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Suporte para teste de unidades de ignição eletrônica de motosserras. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O dispositivo proposto permite identificar todas as falhas na área de trabalho e testar a unidade de ignição eletrônica em todos os modos de operação em toda a faixa de temperaturas de operação com a possibilidade de monitoramento contínuo e de longo prazo dos parâmetros do dispositivo com instrumentos de medição.

Atualmente, a população dispõe de diversos mecanismos com motores carburados nos quais estão instaladas unidades de ignição eletrônica. E embora em teoria esses dispositivos devam ser altamente confiáveis, uma vez que não contêm contatos mecânicos, na prática eles falham com bastante frequência. Reparar essas unidades é difícil por vários motivos:

  • é difícil obter a tensão de alimentação para o funcionamento do dispositivo;
  • a placa de circuito impresso do controle eletrônico está preenchida com composto;
  • não há informações sobre o dispositivo e o princípio de operação;
  • não é possível fazer medições com o motor em funcionamento.

Gostaria de compartilhar minha própria experiência no reparo e teste de unidades de ignição eletrônica do tipo EM1, MB1 (várias opções), MB2, MB22. Esses blocos são mais frequentemente usados ​​em motosserras e motores de barcos de baixa potência. Apesar de algumas diferenças no design, todos eles funcionam com o mesmo princípio - este é um circuito de ignição tiristorizado com um capacitor de armazenamento.

Considere o princípio de operação desses dispositivos.

Bancada para testar unidades de ignição eletrônica para motosserras

A Figura 1 mostra a bobina de potência L1, na qual, quando os pólos dos ímãs do volante do motor passam pelo seu núcleo, uma tensão alternada é induzida. É retificado pela ponte de diodos VD1-VD4. Através do enrolamento I do transformador de alta tensão TV1, o capacitor de armazenamento C1 é carregado. A bobina L2 (bobina de controle) também está localizada no campo magnético variável do volante do motor. Quando o pistão se aproxima do ponto morto superior, uma tensão de polaridade positiva aparece em seu terminal não aterrado, que é fornecida através do resistor R1 e do diodo VD5 ao eletrodo de controle do tiristor VS1. O tiristor abre, o capacitor C1 é rapidamente descarregado através do enrolamento I do transformador TV1 e um pulso de alta tensão é excitado no enrolamento II. Uma vela de ignição é conectada à saída deste enrolamento, onde se forma uma “faísca”. Depois que o capacitor C1 é descarregado até um determinado valor, o tiristor fecha. Um novo ciclo de carga começa e todos os processos são repetidos.

Os parâmetros dos elementos do circuito são dados na Tabela. 1.

Bancada para testar unidades de ignição eletrônica para motosserras

Estruturalmente, os blocos EM1 e MB1 têm a aparência mostrada na Fig. Neles, os núcleos das bobinas de potência e controle são espaçados. O transformador de alta tensão é fixado com os mesmos parafusos da bobina de controle, mas não possui núcleo externo, portanto é fracamente afetado por campos magnéticos externos.

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Todo o dispositivo está localizado no campo magnético de ímãs permanentes montados no volante do motor. Porém, os pólos dos ímãs são orientados e localizados de tal forma que durante uma revolução completa do virabrequim, quatro períodos de tensão de pulso alternado são induzidos na bobina de potência e um na bobina de controle.

A Figura 3 mostra os oscilogramas de tensão obtidos no estande, que serão discutidos a seguir. Esses diagramas são próximos dos reais. Durante as medições, para eliminar distorções na forma dos sinais em estudo, foi utilizado um divisor de tensão de 1:10 e foi utilizada a entrada aberta do osciloscópio. Dado que estas tensões são decisivas para a qualidade do funcionamento da unidade, vamos analisá-las mais detalhadamente.

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Para o circuito da Fig. 1, a bobina de potência é conectada à carga através de uma ponte de diodos VD1-VD4, de modo que a tensão através dela é simétrica.

