ไทริสเตอร์ควบคุมวงจรเตาความร้อนไฟฟ้า Yarov V.M. แหล่งพลังงานของตำราเตาต้านทานไฟฟ้า

มี 2 \u200b\u200bแนวทางที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานในการจัดการพลังงาน:

1) การควบคุมอย่างต่อเนื่องซึ่งสามารถนำพลังงานที่ต้องการเข้าสู่เตาเผาได้

2) การควบคุมขั้นตอนซึ่งสามารถนำพลังเข้าสู่เตาหลอมได้เฉพาะช่วงที่ไม่ต่อเนื่อง

ประการแรกต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนเครื่องทำความร้อนอย่างราบรื่น กฎระเบียบดังกล่าวสามารถดำเนินการได้โดยใช้เพาเวอร์แอมป์ชนิดใดก็ได้ (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าวงจรเรียงกระแสไทริสเตอร์ ECU) ในทางปฏิบัติอุปกรณ์จ่ายไฟไทริสเตอร์ที่พบมากที่สุดถูกสร้างขึ้นตามวงจร TRN ตัวควบคุมดังกล่าวขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของไทริสเตอร์ที่เชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับในอนุกรมที่มีความต้านทานแอคทีฟของฮีตเตอร์ แหล่งจ่ายไฟไทริสเตอร์ประกอบด้วยไทริสเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบป้องกันขนานที่ติดตั้ง SPPD

มุมควบคุม a และด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพตลอดโหลดจึงขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าภายนอกที่ใช้กับแหล่งกำเนิด เพื่อลดผลกระทบของการตัดการเชื่อมต่อของแรงดันไฟฟ้าที่มีต่อระบบการระบายความร้อนของเตาโดยปกติแล้วอุปกรณ์จ่ายไฟไทริสเตอร์จะได้รับผลตอบรับเชิงลบเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าขาออก แหล่งจ่ายไฟของไทริสเตอร์มีประสิทธิภาพสูง (มากถึง 98%) ตัวประกอบกำลังขึ้นอยู่กับความลึกของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออกเชิงเส้นที่มุมน้อยกว่า 0 ถึง M \u003d 1 ที่ a \u003d 180 °ถึง M \u003d 0 ตัวประกอบกำลังไม่เพียง แต่กำหนดโดยการเปลี่ยนเฟสของแรงดันและฮาร์มอนิกแรกของกระแสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงค่าของฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นของกระแสด้วย ... ดังนั้นการใช้ตัวเก็บประจุแบบชดเชยจึงไม่อนุญาตให้เพิ่มค่า M.

ในวิธีที่สองแรงดันไฟฟ้าของเครื่องทำความร้อนจะเปลี่ยนไปโดยการสลับวงจรกำลังของเตาเผา โดยปกติจะมีแรงดันไฟฟ้าและเครื่องทำความร้อน 2-3 ขั้นตอน วิธีการควบคุมขั้นตอนสองตำแหน่งที่พบบ่อยที่สุด ด้วยวิธีนี้เตาจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายด้วยกำลังไฟที่กำหนดหรือตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายโดยสิ้นเชิง ค่าที่ต้องการของกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่นำเข้าสู่เตาเผาได้มาจากการเปลี่ยนอัตราส่วนของเวลาเปิดและปิด

อุณหภูมิเตาเฉลี่ยสอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าเข้าสู่เตาเผาโดยเฉลี่ย การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของกำลังไฟฟ้าในทันทีส่งผลให้อุณหภูมิมีความผันผวนโดยประมาณ ขนาดของความผันผวนเหล่านี้กำหนดโดยขนาดของความเบี่ยงเบนของ P MGNOV จากค่าเฉลี่ยและขนาดของความเฉื่อยทางความร้อนของเตาเผา ในเตาเผาอุตสาหกรรมทั่วไปส่วนใหญ่ความเฉื่อยทางความร้อนจะสูงมากจนความผันผวนของอุณหภูมิเนื่องจากการควบคุมขั้นตอนไม่เกินความแม่นยำของอุณหภูมิที่ต้องการ โครงสร้างสามารถควบคุมสองตำแหน่งได้โดยใช้คอนแทคทั่วไปหรือสวิตช์ไทริสเตอร์ สวิตช์ไทริสเตอร์ประกอบด้วยแอนตี้ - ขนาน

นอกจากนี้ยังมีสวิตช์สามเฟส พวกเขาใช้ไทริสเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบต่อต้านขนานสองบล็อก วงจรไฟฟ้าของสวิตช์ดังกล่าวสร้างขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้:

มีการปรับเปลี่ยนสวิตช์ไทริสเตอร์ที่ไม่ใช้หน้าสัมผัสเลย

สวิตช์ไทริสเตอร์มีความน่าเชื่อถือมากกว่าคอนแทคพวกมันมีประกายไฟและป้องกันการระเบิดทำงานเงียบและมีราคาแพงกว่าเล็กน้อย

การควบคุมขั้นตอนมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับ 1 ถึง M "1

V. Krylov

ปัจจุบันไทริสเตอร์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ควบคุมสัญญาณและควบคุมอัตโนมัติต่างๆ ไทริสเตอร์เป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ที่ควบคุมซึ่งมีลักษณะเสถียรสองสถานะ: เปิดเมื่อความต้านทานไปข้างหน้าของไทริสเตอร์มีขนาดเล็กมากและกระแสในวงจรขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟและความต้านทานต่อโหลดเป็นหลักและปิดเมื่อความต้านทานไปข้างหน้ามีขนาดใหญ่และกระแสไฟฟ้ามีค่าหลายมิลลิแอมป์ ...

ในรูป 1 แสดงลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันโดยทั่วไปของไทริสเตอร์โดยที่ส่วน OA สอดคล้องกับสถานะปิดของไทริสเตอร์และส่วน BV สอดคล้องกับค่าเปิด

ที่แรงดันไฟฟ้าลบไทริสเตอร์จะทำงานเหมือนไดโอดธรรมดา (ส่วน OD)

ถ้าเราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าทั่วไทริสเตอร์ที่ปิดโดยให้กระแสเกตเท่ากับศูนย์เมื่อถึงค่า Uon ไทริสเตอร์จะเปิด การเปลี่ยน thyrostor ดังกล่าวเรียกว่าการสลับขั้วบวก การทำงานของไทริสเตอร์นั้นคล้ายกับการทำงานของไดโอดสี่ชั้นของเซมิคอนดักเตอร์ที่ไม่มีการควบคุม - ไดนิสเตอร์

การมีอิเล็กโทรดควบคุมทำให้สามารถเปิดไทริสเตอร์ที่แรงดันไฟฟ้าแอโนดต่ำกว่า Uincl ได้ ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องส่งกระแสควบคุม Iu ไปตามอิเล็กโทรดควบคุม - วงจรแคโทด ลักษณะแรงดันกระแสไฟฟ้าของไทริสเตอร์สำหรับกรณีนี้แสดงในรูปที่ 1 เส้นประ กระแสควบคุมขั้นต่ำที่จำเป็นในการเปิดไทริสเตอร์เรียกว่าการแก้ไขอิเรฟปัจจุบัน กระแสไฟฟ้าที่แก้ไขขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสูง ในหนังสืออ้างอิงระบุไว้ที่แรงดันไฟฟ้าขั้วบวก หากในช่วงเวลาดำเนินการควบคุมกระแสไฟฟ้าแอโนดเกินค่าปัจจุบันของการปิดระบบ Ioff ไทริสเตอร์จะยังคงเปิดอยู่แม้ว่าการดำเนินการควบคุมปัจจุบันจะสิ้นสุดลง หากไม่เกิดขึ้นไทริสเตอร์จะปิดอีกครั้ง

ด้วยแรงดันไฟฟ้าลบที่ขั้วบวกไทริสเตอร์ไม่อนุญาตให้จ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยังอิเล็กโทรดควบคุม แรงดันไฟฟ้าเชิงลบ (เกี่ยวกับแคโทด) บนอิเล็กโทรดเกตก็ไม่สามารถยอมรับได้เช่นกันซึ่งกระแสย้อนกลับของอิเล็กโทรดประตูเกินหลายมิลลิแอมป์

