مرحل الحالة الصلبة: الأنواع ، والتطبيقات العملية ، ومخططات الأسلاك

دارلينجتون الترانزستور

إذا كان الحمل قويًا جدًا ، فيمكن أن يصل التيار من خلاله
عدة أمبير. بالنسبة للترانزستورات عالية الطاقة ، فإن المعامل $ \ beta $ can
تكون غير كافية. (علاوة على ذلك ، كما يتضح من الجدول ، للأقوياء
الترانزستورات ، إنها صغيرة بالفعل.)

في هذه الحالة ، يمكنك استخدام سلسلة من اثنين من الترانزستورات. الأول
يتحكم الترانزستور في التيار الذي يتحول إلى الترانزستور الثاني. مثل
تسمى دائرة التبديل بدائرة دارلينجتون.

في هذه الدائرة ، يتم ضرب معاملات $ \ beta $ الخاصة بالترانزستورات ، والتي
يسمح لك بالحصول على معامل نقل تيار مرتفع للغاية.

لزيادة سرعة إيقاف تشغيل الترانزستورات ، يمكنك توصيل كل منها
باعث وقاعدة المقاوم.

يجب أن تكون المقاومة كبيرة بما يكفي حتى لا تؤثر على التيار
قاعدة - باعث. القيم النموذجية هي 5 ... 10 كيلو أوم للجهود 5 ... 12 فولت.

تتوفر ترانزستورات دارلينجتون كجهاز منفصل. أمثلة
يتم عرض هذه الترانزستورات في الجدول.

نموذج	$ \ بيتا $	$ \ max \ I_ {k} $	$ \ max \ V_ {ke} $
KT829V	750	8 أ	60 فولت
BDX54C	750	8 أ	100 فولت

خلاف ذلك ، يظل تشغيل المفتاح كما هو.

سائق FET

إذا كنت لا تزال بحاجة إلى توصيل الحمل بالترانزستور ذي القناة n
بين البالوعة والأرض فهناك حل. يمكنك استخدام جاهزة
الدائرة المصغرة - سائق الكتف العلوي. أعلى - لأن الترانزستور
في الاعلى.

يتم أيضًا إنتاج محركات الكتفين العلوي والسفلي (على سبيل المثال ،
IR2151) لبناء دائرة دفع وسحب ، ولكن للتبديل البسيط
الحمل غير مطلوب. هذا ضروري إذا كان لا يمكن ترك الحمولة
"علق في الهواء" ، لكن يجب أن تسحبه إلى الأرض.

ضع في اعتبارك دائرة السائق عالية الجانب باستخدام IR2117 كمثال.

الدائرة ليست معقدة للغاية ، ويسمح استخدام السائق أكثر
الاستخدام الفعال للترانزستور.

حماية تداخل التيار المستمر

طعام منفصل

تتمثل إحدى أفضل الطرق للحماية من تداخل الطاقة في تشغيل أجزاء الطاقة والمنطق من مصادر طاقة منفصلة: مصدر طاقة جيد منخفض الضوضاء لوحدة التحكم الدقيقة والوحدات / المستشعرات ، وواحد منفصل لجزء الطاقة. في الأجهزة المستقلة ، في بعض الأحيان يضعون بطارية منفصلة لتشغيل المنطق ، وبطارية قوية منفصلة لجزء الطاقة ، لأن استقرار العملية وموثوقيتها مهمان للغاية.

قمع شرارة دارات التيار المستمر

عندما تفتح نقاط التلامس في دائرة إمداد الطاقة للحمل الاستقرائي ، يحدث ما يسمى بالاندفاع الاستقرائي ، والذي يؤدي بحدة إلى زيادة الجهد في الدائرة إلى النقطة التي يمكن أن ينزلق فيها القوس الكهربائي (الشرارة) بين ملامسات المرحل أو تحول. لا يوجد شيء جيد في القوس - إنه يحرق الجزيئات المعدنية من جهات الاتصال ، والتي بسببها تبلى وتصبح غير صالحة للاستعمال بمرور الوقت. كما أن مثل هذه القفزة في الدائرة تؤدي إلى اندفاع كهرومغناطيسي يمكن أن يؤدي إلى تداخل قوي في جهاز إلكتروني ويؤدي إلى حدوث أعطال أو حتى تعطل! أخطر شيء هو أن السلك نفسه يمكن أن يكون حملاً استقرائيًا: ربما تكون قد رأيت كيف يضيء مفتاح الضوء العادي في الغرفة. المصباح الكهربائي ليس حملاً حثيًا ، لكن السلك المؤدي إليه به محاثة.

للحماية من انبعاثات EMF ذاتية الحث في دائرة التيار المستمر ، يتم استخدام صمام ثنائي عادي ، مثبت في حمل مضاد موازٍ وقريب منه قدر الإمكان. سوف يقوم الصمام الثنائي ببساطة بتقصير الانبعاث إلى نفسه ، وهذا كل شيء:

عندما يكون VD هو الصمام الثنائي الواقي ، فإن U1 عبارة عن مفتاح (ترانزستور ، مرحل) ، ويمثل R و L بشكل تخطيطي حملًا استقرائيًا.

يجب تثبيت الصمام الثنائي دائمًا عند التحكم في الحمل الاستقرائي (محرك كهربائي ، ملف لولبي ، صمام ، مغناطيس كهربائي ، ملف مرحل) باستخدام ترانزستور ، مثل هذا:

عند التحكم في إشارة PWM ، يوصى بتركيب ثنائيات عالية السرعة (على سبيل المثال ، سلسلة 1N49xx) أو ثنائيات Schottky (على سبيل المثال ، سلسلة 1N58xx) ، يجب أن يكون الحد الأقصى لتيار الصمام الثنائي أكبر من أو يساوي الحد الأقصى الحالي للحمل.

