منظمات السلطة الثايرستور

تعد وحدات التحكم في الثايرستور واحدة من أكثر تصميمات راديو الهواة شيوعًا ، وهذا ليس مفاجئًا. بعد كل شيء ، أي شخص يستخدم الحديد العادي من 25 إلى 40 واط ، فإن قدرته على الحرارة الزائدة معروفة جيدًا. تبدأ المكواة الملحومة بالتدخين والهسهسة ، ثم ، بعد فترة وجيزة ، تتحول اللدغة المعلبة إلى اللون الأسود. لحام مع مثل هذا لحام الحديد بالفعل مستحيل تماما.

وهنا يأتي منظم الطاقة في عملية الإنقاذ ، حيث يمكنك من خلاله ضبط درجة حرارة اللحام بدقة شديدة. يجب أن تسترشد بحقيقة أنه عندما يلمس الحديد حام قطعة من الصنوبري ، فإنه يدخن بشكل جيد ، متوسط ​​، دون الهسهسة والرش ، وليس بنشاط شديد. يجب عليك التركيز على حقيقة أن لحام هو كفاف ، لامعة.

بالطبع محطات اللحام الحديثة إنها مجهزة بمكواة لحام مثبتة حرارياً ، وشاشات رقمية ودرجات حرارة تسخين قابلة للتعديل ، لكنها غالية الثمن مقارنةً بمكواة لحام تقليدية. لذلك ، مع وجود كميات ضئيلة من أعمال اللحام ، من الممكن تمامًا القيام به مع مكواة لحام تقليدية مع منظم طاقة الثايرستور. في الوقت نفسه ، فإن نوعية لحام ، قد لا تكون على الفور ، وسوف تتحول إلى أن تكون ممتازة ، ويتحقق عن طريق الممارسة.

مجال آخر لتطبيق منظمات الثايرستور هو التحكم في السطوع. وتباع هذه الأجهزة التنظيمية في متاجر السلع الكهربائية في شكل مفاتيح الجدار التقليدية مع مقبض دوار. ولكن هنا يكمن الكمين في انتظار المشتري: المصابيح الموفرة للطاقة الحديثة (يشار إليها غالبًا في الأدبيات باسم مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFLs)) فهي ببساطة لا ترغب في العمل مع هذه الهيئات التنظيمية.

سينتهي نفس الخيار غير المتوقع في حالة تنظيم سطوع مصابيح LED. حسنًا ، ليس الغرض منها هو القيام بهذا العمل ، وذلك: جسر الجسر الذي يحتوي على مكثف إلكتروليتي الموجود داخل CFL لن يسمح ببساطة لجهاز الثايرستور بالعمل. لذلك ، لا يمكن إنشاء "ضوء الليل" القابل للتعديل مع منظم مثل هذا إلا باستخدام مصباح ساطع.

ومع ذلك ، هنا يجب أن نتذكر عنه المحولات الإلكترونيةمصمم لتزويد مصابيح الهالوجين بالطاقة ، وفي تصميمات راديو الهواة لمجموعة متنوعة من الأغراض. في هذه المحولات ، بعد جسر المقوم ، لسبب ما ، على ما يبدو من أجل توفير ، أو ببساطة لتقليل الحجم ، لم يتم تثبيت مكثف كهربائيا. هذا "التوفير" هو الذي يسمح لك بضبط سطوع المصابيح باستخدام منظمات الثايرستور.

إذا ضغطت على خيالك ، فلا يزال بإمكانك العثور على العديد من المناطق التي تتطلب استخدام منظم الثايرستور. أحد هذه المجالات هو تنظيم ثورات أدوات الطاقة: المثاقب ، المطاحن ، المفكات ، المطارق الدورانية ، إلخ. إلخ بطبيعة الحال ، توجد منظمات تنظيم الثايرستور داخل الأجهزة التي تعمل بالطاقة AC.مشاهدة -أنواع وترتيب الثورات من سرعة محرك جامع.

