Тиристор

Тиристорлар

Тиристор- үш немеса одан да көп p-n ауысуынан тұратын, тұрақты екі күйі бар және бір күйден екінші күйге басқару импульсі арқылы ауысып-қосылу мүмкіндігі бар электронды аспап. Шартты белгісі:

Тиристор электрлік вентильдің қасиеттеріне ие. Тиристордың әдетте үш шықпасы, оның екеуі (А анод пен К катод) монокристалдың шеткі облыстарымен түйіседі. Тиристорлардың жұмыс істеу принціпін кілттік әрекет ретінде айтуға болады. Яғни, тиристор қосылулы жағдайда болса кілт тұйықталған, ал ажыратылған  жағдайда болса кілт ажыратылған болады.

Екі тиристорды қарама-қарсы  параллель қоссақ, онда айнымалы тоқты  екі бағытта да өткізіп, оны реттей алатын симметриялық тиристорды, яғни симисторды аламыз. Шетел әдебиеттерінде оның екі электродтысы- диак деп, үш электродтысы- триак деп аталады. Тиристорлардың  2 күштік  электроны болады: анод және катод

Тиристорлар электродтар  санына қарай үш электродты тринистор(а-б сурет) және екі электродты динистор (в-сурет) болып жіктеледі.

                                                                                    в

 Тиристордың схемалық  шартты белгілері: а,б- тринистор;  в-динистор.

Динистордың екі ғана электроды (анод пен катод) болғандықтан, оның кернеу түсірілетін кірісі мен шығысы бір болып, басқару мүмкіндіктерін шектеп, қолдану ауқымдарын тарылтады. Тринисторда да шығыс кернеулері анод пен катодтан алынғанымен, оны  меңгеру басқару электродының көмегімен  атқарылып, оның пайдалану мүмкіншіліктерін кеңейтеді. Басқару электроды арқылы тиристордың тек қосылуы орындалып, ал оның тоғын тоқтату анод арқылы жүргізілсе, мұндай тиристор бір операциялық немесе толық басқарылмайтын, тіпті жабылмайтын тиристор деп аталады. Тоқты қосу да, ажырату да басқару электродының көмегімен атқарылатын болса, ондай тиристор екі операциялық (қосылу, ажыратылу) толық басқарылатын, жабылатын тиристор деп аталады. Толық басқарылатын тиристорды өндірісте пайдалану ыңғайлы болғанымен, олрадың көпшілігі әзірге төменгі қуатты болып, өндірісте қанатын кең жай алмай отыр. Әйтсе де оны жақын болашақтың үлкен үміт күттіретін аспабы десек қателеспейміз.

Динистордегі  физикалық процестер.

Динистор құрылымындағы p-n ауысуларының өзара орналасуы  мен ондағы заряд тасушыларының ағындары 1- а-суретте көрсетілген.

Динистор құрылымы үш p-n ауысуынан (А1, А2, А3) тұрады. Сыртқы тоқ көзінің оң полюсі анодқа қосылған А1 және А3 ауысулары тура ығысады да, ал А2 ауысуы кері ығысады. A1 мен А3-те инжекция басталып, А1-де кемтіктер ағыны (тоғы) I_p, А3-те электрондар ағыны I_a (тоқ бағыты кері бағытталған) пайда болып, олар аймақтарға (n₁ және p₂) еніп, тіпті өз екпіндерімен одан арғы аймақтарға (p₂ және n₁) да өте бастайды. Осының салдарынан p₂ аймағында кемтіктер пайда болып, ал n₁ аймағына электрондар келіп қосылып, ондағы негізгі заряд тасушылар санын көбейтеді. Олар болса, p₂ –де кемтіктердің оң зарядтарының көбеюі, n₁ –де электрондардың теріс зарядтарының көбеюі қандай өзгерістерге әкеп соқтыруы мүмкін?! Әрине, осы зарядтарды бейтараптандыру үшін көрші қабаттардан қарама-қарсы заряд тасушылар ағыны пайда болар еді: n₂ аймағынан қосымша электрондар, ал p₁ аймағынан қосымша кемтіктер қозғалысы. Егер осы қосымша тартылған заряд тасушылар саны бастапқы заряд тасушылар санынан артық болса, онда бұл процес үсті-үстіне үдейі түсіп, p₂ аймағындашектен тыс оң зарядтар, n₁ аймағында электродтар жиналып, орталық А2 ауысуының тура бағытта ойысуына ( сыртқы кернеудің А2-ге теріс бағытта түскеніне қарамастан) әкеп соғар еді. Сонымен, А1, А2, А3 ауысуларының бәрі бірдей тура қосылуға ығысып, динистор шексіз ток өткізе бастар еді. Токтың бұдан кейінгі кедергісі (сыртқы жүктеме кедергісі болмаған кездегі) жартылай өткізгіш қабаттарының (  p₁, n₁, p₂, n₂) өзіндік кедергілерімен ғана анықталып, олардың өте аз шама болуына байланысты, динистор токты шексіз үлкен шамада өткізіп жатыр деп есептеуімізге болар еді.

