مبدأ تشغيل المقومات على أساس الثايرستور. تطبيق الثايرستور
يتم تقليل المقوم الذي يتم التحكم فيه باستخدام الثايرستور إلى التحكم في لحظة تشغيل الجهاز. الطريقة الأكثر شيوعًا للتحكم في الثايرستور هي مرحلة النبض. باستخدام طريقة التحكم هذه، يتم تطبيق نبضات الجهد U y بشكل دوري على قطب التحكم الخاص بالثايرستور، مما يؤدي إلى فتح الثايرستور. يمكنهم التحول في الوقت المناسب بالنسبة للحظة التي يظهر فيها جهد نصف الموجة الموجب على الملف الثانوي للمحول Tr.1 (الشكل 74) وبالتالي التأثير على لحظة تشغيل الثايرستور. ويبين الشكل 3 نصف الموجة الموجبة لهذا الجهد - منحنى U(t) ونبض جهد التحكم U y. تسمى الزاوية α زاوية التحكم. بدءًا من اللحظة t=α وحتى نهاية جهد نصف الموجة الموجب، يكون الثايرستور في حالة الفتح (التشغيل). إن مقاومة الثايرستور المشغل وبالتالي الجهد عند الأنود (المجمع) تكون صفرًا تقريبًا. في الشكل 75، يوضح الخط المنقط (- - -) منحنى الجهد عند مجمع الثايرستور خلال نصف الموجة الموجبة للجهد U، ويتم الإشارة إلى الجهد عند الحمل Rn بالخط المنقط (¾ × ¾) ).
أرز. 74 دائرة المعدل التي تسيطر عليها الشكل. 75 الرسم البياني الجهد ل
على تحميل الثايرستور، جامع و
قطب التحكم
عند α=0، يكون الثايرستور مفتوحًا أثناء جهد نصف الموجة الموجب، وتكون مقاومته منخفضة. عند α=180° يكون الثايرستور مغلقًا، وتكون مقاومته عالية.
يوضح الشكل 76أ الجهد عبر الحمل U n لمقوم الموجة الكاملة عند α=0، والشكل 76ب عند α=π/2.
أ) ب)
تنطبق المتطلبات التالية للتحكم في النبضات:
1) يجب أن تكون سعة ومدة نبضات التحكم الحالية I ymax كافية لفتح الثايرستور بشكل موثوق، ولكن يجب ألا يتجاوز سعة التيار القيمة المسموح بها I yad؛
2) يجب أن يكون ميل نبضات جهد التحكم مرتفعًا بحيث يفتح الثايرستور على الفور تقريبًا.
وبناء على هذه المتطلبات تم تصميم جهاز (وحدة) التحكم في طور النبض. يوضح الشكل 77 دائرة مقوم الموجة الكاملة المتحكم فيه (مع إخراج النقطة الوسطى للملف الثانوي للمحول) مع التحكم في طور النبض.
أرز. 77 مخطط الدائرة الكهربائية لمقوم متحكم فيه (أ)، مخطط متجه دائري (ب)
يتم توفير الجهد إلى دائرة التحكم في المقوم من ناقل طور الجسر، الذي يتكون من محول بخرج النقطة الوسطى للملف الثانوي، ومكثف C ومقاوم متغير R. عندما تتغير قيمة المقاومة R، كما يمكن كما يمكن رؤيته من مخطط المتجه الدائري (الشكل 77 ب)، يمكن أن تختلف زاوية تحول الطور لجسر جهد الخرج U dc بالنسبة إلى جهد الدخل U ab من 0 إلى 180 درجة. في هذه الحالة، تبقى قيمة الجهد U dc دون تغيير.
يتم تغذية الجهد U dc إلى مدخلات الترانزستورات VT1 و VT2 في شكل جهد Uin 1 و Uin 2، مما يؤدي إلى فتح ترانزستور واحد وإغلاق الآخر. تحتوي جهود الخرج المأخوذة من مجمعات الترانزستورات، Uk 1 وUk 2 (الشكل 78e، f)، على مكونات متغيرة Uk 12 وUk 22 ذات شكل شبه منحرف (الشكل 78g، h)، نظرًا لأن الفولتية ذات الحجم الكبير يتم تطبيقه على مدخلات الترانزستورات. ثم يتم التمييز بين الفولتية شبه المنحرفة (الشكل 78 i، j) باستخدام السلاسل R 1 C 1 و R 2 C 2 وفي شكل نبضات مستطيلة Y vs3، Y vs4 (الشكل 78 l، m) يتم توفيرها للتحكم أقطاب الثايرستور VS3 و VS4 ؛ يتم تحويل نبضات الجهد السالب بواسطة الثنائيات VD3 و VD4.
وبالتالي، من خلال تغيير المقاومة R، فإنها تؤثر على قيمة الزاوية α ووقت وصول النبضات إلى أقطاب التحكم في الثايرستور.
أرز. 78 الرسوم البيانية الجهد
مصور الشخصيات
عند إجراء هذا العمل المختبري، من الضروري إزالة خاصية الجهد الحالي للثايرستور. ولهذا الغرض، يتم استخدام جهاز يتم من خلاله الحصول على خاصية تيار الجهد أو مجموعة من هذه الخصائص على شاشة أنبوب أشعة الكاثود (CRT). خاص
ويسمى الجهاز المصمم لهذا الغرض بتتبع المنحنى. في هذه الحالة، يتم استخدام راسم الذبذبات S1-68 وملحق خاص كجهاز تتبع المنحنى (الشكل 79 أ).
أ) ب)
الشكل: 79 رسم تخطيطي لتوصيل الثايرستور بمتتبع المنحنى (أ)، خاصية الجهد الحالي للثايرستور (ب)
في التين. يُظهر الشكل 79a رسمًا تخطيطيًا لتوصيل الثايرستور بجهاز تتبع المنحنى لقراءة العائلة خصائص الجهد الحالي I a =f(U a) لـ I y 1, I y 2,….
لمراقبة خصائص الجهد الحالي للثايرستور على شاشة CRT، من الضروري:
1) كان الإزاحة الأفقية لحزمة CRT متناسبة مع جهد الأنود U a للثايرستور؛
2) الإزاحة الرأسية لحزمة CRT - قيمة تيار الأنود.
ولهذا الغرض، يتم توصيل الثايرستور بدائرة تصحيح نصف موجة باستخدام الصمام الثنائي VD1؛ يتم تطبيق جهد الأنود على مقبس "X" الخاص بمرسمة الذبذبات (الانحراف الأفقي) باستخدام موصل. ينظم المقاوم R2 قيم تيار الأنود والجهد. يحدد المقاوم R 3 مقدار تيار الأنود عند سحب المقاوم R 2 بالكامل. للحصول على جهد يتناسب مع تيار الأنود للثايرستور، يتم تضمين المقاوم R 1 في دائرة الأنود. يتم توفير الجهد الناتج عنه عبر كابل إلى مقبس "®) 1 ميجاوات 50pF الخاص بمرسمة الذبذبات (مدخل مضخم انحراف الشعاع العمودي). يجب أن تكون مقاومة المقاوم R 1 صغيرة بحيث لا تؤثر عمليا على قيمة تيار الأنود للثايرستور (R 1 ~ 100 Om).
عند رسم مخططات الذبذبات من شاشة راسم الذبذبات، من الضروري التأكد من تطابق أصل الإحداثيات على شاشة CRT وعلى الرسم البياني I a = f (U a).
أ. يتم تحديد المقياس على طول المحور الحالي (المحور Y) باستخدام راسم الذبذبات. للقيام بذلك، قم أولاً بتطبيق الجهد المأخوذ من المقاوم R 1 على دخل راسم الذبذبات "®) 1 ميجاوات 50 pF"، ثم اضبط مقبض "الكسب" الخاص بمرسمة الذبذبات على أقصى موضع على اليسار. من خلال التعامل مع المفتاح "V/cm, mV/cm"، اضبط الحد الأقصى لحجم الصورة الرأسية على 2 سم على الأقل. ثم، باستخدام المقبضين "¯" و"" في راسم الذبذبات، قم بدمج صورة الإشارة مع أحد المقبضين قم بقياس الأقسام على شاشة CRT واحسب حجم الصورة عموديًا.
مقياس الجهد على طول المحور Y m u يساوي منتج العلامة الرقمية التي يوضع عليها المفتاح "V/cm, mV/cm" وعلامة التبديل "´10, ´1".
وبالتالي، فإن سعة الجهد عبر المقاوم R1 المزوّد بمدخل راسم الذبذبات يساوي منتج المقياس m U والحجم y max [cm] للصورة على طول المحور y (الشكل 79 ب):
عمر 1 = م U ذ ماكس. .