Algumas distorções de um meio ciclo surgem devido à assimetria da variação do campo magnético gerado pelo estande, mas isso não é de fundamental importância (Fig. 3a). A cada período, o capacitor C1 é carregado gradativamente até uma tensão aproximadamente igual à tensão na bobina de alimentação (Fig. 3d). Após quatro ciclos de carga, um pulso positivo aparece na bobina de controle (Fig. 3,b). Falaremos sobre a onda negativa desse impulso mais tarde.

O pulso de controle (Fig. 3, c) através do resistor limitador R1 e do diodo de proteção VD5 abre o tiristor. O capacitor é descarregado através do enrolamento I do transformador de alta tensão até alguns volts e então o processo é repetido.

Parece que agora que sabemos como funciona a unidade de ignição eletrônica, não há nada mais fácil de verificá-la. No entanto, na grande maioria dos casos, você não conseguirá fazer isso. Além disso, na maioria das vezes acontece que se você carregar o capacitor C1 de uma fonte externa de tensão constante e abrir o tiristor, poderá obter uma faísca, mas a unidade não funciona no motor.

Você já encontrou uma motosserra que funciona bem quando está quente? Isso é uma grande raridade. O motor também funciona de forma intermitente. São intermináveis ​​trocas de velas, limpeza do carburador, mas o resultado é zero.

Antes de falarmos sobre a bancada de testes, que ajudará a identificar quase todos os danos, voltemos ao diagrama de circuitos das unidades EM e MB.

O resistor R1 na Fig. 1 (opção I) é selecionado durante o processo de configuração na faixa de 180...1200 Ohms. Neste caso, estamos falando da dispersão dos parâmetros do tiristor, da magnetização dos ímãs permanentes do rotor, da distância entre eles e do núcleo da bobina de controle, bem como dos parâmetros da própria bobina. O objetivo principal deste resistor é limitar a corrente do eletrodo de controle do tiristor VS1.

Na modificação subsequente do MB1 (opção II), cujo diagrama é mostrado na Fig. 4, a bobina de controle possui um enrolamento II em curto-circuito, o que reduz a probabilidade de surtos de alta tensão e alta frequência no enrolamento I. Em neste caso, não há necessidade de selecionar um resistor limitador R1.

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Observe que em ambas as opções o capacitor C1 é carregado da bobina de potência através de uma ponte de diodos. Portanto, a polaridade de conexão de seus terminais não importa.

Na opção III (Fig. 5), o eletrodo de controle do tiristor é desviado por um diodo zener VD2, que limita a tensão de controle do tiristor. Portanto, depende pouco da rotação do motor.

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Um fio é conectado do enrolamento da bobina de controle ao botão “Stop”, que, quando pressionado, causa um curto-circuito no circuito de controle do tiristor na caixa. No entanto, tente nunca utilizar este botão, exceto em situações de emergência, caso contrário poderá danificar a unidade de ignição eletrônica.

Em todas as opções acima, o diodo VD1 protege o eletrodo de controle do tiristor da tensão de controle reversa. O que esses circuitos têm em comum é que o mesmo eletrodo de controle praticamente “fica suspenso no ar”. Esta solução não contribui de forma alguma para a estabilidade das unidades, e somente devido ao fato de o tiristor dissipar relativamente pouca energia é que ele ainda funciona de alguma forma neste modo.

Uma característica distintiva da opção III das opções I e II é que o capacitor C1 é carregado da bobina de potência através de um retificador de meia onda VD3. Parece que a energia do gerador é usada apenas pela metade, mas a faísca nessas unidades é mais intensa e estável. No entanto, a inversão da polaridade dos terminais da bobina de potência altera o momento de carga do capacitor C1 no tempo. Isso leva à deterioração do funcionamento da unidade ou à sua parada total. Esta bobina possui parâmetros diferentes em relação às bobinas das opções I e II. Portanto, a sua substituição mútua não é equivalente.

Melhorias adicionais nos dispositivos de ignição eletrônica levaram ao circuito da Fig. 6, denominado bloco EM1.

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Estruturalmente não difere dos blocos anteriores, mas nele o eletrodo de controle do tiristor é desviado pelo resistor R2, que coloca seu funcionamento em modo padrão. O diodo VD2 não afeta o surto positivo da tensão de controle, mas desvia o negativo. Ao mesmo tempo, a bobina de controle está constantemente carregada, o que elimina sua quebra de alta tensão, o que não se pode dizer das bobinas de potência das unidades EM e MB na opção III.