المرشحات

إذا تم تشغيل قسم الطاقة من نفس مصدر وحدة التحكم الدقيقة ، فإن تداخل مصدر الطاقة أمر لا مفر منه. أسهل طريقة لحماية MK من مثل هذا التداخل هي تزويد المكثفات بأقرب ما يمكن من MK: المنحل بالكهرباء 6.3V 470 uF (uF) والسيراميك عند 0.1-1 uF ، سوف يخففان قطرات الجهد القصيرة. بالمناسبة ، فإن المنحل بالكهرباء منخفض ESR سوف يتعامل مع هذه المهمة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

والأفضل من ذلك ، أن مرشح LC ، الذي يتكون من محث ومكثف ، سوف يتعامل مع ترشيح الضوضاء. يجب أن يؤخذ الحث بتصنيف في منطقة 100-300 μH وبتيار تشبع أكبر من تيار الحمل بعد المرشح. المكثف عبارة عن إلكتروليت بسعة 100-1000 فائق التوهج ، ويعتمد ذلك مرة أخرى على الاستهلاك الحالي للحمل بعد المرشح. اتصل بهذه الطريقة ، كلما اقتربنا من الحمل - كان ذلك أفضل:

يمكنك قراءة المزيد عن حساب المرشحات هنا.

تصنيف مرحلات الحالة الصلبة

تتنوع تطبيقات الترحيل ، وبالتالي ، يمكن أن تختلف ميزات تصميمها اختلافًا كبيرًا ، اعتمادًا على احتياجات دائرة تلقائية معينة. يتم تصنيف TSR وفقًا لعدد المراحل المتصلة ونوع تيار التشغيل وميزات التصميم ونوع دائرة التحكم.

حسب عدد المراحل المتصلة

تُستخدم مرحلات الحالة الصلبة في كل من الأجهزة المنزلية والأتمتة الصناعية بجهد تشغيل يبلغ 380 فولت.

لذلك ، تنقسم أجهزة أشباه الموصلات هذه ، حسب عدد المراحل ، إلى:

• على مرحلة واحدة؛
• ثلاث مراحل.

تسمح لك SSRs أحادية الطور بالعمل مع التيارات من 10-100 أو 100-500 أ.يتم التحكم فيها عن طريق إشارة تمثيلية.

يوصى بتوصيل الأسلاك ذات الألوان المختلفة بمرحل ثلاثي الأطوار حتى يمكن توصيلها بشكل صحيح عند تركيب الجهاز

مرحلات الحالة الصلبة ثلاثية الطور قادرة على تمرير التيار في نطاق 10-120 A. يفترض أجهزتها مبدأ التشغيل القابل للانعكاس ، والذي يضمن موثوقية تنظيم العديد من الدوائر الكهربائية في نفس الوقت.

في كثير من الأحيان ، يتم استخدام SSRs ثلاثية الطور لتشغيل محرك تحريضي. يتم تضمين الصمامات السريعة بالضرورة في دائرة التحكم الخاصة بها بسبب تيارات البدء العالية.

حسب نوع تيار التشغيل

لا يمكن تكوين مرحلات الحالة الصلبة أو إعادة برمجتها ، لذا لا يمكنها العمل بشكل صحيح إلا ضمن نطاق معين من المعلمات الكهربائية للشبكة.

اعتمادًا على الاحتياجات ، يمكن التحكم في SSRs بواسطة دوائر كهربائية بنوعين من التيار:

• دائم؛
• المتغيرات.

وبالمثل ، من الممكن تصنيف TTR ونوع جهد الحمل النشط. تعمل معظم المرحلات في الأجهزة المنزلية بمعلمات متغيرة.

لا يتم استخدام التيار المباشر كمصدر رئيسي للكهرباء في أي دولة في العالم ، لذلك فإن المرحلات من هذا النوع لها نطاق ضيق

تتميز الأجهزة ذات تيار التحكم المستمر بالاعتمادية العالية واستخدام الجهد من 3 إلى 32 فولت للتنظيم ، كما أنها تتحمل نطاق درجات حرارة واسع (-30 .. + 70 درجة مئوية) دون تغيير كبير في الخصائص.

المرحلات التي يتم التحكم فيها عن طريق التيار المتردد لها جهد تحكم يبلغ 3-32 فولت أو 70-280 فولت ، وتتميز بتداخل كهرومغناطيسي منخفض وسرعة استجابة عالية.

حسب ميزات التصميم

غالبًا ما يتم تثبيت مرحلات الحالة الصلبة في اللوحة الكهربائية العامة للشقة ، لذلك تحتوي العديد من الطرز على كتلة تثبيت للتركيب على سكة DIN.

بالإضافة إلى ذلك ، توجد مشعات خاصة بين TSR والسطح الداعم. إنها تسمح لك بتبريد الجهاز بأحمال عالية ، مع الحفاظ على أدائه.

يتم تثبيت المرحل على سكة DIN بشكل أساسي من خلال شريحة خاصة ، والتي لها أيضًا وظيفة إضافية - فهي تزيل الحرارة الزائدة أثناء تشغيل الجهاز

بين المرحل والمبدد الحراري ، يوصى بتطبيق طبقة من المعجون الحراري ، مما يزيد من منطقة التلامس ويزيد من انتقال الحرارة. هناك أيضًا TTRs المصممة للتثبيت على الحائط بمسامير عادية.

حسب نوع مخطط التحكم

لا يتطلب مبدأ تشغيل مرحل قابل للتعديل للتكنولوجيا دائمًا تشغيله الفوري.