ไทริสเตอร์แบบเปิดสามารถแปลงเป็น สถานะปิดโดยการลดกระแสแอโนดให้มีค่าน้อยกว่า Ioff เท่านั้น ในอุปกรณ์ DC จะใช้วงจรลดแรงสั่นสะเทือนพิเศษเพื่อจุดประสงค์นี้และในวงจร AC ไทริสเตอร์จะปิดตัวเองในขณะที่กระแสขั้วบวกข้ามศูนย์

นี่คือเหตุผลที่ทำให้ไทริสเตอร์ใช้แพร่หลายมากที่สุดในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ วงจรทั้งหมดที่พิจารณาด้านล่างเกี่ยวข้องกับไทริสเตอร์ที่รวมอยู่ในวงจร AC เท่านั้น

เพื่อให้ งานที่เชื่อถือได้ แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าควบคุมไทริสเตอร์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดบางประการ ในรูป 2 แสดงวงจรสมมูลของแหล่งจ่ายแรงดันควบคุมและรูปที่ 3 คือกราฟที่คุณสามารถกำหนดข้อกำหนดสำหรับเส้นโหลดได้

บนกราฟเส้น A และ B จำกัด ช่วงการกระจายของลักษณะโวลต์ - แอมแปร์อินพุตของไทริสเตอร์ซึ่งขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดควบคุม Uy กับกระแสของอิเล็กโทรดนี้ Iy เมื่อวงจรแอโนดเปิดอยู่ Direct B กำหนดแรงดันต่ำสุด Uy ที่ไทริสเตอร์ประเภทนี้เปิดที่อุณหภูมิต่ำสุด เส้นตรง G กำหนด Iy กระแสต่ำสุดเพียงพอที่จะเปิดไทริสเตอร์ประเภทนี้ที่อุณหภูมิต่ำสุด ไทริสเตอร์เฉพาะแต่ละตัวจะเปิดขึ้น ณ จุดหนึ่งของคุณสมบัติการป้อนข้อมูล พื้นที่สีเทาเป็นที่ตั้งของจุดดังกล่าวสำหรับไทริสเตอร์ประเภทนี้ทั้งหมดที่น่าพอใจ ข้อกำหนดทางเทคนิค... เส้นตรง D และ E กำหนดค่าสูงสุดที่อนุญาตของแรงดันไฟฟ้า Uy และ Iy ปัจจุบันตามลำดับและเส้นโค้ง K - ค่าสูงสุดที่อนุญาตของกำลังไฟฟ้าที่กระจายไปบนอิเล็กโทรดควบคุม สายโหลด L ของแหล่งสัญญาณควบคุมถูกลากผ่านจุดที่กำหนดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่มีโหลดของแหล่งกำเนิด Ey.xx และกระแสลัดวงจรIу.kz \u003d Eу.хх / Rint โดยที่ Rint คือความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด จุด S ของจุดตัดของเส้นโหลด L ที่มีลักษณะการป้อนข้อมูล (เส้นโค้ง M) ของไทริสเตอร์ที่เลือกควรอยู่ในพื้นที่ที่อยู่ระหว่างพื้นที่แรเงาและเส้น A, D, K, E และ B

พื้นที่นี้เรียกว่าพื้นที่เปิดที่ต้องการ เส้นตรงแนวนอน H กำหนดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่การเปลี่ยนการควบคุมซึ่งไม่มีไทริสเตอร์ประเภทนี้เปิดที่ค่าสูงสุด อุณหภูมิที่อนุญาต... ดังนั้นค่านี้ซึ่งเป็นหนึ่งในสิบของโวลต์จึงเป็นตัวกำหนดแอมพลิจูดสูงสุดที่อนุญาตของแรงดันไฟฟ้ารบกวนในวงจรควบคุมไทริสเตอร์

หลังจากเปิดไทริสเตอร์วงจรควบคุมจะไม่ส่งผลกระทบต่อสถานะดังนั้นไทริสเตอร์จึงสามารถควบคุมได้ด้วยพัลส์สั้น ๆ (หลายสิบหรือหลายร้อยไมโครวินาที) ซึ่งทำให้วงจรควบคุมง่ายขึ้นและลดพลังงานที่กระจายไปที่อิเล็กโทรดควบคุม อย่างไรก็ตามระยะเวลาของพัลส์จะต้องเพียงพอสำหรับกระแสแอโนดที่จะเพิ่มขึ้นเป็นค่าที่สูงกว่า Ioff ของกระแสไฟปิดที่มีลักษณะของโหลดและโหมดการทำงานของไทริสเตอร์ที่แตกต่างกัน

ความเรียบง่ายในเชิงเปรียบเทียบของอุปกรณ์ควบคุมเมื่อใช้งานไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับทำให้มีการใช้อุปกรณ์เหล่านี้อย่างแพร่หลายในฐานะองค์ประกอบควบคุมในอุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าและอุปกรณ์ควบคุม ในกรณีนี้ค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าคร่อมโหลดจะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนช่วงเวลาของการจ่าย (เช่นเฟส) ของสัญญาณควบคุมที่สัมพันธ์กับจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้า อัตราการเกิดซ้ำของพัลส์ควบคุมในวงจรดังกล่าวต้องซิงโครไนซ์กับความถี่ไฟเมน

มีหลายวิธีในการควบคุมไทริสเตอร์ซึ่งควรสังเกตแอมพลิจูดเฟสและเฟสพัลส์

วิธีการควบคุมแอมพลิจูดคือแรงดันไฟฟ้าบวกที่มีขนาดต่างกันจะถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ ไทริสเตอร์จะเปิดขึ้นในช่วงเวลาที่แรงดันไฟฟ้านี้เพียงพอสำหรับกระแสแก้ไขที่จะไหลผ่านทางแยกควบคุม ด้วยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดควบคุมคุณสามารถเปลี่ยนช่วงเวลาที่ไทริสเตอร์เปิดได้ รูปแบบที่ง่ายที่สุด ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นตามหลักการนี้แสดงในรูปที่ 4

ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าขั้วบวกของไทริสเตอร์ถูกใช้เป็นแรงดันไฟฟ้าควบคุมนั่นคือแรงดันไฟฟ้าของครึ่งวงจรบวกของเครือข่าย ตัวต้านทาน R2 เปลี่ยนช่วงเวลาเปิดของไทริสเตอร์ D1 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยตลอดโหลด เมื่อใส่ตัวต้านทาน R2 จนสุดแรงดันไฟฟ้าทั่วโหลดจะน้อยที่สุด Diode D2 ป้องกันทางแยกควบคุมไทริสเตอร์จากแรงดันย้อนกลับ โปรดทราบว่าวงจรควบคุมไม่ได้เชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย แต่เป็นแบบขนานกับไทริสเตอร์ สิ่งนี้จะเสร็จสิ้นเพื่อ เปิด thyristor ปิดวงจรควบคุมเพื่อป้องกันการกระจายพลังงานที่ไร้ประโยชน์ในองค์ประกอบต่างๆ

ข้อเสียเปรียบหลักของอุปกรณ์ที่กำลังพิจารณาคือการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้าโหลดกับอุณหภูมิและความจำเป็นในการเลือกตัวต้านทานแต่ละตัวสำหรับไทริสเตอร์แต่ละอินสแตนซ์ ประการแรกอธิบายได้จากการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของกระแสการแก้ไขไทริสเตอร์ครั้งที่สอง - โดยการแพร่กระจายของลักษณะการป้อนข้อมูลจำนวนมาก นอกจากนี้อุปกรณ์ยังสามารถควบคุมช่วงเวลาเปิดไทริสเตอร์ได้เฉพาะในช่วงครึ่งแรกของครึ่งวงจรบวกของแรงดันไฟหลักเท่านั้น

