Презентация Электроприборы будущего. Smart технологии онлайн

Содержание слайда: Электроприборы будущего. Smart технологии.

Содержание слайда: Силовые полупроводниковые приборы Силовая электроника — область электроники, связанная с преобразованием электрической энергии, управлением ей или её переключением без управления (включением и отключением).  В случае с силовой техникой в первую очередь ставится задача уменьшения потери энергии при передаче.

Содержание слайда: Основные классы СПП Диод - это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении – от анода к катоду. Тиристор -это полупроводниковый прибор, работающий в двух устойчивых состояниях – низкой проводимости (тиристор закрыт) и высокой проводимости (тиристор открыт). Симистор (Тиристор симметричный)-проводит ток в обоих направлениях. Стабилитрон - это полупроводниковый диод, падение напряжения на котором мало зависит от протекающего тока. Транзистор - это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей.

Содержание слайда:  Силовые полевые транзисторы Транзистор – электронный прибор на базе полупроводникового кристалла, обладающий тремя или более выводами, необходимый для преобразования и генерирования электрических колебаний. Изобретен в 1948 г. Дж. Бардиным, У. Браттейном и У. Шокли. Транзисторы образуют два главных крупных класса: униполярные транзисторы и биполярные транзисторы. В транзисторе есть 3 области с различной проводимостью: электронной (n) и дырочной (р). В зависимости от порядка их чередования выделяют транзисторы n-р-n-типа и р-n-р-типа. С изобретением транзисторов наступил период минимизации размеров радиоэлектронной аппаратуры на основе достижений быстро развивающейся полупроводниковой электроники. Транзисторы могут работать при низких напряжениях источников питания, потребляя в этом случае токи в несколько микроампер. Мощные транзисторы работают при напряжениях, достигающих 10—30 В, и токах до нескольких десятков ампер, отдавая мощность до 100 Вт.

Содержание слайда: Основные классы транзисторов (по принципу действия) биполярные транзисторы, полевые транзисторы, среди которых наибольшее распространение получили транзисторы типа металл-оксид-полупроводник (МОП) (MOSFET - metal oxide semiconductor field effect transistor), полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом или транзисторы со статической индукцией (СИТ) (SIT - static induction transistor), биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ) (IGBT - insulated gate bipolar transistor).

Содержание слайда: Развитие транзисторов нового поколения полупроводниковых модулей на базе IGBT-структур (биполярные транзисторы с изолированным затвором) на токи до 1600 А, напряжение 1200 В; полупроводниковых ключевых приборов с полевым управлением на основе СИ-транзисторов (транзисторов со статической индукцией) и МОП-транзисторов (полевых транзисторов) с комплексом параметров, не уступающих IGBT.

Содержание слайда: Тиристоры В 1962 г. были созданы первые отечественные силовые тиристоры, называемые тогда управляемыми вентилями (например, ВКДУ-150 — вентиль кремниевый диффузионный управляемый на ток 150 А). Конструктивно тиристор имеет три или более p-n – переходов и три вывода. Во включенном состоянии тиристор подобен замкнутому ключу, а в выключенном – разомкнутому ключу. Кроме анода и катода, в конструкции тиристора предусмотрен третий вывод (электрод), который называется управляющим. Тиристор без управляющего электрода называется динистором. Тиристор предназначен для бесконтактной коммутации электрических цепей.

Содержание слайда: Развитие тиристоров Повышение параметров СПП для тиристоров токов 2500 А при 4400 В и 3500 А при 1000 В, для быстродействующих тиристоров — 2000 А при 2400 В и времени выключения 25–63 мкс и 3000 А при 800 В и времени выключения 8–25 мкс. В последние годы специалисты силового полупроводникового приборостроения работают над созданием следующих СПП: быстродействующих тиристоров с повторяющимся напряжением 2500 В на токи 100–1600 А и временем выключения до 16 мкс; тиристоров на токи 160–200 А, напряжения 500–700 В с временем выключения 1–2 мкс; быстродействующих тиристоров с повторяющимся напряжением 1400 В, работающих при повышенной рабочей температуре до 140–150 °С. Такие тиристоры позволят перевооружить электрифицированный транспорт, решить многие задачи топливно-энергетических отраслей; запираемых тиристоров на импульсный ток до 1250 А, напряжение до 6000 В и запираемых тиристоров с полевым управлением на ток до 250 А, напряжение до 1200 В.

