SCR Alkalmazások / kapcsoló, AC & DC teljesítményszabályozás

ebben az oktatóanyagban megismerjük néhány közismert SCR alkalmazást. Az SCR Alkalmazások kapcsolás, teljesítményszabályozás mind AC, mind DC áramkörökben, Túlfeszültség-védelem stb.

SCR Alkalmazások

az előnyök széles skálája miatt, mint például az alacsony kapuáramra adott válaszként kikapcsolt állapot bekapcsolása, valamint a magas feszültségek váltása, az SCR-t vagy a tirisztort különféle alkalmazásokban használják.

ezek az alkalmazások magukban foglalják a kapcsolást, a helyesbítést, a szabályozást, a védelmet stb. Az SCRs-t a háztartási készülékek vezérlésére használják, beleértve a világítást, a hőmérséklet-szabályozást, a ventilátor sebességének szabályozását, a fűtést és a riasztás aktiválását.

ipari alkalmazásokhoz az SCRs-t a motor fordulatszámának, az akkumulátor töltésének és az energiaátalakításnak a szabályozására használják. Néhányat az alábbiakban ismertetünk.

SCR kapcsolóként

a kapcsolási művelet az SCR egyik legfontosabb alkalmazása. Az SCR-t gyakran használják szilárdtest reléként, és több előnye van, mint az elektromágneses relék vagy kapcsolók, mivel az SCR-ben nincsenek mozgó alkatrészek.

az alábbi ábra egy SCR alkalmazását mutatja be a terhelés tápellátásának be-és kikapcsolására. A terheléshez táplált váltakozó áramú tápellátást alternatív kiváltó impulzusok alkalmazásával szabályozzák az SCR-re. Az R1 és R2 ellenállások védik a D1 és D2 diódákat. Az R ellenállás korlátozza a kapu áramát.

a bemenet pozitív félciklusa alatt az SCR1 előre elfogult, az SCR2 pedig hátra elfogult. Ha az S kapcsoló zárva van, a kapu áramát az SCR1-re a D1 diódán keresztül alkalmazzák, ezért az SCR1 be van kapcsolva. Ezért az áram az SCR1-en keresztül áramlik a terhelésre.

Hasonlóképpen, a jel negatív félciklusa alatt az SCR2 előre elfogult, az SCR1 pedig fordított elfogult. Ha az S kapcsoló zárva van, a kapuáram a D2 diódán keresztül áramlik az SCR2-be. Ezért az SCR2 be van kapcsolva, és a terhelési áram átfolyik rajta.

ezért az S kapcsoló vezérlésével a terhelési áram bármely kívánt helyzetben szabályozható. Megfigyelhető, hogy ez a kapcsoló néhány Malom amper áramot kezel a terhelés több száz amper áramának szabályozására. Tehát ez a kapcsolási módszer előnyösebb, mint a mechanikus vagy elektromechanikus kapcsolás.

vissza az elejére

teljesítményszabályozás az SCRs

használatával az SCRs képes szabályozni a terhelésre továbbított teljesítményt. Gyakran szükséges, hogy változik a szállított teljesítmény a terhelés függ a terhelési követelmények, mint például a motor fordulatszám-szabályozás és fényerő-szabályozók.

ilyen körülmények között a hagyományos állítható potenciométerekkel változó teljesítmény nem megbízható módszer a nagy teljesítményeloszlás miatt. A nagy teljesítményű áramkörökben a teljesítményeloszlás csökkentése érdekében az SCRs a legjobb választás teljesítményszabályozó eszközként.

AC teljesítményszabályozás SCR

használatával váltakozó áramú áramkörökben a fázisvezérlés az SCR teljesítményszabályozás leggyakoribb formája. A fázisvezérlésben az alfa kioldási szög változtatásával a kapu terminálján teljesítményszabályozást kapunk.

az alábbi ábra egy teljes váltakozó áramú hullámvezérlő áramkört mutat, amely a fázisvezérlő módszert szemlélteti. Vegyük figyelembe, hogy a váltakozó áramú tápellátást a két párhuzamos SCRs kapja. A jel pozitív félciklusa alatt az SCR1 vezet, míg a negatív félciklusban az SCR2 vezet, amikor megfelelő kapuimpulzusokat alkalmaznak rájuk.

a tüzelési szögnek a megfelelő SCRs-hez való változtatásával a bekapcsolási idők változnak. Ez a terhelés által fogyasztott teljesítmény megváltoztatásához vezet. Az alábbi ábrán SCRs aktiválódnak késleltetett impulzusok (ez azt jelenti, hogy növeli a tüzelési szög) eredmények csökken a szállított teljesítmény a terhelés.

