الموصلات والمبتدئين الثايرستور
يتم تنفيذ التبديل الحالي في دائرة المبتدئين الكهرومغناطيسي ، والموصلات ، والمرحلات ، وأجهزة التحكم اليدوي (مفاتيح السكين ، ومفاتيح الحزمة ، والمفاتيح ، والأزرار ، وما إلى ذلك) عن طريق تغيير المقاومة الكهربائية لجسم التبديل ضمن حدود واسعة. في أجهزة الاتصال ، مثل هذا العضو هو فجوة الاتصال. مقاومته مع جهات الاتصال المغلقة منخفضة جدًا ، مع وجود جهات اتصال مفتوحة يمكن أن تكون عالية جدًا. في وضع التبديل للدائرة ، هناك تغيير مفاجئ سريع جدًا في المقاومة بين فجوة التلامس من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى لقيم (إيقاف التشغيل) أو العكس (تشغيل).
تسمى الأجهزة الكهربائية التي لا تلامس الأجهزة المصممة لتشغيل وإيقاف (تبديل) الدوائر الكهربائية دون كسر الدائرة نفسها فعليًا. أساس بناء الأجهزة غير الملامسة هو عناصر مختلفة ذات مقاومة كهربائية غير خطية ، والتي تختلف قيمتها في نطاق واسع إلى حد ما ، حاليًا هذه هي الثايرستور و الترانزستورات، تستخدم للمضخمات المغناطيسية.
مزايا وعيوب الأجهزة اللاتلامسية مقارنة بالمبتدئين والموصلات التقليدية
مقارنة بأجهزة الاتصال ، تتمتع الأجهزة اللا تلامسية بالمزايا التالية:
- لم يتشكل القوس الكهربائيالذي له تأثير مدمر على تفاصيل الجهاز ؛ يمكن أن تصل أوقات الاستجابة إلى قيم صغيرة ، مما يسمح بتكرار عالي للعمليات (مئات الآلاف من العمليات في الساعة) ،
- لا تبلى ميكانيكيا ،
في الوقت نفسه ، فإن الأجهزة التي لا تلامس لها عيوب أيضًا:
- لا توفر عزلًا كلفانيًا في الدائرة ولا تخلق فاصلاً مرئيًا فيها ، وهو أمر مهم من وجهة نظر السلامة الهندسية ؛
- عمق التبديل أصغر بعدة مرات من أجهزة التلامس ،
- أبعاد ووزن وسعر المعلمات التقنية المماثلة أعلى.
تعتبر الأجهزة غير التلامسية القائمة على عناصر أشباه الموصلات حساسة للغاية للجهد الزائد والتيارات الزائدة. كلما ارتفع التيار المقنن للخلية ، انخفض الجهد العكسي الذي يمكن للخلية أن تتحمله في حالة عدم التوصيل. بالنسبة للخلايا المصممة لتيارات بمئات الأمبير ، يُقاس هذا الجهد بعدة مئات من الفولتات.
إمكانيات أجهزة التلامس في هذا الصدد غير محدودة: يمكن للفجوة الهوائية بين جهات الاتصال التي يبلغ طولها 1 سم أن تتحمل جهدًا يصل إلى 30000 فولت. تسمح عناصر أشباه الموصلات فقط بتيار زائد قصير المدى: في غضون أعشار من الثانية ، تيار من حوالي عشرة أضعاف التيار المقدر. أجهزة الاتصال قادرة على تحمل مائة ضعف الحمل الزائد الحالي للفترات الزمنية المحددة.
يكون انخفاض الجهد عبر عنصر أشباه الموصلات في الحالة الموصلة في التيار المقنن أكبر بحوالي 50 مرة من ذلك من جهات الاتصال التقليدية. هذا يحدد الخسائر الحرارية الكبيرة في عنصر أشباه الموصلات في الوضع الحالي المستمر والحاجة إلى أجهزة تبريد خاصة.
