Vahelduvvoolu pooljuhtseadmed
Vahelduvvoolu pooljuhtelektriseadmete skemaatiline diagramm ja konstruktsioon määratakse eesmärgi, nõuete ja töötingimustega. Tänu laiale rakendusele, mida kontaktivabad seadmed leiavad, on nende rakendamiseks palju erinevaid võimalusi. Kuid kõiki neid saab esitada üldistatud plokkdiagrammiga, mis näitab vajalikku funktsionaalplokkide arvu ja nende koostoimet.
Joonisel 1 on kujutatud unipolaarse konstruktsiooniga vahelduvvoolu pooljuhtseadme plokkskeem. See sisaldab nelja funktsionaalselt terviklikku üksust.
Ülepingekaitseelementidega toiteplokk 1 (RC-ahel joonisel 1) on lülitusseadme alus, selle täitevorgan. Seda saab teha ainult juhitavate ventiilide - türistoride või dioodide abil.
Ühe seadme voolupiire ületava voolu jaoks seadme projekteerimisel on vaja need paralleelselt ühendada.Sel juhul tuleb võtta erimeetmeid, et kõrvaldada voolu ebaühtlane jaotus üksikutes seadmetes, mis on tingitud nende voolu-pinge karakteristikute mitteidentsusest juhtivas olekus ja sisselülitusaja jaotusest.
Juhtplokis 2 on seadmed, mis valivad ja jätavad meelde juht- või kaitsekehadelt tulevaid käske, genereerivad seatud parameetritega juhtimpulsse, sünkroniseerivad nende impulsside saabumise türistori sisenditesse hetkedega, mil voolutugevus koormuses ületab nulli.
Juhtploki vooluring muutub palju keerulisemaks, kui seade peab lisaks vooluahela lülitusfunktsioonile reguleerima ka pinget ja voolu. Sel juhul täiendab seda faasijuhtimisseade, mis tagab juhtimpulsside nihke nullvoolu suhtes etteantud nurga võrra.
Seadme 3 töörežiimi andurite plokk sisaldab voolu ja pinge mõõteseadmeid, erinevatel eesmärkidel kaitsereleed, ahelat loogiliste käskude genereerimiseks ja seadme lülitusasendi signaalimiseks.
Sundlülitusseade 4 ühendab endas kondensaatoripanga, selle laadimisahela ja lülitustüristorid. Vahelduvvoolumasinates on see seade ainult siis, kui neid kasutatakse kaitsena (kaitselülitid).
Seadme toiteosa saab valmistada türistorite antiparalleelse ühendusega skeemi järgi (vt joonis 1), sümmeetrilise türistori (triac) baasil (joonis 2, a) ja erinevates türistorite ja dioodide kombinatsioonides (joonis 2, b ja c).
Igal konkreetsel juhul tuleks vooluahela valiku valimisel arvesse võtta järgmisi tegureid: arendatava seadme pinge ja voolu parameetrid, kasutatavate seadmete arv, pikaajaline koormustaluvus ja vastupidavus voolu ülekoormustele, türistori käsitsemise keerukuse aste, kaalu ja suuruse nõuded ning maksumus.
Joonis 1 – vahelduvvoolu türistori seadme plokkskeem
Joonis 2 – Vahelduvvoolu pooljuhtseadmete toiteplokid
Joonistel 1 ja 2 näidatud toiteplokkide võrdlus näitab, et kõige suuremad eelised on antiparalleelühendusega türistoritega skeemil.Selline skeem sisaldab vähem seadmeid, on väiksemate mõõtmete, kaalu, energiakadude ja kuludega.
Võrreldes triakkidega on ühesuunalise (ühesuunalise) juhtivusega türistorid kõrgemate voolu- ja pingeparameetritega ning suudavad taluda oluliselt suuremaid vooluülekoormusi.
Tahvelarvuti türistoritel on kõrgem termiline tsükkel. Seetõttu võib voolude lülitamiseks, mis reeglina ei ületa ühe seadme voolutugevust, soovitada triaki kasutavat vooluringi, st kui nende rühmaühendus pole vajalik. Pange tähele, et triakide kasutamine aitab lihtsustada toiteploki juhtimissüsteemi, see peab sisaldama väljundkanalit aparaadi poolusele.
Joonisel 2, b, c näidatud skeemid illustreerivad vahelduvvoolu lülitusseadmete projekteerimise võimalust dioodide abil. Mõlemat skeemi on lihtne hallata, kuid neil on suure hulga seadmete kasutamise tõttu puudusi.
Joonisel fig 2, b kujutatud ahelas teisendatakse toiteallika vahelduvpinge dioodsildalaldi abil ühe polaarsusega täislainepingeks. Selle tulemusena saab ainult üks alaldi silla väljundisse (silla diagonaalis) ühendatud türistor kahe poolperioodi jooksul koormuse voolu juhtimiseks võimeliseks, kui iga pooltsükli alguses kontrollib juhtseadet. impulsid võetakse vastu selle sisendis. Ahel lülitatakse välja koormusvoolu lähimal nullpunktil pärast juhtimpulsside genereerimise peatamist.
Siiski tuleb meeles pidada, et vooluahela töökindel väljalülitamine on tagatud ainult alaldi voolupoolse ahela minimaalse induktiivsusega. Vastasel juhul, isegi kui pinge langeb poolperioodi lõpus nullini, jätkab vool läbi türistori, takistades selle väljalülitumist. Toitepinge sageduse suurenemisel tekib ka vooluringi hädaväljalülitumise oht (ilma väljalülitumiseta).
Joonisel 2 kujutatud vooluringis juhitakse koormust kahe omavahel ühendatud türistoriga, millest kumbagi juhitakse vastassuunas kontrollimatu ventiili abil. Kuna sellises ühenduses on türistorite katoodid sama potentsiaaliga, võimaldab see kasutada ühise maandusega ühe- või kaheväljundilisi juhtimpulssgeneraatoreid.
Selliste generaatorite skemaatilised diagrammid on oluliselt lihtsustatud. Lisaks on ahelas olevad türistorid (joonisel 2, c) kaitstud pöördpinge eest ja seetõttu tuleks need valida ainult päripinge jaoks.
Mõõtmete, tehniliste omaduste ja majanduslike näitajate poolest on joonistel 2, b, c näidatud skeemide järgi valmistatud seadmed halvemad kui lülitusseadmed, mille ahelad on näidatud joonistel 1 c, 2, a. Sellest hoolimata kasutatakse neid laialdaselt automaatika- ja releekaitseseadmetes, kus lülitusvõimsust mõõdetakse sadades vattides. Eelkõige saab neid kasutada impulsside kujundajate väljundseadmetena võimsamate seadmete türistoriplokkide juhtimiseks.
Timofejev A.S.