AC-halvlederenheder

Det skematiske diagram og design af AC-halvleder elektriske enheder bestemmes af formålet, kravene og driftsbetingelserne. Med den brede applikation, som kontaktløse enheder finder, er der en lang række muligheder for deres implementering. Men alle kan repræsenteres af et generaliseret blokdiagram, der viser det nødvendige antal funktionelle blokke og deres interaktion.

Figur 1 viser et blokdiagram af en AC-halvlederanordning i unipolær konstruktion. Den omfatter fire funktionelt komplette enheder.

Strømforsyningsenheden 1 med overspændingsbeskyttelseselementer (RC-kredsløb i figur 1) er grundlaget for omskifteranordningen, dens udøvende organ. Det kan gøres på grundlag af kun kontrollerede ventiler - tyristorer eller ved hjælp af dioder.

Når du designer en enhed til strøm, der overstiger strømgrænserne for en enkelt enhed, er det nødvendigt at forbinde dem parallelt.I dette tilfælde skal der træffes særlige foranstaltninger for at eliminere den ujævne fordeling af strøm i individuelle enheder, hvilket skyldes manglende identitet af deres strømspændingsegenskaber i den ledende tilstand og fordelingen af ​​tændingstiden.

Styreblok 2 indeholder enheder, der vælger og husker kommandoer, der kommer fra styre- eller beskyttelsesorganerne, genererer styreimpulser med indstillede parametre, synkroniserer ankomsten af ​​disse impulser ved tyristorindgangene med de momenter, hvor strømmen i belastningen krydser nul.

Styreenhedens kredsløb bliver meget mere komplekst, hvis enheden udover kredsløbsskiftefunktionen skal regulere spænding og strøm. I dette tilfælde er det suppleret med en fasestyringsanordning, som giver en forskydning af styreimpulserne med en given vinkel i forhold til nulstrømmen.

Blokken af ​​sensorer til apparatets 3 driftstilstand indeholder måleanordninger for strøm og spænding, beskyttelsesrelæer til forskellige formål, et kredsløb til generering af logiske kommandoer og signalering af apparatets koblingsposition.

Den tvungne koblingsanordning 4 kombinerer en kondensatorbank, dens ladekredsløb og koblings-tyristorer. I vekselstrømsmaskiner er denne enhed kun indeholdt, hvis de bruges som beskyttelse (afbrydere).

Enhedens strømdel kan laves i henhold til et skema med antiparallel forbindelse af tyristorer (se figur 1), baseret på en symmetrisk tyristor (triac) (figur 2, a) og i forskellige kombinationer af tyristorer og dioder (figur 2, b og c).

I hvert enkelt tilfælde, når du vælger en kredsløbsmulighed, skal følgende faktorer tages i betragtning: spændings- og strømparametrene for den enhed, der udvikles, antallet af brugte enheder, den langsigtede belastningskapacitet og modstand mod strømoverbelastninger, graden af ​​kompleksitet af tyristorhåndteringen, vægt og størrelseskrav og omkostninger.

Figur 1 — Blokdiagram over en AC-tyristorenhed

Figur 2 — Strømblokke af AC-halvlederenheder

En sammenligning af effektblokkene vist i figur 1 og 2 viser, at skemaet med anti-parallelt tilsluttede tyristorer har de største fordele.Et sådant skema indeholder færre enheder, har mindre dimensioner, vægt, energitab og omkostninger.

Sammenlignet med triacs har tyristorer med ensrettet (envejs) ledning højere strøm- og spændingsparametre og er i stand til at modstå betydeligt større strømoverbelastninger.

Tablettyristorer har en højere termisk cyklus. Derfor kan et kredsløb, der bruger triacs, anbefales til at skifte strømme, der som regel ikke overstiger strømværdien for en enkelt enhed, det vil sige når deres gruppeforbindelse ikke er påkrævet. Bemærk, at brugen af ​​triacs hjælper med at forenkle styresystemet til strømforsyningsenheden, den skal indeholde en udgangskanal til apparatets pol.

Skemaerne vist i figur 2, b, c illustrerer muligheden for at designe vekselstrømskoblingsenheder ved hjælp af dioder. Begge ordninger er nemme at administrere, men har ulemper på grund af brugen af ​​et stort antal enheder.

I kredsløbet i figur 2, b, konverteres strømkildens vekselspænding til en fuldbølgespænding med én polaritet ved anvendelse af en diodebroensretter. Som følge heraf bliver kun én tyristor forbundet ved udgangen af ​​ensretterbroen (i diagonalen af ​​broen) i stand til at styre strømmen i belastningen under de to halvcyklusser, hvis styringen i begyndelsen af ​​hver halvcyklus impulser modtages ved dens indgang. Kredsløbet afbrydes ved den nærmeste nulgennemgang af belastningsstrømmen efter standsning af genereringen af ​​styreimpulser.

Det skal dog huskes, at pålidelig udløsning af kredsløbet kun sikres med en minimumsinduktans af kredsløbet på siden af ​​den ensrettede strøm. Ellers, selvom spændingen falder til nul i slutningen af ​​halvcyklussen, vil strømmen fortsætte med at strømme gennem tyristoren, hvilket forhindrer den i at slukke. Faren for nødudløsning af kredsløbet (uden udløsning) opstår også, når frekvensen af ​​forsyningsspændingen stiger.

I kredsløbet, i figur 2, styres belastningen af ​​to tyristorer forbundet med hinanden, som hver især manipuleres i den modsatte retning af en ukontrolleret ventil. Da tyristorernes katoder i en sådan forbindelse er på samme potentiale, tillader dette brugen af ​​enkelt-output eller to-output styreimpulsgeneratorer med en fælles jord.

De skematiske diagrammer af sådanne generatorer er meget forenklede. Derudover er tyristorerne i kredsløbet, i figur 2, c, beskyttet mod omvendt spænding og bør derfor kun vælges til fremadspænding.

Med hensyn til dimensioner, tekniske egenskaber og økonomiske indikatorer er enhederne fremstillet i henhold til skemaerne vist i figur 2, b, c ringere end omskiftningsanordningerne, hvis kredsløb er vist i figur 1 c, 2, a. Ikke desto mindre er de meget udbredt i automatiserings- og relæbeskyttelsesanordninger, hvor koblingseffekten måles i hundredvis af watt. De kan især bruges som output-enheder af pulsformere til at styre tyristorblokke af mere kraftfulde enheder.

Timofeev A.S.