I - V מאפיין של תיריסטור: הסוגים העיקריים של מוליכים למחצה, שיטות מיתוג ועקרון הפעולה של מתגי כוח

עבור מיתוג וויסות מתח גבוה, תיריסטורים משמשים, שהם סוג של מכשירים מוליכים למחצה. כיום משתמשים במתגים בעלי יכולות שונות על מנת להבטיח את פעולתה הנכונה של רשת החשמל. יש רק צורך לבחור נכון את ה-CVC (מאפיין מתח זרם) של התיריסטור, אשר מבטל תקלות בציוד, ומבטיח את תפקודו הנכון.

תכונות של מוליכים למחצה

המטרה העיקרית של מתגי תיריסטורים היא להעביר זרם חשמלי בכיוון קדימה. במצב סגור, המוליך למחצה לוכד מתח קדימה ואחורה, ובכך מספק ויסות רשת החשמל.

מבנה התיריסטור כולל שלוש יציאות:

• אלקטרודת בקרה.
• קָטוֹדָה.
• אָנוֹדָה.

לכל המוליכים למחצה יש מאפייני וולט-אמפר משלהם, לפיהם ניתן לשפוט את המטרה והמצב של אלמנט זה. מתגים רבי עוצמה מסוגלים לפעול במתח של 5000 וולט, והזרם המרבי המותר הוא 5000 אמפר.

עקרון הפעולה

עקרון הפעולה של תיריסטור הוא פשוט ביותר: הוא מופעל על ידי אספקת פולסי זרם חזקים למוצא. אותות כאלה ביחס לקתודות חייבים להיות חיוביים. פעולת התיריסטור מושפעת מהטמפרטורה של המוליך למחצה ושיטה להפעלת מתח וזרם על המתגים המשמשים במעגל.

במעגל חשמלי שבו משתמשים בתיריסטורים, נשלל קצב גבוה של עליית מתח, מה שעלול להוביל להפעלה ספונטנית של האלמנט. לכן, מותקנים דיודות ומעגלים נוספים המספקים השוואת מתח, ומונעים עליות טפיליות. אחת התכונות של שימוש במפתחות היא הנוכחות במעגל של תלילות מאפייני אות הבקרה, הנחוצה לפעולתם הנכונה.

זנים עיקריים

כיום, ישנם מספר סוגים עיקריים של מוליכים למחצה, הנבדלים זה מזה בעיצובם, בעקרון המיתוג ובמספר פרמטרים נוספים. הנפוצים ביותר הם הסוגים הבאים של תיריסטורים:

• מתגים אופטיים שנועדו לשלוט בזרימת האור.
• תיריסטורים עם בקרת טרנזיסטורי אפקט שדה.
• ממיר מוליכים למחצה עם מהירות מיתוג גבוהה.
• שינויים סימטריים מאפשרים להחליף שני מוליכים למחצה המחוברים באופן אנטי מקביל.
• דיודות הופכות מוליכות כאשר חורגים מפסגות המתח.

הפרמטרים ומאפייני ה-I - V של תיריסטורים, בהתאם לסוג שלהם, שונים באופן משמעותי. בהתאם לכך, על ידי בחירה במגוון כזה או אחר, ניתן יהיה להבטיח את התפקוד הנכון של המעגלים החשמליים, ולפשט את ערכת ביצוע הציוד.

החלפת שיטות

פעולת המקשים נשלטת באמצעות אותות המיתוג המתאימים, המאפשרים פתיחה וסגירה של הכניסות, תוך הקפדה על הפעלה נכונה של הציוד החשמלי.

נהוג להבחין בשתי שיטות מיתוג:

• כָּפוּי.
• טִבעִי.

התמורה טבעית של מוליכים מתרחשת כאשר משתמשים במתג עם זרם חילופין. ניתוב מחדש מתרחש כאשר הזרם יורד לאפס. שיטה זו של שליטה במכשירים לא זכתה להפצה מתאימה, שכן בעת ​​השימוש בה קשה להבטיח את הפעולה הנכונה של המעגל החשמלי, מה שמפחית באופן משמעותי את הפונקציונליות של התיריסטורים.

עבור תמורה מאולצת, נדרשים קבלים נוספים, אשר נטענים מראש על ידי לחיצה על כפתור המפתח. מעגל LC כלול בנוסף במעגל הבקרה המשומש, שבו קבל טעון הוא תנאי מוקדם. תנודות זרם חזקות מתרחשות במהלך המעבר במעגל העומס, מה שמאפשר להחליף תיריסטורים. עד כה, זוהי שליטה מאולצת עם מוליכים למחצה הנפוצה ביותר, אשר מוסברת על ידי הרבגוניות, הפשטות והאמינות המקסימלית שלה.

