एसी सेमीकंडक्टर उपकरणे

एसी सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रिकल उपकरणांचे योजनाबद्ध आकृती आणि डिझाइन हेतू, आवश्यकता आणि ऑपरेटिंग परिस्थितींद्वारे निर्धारित केले जाते. संपर्करहित उपकरणांना आढळणाऱ्या विस्तृत अनुप्रयोगासह, त्यांच्या अंमलबजावणीसाठी विविध प्रकारच्या शक्यता आहेत. तथापि, ते सर्व सामान्यीकृत ब्लॉक आकृतीद्वारे दर्शविले जाऊ शकतात जे कार्यात्मक ब्लॉक्सची आवश्यक संख्या आणि त्यांचे परस्परसंवाद दर्शविते.

आकृती 1 एकध्रुवीय बांधकामातील AC सेमीकंडक्टर उपकरणाचा ब्लॉक आकृती दर्शविते. यात चार कार्यात्मक पूर्ण युनिट्स समाविष्ट आहेत.

सर्ज प्रोटेक्शन एलिमेंट्ससह पॉवर सप्लाय युनिट 1 (आकृती 1 मधील आरसी-सर्किट) स्विचिंग डिव्हाइसचा आधार आहे, त्याची कार्यकारी संस्था. हे केवळ नियंत्रित वाल्व - थायरिस्टर्स किंवा डायोडच्या मदतीने केले जाऊ शकते.

एका उपकरणाच्या वर्तमान मर्यादा ओलांडण्यासाठी एखादे उपकरण डिझाइन करताना, त्यांना समांतर जोडणे आवश्यक आहे.या प्रकरणात, वैयक्तिक उपकरणांमधील विद्युत् प्रवाहाचे असमान वितरण दूर करण्यासाठी विशेष उपाययोजना करणे आवश्यक आहे, जे प्रवाहकीय अवस्थेतील त्यांच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांची ओळख नसणे आणि टर्न-ऑन वेळेचे वितरण यामुळे होते.

कंट्रोल ब्लॉक 2 मध्ये अशी उपकरणे आहेत जी नियंत्रण किंवा संरक्षण संस्थांकडून येणार्‍या कमांड्स निवडतात आणि लक्षात ठेवतात, सेट पॅरामीटर्ससह कंट्रोल पल्स तयार करतात, थायरिस्टर इनपुटवर या डाळींचे आगमन लोडमधील विद्युत् प्रवाह शून्य ओलांडण्याच्या क्षणांसह समक्रमित करतात.

सर्किट स्विचिंग फंक्शन व्यतिरिक्त डिव्हाइसला व्होल्टेज आणि करंट नियंत्रित करणे आवश्यक असल्यास कंट्रोल युनिटचे सर्किट अधिक जटिल होते. या प्रकरणात, हे फेज कंट्रोल डिव्हाइसद्वारे पूरक आहे, जे शून्य प्रवाहाच्या सापेक्ष दिलेल्या कोनाद्वारे नियंत्रण डाळींचे शिफ्ट प्रदान करते.

उपकरण 3 च्या ऑपरेशन मोडसाठी सेन्सर्सच्या ब्लॉकमध्ये वर्तमान आणि व्होल्टेजसाठी मोजमाप करणारी उपकरणे, विविध उद्देशांसाठी संरक्षणात्मक रिले, तार्किक आदेश व्युत्पन्न करण्यासाठी आणि उपकरणाच्या स्विचिंग स्थितीचे संकेत देण्यासाठी एक सर्किट समाविष्ट आहे.

सक्तीचे स्विचिंग डिव्हाइस 4 कॅपेसिटर बँक, त्याचे चार्जिंग सर्किट आणि स्विचिंग थायरिस्टर्स एकत्र करते. पर्यायी चालू मशीनमध्ये, हे उपकरण केवळ संरक्षण म्हणून वापरले जाते (सर्किट ब्रेकर) असल्यास.

उपकरणाचा पॉवर पार्ट थायरिस्टर्सच्या अँटी-पॅरलल कनेक्शनच्या योजनेनुसार (आकृती 1 पहा), सममित थायरिस्टर (ट्रायॅक) (आकृती 2, अ) आणि थायरिस्टर्स आणि डायोडच्या विविध संयोजनांमध्ये (आकृती 2, b आणि c).

प्रत्येक विशिष्ट प्रकरणात, सर्किट पर्याय निवडताना, खालील घटक विचारात घेतले पाहिजेत: विकसित होत असलेल्या डिव्हाइसचे व्होल्टेज आणि वर्तमान पॅरामीटर्स, वापरलेल्या उपकरणांची संख्या, दीर्घकालीन भार वाहून नेण्याची क्षमता आणि वर्तमान ओव्हरलोड्सचा प्रतिकार, थायरिस्टर हाताळणीच्या जटिलतेची डिग्री, वजन आणि आकार आवश्यकता आणि किंमत.

आकृती 1 — AC thyristor यंत्राचा ब्लॉक आकृती

आकृती 2 — AC सेमीकंडक्टर उपकरणांचे पॉवर ब्लॉक्स

आकृती 1 आणि 2 मध्ये दर्शविलेल्या पॉवर ब्लॉक्सची तुलना दर्शविते की अँटी-पॅरलल कनेक्टेड थायरिस्टर्ससह योजनेचे सर्वात मोठे फायदे आहेत. अशा योजनेमध्ये कमी उपकरणे असतात, लहान आकारमान असतात, वजन, ऊर्जा कमी होते आणि किंमत असते.

