Znajomość procesów przejściowych w tyrystorze przy wyłączaniu, a szczególnie wartość ładunku przejściowego tyrystorów jest potrzebna przy projektowaniu przekształtników, na przykład dla obliczenia parametrów obwodów tłumienia przepięć. W danych katalogowych rzadko można znaleźć dostatecznie wyczerpujące informacje na temat charakterystyk dynamicznych przy wyłączaniu tyrystorów. Wynika stąd potrzeba uzupełnienia ich pomiarami dodatkowymi.pokazano schemat ideowy układu do pomiaru ładunku przejścio­wego przy wyłączaniu tyrystora. Kondensatory i falowniki Cl i Cl ładowane są dodatnimi połówkami napięć wtórnych transformatorów Tri i Tri przez diody Dl i Dl, osią­gając wartości U_C1 oraz U_C2. Napięcia zasilające kondensatory Cl i Cl są ze sobą w fazie. Wartość maksymalną napięcia U_C1 można regulować przy pomocy auto­transformatora AT. Napięcie U_C2 powinno być większe od U_C1. Badany tyrystor T zostaje wysterowany impulsami bramkowymi z generatora impulsów Gil w okre­sach ujemnych wartości napięcia zasilającego. Prąd rozładowania kondensatora Cl płynący przez indukcyjność L₁, bocznik B, diodę pomocniczą D_p i tyrystor T ma charakter oscylacyjny o częstotliwości

Dla określenia impedancji termicznej przejściowej potrzebna jest możliwość po­miaru zmian temperatury tyrystora w czasie, przy zmieniającym się obciążeniu. Temperaturę radiatora, względnie podstawy tyrystora można mierzyć przy użyciu elektrycznych czujników temperatury o małej pojemności cieplnej, na przykład termistorów. Dla określenia temperatury kryształu tyrystora lub diody można wykorzystać fakt, że wartość prądu wstecznego zaworów bardzo silnie zależy od temperatury. Z rysunku widać, że nie jest celowe powiększanie ciężaru radiatora ponad wartość optymalną G_opt. Wskutek wydłużenia żeber rośnie droga przepływu ciepła, co zmniejsza efektywność chłodzenia. Rezystancja termiczna optymalna radiatora R_thr przy przewietrzaniu wymuszonym wynosi 30 do 50% rezystancji termicznej wewnętrznej tyrystora R_thT. Dalsze zwiększanie skuteczności chłodzenia uzyskuje się nie przez zwiększanie ciężaru radiatora lecz przez zwiększenie prędkości powietrza (do pewnej granicy) lub chłodzenie wodne.

Radiatory powinny być zbudowane z materiału odpornego na korozję oraz umoż­liwiać dogodny montaż tyrystyrów w większe zespoły. Od radiatorów przeznaczo­nych do przewietrzania wymuszonego, wymaga się ponadto, aby nie powodowały dużych spadków ciśnienia czynnika chłodzącego. Materiałami stosowanymi do budowy radiatorów są: stop Al-Si oraz miedź. Stop Al-Si ma nieco mniejszą kon-duktancję termiczną niż czyste aluminium, lecz charakteryzuje się znacznie lepszą wytrzymałością mechaniczną. Ostateczny kształt radiatorów uzyskuje się przez odlewanie pod ciśnieniem, wyciskanie lub walcowanie.Radiatory miedziane wykonuje się przez łączenie żeber z blachy miedzianej z masywną podstawą. Radiatory miedziane są droższe i cięższe od aluminiowych, lecz wymagają mniej miejsca, co ma istotne znaczenie przy budowie przekształtni­ków dużej mocy. Powierzchnię radiatorów maluje się na czarno dla zwiększenia współczynnika oddawania ciepła. Tyrystory są mocowane na radiatorach przy pomocy śruby anodowej lub oddzielnych śrub montażowych. Tyrystory tarczowe skręca się z ra­diatorami przy pomocy zewnętrznych śrub ściskających  szafy w sposób teoretyczny. Można jednak przyjąć, że rozwiązanie to powoduje zmniejszenie oporów przepływu w górnych piętrach, co pozwala uzyskać potrzebny wzrost prędkości natężenia przepływu powietrza. Wentylator powinien być umiesz­czony w dostatecznej odległości od najwyższego piętra tyrystorów, aby zapewnić równomierny rozkład strug powietrza w całym przekroju szafy. Na wlocie montuje się w razie konieczności filtry.