المقياس الحالي على طول المحور الصادي m I يساوي:
م أنا = م U /R 1 .
ب. يمكن تحديد مقياس الجهد على طول المحور X على النحو التالي: قم بقياس الحجم x max (الشكل 79 ب) لإحدى خصائص الجهد الحالي التي تم الحصول عليها للثايرستور. ثم قم بتوصيل مدخل "®) 1 ميجاوات 50pF من راسم الذبذبات بمآخذ "®) X" و"^" الخاصة بتتبع المنحنى؛ مواضع مفاتيح الذبذبات هي كما يلي:
قم بالتبديل "X، ´1، ´0.2" عند العلامة "X1"؛
قم بتبديل "الوقت/سم" - إلى "2 مللي ثانية"؛
قم بالتبديل "V/cm، mV/cm" - إلى "1V/cm"؛
قم بتبديل المفتاح "´10، ´1" إلى "10".
احصل على مخطط ذبذبة للجهد على الثايرستور دون تغيير قيمة تيار التحكم I y (الشكل 80):
أوجد قيمة U max بالفولت:
U max = l max [cm] ∙m U,
هنا م يو =1 ∙10=10
يتوافق هذا الجهد مع الإحداثي السيني x max (الشكل 79 ب)، وبالتالي فإن مقياس الجهد على طول المحور X يساوي م Ux = U m arr /x كحد أقصى .
وصف التثبيت
تُظهر لوحة الاختبار الخاصة بتركيب المختبر دائرة (الشكل 79) لتسجيل خاصية الجهد الحالي للثايرستور، تسمى متتبع المنحنى. يقوم مقبض التحكم "Reg.I y" بتغيير قيمة تيار التحكم الثايرستور Iy بسلاسة.
يتم توصيل مرسمة الذبذبات بمتتبع المنحنى باستخدام موصل وكابل يربط نفس المقابس والموصلات "®) 1X" و "®) 1 ميجاوات 50pF" بلوحة الاختبار ومرسمة الذبذبات.
بالإضافة إلى ذلك، تعرض اللوحة دائرة مقوم يتم التحكم فيه باستخدام الثايرستور (الشكل 81) مع وحدة التحكم في طور النبض. باستخدام المقاوم المتغير R، يتم تنظيم وقت وصول نبضات الجهد إلى أقطاب التحكم في الثايرستور. يحتوي المقوم المتحكم فيه على الثايرستور من النوع KU-101B مع المعلمات
أنا أضف = 75mA،
ش وصول. الحد الأقصى = 50 فولت، P kmax = 150 ميجاوات، I y pr = 15mA.
أرز. 81 صورة على لوحة حامل المقوم المتحكم فيه
مظهريظهر الموقف في الشكل. 82.
الشكل 82 اللوحة الأمامية للحامل
استكمال العمل
1 باستخدام متتبع المنحنى (الشكل 79)، احصل على عدة (2-3) خصائص الجهد الحالي للثايرستور عند قيم تعسفية مختلفة لتيار التحكم:
أنا =f(U a) لأني y1 =0، أنا y2، أنا y3 > أنا y2، ….
للقيام بذلك تحتاج:
قم بتشغيل التثبيت عن طريق إغلاق مفتاح "تشغيل" (على اللوحة الموجودة على اليمين)؛
قم بتوصيل راسم الذبذبات S1-68 بجهاز تتبع المنحنى:
أ) قم بتوصيل المقابس "®) 1 ميجاوات 50 Рf" و"^" الخاصة بتتبع المنحنى باستخدام كابل إلى دخل "®) 1 ميجاوات 50 РF" لمرسمة الذبذبات؛
ب) قم بتوصيل المقبس "X" الخاص بتتبع المنحنى بسلك بالمقبس "X" الخاص بمرسمة الذبذبات؛
ج) اضبط مفتاح "X، ´1، ´0.2" الخاص بمرسمة الذبذبات على الموضع "X" (الموضع الأيسر الأقصى)؛
د) اضبط مفتاح التبديل "V/cm، mV/cm" على "2 mV/cm"، ومفتاح التبديل "´10، ´1" إلى "´10"؛
هـ) قم بتشغيل راسم الذبذبات باستخدام مفتاح تبديل "الشبكة".
اضبط تيار التحكم I y على الصفر (I y =0); للقيام بذلك، اضبط مقبض الجهد R reg على الموضع الأيسر الأقصى؛ ارسم المنحنى الناتج I a =f(U a);
اضبط تيار التحكم I y على قيمة صغيرة، حيث تحتاج إلى تحويل مقبض الجهد R reg إلى زاوية صغيرة (في اتجاه عقارب الساعة) ورسم المنحنى مرة أخرى I a = f (U a)، وما إلى ذلك.
2 في دائرة المقوم المتحكم فيها (الشكل 81)
أ.خذ مخططات الذبذبات للجهد المصحح عبر الحمل - المقاومة R n - عند معان مختلفةزاوية التحكم α؛
ب.الحصول على خصائص التحكم تجريبيا وعن طريق الحساب
المعدل
يو س α = و(α),
حيث U o α هي القيمة المتوسطة للجهد المصحح عند الحمل؛
α - زاوية التحكم.
لإكمال الفقرة 2أ من المهمة، يجب عليك:
قم بتوصيل الحمل بالمقوم عن طريق إغلاق المفتاح الموجود في الفرع بالمقاوم R n؛
قم بتوصيل راسم الذبذبات بالحمل Rн:
أ) قم بتوصيل الكابل عند دخل "®)1 ميجاوات 50 RF" من راسم الذبذبات بالتوازي مع المقاوم Rн؛
ب) حرك المفتاح "X، ´1، ´0.2" الخاص بمرسمة الذبذبات إلى الموضع "´1"؛
ج) مفتاح "الوقت/سم" في الوضع "2 مللي ثانية/سم"؛
د) قم بتبديل "V/cm، mV/cm" في الوضع "2V/cm"؛
هـ) قم بتبديل المفتاح "´10، ´1" - إلى "´10".
احصل على ذبذبات الشاشة للجهد عبر الحمل بقيم مختلفة للزاوية α:
α=α دقيقة , α=π/2, α=3/4π;
يتم ضبط الزاوية α باستخدام مقياس الجهد R في دائرة وحدة التحكم في طور النبض (PCU)؛ في موضع الحد الأيسر لمقبض الجهد R، تكون الزاوية α ضئيلة وتساوي α min ~0.4π، وفي موضع الحد الأيمن تكون الحد الأقصى وتساوي ~ π.
ارسم مخططات ذبذبات للجهد عند الحمل على ورق الرسم البياني، مع الإشارة إلى مقاييس الجهد m u (مواضع المقبض "V/cm، mV/cm" ومفتاح التبديل "´10، ´1") وللوقت m t (تبديل المواضع "X" , ´1, ´ 0.2" و"الوقت/سم"): m u, m t.
تحديد سعة الجهد عند الحمل U m من مخطط الذبذبات عند α = α min.
لإكمال الخطوة 2ب من المهمة، من الضروري قياس الثابت
مكون الجهد عبر الحمل بقيم مختلفة للزاوية α:
α=α min - موضع الحد الأيسر لمقبض الجهد R؛
α=π/2، α=3/4π، α~π – موضع الحد الأيمن لـ R.
للقيام بذلك يجب عليك:
تعيين الزاوية المحددة α باستخدام راسم الذبذبات، كما هو مبين في الخطوة 2A من المهمة؛
قم بتوصيل الفولتميتر V3-41 بالتوازي مع المقاوم Rн، مع إيقاف تشغيل راسم الذبذبات؛ استخدم الفولتميتر لقياس مكون التيار المستمر للجهد المصحح عبر الحمل Rн:
أ) مدخل الفولتميتر - مآخذ "®)" و"^"؛
ب) مفتاح نطاق الجهد (المقياس العلوي) "30"؛
ج) قم بتشغيل الجهاز باستخدام مفتاح تبديل "الشبكة".
قياس مكون التيار المستمر للجهد عبر الحمل بقيم مختلفة للزاوية α؛ تسجيل نتائج القياس في الجدول 1؛
احسب متوسط قيمة الجهد المعدل عند الحمل (الشكل 81) (دون مراعاة الخسائر في عناصر الدائرة) عند القيم المحددة للزاوية α باستخدام الصيغة
أرز. 83
تؤخذ قيمة U m من التجربة 2A باستخدام مخطط الذبذبات u(t)، مع α = α min (الشكل 83)، ويتم إدخال نتائج الحساب في الجدول 1؛
وفقًا للجدول 1، قم ببناء التبعيات U o α =f(α);
مقارنة النتائج التجريبية والمحسوبة.