كل منظم مثل هذا مدمج في زر التحكم وهو صندوق صغير يتم إدخاله في مقبض المثقاب. تحدد درجة الضغط على الزر تكرار دوران الخرطوشة. في حالة حدوث عطل ، يتغير الصندوق بالكامل فورًا: على الرغم من البساطة الواضحة للتصميم ، فإن هذا الجهاز التنظيمي غير مناسب تمامًا للإصلاح.

في حالة الأدوات التي تعمل على التيار المباشر من البطاريات ، يتم إجراء التحكم في الطاقة باستخدام الترانزستورات mosfet طريقة تعديل عرض النبضة. يصل تردد PWM إلى عدة كيلو هرتز ، لذلك يمكنك سماع صوت صرير عالي التردد من خلال جسم مفك البراغي. هذا صرير المحرك متعرجا.

ولكن في هذه المقالة ، سيتم النظر فقط في وحدات تحكم السلطة الثايرستور.لذلك ، قبل النظر في دائرة منظم ، يجب أن تتذكر كيف تعمل الثايرستور.

من أجل عدم تعقيد القصة ، لن ندرس الثايرستور في شكل هيكل pnpn المكون من أربعة طبقات ، ونرسم خاصية الجهد الحالي ، ولكن ببساطة نصف بكلمات كيف تعمل ، الثايرستور. بادئ ذي بدء ، في دائرة التيار المباشر ، على الرغم من أن الثايرستور لا يستخدم تقريبًا في هذه الدوائر. بعد كل شيء ، من الصعب للغاية إيقاف تشغيل الثايرستور الذي يعمل على التيار المباشر. إنه نفس وقف الحصان.

ومع ذلك ، فإن التيارات العالية والفولتية العالية من الثايرستور تجتذب المطورين من مختلف ، معدات العاصمة قوية جدا كقاعدة عامة. لإيقاف الثايرستور ، عليك أن تذهب إلى مضاعفات مختلفة للدوائر ، والحيل ، ولكن النتائج كانت إيجابية بوجه عام.

يظهر تعيين الثايرستور على المخططات الدائرية في الشكل 1.

الشكل 1. الثايرستور

من السهل أن نرى أن الثايرستور يشبه إلى حد كبير في تعيينه على الدوائر الصمام الثنائي العادي. إذا نظرت ، فإن الثايرستور لديه أيضًا الموصلية من جانب واحد ، وبالتالي يمكنه تصحيح التيار المتناوب. لكنه لن يفعل ذلك إلا إذا تم تطبيق جهد إيجابي على قطب التحكم نسبة إلى الكاثود ، كما هو مبين في الشكل 2. وفقًا للمصطلحات القديمة ، كان يسمى الثايرستور أحيانًا باسم الصمام الثنائي الخاضع للرقابة. طالما لم يتم تطبيق نبض التحكم ، يتم إغلاق الثايرستور في أي اتجاه.

الشكل 2

كيفية تشغيل الصمام

كل شيء بسيط جدا هنا. إلى مصدر الجهد DC 9V (يمكنك استخدام البطارية "Krona") من خلال الثايرستور Vsx متصلة LED HL1 مع المقاوم الحد R3. باستخدام زر SB1 ، يمكن تطبيق الجهد من المقسم R1 ، R2 على قطب التحكم في الثايرستور ، ثم سيفتح الثايرستور ، يبدأ المصباح في التوهج.

إذا حرر الزر الآن ، فتوقف عن الضغط عليه ، ثم يجب أن يضيء مصباح LED. يمكن أن يسمى هذا الضغط القصير على الزر الدافع. لن يغير الضغط المتكرر وحتى المتكرر لهذا الزر أي شيء: لن يخرج مؤشر LED ، ولكنه لن يلمع بشكل أكثر إشراقًا أو باهتة.

