Ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου | Πλήρης περιγραφή με 5 + σημαντικές ερωτήσεις

Ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου

Περιεχόμενα: SCR - Silicon Controlled Rectifier

Τι είναι το SCR;

SCR | Ορισμός ελεγχόμενου ανορθωτή πυριτίου

  • Ένα SCR, που μερικές φορές ονομάζεται Semiconductor Controlled Rectifier είναι μια συσκευή τριών τερματικών στερεάς κατάστασης και χρησιμοποιείται ευρέως για διάφορες ηλεκτρονικές εφαρμογές ισχύος. Ονομάζεται επίσης μερικές φορές ως θυρίστορ.
  • Ένας ελεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου έχει τρία τερματικά, δηλαδή άνοδο, κάθοδο και πύλη.
  • Το SCR μπορεί να ενεργοποιηθεί περνώντας ένα μικρό ρεύμα μέσω του τερματικού πύλης στην κάθοδο, υπό τον όρο ότι το τερματικό ανόδου έχει υψηλότερο δυναμικό από την κάθοδο.

Ένας τυπικός ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου φαίνεται ως εξής:

Σύμβολο ανορθωτή ελέγχου πυριτίου

Ένας ελεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου δηλώνεται με το ακόλουθο σύμβολο για όλες τις χρήσεις του σε διαγράμματα κυκλωμάτων και άλλους σκοπούς αναπαράστασης.

Τύποι ανορθωτή ελεγχόμενου πυριτίου

Οι θυρίστορες κατηγοριοποιούνται ως εξής:

  • Ο θυρίστορ που αντικατέστησε τη Δύναμη.
  • Θυρίστορ με μετατόπιση γραμμής.
  • Το θυρίστορ Gate-turn-off (GTO).
  • Θυρίστορ αντίστροφης αγωγής (RCT),
  • Στατιστική επαγωγή θυρίστορ (SITH)
  • Θυρίστορ απενεργοποίησης με πύλη (GATT)
  • Ανορθωτής ελεγχόμενου από πυρίτιο με ενεργοποίηση φωτός (LASCR).
  • Mrist turn-off (MTO) thyristors emitter turn-off (ETO) θυρίστορ,
  • Ολοκληρωμένο θυρίστορ με μεταβλητή πύλη (IGCT).
  • Θυρίστορ ελεγχόμενο από MOS (MCTs).

Γιατί το SCR ονομάζεται ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου;

  • Γενικά, οι ανορθωτές μπορούν να ταξινομηθούν ως ελεγχόμενοι ανορθωτές και μη ελεγχόμενοι ανορθωτές.
  • Οι δίοδοι εμπίπτουν στην κατηγορία των ανεξέλεγκτων ανορθωτών καθώς διεξάγονται χωρίς κανένα έλεγχο, αρκεί η τάση ανόδου να είναι μεγαλύτερη από την τάση καθόδου (που ονομάζεται επίσης κατάσταση προκατάληψης)
  • Οι SCR, από την άλλη πλευρά, καλούνται ελεγχόμενοι ανορθωτές, καθώς διεξάγονται μόνο όταν ενεργοποιείται το τερματικό πύλης. Έτσι, παρέχοντας έναν παλμό ενεργοποίησης στην πύλη, μπορούμε να ελέγξουμε τη λειτουργία του θυρίστορ, αρκεί να βρίσκεται στην κατάσταση πρόσθιας μεροληψίας

Thyristor εναντίον SCR

Τα SCR και Thyristors είναι ουσιαστικά τα ίδια και μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλακτικά. Σε αυτό το άρθρο επίσης, και οι δύο όροι θα δηλώνουν την ίδια συσκευή.

Ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου υψηλής ισχύος

Τα SCR είναι γνωστά για την υψηλή τους ικανότητα χειρισμού ισχύος. Διατίθενται επίσης φυσικοί ή μετατοπισμένοι θυρίστορες με βαθμολογία 6000V, 4500A. Σε επίπεδο εφαρμογής, αυτές είναι τεράστιες τιμές και εκεί έγκειται η σημασία των SCR. Τα SCR μπορούν να χειριστούν τόσο μεγάλες ποσότητες τάσεων και ρευμάτων χωρίς να υποστούν ζημιά. Τα χαρακτηριστικά των SCR διασφαλίζουν ότι θα έχουν πάντα σημαντικές ηλεκτρονικές εφαρμογές ισχύος.