Agora vamos falar sobre as avarias que surgem durante o funcionamento das unidades. Eles podem ser divididos em dois grupos: 1) não funciona de jeito nenhum; 2) funciona de forma intermitente. Geralmente é mais fácil detectar danos em caso de falhas do 1º grupo. Claro, o bloco deve ser removido do motor.

Uma inspeção externa cuidadosa pode revelar danos mecânicos: danos nas bobinas pelo rotor ou pelo “especialista” anterior, soldagem deficiente dos cabos, bem como tentativas grosseiras de acesso à placa de circuito impresso. Você pode tentar verificar se há circuitos abertos nos enrolamentos da bobina com um testador. Deve-se ter em mente que sua resistência é ampla e só podemos falar em identificar uma ruptura. Aproximadamente estes são os seguintes valores: bobinas de potência 0,8...2,0 kOhm; bobinas de controle 50...100 Ohm; transformador de alta tensão: enrolamento I 0,8 Ohm, enrolamento II 2...3 kOhm.

A maneira mais fácil de reparar a bobina de controle. Seu desenho e a direção de enrolamento dos enrolamentos são mostrados na Fig. 7.

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Os dados do enrolamento são fornecidos na Tabela 1. Não tente desenrolar a bobina. Uma pausa geralmente ocorre no início do enrolamento. É melhor cortar com faca e martelo. As altas saliências das 4 buchas de montagem permitem determinar claramente a direção de enrolamento da bobina de controle e o local de fixação de sua saída. Alterar a direção do enrolamento alterará bastante o ângulo de avanço do amortecimento. A direção em que o enrolamento shunt é enrolado não importa. A bobina de controle é enrolada, volta a volta, com isolamento intercalar.

Porém, para fixar o núcleo da bobina na bobinadeira, é necessário fazer um dispositivo, cujo desenho é mostrado na Fig. 8. É composto por uma saliência moldada 2, que é fixada rosqueadamente ao eixo da bobinadeira 5 e duas placas getinaks 1, através das quais, por meio dos parafusos 3 e 4, o circuito magnético é fixado à saliência (caso você nunca tenha produtos de enrolamento rebobinados, procure ajuda de um amigo mais experiente). O mesmo dispositivo é usado para rebobinar a bobina de potência e o transformador de alta tensão.

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A bobina de alimentação tem o design mais simples e é enrolada a granel em uma estrutura de plástico. Existem dois tipos de bobinas: com curativo de fita de vidro (seguido de impregnação com verniz) e prensadas com polietileno. Ao desmontar essas bobinas, você pode, se desejar, preservar parcialmente seu enrolamento, mas isso é inviável. Também é melhor cortá-los usando o método acima, sem destruir a moldura. Considerando a não criticidade deste enrolamento, ele pode ser enrolado com fio adequado sem contar voltas, guiado pelo preenchimento da moldura. Mas, ao mesmo tempo, o enrolamento deve estar apertado e os terminais devem estar firmemente fixados para eliminar o atrito quando o motor vibra.

A coisa mais difícil de consertar é o transformador de alta tensão, ou como costuma ser chamado de “bobina”. Para consertá-lo, basta ter experiência em trabalhar com fios finos e muita paciência. O projeto do transformador é mostrado na Fig. 9.

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Para desmontá-lo, a bandagem de polietileno deve ser cortada em três lados conforme as linhas mostradas na Fig. 9, a, b, c. A tampa resultante abre conforme mostrado na Fig. 9c. O próprio transformador é removido pelo circuito magnético. Mas primeiro você precisa remover o terminal do enrolamento primário e depois o terminal de parafuso de alta tensão. Como a direção dos enrolamentos não importa muito, também é mais fácil cortá-los. Sem tentar preservar o enrolamento primário. A rigor, se os enrolamentos do transformador estiverem conectados em conjunto, a tensão no fio de alta tensão será maior, embora não tanto que possa ser notada.

Se enrolar o enrolamento primário não apresenta dificuldades, então com o secundário a situação é muito mais complicada.