الجدول 19
| دقيقة | ص/2 | 3p/4 | ~ ص | ملحوظة | |
| يو يا ألفا | خبرة | ||||
| يو يا ألفا | عملية حسابية |
أسئلة التحكم
1 مبدأ تشغيل الثايرستور. ماذا يعني تشغيل الجهد؟ أظهر عائلة خصائص الجهد الحالي للثايرستور.
2 شرح تشغيل الدائرة لقراءة خصائص الجهد الحالي للثايرستور.
3 ارسم دائرة تصحيح الموجة الكاملة AC الجهدعلى الثايرستور شرح عملها.
4 ما هو شكل الجهد المصحح عبر الحمل في دائرة مقوم الموجة الكاملة باستخدام الثايرستور إذا كانت الزاوية α=π/3؟
العمل المختبري رقم 6
معلومات ذات صله.
للتحكم في الجهد في الشبكة، يتم استخدام مقومات إلكترونية. تعمل هذه الأجهزة عن طريق تغيير التردد. يُسمح باستخدام العديد من التعديلات على طاقة التيار المتردد.
المعلمات الرئيسية للمقومات تشمل الموصلية. ومن الجدير أيضًا النظر في مؤشر الجهد الزائد المسموح به. من أجل فهم المشكلة بمزيد من التفصيل، نحن بحاجة إلى النظر في دائرة المقوم.
تعديلات الجهاز
تتضمن دائرة المقوم استخدام الثايرستور المتصل. عادة ما يستخدم المثبت كنوع انتقالي. وفي بعض الحالات، يتم تثبيته مع نظام أمني. هناك أيضًا العديد من التعديلات باستخدام الصمامات الثلاثية. تعمل هذه الأجهزة بتردد 30 هرتز. إنها جيدة لهواة الجمع. تشتمل دائرة المقوم أيضًا على مقارنات منخفضة التوصيل. تتوافق حساسيتها مع 10 مللي فولت على الأقل. تم تجهيز فئة معينة من الأجهزة بـ varicap. ونتيجة لهذا، يمكن توصيل التعديلات بدائرة أحادية الطور.
كيف تعمل؟
كما ذكرنا سابقًا، يعمل المقوم عن طريق تغيير التردد. في البداية، يصل الجهد إلى قوة الثايرستور. يتم تنفيذ عملية التحويل الحالية باستخدام الصمام الثلاثي. لتجنب ارتفاع درجة حرارة الجهاز، هناك استقرار. عندما يظهر تداخل الموجة، يتم تشغيل جهاز المقارنة.
مجال تطبيق الأجهزة
في أغلب الأحيان، يتم تثبيت الأجهزة في المحولات. هناك أيضًا تعديلات على وحدات القيادة. لا تنس الأجهزة الآلية المستخدمة في الإنتاج. تلعب المقومات دورًا في المغيرات، ومع ذلك، في هذه الحالة، يعتمد الكثير على نوع الجهاز.
الأنواع الحالية من التعديلات
حسب التصميم، تتميز تعديلات أشباه الموصلات والثايرستور والجسر. تتضمن الفئة المنفصلة أجهزة الطاقة التي يمكنها العمل بترددات أعلى. نماذج الموجة الكاملة ليست مناسبة لهذه الأغراض. بالإضافة إلى ذلك، يتم تمييز المقومات حسب الطور. اليوم يمكنك العثور على أجهزة أحادية أو ثنائية أو ثلاثية الطور.
نماذج أشباه الموصلات
تعتبر مقومات أشباه الموصلات رائعة للعديد من التعديلات المعتمدة على مكثفات الموصل. لا تتجاوز الموصلية المدخلة 10 ميكرون. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن مقومات أشباه الموصلات تختلف في الحساسية. يمكن استخدام الأجهزة حتى 5 مللي فولت عند 12 فولت.
أنظمة الحماية الخاصة بهم من فئة P30. يتم استخدام المحولات لتوصيل التعديلات. عند جهد 12 فولت، تكون معلمة إعادة التشغيل في المتوسط 10 أ. تتميز التعديلات باستخدام اللوحات بدرجة حرارة التشغيل العالية. يمكن تشغيل العديد من الأجهزة بواسطة الترانزستورات. يتم استخدام المرشحات لتقليل التشويه.
ميزات أجهزة الثايرستور
تم تصميم مقوم الثايرستور لتنظيم الجهد في شبكة التيار المستمر. إذا كنا نتحدث عن تعديلات الموصلية المنخفضة، فإنها تستخدم صمام ثلاثي واحد فقط. عند التحميل عند 2 أ، يكون 10 فولت على الأقل. يتم استخدام نظام الحماية للمقومات المقدمة، كقاعدة عامة، من الفئة P44. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن النماذج مناسبة تمامًا لموصلات الطاقة. كيف يعمل محول مقوم الثايرستور؟ بادئ ذي بدء، يذهب الجهد إلى التتابع.
يحدث تحويل التيار المستمر بفضل الترانزستور. تستخدم كتل المكثفات للتحكم في جهد الخرج. تحتوي العديد من النماذج على مرشحات متعددة. إذا تحدثنا عن عيوب المقومات، تجدر الإشارة إلى أن لديهم خسائر عالية في الحرارة. عندما يكون جهد الخرج أعلى من 30 فولت، ينخفض مؤشر التحميل الزائد بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك، يجدر النظر في السعر المرتفع لمقوم الثايرستور.
تعديلات الجسر
تعمل مقومات الجسر بتردد لا يزيد عن 30 هرتز. تعتمد زاوية التحكم على الصمامات الثلاثية. يتم توصيل المقارنات بشكل رئيسي عبر موصلات الصمام الثنائي. النماذج ليست مناسبة بشكل أفضل لمعدات الطاقة. يتم استخدام المثبتات ذات المحول منخفض المقاومة للوحدات. إذا تحدثنا عن العيوب، فيجب أن نأخذ في الاعتبار الموصلية المنخفضة عند الجهد العالي. تُستخدم أنظمة الحماية عادةً في الفئة P33.
يتم توصيل العديد من التعديلات عبر الصمام الثلاثي ثنائي القطب. كيف يعمل المحول على هذه المقومات؟ في البداية، يتم تطبيق الجهد على اللف الأولي. عندما يتجاوز الجهد 10 فولت، يتم تشغيل المحول. يتم تغيير التردد باستخدام المقارنة التقليدية. من أجل تقليل فقدان الحرارة، يتم تثبيت varicap على مقوم التحكم في الجسر.
أجهزة الطاقة
أصبحت مقومات الطاقة مؤخرًا شائعة جدًا. مؤشر الحمل الزائد عند الجهد المنخفض لا يتجاوز 15 أ. يستخدم نظام الحماية بشكل أساسي في سلسلة P37. يتم استخدام النماذج للمحولات التنحي. إذا تحدثنا عن ميزات التصميم، فمن المهم أن نلاحظ أن الأجهزة يتم إنتاجها باستخدام الخماسي. تتميز بحساسية جيدة ولكن درجة حرارة التشغيل منخفضة.
يمكن استخدام كتل المكثفات عند 4 ميكرون. الجهد الناتجفوق 10 فولت يتم تنشيط المحول. عادة ما تستخدم المرشحات لاثنين من العوازل. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن هناك العديد من المقومات المزودة بوحدات تحكم في السوق. يكمن الاختلاف الرئيسي بينهما في القدرة على العمل بترددات أعلى من 33 هرتز. في هذه الحالة، الحمل الزائد في المتوسط يتوافق مع 10 أ.
تعديلات الموجة الكاملة
إن المقوم أحادي الطور ذو الموجة الكاملة قادر على العمل بترددات مختلفة. الميزة الرئيسية للتعديلات تكمن في ارتفاع درجة حرارة التشغيل. إذا تحدثنا عن ميزات التصميم، فمن المهم أن نلاحظ أن الثايرستور السلطة تستخدم من النوع المتكامل، ولا تتجاوز الموصلية 4 ميكرون. عند جهد 10 فولت، ينتج النظام متوسط 5 أمبير.
غالبًا ما تستخدم أنظمة الحماية في سلسلة P48. يتم توصيل التعديلات عبر المحولات. ومن الجدير بالذكر أيضًا عيوب مقومات هذه الفئة. بادئ ذي بدء، هذه قابلية منخفضة للاهتزازات المغناطيسية. يمكن أن تتغير معلمة التحميل الزائد بسرعة في بعض الأحيان. عند ترددات أقل من 40 هرتز، يتم الشعور بالانخفاضات الحالية. يلاحظ الخبراء أيضًا أن النماذج غير قادرة على العمل على مرشح واحد. بالإضافة إلى أنها غير مناسبة للأجهزة
أجهزة أحادية الطور
إن المقوم المتحكم فيه أحادي الطور قادر على أداء العديد من الوظائف. غالبًا ما يتم تثبيت النماذج على محولات الطاقة. عند تردد 20 هرتز، لا تتجاوز معلمة التحميل الزائد في المتوسط 50 أ. نظام حماية المقومات من الفئة P48. يقول العديد من الخبراء أن النماذج ليست خائفة من تداخل الموجات وتتعامل بشكل جيد مع الزيادات الدافعة. هل هناك أي عيوب في النماذج؟ من هذا النوع؟ بادئ ذي بدء، هم قلقون تيار منخفضتحت حمولة عالية. لحل هذه المشكلة، يتم تثبيت المقارنات. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنها لا يمكن أن تعمل في دائرة التيار المتردد.
