تریستور سافت استارتر، دستگاه جوش و اینورتر: نقش، خرابی و انتخاب
زمان مطالعه: در حال محاسبه...
کپی لینک
واتساپ
تلگرام
ایتا
بله
فهرست مطالب
• تریستور دستگاه جوش (مقاومتی/نقطه‌جوش): طبق ENTRON، دو SCR موازی معکوس یک «کنتاکتور SCR» می‌سازند و گرمای جوش با تأخیر روشن شدن در هر نیم‌سیکل تنظیم می‌شود.
• تریستور اینورتر: GTO و تریستور هدایت معکوس (RCT) در اینورتر و مبدل فرکانس به کار می‌روند؛ SCR در کلید بای‌پس UPS هم دیده می‌شود.
• جایگزین کنتاکتور: رلهٔ حالت جامد با SCRهای موازی معکوس (ST) قطعهٔ مکانیکی ندارد، ولی در حالت هدایت تلفات و گرما دارد.
• قبل از تعویض علت سوختن را پیدا کنید؛ طبق Eaton، دمای پیوند SCR از بار کامل تا حد خرابی فقط ۲۰ تا ۲۵ درجه فاصله دارد.
تریستور سافت استارتر، تریستور دستگاه جوش و تریستور اینورتر هر سه برای کنترل جریان زیاد به کار می‌روند، ولی کار هر کدام متفاوت است. سافت‌استارتر با تریستور ولتاژ موتور را هنگام راه‌اندازی آرام بالا می‌برد. دستگاه جوش مقاومتی با تریستور مقدار جریان جوش را تنظیم می‌کند. در اینورترها هم انواع خاصی از تریستور کلیدزنی می‌کنند. این راهنما نقش تریستور در هر دستگاه، دلایل رایج خرابی و معیارهای انتخاب جایگزین را توضیح می‌دهد.
| دستگاه | آرایش تریستور | کار تریستور | منبع |
|---|---|---|---|
| سافت‌استارتر سه‌فاز | ۶ SCR، دو SCR موازی معکوس در هر فاز | افزایش تدریجی ولتاژ با کنترل زاویهٔ فاز | Eaton |
| جوش مقاومتی (نقطه‌جوش) | دو SCR موازی معکوس (کنتاکتور SCR) | قطع و وصل و تنظیم جریان ترانس جوش | ENTRON |
| اینورتر و مبدل فرکانس | GTO یا RCT | کلیدزنی توان | Mitsubishi، Hitachi Energy |
| UPS | SCR | کلید بای‌پس | ST |
| بانک خازنی (SVC) | خازن کلیدزنی‌شده با تریستور (TSC) | وصل و قطع خازن‌ها برای کنترل توان راکتیو | Hitachi Energy |
اگر با اصول کار این قطعه آشنا نیستید، ابتدا تریستور چیست را بخوانید.
تریستور در سافت‌استارتر چه نقشی دارد؟
تریستورهای سافت‌استارتر ولتاژ اعمالی به موتور را هنگام راه‌اندازی از کم به کامل می‌رسانند تا جریان و گشتاور راه‌اندازی کنترل شود. طبق Eaton، این کار با تغییر زاویهٔ فازی انجام می‌شود که SCRها در آن روشن می‌شوند. در زاویهٔ هدایت ۱۸۰ درجه ولتاژ کامل به موتور می‌رسد و در صفر درجه هیچ ولتاژی نمی‌رسد.
- آرایش: Eaton یک سافت‌استارتر سه‌فاز را با «شش SCR با جریان نامی کامل» توصیف می‌کند؛ یعنی دو SCR موازی معکوس در هر فاز.
- رمپ ولتاژ: طبق Eaton، گشتاور موتور با افزایش خطی ولتاژ خروجی در زمان رمپی که کاربر تعیین می‌کند زیاد می‌شود.
- کنتاکتور بای‌پس: طبق Eaton، بای‌پس پس از رسیدن موتور به سرعت، تلفات SCRها را حذف می‌کند و گرمای تولیدی را به‌طور قابل توجهی کم می‌کند.
- محدودیت: سافت‌استارتر فقط گشتاور و جریان راه‌اندازی را کنترل می‌کند و کنترل سرعت انجام نمی‌دهد (Eaton).
Littelfuse هم سافت‌استارتر را در فهرست کاربردهای تریستورهای قدرت با سطح مقطع بزرگ آورده است.
چرا تریستور سافت‌استارتر می‌سوزد؟
حاشیهٔ حرارتی کم، مهمترین نقطهٔ ضعف است.
Eaton هشدار می‌دهد گرمای تولیدی می‌تواند قابل توجه باشد و دمای پیوند SCRها از بار کامل تا حد خرابی معمولاً فقط ۲۰ تا ۲۵ درجه فاصله دارد. پس هر چیزی که خنک‌کاری را کم کند، خطر را زیاد می‌کند.
- خنک‌کاری: فن خراب، هیت‌سینک کثیف یا دمای بالای تابلو.
