In diesem tutorial, wir werden lernen über einige der allgemein bekannt SCR Anwendungen. Die Störungsbesuchanwendungen schalten, Leistungssteuerung in den Wechselstrom- und DC-Stromkreisen, über Spannungsschutz etc.

Gliederung

SCR-Anwendungen

Aufgrund der Vielzahl von Vorteilen, wie der Fähigkeit, aus dem AUS-Zustand als Reaktion auf einen niedrigen Gate-Strom einzuschalten und auch hohe Spannungen zu schalten, kann der SCR oder Thyristor in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden.

Diese Anwendungen umfassen Schalten, Gleichrichtung, Regelung, Schutz usw. Die SCRs sind verwendet für home appliance control umfassen beleuchtung, temperatur steuerung, fan geschwindigkeit regulierung, heizung, und alarm aktivierung.

Für industrielle Anwendungen werden SCRs zur Steuerung der Motordrehzahl, des Batterieladens und der Leistungsumwandlung verwendet. Einige von ihnen werden unten erklärt.

SCR als Schalter

Der Schaltbetrieb ist eine der wichtigsten Anwendungen des SCR. Der Störungsbesuch wird häufig als Halbleiterrelais benutzt und hat mehr Vorteile als elektromagnetische Relais oder Schalter, da es keine beweglichen Teile im Störungsbesuch gibt.

Die folgende Abbildung zeigt die Anwendung eines SCR als Schalter zum EIN- und AUSSCHALTEN der Stromversorgung der Last. Die Wechselstromversorgung der Last wird durch Anlegen alternativer Triggerimpulse an den SCR gesteuert. Die Widerstände R1 und R2 schützen die Dioden D1 bzw. D2. Der Widerstand R begrenzt den Gatestromfluss.

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Während der positiven Halbwelle des Eingangs ist SCR1 vorwärtsgespannt und SCR2 ist rückwärtsgespannt. Wenn der Schalter S geschlossen ist, wird über die Diode D1 ein Gatestrom an den SCR1 angelegt und somit SCR1 eingeschaltet. Daher fließt der Strom durch SCR1 zur Last.

In ähnlicher Weise ist SCR2 während der negativen Halbwelle des Signals vorwärtsgespannt und SCR1 ist rückwärtsgespannt. Ist der Schalter S geschlossen, fließt über die Diode D2 Gatestrom zum SCR2. Daher wird der SCR2 eingeschaltet und der Laststrom fließt durch ihn.

Daher kann durch Ansteuerung des Schalters S der Laststrom an jeder gewünschten Position geregelt werden. Es wird beobachtet, dass dieser Schalter einen Strom von einigen Milliampere verarbeitet, um den Strom von mehreren hundert Ampere in der Last zu steuern. Diese Schaltmethode ist also vorteilhafter als das mechanische oder elektromechanische Schalten.

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Leistungsregelung mit SCRs

Die SCRs sind in der Lage, die an die Last übertragene Leistung zu steuern. Es ist oft erforderlich, die an die Last gelieferte Leistung in Abhängigkeit von den Lastanforderungen wie Motordrehzahlregelung und Lichtdimmern zu variieren.

Unter solchen Bedingungen ist die Leistungsvariation mit herkömmlichen einstellbaren Potentiometern aufgrund der großen Verlustleistung keine zuverlässige Methode. Um diese Verlustleistung in Hochleistungskreisen zu reduzieren, sind SCRs die beste Wahl als Leistungssteuergeräte.

AC Power Control mit SCR

In AC schaltungen, die phase control ist die häufigste form von SCR power control. Bei der Phasenregelung wird durch Variation des Auslösewinkels alpha am Gate-Anschluss eine Leistungsregelung erhalten.

Unten abbildung zeigt eine volle AC welle control schaltung, dass veranschaulicht die phase control methode. Bedenken Sie, dass die Wechselstromversorgung der beiden antiparallelen SCRs gegeben ist. Während der positiven Halbwelle des Signals leitet SCR1, während in der negativen Halbwelle SCR2 leitet, wenn richtige Gateimpulse an sie angelegt werden.

Durch Variation des Zündwinkels zu den jeweiligen SCRs werden die Einschaltzeiten variiert. Dies führt dazu, dass die von der Last verbrauchte Leistung variiert wird. In der folgenden Abbildung werden SCRs mit verzögerten Impulsen ausgelöst (dh eine Erhöhung des Zündwinkels), was zu einer Verringerung der an die Last abgegebenen Leistung führt.

Der Hauptvorteil der Phasenregelung besteht darin, dass die SCRs bei jeder aktuellen Nullstellung des Wechselstroms automatisch abgeschaltet werden. Daher ist keine Kommutierungsschaltung erforderlich, um den SCR auszuschalten.