بالإضافة إلى ذلك، تنشأ مشاكل في توصيل التيار بشكل دوري. في المتوسط، هذه المعلمة هي 5 ميكرون. يؤثر تقليل الحساسية بشكل كبير على أداء الصمام الثلاثي. إذا نظرنا إلى المقومات غير المنضبطة أحادية الطور، فسيتم استخدام لوحاتها مع محول. تحتوي العديد من النماذج على عوازل متعددة. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن المقومات من هذا النوع ليست مناسبة لمحولات التنحي. غالبا ما تستخدم المثبتات لثلاثة مخارج، ويجب ألا يتجاوز الجهد الأقصى لها 50 فولت.
معلمات الأجهزة على مرحلتين
يتم إنتاج مقومات ثنائية الطور لدوائر التيار المستمر والتيار المتردد. يتم تشغيل العديد من التعديلات على الصمامات الثلاثية من نوع الاتصال. إذا تحدثنا عن معلمات التعديل، تجدر الإشارة إلى الجهد المنخفض عند الأحمال الزائدة العالية. ولذلك، فإن الأجهزة ليست مناسبة تماما لمحولات الطاقة. ومع ذلك، فإن ميزة الأجهزة تعتبر الموصلية الجيدة.
حساسية النماذج تبدأ من 55 مللي فولت. وفي الوقت نفسه، فإن فقدان الحرارة ضئيل. يتم استخدام المقارنات على لوحتين. في كثير من الأحيان، يتم توصيل التعديلات من خلال محول واحد. في هذه الحالة، يتم فحص العوازل بشكل مبدئي للتأكد من مقاومة الخرج.
تعديلات على ثلاث مراحل
يتم استخدام مقومات ثلاثية الطور بنشاط في محولات الكهرباء. لديهم معلمة تحميل زائد عالية جدًا وقادرون على العمل في ظل ظروف التردد العالي. إذا كنا نتحدث عن ميزات التصميم، فمن المهم أن نلاحظ أن النماذج يتم تجميعها مع وحدات مكثف. ونتيجة لهذا، يمكن توصيل التعديل بدائرة التيار المستمر وعدم الخوف من تداخل الموجات. يتم حظر زيادات النبض بواسطة المرشحات. يتم الاتصال عبر المحول باستخدام المحول. تحتوي العديد من النماذج على ثلاثة عوازل. يجب ألا يتجاوز جهد الخرج عند 3 أمبير 5 فولت.
بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن المقومات من هذا النوع تستخدم في ظل الأحمال الزائدة على الشبكة. تم تجهيز العديد من التعديلات بحاصرات. يحدث تقليل التردد باستخدام المقارنات المثبتة فوق صندوق المكثف. إذا نظرنا في محولات الترحيل، فستكون هناك حاجة إلى محول إضافي لتوصيل التعديلات.
نماذج مع مقارنة الاتصال
لقد أصبح الطلب على المقومات الخاضعة للرقابة مع مقارنة الاتصال مطلوبًا بشكل كبير مؤخرًا. ومن بين ميزات التعديلات تجدر الإشارة إلى درجة التحميل الزائد العالية. تستخدم أنظمة الحماية بشكل رئيسي في الفئة P55. تعمل الأجهزة ذات صندوق مكثف واحد. عند جهد 12 فولت، يكون تيار الخرج 3 أ على الأقل. يمكن أن تتباهى العديد من النماذج بموصلية عالية بتردد 5 هرتز.
غالبًا ما تستخدم المثبتات من النوع منخفض المقاومة. أنها تؤدي بشكل جيد في دوائر التيار المتردد. في الإنتاج، يتم استخدام المقومات، ولا يزيد مستوى التوصيل المسموح به عن 50 ميكرون. درجة حرارة العملفي هذه الحالة يعتمد الأمر على نوع الدينستور. وكقاعدة عامة، يتم تثبيتها مع عدة أغطية.
الأجهزة مع اثنين من المقارنات
يتم تقييم المقومات الإلكترونية ذات المقارنتين لجهد الخرج العالي. مع التحميل الزائد بمقدار 5 أ، تكون التعديلات قادرة على العمل دون فقدان الحرارة. لا يتجاوز معامل تنعيم المقومات 60%. تحتوي العديد من التعديلات على نظام حماية عالي الجودة لسلسلة P58. بادئ ذي بدء، تم تصميمه للتعامل مع تداخل الموجات. وبتردد 40 هرتز، تنتج الأجهزة ما متوسطه 50 ميكرون. رباعيات التعديلات من النوع المتغير، ولا تزيد حساسيتها عن 10 مللي فولت.
هل هناك أي عيوب لهذا النوع من المعدل؟ بادئ ذي بدء، تجدر الإشارة إلى أنه يحظر توصيلها بمحولات التنحي. في شبكة التيار المستمر، تحتوي النماذج على معلمة موصلية منخفضة. تردد التشغيل في المتوسط 55 هرتز. التعديلات ليست مناسبة للمثبتات أحادية القطب. لاستخدام الأجهزة على محولات الطاقة، يتم استخدام محولين.
الفرق بين التعديلات مع الصمام الثلاثي الكهربائي
يتم تقييم المقومات التي يتم التحكم فيها باستخدام الصمامات الثلاثية الكهربائية لجهد الخرج العالي. في ترددات منخفضةأنها تعمل دون فقدان الحرارة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن معلمة التحميل الزائد تبلغ في المتوسط 4 أ. كل هذا يشير إلى أن المقومات غير قادرة على العمل في شبكة التيار المستمر. يُسمح باستخدام المرشحات على غلافين فقط. عادة ما يكون جهد الخرج 50 فولت، ونظام الحماية من الفئة P58. من أجل توصيل الجهاز، يتم استخدام محول. معامل التجانس للمقومات من هذا النوع لا يقل عن 60%.
نماذج مع الصمام الثلاثي بالسعة
المقومات التي يتم التحكم بها باستخدام الصمام الثلاثي السعوي قادرة على العمل في شبكة التيار المستمر. إذا نظرنا إلى معلمات التعديلات، فيمكننا ملاحظة الجهد العالي للإدخال. في هذه الحالة، لن يتجاوز الحمل الزائد أثناء التشغيل 5 أ. نظام الحماية من الفئة A45. بعض التعديلات مناسبة لمحولات الطاقة.
في هذه الحالة، يعتمد الكثير على وحدة المكثف المثبتة في المقوم. وفقا للخبراء، فإن الجهد المقدر للعديد من التعديلات هو 55 فولت. تيار الخرج في النظام هو 4 أ. مرشحات التعديلات مناسبة للتيار المتردد. معامل التجانس للمقومات هو 70%.
الأجهزة القائمة على القناة الثلاثية
تتمتع المقومات التي يتم التحكم بها باستخدام الصمامات الثلاثية للقناة بدرجة عالية من الموصلية. تعتبر النماذج من هذا النوع ممتازة للمحولات المتدرجة. إذا تحدثنا عن التصميم، تجدر الإشارة إلى أن النماذج يتم إنتاجها دائما مع موصلين، ويتم استخدام مرشحاتها على العوازل. وفقا للخبراء، فإن الموصلية لا تتغير كثيرا عند تردد 40 هرتز.
هل هناك أي عيوب لهذه المعدلات؟ خسائر الحرارة هي الجانب الضعيفالتعديلات. يلاحظ العديد من الخبراء انخفاض الموصلية للموصلات المثبتة على المقومات. لحل المشكلة، يتم استخدام الكينوترونات. ومع ذلك، لا يسمح باستخدامها على طاقة التيار المستمر.
الفرق بين التعديلات
يتم استخدام مقومات 12 فولت لمحولات التنحي فقط. يتم تثبيت المقارنات في الأجهزة مع المرشحات. الحد الأقصى للحمل الزائد للتعديلات لا يزيد عن 5 أ. غالبًا ما تستخدم أنظمة الحماية في الفئة P48. إنها رائعة للتغلب على تداخل الموجات. غالبًا ما يتم استخدام مثبتات المحولات ذات معامل التنعيم العالي. إذا تحدثنا عن عيوب التعديلات، تجدر الإشارة إلى أن تيار الإخراج في الأجهزة لا يزيد عن 15 ألف.