1-сурет. Динистордың құрылымы (а) және оның транзисторлық балама схемасы (ә)

Жоғарыда айтылған үдемелі  процестің пайда болу себебі, кейінгі  заряд тасушыларының алғашқы  заряд тасушылар санынан артық  болуынан. Ал, егер кейінгі заряд  тасушыларының саны алғашқыларының санынан кем болса ше? Әрине, онда заряд тасушылар саны бірте-бірте  кеми түсіп, олардың мүлдем жойылуына  әкеп соғар еді. Бұл жағдайда динистор ток өткізбейтін күйге ауысады, яғни ажыратылады. Бұл оның тұрақты  екінші күйі. Ендігі туатын сұрақ: осы  екі күйді бір-біріне қалай ауыстырып отыруға болады, яғни ол үшін динисторды қалай қосып, ажыратуға немесе ток өткізетін күйден ток өткізбейтін күйге (немесе керісінше) ауыстыруға болады? Бұл сұрақтың жауабы беріліп те қойылды: егер ток көзі қосылғанда, оның әсерінен пайда болған заряд тасушыларының саны алғашқыларынан артық болса, онда динистордың қосылу күйіне көшкені. Осы шарттың орындалу мүмкіндігін математикалық тұрғыдан қарастырып көру үшін динистор құрылымының (1.а-сурет) кез келген қимасындағы токтар қатынасын алуға болады (қималар бір-бірімен тізбектеле қосылғандықтан, ондағы токтар шамасы тұрақты).

Енді, мысал ретінде орталық  А2 ауысуындағы токтар қатынасын  алып көрейік. Ондағы толық ток І_а үш токтың қосындысына тең:

І_а = а₁І_р + І₀ + а₂І_n

Мұндағы І₀ – А2 ауысуының кері қосылу кезіндегі тоғы: І_р, І_n – р₁ және n₂ аймақтарындағы кемтіктер мен электрондар тоғы ( ағындары)

2- сурет. а₁ а₂ коэфициенттерінің токқа тәуелді өзгеруі (а) және динистордың вольтамперлік сипаттамасы (ә)

Ал транзистордың ток  беру коэфициенттері а₁ а₂ қайдан пайда болды? – деген сұрақ туу мүмкін. Оған динистор құрылымына қарай отырып жауап беруге болады (1.а- сурет). Бірінші р₁, n₁, р₂ қабаттарын жеке алып қарайтын болсақ, бұл р-n-р транзисторының құрылымы екен: оның ток беру коэфициенті а₁- мен белгіленіп отыр. Оның n₁ база қабатында ток бөлігі (І- а₁) І_р болады да, ал коллекторға берілетін бөлігі – а₁І_р. Осыған орай, n₂-p₂-n₁ қабаттары n-p-n транзисторын құрайды. Оның ток беру коэффициенті а₂. Көріп отырғанымыздай, динистор дегеніміз p-n-p және n-p-n транзисторларының қосындысы (1.ә-сурет). Тіпті өмірде динисторды осылай екі транзистор құрылымын қосу арқылы да алуға болады екен.

Енді динистордың кез  келген қимасындағы токтың тұрақтылығын, яғни І_а= І_р= І_n теңдігіне қайта оралып, динистордың волтьамперлік сипаттамасын айтамыз:

І_а = I₀ /(1-(a₁+a₂)).                                                      (1.1)

Алынған теңдеуде кернеу шамасы жоқ. Онда лд қалай вольтамперлік  сипаттама бола алады? – деген  сұрақ туайын деп отыр... Теңдеуге кернеу айқын түрде кірмесе де, ол а₁ мен а₂-нің құрамынажасырын еніп отыр. Яғни, а₁ мен а₂- нің өзі де кернеуге тең шамалар.

(1.1) Теңдеуін зерттей отырып, мынадай бір ерекшелікті байқауымызға болады: егер (а₁+а₂) қосындысы бірге жақындай түссе, онда І_а тогы шексіздікке ұмтылады екен! Бұл тәжірибе жүзінде шындылыққа сәкес келер ме екен!?... Әбден келеді! І_а →∞ дегеніміз динистордың қосылу күйіне ауысып, токты шексіз шамада өткізуге ұмтылады деген сөз. Әрине, шексіз ток мүмкін емес. Токтың шамасы жоғарыда айтылғандай динистор құрылымын құрайтын қабаттардың өзіндік кедергілерімен шектеледі. Ал (1.1) теңдеуінде бұл кедергілер есепке алынбай отырғандықтан, токтың шексіздікке ұмтылуы да заңды.