W pewnych przypadkach okazuje się celowym zastąpienie radiatora przez prostą blachę chłodzącą o odpowiednio dobranej powierzchni. Można zalecić przyjęcie takiego rozwiązania, gdy trwałe obciążenie elementu półprzewodnikowego jest stosunkowo nieznaczne, a przez eliminację normalnego radiatora uzyskuje się korzyści konstrukcyjne. Przedstawione niżej wzory i zależności mają umożliwić obliczenie i dobór odpowiedniej prostej blachy chłodzącej (radiatora płytowego).

Na bazie układu pokazanego na   można utworzyć układ do pomiaru czasu wyłączania. W tym celu należy go uzupełnić drugim tyrystorem pomocniczym Tz, jak to pokazano na   Tyrystor Tz po czasie wyłączania tyrystora bada­nego T załącza na niego napięcie stałe U_z ze źródła Z przez układ z inercją R₃C₃.

Moment załączenia tyrystora Tz reguluje się zmieniając fazę impulsów bramkowych wytwarzanych w generatorze GI3. Za pomocą synchroskopu mierzy się czas, jaki upływa między przejściem prądu tyrystora T przez zero a pojawieniem się na nim napięcia blokowania, załączanego tyrystorem Tz. Przez zmianę stałej czasowej R₃C₃ można zmieniać stromość napięcia blokowania dU_D/dt i określić jej wartość kry­tyczną powodującą stromościowe załączanie tyrystora.

Zasadę działania generatora napięć piłokształtnych służącego do synchronizacji i regulacji fazy impulsów wytwarzanych w zapłonniku obrazuje rys. 7.3. Jest to układ relaksancyjny, w którym kondensator C jest ładowany stałym prądem, a na­stępnie raz na okres rozładowywany. Ładowanie kondensatora odbywa się za po­średnictwem tranzystora T3 ze źródła stałego napięcia U_2l. Tranzystor T3 pracuje w układzie wspólnej bazy. Dzięki temu utrzymuje stały prąd kolektora prawie równy prądowi emitera w szerokim zakresie zmian napięcia baza kolektor.

W przypadku indywidualnego transformatora przekształtnikowego o mocy do­stosowanej do mocy przekształtnika indukcyjność jego jest wystarczająca.

W celu niedopuszczenia fali przepięcia do przekształtnika tyrystorowego między indukcyjność a przekształtnik włącza się obwód (zawierający kondensator lub diody lawinowe) zwierający prąd udarowy

Połączenie elementów RC z indukcyjnością L tworzy obwód drgający RLC. Pojemność C dobiera się tak, aby częstotliwość rezonansowa była rzędu 10UU Hz, zapewnia to skuteczne tłumienie fali przepięciowej o czasie trwania do 10U us. Rezystancja tłumiąca R powinna mieć wartość w granicach 0,5 Z—Z, przy czym

