Teljesítményszabályozás gyújtásszögvezérléssel (Elektronika - 237 ábrával)

Ismertető: Könyvünk felépítése - elsősorban a terjedelem által megszabott kötöttségek miatt - kissé rendhagyó. Célkitűzésünk tömören annak a bemutatása, hogy váltakozóáramú hálózatot alapul véve, miként lehet egy fogyasztó teljesítményfelvételét kifejezetten az ún. gyújtásszögvezérlési technikával szabályozni. Feladatunk általánosan fogalmazva tehát a jó hatásfokú teljesítményszabályozás ismertetése. Elöljáróban megállapíthatjuk, hogy a mai korszerű félvezetőeszközök tárházát is figyelembe véve, a kiforrottság jellemzi a módszereket. Az idáig vezető út viszont hosszú és meglehetősen tekervényes volt. Az elektronikus teljesítményszabályozók alapelveit a higanygőz és a nemesgáz töltésű csövek megjelenésétől (1930) kezdve fokozatosan alakították ki. Az áramkörök fejlesztésének óriási lökést adott teljesítményszilíciumdiódák és a megbízható tranzisztorok megjelenése (1954). A tökéletesedés valódi folyamata azonban kétségtelenül a tirisztor piacra kerülésével (1957) kezdődött. A triak megjelenésével (1964) főleg a kisteljesítményű AC szabályozók terén ment végbe gyökeres egyszerűsödési folyamat. Az eszközök fejlesztése napjainkban is tart. A nagyfeszültségű, nagyáramú (^400 V, ^30 A) és közepes határfrekvenciájú szilícium npn-tranzisztorok jelentkezése után (kb. 1972) számolni lehetett a gyors tirisztorok kiváltásával. A folyamat különösen ott szembetűnő, ahol elsősorban a működési sebesség a fő követelmény. Különösen gyors és jó hatásfokú szabályozók és energiaátalakítók készíthetők a teljesítmény-félvezetők legújabb ,,csodabogaraival" (1976). Ez utóbbiak az n- és a p-csatornás MOS-FET tranzisztorok és a Schottky- (fém-félvezető) diódák. További érdekes gondolatokat kelt az a tény, hogy a korszerű, nagyteljesítményű félvezetőeszközök igen jól együttműködnek a különböző funkcionális integrált áramkörökkel és az interfészelemekkel. Ez két fontos előnnyel jár: - igen kis méretű, olcsó és tömör készülékeket, alrendszereket építhetünk; - elmosódnak az erős- és a gyengeáramú szemléletmódból fakadó ellentmondások. Annak ellenére, hogy helyenként kitérünk a könyvben alkalmazott jelölések, ill. a bemutatott félvezetőeszközök megnevezésének részletesebb magyarázatára is, célszerűnek látszik a bevezetésben felsorolni őket.- További ismertető: "Belelapozás". - - - Tartalom: Bevezetés 9 A félvezetős teljesítményszabályozás megvalósításának lehetőségei 10 Egyfázisú teljesítményszabályozás gyújtásszögvezérléssel. Átviteli jelleggörbék 15 Váltakozóáramú szaggató ohmos terheléssel 15 Váltakozóáramú szaggató induktív terheléssel 17 Váltakozóáramú szaggató soros RL terheléssel 19 Tiratron-típusú gyújtókörök 23 A függőleges gyújtásszögvezérlés 23 A vízszintes gyújtásszögvezérlés 26 Egyszerű RD és RCD típusú gyújtókörök 31 Mágneses gyújtó- és impulzusformáló áramkörök 35 Egyszerű, félvezetős gyújtókörök 39 A relaxációs oszcillátor 40 Az oszcilláció feltételei és az alkatrészértékek behatárolása 42 Félhullámú teljesítményszabályozás 45 A négyrétegű dióda 45 