لتنظيم جهد الخرج في دوائر التيار المتردد مع التصحيح، يتم استخدام مقومات متحكم فيها. إلى جانب الطرق الأخرى للتحكم في جهد الخرج بعد المقوم، مثل LATR أو المتغير، يتيح لك المقوم المتحكم فيه تحقيق كفاءة أكبر مع موثوقية عالية للدائرة، وهو ما لا يمكن قوله عن التنظيم باستخدام LATR أو تنظيم المتغير.
يعد استخدام الصمامات التي يتم التحكم فيها أكثر تقدمًا وأقل تعقيدًا. الثايرستور هو الأنسب لدور الصمامات الخاضعة للرقابة.
في الحالة الأولية، يكون الثايرستور مقفلًا، وله حالتان محتملتان مستقرتان: مغلق ومفتوح (موصل). إذا كان جهد المصدر أعلى من نقطة التشغيل السفلية للثايرستور، فعند تطبيق نبضة حالية على قطب التحكم، سينتقل الثايرستور إلى حالة التوصيل، ولن تؤثر النبضات التالية الموردة إلى قطب التحكم على الأنود التيار بأي شكل من الأشكال، أي أن دائرة التحكم مسؤولة فقط عن فتح الثايرستور، وليس عن قفله. يمكن القول أن الثايرستور لديه مكاسب كبيرة في الطاقة.
لإيقاف الثايرستور، من الضروري تقليل تيار الأنود الخاص به بحيث يصبح أقل من تيار التثبيت، والذي يتم تحقيقه عن طريق خفض جهد الإمداد أو زيادة مقاومة الحمل.
الثايرستور في الحالة المفتوحة قادر على إجراء تيارات تصل إلى عدة مئات من الأمبيرات، ولكن في الوقت نفسه، يكون الثايرستور بالقصور الذاتي تمامًا. يتراوح وقت تشغيل الثايرستور من 100 ns إلى 10 μs، ووقت إيقاف التشغيل أطول بعشر مرات - من 1 μs إلى 100 μs.
لكي يعمل الثايرستور بشكل موثوق، يجب ألا يتجاوز معدل ارتفاع جهد الأنود 10 - 500 فولت/ميكروثانية، اعتمادًا على طراز المكون، وإلا فقد يحدث تبديل خاطئ بسبب عمل التيار السعوي عبر وصلات p-n.
لتجنب التبديل الخاطئ، يتم دائمًا توصيل قطب التحكم بالثايرستور بمقاوم، تتراوح مقاومته عادةً من 51 إلى 1500 أوم.
بالإضافة إلى الثايرستور، يتم استخدام الثايرستورات الأخرى لتنظيم جهد الخرج في المقومات: الترياسات والدينيستورات والثايرستورات القابلة للقفل. يتم تشغيل الدينسترات عن طريق الجهد المطبق على الأنود، ولها قطبين كهربائيين، مثل الثنائيات.
تتميز الترياك بالقدرة على تشغيل نبضات التحكم إما بالنسبة للأنود أو بالنسبة للكاثود، ومع ذلك، يتم إيقاف تشغيل جميع هذه الأجهزة، مثل الثايرستور، عن طريق تقليل تيار الأنود إلى قيمة أقل من تيار التثبيت. أما بالنسبة لإيقاف الثايرستور، فيمكن إيقاف تشغيله عن طريق تطبيق التيار على قطب التحكم عكس القطبيةومع ذلك، فإن الكسب عند إيقاف التشغيل يكون أقل بعشر مرات منه عند التشغيل.
الثايرستور، والترياك، والدينيستور، والثايرستور المتحكم فيه - تُستخدم جميع هذه الأجهزة في مصادر الطاقة وفي دوائر الأتمتة لتنظيم وتثبيت الجهد والطاقة، وكذلك لأغراض الحماية.
كقاعدة عامة، يتم استخدام الثايرستور بدلاً من الثنائيات في دوائر التصحيح الخاضعة للرقابة. في الجسور أحادية الطور، تختلف نقطة تبديل الصمام الثنائي ونقطة تبديل الثايرستور، ويوجد فرق طور بينهما، والذي يمكن عكسه من خلال النظر في الزاوية.
يرتبط مكون التيار المستمر لجهد الحمل بشكل غير خطي بهذه الزاوية، نظرًا لأن جهد الإمداد يكون في البداية جيبيًا. يمكن العثور على مكون الجهد الثابت عند الحمل المتصل بعد المقوم القابل للتعديل باستخدام الصيغة:
تُظهر الخاصية التنظيمية لمقوم الثايرستور المتحكم فيه اعتماد جهد الخرج على الحمل على طور (زاوية) تشغيل الجسر:
في الحمل الحثي، سيكون للتيار عبر الثايرستور شكل مستطيل، وعند زاوية أكبر من الصفر، سيتم سحب التيار بسبب عمل القوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية من محاثة الحمل.
في هذه الحالة، سيتم تحويل التوافقي الرئيسي للتيار الكهربائي بالنسبة للجهد بزاوية معينة. للتخلص من التشديد، يتم استخدام الصمام الثنائي الصفري، الذي يمكن من خلاله إغلاق التيار وإعطاء تحول أقل من نصف زاوية تبديل الجسر.
إن الدائرة التي تم اختبارها عبر الزمن لتنظيم تيار المستهلكين الأقوياء سهلة الإعداد وموثوقة في التشغيل وتتمتع بقدرات استهلاكية واسعة. إنه مناسب تمامًا للتحكم في وضع اللحام وتشغيل الأجهزة وشحنها ووحدات التشغيل الآلي القوية.
رسم تخطيطى
عند تشغيل الأحمال القوية العاصمةغالبًا ما يتم استخدام دائرة مقوم بأربعة صمامات طاقة (الشكل 1). يتم تغذية الجهد المتردد إلى قطري واحد من "الجسر" ، ويتم إزالة جهد الخرج الثابت (النابض) من القطر الآخر. يعمل زوج واحد من الثنائيات (VD1-VD4 أو VD2-VD3) في كل نصف دورة.
تعتبر خاصية "الجسر" المعدل مهمة: يمكن أن تصل القيمة الإجمالية للتيار المصحح إلى ضعف القيمة الحالية القصوى لكل صمام ثنائي. لا ينبغي أن يكون حد جهد الصمام الثنائي أقل من جهد دخل السعة.
نظرًا لأن فئة الجهد لصمامات الطاقة تصل إلى أربعة عشر (1400 فولت)، فلا توجد مشاكل في ذلك بالنسبة للشبكة الكهربائية المنزلية. يسمح احتياطي الجهد العكسي الحالي باستخدام الصمامات مع بعض الحرارة الزائدة، مع مشعات صغيرة (لا تسيء استخدامها!).
أرز. 1. دائرة مقوم بأربعة صمامات طاقة.
انتباه! تقوم ثنائيات الطاقة التي تحمل علامة "B" بتوصيل التيار "بشكل مشابه" للثنائيات D226 (من الرصاص المرن إلى الجسم) ، والثنائيات التي تحمل علامة "VL" - من الجسم إلى الرصاص المرن.
يسمح استخدام الصمامات ذات الموصلية المختلفة بالتركيب على مشعاعين مزدوجين فقط. إذا قمت بتوصيل "مبيت" صمامات "VL" (ناقص الإخراج) بجسم الجهاز، فسيتعين عليك عزل مشعاع واحد فقط، حيث يتم تثبيت الثنائيات ذات العلامة "B". هذه الدائرة سهلة التركيب والإعداد، ولكن تنشأ صعوبات إذا كان عليك تنظيم تيار الحمل.
إذا كانت عملية اللحام واضحة (قم بإرفاق "الصابورة")، فستنشأ مشاكل كبيرة مع جهاز البداية. بعد تشغيل المحرك، يكون التيار الضخم غير ضروري ومضر، لذا من الضروري إيقاف تشغيله بسرعة، لأن كل تأخير يقلل من عمر البطارية (غالبًا ما تنفجر البطاريات!).
تعتبر الدائرة الموضحة في الشكل 2 ملائمة جدًا للتنفيذ العملي، حيث يتم تنفيذ وظائف التحكم الحالية بواسطة الثايرستور VS1، VS2، ويتم تضمين صمامات الطاقة VD1، VD2 في نفس جسر المقوم. أصبح التثبيت أسهل من خلال حقيقة أن كل زوج من الصمام الثنائي والثايرستور مثبت على المبرد الخاص به. يمكن استخدام المشعاعات بشكل قياسي (الإنتاج الصناعي).