لذلك ، طور المصنعون العديد من أنظمة التحكم في SSR المستخدمة في مختلف المجالات:

1. تحكم صفري. يفترض هذا الخيار للتحكم في مرحل الحالة الصلبة التشغيل فقط عند قيمة جهد تبلغ 0. ويستخدم في الأجهزة ذات الأحمال السعوية والمقاومة (السخانات) والحثية الضعيفة (المحولات).
2. فوري. يتم استخدامه عندما يكون من الضروري تشغيل التتابع فجأة عند تطبيق إشارة تحكم.
3. مرحلة. إنه ينطوي على تنظيم جهد الخرج عن طريق تغيير معلمات تيار التحكم. يتم استخدامه لتغيير درجة التسخين أو الإضاءة بسلاسة.

تختلف مرحلات الحالة الصلبة أيضًا في العديد من المعلمات الأخرى الأقل أهمية.

لذلك ، عند شراء TSR ، من المهم فهم مخطط تشغيل الجهاز المتصل من أجل شراء جهاز الضبط الأنسب له.

يجب توفير احتياطي طاقة ، لأن المرحل يحتوي على مورد تشغيلي يتم استهلاكه بسرعة مع الأحمال الزائدة المتكررة.

الغرض والأنواع

مرحل التحكم الحالي هو جهاز يستجيب للتغيرات المفاجئة في حجم التيار الكهربائي الوارد ، وإذا لزم الأمر ، يقوم بإيقاف تشغيل الطاقة إلى مستهلك معين أو نظام إمداد الطاقة بالكامل. يعتمد مبدأ التشغيل على مقارنة الإشارات الكهربائية الخارجية والاستجابة اللحظية إذا لم تتطابق مع معلمات تشغيل الجهاز. يتم استخدامه لتشغيل المولد والمضخة ومحرك السيارة والأدوات الآلية والأجهزة المنزلية والمزيد.

هناك أنواع من أجهزة التيار المباشر والمتناوب:

1. متوسط؛
2. محمي؛
3. قياس؛
4. الضغط؛
5. زمن.

يتم استخدام جهاز وسيط أو مرحل تيار أقصى (RTM ، RST 11M ، RS-80M ، REO-401) لفتح أو إغلاق دوائر شبكة كهربائية معينة عند الوصول إلى قيمة تيار معينة. غالبًا ما يستخدم في الشقق أو المنازل من أجل زيادة حماية المعدات المنزلية من الجهد والتيار الكهربائي.

يعتمد مبدأ تشغيل الجهاز الحراري أو الواقي على التحكم في درجة حرارة ملامسات جهاز معين. يتم استخدامه لحماية الأجهزة من ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال ، إذا ارتفعت درجة حرارة المكواة ، فسيقوم هذا المستشعر تلقائيًا بإيقاف تشغيل الطاقة وتشغيلها بعد أن يبرد الجهاز.

يساعد مرحل ثابت أو قياس (REV) على إغلاق ملامسات الدائرة عند ظهور قيمة معينة للتيار الكهربائي.والغرض الرئيسي منه هو مقارنة معلمات الشبكة المتاحة والمطلوبة ، وكذلك الاستجابة السريعة لتغييراتها.

مفتاح الضغط (RPI-15 ، 20 ، RPZH-1M ، FQS-U ، FLU وغيرها) ضروري للتحكم في السوائل (الماء ، الزيت ، الزيت) ، الهواء ، إلخ. يتم استخدامه لإيقاف تشغيل المضخة أو غيرها من المعدات عندما تم الوصول إلى مؤشرات المجموعة الضغط. غالبًا ما تستخدم في أنظمة السباكة وفي محطات خدمة السيارات.

مرحلات تأخير الوقت (الشركة المصنعة EPL ، Danfoss ، أيضًا طرز PTB) ضرورية للتحكم وإبطاء استجابة بعض الأجهزة عند اكتشاف تسرب حالي أو فشل آخر في الشبكة. تستخدم أجهزة حماية الترحيل هذه في الحياة اليومية وفي الصناعة. إنها تمنع التنشيط المبكر لوضع الطوارئ ، وتشغيل RCD (وهو أيضًا مرحل تفاضلي) وقواطع الدائرة. غالبًا ما يتم دمج مخطط تركيبها مع مبدأ تضمين معدات الحماية والتفاضل في الشبكة.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا الجهد الكهرومغناطيسي ومرحلات التيار ، والميكانيكية ، والحالة الصلبة ، وما إلى ذلك.

مرحل الحالة الصلبة هو جهاز أحادي الطور لتبديل التيارات العالية (من 250 أ) ، مما يوفر الحماية الجلفانية وعزل الدوائر الكهربائية. هذه ، في معظم الحالات ، معدات إلكترونية مصممة للاستجابة بسرعة ودقة لمشاكل الشبكة. ميزة أخرى هي أن مثل هذا التتابع الحالي يمكن صنعه يدويًا.

حسب التصميم ، يتم تصنيف المرحلات إلى ميكانيكية وكهرومغناطيسية ، والآن ، كما ذكر أعلاه ، إلى مرحلات إلكترونية.يمكن استخدام الميكانيكية في ظروف عمل مختلفة ، ولا تتطلب دائرة معقدة لتوصيلها ، فهي متينة وموثوقة. لكن في نفس الوقت ، ليست دقيقة بما فيه الكفاية. لذلك ، يتم الآن استخدام نظيراتها الإلكترونية الحديثة بشكل أساسي.

الأنواع الرئيسية للمرحلات والغرض منها

يقوم المصنعون بتكوين أجهزة التحويل الحديثة بطريقة لا تحدث العملية إلا في ظل ظروف معينة ، على سبيل المثال ، مع زيادة القوة الحالية المقدمة إلى أطراف الإدخال في KU. أدناه سوف نستعرض بإيجاز الأنواع الرئيسية من الملفات اللولبية والغرض منها.

المرحلات الكهرومغناطيسية

المرحل الكهرومغناطيسي هو جهاز تبديل كهروميكانيكي ، يعتمد مبدأه على تأثير المجال المغناطيسي الناتج عن تيار في ملف ثابت على عضو الإنتاج. ينقسم هذا النوع من KU إلى أجهزة كهرومغناطيسية (محايدة) ، والتي تستجيب فقط لقيمة التيار الموفر للملف ، والأجهزة المستقطبة ، والتي يعتمد تشغيلها على القيمة الحالية والقطبية.

