$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الثايرستور ، وتسمى أيضا المقومات التي يتم التحكم فيها من السيليكون ، أو SCRs ، هي أجهزة إلكترونية تستخدم في مخفتات الضوء ، وأجهزة التحكم في سرعة المحرك ، ومنظمات الجهد. مثل الصمام الثنائي ، يحتوي الثايرستور على أنود وكاثود ، ويوصل في اتجاه واحد فقط. في الواقع ، يشبه الرمز التخطيطي للثايرستور الصمام الثنائي ، ولكن مع طرف ثالث يمثل البوابة ، والذي يتحكم في تدفق التيار. على عكس الصمام الثنائي ، يلزم وجود نبضة تيار صغيرة في البوابة لتشغيل الثايرستور حتى يتدفق التيار الأمامي من الأنود إلى الكاثود. يتم إيقاف تشغيل الثايرستور إذا انخفض هذا التيار الأمامي إلى ما دون عتبة الإغلاق. في حالة إيقاف التشغيل ، يمنع الثايرستور التوصيل في كلا الاتجاهين. تسمح القدرة على التشغيل والإيقاف للثايرستور بالتصحيح ، أي تمرير تيار قطبية واحدة فقط وتنظيم كمية طاقة التيار المتردد إلى التلويد. سيوضح هذا الفيديو كيفية التحكم في الثايرستور عن طريق تشغيل البوابة في نقاط مختلفة أثناء دورة التيار المتردد.
تتكون الثايرستور من أربع طبقات متناوبة من أشباه الموصلات من النوع P و N ، والتي تشكل بنية PNPN. يتم توصيل سلك الأنود بمادة من النوع P في أحد طرفيها. يتم توصيل سلك الكاثود بمادة من النوع N في الطرف الآخر. ويتم توصيل سلك البوابة بطبقة من النوع P بجوار الكاثود. في هذه الدائرة البسيطة ، مع وجود مصدر طاقة تيار متردد في سلسلة مع الثايرستور والحمل ، لا يمكن لمدخل التيار المتردد في حد ذاته دفع الثايرستور إلى التوصيل الأمامي. يمكن أن يتدفق التيار من الأنود إلى الكاثود فقط بعد أن تؤدي نبضة التيار إلى البوابة إلى تشغيل حالة التشغيل. يجب أن يحدث هذا النبض عندما يكون جهد المصدر موجبا. خلاف ذلك ، يظل الثايرستور مطفأ ويمنع التيار. الثايرستور ثنائي الثبات ، مما يعني أنه يمكن أن يستريح في حالتين مختلفتين. لذلك يستمر وضع التوصيل الأمامي طالما أن جهد المصدر موجب ، والتيار أعلى من عتبة الإغلاق. إذا انخفض التيار إلى ما دون هذه العتبة ، يدخل الثايرستور في وضع الحظر ويبقى في هذه الحالة حتى يتم تشغيله مرة أخرى. فرق الطور بين نبضة البوابة والعبور الصفري لمصدر التيار المتردد الجيبي هو زاوية إطلاق النار. على سبيل المثال ، نبضة الزناد في نفس الوقت الذي يكون فيه عبور الصفر الأولي لها زاوية إطلاق تبلغ صفر درجة ، مما يؤدي إلى تصحيح كامل لنصف الموجة ، مثل الصمام الثنائي. في هذه الحالة ، يمرر الثايرستور كل الطاقة من الجزء الموجب من الدورة إلى الحمل. إذا تزامنت النبضة مع ذروة جهد التيار المتردد ، فإن زاوية إطلاق النار هي 90 درجة ، ويتلقى الحمل الطاقة من نصف الدورة الموجبة فقط. أخيرا ، ينتج عن النبضة في نفس الوقت الذي يعبر فيه سالب الصفر زاوية إطلاق 180 درجة ، مع عدم إجراء تيار وعدم نقل الطاقة على الإطلاق. الهدف من هذه التجربة هو دراسة دائرة مقوم الثايرستور التي يتم تشغيلها بزوايا إطلاق مختلفة ، ومقارنة متوسط جهد الخرج الناتج.
نظرا لأن هذه التجارب تستخدم طاقة تيار متردد 120 فولت ، تجنب ملامسة الأسلاك المكشوفة ، مما قد يتسبب في الصعق بالكهرباء والإصابة أو الوفاة. لا تلمس أي جزء من الدائرة أثناء تنشيطها ، ولا تقم بتأريض VARIAC. لمزيد من المعلومات حول السلامة الكهربائية ، يرجى مشاهدة فيديو Jove Science Education "احتياطات السلامة والمعدات الأساسية". أولا ، قم بإعداد راسم الذبذبات عن طريق توصيل مسبار النطاق القياسي بقناة واحدة والمسبار التفاضلي بقناة ثانية. قم بتكوين المسبار التفاضلي إلى واحد أكثر من 20 توهين. اضبط التضخيم على قائمة راسم الذبذبات لقناة المسبار التفاضلي. استخدم 20x إذا كان متاحا للمسبار التفاضلي. خلاف ذلك ، استخدم 10x وضاعف أي قياسات راسم الذبذبات. قم بإلغاء أي إزاحة راسم الذبذبات عن طريق قص أطراف المسبار التفاضلي معا وضبط الوضع الرأسي للآثار إلى صفر فولت. خلال هذه التجربة ، يوفر VARIAC جهد التيار المتردد بتردد خط 60 هرتز. قبل ضبط VARIAC ، تأكد من إيقاف تشغيله وعدم توصيل أي شيء بالإخراج. ثم أدر مقبض التحكم إلى إخراج 15 بالمائة. قم بتوصيل كابل الإخراج ب VARIAC وقم بتوصيل أطراف مسبار النطاق التفاضلي بمقابس الموز الخاصة بالكابل. قم بتشغيل VARIAC ، وراقب شكل الموجة على راسم الذبذبات ، واضبط VARIAC بحيث يكون سعة ناتجه V0 35 فولت. قم بتغيير القاعدة الزمنية ، أي الفاصل الزمني لكل تقسيم أفقي لراسم الذبذبات لعرض دورتين إلى خمس دورات من الجهد. التقط نسخة من شكل الموجة هذا واحفظها وسجل هذه القاعدة الزمنية وقم بتعيينها TB0 لاستخدامها لاحقا. أخيرا ، قم بإيقاف تشغيل VARIAC ، ولا تغير إعداده.