Динистордың қосылу күйін  қарастырып өттік. Ал оны ажыратылу  күйне қалай ауыстыруға болады? Оны  да (1.1) теңдеуімен негіздеуге болады: (а₁+а₂) <1, тіпті (а₁+а₂) <<1 болса, онда І_а ≈ І₀, ендеше ток жоқтың қасы, яғни динистор жабық. Сонымен, динистордың жабық немесе ашық болуы (а₁+а₂) шамасына тікелей байланысты юолып отыр.

Транзистордың ток беру коэффициенті (а) токтың өз шамасына да байланысты: ток  шамасы өте аз болса, а-де төмен. Екінші жағынан ток шектен тыс жоғары болған жағдайда а-де төмендейді. Дегенмен де өмірде кездесетін ток шамаларында  токтың өсу а-ның де өсуімен қатар  жүреді деген тұжырымға келуге болады (2.а-сурет). Сонымен, динисторды қосылу күйіне аудару үшін ондығы ток шамасын  белгілі бір деңгейге жеткізі  керек. Ток кернеуге байланысты болғандықтан, динистордың қосылуы ондағы кернеу шамасына байланысты. Міне, біз вольтамперлік  сипаттамаға тікелей шықтық. Енді оның графигіне назар аударайық (2.ә-сурет).

Анодтық кернеуді (U_a) нөлден бастап көтере түссек (суреттегі 0-А бөлік), токтың шамасының аз болатындығын, бірақ аз да болса да өсе түсетінін байқаймыз. А1, А3 ауысулары тура қосылғанымен, ток шамасын кері қосылған А2 ауысуы шектеп, тиристор күйі осы А2-нің кері қосылуындағы волтьамперлік сипаттамасымен анықталып отыр. Яғни тиристор сипаттамасының 0-А бөлігі А2 p-n ауысуының кері қосылуындағы волтьамперлік сипаттамасы. Токтың аздап болса да өсе түсуіне байланысты (а₁+а₂) қосындысы да өсіп, А нүктесінде оның шамасы (а₁+а₂) =1 болады. Осы нүктеден бастап динистордың күйі күрт өзгеріп, ол жабық күйден ашық күйге ауысады (сипаттамада А-Ә-Б бөліктер). Енді динисторге кернеу аз да суретте ( U_Б≈ U_Ә), ал ток үлкен (Б нүктесіне сәйкес). Көріп отырғанымыздай, динисторды қосу үшін оның анодындағы кернеуді динистордың қосылу кернеуіне (U_к) дейн жеткізу керек, ал ажырату үшін оның тоғы ажырату тоғынан І_аж төмен болу керек (мұндай талап анод кернеуін қайта алумен немесе динистор тоғына қарама-қарсы кері ток жіберумен қамтамасыз етіледі). Бұл, әрине, кіріс-шығыс жолдарының бірлігіне байланысты (екі ғана электрод болғандықтан кіріс кернеуі қайда берілсе, шығыс кернеуі де содан алынады, (3-суретті қараңыз) едәуір ыңғайсыздықтар туғызады. Осы орайда үшінші басқару электродының болуы қажет-ақ!

3-сурет. Динистор негізіндегі  электрондық кілт схемасы.

Тринистор.

Тиристордың анод пен катодтан бөлек үшінші басқару электродының болуы, біріншіден, кіріс-шығыс жолдарының өзара тәуелсіз болуын қамтамасыз етеді (4-сурет), екіншіден, ол арқылы шамасы аз тоқпен (кернеумен) анодтағы үлкен токты (кернеуді) басқаруға мүмкіндік аламыз.

4-сурет. Тиристорлық электрондық  кілт.

Басқару электродын кез келген ортадағы базалардың бірінен (Б1, Б2) шығаруғы болады. Бірақ оны жұқа база Б2-ден  шығарған тиімді.

5-суреттегі тиристор құрылымына  назар аударсақ, онда сырттан  берілген аз ғана басқару тоғынан  (І_бэ) туған кемтіктерге (р₂ аймағында) көршілес n₂ катодынан қарсы электрондар қозғалысы пайда болады екен. Олардың біразы кемтіктермен рекомбинацияға түседі, ал қалғандары кең база Б1 айсағына өтіп, ондағы электрондар санын көбейтеді де, өздігінше р₁ аймағынан қарсы кемтіктер қозғалысын туғызады. Қарсы қозғалған кемтіктердің біразы n₁ аймағында рекомбинацияға түсіп, қалғандары р₂ аймағына өтіп, ондағы кемтіктер санын бұрынғыдан да арттыра түседі...

