ما هو التيرستورات وكيفية استخدامه للتحكم في الحمل

غالبًا ما تستخدم للتحكم في الأحمال القوية في دوائر التيار المتردد المرحلات الكهرومغناطيسية. تعمل مجموعات الاتصال الخاصة بهذه الأجهزة كمصدر إضافي لعدم الموثوقية بسبب الميل للحرق واللحام. أيضًا ، تبدو إمكانية حدوث شرارة أثناء التبديل بمثابة عيب ، والذي يتطلب في بعض الحالات تدابير أمنية إضافية. لذلك ، تبدو المفاتيح الإلكترونية مفضلة. يتم تنفيذ أحد الخيارات لمثل هذا المفتاح على التيرستورات.

ما هو التيرستورات ولماذا هو مطلوب

في إلكترونيات الطاقة ، غالبًا ما يستخدم أحد الأنواع كعنصر تبديل متحكم فيه. الثايرستور - trinistors. مزاياها:

• عدم وجود مجموعة اتصال ؛
• نقص العناصر الميكانيكية الدوارة والمتحركة ؛
• الوزن الصغير والأبعاد
• مورد طويل ، بغض النظر عن عدد دورات التشغيل والإيقاف ؛
• منخفض الكلفة؛
• سرعة عالية وعملية هادئة.

ولكن عند استخدام trinistors في دوائر التيار المتردد ، يصبح توصيلها أحادي الاتجاه مشكلة. لكي يمرر المقاوم الثلاثي التيار في اتجاهين ، يتعين على المرء أن يلجأ إلى الحيل في شكل اتصال موازٍ في الاتجاه المعاكس لاثنين من العوالم الثلاثية يتم التحكم فيهما في وقت واحد. يبدو من المنطقي دمج هذين SCR في غلاف واحد لسهولة التركيب وتقليل الحجم. واتُخذت هذه الخطوة في عام 1963 ، عندما قدم العلماء السوفييت واختصاصيو جنرال إلكتريك في وقت واحد تقريبًا طلبات لتسجيل اختراع ثلاثي التريستور المتماثل - التيرستورات (في المصطلحات الأجنبية ، التيرستورات ، التيرستورات - الصمام الثلاثي للتيار البديل).

في الواقع ، فإن التيرستورات ليس حرفياً اثنين من trinistors موضوعة في حالة واحدة.

يتم تنفيذ النظام بأكمله على بلورة واحدة ذات نطاقات توصيل مختلفة p و n ، وهذا الهيكل غير متماثل (على الرغم من أن خاصية الجهد الحالي للتيرستورات متماثلة فيما يتعلق بالأصل وهي خاصية I-V معكوسة من ثلاثي المقاوم). وهذا هو الفرق الأساسي بين التيرستورات واثنين من الترينيستور ، كل منهما يجب التحكم فيه بواسطة تيار موجب ، بالنسبة للكاثود ، التيار.

لا يحتوي التيرستورات على أنود وكاثود فيما يتعلق باتجاه التيار المرسل ، ولكن فيما يتعلق بقطب التحكم ، فإن هذه الاستنتاجات ليست متكافئة. تم العثور على المصطلحين "الكاثود الشرطي" (MT1 ، A1) و "الأنود الشرطي" (MT2 ، A2) في الأدبيات. إنها ملائمة للاستخدام لوصف تشغيل التيرستورات.

عند تطبيق نصف موجة من أي قطبية ، يتم قفل الجهاز أولاً (القسم الأحمر من رمز التحقق من البطاقة).أيضًا ، كما هو الحال مع المقاوم الثلاثي ، يمكن أن يحدث تشغيل التيرستورات عندما يتم تجاوز مستوى الجهد العتبة لأي قطبية من الموجة الجيبية (القسم الأزرق). في المفاتيح الإلكترونية ، هذه الظاهرة (تأثير الدينستور) ضارة إلى حد ما. يجب تجنبه عند اختيار طريقة التشغيل. يحدث فتح التيرستورات عن طريق تطبيق التيار على إلكترود التحكم. كلما زاد التيار ، كلما فتح المفتاح مبكرًا (المنطقة المتقطعة باللون الأحمر). يتم إنشاء هذا التيار عن طريق تطبيق جهد بين قطب التحكم والكاثود الشرطي. يجب أن يكون هذا الجهد إما سالبًا أو يحمل نفس علامة الجهد المطبق بين MT1 و MT2.

عند قيمة تيار معينة ، يفتح التيرستورات على الفور ويتصرف مثل الصمام الثنائي العادي - حتى الحجب (المناطق المتقطعة والصلبة الخضراء). يؤدي التحسن في التكنولوجيا إلى انخفاض في التيار المستهلك لإلغاء قفل التيرستورات تمامًا. بالنسبة للتعديلات الحديثة ، تصل إلى 60 مللي أمبير وأقل. لكن لا ينبغي للمرء أن ينجرف في تقليل التيار في دائرة حقيقية - فقد يؤدي ذلك إلى فتح غير مستقر للتيرستورات.

يحدث الإغلاق ، مثل المقاوم الثلاثي التقليدي ، عندما ينخفض ​​التيار إلى حد معين (تقريبًا إلى الصفر). في دائرة التيار المتردد ، يحدث هذا عند المرور التالي من خلال الصفر ، وبعد ذلك سيكون من الضروري تطبيق نبضة تحكم مرة أخرى. في دوائر التيار المستمر ، يتطلب الإغلاق المتحكم فيه للتيرستورات حلولاً تقنية مرهقة.

