AC-puolijohdelaitteet
Vaihtovirtapuolijohteisten sähkölaitteiden kaavion ja suunnittelun määrää käyttötarkoitus, vaatimukset ja käyttöolosuhteet. Kontaktittomien laitteiden laajan sovelluksen ansiosta niiden toteuttamiseen on monia mahdollisuuksia. Ne kaikki voidaan kuitenkin esittää yleistetyllä lohkokaaviolla, joka näyttää tarvittavan määrän toiminnallisia lohkoja ja niiden vuorovaikutusta.
Kuvassa 1 on lohkokaavio AC-puolijohdelaitteesta yksinapaisessa rakenteessa. Se sisältää neljä toiminnallisesti täydellistä yksikköä.
Virtalähde 1 ylijännitesuojaelementeillä (RC-piiri kuvassa 1) on kytkinlaitteen perusta, sen toimeenpanoelin. Se voidaan tehdä vain ohjattujen venttiilien - tyristoreiden tai diodien avulla.
Suunniteltaessa laitetta, jonka virta ylittää yksittäisen laitteen virtarajat, ne on kytkettävä rinnakkain.Tässä tapauksessa on ryhdyttävä erityistoimenpiteisiin yksittäisten laitteiden virran epätasaisen jakautumisen poistamiseksi, joka johtuu niiden virta-jännite-ominaisuuksien epäidenttisyydestä johtavassa tilassa ja käynnistysajan jakautumisessa.
Ohjauslohko 2 sisältää laitteita, jotka valitsevat ja muistavat ohjaus- tai suojaelimistä tulevat komennot, generoivat ohjauspulsseja asetetuilla parametreilla, synkronoivat näiden pulssien saapumisen tyristorituloihin hetkiin, jolloin kuorman virta ylittää nollan.
Ohjausyksikön piiristä tulee paljon monimutkaisempi, jos laitteen on piirikytkentätoiminnon lisäksi säädettävä jännitettä ja virtaa. Tässä tapauksessa sitä täydentää vaiheensäätölaite, joka aikaansaa ohjauspulssien siirtymisen tietyllä kulmalla nollavirtaan nähden.
Laitteen 3 toimintatilan anturilohko sisältää virran ja jännitteen mittauslaitteet, suojareleet eri tarkoituksiin, piirin loogisten komentojen muodostamiseksi ja laitteen kytkentäasennon signaloimiseksi.
Pakotettu kytkinlaite 4 yhdistää kondensaattoripariston, sen latauspiirin ja kytkentätyristorit. Vaihtovirtakoneissa tämä laite sisältyy vain, jos niitä käytetään suojana (katkaisijat).
Laitteen teho-osa voidaan valmistaa kaavion mukaan, jossa tyristorit on kytketty antirinnakkaisliitännällä (katso kuva 1), joka perustuu symmetriseen tyristoriin (triac) (kuva 2, a) ja erilaisilla tyristorien ja diodien yhdistelmillä (kuva 2, b ja c).
Jokaisessa erityistapauksessa piirivaihtoehtoa valittaessa tulee ottaa huomioon seuraavat tekijät: kehitettävän laitteen jännite- ja virtaparametrit, käytettyjen laitteiden määrä, pitkäaikainen kuormankestävyys ja kestävyys virran ylikuormituksille, tyristorin käsittelyn monimutkaisuus, paino- ja kokovaatimukset sekä kustannukset.
Kuva 1 – AC-tyristorilaitteen lohkokaavio
Kuva 2 – AC-puolijohdelaitteiden teholohkot
Kuvioissa 1 ja 2 esitettyjen teholohkojen vertailu osoittaa, että suurimmat edut ovat järjestelmässä, jossa on rinnakkaiskytketyt tyristorit, jossa on vähemmän laitteita, pienempi mitat, paino, energiahäviö ja hinta.
Triaceihin verrattuna yksisuuntaisilla (yksisuuntaisilla) johtavilla tyristoreilla on korkeammat virta- ja jänniteparametrit ja ne kestävät huomattavasti suurempia virran ylikuormituksia.
Tablettityristoreilla on korkeampi lämpökierto. Siksi triaceja käyttävää piiriä voidaan suositella sellaisten virtojen kytkentään, jotka eivät pääsääntöisesti ylitä yhden laitteen virran arvoa, eli kun niiden ryhmäliitäntää ei tarvita. Huomaa, että triakkien käyttö auttaa yksinkertaistamaan virtalähteen ohjausjärjestelmää, sen tulee sisältää lähtökanava laitteen napaan.
Kuvioissa 2, b, c esitetyt kaaviot havainnollistavat mahdollisuutta suunnitella vaihtovirtakytkinlaitteita diodeilla. Molempia järjestelmiä on helppo hallita, mutta niillä on haittoja useiden laitteiden käytön vuoksi.
Kuvan 2, b piirissä virtalähteen vaihtojännite muunnetaan yhden napaisuuden täysaaltojännitteeksi diodisiltatasasuuntaajan avulla. Tämän seurauksena vain yksi tasasuuntaussillan lähtöön kytketty tyristori (sillan diagonaalissa) pystyy ohjaamaan kuorman virtaa kahden puolijakson aikana, jos ohjaus tapahtuu jokaisen puolijakson alussa. pulssit vastaanotetaan sen sisääntulossa. Piiri kytkeytyy pois päältä kuormitusvirran lähimmässä nollapisteessä ohjauspulssien generoinnin lopettamisen jälkeen.
On kuitenkin muistettava, että piirin luotettava laukaisu varmistetaan vain, kun piirin induktanssi on tasasuunnan puolella. Muuten, vaikka jännite putoaisi nollaan puolijakson lopussa, virta jatkaa virtaamista tyristorin läpi, mikä estää sitä sammumasta. Piirin hätälaukaisun vaara (ilman laukaisua) syntyy myös syöttöjännitteen taajuuden kasvaessa.
Piirissä, kuvassa 2, kuormitusta ohjataan kahdella toisiinsa kytketyllä tyristorilla, joista kutakin ohjataan vastakkaiseen suuntaan ohjaamattoman venttiilin avulla. Koska tällaisessa yhteydessä tyristorien katodit ovat samassa potentiaalissa, tämä mahdollistaa yhden tai kahden lähdön ohjauspulssigeneraattoreiden käytön, joissa on yhteinen maa.
Tällaisten generaattoreiden kaaviot ovat huomattavasti yksinkertaistettuja. Lisäksi tyristorit piirissä, kuvassa 2, c, on suojattu käänteisjännitteeltä ja siksi ne tulisi valita vain myötäjännitteelle.
Mitoiltaan, teknisiltä ominaisuuksiltaan ja taloudellisilta indikaattoreiltaan kuvissa 2, b, c esitettyjen kaavioiden mukaan valmistetut laitteet ovat huonompia kuin kytkinlaitteet, joiden piirit on esitetty kuvissa 1 c, 2, a. Siitä huolimatta niitä käytetään laajalti automaatiossa ja releen suojalaitteissa, joissa kytkentätehoa mitataan sadoissa wateissa. Erityisesti niitä voidaan käyttää pulssinmuotoilijoiden lähtölaitteina tehokkaampien laitteiden tyristorilohkojen ohjaamiseen.
Timofejev A.S.