مبدأ تشغيل الملف اللولبي الكهرومغناطيسي

المرحلات الكهرومغناطيسية المستخدمة في المعدات الصناعية في وضع وسيط بين الأجهزة عالية التيار (المشغلات المغناطيسية ، والملامسات ، وما إلى ذلك) والمعدات منخفضة التيار. غالبًا ما يستخدم هذا النوع من الترحيل في دوائر التحكم.

تتابع التيار المتردد

يحدث تشغيل هذا النوع من الترحيل ، كما يوحي الاسم ، عندما يتم تطبيق تيار متردد بتردد معين على الملف. جهاز تحويل التيار المتردد هذا مع أو بدون التحكم في الطور الصفري عبارة عن مزيج من الثايرستور وثنائيات المعدل ودوائر التحكم. تتابع التيار المتردد يمكن صنعها في شكل وحدات تعتمد على المحولات أو العزل البصري. تستخدم KU في شبكات التيار المتردد بجهد أقصى يبلغ 1.6 كيلو فولت ومتوسط ​​تيار حمل يصل إلى 320 أمبير.

مرحل متوسط ​​220 فولت

في بعض الأحيان ، لا يكون تشغيل الشبكة والأجهزة الكهربائية ممكنًا بدون استخدام مرحل وسيط لـ 220 فولت. عادةً ، يتم استخدام KU من هذا النوع إذا كان من الضروري فتح أو فتح جهات الاتصال ذات الاتجاه المعاكس للدائرة. على سبيل المثال ، إذا تم استخدام جهاز إضاءة مزود بجهاز استشعار للحركة ، فسيتم توصيل أحد الموصلات بجهاز الاستشعار ، بينما يقوم الآخر بتزويد المصباح بالكهرباء.

تستخدم مرحلات التيار المتردد على نطاق واسع في المعدات الصناعية والأجهزة المنزلية

يعمل مثل هذا:

1. إمداد التيار لجهاز التحويل الأول ؛
2. من جهات اتصال KU الأولى ، يتدفق التيار إلى التتابع التالي ، والذي يتميز بخصائص أعلى من السابق وقادر على تحمل التيارات العالية.

تصبح المرحلات أكثر كفاءة وصغرًا كل عام.

وظائف مرحل التيار المتردد 220 فولت صغير الحجم متنوعة للغاية وتستخدم على نطاق واسع كجهاز مساعد في مجموعة متنوعة من المجالات. يستخدم هذا النوع من KU في الحالات التي لا يتعامل فيها المرحل الرئيسي مع مهمته أو مع عدد كبير من الشبكات التي يتم التحكم فيها والتي لم تعد قادرة على خدمة الوحدة الرئيسية.

يستخدم جهاز التحويل الوسيط في المعدات الصناعية والطبية ، والنقل ، ومعدات التبريد ، وأجهزة التلفزيون والأجهزة المنزلية الأخرى.

تتابع DC

تنقسم مرحلات التيار المستمر إلى محايد ومستقطب.الفرق بين الاثنين هو أن مكثفات التيار المستمر المستقطبة حساسة لقطبية الجهد المطبق. يغير المحرك الخاص بجهاز التبديل اتجاه الحركة اعتمادًا على أعمدة الطاقة. لا تعتمد المرحلات الكهرومغناطيسية المحايدة للتيار المستمر على قطبية الجهد.

يتم استخدام KU الكهرومغناطيسي DC بشكل أساسي عندما لا يكون من الممكن الاتصال بأنابيب التيار المتردد.

تتابع أربعة دبوس السيارات

تشمل عيوب الملفات اللولبية للتيار المستمر الحاجة إلى مصدر طاقة وتكلفة أعلى مقارنةً بالتيار المتردد.

يوضح هذا الفيديو مخطط الأسلاك ويشرح كيفية عمل مرحل 4 سنون:

شاهد هذا الفيديو على موقع يوتيوب

مرحل إلكتروني

مرحل التحكم الإلكتروني في دائرة الجهاز

بعد التعامل مع ماهية المرحل الحالي ، فكر في النوع الإلكتروني لهذا الجهاز. إن تصميم ومبدأ تشغيل المرحلات الإلكترونية متماثلان عمليًا كما هو الحال في KU الكهروميكانيكية. ومع ذلك ، لأداء الوظائف الضرورية في جهاز إلكتروني ، يتم استخدام صمام ثنائي أشباه الموصلات. في المركبات الحديثة ، يتم تنفيذ معظم وظائف المرحلات والمفاتيح بواسطة وحدات التحكم الإلكترونية في الترحيل وفي الوقت الحالي من المستحيل التخلي عنها تمامًا. لذلك ، على سبيل المثال ، تسمح لك كتلة المرحلات الإلكترونية بالتحكم في استهلاك الطاقة والجهد في أطراف البطارية والتحكم في نظام الإضاءة وما إلى ذلك.

مبدأ العمل لترحيل الحالة الصلبة

أرز. رقم 3. مخطط العملية باستخدام مرحل الحالة الصلبة. في وضع إيقاف التشغيل ، عندما يكون الإدخال 0 فولت ، يمنع مرحل الحالة الصلبة التيار من التدفق خلال الحمل.في وضع التشغيل ، يوجد جهد عند الإدخال ، ويتدفق التيار عبر الحمل.

العناصر الرئيسية لدائرة إدخال جهد التيار المتردد القابلة للتعديل.

1. يعمل المنظم الحالي على الحفاظ على قيمة تيار ثابتة.
2. يعمل جسر الموجة الكاملة والمكثفات عند مدخل الجهاز على تحويل إشارة التيار المتردد إلى تيار مستمر.
3. جهاز optocoupler المعزول البصري المدمج ، يتم تطبيق جهد الإمداد عليه ويتدفق تيار الإدخال خلاله.
4. تُستخدم دائرة الزناد للتحكم في انبعاث الضوء من optocoupler المدمج ، في حالة انقطاع إشارة الإدخال ، سيتوقف التيار عن التدفق من خلال الإخراج.
5. المقاومات على التوالي في الدائرة.

هناك نوعان شائعان من الفصل البصري المستخدم في مرحلات الحالة الصلبة - المخزن السبعة والترانزستور.

يتمتع التيرستورات بالمزايا التالية: تضمين دائرة الزناد في الفصل وحصانة التداخل. تشمل العيوب التكلفة العالية والحاجة إلى كميات كبيرة من التيار عند إدخال الجهاز ، وهو أمر ضروري لتبديل الإخراج.

أرز. رقم 4. مخطط تتابع بسبعة عصور.

الثايرستور - لا يحتاج إلى كمية كبيرة من التيار لتبديل الخرج. العيب هو أن دائرة الزناد خارج العزل ، مما يعني وجود عدد أكبر من العناصر وحماية ضعيفة ضد التداخل.

أرز. رقم 5. مخطط التتابع مع الثايرستور.

أرز. رقم 6. ظهور العناصر وترتيبها في تصميم مرحل الحالة الصلبة مع التحكم في الترانزستور.

مبدأ التشغيل للتحكم نصف الموجي لترحيل الحالة الصلبة SCR

مع مرور التيار عبر المرحل في اتجاه واحد فقط ، تنخفض كمية الطاقة بنسبة 50٪ تقريبًا.لمنع هذه الظاهرة ، يتم استخدام اثنين من SCR متصلان على التوازي ، يقعان عند الإخراج (يتم توصيل الكاثود بالقطب الموجب للآخر).

أرز. رقم 7. رسم تخطيطي لمبدأ التشغيل للتحكم نصف الموجي SCR

تبديل أنواع مرحلات الحالة الصلبة

1. إدارة إجراءات التحويل عندما يمر التيار من خلال الصفر.

أرز. رقم 8. تبديل التتابع عندما يمر التيار عبر الصفر.

تستخدم للأحمال المقاومة في أنظمة التحكم والمراقبة لأجهزة التدفئة. استخدم في الأحمال الاستقرائية والسعة قليلاً.

1. مرحل الحالة الصلبة للتحكم في الطور

الشكل رقم 9. مخطط التحكم في الطور.

المؤشرات الرئيسية لاختيار مرحلات الحالة الصلبة

• التيار: الحمل ، والبدء ، والمقدر.
• نوع الحمل: الحث ، السعة أو الحمل المقاوم.
• نوع جهد الدائرة: AC أو DC.
• نوع إشارة التحكم.

توصيات لاختيار المرحلات والفروق الدقيقة التشغيلية

الحمل الحالي وطبيعته هما العاملان الرئيسيان في تحديد الاختيار. يتم تحديد المرحل بهامش حالي ، والذي يتضمن مراعاة تيار التدفق (يجب أن يتحمل تيارًا زائدًا بمقدار 10 أضعاف وحمل زائد لمدة 10 مللي ثانية). عند العمل مع سخان ، يتجاوز التيار المقدر تيار الحمل المقدر بنسبة 40٪ على الأقل. عند العمل بمحرك كهربائي ، يوصى بأن يكون الهامش الحالي أكبر بعشر مرات على الأقل من القيمة الاسمية.

أمثلة إرشادية لاختيار المرحل في حالة زيادة التيار

1. حمل الطاقة النشط ، على سبيل المثال ، عنصر التسخين - هامش 30-40 ٪.
2. محرك كهربائي من النوع غير المتزامن ، 10 أضعاف الهامش الحالي.
3. الإضاءة بالمصابيح المتوهجة - 12 ضعف الهامش.
4. المرحلات الكهرومغناطيسية ، الملفات - من 4 إلى 10 أضعاف الاحتياطي.

أرز. رقم 10. أمثلة على اختيار المرحل مع الحمل الحالي النشط.

أصبح هذا المكون الإلكتروني للدوائر الكهربائية مثل مرحل الحالة الصلبة واجهة لا غنى عنها في الدوائر الحديثة ويوفر عزلًا كهربائيًا موثوقًا بين جميع الدوائر الكهربائية المعنية.

اكتب تعليقات وإضافات على المقال ، ربما فاتني شيء. ألقِ نظرة على خريطة الموقع ، وسأكون سعيدًا إذا وجدت شيئًا آخر مفيدًا على موقعي.

دليل الاختيار

بسبب الفقد الكهربائي في أشباه موصلات الطاقة ، يتم تسخين مرحلات الحالة الصلبة عند تبديل الحمل. هذا يفرض قيودًا على مقدار التيار المحول. لا تتسبب درجة الحرارة البالغة 40 درجة مئوية في تدهور معايير تشغيل الجهاز. ومع ذلك ، فإن التسخين فوق 60 درجة مئوية يقلل بشكل كبير من القيمة المسموح بها للتيار المحول. في هذه الحالة ، قد ينتقل المرحل إلى وضع تشغيل غير متحكم فيه ويفشل.

لذلك ، أثناء التشغيل طويل الأمد للترحيل في الأنماط الاسمية ، وخاصة الأنماط "الثقيلة" (مع تبديل التيارات على المدى الطويل فوق 5 أ) ، يلزم استخدام المشعات. عند زيادة الأحمال ، على سبيل المثال ، في حالة وجود حمولة ذات طبيعة "استقرائية" (ملفات لولبية ، ومغناطيسات كهربائية ، وما إلى ذلك) ، يوصى باختيار أجهزة بهامش تيار كبير - 2-4 مرات ، وفي حالة التحكم في محرك كهربائي غير متزامن ، 6-10 أضعاف الهامش الحالي.