5-сурет. Тиристорды басқару  электродымен іске қосу.

Осы дүркіндік процестің  ары қарай дами түсуі, әрине, анод пен катод аралығына түсірілген анодтық кернеуге (U_a) және бастапқы себепші болған басқару электродының тоғының (І_бэ) шамасына байланысты болады. Егер U_a шамасы жеткілікті болса (U_a> U_қ), онда тиристор басқаруэлектродының тоғынсыз-ақ іске қосылып, ток өткізе бастайды (динисторлық режим). Оның шамасы аздау болған жағдайда (U_a> U_қ), басқару электроды көмекке келіп, ол тиристордың ертерек қосылуын қамтамасыз етеді. Басқару тоғы І_бэ неғұрлым үлкен болса, тиристордың қосылуы анод кернеудің соғұрлым төмен шамасында іске асырылады. Бұл жағдайда 6-суретте тиристор сипаттамасының басқару тоғының шамасына қарай тарамдала түсетіндігімен көрсетіліп отыр. Көріп отырғанымыздай тиристордың қосылу кернеуі (U_қ1, U_қ2, ...) І_бэ тоғы артқан сайын төмендей түсіп, тиристордың қосылуын жеңілдетеді.

Жоғарыда тиристордың  қосылуы (а₁+а₂)=1 шартына сәйкес дедік. Ал кәдімгі транзисторлардағы а коэффициентінің бірге жақын екенін ескерсек, онда тиристордың іске қосылуы ток пен кернеудің өте төмен шамаларында жүрмей ме?... Сондыұтан да тиристорларды жоғарғы кернеулерге арнап шығару үшін (а₁+а₂)=1 шартын үлкен кернеу шамаларында орындауымыз керек. Міне, осы талапты орындау үшін тиристор құрылымына мынадай екі түрлі ерекшеліктер енгізіледі. 1) а₁ шамасын өсірмеу үшін бірінші база Б1, яғни n₁ аймағы кең жасалынады. (Мұны біз жоғарыда келтірілген 1-сурет, 5-суреттерде де көрсетуге тырыстым). Бұл жағдайда р₁ аймағынан енгізілген кемтіктердің көпшілігі кең база Б1-де рекомбинацияға түсіп, р₂ аймағынан ( p-n-p транзисторының коллекторларына) аз өтіп, а₁ шамасын өсірмейді. 2) Катод пен басқару электродын өзара қосымша өткізгішпен қосып (эмиттерлік тұйықтау), басқару тоғының бір бөлігін осы өткізгішпен өткізеді.

6-сурет. Тиристордың шығыс  сипаттамасы.

Мұнда көзделген негізгі  мақсат, кернеудің аз кезінде токтың көп бөлігі осы қосымша өткізгішпен  тұйықталып (p-n ауысуымен өтпей), а₂ шамасын өсірмейді де, ал кернеу артқанда p-n ауысуының өзінен өтіп, оның шамасын күрс өсіреді. Яғни кернеудің өсуіне байланысты тоқтың p-n ауысуымен тұйықталатын бөлігі де артып, тиристордың қосылуы да кенеттен тез арада өтеді. Мұның тәжірибе жүзіндегі қосымша пайдасы, оның қосылу мерзімінің тез арада, кернеу шамасының шашаыраңқылығысыз іске асуында.

Эмиттерлік тұйықтаудағы токтар мен кернеудің өзара қатынасын 7-суретте келтірілген сипаттамалардан  көруге болады.

7-сурет. Эмиттерлік тұйықтаудағы  токтар мен кернеулердің өзара  қатынастары

Тирстордың пайдалану  өрісі.

Тиристордың пайдалану өрісі айтарлықтай кең. Бір кездерде ол тіпті әртүрлі генераторлар, тириггерлер т.б. аз қуатты құрылғылар жасауға да пайдаланылады. Дегенмен, микроэлектрониканың жедел дамуына байланысты тиристорлар аталған бағыттардан ығыстырып шығарып, өз игілігіне тек жоғары қуатты өрісті ғана қалдырды. Нақты айтқанда, олар төмендегідей бағыттарды игеріп отыр.Біріншіден, олар басқарылмалы түзеткіштерде кеңінен қолданылады, мұнда оның бір бағытта ғана тоқ өткізіп, тоқтың немесе кернеудің белгілі бір бөлігін ғана өткізіп, тоқтың немесе кернеудің белгілі бір бөлігін ғана өткізу қасиеті пайдаланылады. Қандай бөлігін өткізеді деген сұраққа басқару электродына берілген кернеу (тұрақты немесе импульстік) жауап береді. 8-суретте келтірілген диаграммада тиристордың ашылуы  a бұрышына кешеуілдетілген импульспен басқарылып, кернеу мен тоқтың жүктемедегі пішіні осы бұрыш шамасына шегеріле шығып отыр. Нақты суретте келтірілгендей  а=90 болса, онда жүктемеге берілетін кернеудің шамасы екі есе аз болады. Ал кернеудің толық шамасын алу үшін  а=0 болу керек те, бұл басқарылмайтын түзеткіштердің (кәдімгі диодтарды пайдаланғандағы) қасиеттеріне тән болады. а=180 болса, жүктемедегі кернеу нөлге тең.