مضغوط - تم إصداره ، وبقي الثايرستور مفتوحًا. علاوة على ذلك ، فإن هذه الحالة مستقرة: سوف يكون الثايرستور مفتوحًا حتى تقوم التأثيرات الخارجية بإزالته من هذه الحالة. يشير هذا السلوك للدائرة إلى حالة جيدة من الثايرستور ، ومدى ملاءمتها للعمل في الجهاز المطور أو الذي تم إصلاحه.

ملاحظة صغيرة

ولكن غالبًا ما تحدث استثناءات من هذه القاعدة: يتم الضغط على الزر ، ويضيء مؤشر LED ، وعندما يتم تحرير الزر ، فإنه يبدو وكأنه لم يحدث. وما هي الفائدة ، ماذا فعلت خطأ؟ ربما تم الضغط على الزر لفترة طويلة بما فيه الكفاية أو لا متعصب للغاية؟ لا ، لقد تم كل شيء بضمير حي. إنه فقط أن التيار من خلال LED تبين أنه أقل من تيار الثايرستور.

لكي تنجح التجربة الموصوفة ، تحتاج فقط إلى استبدال المصباح بضوء ساطع ، ثم يصبح التيار أكثر ، أو اختيار الثايرستور بتيار ثابت منخفض. هذه المعلمة عن الثايرستور لها مبعثر كبير ، في بعض الأحيان يكون من الضروري اختيار الثايرستور لدائرة معينة. علاوة على ذلك ، ماركة واحدة ، بحرف واحد ومن صندوق واحد. الثايرستور المستورد ، والذي تم تفضيله مؤخرًا ، أفضل إلى حد ما مع هذا التيار: إنه أسهل للشراء ، والمعايير أفضل.

كيفية إغلاق الثايرستور

لا توجد إشارات يتم إرسالها إلى قطب التحكم يمكنها إغلاق الثايرستور وإيقاف مؤشر LED: يمكن قطب التحكم الكهربائي فقط تشغيل الثايرستور. بالطبع ، هناك ثايرستور قابل للقفل ، لكن الغرض منه يختلف إلى حد ما عن وحدات التحكم في الطاقة العادية أو المفاتيح البسيطة. لا يمكن إيقاف الثايرستور التقليدي إلا عن طريق مقاطعة التيار من خلال قسم الكاثود الأنود.

يمكن القيام بذلك بثلاث طرق على الأقل. أولاً ، افصل الدائرة بأكملها بغباء عن البطارية. أذكر الشكل 2. وبطبيعة الحال ، سيتم إيقاف تشغيل الصمام.ولكن عند إعادة الاتصال ، لن يتم تشغيله بنفسه ، حيث ظل الثايرستور مغلقًا. هذا الشرط هو أيضا مستدام. ولإخراجه من هذه الحالة ، لإضاءة الضوء ، فقط الضغط على زر SB1 سيساعد.

الطريقة الثانية لمقاطعة التيار من خلال الثايرستور هي ببساطة أخذ وقصر أطراف الكاثود والأنود باستخدام وصلة سلكية. في هذه الحالة ، فإن تيار الحمل بأكمله ، في حالتنا هو فقط مؤشر LED ، سوف يتدفق عبر وصلة المرور ، وسيكون التيار خلال الثايرستور صفرًا. بعد إزالة الطائر ، سوف يغلق الثايرستور وسيغلق المصباح. في تجارب مع مخططات مماثلة ، غالبًا ما تستخدم الملقط كطائر.

لنفترض أنه بدلاً من مصباح LED في هذه الدائرة ، سيكون هناك ملف تسخين قوي بما فيه الكفاية مع قصور حراري عالي. ثم اتضح منظم السلطة جاهزة تقريبا. إذا كان الثايرستور في وضع التشغيل بحيث يتم تشغيل اللولب لمدة 5 ثوانٍ وإيقافه لفترة زمنية مماثلة ، يتم تخصيص 50 بالمائة من الطاقة في اللولب. إذا استغرق التشغيل ، خلال هذه الدورة العشر ثوانٍ ، ثانية واحدة فقط ، فمن الواضح تمامًا أن الحلزون سيطلق 10٪ فقط من الحرارة من قوته.