Содержание слайда: Полупроводниковые диоды Это полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, работа которого основана на свойствах p-n - перехода. Основным свойством p-n – перехода является односторонняя проводимость – ток протекает только в одну сторону (от анода к катоду). В 50-е годы появились первые маломощные полупроводниковые диоды на базе германия и кремния . С начала 60-х годов выполнялись исследования и разработки силовых приборов на основе монокристаллического кремния. В конце 50-х годов в лабораториях ВЭИ были созданы первые отечественные кремниевые вентили на токи 200 А (ВК-200). Основные функциональные элементы — p-n-переходы формировались методом сплавления алюминиевой фольги с кремниевыми дисками диаметром 25 мм. В 1961 г. были разработаны вентили серии ВКД (вентили кремниевые диффузионные) на 200 А (диаметр кремниевого диска 25 мм) на напряжения около 1000 В. Это уже позволило комплектовать ими выпрямители электровозов и мотор-вагонные секции электропоездов для эксплуатации на участках железных дорог, питаемых переменным напряжением около 25 кВ.

Содержание слайда: Развитие диодов В схемотехнике силовых полупроводниковых схем сложились типовые узлы, которые служат «строительным материалом» для создания практически любых силовых электронных устройств. Эти типовые узлы выпускаются в виде силовых интегральных модулей, использование которых облегчает задачу инженеров-разработчиков, упрощает монтаж и повышает надежность преобразователей. Получили распространение диодно-диодные модули с последовательным соединением (полумостовые схемы); диодно-тиристорные модули и тиристорно-тиристорные модули (полумостовые управляемые и полууправляемые схемы); диодные и тиристорные группы из трех вентилей с общим анодом (катодом); однофазные и трехфазные мостовые структуры. Силовые модули имеют различное конструктивное решение. Существуют потенциальные и беспотенциальные исполнения; в первых активные элементы соединены с металлическим основанием, во вторых они электрически изолированы керамическими прокладками. Следующим важным новшеством, упрощающим разработку преобразовательных устройств, стала унификация средств сопряжения силовых полупроводниковых вентилей (силовых ключей) с цепями управления.

Содержание слайда: Следующим шагом в развитии элементной базы силовой электроники стали так называемые интеллектуальные (разумные) силовые модули. Следующим шагом в развитии элементной базы силовой электроники стали так называемые интеллектуальные (разумные) силовые модули. Интеллектуальный силовой модуль представляет собой сложную интегральную силовую схему (размер корпуса соизмерим с размером калькулятора). Интеллектуальные модули комплектуются в силовой части биполярными транзисторами, транзисторами с полевым управлением, быстродействующими триристорами. В последние годы активно разрабатываются узлы силовой электроники для источников бесперебойного электропитания; локальных систем регулируемого электропривода (например, частотно-регулируемый асинхронный привод насосов, вентиляторов); корректоров коэффициента мощности для компенсации влияния реактивных и нелинейных нагрузок; преобразователей для источников возобновляемой энергии (солнце, ветер и пр.), а также для утилизации вторичных энергоресурсов; преобразователей для нового вида приводов Switched Reluctance Drive — вентильно-индукторного привода (SRD — ВИП). Ведущими зарубежными фирмами в области силовой электроники, в частности силовых модулей последних поколений, являются «Motorola» (США), «Siemens» (Германия), «Mitsubishi» (Япония), «Semikron» (Германия), IR («International Rectifier», США).