Dê uma nova olhada na Tabela 1, e se você não tiver um isolamento adequado ou um fio com o diâmetro especificado (é possível um pouco mais fino), então o trabalho adicional será inútil pelos seguintes motivos: com um diâmetro de fio ou espessura de isolamento maior que aqueles indicado, o enrolamento não cabe na bandagem que o protege de danos mecânicos e elétricos. Se você usar isolamento feito de papel de transformador impregnado de óleo, ele não funcionará por muito tempo, e o filme fluoroplástico não permitirá que você coloque o fio volta a volta, o que acabará levando a quebras entre espiras.

Mas se você tiver tudo em mãos, depois de desmontar a bobina é aconselhável guardar os encaixes colados da bobina junto com o terminal de alta tensão preso a ela. Como mostrado na Fig. Ao enrolar o enrolamento secundário, deixe campos cada vez maiores nas bordas (Fig. 9, d) para evitar ruptura elétrica entre as camadas superior e inferior.

O número de voltas não requer cálculo rigoroso, mas o diâmetro externo do enrolamento deve ser observado, caso contrário o enrolamento não caberá na bandagem ou ficará pendurado enquanto o motor estiver funcionando e inevitavelmente falhará.

Após a instalação do reforço do fio de alta tensão, ele deve ser amarrado com fios finos e fortes. A bobina pode ser testada em um suporte sem curativo. Se a unidade estiver instalada no motor, certifique-se de remontar completamente o transformador na ordem inversa, inserindo o terminal de baixa tensão em seu lugar. Sele cuidadosamente as costuras com um ferro de soldar quente, evitando o contato com a solda.

O diagrama esquemático do estande é mostrado na Fig. Consiste em um gerador de pulsos montado em VT10, DD1, DD1.1 com taxa de repetição de pulso ajustável de 1.2 a várias centenas de hertz, definida pelo resistor variável R0. Alterar a frequência equivale a alterar a rotação do motor.

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Os pulsos através do inversor DD1.3 são fornecidos à base do transistor VT2, cuja carga é o transformador de pulso T1. Ao abrir, o tiristor VD5 descarrega o capacitor C5 através dos enrolamentos de excitação da bobina de potência L1 e L2, a chave de polaridade de excitação muda a direção do fluxo magnético. A luz indicadora HL1 é usada para monitorar a presença de pulsos de excitação e sua taxa de repetição.

Um divisor de frequência por 2 é montado nos gatilhos DD4 - nas bobinas de excitação L3 e L4 do enrolamento de controle, pulsos de corrente são formados a cada quarto pulso nas bobinas L1, L2.

A única diferença entre este canal de excitação é a presença de um circuito de alimentação da lâmpada indicadora HL2, que é conectado ao circuito de alimentação das bobinas através do transformador elevador T3.

Na fonte de alimentação é necessário instalar resistores R11, R12 e R13 com os valores exigidos. Se você usar um transformador com outras tensões de saída, os valores desses resistores deverão ser alterados de acordo.

A chave seletora SA2 liga o aquecedor, o que, por um lado, permite aumentar a temperatura de operação do bloco e, por outro lado, aquece o composto até amolecer, sem deformar a crimpagem de polietileno das bobinas do bloco. Para tanto, foi utilizada uma parte da espiral de um ferro elétrico com isoladores de porcelana.

O transformador de potência deve fornecer potência de carga de pelo menos 60 W. No projeto descrito é utilizado um já pronto, portanto o diagrama mostra apenas as tensões nos enrolamentos secundários.

Os transformadores de pulso T1 e T2 são enrolados em anéis de ferrite K18Ch8Ch5 grau 2000HM. Todos os enrolamentos são iguais e contêm 40 voltas de fio isolado D0,2 mm.

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As bobinas L1 e L2 contêm cada uma 180 voltas de fio D0,3 mm, e L3, L4 contêm cada uma 55 voltas de fio D0,6 mm. Todos eles são enrolados em núcleos feitos a partir das sapatas do enrolamento de excitação de um motogerador defeituoso “Java - 350/360.00” cortado ao meio ao longo da altura (Fig. 11.,b).

Porém, seria preferível fazê-lo em aço de transformador, utilizando para esse fim os elementos estruturais de algum motor elétrico de diâmetro adequado.