อุปกรณ์ควบคุมแผนภาพซึ่งแสดงในรูปที่ 5 ช่วยให้คุณสามารถขยายช่วงการควบคุมเป็น 180 °และการรวมไทริสเตอร์ไว้ในแนวทแยงมุมของสะพานเรียงกระแส - เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าของโหลดในช่วงครึ่งเวลาของแรงดันไฟเมนทั้งสอง

ตัวเก็บประจุ C1 ถูกชาร์จผ่านตัวต้านทาน R1 และ R2 ไปยังแรงดันไฟฟ้าที่กระแสเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่แก้ไขไหลผ่านทางแยกควบคุมของไทริสเตอร์ ในกรณีนี้ไทริสเตอร์จะเปิดขึ้นโดยส่งกระแสผ่านโหลด เนื่องจากมีตัวเก็บประจุแรงดันไฟฟ้าในโหลดจึงน้อยลงขึ้นอยู่กับความผันผวนของอุณหภูมิ แต่อย่างไรก็ตามอุปกรณ์นี้ก็มีข้อเสียเช่นเดียวกัน

ด้วยวิธีเฟสของการควบคุมไทริสเตอร์โดยใช้สะพานเปลี่ยนเฟสเฟสของแรงดันไฟฟ้าควบคุมจะเปลี่ยนไปเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกของไทริสเตอร์ ในรูป 6 แสดงแผนภาพของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าครึ่งคลื่นซึ่งแรงดันไฟฟ้าข้ามโหลดจะเปลี่ยนไปโดยตัวต้านทาน R2 ที่เชื่อมต่อกับแขนสะพานตัวใดตัวหนึ่งจากเส้นทแยงมุมที่แรงดันถูกป้อนไปยังทางแยกควบคุมไทริสเตอร์

แรงดันไฟฟ้าในแต่ละครึ่งของขดลวด III ของตัวควบคุมควรอยู่ที่ประมาณ 10 V พารามิเตอร์ที่เหลือของหม้อแปลงจะถูกกำหนดโดยแรงดันและกำลังของโหลด ข้อเสียเปรียบหลักของวิธีการควบคุมเฟสคือความลาดชันต่ำของแรงดันไฟฟ้าควบคุมเนื่องจากความเสถียรของช่วงเวลาเปิดไทริสเตอร์อยู่ในระดับต่ำ

วิธีเฟสพัลส์ของการควบคุมไทริสเตอร์แตกต่างจากวิธีก่อนหน้านี้เพื่อเพิ่มความแม่นยำและความเสถียรของช่วงเวลาของการเปิดไทริสเตอร์พัลส์แรงดันไฟฟ้าที่มีหน้าชันจะถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดควบคุม ปัจจุบันวิธีนี้แพร่หลายมากที่สุด โครงร่างที่ใช้วิธีนี้มีความหลากหลายมาก

ในรูป 7 แสดงแผนภาพของหนึ่งในที่สุด อุปกรณ์ง่ายๆใช้วิธีการควบคุมไทริสเตอร์เฟสพัลส์

ด้วยแรงดันไฟฟ้าบวกที่ขั้วบวกของไทริสเตอร์ D3 ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จผ่านไดโอด D1 และตัวต้านทานตัวแปร R1 เมื่อแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุถึงแรงดันไฟฟ้าเปิดของ D2 dinistor มันจะเปิดขึ้นและตัวเก็บประจุจะถูกปล่อยผ่านทางแยกควบคุมไทริสเตอร์ พัลส์ของการปล่อยกระแสนี้จะเปิดไทริสเตอร์ D3 และกระแสจะเริ่มไหลผ่านโหลด ด้วยการเปลี่ยนตัวต้านทาน R1 กระแสประจุของตัวเก็บประจุคุณสามารถเปลี่ยนช่วงเวลาเปิดไทริสเตอร์ภายในครึ่งรอบของแรงดันไฟเมน ตัวต้านทาน R2 ไม่รวมการเปิดไทริสเตอร์ D3 ด้วยตนเองเนื่องจากกระแสรั่วที่อุณหภูมิสูงขึ้น ตามเงื่อนไขทางเทคนิคเมื่อไทริสเตอร์ทำงานในโหมดสแตนด์บายจำเป็นต้องติดตั้งตัวต้านทานนี้ แสดงในรูปที่ 7, วงจรไม่พบการใช้งานที่กว้างเนื่องจากการแพร่กระจายของแรงดันไฟฟ้าเปิด - เปิดของไดนิสเตอร์จำนวนมากถึง 200% และการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้าเปิดเครื่องอย่างมีนัยสำคัญกับอุณหภูมิ

หนึ่งในความหลากหลายของวิธีการควบคุมไทริสเตอร์แบบพัลส์เฟสคือสิ่งที่เรียกว่าการควบคุมแนวตั้งซึ่งปัจจุบันแพร่หลายมากที่สุด ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าที่อินพุตของเครื่องกำเนิดพัลส์จะทำการเปรียบเทียบ (รูปที่ 8) ของแรงดันไฟฟ้าคงที่ (1) และแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดแตกต่างกัน (2) ในช่วงเวลาแห่งความเท่าเทียมกันของแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้จะมีการสร้างพัลส์ควบคุมไทริสเตอร์ (3) แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอาจเป็นรูปไซน์สามเหลี่ยมหรือฟันเลื่อย (ดังแสดงในรูปที่ 8)

ดังที่เห็นได้จากรูปการเปลี่ยนแปลงช่วงเวลาของการเกิดพัลส์ควบคุมนั่นคือการเปลี่ยนเฟสสามารถทำได้สามวิธี:

โดยการเปลี่ยนอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (2a)

เปลี่ยนมัน ระดับเริ่มต้น (2b) และ

โดยการเปลี่ยนขนาดของแรงดันไฟฟ้าคงที่ (1a)

ในรูป 9 แสดงแผนภาพบล็อกของอุปกรณ์ที่ใช้วิธีการควบคุมไทริสเตอร์แนวตั้ง

เช่นเดียวกับอุปกรณ์ควบคุมเฟสพัลส์อื่น ๆ ประกอบด้วยอุปกรณ์เปลี่ยนเฟส FSU และเครื่องกำเนิดพัลส์ของ GI ในทางกลับกันอุปกรณ์เปลี่ยนเฟสประกอบด้วยอุปกรณ์อินพุต VU ซึ่งรับรู้แรงดันไฟฟ้าควบคุมUуเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าสลับ (ในขนาด) GPN และ CS เปรียบเทียบ อุปกรณ์ต่างๆสามารถใช้เป็นองค์ประกอบที่ตั้งชื่อได้

ในรูป 10 รายการ แผนภูมิวงจรรวม อุปกรณ์ควบคุมไทริสเตอร์ (D5) ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรเรียงกระแสสะพาน (D1 - D4)

อุปกรณ์ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบฟันเลื่อยพร้อมสวิตช์ทรานซิสเตอร์ (T1) ทริกเกอร์ Schmitt (T2, T3) และแอมพลิฟายเออร์คีย์เอาต์พุต (T4) ภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากขดลวดซิงโครไนซ์ III ของหม้อแปลง Tr1 ทรานซิสเตอร์ T1 จะปิด ในกรณีนี้ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จผ่านตัวต้านทาน R3 และ R4 แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้นตามเส้นโค้งเลขชี้กำลังส่วนเริ่มต้นซึ่งสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นเส้นตรงด้วยการประมาณ (2 ดูรูปที่ 8)