ट्रायकच्या तुलनेत, दिशाहीन (एक-मार्गी) वहन असलेल्या थायरिस्टर्समध्ये उच्च प्रवाह आणि व्होल्टेज पॅरामीटर्स असतात आणि ते लक्षणीय जास्त वर्तमान ओव्हरलोड्सचा सामना करण्यास सक्षम असतात.

टॅब्लेट थायरिस्टर्सचे थर्मल चक्र जास्त असते. म्हणून, ट्रायक वापरून सर्किटची शिफारस केली जाऊ शकते विद्युत प्रवाह स्विच करण्यासाठी जे, एक नियम म्हणून, एका उपकरणाच्या वर्तमान रेटिंगपेक्षा जास्त नसतात, म्हणजे, जेव्हा त्यांचे समूह कनेक्शन आवश्यक नसते. लक्षात घ्या की ट्रायक्सचा वापर वीज पुरवठा युनिटची नियंत्रण प्रणाली सुलभ करण्यात मदत करतो, त्यात उपकरणाच्या खांबापर्यंत आउटपुट चॅनेल असणे आवश्यक आहे.

आकृती 2, b, c मध्ये दर्शविलेल्या योजना डायोड वापरून पर्यायी वर्तमान स्विचिंग उपकरणे डिझाइन करण्याची शक्यता स्पष्ट करतात. दोन्ही योजना व्यवस्थापित करणे सोपे आहे, परंतु मोठ्या संख्येने डिव्हाइसेसच्या वापरामुळे त्यांचे तोटे आहेत.

आकृती 2, b च्या सर्किटमध्ये, डायोड ब्रिज रेक्टिफायर वापरून उर्जा स्त्रोताचे वैकल्पिक व्होल्टेज एका ध्रुवीयतेच्या पूर्ण-वेव्ह व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित केले जाते. परिणामी, रेक्टिफायर ब्रिजच्या आउटपुटवर (पुलाच्या कर्णात) जोडलेला फक्त एक थायरिस्टर दोन अर्ध-चक्र दरम्यान लोडमधील विद्युत् प्रवाह नियंत्रित करण्यास सक्षम बनतो, जर प्रत्येक अर्ध-चक्राच्या सुरूवातीस नियंत्रण त्याच्या इनपुटवर डाळी प्राप्त होतात. कंट्रोल पल्सची निर्मिती थांबवल्यानंतर लोड करंटच्या जवळच्या शून्य क्रॉसिंगवर सर्किट बंद केले जाते.

तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की सर्किटचे विश्वसनीय ट्रिपिंग केवळ सुधारित करंटच्या बाजूला असलेल्या सर्किटच्या कमीतकमी इंडक्टन्ससह सुनिश्चित केले जाते. अन्यथा, अर्ध-चक्राच्या शेवटी व्होल्टेज शून्यावर घसरले तरीही, थायरिस्टरमधून विद्युतप्रवाह चालू राहील, तो बंद होण्यापासून प्रतिबंधित करेल. जेव्हा पुरवठा व्होल्टेजची वारंवारता वाढते तेव्हा सर्किटच्या आपत्कालीन ट्रिपिंगचा धोका (ट्रिपिंगशिवाय) देखील होतो.

सर्किटमध्ये, आकृती 2 मध्ये, लोड एकत्र जोडलेल्या दोन थायरिस्टर्सद्वारे नियंत्रित केले जाते, ज्यापैकी प्रत्येक अनियंत्रित वाल्वद्वारे उलट दिशेने हाताळला जातो. अशा कनेक्शनमध्ये थायरिस्टर्सचे कॅथोड्स समान क्षमतेवर असल्याने, हे एकल-आउटपुट किंवा दोन-आउटपुट कंट्रोल पल्स जनरेटर वापरण्यास परवानगी देते ज्यामध्ये सामान्य ग्राउंड आहे.

अशा जनरेटरचे योजनाबद्ध आकृत्या मोठ्या प्रमाणात सरलीकृत आहेत. याव्यतिरिक्त, सर्किटमधील थायरिस्टर्स, आकृती 2, c मध्ये, रिव्हर्स व्होल्टेजपासून संरक्षित आहेत आणि म्हणून ते फक्त फॉरवर्ड व्होल्टेजसाठी निवडले पाहिजेत.

परिमाणे, तांत्रिक वैशिष्ट्ये आणि आर्थिक निर्देशकांच्या बाबतीत, आकृती 2, b, c मध्ये दर्शविलेल्या योजनांनुसार बनविलेले डिव्हाइसेस स्विचिंग डिव्हाइसेसपेक्षा निकृष्ट आहेत ज्यांचे सर्किट आकृती 1 c, 2, a मध्ये दर्शविलेले आहेत. तरीसुद्धा, ते ऑटोमेशन आणि रिले संरक्षण उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, जेथे स्विचिंग पॉवर शेकडो वॅट्समध्ये मोजली जाते. विशेषतः, ते अधिक शक्तिशाली उपकरणांचे थायरिस्टर ब्लॉक नियंत्रित करण्यासाठी पल्स शेपर्सचे आउटपुट उपकरण म्हणून वापरले जाऊ शकतात.

टिमोफीव ए.एस.