Kintamosios srovės puslaidininkiniai įtaisai

Kintamosios srovės puslaidininkinių elektros prietaisų schema ir konstrukcija nustatoma pagal paskirtį, reikalavimus ir eksploatavimo sąlygas. Dėl plataus pritaikymo, kurį randa bekontakčiai įrenginiai, yra daugybė jų įgyvendinimo galimybių. Tačiau visi jie gali būti pavaizduoti apibendrinta blokų schema, kuri parodo reikiamą funkcinių blokų skaičių ir jų sąveiką.

1 paveiksle parodyta vienpolio konstrukcijos kintamosios srovės puslaidininkinio įtaiso blokinė schema. Jį sudaro keturi funkcionaliai užbaigti įrenginiai.

Maitinimo blokas 1 su apsaugos nuo viršįtampių elementais (RC grandinė 1 pav.) yra perjungimo įrenginio pagrindas, jo vykdomasis korpusas. Tai galima padaryti remiantis tik valdomais vožtuvais - tiristoriais arba diodų pagalba.

Projektuojant įrenginį, kai srovė viršija vieno įrenginio srovės ribas, būtina juos jungti lygiagrečiai.Tokiu atveju reikia imtis specialių priemonių, kad būtų pašalintas netolygus srovės pasiskirstymas atskiruose įrenginiuose, atsirandantis dėl jų srovės-įtampos charakteristikų netapatumo laidžioje būsenoje ir įjungimo laiko pasiskirstymo.

2 valdymo bloke yra įrenginiai, kurie parenka ir įsimena iš valdymo ar apsaugos korpusų ateinančias komandas, su nustatytais parametrais generuoja valdymo impulsus, sinchronizuoja šių impulsų patekimą į tiristoriaus įėjimus su momentais, kai srovė apkrovoje kerta nulį.

Valdymo bloko grandinė tampa daug sudėtingesnė, jei įrenginys, be grandinės perjungimo funkcijos, turi reguliuoti įtampą ir srovę. Šiuo atveju jį papildo fazės valdymo įtaisas, kuris užtikrina valdymo impulsų poslinkį tam tikru kampu nulinės srovės atžvilgiu.

Aparato 3 veikimo režimo jutiklių bloke yra srovės ir įtampos matavimo prietaisai, įvairios paskirties apsauginės relės, grandinė loginėms komandoms generuoti ir signalizuoti apie aparato perjungimo padėtį.

Priverstinio perjungimo įtaisas 4 sujungia kondensatorių bloką, jo įkrovimo grandinę ir perjungimo tiristorius. Kintamosios srovės mašinose šis įtaisas yra tik tuo atveju, jei jie naudojami kaip apsauga (grandinės pertraukikliai).

Prietaiso galios dalis gali būti pagaminta pagal schemą su antilygiagrečiu tiristorių jungimu (žr. 1 pav.), remiantis simetrišku tiristoriumi (triac) (2 pav., a) ir įvairiais tiristorių ir diodų deriniais (2 pav., b ir c).

Kiekvienu konkrečiu atveju, renkantis grandinės variantą, reikia atsižvelgti į šiuos veiksnius: kuriamo įrenginio įtampos ir srovės parametrus, naudojamų prietaisų skaičių, ilgalaikę apkrovą ir atsparumą srovės perkrovoms, tiristoriaus valdymo sudėtingumo laipsnis, svorio ir dydžio reikalavimai bei kaina.

1 pav. Kintamosios srovės tiristoriaus įrenginio blokinė schema

2 pav. Kintamosios srovės puslaidininkinių įtaisų maitinimo blokai

Palyginus 1 ir 2 paveiksluose pavaizduotus galios blokus matyti, kad didžiausius privalumus turi schema su antilygiagrečiai sujungtais tiristoriais Tokioje schemoje yra mažiau įrenginių, jos matmenys, svoris, energijos nuostoliai ir savikaina yra mažesni.

Lyginant su triakais, vienkrypčio (vienpusio) laidumo tiristoriai turi aukštesnius srovės ir įtampos parametrus bei gali atlaikyti žymiai didesnes srovės perkrovas.

Planšetinių tiristorių šiluminis ciklas yra didesnis. Todėl, norint perjungti sroves, kurios paprastai neviršija vieno įrenginio srovės, tai yra, kai jų grupės prijungimas nereikalingas, gali būti rekomenduojama grandinė, naudojanti triacus. Atkreipkite dėmesį, kad triacų naudojimas padeda supaprastinti maitinimo bloko valdymo sistemą, jame turi būti išvesties kanalas į aparato polių.

2, b, c paveiksluose pateiktos schemos iliustruoja galimybę suprojektuoti kintamosios srovės perjungimo įrenginius naudojant diodus. Abi schemos yra lengvai valdomos, tačiau turi trūkumų dėl daugybės įrenginių naudojimo.

2 pav., b grandinėje, naudojant diodinį tiltinį lygintuvą, kintamoji maitinimo šaltinio įtampa konvertuojama į vieno poliškumo visos bangos įtampą. Dėl to tik vienas tiristorius, prijungtas prie lygintuvo tiltelio išėjimo (tilto įstrižainėje), tampa pajėgus valdyti srovę apkrovoje per du pusciklus, jei kiekvieno pusciklo pradžioje valdymas jo įėjime gaunami impulsai. Sustabdžius valdymo impulsų generavimą, grandinė išjungiama ties artimiausiu nuliniu apkrovos srovės kirtimu.

Tačiau reikia turėti omenyje, kad patikimas grandinės išjungimas užtikrinamas tik esant minimaliam grandinės induktyvumui išlyginamosios srovės pusėje. Priešingu atveju, net jei įtampa nukris iki nulio pusės ciklo pabaigoje, srovė ir toliau tekės per tiristorių, neleisdama jam išsijungti. Pavojus avariniam grandinės išjungimui (be išjungimo) kyla ir padidėjus maitinimo įtampos dažniui.

2 paveiksle pateiktoje grandinėje apkrovą valdo du kartu sujungti tiristoriai, kurių kiekvienas yra manipuliuojamas priešinga kryptimi nekontroliuojamu vožtuvu. Kadangi tokioje jungtyje tiristorių katodai yra vienodo potencialo, tai leidžia naudoti vieno išėjimo arba dviejų išėjimų valdymo impulsų generatorius su bendru įžeminimu.

Tokių generatorių scheminės schemos yra labai supaprastintos. Be to, tiristoriai grandinėje, kaip parodyta 2 paveiksle, c, yra apsaugoti nuo atvirkštinės įtampos, todėl juos reikia pasirinkti tik tiesioginei įtampai.

Matmenimis, techninėmis charakteristikomis ir ekonominiais rodikliais įrenginiai, pagaminti pagal schemas, parodytas 2 pav., b, c, yra prastesni už perjungimo įrenginius, kurių grandinės parodytos 1 c, 2, a paveiksluose. Nepaisant to, jie plačiai naudojami automatikos ir relinės apsaugos įrenginiuose, kur perjungimo galia matuojama šimtais vatų. Visų pirma, jie gali būti naudojami kaip impulsų formuotojų išvesties įtaisai galingesnių įrenginių tiristorių blokams valdyti.

Timofejevas A.S.