このチュートリアルでは、一般的に知られているSCRアプリケーシ SCRの適用は電圧保護等上のACおよびDC両方回路の切換え、電力制御、である。

概要

SCR用途

低ゲート電流に応答してオフ状態からオンすることができ、高電圧を切り替えることができるなど、さまざまな利点があるため、SCRまたはサイリスタは様々な用途に使用されます。

これらの適用は切換え、改正、規則、保護、等を含んでいます。 SCRsは家庭電化製品制御のために含んでいます照明、温度調整、ファンの速度の規則、暖房および警報活発化を使用されます。

産業用アプリケーションでは、SCRsを使用してモータ速度、バッテリ充電、電力変換を制御します。 そのうちのいくつかは以下に説明されています。

スイッチとしてのSCR

スイッチング動作は、SCRの最も重要なアプリケーションの一つです。 SCRはソリッドステートリレーとしてSCRに可動部分がないので頻繁に使用され、電磁石のリレーかスイッチよりより多くの利点があります。

下の図は、負荷に供給される電力をオン/オフするためのスイッチとしてSCRを適用することを示しています。 負荷に供給される交流電力はSCRに互い違いの誘発の脈拍を加えることによって制御される。 抵抗R1とR2は、それぞれダイオードD1とd2を保護します。 抵抗Rはゲート電流の流れを制限します。

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入力の正の半サイクルの間、SCR1は順方向にバイアスされ、SCR2は逆方向にバイアスされます。 スイッチSが閉じている場合、ダイオードD1を介してSCR1にゲート電流が印加されるため、SCR1がオンになります。 したがって、電流はSCR1を介して負荷に流れます。

同様に、信号の負の半サイクルの間、SCR2は順方向にバイアスされ、SCR1は逆方向にバイアスされます。 スイッチSが閉じている場合、ゲート電流はダイオードD2を介してSCR2に流れます。 したがって、SCR2がオンになり、負荷電流が流れます。

したがって、スイッチSを制御することにより、負荷電流を任意の位置で制御することができる。 このスイッチは、負荷内の数百アンペア電流を制御するために数ミルアンペア電流を処理することが観察される。 したがって、この切り替え方法は、機械的または電気機械的な切り替えよりも有利である。

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SCRsを使用した電力制御

SCRsは、負荷に送信される電力を制御することができます。 モータ速度制御や光調光器などの負荷要件に応じて、負荷に供給される電力を変化させる必要があることがよくあります。

このような条件下では、従来の調整可能なポテンショメータで電力を変化させることは、大きな電力損失のために信頼できる方法ではありません。 高電力回路におけるこの電力損失を低減するために、SCRsは電力制御デバイスとして最良の選択です。

SCR

を使用したAC電力制御AC回路では、位相制御がSCR電力制御の最も一般的な形式です。 位相制御では、ゲート端子でトリガ角αを変化させることにより、電力制御が得られる。

下の図は、位相制御方法を示す完全なAC波制御回路を示しています。 AC電源が2つの反並列Scrに与えられていると考えてください。 信号SCR1の正の半サイクルの間に導通し、負の半サイクルのSCR2は、適切なゲートパルスがそれらに印加されるときに導通する。

各Scrに対して発射角度を変化させることにより、ターンオン時間を変化させる。 これにより、負荷によって消費される電力が変化します。 下の図では、Scrは遅延パルス(発射角度の増加を意味する)でトリガされ、負荷に供給される電力が減少します。

位相制御の主な利点は、Ac電流の電流ゼロ位置ごとにSCRsが自動的にオフになることです。 したがって、SCRをオフにするために転流回路は必要ありません。

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SCRを用いたDC電源制御

DC回路の場合、SCRsのオンとオフの持続時間を変えることによって負荷に供給される電力を変化させます。 このメソッドは、チョッパーまたはオンオフ制御と呼ばれます。 下の図は、SCRを使用した負荷の簡単なオンオフ制御を示しています。

負荷に流れる電流を変化させるように、SCRを特定のトリガ周波数で切り替えることもできます。 このような回路の例は、負荷への可変出力を生成するためのPWMベースのSCR回路です。

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位相制御整流回路を使用することにより、負荷に可変直流電力を生成することが可能である。 負荷に供給される平均DC電力は、SCRのオンの瞬間を制御することによって制御されます。 これらの整流回路のいくつかを以下に示す。

半波整流器

以下の回路は、SCRを使用した単相半波整流回路を示しています。 可変抵抗と直列に接続されたダイオードは、SCRをトリガする役割を果たすゲートに接続されています。

  • AC入力信号の負の半サイクルの間、SCRは逆バイアスされます。 したがって、負荷に電流は流れません。
  • 入力の負の半サイクルの間、SCRは順方向バイアスされます。 最小トリガ電流がゲートに印加されるように抵抗を変化させると、SCRはオンになります。 したがって、電流は負荷に流れ始める。
  • ゲート電流が高い場合、SCRがオンする電源電圧は低くなります。 SCRが導通を開始する角度は、発射角度と呼ばれる。 この整流回路のために、発射の角度は肯定的な半分周期の間にだけ変えることができます。
  • したがって、焼成角やゲート電流を変化させることによって(この回路の抵抗を変化させることによって)、SCRコンダクト部またはフルポジハーフサイク

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全波整流器

全波整流器では、入力電源の正波と負波の両方が整流されます。 従って、半波整流器と比較されて、DC電圧の平均値は高く、またさざ波の内容はより少しです。 下の図は、センタータップ変圧器で接続された2つのScrで構成される全波整流回路を示しています。

•入力の正の半サイクルの間、SCR1は順方向バイアスされ、SCR2は逆方向バイアスされます。 適切なゲート信号を印加することにより、SCR1がオンになり、負荷電流が流れ始めます。

•入力の負の半サイクルの間、SCR2は順方向バイアスされ、SCR1は逆方向バイアスされます。 ゲートがトリガされると、SCR2がオンになるため、負荷電流がSCR2に流れます。

•したがって、SCRsへのトリガ電流を変化させることによって、負荷に供給される平均電力が変化する。

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全波ブリッジ整流器

センタータップ変圧器を使用する代わりに、全波整流を得るためにブリッジ構成で四つのSCRsを使用することも可能です。 入力の正の半サイクルの間、SCR1とSCR2は伝導状態にあります。 負の半サイクルの間、SCR3とSCR4は伝導状態にあります。 各サイリスタの伝導角は、それぞれのゲート電流を変化させることによって調整されます。 したがって、負荷の両端の出力電圧は変化します。

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SCRを使用した過電圧保護

SCRの高速スイッチング動作により、SCRの一般的な用途の一つは、保護デバイスとして採用できることです。 過電圧に対する保護に使用される回路は、バール回路と呼ばれます。

下の図は、SCRを使用したクローバー回路を示しています。 このバール回路は保護されるべき負荷か回路を渡って接続されます。 この回路はツェナーダイオード配置によってトリガされるSCRで構成される。 このツェナーダイオードは、通常の動作条件下ではオープンスイッチとして機能するように選択されます。

したがって、抵抗両端の電圧はゼロであるため、SCRはオフ状態のままです。