Controllo dell'alimentazione tramite SCR

SCR

SCR o Silicon Controlled Rectifier è un dispositivo a 3 pin, con tre terminali di base: anodo, catodo e gate. Il terminale di gate è il terminale di controllo per l'applicazione della tensione anodo-catodo. Tipicamente il silicio viene utilizzato a causa della sua bassa corrente di dispersione. La polarità delle tensioni applicate al catodo e all'anodo decide se il dispositivo è in polarizzazione diretta o inversa e la tensione di gate decide la conduzione dell'SCR. In altre parole, quando la polarizzazione diretta viene applicata all'SCR, dopo che è stata applicata la corretta tensione di gate positiva, il dispositivo inizia a condurre e viene spento solo quando la corrente attraverso il dispositivo è inferiore alla corrente di mantenimento. Pertanto l'SCR può essere utilizzato come interruttore.

Cottura SCR:

L'applicazione della tensione GATE è nota come accensione.

Tipi di cottura SCR:

In generale, ci sono due tipi di cottura:

• Accensione Cross Over a tensione zero: La modalità di controllo zero-crossing (chiamata anche ciclo veloce, ciclo integrale o accensione a raffica) funziona attivando gli SCR solo quando il valore istantaneo della tensione sinusoidale è zero.
• Metodo di controllo dell'angolo di fase: L'angolo di fase è variato, cioè l'applicazione degli impulsi di gate è ritardata di un certo tempo e la conduzione è controllata.

Circuiti di accensione:

Caratteristiche del circuito di accensione:

• I circuiti di accensione dovrebbero produrre impulsi di trigger per il tiristore negli istanti appropriati.
• È necessario un isolamento elettrico tra i circuiti di accensione e il tiristore. Si ottiene utilizzando un amplificatore di impulsi o un optoisolatore.

Tipi di circuito di accensione:

• Circuito di accensione R:

• Circuito di accensione RC:

• Circuito di accensione UJT:

Angolo di tiro:

Il numero di gradi dall'inizio del ciclo quando SCR è attivato è angolo di tiro . Qualsiasi SCR inizierebbe a condurre in un punto particolare del file tensione della sorgente CA. . Il punto particolare è definito come l'angolo di tiro. Prima nel ciclo l'SCR viene attivato, maggiore sarà la tensione applicata al carico.

Raddrizzatore controllato da SCR di Elwood Gillilan

Controllo dell'angolo di tiro:

Il controllo dell'angolo di accensione può essere utilizzato in applicazioni come il controllo della velocità dei motori dei ventilatori, il controllo dell'intensità di una lampadina, controllando l'applicazione di potenza all'SCR. Il controllo dell'angolo di accensione si ottiene variando il tempo di applicazione degli impulsi Gate all'SCR. La tensione al terminale Gate dell'SCR può essere applicata in un dato momento deciso dall'ingresso remoto.

Fondamentalmente controllare l'angolo di accensione significa gestire il punto sulla forma d'onda del segnale AC quando l'SCR verrà attivato o in altre parole, il tempo corrispondente alla forma d'onda del segnale AC quando il gate SCR riceverà la tensione di alimentazione DC. Normalmente per attivare un SCR utilizziamo optoisolatori. Per un semplice circuito di applicazione di potenza, dove non è richiesto il controllo della potenza, normalmente possono essere utilizzati rivelatori di zero crossing o optoisolatori con rivelatori di zero crossing, mediante i quali l'SCR viene attivato solo ai livelli di zero crossing della forma d'onda CA. Per altre applicazioni che coinvolgono l'applicazione di controllo della potenza, il gate viene attivato utilizzando impulsi e l'angolo di accensione viene variato di conseguenza per controllare la commutazione dell'SCR e di conseguenza la potenza dell'SCR.

La variazione dell'angolo di accensione o la variazione della conduzione dell'SCR ritardando l'applicazione della corrente di gate può essere effettuata in due modi:

• Controllo Phase Shifting Gate : Provoca un ritardo di conduzione da 0 a 180⁰. L'angolo di fase della tensione di gate viene modificato rispetto alla tensione anodo-catodo. In altre parole, la tensione di gate viene applicata fuori fase con la tensione anodica.

Di solito, a questo scopo vengono utilizzate capacità o induttanze. Nella combinazione LR, la corrente è in ritardo rispetto alla tensione, mentre, in una combinazione RC, attualmente è in testa alla tensione. Il resistore R viene variato in modo da variare l'angolo di fase di cui la tensione di gate ritarda dalla tensione anodica.

I diversi circuiti utilizzati come sfasatore sono i seguenti:

Sfasamento controllato digitalmente

Oscillatore a spostamento di fase

• Trigger a impulsi: La tensione di gate può essere applicata anche dando impulsi al terminale di gate. Il ciclo di lavoro degli impulsi può essere variato per fornire una variazione nella conduzione.

Gli impulsi possono essere generati utilizzando UJT o utilizzando 555 timer.

Il circuito generatore di impulsi che utilizza il timer 555

Esempio di funzionamento del controllo dell'angolo di tiro e sua applicazione

Diagramma a blocchi che mostra il controllo dell'angolo di tiro per gli SCR schiena contro schiena per ottenere il controllo della potenza

Lo schema a blocchi sopra rappresenta il sistema per ottenere controllo di potenza al motore a induzione utilizzando il controllo dell'angolo di tiro per gli SCR schiena contro schiena.

Prima di entrare nei dettagli su come si ottiene il controllo dell'angolo di tiro in questo sistema, diamo una rapida occhiata al collegamento back to back di SCR.

Ecco un video che descrive una connessione SCR back to back.

Una connessione SCR back to back viene utilizzata per fornire alimentazione CA al carico in entrambi i semicicli del segnale CA. Ad ogni SCR sono collegati due optoisolatori. Nella prima metà del ciclo del segnale AC, uno degli SCR conduce dopo essere stato attivato utilizzando un optoisolatore e consente alla corrente di passare attraverso il carico. Nella seconda metà del ciclo, un altro SCR collegato in direzione inversa a quello dell'altro SCR, viene attivato utilizzando un altro optoisolatore e consente alla corrente di fluire al carico. Pertanto il carico riceve l'alimentazione CA in entrambi i semicicli.

In questo sistema, l'SCR viene attivato utilizzando un optoisolatore contenente una combinazione di un LED e un TRIAC. Quando vengono applicati degli impulsi al LED, emette luce che cade sul TRIAC e conduce, provocando gli impulsi in uscita dall'optoisolatore all'SCR. Il principio prevede il controllo della velocità di applicazione degli impulsi variando la frequenza tra impulsi adiacenti. Un microcontrollore viene utilizzato per fornire impulsi all'optoisolatore in base all'ingresso del pulsante ad esso interfacciato. Il numero di volte in cui il pulsante viene premuto determina la quantità di ritardo dell'applicazione degli impulsi. Ad esempio, se il pulsante viene premuto una volta, il microcontrollore ritarda l'applicazione dell'impulso di 1 ms. Pertanto, l'angolo di attivazione dell'SCR viene controllato di conseguenza e viene controllata l'applicazione dell'alimentazione CA al carico.

Diritti d'autore della foto:

• Oscillatore a spostamento di fase di community.fortunecity
• Sfasamento controllato digitalmente di chinabaike