8-сурет. Тиристорды басқарылмалы  түзеткіш ретінде пайдалану

Сонымен, басқару импульсінің  берілетін мезетін (бұрышын) өзгерте  отырып, жүктемедегі кернеуді де өзгерте  аламыз. Түзеткіштің басқарылмалы деп  айтылатын себебі де осыдан.

Түзеткіштік немесе вентильдік қасиет диодтардың бір жақты өткізу қасиеті. Бірақ тиристордың басқарылу  мүмкіндігін екі жақты өткізу кезінде де пайдалануға болады. Екінші бағытта өткізуді қарсы қосылған екінші тиристормен қамтамасыз етуге болады. Осы екі тиристор бірге жасалса симисторды аламыз. Сонымен, симистор деп ток тоқ шамасын екі бағыттада реттей алатын электрондық аспапты айтамыз. Сондықтанда да оны айнымалы тоқты басқаратын электрондық аспап деп те атайды. 9.а-суретте симистордың шартты белгісі, 9.ә-суретте оның сипаттамасы, ал 9.б-суретте оның көмегімен алынған айнымалы тоқты реттеу диаграммасы келтірілген.

9-сурет. Симистормен айнымалы  токты реттеу: симимтордың схемалық  шартты белгеісі (а), вольтамперлік сипаттамасы (ә) және оның айнымалы токтағы реттеудегі кернеулік диаграммалары (б)

Жүктеме кернеуіндегі боялған  бөліктер тиристордың көмегімен  жүктемеге өткізілмеген кернеу бөліктері.

Тиристордың сипаттамалары  мен көрсеткіштері

Тиристор жалпы қуатты электрондық аспап. Оның тоқ шамасы килоамперге, ал кернеу шамасы бірнеше  киловольтқа жетуі мүмкін. Транзистормен  салыстырып, оның қолдану аймағын  айқындағанда да осы жағдай ескеріледі. Қазіргі кезде шамамен 10кВт-қа дейінгі  аралықты транзисторлар «жайласа» , одан жоғарғы қуат шамаларында, сөз жоқ, тиристорлардың артықшылықтары еркіндік алады.

Әрбір тиристордың шектік мүмкіндіктерін байқап, оның пайдалану  ауқымын белгілеу үшін анықтамалықтарда берілетін оның көрсеткіштеріне баға бере білу керек. Пайдалану барысында олардың сенімді жұмыс атқаруы үшін біз оның қандай кернеу түсуіне шыдайтынын білуіміз керек. Осы мүмкіндіктерді көрсету үшін анықтама кітапшаларында ашық тиристордың тоқ шегі мен жабық тиристордың кернеу ұстау шегі белгіленеді. Тоқтың негізінен орташа, тұрақты шамасы көосетілсе (І_тр), кернеудің көбінесе қайталанатын (U_қт) және қайталанбайтын (U_қб) шектерінің мәндері белгіленеді. Мәселен, электр жүйесінен келетін 220 В кернеудің амплитудасы

220 В · = 220 · 1,41 ≈ 310 В

болатын болса, ол үздіксіз периодпен келіп отыратын болғандықтан қайталанатын кернеу есебінде алынады. Кернеу үстемінің кейбір кездейсоқ  құбылыстардың нәтижесінен тууы ( мысалы, найзағайдың соғуынан т.с.с.) қайталанбайтын кернеу есебінде алынады.

Тиристордың көрсеткіштерінің қатарына оның ашық күйіндегі кернеу түсуі U_аш, ажырату тоғы І_аж, қосылу i_қс және ажыратылу i_аж ұзақтықтары т.б. жатады.

Тиристордың өзіндік ерекше көрсеткіштері ретінде оның анод тоғы мен анод кернеуінің өсу жылдамдықтарының шектерін (dI_a /dt, dU_a / dt) атап өтуге болады. Бұларды көрсеткіш есебінде енгізідің себебін түсіндіре кетейік.