Λειτουργία ανορθωτή ελεγχόμενου πυριτίου

  • Ένα SCR μπορεί να είναι σε κατάσταση ON, προκαλώντας προς τα εμπρός τη σύνδεση ανόδου-καθόδου και εφαρμόζοντας έναν παλμό θετικού ρεύματος πύλης για σύντομη διάρκεια. Μόλις η συσκευή αρχίσει να λειτουργεί, μπορούμε να αφαιρέσουμε αυτόν τον παλμό πύλης και το Silicon Controlled Rectifier είναι κλειδωμένο, αν και δεν είναι δυνατή η απενεργοποίηση του SCR με οποιονδήποτε παλμό πύλης.
  • Εάν το ρεύμα ανόδου προσπαθεί να πάει στο -ve, λόγω του κυκλώματος στο οποίο είναι συνδεδεμένο το SCR, το SCR μπορεί να απενεργοποιηθεί και το ρεύμα να είναι 0.
  • Στην κατάσταση OFF, ο θυρίστορ θα σταματήσει μια πολωμένη τάση προς τα εμπρός και δεν θα βρίσκεται σε αγώγιμο στάδιο.
  • Τα IV χαρακτηριστικά ενός SCR μπορούν να μελετηθούν για να κατανοήσουν αυτά τα σημεία με περισσότερες λεπτομέρειες.

Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ένα SCR μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για AC όσο και για DC, όταν πληρούνται οι προϋποθέσεις ενεργοποίησης - τάση προκατάληψης προς τα εμπρός και θετικός παλμός πύλης - διεξάγει όλα τα ρεύματα, ανεξάρτητα από το αν είναι AC ή DC.

Χαρακτηριστικά ελεγχόμενου ανορθωτή πυριτίου

  • Μέχρι να ενεργοποιηθεί ο θυρίστορ από έναν παλμό πύλης, εάν εφαρμοστεί θετική τάση κατά μήκος της διασταύρωσης ανόδου-καθόδου, το στοιχείο λέγεται ότι είναι εμπρός κατάσταση αποκλεισμού
  • Μόλις η συσκευή αρχίσει να λειτουργεί, το SCR είναι ΕΝΕΡΓΟ και μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι μέσα προς τα εμπρός αγώγιμη κατάσταση
  • Εάν η τάση που εφαρμόζεται είναι αρνητική, η συσκευή λέγεται ότι είναι αντίστροφη περιοχή αποκλεισμού. Σε κατάσταση αντίστροφης φραγής, ρέει μόνο ένα αμελητέα μικρό ρεύμα διαρροής στον θυρίστορ.
  • Μόλις η αρνητική τάση αυξάνεται πέρα ​​από την τιμή που ονομάζεται αντίστροφη τάση διακοπής, ο θυρίστορ θα αρχίσει να οδηγεί στην αρνητική κατεύθυνση. Αυτή η τάση ονομάζεται επίσης μέγιστη αντίστροφη τάση. Αυτό ονομάζεται επίσης Zener breakdown ή χιονοστιβάδα περιοχή.

Μπορούμε να μελετήσουμε το ακόλουθο γράφημα των χαρακτηριστικών Silicon Controlled Rectifier (SCR) για να πάρουμε μια καλύτερη ιδέα.

Ρεύμα μανδάλωσης

Μόλις αφαιρεθεί ο παλμός της πύλης, το ρεύμα που ρέει από την άνοδο προς την κάθοδο πρέπει να είναι περισσότερο από ένα ελάχιστο vale, που ονομάζεται ρεύμα μανδάλωσης, για να διατηρήσετε τη συσκευή σε κατάσταση ON. Διαφορετικά, η συσκευή επιστρέφει στην κατάσταση αποκλεισμού.

Κράτηση ρεύματος

  • Το μικρό ρεύμα ανόδου είναι απαραίτητο για να διατηρηθεί ο θυρίστορ στην κατάσταση ON, αυτό είναι γνωστό ως κράτημα ρεύματος.
  • Το ρεύμα συγκράτησης είναι μικρότερο από το ρεύμα μανδάλωσης.

Εφαρμογές ανορθωτή ελεγχόμενου πυριτίου

Λόγω της ελεγχόμενης φύσης του Silicon Controlled Rectifier και της διαθεσιμότητάς τους σε πολύ μεγάλο εύρος τάσης και τρέχουσας βαθμολογίας, τα SCR βρίσκουν τη χρήση τους σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών.