As sapatas são montadas em shunts magnéticos curvos de aço (Fig. 11, a), que por sua vez são montados de forma móvel na estrutura por meio de dobradiças (Fig. 11, c), feitas de material não magnético (Fig. 12).

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A moldura é composta por dois discos (Fig. 13), unidos por uma manga. Uma espiral de aquecimento é colocada entre os discos em uma junta de amianto. Para isolamento térmico, esta estrutura é fixada ao palete do estande por meio de três racks.

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A bucha e os pinos são utilizados para fixar a unidade sob teste no suporte. Os demais elementos estruturais são extremamente simples e dispensam explicações.

Na Fig. 12, por simplicidade, não mostra a unidade de excitação da bobina de controle, que é estruturalmente semelhante à unidade de bobina de potência. Ambos são articulados, mantidos em funcionamento por molas, o que garante seu encaixe perfeito aos núcleos da unidade de ignição.

Um pára-raios ajustável com proteção contra raios pronto para uso, amplamente utilizado em equipamentos de comunicação, foi usado como centelhador. É melhor afiar as pontas dos parafusos de descarga. Neste caso, o comprimento da faísca, embora não corresponda ao comprimento da faísca na vela, permitirá definir com maior precisão o modo de descarga. Se as superfícies de descarga forem arredondadas (como uma vela de ignição), a folga de descarga será significativamente reduzida e será mais difícil de regular.

As peças do estande não requerem alta precisão e por isso podem ser feitas artesanalmente em casa.

Dimensões totais aproximadas do estande: largura 250 mm, altura 140 mm, comprimento 135 mm.

Todos os controles e lâmpadas indicadoras estão instalados no painel frontal da bandeja (não mostrado na figura).

Procedimento para trabalhar com o estande. Desparafuse as unidades de excitação rotativas e instale a unidade de ignição na estrutura. Neste caso, ela será fixada com luva e pinos em uma posição onde a bobina de alta tensão fique direcionada para o centelhador.

Solte os nós de excitação. Eles devem ser pressionados contra o bloco de ignição por molas.

Insira o fio de alta tensão do pára-raios no transformador de alta tensão (o segundo terminal do pára-raios é, obviamente, aterrado).

Defina o centelhador para 1,5-2 mm, ajuste o controle de frequência para o mínimo e ligue a energia. Gire o botão até obter a frequência de seu interesse. A faísca no intervalo deve ser estável, sem interrupções em toda a faixa de frequência. Em alguns casos, na frequência mais alta, o tiristor pode não ter tempo de fechar, então reduza a frequência e pressione o botão liga / desliga.

Diminua e aumente a folga do pára-raios. Com uma folga grande, a faísca não deve desaparecer (até 5...6 mm).

Desvie o conjunto de acionamento da bobina de alimentação. A faísca ficará mais fraca e finalmente desaparecerá - a tensão de alimentação da unidade diminuirá. Pelo ângulo de deflexão máximo possível no qual a faísca ainda é retida, pode-se avaliar a qualidade do bloco.

Defina a frequência média e, se precisar testar a resistência elétrica da unidade, desvie lentamente a unidade de excitação da bobina de controle. A faísca se torna intermitente, mas poderosa. Mas neste modo a unidade não deve (e não pode) funcionar por muito tempo. Se falhasse após esse teste, provavelmente não seria capaz de operar normalmente no motor.

Ligue o aquecedor e defina a frequência média. Durante a operação normal do bloco e com folga de 3 mm, a natureza das faíscas em estado aquecido praticamente não muda.

Agora conecte um osciloscópio ao MB. É mais conveniente substituir os diodos sem pacote por KD102B ou KD103B (também com um ponto azul, mas este último tem corpo preto). A tensão reversa do KD103B é de apenas 50 V, mas é melhor instalar um diodo 2D102B com ponto laranja.

Normalmente, a substituição de um elemento não proporciona melhorias significativas na operação do bloco.