Istnieje duża liczba typów zapłonników stosowanych przez różne firmy i zakłady
wytwarzające przekształtniki statyczne. W początkowym okresie rozwoju prze-
kształtników były stosowane szeroko zapłonniki wytwarzające ciągi krótkotrwałych
impulsów o dużej częstotliwości, tzw. „multipuls”. Charakteryzują się one prostą
budową przy zastosowaniu tranzystorów jednozłączowych lub diod przełączających
oraz małą wartością średnią mocy generatora impulsów przy dużych wartościach
chwilowych mocy impulsów bramkowych. Niedostatki zapłonników typu „multipuls”
to: przedłużanie czasu załączania tyrystora, a tym samym zwiększanie strat
mocy przy załączaniu tyrystorów, oraz zwiększenie prawdopodobieństwa nierówno-
czesnego przełączenia tyrystorów połączonych równolegle. Obecnie częściej spo-
tykane są zapłonniki wytwarzające pojedyncze impulsy o czasie trwania rzędu kilku-
set mikrosekund. W stopniu końcowym może być zastosowany tranzystor lub po-
mocniczy tyrystor. W tym ostatnim przypadku zapłonnik może osiągnąć duże
wartości chwilowe mocy impulsów bramkowych. Sterowanie fazą wytwarzanych
impulsów odbywa się najczęściej przez porównywanie stałego napięcia sterowni-
czego, otrzymywanego na wyjściu regulatora prądu przekształtnika z napięciem
zmiennym, odpowiednio synchronizowanym z napięciami anodowymi przekształt-
nika. To napięcie zmienne, zwane również napięciem synchronizującym U_syn, może
mieć kształt trójkątów symetrycznych o liniowych zboczach narastającym i opada-
jącym, jednakowo nachylonych Maksymalny zakres sterowania fazą
impulsów w tym przypadku wynosi 180°el. Utrudnione jest więc wstępne fazowanie
zapłonnika z przekształtnikiem. nakładane są dodatkowe napięcia o kształcie prostokątnym i nastawianej szero­kości () lub sinusoidalne o nastawianej fazie.

Trzecim rodzajem napięcia synchronizującego jest napięcie piłokształtne o zbo­czach niesymetrycznych (rys. 7.2c). Impulsy bramkowe generowane są w momen­tach zrównania się wartości napięcia sterowniczego U_st z narastającym zboczem napięcia synchronizującego U_syn. Długość zbocza napięcia synchronizującego większa od 180°el (wynosząca 240°el) potrzebna jest dla umożliwienia odpowiedniego sfazowania impulsów bramkowych z napięciami anodowymi prze­kształtnika przy pomocy pomocniczego napięcia sterującego U_st0. Spośród wielu możliwych rozwiązań zapłonników, poniżej opisano przykładowo dwa typy zapłonników różniące się konstrukcją wzmacniacza wyjściowego i maksy­malną mocą impulsów bramkowych. Dla przejrzystości opis zapłonnika rozdzielono na 4 funkcjonalne części. Rolę synchronizatora i przesuwnika fazowego impulsów bramkowych spełnia generator napięcia piłokształtnego PB. Blok ograniczeń pio­nowych PC wytwarza prostokątne impulsy napięcia służące do ograniczania za­kresu zmian fazy impulsów bramkowych. Wstępny generator impulsów GC formuje impulsy napięciowe o odpowiedniej fazie. Impulsy te są następnie wzmacniane we wzmacniaczu impulsów bramkowych  średniej mocy GB lub dużej mocy GD.