Κάποιοι από αυτούς είναι

  • Κινητήρες με μεταβλητή ταχύτητα
  • Κινητήρες AC, φώτα, μηχανήματα συγκόλλησης
  • Τρέχοντες περιοριστές βλαβών
  • Αυτόματοι διακόπτες
  • Κυκλώματα χαμηλού φωτισμού
  • Έλεγχος ταχύτητας ηλεκτρικού ανεμιστήρα
  • Ηλεκτρικές εφαρμογές υψηλής ισχύος

Dimmer ελεγχόμενο ανορθωτής πυριτίου

  • Όπως, το SCR είναι μια ελεγχόμενη συσκευή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυκλώματα εξασθένισης.
  • Η βασική ιδέα πίσω από αυτήν τη διαδικασία είναι ότι το σημείο της κυματομορφής όπου είναι ενεργοποιημένη η συσκευή αλλάζει. Ουσιαστικά, είναι επίσης μια μορφή ελέγχου φάσης. Ονομάζεται επίσης εξασθένιση φάσης προς τα εμπρός.
  • Γενικά, η ημιτονοειδής παροχή δίνεται στα φώτα. Έτσι, σε αντίθεση με την ενεργοποίηση στο σημείο μηδενικής διέλευσης, ενεργοποιούμε σε διαφορετικές στιγμές, ελέγχοντας έτσι την ισχύ.
  • Μερικά από τα μειονεκτήματα των κυκλωμάτων SCR Dimmer είναι ο θόρυβος / ο θόρυβος, ο ηλεκτρικός θόρυβος (αρμονικές) και η αναποτελεσματικότητα.

Έλεγχος θερμαντήρα SCR

  • Η γενική ιδέα πίσω από τη λειτουργία του SCR Heater είναι ίδια με εκείνη του SCR Dimmer, δηλαδή ελέγχουμε την ισχύ που δίνεται στα φορτία αντίστασης αλλάζοντας τη στιγμή ενεργοποίησης.
  • Ο θερμαντήρας SCR λειτουργεί μεταβάλλοντας το ώρα ο ηλεκτρικός θερμαντήρας είναι ενεργοποιημένος και επομένως ρυθμίζει την ποσότητα της παρεχόμενης θερμότητας.
  • Ο έλεγχος SCR μπορεί να αποδώσει ηλεκτρική ισχύ κυρίως με 2 τρόπους, φωτιά γωνία φάσης μηδενική τάση τρόπους.

Λειτουργία Fase Angle Fired

Σε αυτήν τη λειτουργία, το χειριστήριο είναι τέτοιο ώστε ένα ποσοστό ισχύος να είναι ενεργοποιημένο σε κάθε κύκλο (δηλαδή ένας κύκλος εναλλασσόμενου ρεύματος). Αυτό μπορεί να δώσει ομαλή και μεταβλητή παροχή ισχύος στους θερμαντήρες. Ουσιαστικά, η στιγμή που δίνεται ένας παλμός πύλης στο SCR ποικίλλει. Αυτό αντιστοιχεί στον όρο «γωνία φάσης» στον τίτλο.

Εναλλαγή τάσης μηδέν

Εδώ, οι διακόπτες απενεργοποιούν και απενεργοποιούν τους πλήρεις κύκλους των ημιτονοειδών κυματομορφών αναλογικά, έτσι ώστε μεταβάλλοντας τον αριθμό των κύκλων εναλλασσόμενου ρεύματος, να έχουμε την απαιτούμενη ισχύ στην έξοδο.

Ελεγκτές ισχύος SCR

  • Η αρχή πίσω από τους ελεγκτές ισχύος SCR είναι βασικά αυτό που έχουμε συζητήσει προηγουμένως. ελέγξτε τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας (και συνεπώς ισχύος) από την τροφοδοσία στη θερμάστρα
  • Το εύρημα χρησιμοποιεί σε βιομηχανίες και διαδικασίες παραγωγής για ρύθμιση θερμοκρασίας για διαφορετικές εφαρμογές.
  • Ρυθμίζει βασικά τη γωνία πυροδότησης (γωνία φάσης από τη διέλευση μηδενικών σημείων του ημιτονοειδούς κύματος στη στιγμή όπου εφαρμόζεται ο παλμός πύλης) για να διατηρηθεί μια σταθερή έξοδος τάσης, η οποία έχει ρυθμιστεί.