هناك طريقة أخرى تتمثل في تصنيع مشعات بشكل مستقل من النحاس والألومنيوم بسماكة تزيد عن 10 مم. لتحديد حجم المشعات، تحتاج إلى تجميع نموذج بالحجم الطبيعي للجهاز و"قيادته" في الخدمة الشاقة. ليس الأمر سيئًا إذا لم "يحرق" الثايرستور والصمام الثنائي يدك بعد تحميل لمدة 15 دقيقة (قم بإيقاف تشغيل الجهد في هذه اللحظة!).
يجب أن يكون جسم الجهاز مصممًا بطريقة تضمن دورانًا جيدًا للهواء الذي يتم تسخينه بواسطة الجهاز. لن يضر تركيب مروحة "تساعد" في تحريك الهواء من الأسفل إلى الأعلى. تعتبر المراوح المثبتة على رفوف بها لوحات كمبيوتر أو في آلات الألعاب "السوفيتية" ملائمة.
أرز. 2. مخطط المنظم الحالي باستخدام الثايرستور.
من الممكن تنفيذ دائرة مقوم قابلة للتعديل بالكامل باستخدام الثايرستور (الشكل 3). يتم تشغيل الزوج السفلي (وفقًا للمخطط) من الثايرستور VS3 و VS4 بواسطة نبضات من وحدة التحكم.
تصل النبضات في وقت واحد إلى أقطاب التحكم لكلا الثايرستور. هذا التصميم للدائرة "متنافر" مع مبادئ الموثوقية، لكن الوقت أكد قابلية تشغيل الدائرة (لا يمكن للشبكة الكهربائية المنزلية "حرق" الثايرستور، لأنها تصمد أمام تيار نبضي 1600 أ).
يتم توصيل الثايرستور VS1 (VS2) كصمام ثنائي - مع جهد إيجابي عند أنود الثايرستور، سيتم توفير تيار فتح من خلال الصمام الثنائي VD1 (أو VD2) والمقاوم R1 (أو R2) إلى قطب التحكم في الثايرستور. بالفعل عند جهد عدة فولت، سيتم فتح الثايرستور وسيقوم بتوصيل التيار حتى نهاية نصف موجة التيار.
لن يبدأ الثايرستور الثاني، الذي كان للأنود جهدًا سلبيًا، (وهذا ليس ضروريًا). تصل نبضة التيار إلى الثايرستور VS3 وVS4 من دائرة التحكم. تعتمد قيمة متوسط التيار في الحمل على لحظات فتح الثايرستور - فكلما وصلت نبضة الفتح مبكرًا، سيكون الجزء الأكبر من الفترة مفتوحًا للثايرستور المقابل.
أرز. 3. تعتمد دوائر المقوم القابلة للتعديل بالكامل على الثايرستور.
فتح الثايرستور VS1، VS2 من خلال المقاومات "يخفف" الدائرة إلى حد ما: عند الفولتية المنخفضة للإدخال، تكون الزاوية المفتوحة للثايرستور صغيرة - فهي تمر بشكل ملحوظ في الحمل تيار أقلمما كانت عليه في الدائرة مع الثنائيات (الشكل 2).
وبالتالي، فإن هذه الدائرة مناسبة تمامًا لضبط تيار اللحام من خلال التيار الثانوي والتصحيح أنابيب الجهد، حيث يكون فقدان بضعة فولتات غير مهم.
استخدم جسر الثايرستور بشكل فعال لتنظيم التيار مدى واسعيتم السماح بجهد الإمداد بواسطة الدائرة الموضحة في الشكل 4،
يتكون الجهاز من ثلاث كتل:
- قوة؛
- دوائر التحكم في نبض الطور؛
- الفولتميتر ذو الحدين.
يوفر المحول T1 بقوة 20 واط الطاقة لوحدة التحكم للثايرستور VS3 وVS4 وفتح "الثنائيات" VS1 وVS2. يعد فتح الثايرستور بمصدر طاقة خارجي فعالاً عند الجهد المنخفض (السيارة) في دائرة الطاقة، وكذلك عند تشغيل حمل حثي.
أرز. 4. جسر الثايرستور للتحكم بالتيار على نطاق واسع.
أرز. 5. رسم تخطيطىوحدة التحكم الثايرستور.
يتم توفير نبضات التيار المفتوح من اللفات 5 فولت للمحول في الطور المضاد إلى أقطاب التحكم VS1، VS2. تقوم الثنائيات VD1 و VD2 بتمرير نصف موجات التيار الموجبة فقط إلى أقطاب التحكم.
إذا كان مراحل نبضات الفتح "مناسبة"، فسيعمل جسر مقوم الثايرستور، وإلا فلن يكون هناك تيار في الحمل.
يمكن التخلص من هذا العيب في الدائرة بسهولة: ما عليك سوى تشغيل قابس الطاقة T1 في الاتجاه المعاكس (ووضع علامة بالطلاء على كيفية توصيل المقابس وأطراف الأجهزة بشبكة التيار المتردد). عند استخدام المخطط في شاحن بدايةهناك زيادة ملحوظة في التيار المسلم مقارنة بالدائرة في الشكل 3.
من المفيد جدًا أن يكون لديك دائرة تيار منخفض (محول التيار الكهربائي T1). يؤدي قطع التيار عن طريق المفتاح S1 إلى إلغاء تنشيط الحمل تمامًا. وبالتالي، يمكن مقاطعة تيار البداية بمفتاح حد صغير، قاطع دائرةأو مرحل تيار منخفض (عن طريق إضافة وحدة إيقاف تلقائي).
هذه نقطة مهمة للغاية، لأنه من الصعب جدًا كسر الدوائر ذات التيار العالي التي تتطلب اتصالًا جيدًا حتى يمر التيار. ليس من قبيل المصادفة أننا تذكرنا مراحل المحول T1. إذا كان المنظم الحالي "مدمجًا" في جهاز الشحن وبدء التشغيل أو في دائرة آلة اللحام، فسيتم حل مشكلة الطور في وقت إعداد الجهاز الرئيسي.
تم تصميم أجهزتنا خصيصًا لتكون واسعة النطاق (تمامًا كما يتم تحديد استخدام جهاز البدء حسب الموسم من العام، يجب تنفيذ أعمال اللحام بشكل غير منتظم). يجب عليك التحكم في وضع تشغيل المثقاب الكهربائي القوي وسخانات نيتشروم الكهربائية.
يوضح الشكل 5 رسمًا تخطيطيًا لوحدة التحكم في الثايرستور. يزود جسر المعدل VD1 الدائرة بجهد نابض من 0 إلى 20 فولت. يتم توفير هذا الجهد من خلال الصمام الثنائي VD2 إلى المكثف C1، والذي يوفر جهد إمداد ثابت إلى "مفتاح" الترانزستور القوي على VT2، VT3.
يتم توفير الجهد النبضي من خلال المقاوم R1 إلى المقاوم R2 وثنائي زينر VD6 المتصلين على التوازي. يقوم المقاوم "بربط" إمكانات النقطة "A" (الشكل 6) بالصفر، ويحد الصمام الثنائي الزينر من قمم النبضات عند مستوى عتبة التثبيت. تقوم نبضات الجهد المحدود بشحن المكثف C2 لتشغيل شريحة DD1.
تؤثر نبضات الجهد نفسها على مدخلات العنصر المنطقي. عند عتبة جهد معينة، يتحول العنصر المنطقي. مع الأخذ في الاعتبار انعكاس الإشارة عند إخراج العنصر المنطقي (النقطة "B")، ستكون نبضات الجهد قصيرة المدى - في وقت قريب من جهد الدخل الصفري.
أرز. 6. مخطط النبض.
العنصر المنطقي التالي يعكس الجهد "B"، وبالتالي فإن نبضات الجهد "C" لها مدة أطول بكثير. أثناء تفعيل نبضة الجهد "C"، يتم شحن المكثف C3 من خلال المقاومات R3 وR4.
الجهد المتزايد بشكل كبير عند النقطة "E"، في لحظة عبور العتبة المنطقية، "يقوم بتبديل" العنصر المنطقي. بعد الانقلاب بواسطة البوابة المنطقية الثانية، فإن جهد الدخل العالي عند النقطة "E" يتوافق مع الجهد المنطقي العالي عند النقطة "F".
تتوافق قيمتان مختلفتان للمقاومة R4 مع مخططي ذبذبات عند النقطة "E":
- مقاومة أقل R4 - انحدار أعلى - E1؛
- مقاومة أكبر R4 - انخفاض الانحدار - E2.