عند العمل مع معظم أنواع الأحمال ، يكون تشغيل المرحل مصحوبًا بزيادة حالية بمدة وسعة مختلفة ، والتي يجب أن تؤخذ قيمتها في الاعتبار عند اختيار:

• تعطي الأحمال (السخانات) النشطة بحتًا أقل ارتفاعات تيار ممكنة ، والتي يتم التخلص منها عمليًا عند استخدام المرحلات مع التبديل إلى "0" ؛
• المصابيح المتوهجة ، مصابيح الهالوجين ، عند تشغيلها ، تمر بتيار 7 ... 12 مرة أكثر من الاسمي ؛
• تعطي مصابيح الفلورسنت خلال الثواني الأولى (حتى 10 ثوانٍ) زيادات تيار قصيرة المدى ، 5 ... 10 مرات أعلى من التيار المقنن ؛
• تعطي مصابيح الزئبق حملًا زائدًا ثلاثيًا للتيار خلال الدقائق 3-5 الأولى ؛
• لفات المرحلات الكهرومغناطيسية للتيار المتردد: التيار 3 ... 10 مرات أكثر من التيار المقدر لمدة 1-2 فترات ؛
• لفات الملفات اللولبية: التيار 10 ... 20 مرة أكثر من التيار الاسمي لـ 0.05 - 0.1 ثانية ؛
• المحركات الكهربائية: التيار 5 ... 10 مرات أكثر من التيار المقدر لـ 0.2 - 0.5 ثانية ؛
• أحمال حثية عالية ذات نوى قابلة للتشبع (محولات في وضع الخمول) عند تشغيلها في مرحلة الجهد الصفري: التيار 20 ... 40 ضعف التيار الاسمي لـ 0.05 - 0.2 ثانية ؛
• الأحمال السعوية عند التشغيل في مرحلة قريبة من 90 درجة: التيار 20 ... 40 مرة من التيار الاسمي لفترة من عشرات الميكروثانية إلى عشرات المللي ثانية.

سيكون من المثير للاهتمام كيف يتم استخدامه photorelay للشارع إضاءة؟

تتميز القدرة على تحمل الأحمال الزائدة الحالية بحجم "تيار الصدمة". هذا هو اتساع نبضة واحدة لمدة معينة (عادة 10 مللي ثانية). بالنسبة لمرحلات التيار المستمر ، عادة ما تكون هذه القيمة أعلى من 2 إلى 3 مرات من الحد الأقصى المسموح به لتيار التيار المستمر ، بالنسبة لمرحلات الثايرستور ، تبلغ هذه النسبة حوالي 10. بالنسبة للأحمال الزائدة الحالية ذات المدة التعسفية ، يمكن للمرء أن ينطلق من الاعتماد التجريبي: زيادة في مدة الحمل الزائد عن طريق يؤدي ترتيب الحجم إلى انخفاض في السعة الحالية المسموح بها. يتم عرض حساب الحمل الأقصى في الجدول أدناه.

جدول لحساب الحمولة القصوى لترحيل الحالة الصلبة.

يجب أن يكون اختيار التيار المقنن لحمولة معينة في النسبة بين هامش التيار المقنن للترحيل وإدخال تدابير إضافية لتقليل تيارات البدء (مقاومات الحد من التيار ، والمفاعلات ، وما إلى ذلك).

لزيادة مقاومة الجهاز للضوضاء النبضية ، يتم وضع دائرة خارجية بالتوازي مع ملامسات التبديل ، والتي تتكون من المقاوم المتسلسل والسعة (دائرة RC). لمزيد من الحماية الكاملة ضد مصدر الجهد الزائد على جانب التحميل ، من الضروري توصيل المتغيرات الواقية بالتوازي مع كل مرحلة من مراحل SSR.

مخطط توصيل مرحل الحالة الصلبة.

عند تبديل الحمل الاستقرائي ، يكون استخدام المتغيرات الواقية إلزاميًا. يعتمد اختيار القيمة المطلوبة للمكثف على الجهد الذي يمد الحمل ، ويحسب بالصيغة التالية: Uvaristor = (1.6 ... 1.9) x Uload.

يتم تحديد نوع المكثف بناءً على الخصائص المحددة للجهاز. أشهر المتغيرات المحلية هي: CH2-1 ، CH2-2 ، VR-1 ، VR-2. يوفر مرحل الحالة الصلبة عزلًا كلفانيًا جيدًا لدارات الإدخال والإخراج ، بالإضافة إلى الدوائر الحاملة للتيار من العناصر الهيكلية للجهاز ، لذلك لا يلزم اتخاذ تدابير عزل دارة إضافية.

تتابع الحالة الصلبة DIY

التفاصيل والجسم

• F1 - فتيل 100 مللي أمبير.
• S1 - أي مفتاح منخفض الطاقة.
• C1 - مكثف 0.063 فائق التوهج 630 فولت.
• C2 - 10-100 فائق التوهج 25 فولت.
• C3 - 2.7 nF 50 فولت.
• C4 - 0.047 فائق التوهج 630 فولت.
• R1 - 470 كيلو أوم 0.25 واط.
• R2 - 100 أوم 0.25 وات.
• R3 - 330 أوم 0.5 وات.
• R4 - 470 أوم 2 واط.
• R5 - 47 أوم 5 واط.
• R6 - 470 كيلو أوم 0.25 واط.
• R7 - Varistor TVR12471 ، أو ما شابه ذلك.
• R8 - تحميل.
• D1 - أي جسر ديود بجهد لا يقل عن 600 فولت ، أو مجمّع من أربعة ثنائيات منفصلة ، على سبيل المثال - 1N4007.
• D2 هو صمام زينر بجهد 6.2 فولت.
• D3 - الصمام الثنائي 1N4007.
• T1 - التيرستورات VT138-800.
• LED1 - أي إشارة LED.