يشير كل هذا إلى أن مسألة اختيار جهاز الاتصال أو جهاز عدم الاتصال يتم تحديده من خلال ظروف التشغيل المحددة ، ففي التيارات الصغيرة المحولة والجهد المنخفض ، قد يكون استخدام الأجهزة غير المتصلة أكثر ملاءمة من أجهزة الاتصال.
لا يمكن استبدال الأجهزة غير المتصلة بأجهزة التلامس في ظل ظروف تردد التشغيل العالي وسرعة الاستجابة العالية.
بالطبع ، يفضل استخدام الأجهزة التي لا تلامس ، حتى في التيارات العالية ، عندما تكون مطلوبة لتوفير وضع تعزيز للتحكم في الدائرة. ولكن في الوقت الحالي ، تتمتع أجهزة التلامس بمزايا معينة مقارنة بالأجهزة غير المتصلة ، إذا كان من الضروري في التيارات والجهد العالي نسبيًا توفير وضع تبديل ، أي ، إيقاف تشغيل بسيط وتشغيل الدوائر ذات التيار عند التردد المنخفض لتشغيل التيار. جهاز.
من العيوب المهمة لعناصر المعدات الكهرومغناطيسية التي تقوم بتبديل الدوائر الكهربائية انخفاض موثوقية جهات الاتصال. يرتبط تبديل القيم الحالية الكبيرة بظهور قوس كهربائي بين جهات الاتصال في لحظة الفتح ، مما يؤدي إلى تسخينها ، وذوبانها ، وبالتالي إتلاف الجهاز.
في التركيبات ذات التبديل المتكرر وإيقاف تشغيل دوائر الطاقة ، فإن التشغيل غير الموثوق به لجهات اتصال أجهزة التبديل يؤثر سلبًا على قابلية التشغيل وأداء التثبيت بالكامل. أجهزة التحويل الكهربائي بدون تلامس خالية من هذه العيوب.
قواطع أحادية القطب الثايرستور
لتشغيل الموصل والجهد الكهربائي للحمل ، يجب إغلاق جهات الاتصال K في دائرة التحكم في الثايرستور VS1 و VS2. إذا كان هناك في هذه اللحظة إمكانات موجبة على الطرف 1 (موجة نصف موجبة لموجة جيبية للتيار المتردد) ، فسيتم تطبيق جهد موجب على قطب التحكم في الثايرستور VS1 من خلال المقاوم R1 والصمام الثنائي VD1. سيفتح الثايرستور VS1 وسيتدفق التيار عبر الحمولة Rn. عندما يتم عكس قطبية جهد التيار الكهربائي ، سيتم فتح الثايرستور VS2 ، وبالتالي توصيل الحمل بأنابيب التيار المتردد. عند الفصل من جهات الاتصال K ، يتم فتح دوائر أقطاب التحكم وإغلاق الثايرستور وفصل الحمل عن الشبكة.
رسم تخطيطي كهربائي لموصل أحادي القطب
مبتدئين الثايرستور
تم تطوير مبتدئين الثايرستور ثلاثي الأقطاب من سلسلة PT من أجل التشغيل والإيقاف والعكس في دوائر التحكم للمحركات الكهربائية غير المتزامنة. يحتوي المبدئ ثلاثي الأقطاب في الدائرة على ستة ثايرستور VS1 ، ... ، VS6 متصل باثنين من الثايرستور لكل عمود. يتم تشغيل المبدئ باستخدام أزرار التحكم SB1 «Start» و SB2 «Stop».
مشغل الثايرستور ثلاثي الأقطاب من سلسلة PT
توفر دائرة بداية الثايرستور حماية المحرك الكهربائي من الحمل الزائد ، ولهذا الغرض ، يتم تثبيت محولات التيار TA1 و TA2 في قسم الطاقة بالدائرة ، حيث يتم تضمين اللفات الثانوية في وحدة التحكم في الثايرستور.