يجب عليك أيضًا الانتباه إلى مصدر الطاقة لقاعدة الترانزستور VT1 بإشارة "B" ؛ عندما ينخفض جهد الدخل إلى الصفر ، يفتح الترانزستور VT1 على التشبع ، ويقوم تقاطع المجمع الخاص بالترانزستور بتفريغ المكثف C3 (التحضير للشحن في نصف دورة الجهد التالية). منطقي جدا مستوى عاليظهر عند النقطة "F" مبكرًا أو لاحقًا، اعتمادًا على المقاومة R4:
- مقاومة أقل R4 - يظهر النبض مبكرًا - F1؛
- مقاومة أكبر R4 - يظهر الدافع لاحقًا - F2.
مكبر الصوت الموجود على الترانزستورات VT2 و VT3 "يكرر" الإشارات المنطقية - النقطة "G". تتكرر مخططات الذبذبات عند هذه النقطة F1 وF2، لكن الجهد يصل إلى 20 فولت.
من خلال الثنائيات العازلة VD4 و VD5 والمقاومات المقيدة R9 R10، تعمل نبضات التيار على أقطاب التحكم في الثايرستور VS3 VS4 (الشكل 4). ينفتح أحد الثايرستور، ويمر نبض الجهد المصحح إلى خرج الكتلة.
تتوافق القيمة الأصغر للمقاومة R4 مع الجزء الأكبر من نصف دورة الجيوب الأنفية - H1، والقيمة الأكبر - الجزء الأصغر من نصف دورة الجيوب الأنفية - H2 (الشكل 4). في نهاية الدورة النصفية، يتوقف التيار وتغلق جميع الثايرستورات.
أرز. 7. مخطط الفولتميتر التلقائي ذو الحدين.
وبالتالي، فإن القيم المختلفة للمقاومة R4 تتوافق مع فترات مختلفة من "أجزاء" الجهد الجيبي على الحمل. انتاج الطاقةيمكن تعديلها عمليا من 0 إلى 100%. يتم تحديد استقرار الجهاز من خلال استخدام "المنطق" - حيث تكون عتبات تبديل العناصر مستقرة.
البناء والإعداد
إذا لم تكن هناك أخطاء في التثبيت، فإن الجهاز يعمل بثبات. عند استبدال المكثف C3، سوف تحتاج إلى تحديد المقاومات R3 و R4. قد يتطلب استبدال الثايرستور في وحدة الطاقة اختيار R9، R10 (يحدث أنه حتى ثايرستور الطاقة من نفس النوع يختلف بشكل حاد في تبديل التيارات - يجب رفض التيار الأقل حساسية).
يمكنك قياس الجهد عبر الحمل في كل مرة باستخدام مقياس الفولتميتر "المناسب". استنادًا إلى قابلية الحركة وتعدد الاستخدامات لوحدة التحكم، استخدمنا مقياس الفولتميتر الأوتوماتيكي ذي الحدين (الشكل 7).
يتم إجراء قياسات الجهد حتى 30 فولت بواسطة الرأس PV1 من النوع M269 مع مقاومة إضافية R2 (يتم ضبط الانحراف على المقياس الكامل عند جهد دخل 30 فولت). يعد المكثف C1 ضروريًا لتنعيم الجهد الكهربي الموفر للفولتميتر.
يتم استخدام بقية الدائرة "لتخشين" المقياس بمقدار 10 مرات. يتم تشغيل المصباح المتوهج الخاص بـ optocoupler U1 من خلال المصباح المتوهج (Barretter) HL3 ومقاوم الضبط R3، ويحمي الصمام الثنائي زينر VD1 مدخلات optocoupler.
يؤدي جهد الإدخال الكبير إلى انخفاض في مقاومة المقاوم optocoupler من ميجا أوم إلى كيلو أوم، ويفتح الترانزستور VT1، ويتم تنشيط التتابع K1. تؤدي جهات اتصال الترحيل وظيفتين:
- افتح مقاومة الضبط R1 - تتحول دائرة الفولتميتر إلى حد الجهد العالي ؛
- بدلاً من مصباح LED HL2 الأخضر، يتم تشغيل مصباح LED HL1 الأحمر.
اللون الأحمر، وهو لون أكثر وضوحًا، تم اختياره خصيصًا لمقياس الجهد العالي.
انتباه! يتم إجراء تعديل R1 (مقياس 0...300) بعد تعديل R2.
يتم أخذ مصدر الطاقة لدائرة الفولتميتر من وحدة التحكم الثايرستور. يتم العزل عن الجهد المقاس باستخدام optocoupler. يمكن ضبط عتبة التبديل الخاصة بـ optocoupler أعلى قليلاً من 30 فولت، مما سيسهل ضبط المقاييس.
يعد الصمام الثنائي VD2 ضروريًا لحماية الترانزستور من ارتفاع الجهد عند إلغاء تنشيط المرحل. التبديل التلقائييتم تبرير مقاييس الفولتميتر عند استخدام الوحدة لتشغيل الأحمال المختلفة. لم يتم تحديد ترقيم دبابيس optocoupler: باستخدام جهاز الاختبار، ليس من الصعب التمييز بين دبابيس الإدخال والإخراج.
تبلغ مقاومة المصباح optocoupler مئات الأوم، والمقاوم الضوئي ميغا أوم (في وقت القياس، لا يتم تشغيل المصباح). يوضح الشكل 8 منظرًا علويًا للجهاز (تم إزالة الغطاء). يتم تثبيت VS1 وVS2 على مشعاع مشترك، ويتم تثبيت VS3 وVS4 على مشعات منفصلة.
كان لا بد من قطع الخيوط الموجودة على المشعاعات لتناسب الثايرستور. يتم قطع الخيوط المرنة لثايرستور الطاقة، ويتم التثبيت باستخدام سلك أرق.
أرز. 8. منظر علوي للجهاز.
يوضح الشكل 9 منظرًا للوحة الأمامية للجهاز. على اليسار يوجد مقبض التحكم في تيار الحمل، وعلى اليمين يوجد مقياس الفولتميتر. يتم تثبيت مصابيح LED بالقرب من المقياس، ويقع الجزء العلوي (الأحمر) بالقرب من النقش "300 فولت".
أطراف الجهاز ليست قوية جدًا، حيث يتم استخدامها في لحام الأجزاء الرقيقة، حيث تكون دقة الحفاظ على الوضع مهمة جدًا. وقت بدء تشغيل المحرك قصير، وبالتالي فإن التوصيلات الطرفية تتمتع بعمر كافٍ.
أرز. 9. عرض اللوحة الأمامية للجهاز.
يتم توصيل الغطاء العلوي بالجزء السفلي بفجوة بضعة سنتيمترات لضمان دوران الهواء بشكل أفضل.
يمكن ترقية الجهاز بسهولة. وبالتالي، لأتمتة وضع بدء تشغيل محرك السيارة، ليست هناك حاجة إلى أجزاء إضافية (الشكل 10).
من الضروري توصيل مجموعة اتصال مغلقة عادةً للمرحل K1 من دائرة الفولتميتر ذات الحد المزدوج بين النقطتين "D" و "E" لوحدة التحكم. إذا لم يكن من الممكن من خلال ضبط R3 رفع عتبة تبديل الفولتميتر إلى 12...13 فولت، فسيتعين عليك استبدال مصباح HL3 بمصباح أكثر قوة (اضبط 15 وات بدلاً من 10).
يتم ضبط أجهزة البدء الصناعية على عتبة تبديل تصل إلى 9 فولت. نوصي بتعيين عتبة تبديل الجهاز على المزيد الجهد العالي، لأنه حتى قبل تشغيل المبدئ، يتم شحن البطارية قليلاً بالتيار (حتى مستوى التبديل). يتم البدء الآن باستخدام بطارية "معاد شحنها" قليلاً مع مشغل تلقائي.
أرز. 10 . أتمتة وضع بدء تشغيل محرك السيارة.
كلما زادت الجهد على متن الطائرةتقوم الأتمتة "بإغلاق" الإمداد الحالي من جهاز البدء، وعند البدء المتكرر في اللحظات المناسبة، يتم استئناف الإمداد. يسمح لك المنظم الحالي للجهاز (عامل واجب النبضات المصححة) بالحد من كمية تيار التدفق.
ن.ب. جوريكو ، ف.س. المواقد. ليديزين. منطقة فينيتسا كهربائي-2004-08.
في كثير من الأحيان يكون من الضروري ألا يقوم المقوم بتحويل الجهد المتردد فحسب، بل يكون قادرًا أيضًا على تغيير قيمته. تسمى المقومات التي تجمع بين تصحيح الجهد المتردد (التيار) مع التحكم في الجهد المعدل (التيار) المعدلات التي تسيطر عليها. العنصر الرئيسي للمقومات الخاضعة للرقابة هو الثايرستور (على الرغم من إمكانية إضافة الترانزستور أيضًا).
