התקני מוליכים למחצה AC
התרשים הסכמטי והעיצוב של מכשירים חשמליים מוליכים למחצה AC נקבעים על פי המטרה, הדרישות ותנאי ההפעלה. עם האפליקציה הרחבה שמכשירים ללא מגע מוצאים, יש מגוון רחב של אפשרויות ליישום שלהם. עם זאת, ניתן לייצג את כולם על ידי דיאגרמת בלוקים כללית המציגה את המספר הנדרש של בלוקים פונקציונליים והאינטראקציה ביניהם.
איור 1 מציג תרשים בלוקים של התקן מוליכים למחצה AC בבנייה חד-קוטבית. הוא כולל ארבע יחידות שלמות מבחינה פונקציונלית.
יחידת אספקת החשמל 1 עם רכיבי הגנה מפני נחשולי מתח (מעגל RC באיור 1) היא הבסיס של התקן המיתוג, הגוף המבצע שלו. זה יכול להיעשות על בסיס שסתומים מבוקרים בלבד - תיריסטורים או בעזרת דיודות.
כאשר מתכננים מכשיר עבור זרם החורג ממגבלות הזרם של מכשיר בודד, יש צורך לחבר אותם במקביל.במקרה זה, יש לנקוט באמצעים מיוחדים כדי לבטל את ההתפלגות הלא אחידה של הזרם במכשירים בודדים, הנובעת מאי זהות מאפייני מתח הזרם שלהם במצב המוליך והתפלגות זמן ההפעלה.
בלוק בקרה 2 מכיל התקנים הבוחרים וזוכרים פקודות המגיעות מגופי הבקרה או ההגנה, מייצרים פולסי בקרה עם פרמטרים מוגדרים, מסנכרנים את הגעת הפולסים הללו לכניסות התיריסטור עם הרגעים שבהם הזרם בעומס חוצה אפס.
המעגל של יחידת הבקרה הופך להרבה יותר מורכב אם המכשיר, בנוסף לפונקציית מיתוג המעגל, צריך לווסת מתח וזרם. במקרה זה, הוא מתווסף על ידי התקן בקרת פאזה, המספק הסטה של פולסי הבקרה בזווית נתונה ביחס לזרם האפס.
בלוק החיישנים למצב הפעולה של המכשיר 3 מכיל מכשירי מדידה של זרם ומתח, ממסרי הגנה למטרות שונות, מעגל להפקת פקודות לוגיות ולאותת עמדת המיתוג של המכשיר.
התקן המיתוג המאולץ 4 משלב בנק קבלים, מעגל הטעינה שלו ותיריסטורי מיתוג. במכונות זרם חילופין, התקן זה כלול רק אם הם משמשים כהגנה (מפסקים).
חלק הכוח של המכשיר יכול להתבצע על פי סכימה עם חיבור אנטי מקביל של תיריסטורים (ראה איור 1), מבוסס על תיריסטורים סימטריים (טריאק) (איור 2, א) ובשילובים שונים של תיריסטורים ודיודות (איור 2, ב ו-ג).
בכל מקרה ספציפי, בבחירת אפשרות מעגל, יש לקחת בחשבון את הגורמים הבאים: פרמטרי המתח והזרם של המכשיר המפותח, מספר המכשירים בשימוש, כושר נשיאת העומס לטווח ארוך והתנגדות לעומסי יתר זרם, מידת המורכבות של הטיפול בתיריסטור, דרישות המשקל והגודל והעלות.
איור 1 - דיאגרמת בלוקים של התקן תיריסטור AC
איור 2 - בלוקי הספק של התקני מוליכים למחצה AC
השוואה של בלוקי הכוח המוצגים באיורים 1 ו-2 מראה כי לתכנית עם תיריסטורים מחוברים אנטי-מקבילים יש את היתרונות הגדולים ביותר. תכנית כזו מכילה פחות התקנים, בעלת ממדים קטנים יותר, משקל, אובדן אנרגיה ועלות.
בהשוואה לטריאקים, תיריסטורים בעלי הולכה חד-כיוונית (חד-כיוונית) הם בעלי פרמטרי זרם ומתח גבוהים יותר והם מסוגלים לעמוד בעומסי יתר של זרם גדולים משמעותית.
לתיריסטורים לטבליות יש מחזור תרמי גבוה יותר. לכן, ניתן להמליץ על מעגל המשתמש בטריאקים למיתוג זרמים, שככלל אינם עולים על דירוג הזרם של מכשיר בודד, כלומר, כאשר החיבור הקבוצתי שלהם אינו נדרש. שים לב שהשימוש בטריאקים עוזר לפשט את מערכת הבקרה של יחידת אספקת החשמל, היא חייבת להכיל ערוץ פלט לקוטב של המנגנון.
הסכמות המוצגות באיור 2, b, c ממחישות את האפשרות לתכנן התקני מיתוג זרם חילופין באמצעות דיודות. שתי הסכימות קלות לניהול, אך יש להן חסרונות בשל השימוש במספר רב של מכשירים.
במעגל של איור 2, ב, מתח החילופין של מקור הכוח מומר למתח גל מלא של קוטביות אחת באמצעות מיישר גשר דיודה. כתוצאה מכך, רק תיריסטור אחד המחובר ביציאה של גשר המיישר (באלכסון של הגשר) הופך להיות מסוגל לשלוט בזרם בעומס במהלך שני חצאי המחזורים, אם בתחילת כל חצי מחזור השליטה פולסים מתקבלים בכניסה שלו. המעגל כבוי בחציית האפס הקרובה ביותר של זרם העומס לאחר הפסקת יצירת פולסי בקרה.
עם זאת, יש לזכור כי ניתוק אמין של המעגל מובטח רק עם השראות מינימלית של המעגל בצד הזרם המיושר. אחרת, גם אם המתח יורד לאפס בסוף חצי המחזור, הזרם ימשיך לזרום דרך התיריסטור, וימנע ממנו לכבות. הסכנה של ניתוק חירום של המעגל (ללא מעידה) מתרחשת גם כאשר תדירות מתח האספקה עולה.
במעגל, באיור 2, העומס נשלט על ידי שני תיריסטורים המחוברים יחד, שכל אחד מהם מנוהל בכיוון ההפוך על ידי שסתום לא מבוקר. מכיוון שבחיבור כזה הקתודות של התיריסטורים נמצאות באותו פוטנציאל, הדבר מאפשר שימוש במחוללי פולסים בקרה חד-יציאה או דו-יציאה עם הארקה משותפת.
הדיאגרמות הסכמטיות של גנרטורים כאלה מפושטות מאוד. בנוסף, התיריסטורים במעגל, באיור 2, c, מוגנים מפני מתח הפוך ולכן יש לבחור רק עבור מתח קדימה.
מבחינת ממדים, מאפיינים טכניים ואינדיקטורים כלכליים, המכשירים המיוצרים על פי הסכמות המוצגות באיור 2, b, c נחותים מהתקני המיתוג שהמעגלים שלהם מוצגים באיורים 1 c, 2, a. עם זאת, הם נמצאים בשימוש נרחב בהתקני אוטומציה והגנת ממסר, שבהם כוח המיתוג נמדד במאות וואט. בפרט, הם יכולים לשמש כמכשירי פלט של מעצבי פולסים כדי לשלוט בלוקי תיריסטורים של מכשירים חזקים יותר.
Timofeev A.S.