Тиристорды тізбекке тез  қосқанда, оның анод тоғы белгілі бір  жылдамдықпен өседі. Ол бірте-бірте  тиристордың көлденең қимасына тарала түсіп, оны толық қамтуға тырысады. Егер тоқтың өсу жылдамдығы қима ауданының өсу жылдамдығынан артық болса, тоқ тығыздығы бірте-бірте өсе келіп, тиристорды істен шығаруы мүмкін. Белгілі бір электрондық аспаптың белгілі бір тоқ қимасының өсу жылдамдығы болғандықтан, оның тоғының өсу жылдамдығына шек қойылып, ол анықтама кітаптарында арнайы көрсетіледі.

Әрбір p-n ауысуының өзіндік сыйымдылығы бар. Оған керней кенеттен және көп түссе, одан соғұрлым көп тоқ ағып, оны есепке алуға мәжбүр боламыз. Тиристор құрамындағы үш бірдей А1, А2, А3 ауысуларының А2 ауысуы кері қосылған да, сырттан берілген кернеу негізінен сонда түседі. Егер осы коллекторлық А2 ауысуының өзіндік, паразиттік С_к сыйымдылығы анод кернеуі ерекше тез өзгере қалса, тиристор құрамында қандай өзгерістер туар еді. Әрине, I_c =C_k (dU_a /di) болғандықтан, кенеттен өзгерген кернеуден туатын тоқ та үлкен болар еді. Енді а₁ мен а₂-нің тоққа тәуелді өзгерісін ескере отырып, тиристордың күтпеген жерден іске қосылып кету мүмкіндігін (басқару электродына ток берілмей тұрып) жорамалдауымызға болады. Осындай мезгілсіз қосылуды болдырмау үшін тиристорға берілетін анод кернеуінің өсу жылдамдығына шек қойылып, ол анықтамалықтарда арнайы көрсетіледі.

Тиристорлық түрлендіргіштер.

Қорек қондыргыларында тұрақты  кернеуді өнеркәсіптік жиіліктің айнымалысына түрлендіруге арналған автономды тиристорлық  түрлендіргіштер кең қолданыс тапты. Іс-әрекет принципі бойынша олар ток  инвертор және кернеу инверторы болып  бөлінеді.

Түрлендіргіштің бірінші  типінде жеретемеге баратын ток  қалыптасады, ал кернеу фoрмасы оның комплектісі кедергісінің туындысы болып табылады. Қорек көзінен  тұтынатын тұрақтылықты ұстап тұру үшін инвертор бұтағы индуктивтілігі жоғары болып келетін дроссельге қосылады.

Кернеу түрлендіргіштерінде  соңғының, формасы жүктеменің сипаттамасына  онша тәуелді болмайды, ал ток формасы  жүктемемен анықталады. Кернеу инверторының шығысындағы параллельбұтағына  консенсатор қосылады.

Түрлендіргіштерде тиристорлер  кілт режимінде жұмыс істейді,ол үшін сұлбада олардың қосылу мен  өшу құрылысын қарастыру қажет. Тиристордың қосылуы басқару  құрылғысымен қамтамасыз етіледі. Ол өз уақытында оның басқару электродына қосу импульстарын береді. Демек, тиристорды қосу құрылғыларында кішкентай токпен және қуатпен жұмыс істеуге тура келеді. Тиристорды қосу үшін тура токты оның жабушы құрылғыларын қайта құру үшін жеткілікті уақытқа тоқтату қажет. Талап етілетін шарттарды инверторда коммутациялайтын конденсатор қолдану көмегімен алуға болады. Ол тиристор шартын катодқа қатысты анодқа теріс кернеу беру жолымен қамтамасыз етеді.

Коммутациялайтын конденсаторды  қосу әдістері бойынша инвертор сұлбалары  параллель, тізбекті және тізбекті-параллель  болып бөлінеді.

Резервті автоматты  қосу құрылғысы

Резервті автоматты қосу құрылғысы (АҚҚ) және жүктемені қайта  қосу дестесі АҚҚ-ны бір рет енгізгенде қорек көзінің ажырауы кезінде, қоректенуші жүктемені, электр жабдықтаушы  көздерін қайта қосу үшін арналған. Қалыпты режимде жүктеме қорек  көзі арқылы қоректенеді. Бастарту кезінде 1 қорек тізбектегіндегі жалғаушы аппарат ажырайды,  ал 2 қорек тізбегіндегі жалғаушы аппарат тұйықталады, содан  кейін жүктеме қорегі 2 қорек көзіне беріледі.

АҚҚ Фи құрылымдық қондырғысы мен жүктемелердің қайта қосқыш дестесінің айырмашылығы жоқ. Айырмашылығы тек жүктемелердің қосу дестесіндегі ДГУ опциясының номенклатурасына кіруі  мен кешенді түрде қойылуында. Резервтің автоматты қосылу қондырғысының  термині одан кейінгі тұрған түсініктемеге  толық мағына береді және ГРЩ секцияларының, ИБП, дизель-генераторлы қондырғыларда, трансформаторлы бағыныңқы станциялар және т.с.с әртүрлі қорек көзі қосылған жағдайда қолданылады. Одан әрі  АҚҚ терминін қолданатын боламыз.