Jako czujniki prędkości obrotowej lub liczby wykonanych obrotów mogą służyć impulsatory, wytwarzające ciąg standaryzowanych impulsów napięciowych w funkcji kąta obrotu wału. Amplituda tych impulsów powinna być stała, niezależna od prędkości obrotowej impulsatora. Impulsatory świetlne wyposażone są w tarczę lub walec ze szczelinami, źródło światła i fotodiodę, impulsatory rezonansowe w tarczę z materiału o małej przeni-kalności magnetycznej i rozmieszczone na jej obwodzie wkładki o dużej przeni-kalności magnetycznej. Głowica odczytująca ma obwód rezonansowy, w którym przy zmianach przenikalności magnetycznej są na przemian generowane i zrywane oscylacje napięcia wysokiej częstotliwości. Oscylacje te po demodulacji wytwarzają standaryzowane impulsy napięcia wyjściowego. Impulsatory magnetyczne wyposażone są w tarczę z wytworzonymi na niej trwa­łymi magnesami, podobnie jak na taśmie magnetofonowej. Głowica odczytująca zawiera tzw. magnetodiodę, wytwarzającą siłę elektromotoryczną proporcjonalną do natężenia pola magnetycznego. Po wzmocnieniu i standaryzacji daje ona na wyjściu impulsy napięciowe o współczynniku wypełnienia 0,5. Częstotliwość im­pulsów wytwarzanych przez impulsator jest wprost proporcjonalna do jego pręd­kości obrotowej. Może ona być wykorzystywana do regulacji prędkości za pomocą regulatorów cyfrowych i cyfrowo-analogowych. Dla pomiaru cyfrowego i odczytu prędkości impulsy zostają zliczane w ciągu pewnego przedziału czasu At i w wyniku otrzymuje się wartość średnią prędkości w tym przedziale czasu. Istnieje również możliwość zamiany częstotliwości impulsów na sygnał analogowy napięcia pro­porcjonalnego do częstotliwości. Czas uśredniania prędkości w tym przypadku wynosi At= l/f_min, przy czym f_min jest najniższą częstotliwością mierzonych im­pulsów.

Do wytwarzania sygnałów proporcjonalnych do prędkości obrotowej najczęściej
stosowane są tachogeneratory prądu stałego, budowane jako maszyny o stałych
magnesach, dużej liczbie wycinków komutatora i dużej liczbie żłobków twornika
lub jako maszyny bezżłobkowe, z uzwojeniem twornika klejonym na jego gładkiej
powierzchni. Filtrowanie pulsacji komutatorowej napięcia tachogeneratora i ewen-
tualnie pulsacji żłobkowej w nieznacznym tylko stopniu pogarsza dynamikę układu
napędowego. Najwięcej kłopotu przysparza pulsacja napięcia tachogeneratora
o niskiej częstotliwości (n/60 Hz) spowodowana niewspółosiowym lub ekscentrycz-
nym zesprzęgleniem tachogeneratora z wałem silnika, albo też luzami w sprzęgle.
W celu jej wyeliminowania stosuje się sprzęgła mieszkowe, membranowe lub gu-
mowe o dużej elastyczności na zginanie oraz dostatecznej wytrzymałości i sztyw-
ności na skręcanie. Bardzo dobre efekty daje tzw. pływające zamocowanie tacho-
generatora, w którym twornik jest przykręcony w sposób centryczny do wału sil-
nika, a stojan i obudowa jest zabezpieczona przed obracaniem się w sposób umożli-
wiający wykonywanie ruchów poosiowych.

Zarówno przetwornik sygnału prądowego, jak i separator prądu wiernie odtwa­rzają kształt prądu wyprostowanego płynącego przez przekształtnik. Jeżeli induk-cyjność obwodu obciążenia jest mała, to pojawia się duża składowa zmienna w prą­dzie wyprostowanym. Szczególnie silny wpływ składowej zmiennej w sygnale prą­dowym na pracę układu regulacji automatycznej daje się zauważyć w zakresie pracy z prądami przerywanymi zwłaszcza w układach z mostkami półsterowanymi. Filtrowanie sygnału prądowego za pomocą filtrów RC jest niewskazane, gdyż łatwo może doprowadzić do powstania oscylacji prądu. W celu otrzymania gładkiego kształtu sygnału prądowego, bez dodatkowej stałej czasowej można wykorzystać synchronizowany filtr sygnału prądowego serwis falowników , którego schemat pokazano na . Filtr ten przez ¹/₆ okresu napięcia przemiennego zapamiętuje wartość szczytową sygnału prądowego — wchodzącego na wejście We. Przerzutnik złożony z tranzystorów T3 i TA sterowany jest impulsami synchro­nizującymi z generatorów impulsów bramkowych, wchodzącymi poprzez konden­satory C3 C8 tak, że przełączanie z jednego stanu stabilnego w drugi odbywa się

