，對(duì)調(diào)測(cè)試線，反向測(cè)量SCR元件極間電阻，控制極G和T1間正反向電阻應(yīng)為幾百歐，如果電阻接近零，表明SCR損壞?？刂茦OG和T2間正反向電阻應(yīng)為無(wú)窮大，如果電阻接近零，表明SCR損壞。T1和T2間正反向電阻應(yīng)為無(wú)窮大，如果接近零，表明SCR損壞。

（2）觸發(fā)特性檢測(cè)

如果控制極G和T1間正反向電阻為幾百歐，控制極G和T2間正反向電阻為無(wú)窮大，T1和T2間正反向電阻為無(wú)窮大，還需進(jìn)一步檢測(cè)其觸發(fā)性，將萬(wàn)用表置于“Ω檔”,量程選為RΧ1檔,短接測(cè)試儀表的“+”和“-”端兩表筆校表,使指針歸零。將萬(wàn)用表的負(fù)表筆測(cè)試線連接T1極,正表筆測(cè)試線接T2極,此時(shí)阻值為無(wú)窮大，用導(dǎo)線將T2控制極G相連，相當(dāng)于給G極加上負(fù)觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)所測(cè)阻值應(yīng)為幾百歐姆，證明雙向可控硅已觸發(fā)導(dǎo)通，將T2控制極G斷開(kāi)，電阻值若保持短時(shí)不變，說(shuō)明雙向可控硅在T2→T1方向上能維持導(dǎo)通狀態(tài)。在將萬(wàn)用表的正表筆測(cè)試線連接T1極，負(fù)表筆測(cè)試線接T2極，此時(shí)阻值為無(wú)窮大，用導(dǎo)線將T2控制極G相連，相當(dāng)于給G極上加上正觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)所測(cè)阻值應(yīng)為幾百歐姆，證明雙向可控硅已觸發(fā)導(dǎo)通，將T2與控制極G斷開(kāi)，電阻值若保持短時(shí)不變，說(shuō)明雙向可控硅在T1→T2方向上能維持導(dǎo)通狀態(tài)，具有雙向觸發(fā)性能，可控硅完好。

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On the Application and Testing of Bidirectional Thyristor in Oil Testing Appliances

HAO Jing-tuan1SUN Yuan-bao1LIU Guang-long1Ji Feng1YANG Hong-wei1MENG Qing-shu2

(1.Xuzhou Air Force Academy,Xuzhou 221000;2.Army 73825,Xuzhou 221116)

The paper analyzes the features of bidirectional thyristor and the working principle of AC voltage regulator.The application of silicon-controlled rectifier in the circuit of the oil testing appliances is introduced.The common faults and quality judgment are also discussed.

bidirectional thyristor；voltage rectification；testing

TE624

A

1673-1980（2011）06-0157-02

2011-07-30

郝敬團(tuán)（1974-），男，江蘇徐州人，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)閮x器分析。