АҚҚ СГЭ-нің маңызды екінші элементін береді. АҚҚ-сыз негізгі  электржабдықтау қорек көзінің  бастартуы кезінде ДГУ-дағы қорек  көзінің автоматты ажырауын ұйымдастыру  мүмкін емес. Кейбір жағдайларда қолданылатын перекидные рубильниктер автоматты құрылғы болып саналмайды және қажетті қосуларды іске асыру үшін оперативті қызмет көрсету обьектісіндегі тұрақтылық болуын талап етеді. СГЭ интеллектуалды ғимараты үшін рубильниктердің қолданылуы пайдалы шешім болып табылмайды. Кейбір жағдайларда АҚҚ негізінде СБЭ құру кезіндегі ИБП негізіндегі шешім альтернативті болуы мүмкін. Нақты жағдайларда олар ДГУ-дан бас тартуға мүмкіндік береді.

АҚҚ-ның типтері төменде  қарастырылған.

Тиристорлы(электронды) АҚҚ (Static Transfer Switch, STS) синфазалы желілер кезінде қосудың минималды уақытын иемденеді- 3 мс кем емес, ал синфазалы емес желілерде ноль арқылы кіріс кернеуінің ауысу моментінде резервті кіріс қосылысын қамтамасыз етеді (жалғау кезіндегі ток жіберулерінің мүмкіндіктерін шектеу мақсатымен). Қондырылуы бойынша АҚҚ тиристорлары статикалық кілттердің минимум жұптарының болу айырмашылығымен ИБП статикалық байпасын қайталайды. STS нұсқасы ретінде қалдықты қосқыштар саналады.

Механикалық элементтердің схемада  болмауы  тиристорлы (электрондық ) АҚҚ-ң жоғарғы сенімділігін алуға  мүмкіндік береді. Сонымен қатар  жүктеме тоғының үлкен мәндерінде тиристорла АҚҚ-ң жылу бөлінуі бірнеше  киловаттқа жетеді. Екі кірістің өзара  мүмкін болатын қысқа тұйықталуынан  бүғатталу электронды ғана болуы  мүмкін, сонымен қатар Энергоқадағалау  ұйымы әдетте механикалық бүғаттауды талап етеді. Сонда АҚҚ немесе логикасы бойынша жұмыс істеу  керек. Бүғаттау электрлік (электрондық) сияқты механикалық құралдармен  де жүзеге асады. АҚҚ кірістерінің механикалық  бүғаттауына нормалық құжаттар талаптары  ескерілмейді және басқарушы құжаттарға сәйкес орнатылады.

АҚҚ-ң бір рет әсер етуі жүктеме қысқа тұйықталуы кезінде  оның қайта қосылуын жою үшін қажет.

Тиристорлы АҚҚ-ң құны сол қуаттағы электро-механикалық  аппараттарының құнынан екі есе  жоғары.

Жоғарыда аталғандай тиристорлы АҚҚ  ИБП альтернативасы сияқты қарастырылады. Екі жақты қоректену кезінде  өтудің аз уақыты тиристорлы АҚҚ-ны off-line түріндегі ИБП-ға жақындатады.Бірақ  қорек көздерінің резервтері  объект шекарасынан тыс орналасады және электроэнергияның сапасын  арттыру  қосымша шараларды талап етеді, мұндай жағдайда тиристорлы АҚҚ  кең  өрісте қолданылмады. Кейбір жағдайларда  тиристорлы АҚҚ-ны  ИБП және ДГУ-дан  немесе ИБП-ң әртүрлі топтарынан екі жақты қоректенуді ұйымдастыратын аумалы жүктемелерді резервтеу үшін қолданылады.

Контакторларда электромеханикалық АҚҚ көп тараған және электромеханикалық аппараттар арасында жоғарғы тез  әсер етуі болады. АҚҚ-ң екі кірістік және үш кірістік жағдайдағы схемасында қосымша контакторлардың электрлікке  механикалық  бүғаттауды ендіруге болады. Механикалық бүғаттау қарапайым  және сенімді  рычажды механизм негізінде  орындалады. Кірістер саны принципиалды түрде шектелмеген және контакторларды басқаратын автоматика жүйелерінің  жұмыс логикасымен анықталады. Үш кірісті АҚҚ  екі негізгі қорек  көзінен және резервті дизель-электро  станциясынан (ДЭС) жүктеменің қоректенуін  қамтамасыз етеді.

