Peranti semikonduktor AC

Gambar rajah skematik dan reka bentuk peranti elektrik semikonduktor AC ditentukan oleh tujuan, keperluan dan keadaan operasi. Dengan aplikasi luas yang ditemui oleh peranti tanpa sentuh, terdapat pelbagai jenis kemungkinan untuk pelaksanaannya. Walau bagaimanapun, kesemuanya boleh diwakili oleh gambarajah blok umum yang menunjukkan bilangan blok berfungsi yang diperlukan dan interaksinya.

Rajah 1 menunjukkan gambar rajah blok peranti semikonduktor AC dalam pembinaan unipolar. Ia termasuk empat unit berfungsi lengkap.

Unit bekalan kuasa 1 dengan elemen perlindungan lonjakan (litar RC dalam Rajah 1) adalah asas peranti pensuisan, badan eksekutifnya. Ia boleh dilakukan berdasarkan hanya injap terkawal - thyristor atau dengan bantuan diod.

Apabila mereka bentuk peranti untuk arus yang melebihi had semasa satu peranti, adalah perlu untuk menyambungkannya secara selari.Dalam kes ini, langkah khas mesti diambil untuk menghapuskan pengagihan arus yang tidak sekata dalam peranti individu, yang disebabkan oleh ciri-ciri voltan semasa yang tidak dikenali dalam keadaan konduktif dan pengagihan masa hidup.

Blok kawalan 2 mengandungi peranti yang memilih dan mengingati arahan yang datang daripada badan kawalan atau perlindungan, menjana denyutan kawalan dengan parameter yang ditetapkan, menyegerakkan ketibaan denyutan ini pada input thyristor dengan saat-saat apabila arus dalam beban melintasi sifar.

Litar unit kawalan menjadi lebih kompleks jika peranti, sebagai tambahan kepada fungsi pensuisan litar, perlu mengawal voltan dan arus. Dalam kes ini, ia ditambah dengan peranti kawalan fasa, yang menyediakan anjakan denyutan kawalan dengan sudut tertentu berbanding arus sifar.

Blok penderia untuk mod operasi radas 3 mengandungi peranti pengukur untuk arus dan voltan, geganti pelindung untuk pelbagai tujuan, litar untuk menjana arahan logik dan menandakan kedudukan pensuisan radas.

Peranti pensuisan paksa 4 menggabungkan bank kapasitor, litar pengecasannya dan pensuisan thyristor. Dalam mesin arus ulang-alik, peranti ini terkandung hanya jika ia digunakan sebagai perlindungan (pemutus litar).

Bahagian kuasa peranti boleh dibuat mengikut skema dengan sambungan antiselari thyristor (lihat rajah 1), berdasarkan thyristor simetri (triac) (rajah 2, a) dan dalam pelbagai kombinasi thyristor dan diod (rajah 2, b dan c).

Dalam setiap kes tertentu, apabila memilih pilihan litar, faktor berikut harus diambil kira: voltan dan parameter semasa peranti yang sedang dibangunkan, bilangan peranti yang digunakan, kapasiti tampung beban jangka panjang dan rintangan kepada beban lampau semasa, tahap kerumitan pengendalian thyristor, keperluan berat dan saiz serta kos.

Rajah 1 — Gambar rajah blok peranti thyristor AC

Rajah 2 — Blok kuasa peranti semikonduktor AC

Perbandingan blok kuasa yang ditunjukkan dalam Rajah 1 dan 2 menunjukkan bahawa skema dengan thyristor bersambung anti-selari mempunyai kelebihan yang paling besar. Skim sedemikian mengandungi peranti yang lebih sedikit, mempunyai dimensi yang lebih kecil, berat, kehilangan tenaga dan kos.

Berbanding dengan triac, thyristor dengan pengaliran satu arah (sehala) mempunyai parameter arus dan voltan yang lebih tinggi dan mampu menahan beban arus yang lebih besar dengan ketara.

Tiristor tablet mempunyai kitaran haba yang lebih tinggi. Oleh itu, litar menggunakan triac boleh disyorkan untuk menukar arus yang, sebagai peraturan, tidak melebihi penarafan semasa satu peranti, iaitu, apabila sambungan kumpulan mereka tidak diperlukan. Ambil perhatian bahawa penggunaan triac membantu memudahkan sistem kawalan unit bekalan kuasa, ia mesti mengandungi saluran keluaran ke kutub radas.

Skim yang ditunjukkan dalam rajah 2, b, c menggambarkan kemungkinan mereka bentuk peranti pensuisan arus ulang alik menggunakan diod. Kedua-dua skim ini mudah diurus, tetapi mempunyai kelemahan kerana penggunaan sejumlah besar peranti.

Dalam litar Rajah 2, b, voltan ulang alik sumber kuasa ditukar kepada voltan gelombang penuh satu kekutuban menggunakan penerus jambatan diod. Akibatnya, hanya satu thyristor yang disambungkan pada output jambatan penerus (dalam pepenjuru jambatan) menjadi mampu mengawal arus dalam beban semasa dua separuh kitaran, jika pada permulaan setiap separuh kitaran kawalan denyutan diterima pada inputnya. Litar dimatikan pada lintasan sifar terdekat arus beban selepas menghentikan penjanaan denyutan kawalan.

Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa tersandung litar yang boleh dipercayai hanya dipastikan dengan kearuhan minimum litar pada sisi arus yang diperbetulkan. Jika tidak, walaupun voltan turun kepada sifar pada penghujung separuh kitaran, arus akan terus mengalir melalui thyristor, menghalangnya daripada dimatikan. Bahaya tersandung kecemasan litar (tanpa tersandung) juga berlaku apabila kekerapan voltan bekalan meningkat.

Dalam litar, dalam Rajah 2, beban dikawal oleh dua thyristor yang disambungkan bersama, setiap satunya dimanipulasi ke arah yang bertentangan oleh injap yang tidak terkawal. Oleh kerana dalam sambungan sedemikian, katod thyristor berada pada potensi yang sama, ini membolehkan penggunaan penjana nadi kawalan keluaran tunggal atau dua keluaran dengan asas yang sama.

Gambar rajah skematik penjana sedemikian sangat dipermudahkan. Di samping itu, thyristor dalam litar, dalam Rajah 2, c, dilindungi daripada voltan terbalik dan oleh itu hendaklah dipilih hanya untuk voltan hadapan.

Dari segi dimensi, ciri teknikal dan penunjuk ekonomi, peranti yang dibuat mengikut skema yang ditunjukkan dalam Rajah 2, b, c adalah lebih rendah daripada peranti pensuisan yang litarnya ditunjukkan dalam Rajah 1 c, 2, a. Walau bagaimanapun, ia digunakan secara meluas dalam automasi dan peranti perlindungan geganti, di mana kuasa pensuisan diukur dalam beratus-ratus watt. Khususnya, ia boleh digunakan sebagai peranti output pembentuk nadi untuk mengawal blok thyristor peranti yang lebih berkuasa.

Timofeev A.S.