مع وجود دورات زمنية تقريبًا تقاس بالثواني ، يعمل التحكم في طاقة الميكروويف. ببساطة باستخدام التتابع ، يتم تشغيل وإيقاف الإشعاع RF. تعمل وحدات التحكم في الثايرستور بتردد التيار الكهربائي ، حيث يتم قياس الوقت بالميلي ثانية.

الطريقة الثالثة لإيقاف الثايرستور

إنه يتألف من تقليل جهد الحمل إلى الصفر ، أو حتى عكس قطبية جهد الإمداد. هذا هو بالضبط الموقف الذي يتم الحصول عليه عندما يتم تزويد دوائر الثايرستور بتيار جيوب الأنفية المتناوب.

عندما يمر الجيوب الأنفية خلال الصفر ، فإنه يغير علامة إلى العكس ، وبالتالي يصبح التيار من خلال الثايرستور أقل من تيار الثبات ، ثم يساوي تمامًا الصفر. وبالتالي ، يتم حل مشكلة إيقاف الثايرستور كما لو كان في حد ذاته.

تحكم الثايرستور السلطة. تنظيم المرحلة

الأمر متروك للصغار. للحصول على التحكم في الطور ، تحتاج فقط إلى تطبيق نبض التحكم في وقت معين. بمعنى آخر ، يجب أن يكون للنبض مرحلة معينة: كلما اقتربنا من نهاية نصف دورة الجهد المتناوب ، كلما كانت سعة الجهد أصغر على الحمل. يظهر طريقة التحكم في المرحلة في الشكل 3.

الشكل 3. تنظيم المرحلة

في الجزء العلوي من الصورة ، يتم تطبيق نبض التحكم في بداية الموجة النصية الجيبية تقريبًا ، وتكون طور إشارة التحكم قريبة من الصفر. في الشكل ، هذه المرة هي t1 ، لذلك يتم فتح الثايرستور تقريبًا في بداية نصف الدورة ، ويتم تخصيص طاقة قريبة من الحد الأقصى في الحمل (إذا لم يكن هناك ثايرستور في الدائرة ، فستكون الطاقة القصوى).

لا تظهر إشارات التحكم نفسها في هذا الشكل. من الناحية المثالية ، فهي نبضات موجبة قصيرة بالنسبة للكاثود ، والتي يتم تطبيقها في مرحلة معينة إلى القطب التحكم. في أبسط المخططات ، يمكن أن يكون هذا الجهد زيادة خطية تم الحصول عليها عن طريق شحن مكثف. هذا سوف يناقش أدناه.

على الرسم البياني المتوسط ​​، يتم تطبيق نبض التحكم في منتصف نصف الدورة ، والذي يتوافق مع زاوية الطور Π / 2 أو الوقت t2 ، لذلك يتم تخصيص نصف الطاقة القصوى فقط في الحمل.

في الرسم البياني السفلي ، يتم تطبيق نبضات الفتح قريبة جدًا من نهاية نصف الدورة ، ويفتح الثايرستور قبل أن يتم إغلاقه تقريبًا ، وفقًا للرسم البياني يتم الإشارة في هذا الوقت إلى t3 ، وبالتالي فإن الطاقة في الحمل يتم تخصيصها بشكل ضئيل.

دوائر تبديل الثايرستور

بعد مراجعة موجزة لمبدأ تشغيل الثايرستور ، ربما يمكنك إحضارها عدة دوائر منظم السلطة. لا يتم اختراع شيء هنا ؛ يمكن العثور على كل شيء على الإنترنت أو في المجلات الإذاعية القديمة. توفر المقالة ببساطة نظرة عامة مختصرة ووصف الوظيفة دوائر منظم الثايرستور. عند وصف تشغيل الدوائر ، سيتم إيلاء الاهتمام لكيفية استخدام الثايرستور وما دوائر تبديل الثايرستور الموجودة.

