पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स म्हणजे काय

या लेखात आपण पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सबद्दल बोलू. पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स म्हणजे काय, ते कशावर आधारित आहे, त्याचे फायदे काय आहेत आणि त्याची संभावना काय आहे? चला पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सच्या घटकांवर विचार करूया, ते काय आहेत, ते एकमेकांपासून कसे वेगळे आहेत आणि कोणत्या अनुप्रयोगांसाठी हे किंवा त्या प्रकारचे सेमीकंडक्टर स्विच योग्य आहेत याचा थोडक्यात विचार करूया. दैनंदिन जीवनात, उत्पादनात आणि दैनंदिन जीवनात वापरल्या जाणार्‍या पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणांची येथे उदाहरणे आहेत.

अलिकडच्या वर्षांत, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणांनी ऊर्जा संवर्धनामध्ये एक मोठी तांत्रिक प्रगती केली आहे. पॉवर सेमीकंडक्टर उपकरणे, त्यांच्या लवचिक नियंत्रणक्षमतेमुळे, विजेचे कार्यक्षम रूपांतरण सक्षम करतात. आजचे वजन आणि आकार आणि कार्यक्षमता मेट्रिक्सने कन्व्हर्टर्सना आधीच गुणात्मक नवीन स्तरावर आणले आहे.

अनेक उद्योग सॉफ्ट स्टार्टर्स, स्पीड कंट्रोलर, अखंड वीज पुरवठा, आधुनिक सेमीकंडक्टर आधारावर चालणारे आणि उच्च कार्यक्षमता दाखवणारे वापरतात. हे सर्व पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स आहे.

पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये विद्युत उर्जेचा प्रवाह नियंत्रित करणे अर्धसंवाहक स्विचच्या मदतीने केले जाते, जे यांत्रिक स्विचेस पुनर्स्थित करतात आणि आवश्यक सरासरी शक्ती आणि या किंवा त्या किंवा त्या कामाच्या शरीराची अचूक क्रिया मिळविण्यासाठी आवश्यक अल्गोरिदमनुसार नियंत्रित केले जाऊ शकतात. उपकरणे

तर, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सचा वापर वाहतूक, खाण उद्योग, संप्रेषण क्षेत्रात, अनेक उद्योगांमध्ये केला जातो आणि आज एकही शक्तिशाली घरगुती उपकरण त्याच्या डिझाइनमध्ये समाविष्ट असलेल्या पॉवर इलेक्ट्रॉनिक युनिटशिवाय करू शकत नाही.

पॉवर इलेक्‍ट्रॉनिक्‍सचे मूलभूत बिल्डिंग ब्लॉक्स तंतोतंत सेमीकंडक्‍टरचे प्रमुख घटक आहेत जे मेगाहर्ट्झपर्यंत विविध वेगाने सर्किट उघडू आणि बंद करू शकतात. चालू स्थितीत, स्विचचा प्रतिकार हे ओमचे एकके आणि अपूर्णांक असतात आणि बंद स्थितीत, मेगोहम्स.

की मॅनेजमेंटला जास्त पॉवरची आवश्यकता नसते, आणि स्विचिंग प्रक्रियेदरम्यान, सु-डिझाइन केलेल्या ड्रायव्हरसह कीवरील नुकसान एक टक्क्यांपेक्षा जास्त नसते. या कारणास्तव, पारंपारिक रिले सारख्या लोखंडी ट्रान्सफॉर्मर आणि यांत्रिक स्विचेसच्या नुकसानीच्या स्थितीच्या तुलनेत पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सची कार्यक्षमता जास्त आहे.

पॉवर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे अशी उपकरणे आहेत जिथे प्रभावी प्रवाह 10 अँपिअरपेक्षा जास्त किंवा त्यापेक्षा जास्त असतो. या प्रकरणात, मुख्य अर्धसंवाहक घटक असू शकतात: द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर, आयजीबीटी ट्रान्झिस्टर, थायरिस्टर्स, ट्रायक्स, लॉक-इन थायरिस्टर्स आणि एकात्मिक नियंत्रणासह लॉक-इन थायरिस्टर्स.

कमी नियंत्रण शक्ती आपल्याला पॉवर मायक्रोक्रिकेट तयार करण्यास देखील अनुमती देते ज्यामध्ये एकाच वेळी अनेक ब्लॉक्स एकत्र केले जातात: स्विच स्वतः, कंट्रोल सर्किट आणि कंट्रोल सर्किट, हे तथाकथित स्मार्ट सर्किट आहेत.

