Aká je funkcia tyristora v elektrických obvodoch?
V oblasti elektrotechniky je tyristor kľúčovým komponentom, ktorý hrá dôležitú úlohu v mnohých elektrických obvodoch. Ako dodávateľ elektrických súčiastok som bol na vlastnej koži svedkom rozmanitých aplikácií a funkcií tyristorov, ktoré už desaťročia napájajú širokú škálu elektrických zariadení a systémov. V tomto blogu sa ponorím do toho, čo je tyristor, jeho rôzne typy a čo je najdôležitejšie, jeho funkcie v elektrických obvodoch.
Čo je to tyristor?
Tyristor je polovodičové zariadenie so štyrmi vrstvami striedajúcich sa materiálov typu P a typu N, ktoré tvoria tri PN prechody. Je to bistabilný spínač, čo znamená, že má dva stabilné stavy: stav OFF (nevodivý) a stav ON (vodivý). Akonáhle je tyristor spustený do stavu ON, zostáva vodivý aj po odstránení spúšťacieho signálu, kým prúd, ktorý ním preteká, neklesne pod určitú hodnotu nazývanú prídržný prúd.
Najbežnejším typom tyristora je kremíkový riadený usmerňovač (SCR), ktorý je široko používaný v aplikáciách riadenia výkonu. Medzi ďalšie typy patrí hradlový - vypínaný tyristor (GTO), TRIAC a svetlom aktivovaný SCR (LASCR). Každý typ má svoje vlastné jedinečné vlastnosti a funkcie, ale všetky zdieľajú základné spínacie vlastnosti tyristorov.
Typy tyristorov a ich aplikácie
Kremík – riadený usmerňovač (SCR)
SCR je najzákladnejší a najrozšírenejší typ tyristora. Používa sa hlavne na rektifikáciu a reguláciu výkonu. V obvode usmerňovača môže SCR konvertovať striedavý prúd (AC) na jednosmerný prúd (DC). Na rozdiel od jednoduchého diódového usmerňovača môže SCR riadiť množstvo energie dodávanej do záťaže nastavením uhla zapaľovania, čo je bod v cykle striedavého prúdu, v ktorom sa SCR spustí do vedenia.
Napríklad v systéme riadenia rýchlosti motora možno SCR použiť na reguláciu napätia aplikovaného na motor, čím sa riadi jeho rýchlosť. SCR umožňuje efektívne a presné riadenie výkonu, ktoré je nevyhnutné v mnohých priemyselných a spotrebiteľských aplikáciách.
Brána - Vypnúť - Vypnúť tyristor (GTO)
GTO je špeciálny typ tyristora, ktorý je možné vypnúť privedením záporného hradlového prúdu okrem zapnutia aj kladným hradlovým prúdom. Táto možnosť vypnutia ho robí vhodným pre aplikácie, kde sa vyžaduje rýchle spínanie, ako napríklad vo vysokovýkonných jednosmerných obvodoch a aplikáciách pulzného napájania.
Vo vysokovýkonnom jednosmernom pohonnom systéme je možné použiť GTO na riadenie toku energie do motora, čo umožňuje rýchle zrýchlenie a spomalenie. Môže byť tiež použitý v napájacích zdrojoch pre urýchľovače častíc a iné vysokoenergetické zariadenia.
TRIAK
TRIAC je obojsmerný tyristor, ktorý môže viesť prúd v oboch smeroch. Bežne sa používa v aplikáciách riadenia striedavého prúdu, ako sú stmievače svetla a regulátory otáčok motora. Na rozdiel od SCR, ktorý môže viesť prúd iba v jednom smere, môže TRIAC riadiť výkon v striedavom obvode bez potreby zložitých usmerňovacích a inverzných obvodov.
Napríklad v stmievači svetla pre domácnosť možno použiť TRIAC na zmenu množstva energie dodávanej do žiarovky, čo umožňuje užívateľovi upraviť jas. TRIAC poskytuje jednoduché a nákladovo efektívne riešenie pre riadenie napájania striedavým prúdom.
Svetlo – aktivovaný SCR (LASCR)
LASCR sa spúšťa do vedenia skôr svetlom ako signálom elektrického hradla. Často sa používa v aplikáciách, kde sa vyžaduje elektrická izolácia, ako napríklad vo fotokopírovacích strojoch, tlačiarňach a optických komunikačných systémoch.
V optickom komunikačnom systéme môže byť LASCR použitý na konverziu optických signálov na elektrické signály, čím poskytuje spoľahlivý a efektívny spôsob prenosu údajov na veľké vzdialenosti.