تتخلى الهندسة الكهربائية والإلكترونيات الراديوية الحديثة بشكل متزايد عن المكونات الميكانيكية ذات الحجم الكبير والخاضعة للتآكل السريع. المنطقة التي يظهر فيها هذا أكثر ما تكون في المرحلات الكهرومغناطيسية. يدرك الجميع جيدًا أنه حتى أغلى مرحل ، مع جهات الاتصال البلاتينية ، سيفشل عاجلاً أم آجلاً. نعم ، والنقرات عند التبديل يمكن أن تكون مزعجة. لذلك ، أنشأت الصناعة إنتاجًا نشطًا لمرحلات الحالة الصلبة الخاصة.

يمكن استخدام مرحلات الحالة الصلبة هذه في أي مكان تقريبًا ، لكنها لا تزال باهظة الثمن حاليًا. لذلك ، من المنطقي جمعها بنفسك. علاوة على ذلك ، فإن مخططاتهم بسيطة ومفهومة. يعمل مرحل الحالة الصلبة مثل مرحل ميكانيكي قياسي - يمكنك استخدام جهد منخفض لتبديل جهد أعلى.

طالما لا يوجد جهد تيار مستمر موجود عند الإدخال (على الجانب الأيسر من الدائرة) ، فإن الترانزستور الضوئي TIL111 مفتوح. لزيادة الحماية ضد الإيجابيات الخاطئة ، يتم تزويد قاعدة TIL111 بباعث من خلال المقاوم 1M. ستكون قاعدة الترانزستور BC547B ذات إمكانات عالية وبالتالي تظل مفتوحة. يغلق المجمع إلكترود التحكم في الثايرستور TIC106M إلى ناقص ، ويبقى في الوضع المغلق. لا يمر أي تيار عبر جسر الصمام الثنائي المعدل ويتم إيقاف الحمل.

عند جهد دخل معين ، على سبيل المثال 5 فولت ، يضيء الصمام الثنائي الموجود داخل TIL111 وينشط الترانزستور الضوئي. يغلق الترانزستور BC547B ويفتح الثايرستور. هذا يخلق انخفاضًا كبيرًا بدرجة كافية في الجهد. على مقاومة 330 أوم لتبديل التيرستورات TIC226 إلى وضع التشغيل. إن انخفاض الجهد عبر التيرستورات في تلك اللحظة هو بضعة فولتات فقط ، لذا فإن كل جهد التيار المتردد تقريبًا يتدفق عبر الحمل.

التيرستورات محمي من زيادة التيار عن طريق مكثف 100nF ومقاوم 47 أوم. تمت إضافة BF256A FET لتمكين التبديل المستقر لمرحل الحالة الصلبة بجهد تحكم مختلف. يعمل كمصدر حالي. يتم تثبيت الصمام الثنائي 1N4148 لحماية الدائرة في حالة القطبية العكسية. يمكن استخدام هذه الدائرة في أجهزة مختلفة ، بقوة تصل إلى 1.5 كيلو واط ، بالطبع ، إذا قمت بتثبيت الثايرستور على مشعاع كبير.

مبدأ تشغيل مرحل البداية

على الرغم من العدد الكبير من المنتجات الحاصلة على براءة اختراع من مختلف الشركات المصنعة ، فإن تشغيل الثلاجات ومبادئ تشغيل مرحلات البدء هي نفسها تقريبًا. بعد فهم مبدأ عملهم ، يمكنك العثور على المشكلة وحلها بشكل مستقل.

مخطط الجهاز والاتصال بالضاغط

تحتوي الدائرة الكهربائية للمرحل على مدخلين من مصدر الطاقة وثلاثة مخرجات للضاغط. إدخال واحد (مشروط - صفر) يمر مباشرة.

يتم تقسيم إدخال آخر (المرحلة المشروطة) داخل الجهاز إلى قسمين:

• الأول يمر مباشرة إلى ملف العمل ؛
• الثاني يمر عبر جهات الاتصال التي تم فصلها إلى ملف البداية.

إذا لم يكن للترحيل مقعدًا ، فعند الاتصال بالضاغط ، يجب ألا تخطئ في ترتيب توصيل جهات الاتصال. الطرق المستخدمة على الإنترنت لتحديد أنواع اللفات التي تستخدم قياسات المقاومة غير صحيحة بشكل عام ، حيث أن مقاومة ملفي البدء والعمل هي نفسها بالنسبة لبعض المحركات.

قد يكون للدائرة الكهربائية لمرحل البادئ تعديلات طفيفة حسب الشركة المصنعة. يوضح الشكل مخطط توصيل هذا الجهاز في ثلاجة Orsk

لذلك ، من الضروري العثور على وثائق أو تفكيك ضاغط الثلاجة لفهم موقع جهات الاتصال من خلال.

يمكن القيام بذلك أيضًا إذا كانت هناك معرّفات رمزية بالقرب من المخرجات:

• "S" - بدء لف ؛
• "R" - لف العمل ؛
• "C" هو الناتج المشترك.

تختلف المرحلات في طريقة تركيبها على إطار الثلاجة أو على الضاغط. لديهم أيضًا خصائصهم الحالية الخاصة بهم ، لذلك ، عند الاستبدال ، من الضروري تحديد جهاز متطابق تمامًا ، أو أفضل ، نفس الطراز.

إغلاق جهات الاتصال عن طريق ملف التعريفي

يعمل مرحل البدء الكهرومغناطيسي على مبدأ إغلاق جهة اتصال لتمرير التيار عبر ملف البداية. عنصر التشغيل الرئيسي للجهاز هو ملف لولبي متصل في سلسلة بملف المحرك الرئيسي.