ในกรณีนี้ทรานซิสเตอร์ T2 ถูกปิดและ T3 เปิดอยู่ กระแสอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ T3 สร้างแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R6 ซึ่งกำหนดระดับทริกเกอร์ของทริกเกอร์ Schmitt (1 ในรูปที่ 8) ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทาน R6 และทรานซิสเตอร์แบบเปิด T3 มีค่าน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าของซีเนอร์ไดโอด D10 ดังนั้นทรานซิสเตอร์ T4 จึงปิด เมื่อแรงดันไฟฟ้าทั่ว C1 ถึงระดับ Schmitt trigger T2 จะเปิดและ T3 จะดับลง ในเวลาเดียวกันทรานซิสเตอร์ T4 จะเปิดขึ้นและพัลส์แรงดันไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นที่ตัวต้านทาน R10 ซึ่งจะเปิดไทริสเตอร์ D5 (พัลส์ 3 ในรูปที่ 8) เมื่อสิ้นสุดครึ่งรอบของแรงดันไฟเมนทรานซิสเตอร์ T1 จะเปิดโดยกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน R2 ในเวลาเดียวกันตัวเก็บประจุ C1 จะถูกปล่อยออกจนเกือบเป็นศูนย์และอุปกรณ์ควบคุมจะกลับสู่สถานะเดิม ไทริสเตอร์จะปิดในขณะที่แอมพลิจูดของกระแสแอโนดข้ามศูนย์ เมื่อเริ่มครึ่งเวลาถัดไปวงจรของอุปกรณ์จะทำซ้ำ

ด้วยการเปลี่ยนความต้านทานของตัวต้านทาน R3 คุณสามารถเปลี่ยนกระแสประจุของตัวเก็บประจุ C1 นั่นคืออัตราของแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นดังนั้นช่วงเวลาของการปรากฏตัวของพัลส์ที่เปิดไทริสเตอร์ ด้วยการแทนที่ตัวต้านทาน R3 ด้วยทรานซิสเตอร์คุณสามารถปรับแรงดันไฟฟ้าระหว่างโหลดได้โดยอัตโนมัติ ดังนั้นอุปกรณ์นี้จึงใช้วิธีแรกข้างต้นในการเปลี่ยนเฟสของพัลส์ควบคุม

การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของวงจรที่แสดงในรูปที่ 11 ช่วยให้คุณได้รับการควบคุมในวิธีที่สอง ในกรณีนี้ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จผ่านตัวต้านทานคงที่ R4 และอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าของฟันเลื่อยจะเท่ากันในทุกกรณี แต่เมื่อเปิดทรานซิสเตอร์ T1 ตัวเก็บประจุจะไม่ปล่อยให้เป็นศูนย์เหมือนในอุปกรณ์ก่อนหน้านี้ แต่เป็นแรงดันควบคุม Uy
ดังนั้นการชาร์จของตัวเก็บประจุในรอบถัดไปจะเริ่มจากระดับนี้ โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า Uy ช่วงเวลาการเปิดของไทริสเตอร์จะถูกควบคุม Diode D11 จะตัดการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าควบคุมจากตัวเก็บประจุระหว่างการชาร์จ

ขั้นตอนการส่งออกบนทรานซิสเตอร์ T4 ให้ค่ากระแสไฟฟ้าที่จำเป็น การใช้หม้อแปลงพัลส์เป็นโหลดสามารถควบคุมไทริสเตอร์หลายตัวพร้อมกันได้

ในอุปกรณ์ควบคุมที่ได้รับการพิจารณาแรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับทางแยกควบคุมไทริสเตอร์เป็นระยะเวลาหนึ่งตั้งแต่ช่วงเวลาแห่งความเท่าเทียมกันของแรงดันไฟฟ้าคงที่และฟันเลื่อยจนถึงสิ้นสุดช่วงครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟเมนนั่นคือจนถึงช่วงเวลาของการปลดปล่อยตัวเก็บประจุ C1 เป็นไปได้ที่จะลดระยะเวลาของพัลส์ควบคุมโดยการเปิดวงจรแยกความแตกต่างที่อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ปัจจุบันซึ่งทำจากทรานซิสเตอร์ T4 (ดูรูปที่ 10)

หนึ่งในรูปแบบของวิธีการควบคุมไทริสเตอร์แนวตั้งคือวิธีพัลส์ - นัมเบอร์ ความไม่ชอบมาพากลของมันคือไม่มีพัลส์เดียวที่ถูกป้อนเข้ากับอิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ แต่เป็นพัลส์สั้น ๆ ระยะเวลาของการระเบิดเท่ากับระยะเวลาของพัลส์ควบคุมที่แสดงในรูป 8

อัตราการเกิดซ้ำของพัลส์ในการระเบิดถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ของเครื่องกำเนิดพัลส์ วิธีการควบคุมพัลส์แบบตัวเลขช่วยให้มั่นใจได้ว่าไทริสเตอร์จะเปิดได้อย่างน่าเชื่อถือสำหรับโหลดทุกประเภทและช่วยลดพลังงานที่กระจายไปที่จุดเชื่อมต่อควบคุมของไทริสเตอร์ นอกจากนี้หากรวมหม้อแปลงพัลส์ไว้ที่เอาต์พุตของอุปกรณ์คุณสามารถลดขนาดและทำให้การออกแบบง่ายขึ้น

ในรูป 12 แสดงแผนภาพของอุปกรณ์ควบคุมโดยใช้วิธีพัลส์ - นัมเบอร์

ในฐานะที่เป็นหน่วยเปรียบเทียบและเครื่องกำเนิดพัลส์จึงใช้เครื่องเปรียบเทียบแบบสมดุลของไดโอด - รีเจเนอเรเตอร์ที่นี่ซึ่งประกอบด้วยวงจรเปรียบเทียบตามไดโอด D10, D11 และตัวกำเนิดการปิดกั้นซึ่งประกอบบนทรานซิสเตอร์ T2 ไดโอด D10, D11 ควบคุมการทำงานของวงจรป้อนกลับของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ปิดกั้น

เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้เมื่อปิดทรานซิสเตอร์ T1 ประจุของตัวเก็บประจุ C1 จะเริ่มต้นผ่านตัวต้านทาน R3 ไดโอด D11 เปิดด้วยแรงดันไฟฟ้า Uy และไดโอด D10 ปิดอยู่ ดังนั้นวงจรของขดลวด IIa ของข้อเสนอแนะเชิงบวกของเครื่องกำเนิดการปิดกั้นจึงเปิดอยู่และวงจรของขดลวด IIb ของข้อเสนอแนะเชิงลบจะปิดและทรานซิสเตอร์ T2 จะปิด เมื่อแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุ C1 ถึงแรงดัน Uy ไดโอด D11 จะปิดและ D10 จะเปิดขึ้น วงจรตอบรับเชิงบวกจะถูกปิดและเครื่องกำเนิดการปิดกั้นจะเริ่มสร้างพัลส์ซึ่งจากขดลวด I ของหม้อแปลง Tr2 จะไปที่การเปลี่ยนการควบคุมของไทริสเตอร์ การสร้างพัลส์จะดำเนินต่อไปจนกว่าจะสิ้นสุดครึ่งรอบของแรงดันไฟเมนเมื่อทรานซิสเตอร์ T1 เปิดขึ้นและตัวเก็บประจุ C1 จะถูกระบายออก ไดโอด D10 จะปิดและ D11 จะเปิดขึ้นกระบวนการบล็อกจะหยุดลงและอุปกรณ์จะกลับสู่สถานะเดิม โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าควบคุม Uy เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนช่วงเวลาของการเริ่มต้นของการสร้างเมื่อเทียบกับจุดเริ่มต้นของครึ่งคาบดังนั้นช่วงเวลาของการเปิดไทริสเตอร์ ดังนั้นใน ในกรณีนี้ ใช้วิธีที่สามในการเปลี่ยนเฟสของพัลส์ควบคุม

