AC-halvlederenheter

Det skjematiske diagrammet og utformingen av AC-halvlederelektriske enheter bestemmes av formålet, kravene og driftsforholdene. Med den brede applikasjonen som kontaktløse enheter finner, er det en lang rekke muligheter for implementering. Imidlertid kan alle representeres av et generalisert blokkdiagram som viser det nødvendige antallet funksjonelle blokker og deres interaksjon.

Figur 1 viser et blokkskjema over en AC-halvlederenhet i unipolar konstruksjon. Den inkluderer fire funksjonelt komplette enheter.

Strømforsyningsenheten 1 med overspenningsbeskyttelseselementer (RC-krets i figur 1) er grunnlaget for bryteranordningen, dens utøvende organ. Det kan gjøres på grunnlag av kun kontrollerte ventiler - tyristorer eller ved hjelp av dioder.

Når du designer en enhet for strøm som overskrider strømgrensene til en enkelt enhet, er det nødvendig å koble dem parallelt.I dette tilfellet må det tas spesielle tiltak for å eliminere den ujevne fordelingen av strøm i individuelle enheter, noe som skyldes at deres strømspenningsegenskaper ikke er identiske i ledende tilstand og fordelingen av innkoblingstiden.

Kontrollblokk 2 inneholder enheter som velger og husker kommandoer som kommer fra kontroll- eller beskyttelsesorganene, genererer kontrollpulser med innstilte parametere, synkroniserer ankomsten av disse pulsene ved tyristorinngangene med momentene når strømmen i lasten krysser null.

Kretsen til kontrollenheten blir mye mer kompleks hvis enheten, i tillegg til kretskoblingsfunksjonen, må regulere spenning og strøm. I dette tilfellet er det supplert med en fasekontrollanordning, som gir en forskyvning av styrepulsene med en gitt vinkel i forhold til nullstrømmen.

Blokken av sensorer for driftsmodusen til apparatet 3 inneholder måleinnretninger for strøm og spenning, beskyttelsesreléer for forskjellige formål, en krets for å generere logiske kommandoer og signalisere koblingsposisjonen til apparatet.

Den tvungne koblingsinnretningen 4 kombinerer en kondensatorbank, dens ladekrets og svitsjetyristorer. I vekselstrømsmaskiner er denne enheten kun inneholdt hvis de brukes som beskyttelse (strømbrytere).

Strømdelen av enheten kan lages i henhold til et skjema med antiparallell tilkobling av tyristorer (se figur 1), basert på en symmetrisk tyristor (triac) (figur 2, a) og i forskjellige kombinasjoner av tyristorer og dioder (figur 2, b og c).

I hvert enkelt tilfelle, når du velger et kretsalternativ, bør følgende faktorer tas i betraktning: spennings- og strømparametrene til enheten som utvikles, antall enheter som brukes, den langsiktige lastbærende kapasiteten og motstand mot strømoverbelastning, graden av kompleksitet av tyristorhåndteringen, vekt- og størrelseskrav og kostnad.

Figur 1 — Blokkdiagram av en AC-tyristorenhet

Figur 2 — Strømblokker for AC-halvlederenheter

En sammenligning av kraftblokkene vist i figur 1 og 2 viser at ordningen med antiparallellkoblede tyristorer har de største fordelene.Et slikt skjema inneholder færre enheter, har mindre dimensjoner, vekt, energitap og kostnad.

Sammenlignet med triacs har tyristorer med enveis (enveis) ledning høyere strøm- og spenningsparametere og er i stand til å motstå betydelig større strømoverbelastninger.

Tabletttyristorer har en høyere termisk syklus. Derfor kan en krets som bruker triacs anbefales for å bytte strøm som som regel ikke overskrider strømvurderingen til en enkelt enhet, det vil si når gruppetilkoblingen deres ikke er nødvendig. Merk at bruken av triacs bidrar til å forenkle kontrollsystemet til strømforsyningsenheten, den må inneholde en utgangskanal til polen til apparatet.

Skjemaene vist i figur 2, b, c illustrerer muligheten for å designe vekselstrømbryteranordninger ved bruk av dioder. Begge ordningene er enkle å administrere, men har ulemper på grunn av bruken av et stort antall enheter.

I kretsen i figur 2, b, blir strømkildens vekselspenning konvertert til en fullbølgespenning med én polaritet ved bruk av en diodebrolikeretter. Som et resultat blir bare en tyristor koblet til utgangen av likeretterbroen (i diagonalen av broen) i stand til å kontrollere strømmen i lasten i løpet av de to halvsyklusene, hvis kontrollen i begynnelsen av hver halvsyklus pulser mottas ved inngangen. Kretsen slås av ved nærmeste nullkryssing av laststrømmen etter stopp av genereringen av styrepulser.

Det bør imidlertid huskes at pålitelig utløsning av kretsen kun sikres med en minimumsinduktans av kretsen på siden av den likerettede strømmen. Ellers, selv om spenningen faller til null på slutten av halvsyklusen, vil strømmen fortsette å flyte gjennom tyristoren, og forhindrer at den slår seg av. Faren for nødutløsning av kretsen (uten utløsning) oppstår også når frekvensen til forsyningsspenningen øker.

I kretsen, i figur 2, styres belastningen av to tyristorer koblet sammen, som hver blir manipulert i motsatt retning av en ukontrollert ventil. Siden katodene til tyristorene i en slik forbindelse er på samme potensial, tillater dette bruk av enkelt- eller to-utgangs styrepulsgeneratorer med felles jord.

De skjematiske diagrammene til slike generatorer er sterkt forenklet. I tillegg er tyristorene i kretsen, i figur 2, c, beskyttet mot omvendt spenning og bør derfor kun velges for foroverspenning.

Når det gjelder dimensjoner, tekniske egenskaper og økonomiske indikatorer, er enhetene laget i henhold til skjemaene vist i figur 2, b, c dårligere enn bryterenhetene hvis kretser er vist i figurene 1 c, 2, a. Likevel er de mye brukt i automasjons- og relébeskyttelsesenheter, der koblingseffekten måles i hundrevis av watt. Spesielt kan de brukes som utgangsenheter for pulsformere for å kontrollere tyristorblokker av kraftigere enheter.

Timofeev A.S.