في وقت بدء الضاغط ، بدوار ثابت ، يمر تيار بدء كبير عبر الملف اللولبي. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي يحرك القلب (المحرك) مع شريط موصل مثبت عليه ، مما يؤدي إلى إغلاق ملامس لف البداية. يبدأ تسارع الدوار.

مع زيادة عدد دورات الدوار ، تقل كمية التيار الذي يمر عبر الملف ، ونتيجة لذلك ينخفض ​​جهد المجال المغناطيسي.تحت تأثير الزنبرك التعويضي أو الجاذبية ، يعود القلب إلى مكانه الأصلي ويفتح التلامس.

يوجد على غلاف المرحل مع ملف التعريفي سهم "لأعلى" ، مما يشير إلى الموضع الصحيح للجهاز في الفضاء. إذا تم وضعها بشكل مختلف ، فلن تفتح جهات الاتصال تحت تأثير الجاذبية

يستمر محرك الضاغط في العمل في وضع الحفاظ على دوران الدوار ، ويمر التيار عبر ملف العمل. في المرة التالية ، سيعمل التتابع فقط بعد توقف الدوار.

تنظيم العرض الحالي بواسطة البوزيستور

غالبًا ما تستخدم المرحلات المنتجة للثلاجات الحديثة البوزيستور - وهو نوع من المقاوم الحراري. بالنسبة لهذا الجهاز ، يوجد نطاق درجة حرارة ، يمر تحته تيار بمقاومة قليلة ، وما فوق - تزداد المقاومة بشكل حاد وتفتح الدائرة.

في مرحل البداية ، يتم دمج البوزيستور في الدائرة المؤدية إلى لف البداية. في درجة حرارة الغرفة ، تكون مقاومة هذا العنصر ضئيلة ، لذلك عندما يبدأ الضاغط ، يمر التيار دون عوائق.

نظرًا لوجود المقاومة ، يسخن البوزيستور تدريجياً وعندما يتم الوصول إلى درجة حرارة معينة ، تفتح الدائرة. يبرد فقط بعد انقطاع التيار الكهربائي للضاغط ويؤدي إلى التخطي مرة أخرى عند تشغيل المحرك مرة أخرى.

يتخذ جهاز البوزستور شكل أسطوانة منخفضة ، لذلك يسميه الكهربائيون المحترفون غالبًا "حبة"

مرحل الحالة الصلبة للتحكم في الطور

على الرغم من أن مرحلات الحالة الصلبة يمكن أن تؤدي تحويلًا مباشرًا للحمل الصفري ، إلا أنها يمكن أن تؤدي أيضًا وظائف أكثر تعقيدًا بمساعدة الدوائر المنطقية الرقمية والمعالجات الدقيقة ووحدات الذاكرة.استخدام آخر ممتاز لترحيل الحالة الصلبة هو في تطبيقات تخفيت الإضاءة ، سواء في المنزل أو لعرض أو حفلة موسيقية.

مرحلات الحالة الصلبة مع تشغيل غير صفري (تشغيل مؤقت) يتم تشغيلها فورًا بعد تطبيق إشارة التحكم في الإدخال ، على عكس عبور SSR الصفري الذي يكون أعلى وينتظر نقطة عبور الصفر التالية لموجة جيبية AC. يتم استخدام هذا التبديل العشوائي لإطلاق النار في التطبيقات المقاومة مثل مخفتات المصابيح وفي التطبيقات التي يحتاج فيها الحمل فقط إلى التطبيق أثناء جزء صغير من دورة التيار المتردد.

ما هي المميزات؟

عند إنشاء مرحل الحالة الصلبة ، كان من الممكن استبعاد ظهور قوس أو شرارات في عملية إغلاق / فتح مجموعة اتصال. نتيجة لذلك ، زادت مدة خدمة الجهاز عدة مرات. للمقارنة ، يمكن أن تتحمل أفضل إصدارات المنتجات القياسية (جهة الاتصال) ما يصل إلى 500000 تحويل. لا توجد مثل هذه القيود في TTRs قيد الدراسة.

تكلفة مرحلات الحالة الصلبة أعلى ، لكن أبسط الحسابات تظهر فوائد استخدامها. ويرجع ذلك إلى العوامل التالية - توفير الطاقة وعمر الخدمة الطويل (الموثوقية) ووجود التحكم باستخدام الدوائر الدقيقة.

الاختيار واسع بما يكفي لالتقاط الجهاز مع مراعاة المهام والتكلفة الحالية. متوفر تجارياً كلا من الأجهزة الصغيرة للتركيب في الدوائر المنزلية والأجهزة القوية المستخدمة للتحكم في المحركات.

كما ذكرنا سابقًا ، تختلف SSRs في نوع جهد التبديل - يمكن تصميمها للجهد الثابت أو المتغير I. يجب أخذ هذا الفارق الدقيق في الاعتبار عند الاختيار.

شائعة لدى القراء: افعل ذلك بنفسك الأسلاك المخفية في منزل خشبي ، تعليمات خطوة بخطوة

تتضمن ميزات نماذج الحالة الصلبة حساسية الجهاز لتحميل التيارات. إذا تجاوزت هذه المعلمة المعيار المسموح به بمقدار 2-3 مرات أو أكثر ، ينكسر المنتج.

لتجنب مثل هذه المشكلة أثناء التشغيل ، من المهم التعامل بعناية مع عملية التثبيت وتثبيت أجهزة الحماية في الدائرة الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم إعطاء الأفضلية للمفاتيح التي لها تيار عمل يبلغ ضعف أو ثلاثة أضعاف حمل التحويل.

لكن هذا ليس كل شيء

بالإضافة إلى ذلك ، من المهم إعطاء الأفضلية للمفاتيح التي لها تيار عمل يبلغ ضعف أو ثلاثة أضعاف حمل التحويل. لكن هذا ليس كل شيء

لمزيد من الحماية ، يوصى بتوفير الصمامات أو قواطع الدائرة في الدائرة (الفئة "B" مناسبة).