Funkcie tyristorov v elektrických obvodoch
Ovládanie napájania
Jednou z primárnych funkcií tyristorov v elektrických obvodoch je riadenie výkonu. Nastavením uhla zapaľovania tyristora je možné presne regulovať množstvo energie dodávanej do záťaže. To je užitočné najmä v aplikáciách, kde sa vyžaduje premenlivý výkon, ako napríklad pri riadení otáčok motora, vykurovaní a ovládaní osvetlenia.
Napríklad v priemyselnom vykurovacom systéme je možné použiť tyristor na riadenie výkonu dodávaného do vykurovacích telies, čím sa zabezpečí udržiavanie teploty na požadovanej úrovni. To nielen zlepšuje energetickú účinnosť, ale aj predlžuje životnosť vykurovacích telies.
Rektifikácia
Tyristory možno použiť ako usmerňovače na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd. Ako už bolo spomenuté, SCR možno použiť v obvode usmerňovača na zabezpečenie premenlivého jednosmerného výstupného napätia riadením uhla zapaľovania. To je dôležité v aplikáciách, ako sú nabíjačky batérií, zdroje jednosmerného prúdu a nabíjacie stanice elektrických vozidiel.
V nabíjačke batérií je možné použiť usmerňovač na báze SCR na efektívne nabíjanie batérie úpravou nabíjacieho prúdu podľa stavu nabitia batérie.
Regulácia napätia
Tyristory je možné použiť aj na reguláciu napätia v elektrických obvodoch. Riadením vodivosti tyristora môže byť napätie na záťaži udržiavané na konštantnej úrovni. To je rozhodujúce v aplikáciách, kde sa vyžaduje stabilné napätie, ako napríklad v elektronických zariadeniach a energetických systémoch.
Napríklad v napäťovo regulovanom napájacom zdroji je možné použiť tyristor na kompenzáciu zmien vstupného napätia, čím sa zabezpečí, že výstupné napätie zostane konštantné.
Prepínanie
Tyristory sú vynikajúce spínacie zariadenia vďaka svojej schopnosti rýchlo meniť stavy ON a OFF. Môžu byť použité na spínanie vysokovýkonných záťaží v elektrických obvodoch, ako sú motory, ohrievače a osvetľovacie systémy.
V riadiacom obvode motora možno na spustenie, zastavenie a zmenu smeru motora použiť tyristor. Vysoká rýchlosť spínania tyristorov umožňuje rýchlu odozvu a presné ovládanie motora.
Príklady zo skutočného sveta
Pozrime sa na niektoré reálne príklady použitia tyristorov. V automobilovom priemysle sa tyristory používajú v rôznych elektrických systémoch. Napríklad,DAF 2184202 Vodné čerpadlo, s elektromagnetickou spojkoumôže použiť tyristor na riadenie výkonu a spínanie. Vodné čerpadlo je dôležitou súčasťou chladiaceho systému motora a tyristor pomáha zabezpečiť, aby čerpadlo fungovalo efektívne riadením dodávaného výkonu.
Ďalším príkladom jeDaf 1622831, 1447928 Ventil na reguláciu tlaku paliva. V tomto systéme je možné použiť tyristor na reguláciu napätia dodávaného do ventilu, ktorý zase riadi tlak paliva v motore. To je rozhodujúce pre správnu činnosť motora a pre dosiahnutie optimálnej spotreby paliva.
TheSnímač teploty Daf 1782431môže tiež obsahovať tyristor vo svojom elektrickom obvode. Tyristor možno použiť na riadenie napájania snímača, čím sa zabezpečí, že bude pracovať v príslušnom teplotnom rozsahu a poskytne presné meranie teploty.
Kontakt pre nákup a vyjednávanie
Ak potrebujete kvalitné elektrické súčiastky, vrátane tyristorov a iných komponentov, ako sú tie vyššie uvedené, neváhajte nás kontaktovať. Zaviazali sme sa poskytovať vám spoľahlivé produkty a profesionálne služby. Či už ste výrobca OEM, poskytovateľ služieb údržby alebo jednotlivec, ktorý hľadá špecifické elektrické diely, máme inventár a odborné znalosti, ktoré vyhovujú vašim potrebám. Obráťte sa na nás a začnime diskutovať o vašich požiadavkách.
Referencie
- Schilling, DL, & Belove, C. (1979). Elektrické obvody: diskrétne a spojité. McGraw - Hill.
- Rashid, MH (2019). Výkonová elektronika: obvody, zariadenia a aplikácie. Pearson.
- Millman, J., & Grabel, A. (1987). Mikroelektronika. McGraw - Hill.