מגוון תוכניות בקרה כפויה

ניתן להשתמש בסוגים שונים של מיתוג מאולץ כדי לשלוט על פעולת המקשים. לרוב, נעשה שימוש במעגל עם קבל מיתוג עם קוטביות הפוכה. דיודה כזו מחוברת למעגל באמצעות תיריסטור עזר נוסף, המבטיח היווצרות מטען על המוליך למחצה הפועל.

זרם הקבלים מופנה לכיוון הזרם מהמתג הראשי, מה שמאפשר להפחית את המתח ברשת, עד שהפרמטר הזה יורד לאפס. כאשר הזרם יורד, התיריסטור כבוי, ולאחר מכן המחזור חוזר על עצמו, מה שמאפשר לשלוט בצורה נכונה על פעולת המעגל החשמלי כולו והאלמנטים האישיים שלו בפרט.

כמו כן, ניתן להשתמש במעגל תיווך מאולץ שבו מחוברים מעגלי LC. בתחילת המיתוג, הזרם משרשרת ה-LC מופנה למתח ההפעלה, הם משתווים במהירות והתיריסטור כבוי.

מהמעגל המתנודד, הזרם זורם דרך המתג אל דיודה המוליכה למחצה. מתח מתאים מופעל על התיריסטורים, שבערך המוחלט שווה למפל המתח על פני הדיודה.

שימוש במעגלים רבי עוצמה

המטרה העיקרית של תיריסטורים היא לארגן את הפעולה הנכונה של מעגל חזק. על ידי הכללת מוליכים למחצה במעגל, אתה יכול לבצע את הפעולות הבאות:

• שנה את הזרם הממוצע כדי לעזור לווסת אותות בקרה.
• נתק או הפעל מעגל חשמלי עם עומס פעיל והתנגדות.

תכונה של מתגי תיריסטורים היא היכולת שלהם להוליך זרם אך ורק בכיוון אחד. לכן, באמצעותם במעגלי זרם חילופין, יש צורך להבטיח חיבור מקביל. האינדיקטורים הממוצעים של הזרם החשמלי בזמן הפעלת האותות על התיריסטורים יכולים להשתנות, מה שמאלץ את השימוש בקבלים נוספים לארגון נכון של המעגל.

שיטת הפעולה של בקרת הפאזה עם מיתוג מאולץ מאפשרת לווסת את העומס על ידי שינוי משרעת המתח בין השלבים. מיתוג מלאכותי כזה מתבצע באמצעות מעגלים מיוחדים או התקנת מפתחות נוספים הניתנים לנעילה. שיטת בקרת הפאזה משמשת במטענים בהם נדרש לווסת את עוצמת הזרם, תוך התחשבות ברמת האנרגיה המצטברת בסוללה.

טכנולוגיית בקרת רוחב הדופק מכונה לעתים קרובות PWM נוכחי. כאשר תיריסטור נפתח, ניתן אות בקרה. בשלב המעבר, המתח הופך לאפס, שהוא אות לסגירת המפתח. עקומת הזרם בעת שימוש בקרת פאזה לא תהיה סינוסואידלית, אלא תלויה לחלוטין בצורת הגל של מתח האספקה. לבקרת רוחב הדופק יש תוכנית יישום מורכבת, לכן שיטת מיתוג זו משמשת בציוד תעשייתי ובספקי כוח רבי עוצמה.

חיבור והגנה נכונים

תיריסטורי כוח הם קריטיים לקצב עליית הזרם. ערך הזרם החשמלי כשהוא זורם חזרה דרך המתג יכול לרדת לאפס, מה שמוביל למתח יתר של המוליכים למחצה. כדי להגן על המפתחות, דיודות נוספות ומעגלים שונים משמשים להגנה על מכשירים במצבים דינמיים.

השימוש במעגל כזה מאפשר הפעלת מתגים במקביל, מה שמונע מהזרם ההפוך ומתח היתר של מוליכים למחצה ליפול לאפס. כיום ישנן אפשרויות רבות לשינויים סכמטיים של מעגלים, המשמשים בהתאם לפרמטרים של תיריסטורים בתנאים ובמצבים שונים.