أرز. 1 - مقوم نصف موجة متحكم فيه
يتم تقليل التحكم في الجهد المصحح للخرج إلى التحكم في وقت لحظة فتح الثايرستور. ويتم ذلك بنبضات قصيرة ذات مقدمة حادة (إبرة). إذا كان الثايرستور مفتوحًا خلال نصف الدورة بأكملها، فإن الخرج ينتج جهدًا نابضًا، مشابهًا للمقوم غير المتحكم فيه. عندما يتغير وقت تأخير فتح الثايرستور، يتغير الجهد المصحح نحو الانخفاض. ويمكن ملاحظة ذلك من الرسوم البيانية أدناه. لكل تأخير هناك زاوية تحول طور معينة بين الجهد على الثايرستور وإشارة التحكم. تسمى هذه الزاوية بزاوية التحكم أو التنظيم وتعرف بأنها α=ωt. t z هو نفس وقت التأخير، ω هو التردد الزاوي (ω=2πf).
أرز. 2- مبدأ التحكم في الجهد المصحح عن طريق تأخير فتح الثايرستور
يمكنك التحكم في الثايرستور، على سبيل المثال، باستخدام ناقل الطور مثل هذا:
<
أرز. 3 - شيفتر المرحلة
يوضح الشكل أدناه دائرة مقوم موجة كاملة أحادي الطور يتم التحكم فيه عن طريق التحكم في طور النبض.
أرز. 4 - مقوم موجة كاملة أحادي الطور
يتم توفير الجهد من خرج ناقل الطور R1C1 إلى مدخلات مكبرات الصوت المحددة (VT1، VT2). تقوم الثنائيات VD5 و VD6 بقطع نصف الموجات الموجبة لهذا الجهد. يتم تغذية الجهد شبه المنحرف من خرج مكبرات الصوت المحددة إلى دوائر التفاضل R4C2، R5C3، ومن ثم إلى مدخلات التحكم للثايرستور VS1، VS2. الثنائيات VD7، VD8 تمنع النبضات السلبية من الوصول إلى أقطاب التحكم في الثايرستور. يتم تشغيل مكبرات الصوت المحددة بواسطة مقوم منفصل VD1-VD4.
يتم تصنيع المقومات المتحكم فيها أحادية الطور وفقًا لدائرة ذات طرف صفر للمحول (ذراع واحدة) ووفقًا لدائرة الجسر (ذراع مزدوجة). دعونا نفكر في مبدأ التشغيل وخصائص المقومات التي يتم التحكم فيها أحادية الطور باستخدام مثال الدائرة ذات الطرف الصفري للمحول (الشكل 5.4).
الشكل 5.4. مقوم متحكم فيه أحادي الطور
دعونا نفكر في تشغيل مقوم متحكم فيه على حمل حثي نشط مع قوة دافعة خلفية.
توضح مخططات توقيت الفولتية والتيارات الموضحة في (الشكل 5.5، أ-و) تشغيل الدائرة.
في لحظة زمنية، يتم إرسال نبض من نظام التحكم (CS) للمقوم إلى قطب التحكم في الثايرستور T1. نتيجة لإلغاء القفل، يقوم الثايرستور T1 بتوصيل الحمل بجهد الملف الثانوي للمحول. يتشكل جهد عبر الحمل خلال الفترة (المنطقة المظللة في الشكل 5.5 ب)، وهي جزء من منحنى الجهد، ويتدفق نفس التيار خلال الحمل والثايرستور T1. عندما يمر جهد الإمداد عبر الصفر، يستمر تيار الثايرستور T1 في التدفق نظرًا لحقيقة تشغيل الحث في الحمل. يتم إنشاء المقاطع السلبية في منحنى جهد الخرج.
يتم توفير نبضة الفتح التالية إلى الثايرستور T2. يؤدي فتح هذا الثايرستور إلى قفل T1. في هذه الحالة، يتم تطبيق جهد موجب بنفس الشكل على الحمل كما في فترة التوصيل للثايرستور T1. خلال فترة التوصيل للثايرستور T2، يتم توصيل مجموع الفولتية للملفات الثانوية للمحول بالثايرستور T1، ونتيجة لذلك، منذ لحظة إلغاء قفل الثايرستور T2، يعمل الجهد العكسي على الثايرستور T1 (الشكل 5.5). ، ه). وبعد ذلك، تتبع العمليات في الدائرة نفس العمليات التي تمت مناقشتها أعلاه. تظهر تيارات الثايرستور في الشكل 5.5، d، e، ويظهر تيار الحمل في الشكل 5.5، c.
يظهر الشكل 5.5 أ أن التيار i 1 المستهلك من الشبكة. التوافقي الأول للتيار المستهلك i 1 (1) يتخلف عن جهد التيار الكهربائي في الطور. يؤدي ذلك إلى استهلاك المقوم للطاقة التفاعلية من الشبكة، مما يؤثر سلبًا على أداء الطاقة.
يمكن تنفيذ طريقة التحكم في الطور المدروسة باستخدام طرق تحويل الطور، وإحدى هذه الطرق هي طريقة التحكم الرأسي، بناءً على مقارنة الجهد المرجعي (عادةً ما يكون شكل سن المنشار) والجهد الثابت لإشارة التحكم. إن تساوي القيم اللحظية لهذه الفولتية يحدد المرحلة التي تولد فيها الدائرة نبضة، ثم يتم تضخيمها وتزويدها إلى قطب التحكم الخاص بالثايرستور. يتم تغيير مرحلة نبض التحكم عن طريق تغيير مستوى جهد التحكم في الإدخال. يظهر الرسم التخطيطي الوظيفي لمثل هذا التحكم في الشكل 5.6.
يتم توفير الجهد المرجعي الناتج عن مولد جهد سن المنشار GPN والمتزامن مع جهد الشبكة باستخدام مولد نبض متزامن مع الشبكة (PG) إلى دائرة المقارنة CC، والتي تستقبل في نفس الوقت جهد التحكم في الإدخال u U (إشارة التحكم). يتم توفير الإشارة من دائرة المقارنة إلى موزع النبض (PD) ثم إلى مضخمات الطاقة النهائية (P)، حيث يتم إمدادها إلى قطب التحكم الخاص بالثايرستور على شكل نبضة قوية ذات حافة شديدة الانحدار و مرحلة قابلة للتعديل.
عادة، يتم استخدام دوائر العزل الكلفانية بين موزع النبض ومكبرات الصوت النهائية، والتي تظهر بشكل تقليدي في الشكل 5.6 بواسطة سهم مكسور.
واحدة من أهم ميزات المقوم المتحكم فيه هي قدرته على ضبط متوسط قيمة الجهد المصحح مع تغير الزاوية. إذا كان الحث في دائرة الحمل كبيرًا بما يكفي * للحفاظ على التيار عند جهد سلبي، فسيتم العثور على اعتماد متوسط جهد الخرج على زاوية التحكم من التعبير:
(5.1)
أين هي سعة الجهد على اللف الثانوي للمحول.
محولات الثايرستورالترددات (العاكسات) هي الأجهزة التي تحول الجهد المباشر أو المتناوب إلى جهد متناوب بتردد معين. تتيح معظم محولات الثايرستور الحديثة إمكانية تغيير استجابة التردد لجهد الخرج ضمن الحدود المطلوبة، ولهذا السبب يتم استخدامها على نطاق واسع في مختلف الصناعات والنقل، على سبيل المثال، لضبط سرعة دوران المحركات الكهربائية غير المتزامنة بسلاسة، مما يوفر وضع إمدادات الطاقة اللازمة لأفران الصهر، الخ. على الرغم من حقيقة أن محولات التردد IGBT أصبحت منتشرة بشكل متزايد مؤخرًا، إلا أن محولات الثايرستور لا تزال تهيمن حيث يكون من الضروري توفير قوى كبيرة (تصل إلى عدة ميجاوات) بجهد خرج يصل إلى عشرات الكيلوفولت. إنها حقيقة أن محولات تردد الثايرستور تتمتع بكفاءة عالية (تصل إلى 98٪) قادرة على التعامل بنجاح مع الفولتية والتيارات العالية، فضلاً عن تحمل التأثيرات النبضية والحمل طويل المدى إلى حد ما، وهي ميزتها الرئيسية. يوجد أدناه رسم تخطيطي لمحول الثايرستور الحديث الأكثر شيوعًا مع وصلة DC محددة بوضوح.
 |
في المقوم (B)، يتم تصحيح جهد الدخل المتردد وإمداده إلى المرشح (F)، حيث يتم تنعيمه وتصفيته ثم تحويله مرة أخرى بواسطة العاكس (I) إلى جهد متردد، والذي يمكن ضبطه وفقًا للمعلمات مثل السعة والتردد.