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Gleichstromregelung mit SCR

Im Falle eines Gleichstromkreises wird die an die Last gelieferte Leistung durch Variation der EIN- und Ausschaltdauer der SCRs variiert. Diese Methode wird als Chopper oder EIN-AUS-Steuerung bezeichnet. Die folgende Abbildung zeigt die einfache EIN-AUS-Steuerung der Last mit SCR.

Es ist auch möglich, den SCR auf eine bestimmte Triggerfrequenz zu schalten, so dass der zur Last fließende Strom variiert wird. Das Beispiel einer solchen Schaltung ist die PWM-basierte SCR-Schaltung, um die variable Ausgabe an die Last zu erzeugen.

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Es ist möglich, die variable Gleichspannung an die Last zu erzeugen, indem Phasenregelgleichrichterschaltungen verwendet werden. Die durchschnittliche Gleichstromleistung, die an die Last geliefert wird, wird gesteuert, indem der Zeitpunkt des Einschaltens des SCR gesteuert wird. Einige dieser Gleichrichterschaltungen sind unten angegeben.

Halbwellengleichrichter

Die Schaltung unten zeigt die einphasige Halbwellengleichrichterschaltung mit SCR. Eine Diode in Reihe mit dem variablen Widerstand ist mit dem Gate verbunden, das für die Auslösung des SCR verantwortlich ist.

  • Während der negativen Halbwelle des AC-Eingangssignals ist der SCR rückgespannt. Daher fließt kein Strom durch die Last.
  • Während der negativen Halbwelle des Eingangs ist SCR vorwärtsgerichtet. Wenn der Widerstand so variiert wird, dass der minimale Ansteuerstrom an das Gate angelegt wird, wird der SCR eingeschaltet. Daher beginnt der Strom zur Last zu fließen.
  • Wenn der Gate-Strom höher ist, ist die Versorgungsspannung, bei der der SCR eingeschaltet wird, geringer. Der Winkel, bei dem der SCR zu leiten beginnt, wird als Zündwinkel bezeichnet. Für diese Gleichrichterschaltung kann der Zündwinkel nur während der positiven Halbwelle variiert werden.
  • Daher ist es durch Variieren des Zündwinkels oder des Gate-Stroms (durch Ändern des Widerstands in dieser Schaltung) möglich, den SCR-Leiter teilweise oder vollständig positiv zu leiten Halbzyklus, so dass die der Last zugeführte durchschnittliche Leistung variiert wird.

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Vollwellengleichrichter

Bei einem Vollwellengleichrichter werden sowohl die positive als auch die negative Welle der Eingangsversorgung gleichgerichtet. Daher ist im Vergleich zum Halbwellengleichrichter der Durchschnittswert der Gleichspannung hoch und auch der Welligkeitsgehalt geringer. Die folgende Abbildung zeigt die Vollwellengleichrichterschaltung, die aus zwei SCRs besteht, die mit einem mittig abgegriffenen Transformator verbunden sind.

• Während der positiven Halbwelle des Eingangs ist SCR1 vorwärts und SCR2 rückwärts vorgespannt. Durch Anlegen des richtigen Gate-Signals wird SCR1 eingeschaltet und daher beginnt der Laststrom durch ihn zu fließen.

• Während der negativen Halbwelle des Eingangs ist SCR2 vorwärts und SCR1 rückwärts vorgespannt. Bei einer Gate-Triggerung wird SCR2 eingeschaltet und somit fließt der Laststrom durch den SCR2.

• Daher wird durch Variieren des Ansteuerstroms an die SCRs die durchschnittliche an die Last abgegebene Leistung variiert.

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Vollwellenbrückengleichrichter

Anstelle eines mittig abgegriffenen Transformators ist es auch möglich, vier SCRs in einer Brückenkonfiguration zu verwenden, um die Vollwellengleichrichtung zu erhalten. Während der positiven Halbwelle des Eingangs sind SCR1 und SCR2 leitend. Während des negativen Halbzyklus sind SCR3 und SCR4 leitend. Der Leitungswinkel jedes Thyristors wird durch Variation der jeweiligen Gateströme eingestellt. Daher wird die Ausgangsspannung an der Last variiert.

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Überspannungsschutz mit SCR

Aufgrund der schnellen Schaltwirkung des SCR besteht eine der häufigsten SCR-Anwendungen darin, dass er als Schutzvorrichtung eingesetzt werden kann. Die Schaltung zum Schutz vor Überspannungen wird als Brechstangenschaltung bezeichnet.

Die folgende Abbildung zeigt die Brechstangenschaltung mit SCR. Dieser Brechstangenstromkreis ist über den zu schützenden Stromkreis bzw. die zu schützende Last geschaltet. Diese Schaltung besteht aus SCR, die durch Zenerdiodenanordnung ausgelöst wird. Diese Zenerdiode ist so gewählt, dass sie unter normalen Betriebsbedingungen als offener Schalter wirkt.

Die Spannung am Widerstand ist also Null und daher bleibt der SCR im AUSGESCHALTETEN Zustand.