É melhor substituir os diodos da ponte de uma só vez. E se, mesmo assim, o vazamento persistir (o osciloscópio mostra um gráfico pontilhado (ver Fig. 3.d em RE7/2001), antes de começar a trabalhar no tiristor, tente substituir o capacitor por um em boas condições. Deve-se ter em mente tendo em mente que a faísca dependerá de sua capacidade da seguinte forma: quando ela diminui, o capacitor tem tempo de carregar até uma alta tensão e, portanto, um pulso de menor potência, mas de maior tensão, é formado no enrolamento secundário do transformador. à primeira vista, a faísca parece melhor, mas no motor ocorre combustão incompleta mistura de combustível... Se depois disso a “serra” ainda permanecer e a faísca for fraca e intermitente, será necessário substituir o tiristor - retire o tiristor tipo KU202M, N dos fios e fixe-o em algum lugar adequado. Aliás, você pode fazer o mesmo com um transformador de alta tensão, se for retirado de uma motocicleta ou ciclomotor.

Você pode pegar um cristal de um tiristor bom e funcional e instalá-lo no lugar de um com defeito da seguinte maneira: primeiro você precisa desmontar o tiristor KU202M ou N (antes de desmontar, certifique-se de tocá-lo bem, inclusive quando aquecido) . Para fazer isso, use um cortador lateral ou uma lima para cortar cuidadosamente os terminais do tiristor para liberar os flagelos dos terminais do cristal. É importante não rebitar os cabos tubulares do ânodo e do eletrodo de controle. Usando uma serra para metal, corte o terminal roscado do cátodo próximo ao próprio corpo.

Segurando o tiristor em um torno, evitando que ele se deforme, corte a costura de solda da tampa do tiristor em um círculo o mais próximo possível do corpo e gire-o com um alicate. A tampa se abrirá.

Remova cuidadosamente a parte superior para revelar o acesso ao cristal. Se for quadrado, seu trabalho foi por água abaixo, é impossível separar o cristal do corpo (embora o tiristor ainda possa ser usado). Mas se for redondo, aqueça o corpo do tiristor com um ferro de solda potente e bem aquecido, agarrando todos os fios com uma pinça grossa ou um alicate de ponta longa o mais próximo possível do cristal. Para acelerar o processo de desmontagem do cristal, coloque mais solda no ferro de soldar para aumentar a área de transferência de calor.

Se o cristal estiver coberto com um composto de vedação, remova-o primeiro com cuidado. Ao instalar um cristal desmontado no dissipador de calor de uma placa de controle impressa, primeiro aqueça bem o local de instalação, depois fixe um novo cristal nele e tome cuidado para resfriar rapidamente a estrutura, evitando que a solda de estanho-chumbo entre na solda área. Esta operação deve ser realizada o mais rápido possível. Use soldas de baixa temperatura para soldar e, portanto, a expressão “aquecer bem” deve

entendido no sentido de derreter os restos desta solda no dissipador de calor. Os terminais do tiristor não se misturam: o terminal do ânodo é mais longo e mais grosso.

E para concluir, algumas palavras sobre o mau funcionamento característico dos blocos EM e MB.

Na maioria das vezes, os transformadores de alta tensão falham. Então a ignição não funciona ou dá uma faísca muito fraca com todos os oscilogramas normais.

Via de regra, quando aquecidos nos diodos e no tiristor, aparecem vazamentos em quase todos os blocos, mas em maior ou menor grau, portanto, após a troca dos diodos, não se apresse em trocar o tiristor. Se todos os outros elementos estiverem normais, então a unidade pode operar satisfatoriamente com tal tiristor.

Bancada para testar unidades de ignição eletrônica para motosserras

Acontece que após o aquecimento o aparelho para de funcionar repentinamente, e após o resfriamento ele é restaurado, e também de forma abrupta. Este fenômeno é observado quando a soldagem da saída do eletrodo de controle do tiristor é quebrada. Durante a operação normal, o pulso de tensão de controle é de 3 V (Fig. 14, a), e em caso de interrupção - até 50 V (Fig. 14, b).

A Figura 15 mostra a forma de onda de tensão na bobina de potência de um retificador de meia onda. Um pulso positivo caracteriza o processo de carregamento do capacitor, e um pulso negativo caracteriza o estado fechado do diodo retificador.

Autor: V. M. Paley

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