การใช้วงจรสมดุลของชุดเปรียบเทียบช่วยให้มั่นใจได้ถึงเสถียรภาพของอุณหภูมิในการทำงาน ไดโอดซิลิคอน D10 และ D11 ที่มีกระแสย้อนกลับต่ำทำให้ได้รับความต้านทานอินพุตสูงของหน่วยเปรียบเทียบ (ประมาณ 1 MΩ) ดังนั้นจึงไม่มีผลต่อกระบวนการชาร์จของตัวเก็บประจุ C1 ในทางปฏิบัติ ความไวของโหนดสูงมากและมีค่าหลายมิลลิโวลต์ ตัวต้านทาน R6, R8, R9 และตัวเก็บประจุ C3 กำหนดเสถียรภาพอุณหภูมิของจุดปฏิบัติการของทรานซิสเตอร์ T2 ตัวต้านทาน R7 ทำหน้าที่ จำกัด กระแสสะสมของทรานซิสเตอร์นี้และปรับปรุงรูปร่างพัลส์ของตัวกำเนิดการปิดกั้น ไดโอด D13 จำกัด แรงดันไฟกระชากบนขดลวดตัวสะสม III ของหม้อแปลง Tr2 ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อปิดทรานซิสเตอร์ Pulse transformer Tr2 สามารถทำบนวงแหวนเฟอร์ไรต์ 1000NN ขนาดมาตรฐาน K15X6X4.5 ขดลวด I และ III แต่ละเส้นประกอบด้วย 75 และขดลวด II a และ II b - 50 รอบของลวด PEV-2 0.1

ข้อเสียของอุปกรณ์ควบคุมนี้คืออัตราการทำซ้ำของพัลส์ที่ค่อนข้างต่ำ (ประมาณ 2 kHz โดยมีระยะเวลาพัลส์ 15 μs) เป็นไปได้ที่จะเพิ่มความถี่ตัวอย่างเช่นโดยการลดความต้านทานของตัวต้านทาน R4 ซึ่งตัวเก็บประจุ C2 จะถูกปล่อยออกมา แต่ในขณะเดียวกันเสถียรภาพอุณหภูมิของความไวของโหนดเปรียบเทียบก็แย่ลง

นอกจากนี้ยังสามารถใช้วิธีหมายเลขพัลส์ของการควบคุมไทริสเตอร์ในอุปกรณ์ที่พิจารณาข้างต้นได้ (รูปที่ 10 และ 11) เนื่องจากมีการจัดอันดับองค์ประกอบบางอย่าง (C1, R4-R10 ดูรูปที่ 10) ทริกเกอร์ Schmitt เมื่อแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุ C1 เกินระดับ ทริกเกอร์ไม่ได้สร้างพัลส์เดียว แต่เป็นลำดับของพัลส์ ระยะเวลาและอัตราการทำซ้ำถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์และโหมดทริกเกอร์ อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่า "Discharge trigger multivibrator"

โดยสรุปควรสังเกตว่าการลดความซับซ้อนของวงจรอย่างมีนัยสำคัญของอุปกรณ์ควบคุมไทริสเตอร์ในขณะที่รักษาตัวบ่งชี้คุณภาพสูงสามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือของทรานซิสเตอร์แบบแยกส่วน

- อุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งการออกแบบขึ้นอยู่กับเซมิคอนดักเตอร์โมโนคริสตัลไลน์ที่มีจุดเชื่อมต่อ p-n สามจุดขึ้นไป

งานแสดงถึงการมีสองขั้นตอนที่มั่นคง:

• "ปิด" (ระดับการนำไฟฟ้าต่ำ);
• "เปิด" (ระดับการนำไฟฟ้าสูง)

ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ชื่ออื่นของพวกเขาคือไทริสเตอร์แบบใช้งานเดี่ยว อุปกรณ์นี้ช่วยให้คุณควบคุมผลกระทบของโหลดที่ทรงพลังผ่านพัลส์ขนาดเล็ก

ตามลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันของไทริสเตอร์การเพิ่มขึ้นของกระแสในนั้นจะกระตุ้นให้แรงดันไฟฟ้าลดลงนั่นคือความต้านทานที่แตกต่างกันเชิงลบจะปรากฏขึ้น

นอกจากนี้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้สามารถรวมวงจรที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 5,000 โวลต์และกระแสได้สูงถึง 5,000 แอมป์ (ที่ความถี่ไม่เกิน 1,000 เฮิรตซ์)

ไทริสเตอร์ที่มีขั้วสองและสามเหมาะสำหรับการทำงานที่มีทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ โดยส่วนใหญ่แล้วหลักการของการทำงานของพวกเขาจะถูกเปรียบเทียบกับการทำงานของไดโอด rectifying และเชื่อกันว่าพวกมันเป็นอะนาล็อกที่สมบูรณ์ของวงจรเรียงกระแสในแง่ที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

ประเภทของไทริสเตอร์แตกต่างกันไป:

• วิธีการควบคุม
• การนำไฟฟ้า (ด้านเดียวหรือสองด้าน)

หลักการจัดการทั่วไป

โครงสร้างไทริสเตอร์มีชั้นเซมิคอนดักเตอร์ 4 ชั้นในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม (p-n-p-n) หน้าสัมผัสที่นำไปสู่ \u200b\u200bp-layer ด้านนอกคือขั้วบวกส่วน n-layer ด้านนอกคือแคโทด เป็นผลให้ด้วยการประกอบมาตรฐานไทริสเตอร์สามารถมีอิเล็กโทรดควบคุมได้สูงสุดสองขั้วซึ่งต่ออยู่กับ ชั้นใน... ตามชั้นที่เชื่อมต่อตัวนำจะแบ่งออกเป็นแคโทดและขั้วบวกตามประเภทของการควบคุม ความหลากหลายแรกใช้บ่อยขึ้น

กระแสในไทริสเตอร์ไหลไปทางแคโทด (จากขั้วบวก) ดังนั้นการเชื่อมต่อกับแหล่งกระแสจะดำเนินการระหว่างขั้วบวกและขั้วบวกรวมทั้งระหว่างขั้วลบและขั้วลบ

ไทริสเตอร์ประตูสามารถ:

• ปิดได้;
• ปลดล็อค

คุณสมบัติที่บ่งชี้ของอุปกรณ์ที่ปลดล็อคคือไม่ตอบสนองต่อสัญญาณจากอิเล็กโทรดควบคุม วิธีเดียวที่จะปิดพวกเขาคือการลดระดับของกระแสที่ไหลผ่านเพื่อให้มันด้อยกว่าความแรงของกระแสไฟฟ้า

เมื่อขับไทริสเตอร์ควรคำนึงถึงบางประเด็นด้วย อุปกรณ์ประเภทนี้จะเปลี่ยนขั้นตอนการทำงานจาก "ปิด" เป็น "เปิด" และย้อนกลับอย่างกะทันหันและเป็นไปตามเงื่อนไขเท่านั้น อิทธิพลภายนอก: ด้วยกระแส (การจัดการแรงดันไฟฟ้า) หรือโฟตอน (ในกรณีที่มีโฟโตไทริสเตอร์)

เพื่อให้เข้าใจประเด็นนี้คุณต้องจำไว้ว่าไทริสเตอร์ส่วนใหญ่มี 3 เอาท์พุท (ไตรนิสเตอร์): ขั้วบวกแคโทดและอิเล็กโทรดควบคุม

Ue (อิเล็กโทรดควบคุม) มีหน้าที่เหมือนกันในการเปิดและปิดไทริสเตอร์ การเปิดของไทริสเตอร์เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่าง A (ขั้วบวก) และ K (แคโทด) มีค่าเท่ากับหรือเกินปริมาตรของแรงดันไฟฟ้าของ SCR จริงในกรณีที่สองการกระทำของชีพจรของขั้วบวกระหว่าง Ue และ K

ด้วยการจ่ายแรงดันคงที่ไทริสเตอร์สามารถเปิดได้เรื่อย ๆ

หากต้องการปิดคุณสามารถ:

• ลดระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่าง A และ K เป็นศูนย์
• ลดค่าของ A-current เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสูงขึ้น
• หากการทำงานของวงจรขึ้นอยู่กับการกระทำของกระแสสลับอุปกรณ์จะปิดโดยไม่มีสัญญาณรบกวนจากภายนอกเมื่อระดับกระแสไฟฟ้าลดลงเป็นศูนย์
• ใช้แรงดันไฟฟ้าบล็อกกับ UE (เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ประเภทที่ล็อคได้เท่านั้น)

สถานะปิดยังคงอยู่อย่างไม่มีกำหนดจนกว่าจะเกิดแรงกระตุ้น

วิธีการควบคุมเฉพาะ

• ความกว้าง .

