perangkat semikonduktor AC
Diagram skematik dan desain perangkat listrik semikonduktor AC ditentukan oleh tujuan, persyaratan, dan kondisi pengoperasian. Dengan aplikasi luas yang ditemukan oleh perangkat nirsentuh, ada berbagai macam kemungkinan penerapannya. Namun, semuanya dapat diwakili oleh diagram blok umum yang menunjukkan jumlah blok fungsional yang diperlukan dan interaksinya.
Gambar 1 menunjukkan diagram blok perangkat semikonduktor AC dalam konstruksi unipolar. Ini mencakup empat unit fungsional lengkap.
Unit catu daya 1 dengan elemen pelindung lonjakan arus (sirkuit RC pada Gambar 1) adalah dasar dari perangkat switching, badan eksekutifnya. Ini dapat dilakukan hanya berdasarkan katup yang dikendalikan - thyristor atau dengan bantuan dioda.
Saat merancang perangkat untuk arus yang melebihi batas arus satu perangkat, perlu untuk menghubungkannya secara paralel.Dalam hal ini, langkah-langkah khusus harus diambil untuk menghilangkan distribusi arus yang tidak merata pada masing-masing perangkat, yang disebabkan oleh karakteristik tegangan-arusnya yang tidak teridentifikasi dalam keadaan konduktif dan distribusi waktu penyalaan.
Blok kontrol 2 berisi perangkat yang memilih dan mengingat perintah yang datang dari badan kontrol atau proteksi, menghasilkan pulsa kontrol dengan parameter yang ditetapkan, menyinkronkan kedatangan pulsa ini di input thyristor dengan momen ketika arus dalam beban melewati nol.
Sirkuit unit kontrol menjadi jauh lebih kompleks jika perangkat, selain fungsi pengalihan sirkuit, harus mengatur tegangan dan arus. Dalam hal ini, dilengkapi dengan perangkat kontrol fase, yang memberikan pergeseran pulsa kontrol dengan sudut tertentu relatif terhadap arus nol.
Blok sensor untuk mode operasi peralatan 3 berisi alat pengukur arus dan tegangan, relai pelindung untuk berbagai keperluan, sirkuit untuk menghasilkan perintah logis dan menandakan posisi peralihan peralatan.
Perangkat sakelar paksa 4 menggabungkan bank kapasitor, sirkuit pengisiannya, dan thyristor sakelar. Pada mesin arus bolak-balik, perangkat ini hanya terkandung jika digunakan sebagai pelindung (pemutus sirkuit).
Bagian daya perangkat dapat dibuat sesuai skema dengan koneksi thyristor antiparalel (lihat gambar 1), berdasarkan thyristor simetris (triac) (gambar 2, a) dan dalam berbagai kombinasi thyristor dan dioda (gambar 2, b dan c ).
Dalam setiap kasus tertentu, ketika memilih opsi rangkaian, faktor-faktor berikut harus diperhitungkan: parameter tegangan dan arus perangkat yang dikembangkan, jumlah perangkat yang digunakan, daya dukung beban jangka panjang dan ketahanan terhadap kelebihan arus, tingkat kerumitan penanganan thyristor, persyaratan berat dan ukuran serta biaya.
Gambar 1 — Diagram blok perangkat thyristor AC
Gambar 2 — Blok daya perangkat semikonduktor AC
Perbandingan blok daya yang ditunjukkan pada Gambar 1 dan 2 menunjukkan bahwa sirkuit dengan thyristor yang terhubung anti-paralel memiliki keunggulan terbesar.Skema seperti itu berisi lebih sedikit perangkat, memiliki dimensi, berat, kehilangan energi, dan biaya yang lebih kecil.
Dibandingkan dengan triac, thyristor dengan konduksi searah (satu arah) memiliki parameter arus dan tegangan yang lebih tinggi dan mampu menahan kelebihan arus yang jauh lebih besar.
Thyristor tablet memiliki siklus termal yang lebih tinggi. Oleh karena itu, sirkuit yang menggunakan triac dapat direkomendasikan untuk mengalihkan arus yang, sebagai aturan, tidak melebihi nilai arus dari satu perangkat, yaitu ketika koneksi grupnya tidak diperlukan. Perhatikan bahwa penggunaan triac membantu menyederhanakan sistem kontrol unit catu daya, itu harus berisi saluran keluaran ke tiang peralatan.
Skema yang ditunjukkan pada Gambar 2, b, c menggambarkan kemungkinan merancang perangkat switching arus bolak-balik menggunakan dioda. Kedua skema tersebut mudah dikelola, tetapi memiliki kelemahan karena penggunaan sejumlah besar perangkat.
Pada rangkaian Gambar 2, b, tegangan bolak-balik dari sumber daya diubah menjadi tegangan gelombang penuh satu polaritas menggunakan penyearah jembatan dioda. Akibatnya, hanya satu thyristor yang terhubung pada keluaran jembatan penyearah (di diagonal jembatan) yang mampu mengendalikan arus dalam beban selama dua setengah siklus, jika pada awal setiap setengah siklus kontrol pulsa diterima pada inputnya. Sirkuit dimatikan pada persimpangan nol terdekat dari arus beban setelah menghentikan pembangkitan pulsa kontrol.
Akan tetapi, harus diingat bahwa trip sirkuit yang andal dipastikan hanya dengan induktansi minimum dari sirkuit di sisi arus yang diperbaiki. Jika tidak, meskipun tegangan turun ke nol pada akhir setengah siklus, arus akan terus mengalir melalui thyristor, mencegahnya mati. Bahaya trip darurat pada rangkaian (tanpa trip) juga terjadi ketika frekuensi tegangan suplai meningkat.
Di sirkuit, pada Gambar 2, beban dikendalikan oleh dua thyristor yang dihubungkan bersama, yang masing-masing dimanipulasi ke arah yang berlawanan oleh katup yang tidak terkontrol. Karena dalam hubungan seperti itu, katoda thyristor memiliki potensi yang sama, ini memungkinkan penggunaan generator pulsa kontrol keluaran tunggal atau dua keluaran dengan kesamaan.
Diagram skematis dari generator semacam itu sangat disederhanakan. Selain itu, thyristor dalam rangkaian, pada Gambar 2, c, dilindungi dari tegangan balik dan oleh karena itu harus dipilih hanya untuk tegangan maju.
Dalam hal dimensi, karakteristik teknis, dan indikator ekonomi, perangkat yang dibuat sesuai dengan skema yang ditunjukkan pada Gambar 2, b, c lebih rendah daripada perangkat pensaklaran yang sirkuitnya ditunjukkan pada Gambar 1 c, 2, a. Namun demikian, mereka banyak digunakan dalam otomatisasi dan perangkat perlindungan relay, di mana daya switching diukur dalam ratusan watt. Secara khusus, mereka dapat digunakan sebagai perangkat keluaran pembentuk pulsa untuk mengontrol blok thyristor dari perangkat yang lebih kuat.
Timofeev A.S.