एसी अर्धचालक उपकरण

एसी अर्धचालक विद्युत उपकरणों का योजनाबद्ध आरेख और डिजाइन उद्देश्य, आवश्यकताओं और परिचालन स्थितियों द्वारा निर्धारित किया जाता है। संपर्क रहित उपकरणों को मिलने वाले व्यापक अनुप्रयोग के साथ, उनके कार्यान्वयन के लिए व्यापक संभावनाएं हैं। हालांकि, उन सभी को एक सामान्यीकृत ब्लॉक आरेख द्वारा दर्शाया जा सकता है जो कार्यात्मक ब्लॉकों की आवश्यक संख्या और उनकी बातचीत को दर्शाता है।

चित्रा 1 एकध्रुवीय निर्माण में एसी सेमीकंडक्टर डिवाइस का ब्लॉक आरेख दिखाता है। इसमें कार्यात्मक रूप से पूर्ण चार इकाइयां शामिल हैं।

विद्युत आपूर्ति इकाई 1 सर्ज प्रोटेक्शन एलिमेंट्स (चित्र 1 में आरसी-सर्किट) के साथ स्विचिंग डिवाइस, इसके कार्यकारी निकाय का आधार है। यह केवल नियंत्रित वाल्वों - थायरिस्टर्स या डायोड की मदद से किया जा सकता है।

किसी एकल डिवाइस की वर्तमान सीमा से अधिक करंट के लिए डिवाइस डिज़ाइन करते समय, उन्हें समानांतर में कनेक्ट करना आवश्यक है।इस मामले में, व्यक्तिगत उपकरणों में वर्तमान के असमान वितरण को समाप्त करने के लिए विशेष उपाय किए जाने चाहिए, जो कि प्रवाहकीय स्थिति में उनकी वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं की पहचान और टर्न-ऑन समय के वितरण के कारण है।

नियंत्रण ब्लॉक 2 में ऐसे उपकरण होते हैं जो नियंत्रण या सुरक्षा निकायों से आने वाले आदेशों का चयन करते हैं और याद रखते हैं, निर्धारित मापदंडों के साथ नियंत्रण दालों को उत्पन्न करते हैं, थाइरिस्टर इनपुट पर इन दालों के आगमन को उन क्षणों के साथ सिंक्रनाइज़ करते हैं जब लोड में वर्तमान शून्य को पार कर जाता है।

नियंत्रण इकाई का सर्किट बहुत अधिक जटिल हो जाता है यदि डिवाइस, सर्किट स्विचिंग फ़ंक्शन के अलावा, वोल्टेज और करंट को नियंत्रित करता है। इस मामले में, यह एक चरण नियंत्रण उपकरण द्वारा पूरक होता है, जो नियंत्रण दालों को शून्य कोण के सापेक्ष दिए गए कोण से स्थानांतरित करता है।

उपकरण 3 के ऑपरेशन मोड के लिए सेंसर के ब्लॉक में वर्तमान और वोल्टेज के लिए मापने वाले उपकरण, विभिन्न प्रयोजनों के लिए सुरक्षात्मक रिले, तार्किक कमांड उत्पन्न करने के लिए एक सर्किट और उपकरण की स्विचिंग स्थिति को संकेत देना शामिल है।

मजबूर स्विचिंग डिवाइस 4 एक कैपेसिटर बैंक, इसके चार्जिंग सर्किट और स्विचिंग थाइरिस्टर्स को जोड़ती है। वैकल्पिक चालू मशीनों में, यह उपकरण केवल तभी निहित होता है जब उन्हें सुरक्षा (सर्किट ब्रेकर) के रूप में उपयोग किया जाता है।

सममित थाइरिस्टर (triac) (चित्र 2, a) के आधार पर और थायरिस्टर्स और डायोड के विभिन्न संयोजनों (आंकड़ा 2, चित्र 2) के आधार पर, थाइरिस्टर्स के एंटीपैरल समानांतर कनेक्शन के साथ डिवाइस के पावर भाग को एक योजना के अनुसार बनाया जा सकता है। बी और सी)।

प्रत्येक विशिष्ट मामले में, सर्किट विकल्प चुनते समय, निम्नलिखित कारकों को ध्यान में रखा जाना चाहिए: डिवाइस के वोल्टेज और वर्तमान पैरामीटर विकसित किए जा रहे हैं, उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की संख्या, दीर्घकालिक भार वहन क्षमता और वर्तमान अधिभार के प्रतिरोध, थाइरिस्टर को संभालने की जटिलता की डिग्री, वजन और आकार की आवश्यकताएं और लागत।

चित्रा 1 - एक एसी थाइरिस्टर डिवाइस का ब्लॉक आरेख

चित्रा 2 - एसी अर्धचालक उपकरणों के पावर ब्लॉक

चित्र 1 और 2 में दिखाए गए पावर ब्लॉकों की तुलना से पता चलता है कि एंटी-पैरेलल कनेक्टेड थाइरिस्टर्स वाली योजना के सबसे बड़े फायदे हैं। ऐसी योजना में कम उपकरण होते हैं, छोटे आयाम, वजन, ऊर्जा हानि और लागत होती है।

Triacs की तुलना में, यूनिडायरेक्शनल (वन-वे) चालन वाले थाइरिस्टर्स में उच्च वर्तमान और वोल्टेज पैरामीटर होते हैं और काफी अधिक वर्तमान अधिभार का सामना करने में सक्षम होते हैं।

टैबलेट थाइरिस्टर्स में उच्च तापीय चक्र होता है। इसलिए, धाराओं को स्विच करने के लिए त्रिक का उपयोग करने वाले सर्किट की सिफारिश की जा सकती है, जो कि, एक नियम के रूप में, एकल डिवाइस की वर्तमान रेटिंग से अधिक नहीं है, अर्थात, जब उनके समूह कनेक्शन की आवश्यकता नहीं होती है। ध्यान दें कि त्रिक का उपयोग बिजली आपूर्ति इकाई के नियंत्रण प्रणाली को सरल बनाने में मदद करता है, इसमें तंत्र के ध्रुव के लिए एक आउटपुट चैनल होना चाहिए।

चित्र 2, बी, सी में दिखाई गई योजनाएँ डायोड का उपयोग करके वैकल्पिक वर्तमान स्विचिंग उपकरणों को डिजाइन करने की संभावना को दर्शाती हैं। दोनों योजनाओं का प्रबंधन करना आसान है, लेकिन बड़ी संख्या में उपकरणों के उपयोग के कारण नुकसान हैं।

चित्रा 2, बी के सर्किट में, बिजली स्रोत के वैकल्पिक वोल्टेज को डायोड ब्रिज रेक्टीफायर का उपयोग करके एक ध्रुवीयता के पूर्ण-लहर वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है। नतीजतन, रेक्टीफायर पुल (पुल के विकर्ण में) के आउटपुट से जुड़ा केवल एक थाइरिस्टर दो आधे चक्रों के दौरान लोड में वर्तमान को नियंत्रित करने में सक्षम हो जाता है, यदि प्रत्येक आधे चक्र की शुरुआत में नियंत्रण दालें इसके इनपुट पर प्राप्त होती हैं। नियंत्रण दालों की पीढ़ी को रोकने के बाद लोड करंट के निकटतम शून्य क्रॉसिंग पर सर्किट को बंद कर दिया जाता है।

हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि सर्किट की विश्वसनीय ट्रिपिंग केवल सुधारित धारा के पक्ष में सर्किट के न्यूनतम अधिष्ठापन के साथ ही सुनिश्चित की जाती है। अन्यथा, भले ही आधे चक्र के अंत में वोल्टेज शून्य हो जाता है, थाइरिस्टर के माध्यम से करंट प्रवाहित होता रहेगा, इसे बंद होने से रोकेगा। आपूर्ति वोल्टेज की आवृत्ति बढ़ने पर सर्किट के आपातकालीन ट्रिपिंग (ट्रिपिंग के बिना) का खतरा भी होता है।

सर्किट में, चित्रा 2 में, लोड को एक साथ जुड़े दो थायरिस्टर्स द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक को अनियंत्रित वाल्व द्वारा विपरीत दिशा में हेरफेर किया जाता है। चूंकि इस तरह के संबंध में थाइरिस्टर्स के कैथोड एक ही क्षमता पर हैं, यह एकल-आउटपुट या दो-आउटपुट नियंत्रण पल्स जेनरेटर को एक सामान्य जमीन के साथ उपयोग करने की अनुमति देता है।

ऐसे जनरेटर के योजनाबद्ध आरेख बहुत सरल हैं। इसके अलावा, चित्रा 2, सी में सर्किट में थाइरिस्टर्स रिवर्स वोल्टेज के खिलाफ सुरक्षित हैं और इसलिए केवल आगे वोल्टेज के लिए चुना जाना चाहिए।

आयामों, तकनीकी विशेषताओं और आर्थिक संकेतकों के संदर्भ में, चित्र 2, b, c में दिखाई गई योजनाओं के अनुसार बनाए गए उपकरण उन स्विचिंग उपकरणों से नीच हैं जिनके सर्किट चित्र 1 c, 2, a में दिखाए गए हैं। फिर भी, वे स्वचालन और रिले सुरक्षा उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जहां स्विचिंग पावर को सैकड़ों वाट में मापा जाता है। विशेष रूप से, उन्हें अधिक शक्तिशाली उपकरणों के थाइरिस्टर ब्लॉकों को नियंत्रित करने के लिए पल्स शेपर्स के आउटपुट डिवाइस के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

टिमोफीव ए.एस.