تؤدي هذه التجربة الأولى إلى تشغيل مقوم الثايرستور بزاوية إطلاق صفر درجة. قم بتجميع الدائرة كما هو موضح على لوحة أولية. استخدم VARIAC لمصدر التيار المتردد للإدخال V في. وطائر سلكي بدلا من المقاوم R2. قم بتوصيل المسبار القياسي عبر جهد الدخل V في ، ثم قم بتوصيل المسبار التفاضلي عبر مقاوم الحمل R لمراقبة جهد الخرج V للخارج. قم بتشغيل VARIAC ، واضبط النطاق على القاعدة الزمنية TB0 ، والتي تم تسجيلها مسبقا. نظرا لأن زاوية إطلاق النار تساوي صفر درجة ، فإن الثايرستور يعمل مثل الصمام الثنائي ، والجهد الناتج هو موجة جيبية نصف مصححة. استخدم الوظيفة الرياضية المضمنة في النطاق لقياس متوسط جهد الخرج. اضبط القاعدة الزمنية للتكبير بين النقاط عند إيقاف تشغيل الثايرستور، ثم يتم تشغيله مرة أخرى. استخدم مؤشرات النطاق لقياس فارق التوقيت هذا. قم بإيقاف تشغيل VARIAC ، ولا تغير إعداد الجهد. احتفظ بجميع اتصالات VARIAC والنطاق كما هي للتجربة التالية.
لمقارنة النتائج بزاويتين مختلفتين غير صفريتين ، ستؤدي التجربة التالية إلى تشغيل الثايرستور بمقاومة صغيرة ، ثم كبيرة ل R2. المقاومات ، في هذه الحالة ، 300 أوم و 620 أوم. استخدم المقاومة الأصغر لتشغيل الثايرستور بزاوية إطلاق صغيرة. قم بإزالة العبور الذي أدى إلى قصر دائرة R2. ثم أدخل المقاوم 300 أوم في مكانه. قم بتشغيل VARIAC واضبط النطاق على القاعدة الزمنية TB0. زاوية إطلاق النار الآن أكبر من صفر درجة ، ونتيجة لذلك ، يتم تشغيل الثايرستور لاحقا في الجزء الموجب من دورة التيار المتردد. قم بقياس متوسط جهد الخرج كما هو موضح سابقا. ثم قم بالتكبير وقياس الفاصل الزمني بين وقت إيقاف تشغيل الثايرستور وإعادة تشغيله. قم بإيقاف تشغيل VARIAC. دون تغيير إعداد VARIAC أو التوصيلات الأخرى ، استبدل R2 بالمقاوم الأكبر ، وكرر الاختبار. بعد اكتمال التجارب ، قم بإيقاف تشغيل VARIAC ، واضبطه على الصفر ، وقم بتفكيك الدائرة.
جهد خرج دائرة مقوم الثايرستور يساوي صفرا حتى تؤدي نبضة البوابة إلى تشغيل الثايرستور. بعد التشغيل ، يكون جهد الخرج هو الجزء المتبقي من الموجة نصف المصححة. مع زيادة زاوية إطلاق النار ، يكون جهد الخرج أكثر تقطيعا مقارنة بالإدخال ، وبالتالي ينخفض متوسط جهد الخرج. وبالتالي ، تحدد زاوية إطلاق النار مقدار الطاقة التي يمررها الثايرستور إلى الحمل.
يمكن للثايرستور التحكم في كمية الطاقة المنقولة إلى الحمل ، وكانت شائعة في مصادر طاقة التيار المستمر القديمة القابلة للتعديل. لا تزال تستخدم في العديد من تطبيقات التحكم في طاقة التيار المتردد ذات الجهد المتوسط إلى العالي. أولا ، تحتوي مخفتات الضوء الشائعة المستخدمة في المنازل والمكاتب على مقبض أو شريط تمرير من التحكم في مقياس الجهد ، وهو مقاوم متغير. يؤدي تغيير المقاومة إلى تغيير زاوية إطلاق الثايرستور ، وبالتالي يزيد أو يقلل من الطاقة التي تضيء المصباح الكهربائي. تفريغ القوس الأنودي هو وسيلة عملية وفعالة لتصنيع الأنابيب النانوية الكربونية والجرافين. استخدمت الأبحاث مجالا مغناطيسيا لتعزيز إمكانية التحكم والمرونة في العملية. يشبه التفريغ الكهربائي في هذا التطبيق اللحام القوسي. وكلاهما يستخدم الثايرستور عالي الجهد للتحكم في الطاقة التي تخلق القوس.
لقد شاهدت للتو مقدمة جوف لمقومات الثايرستور. يجب أن تفهم الآن كيفية عمل الثايرستور ، وكيف تتيح التحكم في طاقة التيار المتردد للأجهزة الكهربائية. شكرا للمشاهدة.