Przy zwartych do masy wejściach sprawdza się za pomocą oscyloskopu działanie przerzutnika (rys. 8.33); mierzy się czas trwania cyklu i czas opóźnienia oraz kon­troluje prawidłowość działania przekaźników kontaktronowych. Następnie na jedno z wejść wprowadza się regulowany sygnał napięciowy i mierzy wartość tego sygnału, przy której następuje zmiana stanu przerzutnika. Pomiar ten powtarza się wprowadzając sygnał na drugie wejście, po zwarciu wejścia pierwszego. Korzystne warunki oddawania ciepła posiadają tzw. tyrystory „tarczowe”, które montuje się między dwoma radiatorami. Tyrystory te charakteryzują się małą wartością rezystancji termicznej wewnętrznej oraz dużą powierzchnią styku z ra­diatorem. Rezystancja termiczna przejścia R_thp zależy od wielkości powierzchni stykowej, jakości styku oraz docisku między stykiem i radiatorem. Wartość R_lhp wynosi 15—25% rezystancji termicznej wewnętrznej tyrystora R_thT. W przypadku tyrysto­rów tarczowych rezystancja R_thv może jednak wynosić 30—50% wartości R_thT. W tablicy 10.1 podano wartości przeciętne R_thp oraz zalecane wartości docisku między tyrystorem i radiatorem wzgl. momentu, którym powinna być dokręcona śruba mocująca. Rezystancja termiczna przejścia ma tym większe znaczenie im bardziej inten­sywnie chłodzony jest radiator. Z tego powodu należy zwracać uwagę na staranne zamocowanie tyrystora szczególnie przy zastosowaniu przewietrzania wymuszo­nego i chłodzenia wodnego.

Badanie i strojenie separatora napięciowego (rys. 8.32) przeprowadza się w sposób analogiczny jak dla separatora prądowego. Obejmuje ono następujące czynności:

1)   sprawdzenie pracy przetwornicy częstotliwości przez pomiar częstotliwości oraz kształtu i amplitudy napięć na poszczególnych uzwojeniach transformatora Tri. Przez dobór wartości rezystancji R6 nastawia się częstotliwość pracy przetwor­nicy na wartość znamionową;

2)   sprawdzenie pracy modulatora i prawidłowości połączenia końców uzwojeń z₃ transformatora Tri — wykonuje się przez przyłożenie na wejście napięcia sinu­soidalnego 50 Hz, o amplitudzie ok. 5 V i obserwację przebiegu napięcia na uzwo­jeniu wtórnym transformatora Tri (jest to napięcie przemienne o częstotliwości nośnej zmodulowane sinusoidą 50 Hz);

3)   sprawdzenie pracy demodulatora — polega na kontroli oscyloskopowej na­pięcia wyjściowego dla stwierdzenia, czy demodulacja jest dwupołówkowa oraz na uzgodnieniu biegunowości sygnałów wejściowego i wyjściowego;

4)   sprawdzenie skuteczności filtrowania napięcia wyjściowego — wykonuje się oscyloskopem przez pomiar składowej zmiennej o częstotliwości nośnej w napięciu wyjściowym;

5)   próba napięciowa — przeprowadza się napięciem stałym o wartości 3,5 kV przykładanym między wejście i wyjście oraz obwód zasilania przetwornicy. W tym celu zwiera się ze sobą zaciski wejściowe oraz zwiera się ze sobą zaciski wyjściowe i dołącza do nich obwód zasilania przetwornicy (również zwarty). Napięcie podnosi się stopniowo w czasie 30 s, a następnie utrzymuje przez 1 min. Próbę napięciową powinno się przeprowadzać tylko jeden raz i sporządzić atest, zawierający stwier­dzenie wyniku próby. Po próbie napięciowej z wynikiem pozytywnym powtórnie sprawdza się działanie separatora.