كما قيل في بداية المقال ، يصحح الثايرستور الجهد المتناوب مثل الصمام الثنائي العادي. اتضح نصف موجة التصحيح. ذات مرة ، من خلال الصمام الثنائي ، كانت المصابيح المتوهجة على السلالم قيد التشغيل: كان هناك القليل من الضوء ، أبهرت في عيني ، ولكن بعد ذلك كانت المصابيح تحترق نادرًا جدًا. يحدث الشيء نفسه إذا تم تنفيذ باهتة على الثايرستور واحد ، يظهر فقط إمكانية تنظيم سطوع ضئيلة بالفعل.

لذلك ، تتحكم وحدات التحكم في الطاقة في كل من دورات نصف جهد التيار الكهربائي. لهذا ، يتم تطبيق اتصال مكافحة الثايرستور ، triacs أو إدراج الثايرستور في قطري جسر المعدل.

من أجل وضوح هذا البيان ، سننظر أيضًا في العديد من دوائر وحدات التحكم في الثايرستور. في بعض الأحيان يطلق عليهم منظمات الجهد ، وأي اسم هو الأكثر صحة ، من الصعب حلها ، لأنه إلى جانب تنظيم الجهد ، يتم تنظيم الطاقة أيضًا.

أبسط منظم الثايرستور

وهي مصممة لتنظيم قوة الحديد لحام. يظهر دائرتها في الشكل 4.

الشكل 4. مخطط أبسط تحكم السلطة الثايرستور

تنظيم قوة الحديد لحام ، ابتداء من الصفر ، لا يوجد أي نقطة. لذلك ، يمكننا أن نحصر أنفسنا في تنظيم نصف دورة واحدة فقط من جهد التيار الكهربائي ، في هذه الحالة ، إيجابية. تمر نصف الدورة السالبة دون تغييرات من خلال الصمام الثنائي VD1 مباشرة إلى مكواة اللحام ، مما يضمن قوتها النصفية.

يمر نصف الدورة الإيجابي عبر الثايرستور VS1 ، مما يسمح بالتنظيم. دائرة التحكم الثايرستور بسيطة للغاية. هذه هي المقاومات R1 ، R2 ومكثف C1. يتم شحن المكثف من خلال الدائرة: السلك العلوي للدائرة ، R1 ، R2 والمكثف C1 ، الحمل ، السلك السفلي للدائرة.

يتم توصيل قطب التحكم الثايرستور إلى المحطة الإيجابية للمكثف. عندما يرتفع الجهد الكهربي عبر المكثف إلى جهد التشغيل في الثايرستور ، يتم فتح الأخير ، ويمر في الحمل نصف دورة موجبة من الجهد ، أو بالأحرى جزء منه. يتم تفريغ المكثف C1 بشكل طبيعي ، وبالتالي التحضير للدورة التالية.

يتم تنظيم سرعة شحن المكثف باستخدام مقاوم متغير R1. كلما تم شحن المكثف بشكل أسرع إلى جهد فتح الثايرستور ، كلما تم فتح الثايرستور في وقت مبكر ، سيتم إدخال الجزء الأكبر من نصف دورة موجبة من الجهد في الحمل.

الدائرة بسيطة وموثوقة ، وهي مناسبة تمامًا لحديد لحام ، رغم أنها تنظم نصف فترة جهد التيار الكهربائي. يظهر الرسم التخطيطي مشابه جدا في الشكل 5.

الشكل 5. تحكم الثايرستور السلطة

إنها أكثر تعقيدًا إلى حد ما من السابقة ، لكنها تتيح لك ضبط أكثر سلاسة ودقة ، نظرًا لحقيقة أن دائرة توليد نبض التحكم يتم تجميعها على ترانزستور ثنائي القاعدة KT117. تم تصميم هذا الترانزستور لإنشاء مولدات النبض. أكثر ، على ما يبدو ، ليست قادرة على أي شيء آخر. يتم استخدام دائرة مماثلة في العديد من وحدات التحكم في الطاقة ، وكذلك في تبديل إمدادات الطاقة كسائق لنبض التشغيل.