Екі кірістік негізіндегі  үш кірісті АҚҚ әдетте номиналды  токтарға 630 А-ге дейін орындалады. Бұл  басқарылатын сөндіргіштер және контактордың құрылымдық орындалуына байланысты. Үлкен 630 А ток болған кезде үш кірісті АҚҚ тікелей үш аппаратта  орындалады. Мұндағы механикалық  бүғаттау арнайы трассалы бүғатты механизмінен пайда болады.

Электрожетегі бар автоматты  сөндіргіштердегі электромеханикалық АҚҚ. Жоғарыдағыларға қарағанда  тез әсер етпейді және екі кірісті (рычажды бүғаттау) және үш кірісті (тросты бүғаттау) схемалар кезінде  механикалық және электрлік бүғаттауын жүзеге асыруды мүмкіндік береді. Кемшілігі ретінде күрделі электрлік  схеманы және  100 кВА-дан төмен  қуатта осы екі құрылғылардың  қымбаттылығын атауға болады.

  АҚҚ ерекшелігін біріне  екі кірістің арасындағы дағдарыстың  болуын және де желі кірістеріндегі  кедергіге қарамастан тәуелсіздігін  камтамассыздандыратын қолмен тең  конструкциялы басқаруды жатқызуға  болады. 100 кВА қуатты ауыстырып  қосатын басқарылатын  АҚҚ бағасы  автоматты өшірілетін және контакторлы  аппараттардан бағасы төмен.

   Барлық қарастырылған  АҚҚ түрлерінде ДЭС жұмысын  басқаратын схемасы және кідірілген  реттеуіш элементтері енгізілген, одан басқа кедергі деңгейін  бақылайтын реттеуіш функциясы  ескерілген .

АҚҚ жұмыс кірісіндегі  бақыланатын кедергі деңгейі  орнатылған деңгейден күрт төмендесе,онда автоматика оны кедергінің жоқтығы  сияқты деп санайды да ол кедергі  деңгейі жіберілген  ауқымындағы  кернеуге қайта қосудағы кіріске  бағыттайды. Генератор жұмысын басқару  ДГУ жіберу сигналын беру үшін қажет.

Келесі қорытындылар жасауға  болады:

− Электромеханикалық АҚҚ-ны қолдану тиімді, олар контакторларды автоматты басқарылатын ажыратқыштарда немесе электржетекті басқарылатын қоқыштарда орындалуы мүмкін;

− Бір-біріне екі кірістің тұйықталу мүмкіндігін ескермейтін  механикалық бүғаттаудың мүмкіндігінше  болуы.

 −ДЭС-ті резервті қорек  көзі ретінде қолдану кезінде  АҚҚ сұлбасы жұмысты басқару  үшін қажетті элементтерден құралуы  керек (ДЭС автоматты жіберілуі  мен тоқтатылуы, әртүрлі уақытша  параметрлерді реттеу мүмкіндігі, сонымен қатар желіге қайта  қосылу кідірісі, салқындату үшін  бос жүрістегі ДЭС-ң уақыты  және т.б.)

  −Үшқадамды схема  екі екіқадамды АҚҚ-ны тізбекті  жалғау жолымен жүзеге асуы  мүмкін

 −  Контакторлармен  автоматты басқару қосқыштарындағы  АҚҚ  үшқадамды ретінде жүзеге  асуы мүмкін (жалғанған элементтердің  аз санының есебінен қондырғының  жалпы құндылығын 20...30℅-ке азайтады), бірақ ол кезде үш кіріс  арасында толық механикалық бүғаттауды  қамтамасыз ету мүмкін емес.

Тиристорлардың  классификациясы.

Бұл классификация әріптік, сандық код жүйесі арқылы анықталады. Барлығы 9- элементтен тұрады.

1.Әріп немесе әріптер:  прибордың түрін білдіреді.

Т- тиристор

ТЛ- лавинді тиристор

ТС- симетриялық тиристор (симистор)

ТО- опто тиристор

ТЗ- жабылмалы тиристор

ТБК- кешенді ажыратылмалы тиристор

ТД- диод тиристор (динистор)

2. Әріп - ол тиристордың  комутациялық сипаттамасын білдіреді.

Б- тез әрекетті

И- импульсті

Ч- жилікті

3. Сан- 1-9 арасы, реттік  номерін білдіреді.

4. Сан- 1-9 арасы, прибордың  корпус пішінін білдіреді.

5. Сан- 0-5 арасы, конструкциялық құрылымын білдіреді.

6. Сан- максималды тоқ  шамасын білдіреді.

7. Әріп- х элементі. Кері  полярлықта жұмыс істейтіндігін  білдіреді.

8. Сан- тиристордың жабық  күйіндегі импульстік кернеуінің  мәні.