a fázisvezérlés fő előnye, hogy az SCRs automatikusan kikapcsol minden váltakozó áramú nulla helyzetben. Ezért nincs szükség kommutációs áramkörre az SCR kikapcsolásához.

vissza az elejére

egyenáramú teljesítményszabályozás SCR

használatával egyenáramú áramkör esetén a terhelésre leadott teljesítmény az SCRs be-és kikapcsolási időtartamának változtatásával változik. Ezt a módszert chopper vagy ON-OFF vezérlésnek nevezik. Az alábbi ábra a terhelés egyszerű BE-KI vezérlését mutatja SCR segítségével.

lehetőség van arra is, hogy az SCR-t bizonyos kioldási frekvencián átkapcsoljuk úgy, hogy a terheléshez áramló áram változó legyen. Ilyen áramkörre példa a PWM alapú SCR áramkör, amely a terhelés változó kimenetét eredményezi.

a változó egyenáramú energiát a terheléshez fázisvezérlő egyenirányító áramkörök segítségével lehet előállítani. A terheléshez szállított átlagos egyenáramot az SCR bekapcsolásának pillanatának vezérlésével lehet szabályozni. Ezen egyenirányító áramkörök egy részét az alábbiakban adjuk meg.

félhullámú egyenirányító

az alábbi áramkör az SCR-t használó egyfázisú félhullámú egyenirányító áramkört mutatja. A változó ellenállású soros dióda csatlakozik a kapuhoz, amely felelős az SCR kiváltásáért.

• az AC bemeneti jel negatív félciklusa alatt az SCR fordított elfogult. Ezért nincs áram a terhelésen keresztül.
• a bemenet negatív félciklusa alatt az SCR előre elfogult. Ha az ellenállást úgy változtatják meg, hogy a minimális kiváltó áramot a kapura alkalmazzák, akkor az SCR be van kapcsolva. Ezért az áram a terheléshez áramlik.
• ha a kapu áram nagyobb, akkor a tápfeszültség, amelyen az SCR be van kapcsolva, kisebb lesz. Azt a szöget, amelyen az SCR elindul, tüzelési szögnek nevezzük. Ennél az egyenirányító áramkörnél a tüzelési szög csak a pozitív félciklus alatt változtatható.
• ezért a tüzelési szög vagy kapuáram változtatásával (ezen áramkör ellenállásának megváltoztatásával) lehetséges az SCR vezető részének vagy teljes pozitív félciklusának kialakítása úgy, hogy a terheléshez táplált átlagos teljesítmény változzon.

teljes hullámú egyenirányító

teljes hullámú egyenirányítóban a bemeneti tápellátás mind pozitív, mind negatív hullámát kijavítják. Ezért a félhullámú egyenirányítóhoz képest az egyenáramú feszültség átlagos értéke magas, a hullámosság tartalma pedig kisebb. Az alábbi ábra a teljes hullámú egyenirányító áramkört mutatja, amely két SCRs-ből áll, amelyek középen csapolt transzformátorral vannak összekötve.

• a bemenet pozitív félciklusa alatt az SCR1 előre, az SCR2 pedig hátra van előfeszítve. A megfelelő kapujel alkalmazásával az SCR1 be van kapcsolva, így a terhelési áram elkezd áramlani rajta.

• a bemenet negatív félciklusa alatt az SCR2 előre, az SCR1 pedig hátra van előfeszítve. Kapuindítással az SCR2 be van kapcsolva, így a terhelési áram átfolyik az SCR2-n.

Full Wave Bridge Rectifier

ahelyett, hogy egy központ csapolt transzformátor, az is lehetséges, hogy négy SCRs egy híd konfiguráció, hogy a teljes hullám helyesbítését. A bemenet pozitív félciklusa alatt az SCR1 és az SCR2 vezetőképes. A negatív félciklus alatt az SCR3 és az SCR4 vezetőképes. Az egyes tirisztorok vezetési szögét a megfelelő kapuáramok változtatásával állítjuk be. Ezért a terhelés kimeneti feszültsége változatos.

vissza az elejére

Túlfeszültség-védelem az SCR

használatával az SCR gyors kapcsolási hatása miatt az egyik leggyakoribb SCR alkalmazás az, hogy védőeszközként alkalmazható. A túlfeszültség elleni védelemre használt áramkört feszítővas áramkörnek nevezzük.

az alábbi ábra az SCR-t használó feszítővas-áramkört mutatja. Ez a feszítővasáramkör a védendő áramkörön vagy terhelésen keresztül csatlakozik. Ez az áramkör SCR-ből áll, amelyet a zener dióda elrendezése vált ki. Ezt a zener diódát úgy választják meg, hogy normál üzemi körülmények között nyitott kapcsolóként működjön.

tehát az ellenállás feszültsége nulla, ezért az SCR kikapcsolt állapotban marad.