या इलेक्ट्रॉनिक बिल्डिंग ब्लॉक्सचा वापर उच्च पॉवर औद्योगिक प्रतिष्ठान आणि घरगुती विद्युत उपकरणांमध्ये केला जातो. काही मेगावॅटसाठी इंडक्शन ओव्हन किंवा काही किलोवॅटसाठी होम स्टीमर—दोन्हींमध्ये सॉलिड-स्टेट पॉवर स्विच आहेत जे वेगवेगळ्या वॅटेजवर चालतात.

अशा प्रकारे, पॉवर थायरिस्टर्स 1 MVA पेक्षा जास्त क्षमतेच्या कन्व्हर्टरमध्ये काम करतात, थेट करंट असलेल्या इलेक्ट्रिक ड्राईव्हच्या सर्किट्समध्ये आणि उच्च व्होल्टेजसह वैकल्पिक करंट ड्राइव्हस्, रिऍक्टिव्ह पॉवरच्या भरपाईसाठी, इंडक्शन मेल्टिंगसाठी इंस्टॉलेशन्समध्ये वापरले जातात.

लॉकिंग थायरिस्टर्स अधिक लवचिकपणे नियंत्रित केले जातात, ते शेकडो केव्हीए क्षमतेसह कंप्रेसर, पंखे, पंप नियंत्रित करण्यासाठी वापरले जातात आणि संभाव्य स्विचिंग पॉवर 3 MVA पेक्षा जास्त आहे. IGBT ट्रान्झिस्टर मोटार नियंत्रणासाठी आणि सतत वीज पुरवठा प्रदान करण्यासाठी आणि अनेक स्थिर प्रतिष्ठापनांमध्ये उच्च प्रवाहांचे स्विचिंग या दोन्ही उद्देशांसाठी एमव्हीए युनिट्सपर्यंत क्षमतेसह कन्व्हर्टरची तैनाती सक्षम करा.

MOSFET मध्ये शेकडो किलोहर्ट्झच्या फ्रिक्वेन्सीवर उत्कृष्ट नियंत्रणक्षमता आहे, जी IGBT च्या तुलनेत त्यांच्या लागूक्षमतेची श्रेणी मोठ्या प्रमाणात वाढवते.

AC मोटर्स सुरू करण्यासाठी आणि नियंत्रित करण्यासाठी ट्रायक इष्टतम आहेत, ते 50 kHz पर्यंतच्या फ्रिक्वेन्सीवर ऑपरेट करू शकतात आणि IGBT ट्रान्झिस्टरपेक्षा नियंत्रित करण्यासाठी कमी ऊर्जा लागते.

आज, IGBTs मध्ये जास्तीत जास्त 3500 व्होल्ट आणि संभाव्यतः 7000 व्होल्टचे स्विचिंग व्होल्टेज आहे.हे घटक येत्या काही वर्षांत द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर बदलू शकतात आणि MVA युनिट्सपर्यंतच्या उपकरणांवर वापरले जातील. लो-पॉवर कन्व्हर्टरसाठी, MOSFET अधिक स्वीकार्य राहतील आणि 3 MVA पेक्षा जास्त - लॉक-इन थायरिस्टर्ससाठी.

विश्लेषकांच्या अंदाजानुसार, भविष्यातील बहुतेक अर्धसंवाहकांचे मॉड्यूलर डिझाइन असेल, जेथे दोन ते सहा मुख्य घटक एका पॅकेजमध्ये असतील. मॉड्यूल्सचा वापर आपल्याला ज्या उपकरणांमध्ये वापरला जाईल त्याचे वजन, आकार आणि किंमत कमी करण्यास अनुमती देतो.

IGBT ट्रान्झिस्टरसाठी, 3.5 kV पर्यंतच्या व्होल्टेजवर 2 kA पर्यंतच्या प्रवाहात वाढ आणि सरलीकृत नियंत्रण योजनांसह 70 kHz पर्यंत ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीमध्ये वाढ ही प्रगती असेल. मॉड्यूलमध्ये केवळ स्विच आणि रेक्टिफायरच नाही तर ड्रायव्हर आणि सक्रिय संरक्षण सर्किट देखील असू शकतात.