Ελεγκτής κινητήρα SCR

  • Τα SCR μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της ταχύτητας ενός κινητήρα DC χρησιμοποιώντας το ακόλουθο ηλεκτρικό κύκλωμα.
  • Χρησιμοποιούνται δύο SCR για τη μετατροπή της τάσης AC εισόδου σε παλλόμενη τάση DC.
  • Αυτή η παλλόμενη τάση dc μπορεί να μεταβληθεί ελέγχοντας την έξοδο του κυκλώματος ανορθωτή SCR, το οποίο με τη σειρά του ελέγχεται από το χρόνο ενεργοποίησης των παλμών πύλης. Ουσιαστικά, η τάση εξόδου ποικίλλει.
  • Με αυτόν τον τρόπο, το SCR μπορεί να λειτουργήσει σε διαφορετικά επίπεδα και να εφαρμόσει διάφορες τάσεις στον οπλισμό του κινητήρα, ελέγχοντας έτσι την ταχύτητα του κινητήρα DC. Εάν οι αγωγοί θυρίστορ για μικρότερες χρονικές περιόδους, η τάση εξόδου του (του κυκλώματος ανορθωτή) μειώνεται, εφαρμόζεται χαμηλότερη τάση στον κινητήρα DC και επομένως μειώνεται η ταχύτητα του κινητήρα DC.

SCR εναντίον TRIAC

  • Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός SCR και ενός TRIAC είναι ότι το SCR είναι μια μονοκατευθυντική συσκευή, πράγμα που σημαίνει ότι επιτρέπει τη ροή ρεύματος σε μία μόνο κατεύθυνση, ενώ ένα TRIAC είναι μια αμφίδρομη συσκευή, δηλαδή επιτρέπει τη ροή ρεύματος και στις δύο κατευθύνσεις.
  • Για την ενεργοποίηση ενός SCR, απαιτείται ένας θετικός παλμός πύλης, ενώ οι περισσότεροι TRIAC μπορούν να ενεργοποιηθούν εφαρμόζοντας είτε μια αρνητική είτε μια θετική τάση στο τερματικό πύλης.
  • Τα TRIAC χρησιμοποιούνται κυρίως για τον έλεγχο της ισχύος AC

3 φάση SCR

  • Τα τριφασικά SCR είναι κυκλώματα στα οποία χρησιμοποιούνται SCR σε κάθε σκέλος φάσης, δηλαδή για τις 3 φάσεις. Η λειτουργία και η εφαρμογή των SCR είναι ίδια όπως πριν, με μόνο τη διαφορά ότι χρησιμοποιούνται τώρα για τριφασικές προμήθειες.
  • Όπως και πριν, τα SCR χρησιμοποιούνται σε δύο τρόπους ελέγχου, τη λειτουργία μηδενικής διέλευσης και τη λειτουργία ελέγχου γωνίας φάσης. Η δουλειά τους είναι ίδια με αυτήν που εξηγήθηκε προηγουμένως

Συχνές Ερωτήσεις

Ε. Σε έναν ανορθωτή ελεγχόμενο από πυρίτιο SCR γιατί είναι το ρεύμα συγκράτησης μικρότερο από το ρεύμα μανδάλωσης;

  • Το ρεύμα μανδάλωσης, όπως ορίστηκε προηγουμένως, είναι το ελάχιστο ρεύμα που πρέπει να υπάρχει στο σημείο αφαίρεσης του παλμού της πύλης για τη διατήρηση της αγωγιμότητας, ενώ το ρεύμα συγκράτησης είναι το ελάχιστο ρεύμα που απαιτείται για να διατηρηθεί η συσκευή σε κατάσταση ΟΝ.
  • Το όριο ρεύματος μανδάλωσης διατηρείται σκόπιμα μεγαλύτερο από το ρεύμα συγκράτησης έτσι ώστε να αποφεύγεται η εσφαλμένη λειτουργία των SCR και να παρέχεται ομαλή λειτουργία.

Ε. Πώς ενεργοποιείται ένα SCR;

Λειτουργία ανορθωτή ελεγχόμενου πυριτίου

Ε. Γιατί το SCR ονομάζεται ελεγχόμενος ανορθωτής;

Ένα SCR ονομάζεται ελεγχόμενος ανορθωτής επειδή σε αντίθεση με μια δίοδο, ο χρόνος ενεργοποίησης μπορεί να ελεγχθεί για τη συσκευή. Ως εκ τούτου, οι τάσεις έξω από το Ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου ελέγχονται ανάλογα με τη στιγμή της ενεργοποίησης.

Ε. Τι είναι το SCR και οι τύποι του;

Τύποι ανορθωτή ελεγχόμενου πυριτίου

Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με το SCR, Κάνε κλικ εδώ

Για περισσότερα άρθρα, Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με το Vysakh AR

Συνδεθείτε με τον πρώην συντάκτη μας: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/vysakh-ar-0013/)

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks