पावर इलेक्ट्रॉनिक्स क्या है

इस लेख में हम पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के बारे में बात करेंगे। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स क्या है, यह किस पर आधारित है, इसके क्या फायदे हैं और इसकी संभावनाएं क्या हैं? आइए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के घटकों पर ध्यान दें, संक्षेप में विचार करें कि वे क्या हैं, वे एक दूसरे से कैसे भिन्न हैं और किस प्रकार के सेमीकंडक्टर स्विच उपयुक्त हैं। यहां रोजमर्रा की जिंदगी में, निर्माण में और रोजमर्रा की जिंदगी में इस्तेमाल होने वाले पावर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों के उदाहरण दिए गए हैं।

हाल के वर्षों में, बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों ने ऊर्जा संरक्षण में एक प्रमुख तकनीकी सफलता हासिल की है। पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस, उनकी लचीली नियंत्रणीयता के कारण, बिजली के कुशल रूपांतरण को सक्षम करते हैं। आज के वजन और आकार और दक्षता मेट्रिक्स ने पहले ही कन्वर्टर्स को गुणात्मक रूप से नए स्तर पर ला दिया है।

कई उद्योग सॉफ्ट स्टार्टर्स, स्पीड कंट्रोलर्स, अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई का उपयोग करते हैं, आधुनिक अर्धचालक आधार पर काम करते हैं और उच्च दक्षता प्रदर्शित करते हैं। यह सब पावर इलेक्ट्रॉनिक्स है।

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में विद्युत ऊर्जा के प्रवाह को अर्धचालक स्विच की मदद से नियंत्रित किया जाता है, जो यांत्रिक स्विच को प्रतिस्थापित करता है और जिसे आवश्यक औसत शक्ति प्राप्त करने के लिए आवश्यक एल्गोरिथम के अनुसार नियंत्रित किया जा सकता है और इस या उस के कार्य निकाय की सटीक क्रिया उपकरण।

इसलिए, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग परिवहन में, खनन उद्योग में, संचार के क्षेत्र में, कई उद्योगों में किया जाता है, और आज एक भी शक्तिशाली घरेलू उपकरण इसके डिजाइन में शामिल बिजली इलेक्ट्रॉनिक इकाइयों के बिना नहीं कर सकता है।

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के मूल बिल्डिंग ब्लॉक ठीक सेमीकंडक्टर प्रमुख घटक हैं जो मेगाहर्ट्ज़ तक विभिन्न गति पर एक सर्किट खोल और बंद कर सकते हैं। ऑन स्टेट में, स्विच का प्रतिरोध ओम की इकाइयों और अंशों में होता है, और ऑफ स्टेट में, megohms।

कुंजी प्रबंधन के लिए अधिक शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है, और स्विचिंग प्रक्रिया के दौरान कुंजी पर होने वाले नुकसान, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए ड्राइवर के साथ, एक प्रतिशत से अधिक नहीं होते हैं। इस कारण से, लोहे के ट्रांसफार्मर और पारंपरिक रिले जैसे यांत्रिक स्विच की हानिपूर्ण स्थिति की तुलना में पावर इलेक्ट्रॉनिक्स की दक्षता अधिक है।

पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण ऐसे उपकरण होते हैं जहां प्रभावी धारा 10 एम्पीयर से अधिक या उसके बराबर होती है। इस मामले में, प्रमुख अर्धचालक तत्व हो सकते हैं: द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर, फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर, आईजीबीटी ट्रांजिस्टर, थाइरिस्टर्स, ट्रायक, लॉक-इन थाइरिस्टर्स और लॉक-इन थाइरिस्टर्स एकीकृत नियंत्रण के साथ।

कम नियंत्रण शक्ति आपको पावर माइक्रोक्रिस्किट बनाने की भी अनुमति देती है जिसमें कई ब्लॉक एक साथ संयुक्त होते हैं: स्विच स्वयं, नियंत्रण सर्किट और नियंत्रण सर्किट, ये तथाकथित स्मार्ट सर्किट हैं।

इन इलेक्ट्रॉनिक बिल्डिंग ब्लॉक्स का उपयोग उच्च शक्ति वाले औद्योगिक प्रतिष्ठानों और घरेलू विद्युत उपकरणों दोनों में किया जाता है। कुछ मेगावाट के लिए एक इंडक्शन ओवन या कुछ किलोवाट के लिए होम स्टीमर - दोनों में सॉलिड-स्टेट पावर स्विच होते हैं जो अलग-अलग वाटेज पर काम करते हैं।

इस प्रकार, पावर थायरिस्टर्स 1 एमवीए से अधिक की क्षमता वाले कन्वर्टर्स में काम करते हैं, इलेक्ट्रिक ड्राइव के सर्किट में डायरेक्ट करंट और अल्टरनेटिंग करंट ड्राइव हाई वोल्टेज के साथ, रिएक्टिव पावर के मुआवजे के लिए इंस्टॉलेशन में, इंडक्शन मेल्टिंग के लिए इंस्टॉलेशन में उपयोग किया जाता है।

लॉकिंग थाइरिस्टर्स को अधिक लचीले ढंग से नियंत्रित किया जाता है, उनका उपयोग सैकड़ों केवीए की क्षमता वाले कंप्रेशर्स, पंखे, पंपों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, और संभावित स्विचिंग पावर 3 एमवीए से अधिक होती है। आईजीबीटी ट्रांजिस्टर मोटर नियंत्रण के लिए और कई स्थैतिक प्रतिष्ठानों में उच्च धाराओं की निरंतर बिजली आपूर्ति और स्विचिंग प्रदान करने के लिए, विभिन्न उद्देश्यों के लिए एमवीए इकाइयों तक की क्षमता वाले कन्वर्टर्स की तैनाती को सक्षम करें।

MOSFETs में सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों पर उत्कृष्ट नियंत्रणीयता होती है, जो IGBTs की तुलना में उनकी प्रयोज्यता की सीमा का विस्तार करती है।

Triacs एसी मोटर्स को शुरू करने और नियंत्रित करने के लिए इष्टतम हैं, वे 50 kHz तक की आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं, और IGBT ट्रांजिस्टर की तुलना में नियंत्रित करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

आज, IGBT में अधिकतम 3500 वोल्ट का स्विचिंग वोल्टेज और संभावित रूप से 7000 वोल्ट है।ये घटक आने वाले वर्षों में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की जगह ले सकते हैं और एमवीए इकाइयों तक के उपकरणों पर उपयोग किए जाएंगे। लो-पावर कन्वर्टर्स के लिए, MOSFETs अधिक स्वीकार्य रहेंगे, और 3 MVA से अधिक के लिए - लॉक-इन थाइरिस्टर।

विश्लेषकों के पूर्वानुमान के अनुसार, भविष्य में अधिकांश सेमीकंडक्टर्स में एक मॉड्यूलर डिजाइन होगा, जहां दो से छह प्रमुख तत्व एक पैकेज में स्थित होंगे। मॉड्यूल का उपयोग आपको उन उपकरणों के वजन, आकार और लागत को कम करने की अनुमति देता है जिनमें उनका उपयोग किया जाएगा।

IGBT ट्रांजिस्टर के लिए, प्रगति 3.5 kV तक के वोल्टेज पर 2 kA तक की धाराओं में वृद्धि और सरलीकृत नियंत्रण योजनाओं के साथ 70 kHz तक की परिचालन आवृत्तियों में वृद्धि होगी। एक मॉड्यूल में न केवल स्विच और एक रेक्टिफायर हो सकता है, बल्कि एक ड्राइवर और सक्रिय सुरक्षा सर्किट भी हो सकते हैं।

हाल के वर्षों में निर्मित ट्रांजिस्टर, डायोड, थायरिस्टर्स ने पहले से ही अपने मापदंडों में काफी सुधार किया है, जैसे कि वर्तमान, वोल्टेज, गति और प्रगति अभी भी स्थिर नहीं है।

प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में बेहतर रूपांतरण के लिए, नियंत्रित रेक्टिफायर का उपयोग किया जाता है, जो शून्य से नाममात्र की सीमा में सुधारित वोल्टेज के सुचारू परिवर्तन की अनुमति देता है।

आज, डीसी इलेक्ट्रिक ड्राइव उत्तेजना प्रणालियों में, थायरिस्टर्स मुख्य रूप से सिंक्रोनस मोटर्स में उपयोग किए जाते हैं। डबल थाइरिस्टर्स - ट्राइक्स - में दो जुड़े हुए एंटीपैरलल थाइरिस्टर्स के लिए केवल एक गेट इलेक्ट्रोड होता है, जो नियंत्रण को और भी आसान बना देता है।

रिवर्स प्रक्रिया को करने के लिए, प्रत्यक्ष वोल्टेज को वैकल्पिक वोल्टेज में बदलने का उपयोग किया जाता है इन्वर्टर... स्वतंत्र अर्धचालक स्विच इनवर्टर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट द्वारा निर्धारित आउटपुट आवृत्ति, आकार और आयाम देते हैं, नेटवर्क द्वारा नहीं। इन्वर्टर विभिन्न प्रकार के प्रमुख तत्वों के आधार पर बनाए जाते हैं, लेकिन बड़ी शक्तियों के लिए, 1 एमवीए से अधिक, फिर से, आईजीबीटी ट्रांजिस्टर इनवर्टर शीर्ष पर आते हैं।

थाइरिस्टर्स के विपरीत, आईजीबीटी आउटपुट वर्तमान और वोल्टेज का एक व्यापक और अधिक सटीक आकार प्रदान करते हैं। लो-पावर कार इनवर्टर अपने काम में फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं, जो 3 kW तक की शक्ति पर 12-वोल्ट बैटरी के डायरेक्ट करंट को पहले डायरेक्ट करंट में परिवर्तित करने का एक उत्कृष्ट काम करते हैं, एक हाई-फ्रीक्वेंसी पल्स कन्वर्टर ऑपरेटिंग के माध्यम से 50 kHz से सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर, फिर बारी-बारी से 50 या 60 Hz में।

एक आवृत्ति की धारा को दूसरी आवृत्ति की धारा में बदलने के लिए, उपयोग करें अर्धचालक आवृत्ति कन्वर्टर्स... पहले, यह पूरी तरह से थायरिस्टर्स के आधार पर किया जाता था, जिसमें पूर्ण नियंत्रणीयता नहीं थी; थायरिस्टर्स के जबरन लॉकिंग के लिए जटिल योजनाओं को विकसित करना आवश्यक था।

क्षेत्र-प्रभाव MOSFETs और IGBTs जैसे स्विच का उपयोग आवृत्ति कन्वर्टर्स के डिजाइन और कार्यान्वयन की सुविधा प्रदान करता है, और यह भविष्यवाणी की जा सकती है कि थाइरिस्टर्स, विशेष रूप से कम-शक्ति वाले उपकरणों में, भविष्य में ट्रांजिस्टर के पक्ष में छोड़ दिए जाएंगे।

थायरिस्टर्स का उपयोग अभी भी इलेक्ट्रिक ड्राइव को उलटने के लिए किया जाता है; आवश्यक स्विचिंग के बिना दो अलग-अलग वर्तमान दिशाएं प्रदान करने के लिए थाइरिस्टर कन्वर्टर्स के दो सेट होना पर्याप्त है। इस प्रकार आधुनिक गैर-संपर्क प्रतिवर्ती स्टार्टर काम करते हैं।

हमें उम्मीद है कि हमारा छोटा लेख आपके लिए उपयोगी था और अब आप जानते हैं कि पावर इलेक्ट्रॉनिक्स क्या है, पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में कौन से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स तत्वों का उपयोग किया जाता है और हमारे भविष्य के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स की क्षमता कितनी अधिक है।