الميزات والقيود

توجد قيود على استخدام التيرستورات عند تبديل الحمل التفاعلي (الاستقرائي أو السعوي). في وجود مثل هذا المستهلك في دائرة التيار المتردد ، يتم تبديل أطوار الجهد والتيار بالنسبة لبعضهما البعض. يعتمد اتجاه التحول على طبيعة التفاعل والحجم - على قيمة المكون التفاعلي. لقد قيل بالفعل أن التيرستورات ينطفئ في اللحظة التي يمر فيها التيار عبر الصفر. وقد يكون التوتر بين MT1 و MT2 في هذه اللحظة كبيرًا جدًا. إذا تجاوز معدل تغير الجهد dU / dt في نفس الوقت قيمة العتبة ، فقد لا يتم إغلاق التيرستورات. لتجنب هذا التأثير ، بالتوازي مع مسار الطاقة من التيرستورات يشمل المتغيرات. تعتمد مقاومتهم على الجهد المطبق ، ويحدون من معدل تغير فرق الجهد. يمكن تحقيق نفس التأثير باستخدام سلسلة RC (snubber).

يرتبط خطر تجاوز معدل الارتفاع الحالي عند تبديل الحمل بالوقت المحدد لبدء تشغيل التيرستورات. في الوقت الذي لم يغلق فيه التيرستورات بعد ، فقد يتضح أنه يتم تطبيق جهد كبير عليه وفي نفس الوقت يتدفق تيار كبير بما فيه الكفاية عبر مسار الطاقة. يمكن أن يؤدي هذا إلى إطلاق طاقة حرارية كبيرة على الجهاز ، وقد ترتفع درجة حرارة البلورة. للقضاء على هذا العيب ، من الضروري ، إن أمكن ، التعويض عن تفاعل المستهلك عن طريق التضمين المتسلسل في دائرة التفاعل بنفس القيمة تقريبًا ، ولكن للإشارة المعاكسة.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضًا أنه في الحالة المفتوحة ، يسقط حوالي 1-2 فولت على التيرستورات. ولكن نظرًا لأن النطاق عبارة عن مفاتيح قوية عالية الجهد ، فإن هذه الخاصية لا تؤثر على الاستخدام العملي للتيرستورات. إن فقدان 1-2 فولت في دائرة 220 فولت يمكن مقارنته بخطأ قياس الجهد.

أمثلة على استخدام ملفات

المنطقة الرئيسية لاستخدام التيرستورات هي المفتاح في دوائر التيار المتردد.لا توجد قيود أساسية على استخدام التيرستورات كمفتاح DC ، ولكن لا فائدة من ذلك أيضًا. في هذه الحالة ، من الأسهل استخدام المقاوم الثلاثي الأرخص والأكثر شيوعًا.

مثل أي مفتاح ، يتم توصيل التيرستورات بالدائرة في سلسلة مع الحمل. يتحكم تشغيل وإيقاف تشغيل التيرستورات في إمداد الجهد للمستهلك.

أيضًا ، يمكن استخدام التيرستورات كمنظم للجهد في الأحمال التي لا تهتم بشكل الجهد (على سبيل المثال ، المصابيح المتوهجة أو السخانات الحرارية). في هذه الحالة ، يبدو مخطط التحكم هكذا.

هنا ، يتم تنظيم دائرة تبديل الطور على المقاومات R1 و R2 والمكثف C1. من خلال ضبط المقاومة ، يتم تحقيق تحول في بداية النبضة بالنسبة لانتقال جهد التيار الكهربائي إلى الصفر. يعتبر الدينيستور بجهد فتح يبلغ حوالي 30 فولت مسؤولاً عن تكوين النبض. عند الوصول إلى هذا المستوى ، يفتح ويمرر التيار إلى قطب التحكم في التيرستورات. من الواضح أن هذا التيار يتزامن في اتجاه التيار عبر مسار طاقة التيرستورات. تنتج بعض الشركات المصنعة أجهزة شبه موصلة تسمى Quadrac. لديهم التيرستورات والدينستور في دائرة إلكترود التحكم في مبيت واحد.

هذه الدائرة بسيطة ، لكن تيار استهلاكها له شكل حاد غير جيبي ، بينما يتم إنشاء التداخل في شبكة الإمداد. لقمعها ، من الضروري استخدام المرشحات - على الأقل أبسط سلاسل RC.

المميزات والعيوب

تتطابق مزايا التيرستورات مع مزايا المقاوم الثلاثي الموصوف أعلاه. بالنسبة لهم ، ما عليك سوى إضافة القدرة على العمل في دوائر التيار المتردد والتحكم البسيط في هذا الوضع. ولكن هناك أيضًا عيوب.إنها تتعلق بشكل أساسي بمنطقة التطبيق ، والتي تقتصر على المكون التفاعلي للحمل. ليس من الممكن دائمًا تطبيق تدابير الحماية المقترحة أعلاه. تشمل العيوب أيضًا:

• زيادة الحساسية للضوضاء والتداخل في دائرة إلكترود التحكم ، والتي يمكن أن تسبب إنذارات خاطئة ؛
• الحاجة إلى إزالة الحرارة من البلورة - يعوض ترتيب المشعات عن الأبعاد الصغيرة للجهاز ، ولتبديل الأحمال القوية ، والاستخدام المقاولين ويصبح التتابع مفضلًا ؛
• قيود على تردد التشغيل - لا يهم عند التشغيل على ترددات صناعية تبلغ 50 أو 100 هرتز ، ولكنه يحد من الاستخدام في محولات الجهد.

من أجل الاستخدام الكفء للتيرستورات ، من الضروري معرفة ليس فقط مبادئ تشغيل الجهاز ، ولكن أيضًا أوجه القصور فيه ، والتي تحدد حدود استخدام التيرستورات. فقط في هذه الحالة ، سيعمل الجهاز المطور لفترة طويلة وبشكل موثوق.

 

مقالات مماثلة: