دانلود رایگان


پاورپوینت دینامیک دیود قطع - دانلود رایگان



دانلود رایگان تعداد اسلاید : 60 دینامیک دیود قطع: با فرض اینکه یک دیود در بایاس مستقیم قرار دارد می خواهیم ب

دانلود رایگان
پاورپوینت دینامیک دیود قطعفرمت فایل: پاورپوینت- PowerPoint
مرجع فایل - قابل ویرایش )
دینامیک دیود قطع: با فرض اینکه یک دیود در بایاس مستقیم قرار دارد می خواهیم با بایاس معکوس آن را خاموش کنیم انتظار داریم که بلافاصله جریان دیود صفر شود در دیودهای با آمپر پائین این مسئله شاید اتفاق بیافتد امّا در دیودهای با آمپر بالا بدلیل بالا بودن حاملهای اکثریت و بالا بودن بار ذخیره شده، این پدیده به سادگی اتفاق نمی افتد. همان گونه که در شکل (1 ) مشاهده می کنیم حتّی در جهت منفی نیزدر لحظه کوتاهی جریان داریم،به زمان مورد نظر trr گفته می شود زمان بازسازی در سرعت سوئیچینگ دیودها اثر دارد . انواع دیودهای قدرت: دیودهای قدرت بسته به جریان عبوری ولتاژ معکوس،سرعت قطع و وصل سوئیچینگ به 3 دسته تقسیممی شوند 1 دیودهای استاندارد یا همه کاره. این دیودها زمان بازسازی -25msجریان 1 تا چند هزار آمپر. ولتاژ معکوس تا 5kv کیلو ولت ساخته می شوند. این دیودها برای کاربردهای تا 1khz مورد استفاده قرار می گیرند. دیودهای با بازسازی سریع: این دیودها دارای زمان بازسازی در حدود 5ms جریان تا 100aولتاژ معکوس تا 3kv برای کار در مدارات چا پری واینورتری ساخته می شوند. دیودهای شاتکی: این دیودها دارای زمان بازسازی در حدود نانوثانیه می باشند. مثلا در حدود 230 نانوثانیه تا جریان 100a ،ولتاژ معکوس 100v و برای کار در منابع تغذیه با جریان کم ساخته شده است. پارامترهای اجرایی دیودها: عبارتنداز کمیت هایی که در برگه اطلاعات دیودها داده می شود و همان پارامترهای اجرائی دیودهای معمولی می باشد با این تفاوت که مقاومت حرارتی (jc) اتصال بدنه داده شده است . دیودهای موازی : در کاربردهای قدرت مقرون به صرفه است که به جای یک دیود آمپربالا چند دیود را با هم موازی کنیم . در موازی کردن دیودها باید دقت کرد که تقسیم جریان بین دیودها مساوی اتفاق بیافتد .بدین منظور از ساختاری مانند شکل (2) استفاده می کنیم . ترانزیستورهای قدرت : منظور از ترانزیستور و قدرت ،تقویت کنندگی دامنه شکل موج ورودی نیست بلکه در این حالت منظور ترانزیستورهایی است که جریان زیاد را قطع و وصل می کنند . انواع ترانزیستورهای قدرت : mosigt - mosfet - bjt مزیت مهم ترانزیستورها سرعت سوئیچینگ بالای آنهاست بنابراین کابردهای زیادی در مدارهای کونورتوری دارند .از طرفی نیاز به مدارات جانبی کوموتاسیون اجباری ندارند به هر حال با کنترل کمیت های بیس و یا گیت می توان المان را خاموش و یا روشن کرد . ترانزیستورbjt قدرت: همان گونه که می دانید هر ترانزیستور بی جی تی یک کلید کنترل شده با جریان است .برای این ترانزیستور می توانیم یک منحنی مشخصه خروجی داشته باشیم مانند شکل (3) .این منحنی مشخصه دارای 3 ناحیه است .ناحیه قطع – ناحیه اشباع – ناحیه فعال برای تقویت کنندگی نقطه کار را در ناحیه فعال قرار می دهیم و برای سوئیچینگ و کلید زنی نقطه کار را در ناحیه قطع و اشباع می باشد . ناحیه عملکرد مطمئن مستقیم یا rbsoa : مقداری از ولتاژ کلکتور امیتر و ic می باشند که به ترانزیستور اجازه نمی دهند با پدیده مخرب شکست ثانویه یا sb بسوزد . پدیده sb چیست: از آنجایی که در ترانزیستورهای قدرت جریان بیس مقدار بسیار زیادی است در حد آمپر ، بنابراین در ابتدای روشن شدن این جریان زیاد در نقطه کوچکی از پیوند بیس امیتر می تواند حرارت زیادی را تولید کند . این حرارت زیاد موجبات نقطه سوز شدن و از بین رفتن ترانزیستور خواهد شد. منطقه کار ایمن بایاس معکوس : در مدت قطع شدن ترانزیستور باید جریان و ولتاژ زیادی را تحمل کند ولتاژ بیس امیتر در بایاس معکوس ، ولتاژ کلکتور امیتر در یک سطح ایمن .این ناحیه را و این مقادیر حدی را سازندگان اعلام میکنند که به ناحیه fbsoa مشهور است سوئیچینگ ترانزیستور: بایاس ترانزیستور برای سوئیچینگ به صورت مستقیم بایاس می شود مقاومت های rc&rb ترانزیستور را در ناحیه fbsoa&rbsoa قرار می دهد مانند شکل (4) که این نواحی جزء منطقه قطع و اشباع منحنی مشخصه میباشند .میدانیم که یک ترانزیستور دارای سه منطقه کار میباشد .منطقه قطع که هر دو پیوند معکوس میباشند.منطقه اکتیو که یک پیوند در بایاس مستقیم و پیوند دیگر در بایاس معکوس است .در این حالت ترانزیستور به صورت یک تقوت کننده عمل میکند .در منطقه اشباع جریان بیس را به حد کافی بزرگ انتخاب می کنیم لذا ولتاژ کلکتور امیتر کم بوده و ترانزیستور بصورت یک کلید عمل میکند و هر دو پیوند کلکتور بیس و بیس امیتر در بایاس مستقیم می باشد . جریان کلکتور در این حالت برابر است با : ic=vcc-vcesat rc جریان بیس از رابطه زیر بدست خواهد آمد: ib=icsat min β ضریب تحریک اضافی یا odf : odf به صورت نسبت بین ibf بهibs، ibf بسیار بزگتر از ibs می تواند انتخاب شود.بعنوان مثال برای یک مدار ترانزیستوری می توانیم odf را 5 در نظر بگیریم . تلفات در یک ترانزیستور : تلفات در یک ترانزیستور برابر است با مجموع تلفات پیوند ce و پیوند beیعنی می توان نوشت :pt=vcesat.icsat+vbesat.ibf همان گونه که ملاحظه می کنید توان خیلی زیادی در عنصر تلف می شود . بنابراین باید در نظر داشته باشیم که هنگامی که ترانزیستور اشباع شد طرف قدرت افزایش می یابد . به ازای مقادیر بزرگ odf ترانزیستور ممکن است بخاطر وقوع مسئله حرارتی صدمه ببیند . از طرفی اگر ترانزیستور بصورت ضعیف تحریک شود امکان دارد که ترانزیستور به ناحیه فعال کشیده شود که در این حالت نیز به علت بالا بودن ولتاژ ce تلفات در ترانزیستور بالا خواهد بود . مشخصه سوئیچ زنی: همان گونه که دربارۀ دیود گفته شد ترانزیستور bjtدر زمان روشن شدن و در زمان خاموش شدن بصورت ناگهانی عکس العمل نشان نخواهد داد . دلیل این قضیه این است که پیوند بیس امیتر علاوه بر خاصیت مقاومتی،یک خاصیت خازنی نیز از خود نشان می دهد و پیوند bc نیز یک خاصیت خازنی از خود نشان می دهد یعنی شکل (5) را برای ترانزیستور می توانیم داشته باشیم . وجود این خازنها باعث می شود که چه در لحظه روشن شدن و چه در لحظه خاموش شدن جریان کلکتور به این ترتیب باشد مانند شکل (6) .از بین دو خازن موجود خازن cb به علت داشتن اثر میلر در ضریب تقویت ،تقویت کننده ضرب میشود و اثر بیشتری از خود نشان می دهد . برای جبران این اثر مدار بایاس ترانزیستور را بصورت شکل (7) اصلاح می کنیم . ثابت زمانی این شبکه باید با ثابت زمانی مدل ترانزیستور برابر باشد تا بهترین حالت کلید زنی را داشته باشیم . به این نوع کنترل ،کنترل وصل تحریک بیس می گویند . bjt: کلید کنترل شده با جریان fet: جریان کنترل شده با ولتاژ mosfet : جریان کنترل شده با ولتاژ ترانزیستور bgt دارای امپدانس ورودی کم،جریان ورودی زیاد می باشد . امٌا دارای تلفات حالت وصل کوچکی است یعنی اینکه در زمانیکه ترانزیستور وصل است ولتاژ کمی در دو سر ce آن افت می کند . برای بهبود وضعیت امپدانس ورودی از ترانزیستورهای fet استفاده می کنیم .این ترانزیستورها ،ترانزیستورهایی می باشند که با تاثیر میدان الکتریکی بین گیت و سورس عمل می کنند در واقع گیت و سورس آن یک دیود در بایاس معکوس می باشد برای بالا بردن امپدانس ورودی و کاهش هر چه بیشتر جریان ورودی گیت را از کانال ds بوسیلۀ یک عایق از جنس اکسید فلز عایق می کنند . در این حالت جریان ورودی به حدود نانو آمپر می رسد .(تقریبأ صفر) بنابراین استفاده از mosfet ها در الکترونیک صنعتی به عنوان کلیدهایی که مستقیمااز مدارهای میکرو می توانند فرمان بگیرند مطرح می شوند .mosfet به دو دسته تقسیم می شوند . mosfet های تخلیه شونده و دسته دیگر mos های افزودنی . mosهای مورد استفاده در الکترونیک صنعتی از نوع افزودنی می باشند . بررسی اثر حرارت بر روی ترانزیستور: bjt ها به دلیل افزایش جریان نشتی و همچنین به دلیل بالا بودن جریان بیس که موجب رخ دادن پدیده sb شکست ثانویه می شود به حرارت بستگی دارد . fet ها با توجه به مکانیزمی که بیان می کنیم در مقابل حرارت مقاوم تر هستند .با بالا رفتن درجه حرارت زوج الکترون و حفره اگر زیاد شود جریان از طریق مدار خارجی کنترل خواهد شد . اما در مدار قبلی ثابت خواهد بود. از طرفی خود کریستال نوع n را می توان یک مقاومت الکتریکی تصّور کرد که در مقابل عبور جریان مخالفت می کند .بنابراین ازدیاد جریان در اثر حرارت امکان پذیر نخواهد بود. مشکلات fet ها : 1_ حساس بودن به میدان الکترو استاتیکی (الکتریسته ساکن) بنابراین در موقع کار با آنها باید دقت زیادی کرد.2_ تلفات توان در زمان روشن بودن پارامترهای اجرایی fet : fet های قدرت مانند fet های الکترونیک معمولی دارای پارامترهای اجرایی می باشند فقط در اینجا منطقه کار ایمن یا soe را تعریف می کنیم که عبارتست از حداکثر مقدار id بر حسب حداکثر ولتاژ ds به قسمی که دما از 150 درجه سانتی گراد در اتصال بالاتر نرود راه اندازی گیت : fet های قدرت یا mosfet های قدرت نیز برای اینکه ورودیشان مستقل از فرکانس باشند یا به عبارت دیگر پاسخ صحیح به ورودی بدهند با یک شبکه rcبه مدار تحریک وصل می شوند مانند شکل (9) باید ثابت زمانی این شبکه rc و ثابت زمانی ناشی از خازنهای ورودی و امپدانس ورودی mos با هم برابر باشند تا ورودی مستقل از فرکانس گردد .. mos igt : ترکیبی از mos و bjt میباشند .امپدانس ورودی بالا نداشتن تلفات حرارتی در حالت وصل جریان ورودی کم و نداشتن پدیده sb از مشخصات آنها می باشد. منطقه fesoe برای این عنصر تعریف می شود . این منطقه به این منظور است که mosigt ها می توانند جریان پیوسته تا حد جریان قابل کنترل که به دلیل محدودیتهای دمایی کاهش مقدار پیدا می کند از خود عبور دهند . اگر به هر دلیلی مثلا" در اثر گرم شدن حد جریان pik قابل کنترل به مدت کوتاهی زیاد شود این وسیله بر روی خود قفل می شود و دیگر توسط گیت قابل کنترل نیست .بنابراین fesoe حد این جریان تحت یک دمای مشخص این پیوند را به ما می دهد. سری و موازی کردن ترانزیستورها : به منظور دستیابی یه ولتاژ کار بالاتر می توان ترانزیستورها را با هم سری کرد مانند شکل (10).در سری کردن ترانزیستورها مانند دیودها از شبکه مقسم مقاومتی استفاده می شود و در موازی کردن ترانزیستورها از شبکه تقسیم جریانی مانند دیودها استفاده می شود مانند شکل (11) برای عمل کردن مطمئن می بایست ترانزیستورها از لحاظ ساختاری مشخصات استاتیکی و دینامیکی کاملا" یکسان باشند در صورت بالا بودن جریان در ترانزیستورهای موازی از شبکه سلفی استفاده می کنیم . محدودیتها: از آنجایی که کلید زنی در نیمه هادیها در سطوح کریستالی انجام می شود بنابراین می بایست پیوندهای pnرا در مقابل دینامیک های مدار در لحظه روشن شدن یا شروع به کار یا در لحظه خاموش شدن محافظت کرد./dt di باعث نقطه سوز شدن پیوندها و dv / dt موجب شکست عایقی پیوندها ،عدم فرمان پذیری و یا روشن شدن خود به خود می شوند. برای محافظت از مدار ضربه گیر که اصطلاحا" اسنابر خوانده می شود استفاده می شود مانند شکل شماره (12) یک مدار اسنابر سری را نشان می دهد این مدار در مقابل di / dt ترانزیستور را محافظت می کند . مدار اسنابر موازی: شکل شماره (13) یک مدار اسنابر موازی را نشان می دهد. این بخش از مدار ترانزیستور را در مقابل dv / dt محافظت می کند .برای جلوگیری از تخلیه خازن در ترانزیستور دیودی را با مقاومت r موازی می کنیم و اگر بارمان یک بار اهمی سلفی باشد برای محافظت ترانزیستور از انرژی ذخیره شده در بار یک دیود مانند شکل (13) به دو سر بار متصل می کنیم به این دیود ،دیود چرخ آزاد می گویند .این دیود انرژی ذخیره شده در بار سلفی را در مقاومت آن تخلیه می کند و اجازه می دهد که کلید نیمه هادی قدرت عمل قطع را با توجه به فرمان گیت انجام دهد . حفاظت های حرارتی: ترانزیستور نیز مانند دیود با استفاده از خنک کننده های مناسب و محاسبات انجام شده در بخش دیود باید به نحو مناسب خنک شود تا دمای اتصال از دمای داده شده در کاتالوگ فراتر نرود . ایزولاسیون های مدارهای محرک ترانزیستور: برای اینکه ترانزیستورهای قدرت به عنوان کلید عمل کنند باید یک ولتاژ مناسب به گیت یا جریان مناسب به بیس آنها اعمال شود .کنترل ولتاژ معمولا" در ترمینالهای ورودی انجام می شود اغلب از طریق مدارهای منطقی این ولتاژ فراهم می شود بنابراین ایزولاسیون بین این مدارها و المان قدرت باید صورت بگیرد . اولا" بخاطر اینکه جریانهای خروجی این ترانزیستورها بالاتر از بخش ورودی است ثانیا" ولتاژ موثر گیت سرس یا بیس امیتر تابعی از جریان بار نباشند یا به عبارت بهتر المان مورد نظر در بخش ورودی بتواند شناور باشد دو راه برای ایزوله کردن وجود دارد 1_ ترانسفورمرهای پالس 2_ کوپلرهای نوری ترانسفورمرهای پالس: عمل انتقال را از طریق میدان مغناطیسی انجام می دهند امّا باید ولتاژ خروجی شکل پالس داشته باشد به این منظور ساختار خاصی به هسته می دهند .این ساختار هسته موجب خواهد شد که بخش ab سریعا" نسبت به cd اشباع شود سپس در خروجی یک پالس نوک تیز خواهیم داشت. شکلهای مختلفی از ترانس های پالس ساخته می شود . مانند شکل (14) ثانویه آن می تواند دارای چندین سر باشد و با این امکان اعمال همزمان سیگنال فرمان به گیت چند ترانزیستور سری یا موازی امکان دارد . کوپلرهای نوری: تشکیل شده از یک دیود مادون قرمز نور دهنده یک اتو ترانزیستور که بیس آن حساس به نور است در یک پکج عمل انتقال از طریق امواج مادون قرمز انجام می گیرد .ترانسفورمرهای پالس معمولا" حجیم،سنگین دارای تلفات اهمی و القایی و برای فرکانسهای کلید زنی ،کم و متوسط مورد استفاده قرار می گیرد امّا کوپلرهای نوری معایب بالا را ندارند و در فرکانسهای کلید زنی بالا مورد استفاده قرار می گیرند امّا نیاز به منبع تغذیه جداگانه خواهند داشت مانند شکل (15) تریستورها : دیود چهار لایه یا fld ،مشکلی که دیود دو لایه در الکترونیک صنعتی داشت ،داشتن ولتاژ معکوس کم ،بنابراین به جای دو پیوند pn از چهار پیوند pn استفاده می کنیم مانند شکل بالا به آن دیود fld یا چهار لایه می گویند مانند شکل (16) دیود fld : اگر این دیود را بررسی کنیم ملاحظه می کنیم که دو پیوند در بایاس مستقیم و یک پیوند در بایاس معکوس قرار گرفته است و اگر در بایاس معکوس fld را قرار دهیم دو پیوند در بایاس معکوس و یک پیوند در بایاس مستقیم خواهد بود. روشن شدن fld : برای روشن شدن fld باید ولتاژ آند از کاتد بزرگتر باشد و دیود در بایاس معکوس قرار گرفته بین لایه دوم و سوم می بایست هدایت کند ،یعنی ولتاژ آند و کاتد را باید به تدریج زیاد کنیم تا این پیوند بشکند بنابراین منحنی مشخصه این عنصر مانند شکل (17) خواهد بود . scr : همان ساختمان fld است فقط به یکی از نیمه هادیهای p یا n پایه ای متصل می کنیم و از طریق آن جریان الکتریکی به نیمه هادی تزریق می کنیم .این عمل باعث خواهد شد که در بایاس مستقیم شکست در ولتاژ های کمتری اتفاق بیافتد .به این پایه دروازه یا گیت گفته می شود مانند شکل (18) مدل ترانزیستوری : برای توجیح کار scr از مدل ترانزیستوری نیز استفاده می شود .اگر برشی مانند شکل صفحه قبل برای fld در نظر بگیریم ساختار 2_ ترانزیستور مانند شکل (19) به دست خواهد آمد در واقع دو ترانزیستور می باشند که بیس یکی از طریق کلکتور دیگری تغذیه شده است ،به این ترکیب کلید اشباع شونده می گویند ،یعنی اگر یک جریان کوچک iکلکتور q1 را به بیس q2 اعمال کنیم b برابر تقویت را در کلکتور q2 خواهیم داشت .این جریان تقویت شده به بیس q1 اعمال می شود و در b این ترانزیستور ضرب می شود و مجددا" در بیس q2 ظاهر می شود .بنابراین این کلید ناگهانی بسته خواهد شد ترانزیستور q1 , q2 به اشباع خواهند رفت برای قطع کلید می بایست جریان i قطع شود که این کار یا توسط قطع منبع تغذیه امکان دارد یا توسط اتصال کوتاه کردن دو سر کلید . جریان نگهدارنده یا iholding : جریان holding حداقل جریانی است که اگر جریان مدار از آن کمتر شود کلید خاموش خواهد شد . ilaching : حداقل جریانی است که باید در مدار برقرار شود تا این قفل بسته شود . بررسی طرز کار scr با مدل ترانزیستور : با تزریق جریان به بیس ترانزیستور q2 تقویت شده آن را در کلکتور q2 خواهیم داشت مانند آنچه در دیود fld بررسی کردیم دو ترانزیستور اشباع خواهند بود مانند شکل (20) جریان دو ترانزیستور از رابطه زیر بدست می آید که ∂1 و ∂2 مربوط به ترانزیستور q1 و q2 می باشند .i=is/1-(∂1+∂2) انواع تریستور : 1_ تریستور های کنترل فاز ، این نوع از تریستور ها با کوموتاسیون طبیعی خاموش می شوند و زمان قطع آنها در حدود 50 تا 100ms می باشند .( زمان قطع همان زمان بازسازی می باشد که در مورد دیودها بررسی کردیم ) این تریستورها به تریستورهای کونورتوری معروف هستند .ولتاژ حالت وصل آنها 1/15 تا2/5 ولت می باشند. ولتاژ معکوس تا1200 ولت،جریان تا5500 آمپر را می توانند تحمل کنند. تریستورهای با کلید زنی سریع : کوموتاسیون از نوع اجباری زمان قطع 5 تا 50ms کاربرد در چاپرها و اینورترها ، به تریستورهای اینورتری معروف هستند . ولتاژ حالت وصل حدود 7/1 ولت ،بایاس معکوس 1800 ولت ،جریان 2200 آمپر از مشخصات آنها می باشد . gto .ترانزیستورهای خاموش شونده با گیت : این تریستورها با اعمال یک پالس منفی به گیت امکان خاموش شدن برای آن نیز وجود دارد .بنابراین نیاز به کوموتاسیون طبیعی یا اجباری نداریم .ولتاژ حالت وصل آن نسبت به scr ها بزرگتر است حدود 4/3 ولت برای عنصر 50 آمپر ،در بایاس معکوس نیز ولتاژ 1200ولت را می تواند تحمل کند . ترایاک: یا تریستور ac : المانهایی تا اینجا بررسی کردیم که فقط در یک جهت می توانند هدایت کنند امّا ترایاک در دو جهت قادر به هدایت خواهند بود . بنابراین در شبکه های ac برای کنترل انتقال توان از آن می توان استفاده کرد . پایه های ترایاک mt1 و mt2 نامیده می شوند . بجای آند و کاتد تریستورهای با هدایت معکوس: در بسیاری از کاربردها برای محافظت یک دیود معکوس با تریستور وصل می کنند که اثر بارهای سلفی بر روی تریستور را کاهش می دهدبه آن rct هم می گویند یا به آن eacr می گویند . تریستور با القا استاتیک sith : مانند یک mosfet با یک پالس گیت مثبت روشن و با اعمال ولتاژ گیت منفی خاموش می شود .این نوع تریستور از جمله تریستورهای بسیار سریع می باشد .زمان کلید زنی آن 1 تا 6/0 ms است ولتاژ 2500 ولت و جریان تا 500 آمپر را تحمل می کند . alcr : این وسیله تریستوری است که با تابش نور فعال می شود مهمترین حسن آن جدایی مدار فرمان و مدار قدرت آن از یکدیگر است که در خطوط انتقال فشار قوی dc از آن استفاده می شود . تریستور کنترل شده با fet: همان گونه که از نام آن پیداست ترکیب یک mosfet و یک تریستور است .این المان با کنترل گیت نمی تواند خاموش شود .موارد استفاده آن جاهایی است که مجبور به ایزولاسیون الکتریکی بین سیگنال ورودی و مدار قدرت باشیم . مقایسه ای بین کنتاکتورها و تریستورها: کنتاکتورها مدار قدرت ،مدار فرمان دارند .تریستورها هم مدار قدرت و فرمان دارند .عمل قطع وصل در مدار قدرت همراه با جرقه در کنتاکتورها می باشد که این جرقه یا در داخل روغن یا در داخل هوا خاموش می شود تریستورها عمل خاموش شدن جرقه در شبکه کریستالی اتفاق می افتد در کنتاکتورها حرارت مسئله ای زیاد حادی نیست ولی در تریستورها حرارت مسئله مهمی می باشد .علت حرارت وجود مقاومت دینامیکی تریستورها می باشد .کنتاکتورها کند هستند .تریستورها سریع هستند .کنتاکتورها سر و صدا دارند امّا تریستورها صدایی ندارند. کنتاکتورها عمل انتقال انرژی را می توانند نا پیوسته انجام دهند .امّا تریستورها این عمل را پیوسته نیز انجام می دهند یعنی بخشی از شکل موج را می توانیم برش دهیم .در کنتاکتورها این کار انجام نمی شود .تریستورها برای خاموش شدن در برخی موارد نیازمند مدارات کوموتاسیون هستند امّا کنتاکتورها همچین نیازی ندارند .تعمیر کنتاکتورها امکان دارد امّا تعمیر تریستورها امکان ندارد .نگهداری کنتاکتورها مشکل است در اثر عوامل محیطی و.... امّا نگهداری تریستورها راحت تر می باشد .در گذشته کنتاکتورها از تریستورها ارزان تر بودند امّا الان تریستورها از کنتاکتورها ارزان ترند . علاوه بر این تریستورها از لحاظ جثه نسبت به کنتاکتورها کوچک ترند. نتیجه این بررسی ها این است که کلیدهایی ساخته شده است بنام ssr ( رله های استاتیک حالت جامد ) در واقع یک کلید تریستوری تک فاز یا سه فاز با قابلیت جریان دهی بالا می باشد . تریستورهایی با گیت تقویت شده : برای برخی از کاربردها ترانزیستورها یی را در داخل تریستور جاسازی کرده که برای روشن شدن نیازمند جریان g کمی هستند اصطلاحا" به آنها تریستورهای با گیت تقویت شده می گویند . تریستورهایی با دو گیت : در تریستورهای با آمپر و ولتاژ بالا گاهی اوقات دو اتصال در نواحی مختلف به g داده می شود و طی مراحل متفاوتی عمل آتش شدن انجام می شود . به این تریستورها ، تریستورهای با دو گیت می گویند. جدول مشخصه های تریستور _ پارامترهای اجرایی تریستور: تریستورها مانند دیودها و ترانزیستورها دارای برگه های اطلاعات یا دیتا شیت می باشند که به آنها پارامترهای اجرایی scr گفته می شود . پارامترهای اجرایی: vrpm : حداکثر ولتاژ برگشتی تکراری شامل تمام ولتاژهای لحظه ای تناوبی تریستور می باشد vdrm : حداکثر ولتاژ در جهت مستقیم برای موقع خاموشی ،ولتاژ شکست تریستور itrms : جریان موثر تریستور itavg : جریان متوسط تریستور i2.t : مشخصه ذوب که بوسیله آن فیوز تریستور انتخاب می شود ir : جریان نشتی آند و کاتدirirers vt : افت ولتاژ تریستور در جهت مستقیم vgt : حداقل ولتاژ گیت igt: حداقل جریان گیت tq : زمان خاموشی scr tj: درجه حرارت محل اتصال pn tc : درجه حرارت بدنه تریستور rth jc: مقاومت حرارتی بین اتصال و بدنه rth ja: مقاومت حرارتی بین اتصال و محیط منحنی مشخصه های تریستور: منحنی هایی می باشد که رفتار تریستور را مخصوصا" بر حسب زاویه آتش، نشان می دهند. روش های آتش کردن یا گشودن تریستور scr : برای روشن شدن و روشن ماندن شرایطی را باید داشته باشیم . برای روشن شدن باید ولتاژ آند و کاتد مثبت باشد ،جریان آند و کاتد باید از جریان لچینگ بیشتر باشد و در این زمان باید پالس مثبتی را با دامنه و زمان مشخص به گیت اعمال کنیم . برای روشن ماندن جریان آند و کاتد از جریان نگهدارنده نباید کمتر باشد . برای محافظت از گیت باید بعد از روشن شدن پالس گیت قطع شود . برای خاموش شدن بر حسب نوع منبع تغذیه با کوموتاسیون اجباری یا کوموتاسیون طبیعی جریان تریستور را از iholding کمتر می کنیم ( برخی از تریستورها به کمک اعمال پالس منفی به گیت خاموش می شوند مانند gto و sitch تریستور با اعمال استاتیک ) مانند شکل (21) مدارهای محافظ گیت : نقش عناصر ، دیود d1 فقط پالس مثبت را هدایت می کند ، دیود d2 گیت را از پالس های منفی ناگهانی محافظت می کند ، r1 جریان ورودی به گیت را محدود می کند ، r2 به مقاومت گیت مشهور است و موجب تثبیت عملکرد مدار آتش میشود . خازن c نویزهای فرکانس بالا را حذف می کند مانند شکل (22) روشهای گشودن scr : منظور از روشهای گشودن scr روشهای اعمال پالس به گیت می باشد این مدار باید پالس مناسب را ایجاد کند و در برخی موارد گیت را ایزوله نیز بکند . این مدارات عبارتند از : مدار مقاومتی مدار مقاومتی ، خازنی مدارهای تغییر دهنده فاز مدارهای مجهز به نیمه هادیهای مخصوص مدارهای مغناطیسی مدارهای با کوپلاژ نوری استفاده از مدارهای مجتمع مخصوص برای راه اندازی در موارد خاص : روشهایی که در بالا ذکر شد راه اندازی مطلوب scr می باشد. روشن شدن نا مطلوب : 1 توسط گرما 2 توسط تغییرات ولتاژ dv/dt مدارهای فرمان: مدارهای فرمان مقاومتی : ساده ترین مدارات می باشند و کابرد عملی زیادی ندارند. مقاومت r1 و rp برای محدود کردن جریان گیت می باشند . rp در حالت رئوستایی قرار گرفته و r1 به این دلیل قرار گرفته که در صورت اتصال کوتاه شدن rp ولتاژ منبع در دو سر دیود گیت کاتد قرار نگیرد . کلید نقش یک ترانزیستور را بازی می کند که با بسته شدن آن گیت آتش می شود . کلید حالت استارت را دارد و بعد از روشن شدن scr باید قطع شود مانند شکل (23) مدار rc : از یک خازن برای آتش شدن گیت استفاده می کنیم ، همان گونه که در درس مدارهای الکتریکی خواندیم خازن توسط ولتاژ منبع تغذیه شارژ شده و وقتی ولتاژ آن به ولتاژ gk رسید در آن تخلیه می شود مانند شکل (24) توسط پتانسیومتر rp می توانیم زمان شارژ و همچنین زمان آتش گیت را کنترل کنیم . با وجود یک شبکه rc امکان تغییر زاویه آتش زیاد فراهم نیست بنابراین از شبکه rc دوبل استفاده می کنیم مانند شکل (25) مدارهای تغییر دهنده فاز : عبارتند از مدارهای تغییر فاز عمودی و افقی ، در واقع یک شبکه ترانسفورمری خازنی و مقاومتی هستند، که توسط مقدار متغیر می توانیم مقادیر فاز را جابجا کنیم . در مدار فرمان عمودی در واقع سطح dc شکل موج فرمان را نسبت به حالت قبل جابجا می کنیم و در مدار فرمان افقی همین عمل را با جابجائی روی محور زمان انجام می دهیم مانند شکل (26) مدارهای فرمان نوری : مدارهای فرمان نوری در واقع همان lascr ها هستند که توسط یک فرمان به دیود نور دهنده scr روشن می شود در واقع یک فتو scr خواهیم داشت . مدارهای مغناطیسی : در مدارهای مغناطیسی از ترانسفورماتور پالس به عنوان میانجی استفاده می کنیم . یک ترانزیستور می تواند این ترانسفورمر پالس را تحریک کند و پالسهای مناسب را برای فرمان به گیت فراهم کند . دو نوع یاد شده اخیر عمل ایزولاسیون را نیز انجام می دهد یعنی مدار قدرت از مدار فرمان جدا خواهد بود . مدار های شیب دهنده فاز : از یک ترانسفورماتور با سر وسط تشکیل شده و یک شبکه rc از این مدار برای فرمان افقی و برای فرمان عمودی استفاده می شود . مدار فرمان افقی مانند شکل (27) و (28) است . مدار فرمان عمودی : توسط منبع متغییر ولتاژ e محور افقی را در سمت عمودی بالا و پائین می بریم و به این وسیله زاویه آتش تریستور را کنترل می کنیم مانند شکل (29) مدارهای تغییر دهنده فاز با اندوکتانس متغییر : مدارهای اندوکتانس متغییر نیز وجود دارد که به علت سنگینی قطعات بکار رفته معمولا" کابرد چندانی ندارند . مدارهای آتش کننده با نیمه هادیها : این مدارها تشکیل شده است از یک شبکه rc و یک عنصر نیمه هادی با مقاومت منفی که گیت المان را تغذیه می کند .شرط عمل کردن عنصر دارای مقاومت منفی این است که vc با ولتاژ vp برابر خواهد شد . vp بستگی دارد به المانهای موجود در حلقۀ ورودی عنصر s مانند شکل (30) با استفاده از عناصر الکترونیکی که دارای ناحیه مقاومت منفی هستند می توانیم تغییرات کسری از ثابت زمانی داشته باشیم . بنابراین ө های ( زاویه آتش ) بسیار کوچکی می توانیم داشته باشیم .این قابلیت در مدارهای آتش قبلی موجود نبود . بطور خلاصه یعنی اینکه میزان توان منتقل شده بار را با دقت بیشتری می توان کنترل کرد . نسبت vp/e را از پارامترهای خیلی مهم می باشد . در کتاب های مختلف این نسبت را به نامهای مختلف نامگذاری کرده اند. این نسبت تقریبا" بانسبت تقسیم ذاتی عناصر سوئیچینگ یکسان است و آن را با ἠ نمایش می دهند . ἠ همواره کوچکتر از یک می باشد. عناصر نیمه هادی دارای ناحیه مقاومت منفی : 1 ujt : ترانزیستور تک اتصالی می باشد. پایه b2 دارای پلاریته مثبت نسبت به پایۀ b1 می باشد. پایۀ b1 به عنوان پایه سطح مقایسه در مدارها در نظر گرفته می شود . بین پایه b1 و b2 مقاومتی در حدود 10k اهم وجود دارد مانند شکل (31) طرز کار ujt : برای بررسی طرز کار ujt مدار شکل (32) را که مدل ujt می باشد در نظر می گیریم . نسبت rb1 به rb1+rb2 را نسبت تقسیم ذاتی ujt می گویند. با افزایش ولتاژ vee در لحظه ای که ولتاژ از ولتاژ آستانه دیود بیشتر شود دیود هدایت خواهد کرد و جریانی بین e و b1 برقرار خواهد شد . با عبور جریان بین امیتر و ترمینال b1 نفوذ حفره ها از قسمت p به داخل ناحیه امیتر بیس یک eb1 زیاد خواهد شد و این امر موجب افزایش چگالی حاملهای جریان در این ناحیه خواهد شد افزایش هدایت به معنای کاهش مقاومت می باشد و کاهش مقاومت rb1 افزایش بیشتر جریان را به دنبال خواهد داشت . این سیکل ادامه پیدا می کند تا جایی که rb1 تقریبا" اتصال کوتاه شود . اگر مقاومت r وجود نداشته باشد منبع اتصال کوتاه خواهد شد . مطالبی که بیان شد تحت عنوان منحنی مشخصه ujt نمایش داده می شود مانند شکل (33) معمولا" ujt را که به عنوان عنصر تریگر کننده استفاده می شود در ناحیه مقاومت منفی قرار می دهند . اسیلاتور ریلکسی شن: برای بکارگیری ujt در یک مدار نوسان ساز از اسیلاتور ریلکسی شن استفاده می شود .این اسیلاتور مانند شکل (34) و (35) است . مقدار خازن بین 1/0 تا 100mf انتحاب می شود . مقدار مقاومت r به گونه ای انتخاب می شود که نقطه کار در ناحیه مقاومت منفی باشد . rb1 و rb2 به نحو مناسب انتخاب می شوند تا اولا" دامنه پالس ایجاد شده بتواند گیت را تحریک کند ، ثانیا" اثرات دما بر پریود نوسانات قابل صرف نظر کردن باشد. هم زمان کردن اسیلاتور و scr : برای هم زمان کردن اسیلاتور و scr منبع تغذیه اسیلاتور را توسط یک مدار مناسب به همان شبکه ای که scr از آن تغذیه می شود متصل می کنیم . معمولا" مدار مناسب مانند شکل (36) است . با متغییر انتخاب کردن مقاومت rp زاویه آتش را کوتاه می کنیم . ایزوله کردن مدار تحریک ujt از بار : اگر قرار باشد که مدار یک ujt تریستوری را با ،بار ac تغذیه کند می بایست مدار تریگر را از مدار بار جدا کرد مانند شکل (37) توسط ترانسفورماتور پالس شبکه ac را از شبکه dc و شبکه فرمان را از شبکه قدرت جدا کردیم . دیاک : دیود ac دیاک معمولا" برای راه اندازی ترایاک استفاده می شود . یعنی هم در نیمه سیکل مثبت و هم در منفی قادر به روشن کردن ترایاک می باشد . از نظر ساختمانی شبیه به یک ترانزیستور pnp می باشد . نا خالصی در دو لایه p آن یکسان و خیلی زیاد است . ولتاژ vbo آن از مهمترین پارامترهای آن است مانند شکل (38) مدار نمونه دیاک : طرز کار این مدار به این ترتیب است که خازن c1 و c2 مدار زمان سنج ما را تشکیل می دهند . توسط r2 مقدار آن تعیین می شود زمانیکه ولتاژ c2 به ولتاژ شکست دیاک برسد ، دیاک روشن خواهد شد و خازن را از طریق r4 در گیت ترایاک تخلیه خواهد کرد . تخلیه معمولا" به صورت یک پالس نوک تیز با دامنه ای در حدود حداکثر یک آمپر خواهد بود مانند شکل (39) put:یو جی تی قابل برنامه ریزی program ujt put در واقع یک تریستور کوچک می باشد که گیت آن قابل برنامه ریزی می باشد . اگر به مدل دو ترانزیستوری تریستور نگاه کنیم put گیتی در ترانزیستور بالایی دارد مانند شکل (40) برنامه ریزی put از طریق مقاومتهای خارجی انجام می شود . در واقع نسبت تقسیم ذاتی یا ἠujt را می توان توسط مقاومتهای خارجی انجام داد . از put برای تایمرهای طویل المدت و نوسان سازهای فرکانس پائین استفاده می شود با put می توان vco ساخت ( ولتاژ کنترل اسیلاتور ) sas : از نظر عملکرد بسیار شبیه به sus است با این تفاوت که ولتاژ آتش آن در ناحیه مثبت بزرگتر از ولتاژ آتش آن در ناحیه منفی است . این قطعه بیشتر در مدارهایی که دارای قطعات القائی مثل موتور وجود دارد استفاده می شود. absbs : این کلید هر دو نیمه مثبت و منفی پالس را تحریک می کند. دیود شاکلی: این دیود را دیود fld (چهار لایه) نیز می گویند . آن را می توان یک دیاک یک طرفه و یا یک sus بدون پایه گیت در نظر بگیریم. همان گونه که از طرز کار fld می دانیم چنانچه ولتاژ مستقیم اعمال شده به آن از مرز ولتاژ شکست عبور کند وارد ناحیه شکست شده و شروع به هدایت می کند این نوع دیود امروزه کاربرد وسیعی در تحریک scr ها دارند. دیود شاتکی : این دیود شبیه به دیود های معمولی بوده دارای ترمینالهای آند و کاتد است و فقط با قرار دادن یک حرف s در سمت آند آن را مشخص می کنیم . دیود شاتکی نسبت به دیودهای معمولی قابلیتهای بهتری برای هدایت جریان دارد از جمله ، سرعت سوئیچینگ بالاتری دارد. لامپ نئون : این لامپ تشکیل شده است از دو الکترود دریک محفظه ای شیشه ای که در آن گاز نئون قرار دارد . با رفتن ولتاژ موجب یونیزه شدن گاز نئون می شود و ناگهان دو الکترود اتصال کوتاه می شود . لامپ نئون برای تحریک ترایاک معمولا" مورد استفاده قرار می گیرد و ولتاژ شکست بالایی دارد . در ولتاژ های پائین تر بجای لامپ نئون از دیاک استفاده میشود. مدارهای مجتمع تریگر کننده : 741 op _amp : به عنوان مقایسه کننده مورد استفاده قرار می گیرد و از آنجایی که امپدانس ورودی آن خیلی زیاد اسـت می تـوان آن را به راحتی بـه میکروکنترلها یا میکرو پروسرها متصل کرد . ic یا تایمر 555 : تایمر 555 در سه حالت قابل استفاده است از حالت بای استابل یا به عبارت دیگر حالت اسیلاتوری آن می توان استفاده کرد . خروجی تایمر را توسط یک مدار مشتق گیر برای راه اندازی گیت و فراهم آوردن یک پالس تیز مورد استفاده قرار داد. شمارنده ها: برای زمان سنجیهای بلند مدت یا تامین پالسهای اصلاح شده برای گیت می توان استفاده کرد . در این زمینه مدارهای ترانزیستوری نیز وجود دارد که پالس مناسب گیت را فراهم می کند از لحاظ دامنه یا زمان . کنتاکتور ac : ssr : از scr و ترایاک با مدارات خاصی می توان بصورت یک رله یا کنتاکتور ac استفاده کرد در شکل (42) چهار نمونه از آن را می بینید مدار شکل الف: جریان بار را فقط در نیمه سیکل مثبت کنترل می کند و یک مدار ابتدایی می باشد . کلید s همان کلیدهای بیان شده در مبحث قبلی می باشد مدار شکل ب: این امکان را به ما می دهد که عمل قطع و وصل را برای هر دو نیمه سیکل مثبت و منفی بتوانیم انجام دهیم . در این مدار چنانچه کلید s باز باشد هر دو scr قطع خواهند بود و چنانچه کلید s بسته باشد در نیمه سیکل مثبت t1 هدایت می کند و در نیمه سیکل منفی t2 هدایت می کند . مدار شکل ج:توسط یک پل قابلیت استفاده در مدار ac را برای مدار scr فراهم می کند . هنگا میکه کلید s قطع باشد scr قطع خواهد بود . چون در هر شاخۀ پل دو دیود معکوس بصورت سری قرار دارند هیچگونه جریانی از آنها عبور نخواهد کرد . چنانچه کلید s بسته باشد در نیمه سیکل مثبت دیودی که آند آن از کاتد آن مثبت تر است هدایت خواهد کرد و این وظیفه در نیمه سیکلهای منفی به عهده دو دیود دیگر خواهد بود . جریان دیود ها و جریان بار و جریان scr می بایست به نحو مناسب انتخاب شود . در مدار قدرت دیودها اینگونه هستند چون در مدار قدرت واقع شده اند . مدار شکل د: در این مدار از یک المان تحریک شونده در هر دو نیمه سیکل استفاده می کنیم . ترایاک یک المان الکترونیک قدرت است که در جریان های پائین مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند توان انتقالی در نیمه سیکل منفی و مثبت را کنترل کند . مداری که می بینیم برای تک فاز طراحی شده است ، در صورتی که بار سه فازی داشته باشیم مجبوریم که برای هر فاز این عمل را انجام دهیم . برای یک کنتاکتور سه فاز نیازمند به پنچ ترایاک هستیم تا عمل چپ گرد و راست گرد را بتوانیم انجام دهیم . سه تا ترایاک جریان سه فاز را کنترل می کند و دو ترایاک جای فاز را عوض می کند . در کنتاکتورهای سه فاز کلیدهای s که وظیفۀ تحریک المانهای قدرت را دارند باید هم زمان عمل کنند تا مولفۀ dc در شبکه ایجاد نشود. بکارگیری المانهای الکترونیک صنعتی : در این بخش المانهای الکترونیک صنعتی را برای تـأمین خواسته های معینی مورد بهره برداری قرار می دهیم . این مدارها در 6 دسته طبقه بندی می شوند . 1 مدارهای دیودی 2 مبدلهای ac به dc 3 مبدلهای ac به ac 4 مبدلهای dc به dc 5 مبدلهای dc به ac 6 کلیدهای استاتیک مبدلهای ac به dc را یکسو کننده کنترل شده می گویند . مبدلهای ac به ac را کنترل ولتاژ ac می گویند ، این نوع مدارات تحت عنوان کنترل فاز بررسی می شوند و در آنها بیشتر از تریستور و ترایاک استفاده می شود . مبدلهای dc به dc را چاپر می گویند و مبدلهای ac به ac را اینورتر می گویند ، در دو دسته چاپر ها و اینورترها بیشتر از ترانزیستورهای قدرت استفاده می شود. کلیدهای استاتیک یا ssr : از تریستورها بیشتر استفاده می کنیم . یکسو کننده های دیودی : اول تاثیر بار بر روشن و خاموش شدن دیود را بررسی می کنیم . این نکته را بخاطر داریم که به علت بالا بودن جریان دیودهای قدرت ، دینامیک هدایت و قطع آن باید دقیقا" مـد نـظرقرار گیرد یـعنی دیـود بـرای خـامـوش شدن نیـازمـند بـه یـک زمـان عودت یا trr (ریکاوری ) دارد . تاثیر بارهای مختلف : باید معادله جریان مدار را بدست آوریم و راجع به روشن و خاموش شدن دیود بحث کنیم . با صرف نظر از افت ولتاژ دو سر دیود مانند شکل (43) t > 0 vr=e < دیود بلافاصله روشن و خاموش خواهد شد .( دیود ایده آل است ) id=e/r با توجه به شکل (44) دیود بلافاصله روشن خواهد شد و با گذشت 5s خاموش خواهد شد. با توجه به شکل (45) دیود بلافاصله روشن نخواهد شد با گذشت 5s ثابت زمانی کاملا" روشن است . شکل (46) جریان و ولتاژ سلف را نشان می دهد . ( ولتاژ سلف ): به علت خاصیت سلفی ولتاژ دو سر سلف تغییر علامت می دهد این تغییر علامت اجازه خاموش شدن به دیود را نخواهد داد برای رفع مشکل از یک دیود چرخ آزاد استفاده می کنیم مانند شکل (47) اگر سلف بزرگ باشد و یا جریان زیاد باشد از دیودهای برگشت دهنده انرژی استفاده می کنیم این دیودها جریان را به منبع بر می گردانند . دیودها ی با بار l و c : نتیجه: جریان دیود در این مدار با نوشتن kvl و حل معادله دیفرانسیل مدار id خواهد شد مانند شکل (48) یعنی دیود با تاخیر روشن و سپس خاموش خواهد شد در بازه معین صفر تا t ولتاژ خازن به دو برابر ولتاژ منبع خواهد رسید . مدارهای r و l و c در این مدارها بستگی به مقدار r ، l و c و نسبت r و 2√l/c حالتهای مختلفی که امکان دارد اتفاق بیافتد . حالتی که r=0 باشد همان وضعیت مدار lc را خواهد داشت مانند شکل (49) این حالتها برای جریان مدار اتفاق می افتد بار e , l , r شکل (50) حالت یک موتور dc است وe نیروی ضد محرکه ، در ابتدا فقط خاصیت مقاومتی یک موتور در مدار وجود دارد و سپس به تدریج خاصیت سلفی و نیروی ضد محرکه خود را نشان خواهد داد . وجود نیروی ضد محرکه مانند یک باطری عمل خواهد کرد با پلاریته نشان داده شده در شکل که موجب کاهش جریان دیود خواهد شد . برای بدست آوردن جریان دیود باید معادله دیفرانسیل زیر را حل کرد . e1= ri +l di/dt+e2 e1-e2=ri+l di/dt یکسو کننده های دیودی : مدارهای یکسو کننده شامل یک منبع ac با دامنه تبدیل شده و یک عنصر یکسو کننده بنام دیود و بار ،با توجه به آنچه در رابطه با مدارهای دیودی بررسی شد بار تاثیر خود را بر روی المان یکسو ساز ( دیود ) خواهد داشت . از آنجایی که دیود یک المان با کوموتاسیون طبیعی می باشد بنابراین نقش کلید در مدارهای دیودی را در اینجا خود منبع بازی خواهد کرد . معادله منبع عبارتست از: vt) = vm sin wt ترانسفورمر: 1 المانی است که با خاصیت القای متقابل کار می کند و نقش آن در یکسوسازها عبارتست از کاهش و یا افزایش ولتاژ با تلفات نا چیز 2 حذف نمودن مولفۀ dc 3 مجزا نمودن ( ایزوله کردن ) شبکه متناوب از مصرف کننده 4 کاهش دادن، ها رمونیکهای شبکه متناوب به کمک زیاد نمودن راکتانس پراکندگی ترانسفورمر 5 امکان ایجاد بیش از سه فاز در خروجی پارامترهای بررسی کننده یکسو کننده : این پارامترها عبارتست از فاکتورهایی که با آن انواع یکسو کننده های نیم موج ، تمام موج سه فاز و تک فاز را با یکدیگر مقایسه می کنیم . یکسو کننده ها بیشتر در سیتم های صنعتی بصورت سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند و گاهی اوقات چند فاز نیز می توان طراحی کرد اگر q تعداد فازها باشد پریود هدایت هر دیود /q∏ 2 خواهد بود مثلا" برای سه فاز ، این عدد 120 درجه بدست خواهد آمد . در یکسوکننده های سه فاز ، راندمان به 97% خواهد رسید و ضریب رایپل به 18% خواهد رسید . ولتاژ پیک معکوس هر دیود برابر با ولتاژ خط ( لاین ) خواهد بود در صورت استفاده از مدار پل برای سه فاز راندمان 86/99 درصد ضریب رایپل 4% . ولتاژ معکوس دیود همان ولتاژ خط خواهد بود . برای طراحی یکسوکننده با توجه به جریان بار و توان بار مقادیر نامی دیودها ی نیمه هادی ، جریان متوسط ، جریان موثر ، نوع یکسو ساز را انتخاب می کنیم . برای کاهش اثر یکسوسازی بر روی شبکه از فیلترهای lc استفاده می کنیم . عملکرد یکسو کننده ها در حالت واقعی به عکس العملهای اندوکتانسی بار و منبع نیز بستگی دارد . یعنی برای یک یکسو کننده نیم موج که انتظار داریم در نقطه wt = ∏ عمل کوموتاسیون انجام شود ملاحظه می کنیم که بار سلفی این اجازه را به دیود نمی دهد به همین ترتیب خاصیت سلفی سیم پیچهای ترانسفورمر نیز تاثیری در خاموش و روشن شدن دیودها می گذارد . بنابراین برای لحاظ کردن این فاکتور مجبور به تعریف پارامتری بنام راکتانس کوموتاسیون و زاویه کوموتاسیون هستیم . اگر یکسو کننده چند فازه باشد به دلیل پدیدۀ گفته شده بیش از یک دیود در زاویه کوموتاسیون هدایت می کند . این عمل موجب کاهش راندمان یکسو کننده خواهد شد. تریستورها و کوموتاسیون آن : منظور از کوموتاسیون در تریستورها خاموش کردن یک تریستور و انتقال جریان یکی به دیگری است و به دو دسته بزرگ تقسیم می شوند . طبیعی و اجباری کوموتاسیون طبیعی در منابع تغذیه سینوسی اتفاق می افتد که به کوموتاسیون خط نیز مشهور است یعنی زمانیکه نیم سیکل منفی شروع می شود ولتاژ آند از کاتد تریستور کمتر می شود . بنابریان تریستور خود به خود خاموش خواهد شد اجباری : در مدارهایی که منبع تغذیه dc می باشند برای خاموش کردن تریستور از مدارهای اضافی استفاده می کنیم ، وظیفۀ این مدارها پائین آوردن جریان تریستور از جریان نگهدارنده است . هفت روش برای کوموتاسیون اجباری وجود دارد . کوموتاسیون خودی، ضربه ، پالس تشریحی ، تکمیلی ، پالس خارجی ، بار و طرف خط آنچه در تمام این مدارات مشترک است وجود المان های ذخیره کننده انرژی ، تریستورها و دیودها کمکی می باشد. مدار کوموتاسیون خودی : در این نوع کوموتاسیون رفتار سلف و خازن بار موجب می شود که بعد از گذشت زمان معینی ولتاژ کاتد از آند بیشتر شده و تریستور خود به خود خاموش شود ( قبلا" در بررسی مدارهای دیودی دیدیم که اثر بار lc چگونه است ) کوموتاسیون ضربه: در این روش خازنی را با پلاریته معکوس شارژ می کنیم و در زمانیکه لازم داریم آن را بطور ناگهانی توسط یک مدار دیگر که غالبا" تریستور کمکی خوانده می شوند در دو سر تریستور اصلی تخلیه می کنیم ، این تخلیه موجب پائین افتادن جریان تریستور اصلی از holding i می شود . مدارهای کوموتاسیون ضربه با سلف و خازن نیز می توان طراحی کرد . کوموتاسیون با پالس تشریحی : مدار کوموتاسیون در این نوع ،یک مدار lc تشدیدی است انرژی ذخیره شده در مدار تشدیدی توسط یک تریستور کمکی در زمان دلخواه به دو سر تریستور اصلی اعمال می شود به دلیل این حقیقت که پالس تشدیدی جریان مستقیما" جریان تریستور اصلی را صفر می کند به آن کوموتاسیون جریان نیز می گویند . کوموتاسیون تکمیلی یا مکّمل : این نوع کوموتاسیون برای انتقال جریان بین دو بار از یک منبع استفاده می شود ،در اینجا هر دو تریستور نقش تریستور اصلی را بازی می کند . آند دو تریستور توسط یک خازن به هم متصل است هنگامیکه یکی از تریستورها آتش شود خازن از طریق بار دیگر تریستور دیگری را خاموش خواهد کرد . به دلیل اینکه هر تریستور بصورت ناگهانی خاموش می شوند این نوع کوموتاسیون را کوموتاسیون ضربه نیز می گویند . کوموتاسیون با پالس خارجی : در اینجا برای خاموش کردن تریستور در حال هدایت از یک پالس جریان استفاده می کنیم ،این پالس جریان از یک منبع ولتاژ خارجی بدست می آید . کوموتاسیون طرف بار : در این نوع کوموتاسیون بار با خازن تشکیل یک مدار سری را می دهند و خازن از طریق بار عمل کوموتاسیون را انجام می دهد. کوموتاسیون طرف خط : در این نوع کوموتاسیون شارژ و دشارژ خازن از طریق ترانسفورمر موجود در خط یا منبع تغذیه انجام می شود. طراحی مدارهای کوموتاسیون : برای طراحی این مدارها با توجه به جریان هلدینگ تریستور زمان بازسازی معکوس تریستور نیازمند تعیین ظرفیت خازن ،اندوکتیوتیه سلف که هر کدام با توجه به نوع مدار کوموتاسیون محاسبات مخصوص به خود را دارد . اگر فرکانس کلید زنی زیر یک کلیو هرتز باشد، مدت کوموتاسیون تریستوردر مقایسه با مدت کلید زنی کوتاه است ولی اگر فرکانس کلید زنی بزرگتر از 5 کیلو هرتز باشد جریان برای کسر قابل توجهی از پریود کوموتاسیون از خازن می گذرد . لذا خازن را باید برای این جریان عبوری طراحی کرد در انتخاب خازن کوموتاسیون مشخصات مقدار پیک ،مقدار موثر،مقدار متوسط،مقدار پیک تا پیک جریان مدار را باید در نظر بگیریم . بطور کلّی در کوموتاسیون اجباری جریان تریستور توسط یک مدار اضافی که مدار کوموتاسیون نام دارد به صفر کشانده می شود و در بیشتر روشها روند خاموش شدن متأثر از جریان بار است . نکته اساسی که باید مد نظر قرار بگیرد این است که زمان قطع مدار باید از زمان قطع تریستور که توسط سازنده اعلام می شود بیشتر باشد . یکسو کنندهای کنترل شده : عمل یکسو سازی توسط دیودها انجام میگیرد ، چنانچه بجای دیود از تریستور استفاده کنیم قادر خواهیم بود که در هر نیم سیکل نیز مقدار انرژی تحویلی منبع به بار را نیز کنترل کنیم. کوموتاسیون انجام شده برای یکسو کننده کنترل شده تریستوری کوموتاسیون طبیعی یا خط می باشد . اصطلاحا" این مدارها را مدارهای کنترل فاز می گویند . از آنجائیکه در مبدلهای ac بهdc از آنها استفاده می شود آنها را کونورتورهای ac بهdc می نامند و در بحث ماشینهای با سرعت متغیر کاربرد دارد . به دو دستۀ کلی تقسیم می شوند تک فاز و سه فاز و هر کدام از آنها به سه گروه تقسیم می شوند . کنورتور نیمه کنترل شده ،تمام کنترل شده ، دو تایی کونورتورهای نیمه کنترل شده: یک مدار یکسوساز پل را در نظر بگیرید که دو دیود آن با دو تریستور جایگزین شده است . با تأمین زاویه آتش مناسب می توان مقدار ولتاژ خروجی را تغییر داد. برای یک مدار پل ،تک فاز ولتاژ dc خواهد شد vm/П (1+cos ∂ ) که زاویه آتش از صفر تا П می تواند تغییر کند کونورتور تمام کنترل شده : در واقع یکسو کننده با جایگزین کردن تمامی دیودها با تریستور می باشد مثلا" برای یک کونورتور تمام کنترل شده تک فاز ولتاژ dc خواهد شد کونورتورهی 2 تایی : این کونورتورها در واقع دو کونورتور تمام کنترل شده می باشد که به دو سر بار متصل می باشند معمولا" در محرکهای با سرعت متغییر و قدرت زیاد بکار می روند . ولتاژ متوسط خروجی هر کدام بستگی به زاویه آتش آن دارد . اگر 1∂ و 2∂ را زاویه آتش هر کدام بنامیم زاوایای تأخیر طوری کنترل می شوند که یک کونورتور یکسو کننده و کونورتور دیگری بصورت اینورتر عمل خواهد کرد . ساختار کونورتورها به گونه ای است که به علّت عدم هم فازی خروجی دو کونورتور همیشه یک اختلاف ولتاژ داریم که موجب ایجاد جریان چرخشی می شود جریان چرخشی به زاویه تأخیر بستگی دارد.در حالت کلی می تواند کونورتورهای دو تایی بدون جریان چرخشی نیز طراحی شوند . در صورت استفاده از مطالب بالا در سیستم های سه فازه کونورتورهای سه فازه خواهیم داشت . در طراحی مدارهای کونورتور تعیین مقادیر نامی تریستورها و دیودها ،زاویه کنترل،زاویه تأخیر فاز ،طراحی فیلترهای ورودی و خروجی مهم است. ولتاژ خروجی و عملکرد کنورتورها تحت تأثیر اندوکتانس بار و منبع تغییرات زیادی خواهد داشت . باید توجه شود که افت ولتاژ ناشی از اندوکتانس منبع مشابه آن چیزی است که در یکسو کننده ها بیان شد و به کنترل فاز بستگی ندارد .امّا زاویه هم پوشانی یا زاویه کوموتاسیون در اثر زاویه تأخیر تغییر می کند . یعنی با افزایش زاویه تأخیر زاویه هم پوشانی کوچکتر خواهد شد . در حین کوموتاسیون با افزایش ولتاژ فاز زمان لازم برای کوموتاسیون کوچکتر خواهد شد . برای تحلیل کونورتورها از روش سری فوریه استفاده می شود . ضریب قدرت ورودی که وابسته به بار است قابل تصحیح می باشد . با کوموتاسیونهای اجباری ،ضریب قدرت بیشتر بهبود می یابد و هارمونیهای درجۀ پائین معینی می تواند کاهش یافته یا حذف گردد. کلیدهای استاتیک : از عناصر الکترونیک صنعتی برای قطع و وصل استفاده می کنیم ، مزایائی از قبیل سرعت کلید زنی بسیار بالا عدم وجود قطعات متحرک ،عدم وجود قطعات مکانیکی نداشتن جرقۀ، نداشتن صدا . کلیدهای استاتیکی را می توان به دو دسته ac و dc طبقه بندی کرد و خود کلیدهای ac را به دو دسته تک فاز و سه فاز می توان تقسیم کرد در کلیدهای ac کوموتاسیون از نوع خط و سرعت کلید زنی توسط فرکانس منبع مشخص خواهد شد . کلیدهای dc از نوع کوموتاسیون اجباری و سرعت کلید زنی آنها بستگی به ساختار مدار کوموتاسیون دارد.در کلیدهای ac کم قدرت از ترایاک می توان استفاده کرد و در کلیدهای ac پر قدرت از 2 scr که پشت به پشت هم متصل شده اند گاهی اوقات برای محافظت برای هر تریستور یک دیود به صورت موازی در نظر گرفته می شود که به این ساختار کلید دو جهته گفته می شود . روش دیگر استفاده از تریستور بکارگیری آن در یک پل دیودی می باشد کاربردهای 3 فاز این کلیدها مانند معکوس کنندهای 3 فاز و تغییر شین می باشد . منظور از تغییر شین این است که توان الکتریکی را از منابع مختلف برای یک بار تهیه کنیم . کلیدهای dc : در مورد کلیدهای dc از ترانزیستورهای قدرت نیز می توان استفاده کرد . چنانچه از تریستور استفاده کنیم مدار کوموتاسیون یک جزء جدا نشدنی از کلید است .در مورد بارهای سلفی وجود دیود هرز گرد الزامی است . در کاربردهای با ولتاژ بسیار بالا مثل راکتورهای جوش هسته ای می توان از کلیدهای dc استفاده کرد . برای قدرت های پائین به منظور حذف مدار کوموتاسیون می توان از gto و کلیدهای dc استفاده کرد . رله های حالت جامد ssr : ssr ها جایگزین مناسبی برای کنتاکتورها هستند . برای کاربردهای ac ترایاک و تریستور در آنها استفاده می شود و برای کاربردهای dc انواع ترانزیستورهای قدرت استفاده می شود . فرمان به این کلیدها توسط کوپلاژ نوری ، ترانسفومری امکان پذیر است . طراحی کلیدهای استاتیک : محدودۀ ولتاژ و جریان بیش از یک آمپر نیز در بازار در دست رس است . 50 یا 100 آمپر . برای سفارش یک کلید استاتیک نیاز است که ولتاژ منبع از حیث نوع و اندازه ، قدرت بار، نوع بار مشخص بشود. با توجه به نوع شبکه ، ولتاژ معکوس ماکزیمم نیز باید محاسبه شود . در صورت بکارگیری ssr ها در تابلوهای کنترل کننده های صنعتی مسئله مهم دفع حرارتی می باشد که فضای لازم برای این منظور در تابلو باید در نظر گرفت . ssrها ی بسیار کوچک نیز ساخته شده اند که واسطه هایی بین سیستم های کنترل دیجیتالی می باشند. کنترل کننده های ولتاژ ac : اگر یک کلید استاتیک بین منبع ac و بار قرار بگیرد توان تحویلی به بار را می توان با تغییر مقدار موثر ولتاژ کنترل کرد. شکل (51) این مطالب را نشان می دهد . با کنترل زاویه ∂ انرژی تحویلی را می توان کنترل کرد ،به این روش کنترل فاز می گویند در کنترل فاز کلیدهای استاتیک در قسمتی از هر سیکل ولتاژ ورودی را به منبع منتقل می کند .عمل سوئیچینگ که در لحظه آلفا اتفاق می آفتد موجب بروز هارمونیهای زیادی در شبکه برق می شود در صورتیکه که توان بار بالا باشد این پدیده شدیدتر است . کوموتاسیون بکار رفته در این نوع از کلیدها کوموتاسیون خط خواهد بود. کنترل قطع و وصل : اصول این روش مانند شکل (52) است این نوع کنترل در مصارفی که اینرسی مکانیکی و یا ثابت زمانی حرارتی زیاد باشد مثل کنترل حرارت هیترهای صنعتی ،کنترل سرعت موتورهای نیمه سنگین و سنگین بکار میرود. در این روش نقاط عبور از صفر را به عنوان نقطه سوئیچینگ انتخاب می کنیم . حسن انتخاب این نقاط این است که در این لحظات شبکه حداقل انرژی خود را خواهد داشت . بنابراین هارمونیهای ناشی از کلید زنی به میزان بسیار زیادی کاهش خواهد یافت . مسئلۀ مهم در این نوع ازکنترل کننده های قطع و وصل آشکار سازی لحظات عبور از صفر می باشد برای این منظور مدارهای یکپارچه یا ic ساخته شده است که در درون خود مقایسه کننده و مدارهای آشکار ساز دارد مثلcac 50 ic که برای بارهای مقاومتی مورد استفاده قرار می گیرد. کنترل کننده یک جهتی به علت مشکلی که در پالس گیت خواهیم داشت دارای مولفۀهای dc خواهد بود .وجود مولفۀ dc موجبات اشباع هسته های آهنی در ترانسفورمر و موتورها خواهد شد.برای حذف این اثر از کنترل کننده های دو جهتی استفاده می شود در واقع این کنترل کننده ها بطور دقیق در هر دو نیم سیکل عمل برش را انجام می دهند .بنابراین مولفۀ dc تقریبا" صفر خواهد شد. نوع باری که بکار میبریم بر روی عمل کلید زنی کلیدهای استاتیکی تأثیر خواهد داشت که در یک حالت خیلی ساده آن را در مدارهای دیودی بررسی کردیم .به هر حال ترکیبی از آنچه قبلا" بیان شد و عمل کلید زنی تریستور موجب پدید آمدن آثار غیر خطی در جریان تریستورها می شود مدار کنترل کننده تمام موج یکی از متداولترین مدارهای مورد استفاده می باشد. در سیستم های سه فازه بررسی پیچیده تر از سیستم های تک فازه می باشد و المانهای قدرت کنترل کننده دو جهتی بصورت گروهی کنترل می شوند و در آن تمام تریستورها به عنوان یک واحد بکار گرفته می شوند .جریانهای خط و یا ولتاژها به زاویه تأخیر بستگی دارد و مقادیر موثر آن با حل عددی یا تحلیل فوریه بدست می آید .حتی در بعضی از مدارها نا پیوستگی هایی در جریان یا ولتاژخط خواهیم داشت . یکی از کنترل کننده های سه فازه سه تریستوری ،کنترل کننده چند وجهی می باشد در این حالت سه تریستور در بازوهای مثلث قرار گرفته اند. سیکلو کونورتور : کنترل کننده های ولتاژ ac که تا کنون بررسی کردیم فرکانس آنها ثابت بوده و دامنه هارمونیها در صورت داشتن ولتاژ خروجی پائین مقدار زیادی است .در سیکلو کونورتورها ولتاژ خروجی متغییر با فرکانس متغییر استفاده می شود .ابتدا تبدیل ac به dc متغییر و سپسdc بهac متغییر در فرکانس متغییر با وجود این روش سیکلو کونورتور یک تغییر دهنده مستقیم فرکانس است که توان ac در یک فرکانس مشخص را توسط مدارهایی که در آن از عناصر الکترونیک قدرت استفاده می کنند بصورت ac بهac تبدیل می کند . اهمیت سیکلو کونورتورها در این است که 1_ کوموتاسیون را بطور طبیعی انجام می دهند 2_ حداکثر فرکانس خروجی آنها کسری از فرکانس منبع است . کاربرد مهم سیکلوکونورتورها : موتورهای ac با توان بالا در سرعت پائین _ جایگزینی راه اندازی اینورتری موتورهای ac بکارگیری سیکلوکونورتورها باعث کاهش هارمونیها،بالا رفتن راندمان و حرکت آرامتر موتورها می شود .سیکلوکونورتورها را می توانیم سه فاز و تک فاز اجرا کنیم که معمولا" سه فاز آنها کابرد صنعتی تری دارند نسبت به تک فازها. ولتاژ خروجی در آنها کاملا" سینوسی نیست .ضریب قدرت ورودی به زاویه تأخیر تریستورها بستگی دارد و مخصوصا" در محدودۀ پائین ولتاژخروجی ضعیف است .برای طراحی سیکلوکونورتورها المانهای قدرت باید در بدترین شرایط طراحی شوند . فیلترهای ورودی و خروجی نیز در بدترین شرایط طراحی می شوند .زاویه تأخیر در بدترین شرایط باید تعیین شود .کوموتاسیون سیکلوکونورتورها اجباری است . اثرات اندوکتانس منبع و بار ،بخصوص اندوکتانس بار نقش مهمی در عملکرد کنترل کننده های توان ایفا می کنند .ضریب قدرت ورودی کونورتور به ضریب قدرت بار بستگی دارد . چاپرهایdc : در بسیاری از کابردهای صنعتی لازم است که یک منبع ولتاژ dc ثابت به یک منبع dc متغییر تبدیل شود . به این منظور از مداری که به چاپر معروف است استفاده می شود .شکل(53) اساس کار یک چاپر را نشان می دهد . چاپر را می توان معادل dc یک ترانس ac دانست . در کنترل موتورهای کششی واگن های کوچک معادن _ جرثقیل ها و از این قبیل موارد استفاده می شود . این وسلیه دارای شتابی نرم،راندمان بالا ،پاسخ دینامیکی صحیح می باشد. چهاپرها در ترمزهای ریجنر تیو ) regenerativ )برای بازگردانیدن انرژی به منبع قابل استفاده است . چاپرها در رگلاتورهای ولتاژdc استفاده می شوند. در مدارهایی که نشان دادیم کلید میتواند یک المان الکترونیک قدرت از قبیل bjt ، mosfet ، gto تریستور با کوموتاسیون اجباری باشد. ولتاژ خروجی را می توان با سرعت سوئیچینگ المان الکترونیک قدرت کنترل کرد.بر این اساس چاپرها به 2 دسته تقسیم می شوند .یک چاپرهای با کار در فرکانس ثابت : در این حالت عمل سوئیچینگ موجب تغییر عرض پالس می شود این نوع کنترل به کنترل pwm مشهور است نوع دوم : کار در فرکانس متغییر ،در این نوع که به مدولاسیون فرکانس مشهور است ،فرکانس عمل چاپری تغییر می کند برای اینکه محدودۀ کاملی از تغییرات ولتاژ داشته باشیم فرکانس چاپر باید در این روش در یک محدودۀ گسترده تغییر کند .این نوع کنترل، هارمونیهائی در فرکانسهای غیر منتظره تولید می کنند و طراحی فیلتر را برای آن دشوار می کنند . اثرات بار گذاری برروی چاپرها : از آنجائیکه یک المان الکترونیک قدرت با سرعت بالا قطع و وصل می شود نوع بار بسیار مهم است . همان گونه که در بخش مدارهای دیودی بررسی شد محدودیتهایی که راکتانس بار و منبع تولید می کنند در اینجا با شدت بیشتری مطرح است به این منظور از هر گونه قرار دادن سلف سری بصورت ناخواسته در مدار باید جلوگیری کرد. رگلاتورهای چاپری در وضعیت سوئیچینگ: برای تأمین یک ولتاژ dc معمولا" بصورت تنظیم نشده است و تبدیل آن ولتاژ dc تنظیم شده استفاده می شود .برای انتقال انرژی بین دو منبع dc مورد استفاده قرار می گیرد عمل تنظیم توسط مدولاسیون عرض پالس در یک فرکانس ثابت انجام می شود و المان کلید زنی معمولا" یک ترانزیستور قدرت است .خروجی چاپرهای dc با بار مقاومتی گسسته بوده و دارای هارمونی است .برای کاهش آن از فیلتر lc استفاده می شود.این نوع ویبراتورها بصورت تجاری نیز در ic ها وجود دارد. رگلاتورهای کلید زن به چهار صورت وجود دارد .رگلاتورهای کاهنده رگلاتورهای افزاینده ،رگلاتورهای ترکیبی ،کاهنده و افزاینده و رگلاتورهای cuk رگلاتورهای کاهنده : در این نوع رگلاتورها ولتاژ خروجی کمتر از ورودی است و در آن از ujt استفاده می شود .این رگلاتورها ساده ،ارزان و دارای راندمان بالایی است .جریان ورودی در اثر عمل سوئیچینگ گسسته می باشد بنابراین یک فیلتر در ورودی آن همواره لازم است. رگلاتورهای افزاینده : همانگونه که از نام آن پیداست ،در این رگلاتورها ولتاژ خروجی از بیشتر است و در آنها از یک mosfet قدرت استفاده می شود .افزایش ولتاژ بدون ترانسفورمر انجام می شود .جریان ورودی پیوسته است ،ولتاژ خروجی حساسیت زیادی نسبت به تغییرات سیکل کار دارد . پیک جریان گذرنده از ترانزیستور مقدار بزرگی است .چون ترانزیستور با بار موازی می شود حفاظت کردن از آن بخصوص در هنگام اتصال کوتاه دشوارتر است . رگلاتورهای ترکیبی : این رگلاتورها می تواند ولتاژ خروجی آن در دو حالت کاهنده و یا افزاینده انتخاب شود .پلاریته ولتاژ خروجی مخالف پلاریته ولتاژ ورودی است به همین دلیل به آن رگلاتور وارون ساز نیز گفته می شود . راندمان بالایی دارد و به علت سری قرار گرفتن ترانزیستور bjt حفاظت خروجی در مقابل اتصال کوتاه به سادگی امکان پذیر است.جریان ورودی ناپیوسته با پیک بزرگ روی ترانزیستور خواهیم داشت . رگلاتورهای cuk : این رگلاتورها نام خود را از مخترعش گرفته است و از دسته رگلاتورهای ترکیبی است و بر پایه خاصیت انتقال انرژی خازنی ساخته شده است.به همین سبب جریان ورودی آن پیوسته می باشد. تلفات کلید زنی بسیار کم و راندمان آن بسیار زیاد است. در چهار رگلاتور بررسی شده فقط از یک ترانزیستور استفاده کردیم و برای انتقال انرژی به سلف یا خازن نیاز داریم .به همین دلیل این رگلاتورها در حدود چندده وات توان دارند ( 50 الی 60 وات ) در جریانهای بالا ،بالا رفتن تلفات باعث کاهش راندمان می شود .عملا" در قدرتهای بالا از تبدیل چند مرحله ای استفاده می شود.که در طی آن یک ولتاژ dc توسط اینورتر به ac تبدیل می شود .خروجی ac توسط ترانسفورماتور نقش ایزوله کننده را نیز بر عهده دارد و در طبقه نهایی توسط یکسو سازها به dc تبدیل می شود.منابع تغذیه سوئیچینگ از این نوع تکنولوژی بهره می برند. مدارهای چاپری تریستوری : کلید الکترونیک قدرت در آنها یک تریستور است.نقطه اساسی،خاموش کردن تریستور است که می بایست با کوموتاسیون اجباری انجام شود.کاربرد مدارهای چاپری تریستوری در توان های بالا و برای موتورهای کششی محدود شده است .از انواع کوموتاسیون هایی که می دانیم ،چاپر با کوموتاسیون ضربه ،چاپر با پالس تشدیدی،کاربرد بیشتری دارد . در کوموتاسیون با پالس تشدیدی به دلیل خاموش شدن آرام تریستورها به کوموتاسیون نرم نیز مشهور است. طراحی چاپرها : برای طراحی چاپرها ،قاعدۀ خاصی وجود ندارد.طراح امکان انتخاب مقادیر زیادی برای سلف و خازن مدار تحت انتخاب تریستورها دارد.بطور کلی مراحل زیر را می توان برشمارد تشخیص مراحل کاری مدار چاپر ،تعیین مدارهای معادل الکتریکی برای مراحل مذکور محاسبه جریانها و ولتاژها برای هر مرحله _ تعیین شکل موج جریانها و ولتاژها برای هر مرحله،محاسبه و تعیین المانهای کوموتاسیون با این شرط که زمان کافی برای خاموش کردن تریستور اصلی را تعیین کند.مخصوصا" در کوموتاسیون تشدیدی زمان قطع به ولتاژ خازن کوموتاسیون بستگی دارد و مرحله نهایی ،تعیین مقادیر نامی لازم برای المانهای قدرت و طراحی فیلتر مورد نیاز نکته ای که باید در نظر گرفت این است که برای کاهش اندازۀ فیلترها و برای پائین آوردن جریان بار فرکانس کار چاپر باید زیاد باشد از طرفی در چاپرهای تریستوری که برای قدرت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند عناصر مدار کوموتاسیون محدودیتهایی برای بالا بردن فرکانس چاپر ایجاد می کند. اینورتر : کونورتورها یا مبدلهای dc به ac را اینوتر می نامند و کار آن عبارتست از تغییر ولتاژ ورودی dc که منجر به تغییر ولتاژ ورودی ac در دامنه و فرکانس مورد نظر خواهد شد . ولتاژ خروجی می تواند در یک فرکانس ثابت یا متغییر دارای دامنه ثابت یا متغییر باشد.ولتاژ خروجی متغییر با تغییر ولتاژ ورودی dc و نگه داشتن ضریب تقویت اینورتر بصورت ثابت می تواند بدست آید.از طرف دیگر اگر ولتاژ ورودی dc ثابت و غیر قابل کنترل باشد می توان ولتاژ خروجی متغییر را با تغییر ضریب تقویت اینورتر بدست آورد که معمولا" با کنترل مدولاسیون pwm انجام می شود.نسبت ولتاژ خروجی ac به ولتاژ ورودی dc را ضریب تقویت اینورتر می گویند .سعی می شود که شکل موج ولتاژ خروجی اینورتر سینوسی باشد. برای مصارف قدرت پائین نوع مربعی یا شکل سینوسی نیز قابل قبول است .وجود هارمونیها ناشی از کلید زنی در اینورترها نیز قابل ملاحظه است.با در اختیار داشتن عناصر نیمه هادی قدرت با سرعت بالا می توان هارمونیهای ولتاژ خروجی را با روشهای کلید زنی کاهش داد . کاربرد اینورترها : در موتورهای ac با سرعت متغییر کوره های القایی،ups ها ،منبع تغذیه اضطراری می باشد.ورودی آن می تواند یک باطری ،یک سولارسه یا منابع دیگر باشد.خروجی آن تک فاز 120 ولت 60 هرتز 220 ولت 50 هرتز 115 ولت 400 هرتز و در سیستم های سه فاز قدرت 50 هرتز 380 ولت 60 هرتز 208 ولت و 400 هرتز 200 ولت باشد از حیث فازی اینورترها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می شوند. از لحاظ کوموتاسیون تریستورها به چهار دسته بر حسب نوع کوموتاسیون که قبلا" بررسی کردیم تقسیم می شوند.اگر ولتاژ ورودی اینورتر ثابت باشد آن را اینورتر با تغذیه ولتاژ (vfi ) و اگر جریان ورودی ثابت باشد آن را اینورتر با تغذیه جریان ( cfi ) می نامیم. اگر ولتاژ ورودی قابل کنترل باشد به آن اینورتر dc متغییر می گویند. اصول عملکرد : اینورترها شامل دو چاپر هستند و بجای ترانزیستور می توان از ( gto ) یا تریستورهای با کوموتاسیون اجباری استفاده کرد.خروجی یک اینورتر شامل هارمونیهای معینی است و کیفیت یک اینورتر به بررسی پارامترهای تأثیر گذار بر روی هارمونیها بستگی دارد . روشهایی مختلفی برای کنترل ولتاژ آنها وجود دارد که روش pwms موثر ترین روش برای این منظور است . اینورترهای تشدیدی : معمولا" در فرکانسهای بالا که با ولتاژ خروجی ثابت لازم است استفاده می شود .با پیشرفت در ساخت ترانزیستوری سریع و gto ها تنها در قدرتهای بسیار زیاد از تریستور با کوموتاسیون اجباری استفاده می شود . طراحی یک مدار اینورتری : تعیین مقادیر نامی ولتاژ و جریان المانهای قدرت ،تعیین نوع اینورتر ،بدست آوردن رابطه ای برای جریان و ولتاژ اینورتر _ تعیین فیلتر lc مناسب از مراحل طراحی اینورتر می باشد.
قسمتی از محتوی متن پروژه میباشد که به صورت نمونه ، بعد از پرداخت آنلاین در فروشگاه فایل آنی فایل را دانلود نمایید .
پرداخت آنلاین و دانلود در قسمت پایین



دریافت فایل
جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید





مقاله


پاورپوینت


فایل فلش


کارآموزی


گزارش تخصصی


اقدام پژوهی


درس پژوهی


جزوه


خلاصه


طرح لایه باز برچسب گلاب جدید

دانلود مقاله نقش هیات مدیره در مدیریت ریسک در

طرح توجیهی شركت كارخانجات پارس دارو (سهامي خاص) (2)

اقدام پژوهی معلم پایه سوم ابتدایی چگونه توانستم

مقاله درباره گویش

تحقیق درباره بزهکاری 49 ص

تیره Fabaceae

شش سيگما

تحقیق درباره بزهکاری 49 ص

رقص عقاب ها