แสดงถึงการจ่ายแรงดันไฟฟ้าบวกที่มีขนาดต่างกันไปยัง Ue การเปิดของไทริสเตอร์เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพียงพอที่จะตัดผ่านทางแยกควบคุมของกระแสไฟฟ้าแก้ไข (Isp.) ด้วยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าบน UE ทำให้สามารถเปลี่ยนเวลาเปิดไทริสเตอร์ได้

ข้อเสียเปรียบหลักของวิธีนี้คืออิทธิพลที่แข็งแกร่งของปัจจัยด้านอุณหภูมิ นอกจากนี้ไทริสเตอร์แต่ละประเภทจะต้องใช้ตัวต้านทานประเภทต่างๆ จุดนี้ไม่ได้เพิ่มความสะดวกในการใช้งาน นอกจากนี้เวลาเปิดไทริสเตอร์สามารถแก้ไขได้เฉพาะในขณะที่ 1/2 แรกของช่วงครึ่งเวลาบวกของเครือข่ายยังคงอยู่

• ระยะ

ประกอบด้วยการเปลี่ยนเฟส Ucont (สัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก) ในกรณีนี้จะใช้สะพานเปลี่ยนเฟส ข้อเสียเปรียบหลักคือความชันต่ำของ Ucont ดังนั้นช่วงเวลาเปิดไทริสเตอร์จึงคงที่ได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น

• เฟสชีพจร .

ออกแบบมาเพื่อเอาชนะข้อเสียของวิธีเฟส เพื่อจุดประสงค์นี้พัลส์แรงดันไฟฟ้าที่มีหน้าชันจะถูกนำไปใช้กับ Ue แนวทางนี้เป็นแนวทางที่พบบ่อยที่สุด

ไทริสเตอร์และความปลอดภัย

เนื่องจากความหุนหันพลันแล่นของการกระทำและการปรากฏตัวของกระแสการกู้คืนย้อนกลับไทริสเตอร์จึงเพิ่มความเสี่ยงของแรงดันไฟฟ้าเกินในการทำงานของอุปกรณ์ นอกจากนี้ความเสี่ยงของแรงดันไฟฟ้าเกินในโซนเซมิคอนดักเตอร์จะสูงหากไม่มีแรงดันไฟฟ้าเลยในส่วนอื่น ๆ ของวงจร

ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบเชิงลบจึงเป็นเรื่องปกติที่จะต้องใช้รูปแบบ CFTF ป้องกันการปรากฏตัวและการเก็บรักษาค่าแรงดันไฟฟ้าวิกฤต

แบบทรานซิสเตอร์ไทริสเตอร์สองตัว

จากทรานซิสเตอร์สองตัวมันค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะประกอบไดนิสเตอร์ (ไทริสเตอร์ที่มีสองสายนำ) หรือไตรนิสเตอร์ (ไทริสเตอร์ที่มีสามลีด) สำหรับสิ่งนี้หนึ่งในนั้นจะต้องมีการนำไฟฟ้า p-n-p อีกอันหนึ่งคือ n-p-n-conductivity ทรานซิสเตอร์สามารถทำจากทั้งซิลิคอนและเจอร์เมเนียม

การเชื่อมต่อระหว่างกันดำเนินการผ่านสองช่องทาง:

• ขั้วบวกจากทรานซิสเตอร์ตัวที่ 2 + อิเล็กโทรดควบคุมจากทรานซิสเตอร์ตัวที่ 1
• แคโทดจากทรานซิสเตอร์ตัวที่ 1 + อิเล็กโทรดควบคุมจากทรานซิสเตอร์ตัวที่ 2

หากคุณทำโดยไม่ใช้อิเล็กโทรดควบคุมเอาต์พุตจะเป็นไดนิสเตอร์

ความเข้ากันได้ของทรานซิสเตอร์ที่เลือกจะถูกกำหนดโดยปริมาณพลังงานเดียวกัน ในกรณีนี้การอ่านค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้าจะต้องสูงกว่าค่าที่จำเป็นสำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์ แรงดันพังและการเก็บข้อมูลปัจจุบันขึ้นอยู่กับคุณสมบัติเฉพาะของทรานซิสเตอร์ที่ใช้

เขียนความคิดเห็นเพิ่มเติมในบทความบางทีฉันอาจพลาดอะไรไป ลองดูสิฉันจะดีใจถ้าคุณพบสิ่งอื่นที่เป็นประโยชน์กับฉัน

พลังของเตาต้านทานไฟฟ้าที่ทันสมัยมีตั้งแต่หลายร้อยวัตต์ไปจนถึงหลายเมกะวัตต์

เตาเผาที่มีความจุมากกว่า 20 กิโลวัตต์เป็นสามเฟสที่มีการกระจายโหลดอย่างสม่ำเสมอในแต่ละเฟสและเชื่อมต่อกับเครือข่าย 220, 380, 660 V โดยตรงหรือผ่านหม้อแปลงเตา (หรือหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ)

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในเตาต้านทานไฟฟ้าประกอบด้วย 3 กลุ่ม ได้แก่ อุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังอุปกรณ์ควบคุมและเครื่องมือวัด (เครื่องมือวัด)

อุปกรณ์ไฟฟ้ากำลัง ได้แก่

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบ step-down และควบคุมหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

ไดรฟ์ไฟฟ้ากำลังของกลไกเสริม

อุปกรณ์เปลี่ยนกำลังและอุปกรณ์ป้องกัน

อุปกรณ์ควบคุมประกอบด้วยสถานีควบคุมที่สมบูรณ์พร้อมอุปกรณ์สวิตชิ่ง สวิตช์, ปุ่ม, รีเลย์, สวิตช์ จำกัด , สตาร์ทแม่เหล็กไฟฟ้า, รีเลย์ใช้ในการออกแบบทั่วไป

เครื่องมือวัดรวมถึงอุปกรณ์ควบคุมการวัดและการส่งสัญญาณ (อุปกรณ์) มักจะวางบนโล่ เตาต้านทานแต่ละเตาต้องติดตั้งวัสดุไพโรเมตริก สำหรับเตาอบขนาดเล็กที่ไม่สำคัญอาจเป็นเทอร์โมคัปเปิลที่มีอุปกรณ์ชี้ตำแหน่งในเตาอบอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จำเป็นต้องมีการควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติ ดำเนินการโดยใช้เครื่องมือที่บันทึกอุณหภูมิของเตาอบ

เตาต้านทานไฟฟ้าส่วนใหญ่ไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้า

การควบคุมหม้อแปลงและตัวเปลี่ยนรูปอัตโนมัติจะใช้เมื่อเตาทำด้วยองค์ประกอบความร้อนที่เปลี่ยนความต้านทานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (ทังสเตนกราไฟต์โมลิบดีนัม) เพื่อจ่ายพลังงานให้อ่างเกลือและการติดตั้งความร้อนโดยตรง

เตาต้านทานอุตสาหกรรมทั้งหมดทำงานในโหมดควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติ ระเบียบข้อบังคับ อุณหภูมิในการทำงาน ในเตาไฟฟ้าความต้านทานเกิดจากการเปลี่ยนกำลังไฟฟ้าเข้า

การควบคุมกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับเตาเผาสามารถเป็นได้ ไม่ต่อเนื่องและต่อเนื่อง

เมื่อไหร่ ไม่ต่อเนื่อง ระเบียบวิธีการต่อไปนี้เป็นไปได้:

การเชื่อมต่อเป็นระยะและการตัดการเชื่อมต่อของเตาความร้อนความต้านทานไฟฟ้ากับเครือข่าย (การควบคุมสองตำแหน่ง)