अलिकडच्या वर्षांत उत्पादित ट्रान्झिस्टर, डायोड्स, थायरिस्टर्सने त्यांच्या पॅरामीटर्समध्ये लक्षणीय सुधारणा केली आहे, जसे की वर्तमान, व्होल्टेज, वेग आणि प्रगती स्थिर नाही.

पर्यायी विद्युत् प्रवाहाचे थेट करंटमध्ये अधिक चांगल्या रूपांतरणासाठी, नियंत्रित रेक्टिफायर्स वापरले जातात, जे शून्य ते नाममात्र श्रेणीतील सुधारित व्होल्टेजमध्ये सहज बदल करण्यास अनुमती देतात.

आज, डीसी इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह उत्तेजित प्रणालीमध्ये, थायरिस्टर्स प्रामुख्याने सिंक्रोनस मोटर्समध्ये वापरले जातात. दुहेरी थायरिस्टर्स — ट्रायक — मध्ये दोन जोडलेल्या अँटीपॅरलल थायरिस्टर्ससाठी फक्त एक गेट इलेक्ट्रोड असतो, ज्यामुळे नियंत्रण आणखी सोपे होते.

उलट प्रक्रिया करण्यासाठी, थेट व्होल्टेजचे पर्यायी व्होल्टेजमध्ये रूपांतरण वापरले जाते इन्व्हर्टर… स्वतंत्र सेमीकंडक्टर स्विच इनव्हर्टर नेटवर्कद्वारे नव्हे तर इलेक्ट्रॉनिक सर्किटद्वारे निर्धारित आउटपुट वारंवारता, आकार आणि मोठेपणा देतात. इन्व्हर्टर विविध प्रकारच्या मुख्य घटकांवर आधारित बनवले जातात, परंतु मोठ्या शक्तींसाठी, 1 MVA पेक्षा जास्त, पुन्हा, IGBT ट्रान्झिस्टर इनव्हर्टर वर येतात.

थायरिस्टर्सच्या विपरीत, IGBTs आउटपुट करंट आणि व्होल्टेजचे विस्तृत आणि अधिक अचूक आकार प्रदान करतात. लो-पॉवर कार इनव्हर्टर त्यांच्या कामात फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर वापरतात, जे 3 kW पर्यंतच्या पॉवरवर उच्च-फ्रिक्वेंसी पल्स कन्व्हर्टर ऑपरेटिंगद्वारे 12-व्होल्ट बॅटरीच्या डायरेक्ट करंटला प्रथम डायरेक्ट करंटमध्ये रूपांतरित करण्याचे उत्कृष्ट कार्य करतात. 50 kHz ते शेकडो किलोहर्ट्झच्या वारंवारतेवर, नंतर पर्यायी 50 किंवा 60 Hz.

एका फ्रिक्वेन्सीचा प्रवाह दुसर्‍या फ्रिक्वेन्सीच्या प्रवाहात रूपांतरित करण्यासाठी, वापरा सेमीकंडक्टर वारंवारता कन्व्हर्टर्स… पूर्वी, हे केवळ थायरिस्टर्सच्या आधारावर केले जात होते, ज्यात पूर्ण नियंत्रणक्षमता नव्हती; थायरिस्टर्सच्या सक्तीने लॉकिंगसाठी जटिल योजना विकसित करणे आवश्यक होते.

फील्ड-इफेक्ट MOSFETs आणि IGBTs सारख्या स्विचचा वापर फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्सची रचना आणि अंमलबजावणी सुलभ करते आणि भविष्यात ट्रान्झिस्टरच्या बाजूने थायरिस्टर्स, विशेषत: कमी-शक्तीच्या उपकरणांमध्ये सोडले जातील असा अंदाज लावला जाऊ शकतो.

थायरिस्टर्स अजूनही इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह उलट करण्यासाठी वापरले जातात; आवश्यक स्विच न करता दोन भिन्न वर्तमान दिशा प्रदान करण्यासाठी थायरिस्टर कन्व्हर्टरचे दोन संच असणे पुरेसे आहे. आधुनिक नॉन-कॉन्टॅक्ट रिव्हर्सिबल स्टार्टर्स कसे कार्य करतात.

आम्हाला आशा आहे की आमचा छोटा लेख तुमच्यासाठी उपयुक्त होता आणि आता तुम्हाला पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स म्हणजे काय, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये कोणते पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स घटक वापरले जातात आणि आपल्या भविष्यासाठी पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सची क्षमता किती मोठी आहे हे तुम्हाला माहिती आहे.