بمجرد أن يصل الجهد عبر المكثف C1 إلى عتبة الترانزستور ، يتم فتح الأخير ويظهر نبض إيجابي على الدبوس B1 ، ويفتح الثايرستور VS1. يمكن للمقاوم R1 ضبط معدل شحن المكثف.

كلما كان شحن المكثف أسرع ، كلما ظهر نبض الفتح ، كلما زاد الجهد الكهربائي في الحمل. يمر نصف الموجة الثاني من جهد التيار الكهربائي إلى الحمل عبر الصمام الثنائي VD3 دون تغيير. يستخدم مقوم VD2 ، R5 ، ديود زينر VD1 لتشغيل دائرة المشكل نبض التحكم.

هنا يمكنك أن تسأل ، وعندما يفتح الترانزستور ، ما هي العتبة؟ يحدث فتح الترانزستور في وقت يتجاوز فيه الجهد عند باعثه E الجهد عند قاعدة B1. الأساسان B1 و B2 غير متكافئين ؛ إذا تم تبديلهما ، فلن يعمل المولد.

يوضح الشكل 6 دائرة تسمح لك بضبط كل من دورات نصف الجهد.

الشكل 6

الرسم البياني هو أ ضوء السيارة الصغير. يتم تصحيح جهد التيار الكهربائي عن طريق الجسر VD1-VD4 ، وبعد ذلك يتم توفير الجهد التموج إلى المصباح EL1 ، الثايرستور VS1 ، ومن خلال المقاومات R3 ، R4 إلى الثنائيات ZDD ، VD6 ، والتي يتم تشغيل دائرة التحكم منها. يسمح استخدام جسر المعدل في الدائرة بتنظيم دورات نصف موجبة وسالبة باستخدام ثايرستور واحد فقط.

يتم إجراء دائرة التحكم أيضًا على ترانزستور ثنائي القاعدة KT117A. يتم تغيير سرعة شحن مكثف التوقيت C2 بواسطة المقاوم R6 ، مما يتسبب في تغيير مرحلة إشارة التحكم الثايرستور.

يمكن تقديم ملاحظة صغيرة حول هذه الدائرة: يتكون التيار في الحمل فقط من نصف دورات موجبة للشبكة تم الحصول عليها بعد مقوم الجسر. إذا كان مطلوبًا للحصول على الأجزاء الإيجابية والسلبية للجيوب الأنفية في الحمل ، يكفي تشغيل الحمل بعد الفتيل مباشرة دون تغيير أي شيء في الدائرة. بدلاً من الحمل ، قم ببساطة بتثبيت أداة توصيل. تظهر هذه الدائرة في الشكل 7.

الشكل 7. مخطط وحدة تحكم الثايرستور السلطة

ترانزستور KT117 هو اختراع للصناعة الإلكترونية السوفيتية وليس له نظائر أجنبية ، ولكن إذا لزم الأمر يمكن تجميعه من ترانزيستورات وفقًا للدائرة الموضحة في الشكل 8. فجأة سيتعهد شخص ما بتجميع دارة مماثلة ، أين يمكنني الحصول على مثل هذا الترانزستور؟

الشكل 8

في الدوائر الموضحة في الشكلين 6 و 7 ، يتم استخدام الثايرستور بالاشتراك مع جسر الصمام الثنائي. هذا التضمين يجعل من الممكن بمساعدة واحد من الثايرستور للتحكم في كل الفترات النصفية من الجهد المتناوب. ولكن في الوقت نفسه ، تظهر 4 ثنائيات إضافية ، مما يزيد عمومًا من أبعاد الهيكل.

استمرار المقال: تحكم الثايرستور السلطة. الدوائر مع اثنين من الثايرستور

بوريس الأديشين