การเปลี่ยนองค์ประกอบความร้อนของเตาจาก "ดาว" เป็น "เดลต้า" หรือจากการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเป็นแบบขนาน (การควบคุมสามตำแหน่ง)

สิ่งที่แพร่หลายที่สุดคือการควบคุมการเปิด - ปิดเนื่องจากวิธีนี้ง่ายและช่วยให้คุณดำเนินการโดยอัตโนมัติได้

ด้วยวิธีนี้เตาจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายด้วยกำลังไฟที่กำหนดหรือตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายโดยสิ้นเชิง ค่าที่ต้องการของกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่นำเข้าสู่เตาเผาได้มาจากการเปลี่ยนอัตราส่วนของเวลาเปิดและปิด

อุณหภูมิเตาเฉลี่ยสอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าเข้าสู่เตาเผาโดยเฉลี่ย การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของกำลังไฟฟ้าในทันทีส่งผลให้อุณหภูมิมีความผันผวนโดยประมาณ โครงสร้างสามารถควบคุมสองตำแหน่งได้โดยใช้คอนแทคทั่วไปหรือสวิตช์ไทริสเตอร์ สวิตช์ไทริสเตอร์ประกอบด้วยไทริสเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบป้องกันขนานซึ่งทำงานด้วย a \u003d 0

เมื่อไหร่ ต่อเนื่องกัน กฎระเบียบคือการควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนเครื่องทำความร้อนอย่างราบรื่น กฎระเบียบดังกล่าวสามารถทำได้โดยใช้เพาเวอร์แอมป์ชนิดใดก็ได้ ในทางปฏิบัติตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าไทริสเตอร์ที่พบมากที่สุด แหล่งจ่ายไฟไทริสเตอร์ประกอบด้วยไทริสเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบป้องกันขนานที่ติดตั้ง SPPD

แหล่งจ่ายไฟของไทริสเตอร์มีประสิทธิภาพสูง (มากถึง 98%)

เตาต้านทานไฟฟ้า (ห้อง, เพลา, กระดิ่ง ฯลฯ ) ใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดความร้อนของผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมต่างๆ: ในด้านโลหะวิทยาวิศวกรรมไฟฟ้างานโลหะการผลิตเซรามิกและแก้ว การใช้ระบบควบคุมอัตโนมัติในระหว่างการบำบัดความร้อนช่วยเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์และอำนวยความสะดวกในการทำงานของพนักงานบริการ

อุปกรณ์ที่ทันสมัยและวิธีการควบคุมอัตโนมัติแบบใหม่ทำให้สามารถลดต้นทุนในการซ่อมแซมและบำรุงรักษาอุปกรณ์เพื่อให้ได้รับผลกระทบทางเศรษฐกิจจากการใช้ทรัพยากรพลังงานอย่างมีเหตุผลเนื่องจากการควบคุมกระบวนการทางเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุด

ในบทความนี้ผู้เขียนเสนอโซลูชันการออกแบบสองแบบเพื่อความทันสมัยของระบบควบคุมเตาไฟฟ้าโดยคำนึงถึงความต้องการทางเทคโนโลยีเช่นการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนโหมดอย่างรวดเร็วระหว่างการประมวลผล ประเภทต่างๆ ผลิตภัณฑ์

เมื่อเตรียมโครงการเพื่อความทันสมัยของ ACS เบื้องต้น การวิเคราะห์โดยละเอียด กระบวนการทางเทคโนโลยีของการบำบัดความร้อนเพื่อชี้แจงข้อเสียและปัญหาหลักในการทำงานของเตาเผา ตัวอย่างเช่นในระหว่างการหลอมชิ้นส่วนและโครงสร้างโลหะแม้อุณหภูมิจะเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากค่าที่ระบุใน แผนที่เทคโนโลยี... การละเมิด ระบอบอุณหภูมิ สามารถนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนระหว่างคุณสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์ที่ประกาศโดยผู้ผลิตซึ่งในทางกลับกันอาจนำไปสู่อุบัติเหตุทางอุตสาหกรรม

ระบบควบคุมอุณหภูมิในเตาไฟฟ้าตามอุปกรณ์ราศีเมษ

ตัวควบคุม PID ซอฟต์แวร์สองช่องทาง OWEN TPM151 ใช้เป็นอุปกรณ์ควบคุมในระบบควบคุมเตาไฟฟ้าสองช่องทางซึ่งควบคุมอุณหภูมิขององค์ประกอบความร้อน ตัวกระตุ้นคือชุดควบคุมไตรแอกและไทริสเตอร์ (BUST) ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความถูกต้องของการควบคุมพลังงานอัตโนมัติสำหรับองค์ประกอบความร้อนของเตาโดยใช้วิธีการควบคุมเฟส

ในการขยายปัจจัยการผลิตและรับความเป็นไปได้เพิ่มเติมในการวัดอุณหภูมิในผลิตภัณฑ์เองหรือในเตาเผาจะใช้โมดูลอินพุต OWEN MVA8 การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างหน่วยงานกำกับดูแลและโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกดำเนินการโดยใช้คอมพิวเตอร์เพื่อประสานอินเทอร์เฟซ RS-485 / RS-232 จะใช้ตัวแปลงอินเตอร์เฟส OWEN AC3-M (รูปที่ 1)

รูปที่. 1. แผนภาพบล็อกทั่วไปของระบบ การควบคุมอัตโนมัติ (ACS) อุณหภูมิสำหรับเตาไฟฟ้าสี่เตา

ระบบที่พัฒนาขึ้นช่วยให้สามารถทำการหลอมระบบที่มีความซับซ้อนได้ การเปลี่ยนแปลงค่าที่ตั้งไว้ในระบบควบคุมอุณหภูมิจะดำเนินการโดยอัตโนมัติตามโปรแกรมที่พัฒนาโดยโปรแกรมเทคโนโลยี โปรแกรมของนักเทคโนโลยีถูกสร้างขึ้นบนคอมพิวเตอร์ที่ระดับบนและป้อนลงในอุปกรณ์ TPM151 แต่ละเครื่อง

แผนภาพของระบบควบคุมอุณหภูมิในเตาเพลาแสดงในรูปที่ 2

รูปที่. 2 แผนภาพการทำงาน กฎระเบียบในเตาไฟฟ้าของเหมือง

ระบบช่วยให้คุณสามารถกำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (เพิ่มหรือลดเป็นค่าที่กำหนด) ในแต่ละโซนความร้อนตามกำหนดเวลาของแต่ละบุคคลซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์จะร้อนสม่ำเสมอทุกจุด เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนจากโปรแกรมหนึ่งไปยังอีกโปรแกรมหนึ่งเมื่อถึงค่าที่แน่นอนของพารามิเตอร์อุณหภูมิหรือเวลาใด ๆ การรวบรวมข้อมูลจากแต่ละเตายังดำเนินการโดยใช้ระบบ OWEN PROCESS MANAGER SCADA

ระบบควบคุมอุณหภูมิที่นำเสนอสามารถนำไปใช้ในเตาไฟฟ้าที่มีโซนทำความร้อนหนึ่งหรือสองโซน ระบบต้องการ:

ซอฟต์แวร์ควบคุมสองช่องสัญญาณ (ARIES TPM151);

ชุดควบคุมไตรแอกและไทริสเตอร์ (OWEN BUST);

ตัวแปลงอินเทอร์เฟซ (OWEN AC3-M);

โมดูลอินพุตแบบอะนาล็อก (OSEH MVA8);

คอมพิวเตอร์;

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ triacs กำลัง

ระบบควบคุมที่นำเสนอช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของการทำงานของเตาเผาไฟฟ้าโดยการแทนที่ตัวควบคุมอนาล็อกและตัวกระตุ้นรีเลย์ด้วยองค์ประกอบการควบคุมที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์และสวิตช์ไฟแบบไม่สัมผัส (ไตรแอก) จำนวนการเชื่อมต่อภายนอกและกล่องเทอร์มินัลจะลดลงหลายครั้ง