Félhullámú teljesítményszabályzók négyrétegű diódás gyújtókörrel 50 A ciklusátugrás jelensége 52 Az egyirányú sziliíciumkapcsoló 57 Egyszerű gyújtókörök SUS felhasználásával 61 Teljeshullámú szabályozók 63 A trigger diak 63 A teljeshullámú teljesítményszabályozók kapcsolástechnikája 66 A hiszterézis jelensége 67 Kis hiszterézisű gyújtókörök 69 Az SBS 75 Gyújtókörök SBS-sel 81 Módszerek a hálózati feszültségváltozások kiegyenlítésére 86 Aszimmetrikus triggerelemek alkalmazása 88 AZ UJT 95 Az UJT működési elve 96 Az UJT helyettesítő-áramköre 97 Az emitter-jelleggörbe 98 Az interbázis-jelleggörbék 100 Az Rbb interbázis-ellenállás 100 A belső leosztási tényező 101 A csúcspont jelleggörbéi 103 A völgypont paraméterei 103 Impulzuskeltés 104 Tirisztor-gyújtóegységek egyátmenetű tranzisztorral 107 Általános szempontok 107 Az UJT gyújtóegység méretezési módszerei 110 Méretezési példák 114 A gyújtókör táplálása 115 Az AC szinkronizálás 119 Egyszerűsített gyújtókörök fél- és teljeshullámú szabályozókhoz 121 A triak vezérlése 123 A hálózati feszültségingadozás kiegyenlítése 125 UJT gyújtókörök induktívan terhelt tirisztorokhoz 127 Teljesítményszabályozás érzékeny UJT gyújtókörökkel 133 Kézi teljesítményszabályozás 133 Egyszerű módszerek az erősítés növelésére 135 A töltőtranzisztor 137 Nagy erősítésű, lineáris szabályozórendszerek (PEDESTAL AND RAMP CONTROL) 139 A szabályozó tiltása 143 Nyitott és visszacsatolt szabályozók 144 A stabilitás biztosítása és javítása 146 Folyamatos be- és kikapcsolás 147 Tranzisztoros elválasztófokozatok 150 3 kW-os AC stabilizátor 153 Gyújtásszög-késleltetése teljesítményszabályozás integrált áramkörrel 155 A PA 436 monolitikus IC mint "fázishasító" gyújtókör 155 A PA 436 típusú IC munkaponti beállítása 163 A funkcionális mérőáramkör 164 Egyfázisú alkalmazási példák 166 PA 436 típusú integrált áramkörrel vezérelt triak erősen induktív terhelőkörrel 172 A PA 436 helyettesítése diszkrét alkatrészekkel 175 Nagyáramú, ellenpárhuzamos tirisztorpár vezérlése integrált áramkörökkel 177 A tirisztor működtetése negatív anódfeszültséggel 177 A tirisztor mint nagyfeszültségű, szimmetrikus, közvetett bázisú pnp-tranzisztor 178 Nagyáramú tirisztorok és vezérlő integrált áramkörök együttműködése 181 A háromfázisú teljesítményszabályozás alapjai 189 Háromfázisú AC szaggatók 189 Háromfázisú vezérelt egyenirányító-kapcsolások 193 Háromfázisú teljesítményszabályozók diszkrét alkatrészekre épült gyújtókörökkel 197 Egyszerű, háromfázisú, vezérelhető egyenirányító korlátozott szabályozási tartománnyal 197 A gyújtókör kialakítása 400 Hz-es tápfrekvencia vagy nagyáramú tirisztorok esetén 201 Háromfázisú, féligvezérelt, hídkapcsolású egyenirányító független gyútjókörökkel 202 A hálózati feszültségingadozás kiegyenlítése 203 Háromfázisú, hatütemű AC szaggató 204 Háromfázisú, féligvezérelt AC szaggató 208 További kiegészítések 210 A PA 436 típusú IC alkalmazása háromfázisú rendszerekben 213 Gyakorlati példák 213 A kiszolgáló-áramkörök 215 Nagy sebességű szabályozók vezérlőkörei 219 Összefoglalás 222 Függelék 224