ตัวอย่างเช่นตัวควบคุม TPM151 PID หนึ่งชุดโมดูลอินพุต OWEN MVA8 และคอมพิวเตอร์แทนที่เครื่องบันทึกสองตำแหน่งรุ่นเก่า แต่มีราคาแพงมากสามเครื่องในขณะที่ความแม่นยำและความสามารถในการควบคุมเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการใช้ตัวควบคุม PID พร้อมการปรับอัตราขยายอัตโนมัติ

โปรดทราบว่าค่าใช้จ่ายในการอัพเกรดจะลดลงอย่างมากหากทำการอัพเกรดพร้อมกันหลายหน่วย ตัวอย่างเช่นสำหรับเตาอบสี่เตานอกเหนือจากตัวควบคุมอุณหภูมิจำเป็นต้องใช้โมดูล MBA8 เพียงโมดูลเดียวและคอมพิวเตอร์เท่านั้น

มีการแนะนำระบบควบคุมอุณหภูมิที่คล้ายกันซึ่งอิงตามหน่วยงานกำกับดูแล OWEN TPM151 และบล็อก BUST ที่โรงงาน OJSC KZ OCM ในคิรอฟบนสายการอบอ่อนแบบยาว HEURTEY

เตาอบมีโซนทำความร้อนที่ทำงานแยกกันสองโซน (การอุ่นล่วงหน้าและการทำความร้อนที่แม่นยำ) เตาเผามีวงจรควบคุมอุณหภูมิสองวงจรบนตัวควบคุม OWEN TRM151

เส้นถูกออกแบบมาสำหรับการหลอมและการดองแถบทองแดงและทองเหลืองอย่างต่อเนื่องที่มีความหนา 0.15 - 0.8 im และกว้าง 200 - 630 มม. ในระหว่างการแปรรูปม้วนจะถูกคลายออกและดึงเข้าเตาอบตามลูกกลิ้งรองรับ หลังจากการหลอมโลหะจะเปลี่ยนโครงสร้างและคุณสมบัติเชิงกล

เพื่อให้เกิดการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำจึงใช้ชุดควบคุม OWEN BUST สองชุดหนึ่งชุดสำหรับแต่ละช่องของอุปกรณ์ TPM151 ซึ่งควบคุมกำลังขององค์ประกอบความร้อนโดยใช้วิธีการควบคุมเฟส

สำหรับระบบที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งมีการควบคุมโซนความร้อนตั้งแต่สามโซนขึ้นไปตลอดจนการทำงานของพัดลมและตัวกระตุ้นอื่น ๆ ระบบที่มีอุปกรณ์ควบคุมในรูปแบบของตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้เช่น OWEN PLC จะเป็นที่ยอมรับมากที่สุด

ตัวอย่างของการติดตั้งประเภทนี้คือเตาประเภทที่พบมากที่สุดในอุตสาหกรรมเตาต้านทานไฟฟ้าแบบห้องหรือเตาไฟฟ้าแบบระฆัง เตาอบเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบสามารถมีโซนความร้อนได้สามโซน เพื่อการควบคุมอุณหภูมิที่เหมาะสมต้องใช้ลูปควบคุมอิสระสามตัว

ระบบควบคุมอุณหภูมิในแต่ละโซนความร้อน: ในโซนแรกโซนที่สองและโซนที่สามโดยใช้ช่องควบคุมที่หนึ่งที่สองและสามตามลำดับ วงจรทั้งหมดอยู่ภายใต้ลูปควบคุมอุณหภูมิหลักในฝาปิด

ลูปควบคุมแบบทาสจะเหมือนกันและประกอบด้วยซอฟต์แวร์ควบคุมอุณหภูมิที่ใช้งานในคอนโทรลเลอร์ (OWEN PLC154) อุปกรณ์บริหาร (OWEN BUST และ triacs) และวัตถุควบคุม (องค์ประกอบความร้อน) ตัวควบคุมของลูปควบคุมหลัก (รูปที่ 3) รวมถึงตัวควบคุมของลูปทาสเป็นซอฟต์แวร์ที่ใช้ในคอนโทรลเลอร์ PLC154

รูปที่. 3. แผนภาพการทำงานของ ACS ของเตาไฟฟ้า

ข้อมูลจากแต่ละช่องสัญญาณจะส่งไปที่คอนโทรลเลอร์ก่อนและแนวคิดจะไปยังคอมพิวเตอร์ซึ่งจะประมวลผลและจัดเก็บโดยใช้ระบบ SCADA ที่ปรับให้เข้ากับกระบวนการทางเทคโนโลยีที่กำหนดและตัวควบคุมที่เลือก

ในระบบที่พัฒนาแล้วนอกจาก การควบคุมอัตโนมัติ สามารถควบคุมอุณหภูมิได้โดยใช้ตัวต้านทานควบคุมแบบแมนนวล ใช้การควบคุมด้วยตนเองในระหว่างการตั้งค่าหรือกรณีฉุกเฉิน องค์ประกอบหลักในการควบคุมและควบคุมของระบบควบคุมการบำบัดในห้อง ได้แก่ :

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (OWEN PLC154);

ชุดควบคุมไตรแอกและไทริสเตอร์ (OWEN BUST);

เทอร์โมคัปเปิล TXA (K) และ triacs กำลัง

คอมพิวเตอร์.

คุณลักษณะที่โดดเด่นของโครงการที่ใช้ PLC คือความสามารถในการแสดงภาพกระบวนการควบคุมอุณหภูมิในเตาไฟฟ้าที่เลือกบนคอมพิวเตอร์

ปัจจุบันมีแอพพลิเคชั่นมากมายที่ให้คุณเลือกซอฟต์แวร์ที่จำเป็นสำหรับ ACS TP ความสามารถดังกล่าวครอบครองโดยผลิตภัณฑ์ TraceMode ซึ่งรวมมาตรฐานซอฟต์แวร์เข้ากับเครื่องมือระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จากผู้ผลิตทั่วโลกรวมทั้งที่ผลิตโดย OWEN ดังนั้นผลิตภัณฑ์นี้จึงไม่เหมือนใครจึงเหมาะเป็นซอฟต์แวร์ระบบหลักเมื่อสร้างระบบควบคุมอัตโนมัติสำหรับเตาไฟฟ้า

นอกจากนี้ยังเป็นเพราะโปรแกรม Trace Mode มีฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลายและสภาพแวดล้อมการพัฒนาที่สะดวกรวมถึงไดรเวอร์สำหรับคอนโทรลเลอร์ OWEN PLC ที่เลือกมาพร้อมกับมันโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย

รูปแบบหน้าจอของการควบคุมและการควบคุมทำให้การทำงานของเตาเผาง่ายขึ้นและอำนวยความสะดวกในการทำงานของผู้ปฏิบัติงาน พวกเขา การปรากฏ และโครงสร้างสามารถทำทีละรายการสำหรับแต่ละรายการ กระบวนการทางเทคโนโลยี และการติดตั้ง

โครงการที่อธิบายไว้จะคำนึงถึงคำขอและข้อกำหนดสำหรับการบำบัดความร้อนของผลิตภัณฑ์ในการติดตั้งพลังงานไฟฟ้า โครงการต้องการต้นทุนทางเศรษฐกิจขั้นต่ำสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์เครื่องมือวัดและการบำรุงรักษา การนำโซลูชันเหล่านี้ไปใช้จะช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ลดจำนวนการคัดแยกลดการใช้วัตถุดิบลดการเสียและเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์และจะเพิ่มปริมาณการผลิตรวมทั้งเพิ่มผลผลิตโดยการปรับปรุงสภาพการทำงานของพนักงานบริการ

Sergey Mokrushin หัวหน้าแผนกอัตโนมัติของ บริษัท "Alfa-Prom", Kirov

บทความ "ระบบควบคุมเตาเผาไฟฟ้าอัตโนมัติ" ในวารสาร "ระบบอัตโนมัติและการผลิต":