- بای‌پس: اگر کنتاکتور بای‌پس وصل نشود، SCRها در تمام مدت کار جریان را حمل می‌کنند و گرمای بیشتری تولید می‌کنند.
- راه‌اندازی‌های پیاپی: جریان راه‌اندازی زیاد در فاصلهٔ کوتاه.
- اضافه‌ولتاژ و dv/dt: مسیرهای عمومی خرابی تریستور که در علت سوختن تریستور توضیح داده شده‌اند.
برای تشخیص تریستور خراب، مراحل تست تریستور را انجام دهید. در سافت‌استارتر، دو تریستور هر فاز موازی‌اند و باید جداگانه تست شوند.
تریستور دستگاه جوش چه کاری انجام می‌دهد؟
در دستگاه جوش مقاومتی (مثل نقطه‌جوش)، تریستورها کلید قدرت اولیهٔ ترانس جوش‌اند و مقدار جریان جوش را تنظیم می‌کنند.
طبق ENTRON، دو SCR موازی معکوس یک «کنتاکتور» می‌سازند تا هر دو نیم‌سیکل مثبت و منفی را کنترل کنند. SCRها جانشین لامپ‌های ایگنیترون قدیمی شده‌اند.
تریستور نقطه جوش و ترانس جوش: کنترل گرما چطور انجام می‌شود؟
گرمای جوش با «کنترل گرمای تغییر فاز» تنظیم می‌شود؛ یعنی روشن‌شدن جریان تا نقطه‌ای پس از صفر ولتاژ به تأخیر می‌افتد.
ENTRON می‌گوید کنترل‌های دیجیتال می‌توانند این زمان را با دقت مطلق کمتر از ۳٪ تنظیم کنند.
| نوع کنتاکتور SCR | بازهٔ جریان تقریبی (ENTRON) |
|---|---|
| هواخنک | حدود ۷۰ تا ۳۰۰ آمپر |
| آب‌خنک | حدود ۶۰۰ تا ۵۰۰۰ آمپر |
ENTRON برای کنتاکتورهای آب‌خنک ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ آمپری دست‌کم ۱ گالن در دقیقه آب با دمای ورودی حداکثر ۴۰ درجه را ذکر می‌کند. کاهش جریان آب یا رسوب، مسیر رایج گرم شدن تریستور است.
بخش یکسوساز دستگاه‌های جوش را در پل دیود دستگاه جوش و ژنراتور بررسی کرده‌ایم.
تریستور اینورتر: کدام نوع تریستور در اینورتر به کار می‌رود؟
در اینورتر، تریستور معمولی (SCR) به‌تنهایی کافی نیست، چون با گیت خاموش نمی‌شود؛ انواع خاموش‌شونده و هدایت معکوس برای کلیدزنی به کار می‌روند و SCR در نقش‌های کمکی دیده می‌شود.
| نقش | نوع تریستور | منبع |
|---|---|---|
| اینورتر و چاپر، درایو AC (VVVF) و DC | GTO | Mitsubishi Electric |
| مبدل فرکانس و اینورتر | RCT (تریستور هدایت معکوس) | Hitachi Energy |
| کلید بای‌پس UPS | SCR | ST AN4607 |
| اینورترهای آفلاین حدود ۱ کیلووات | SCR با جریان ۸ تا ۱۲ آمپر | ST AN4607 |
| درایوهای پرقدرت و ولتاژ متوسط | تریستورهای قدرت | Littelfuse |
تفاوت GTO، IGCT و RCT را در انواع تریستور ببینید.
آیا تریستور می‌تواند جایگزین کنتاکتور شود؟
بله، در قالب رلهٔ حالت جامد؛ ولی با مصالحه: قطعهٔ متحرک ندارد، در عوض در حالت هدایت تلفات و گرما دارد و به هیت‌سینک و حفاظت نیاز دارد. ST رلهٔ حالت جامد با دو SCR موازی معکوس را برای کنترل بارهای AC از ۸ تا ۸۰ آمپر معرفی می‌کند.
- بدون قطعهٔ متحرک: رلهٔ حالت جامد تریستوری کنتاکت مکانیکی ندارد.
- تلفات در حالت وصل: تریستور در حالت هدایت تلفات دارد؛ به همین دلیل سافت‌استارترها پس از راه‌اندازی از کنتاکتور بای‌پس استفاده می‌کنند (Eaton).
- خنک‌کاری: حاشیهٔ دمایی SCR کم است و هیت‌سینک لازم است (Eaton).
- حفاظت: اسنابر، وریستور و فیوز نیمه‌هادی لازم است (Semikron Danfoss، Littelfuse).
- روش تصمیم: اگر بار، قطع و وصل مکرر دارد، مزیت نبود سایش مطرح است؛ اگر بار مدت طولانی وصل می‌ماند، گرمای تریستور و هزینهٔ خنک‌کاری را هم بسنجید.
تریستور تابلو برق: در تابلوها، تریستور در سافت‌استارتر، رلهٔ حالت جامد و جبران‌ساز توان راکتیو دیده می‌شود.
بانک خازنی با تریستور و کاربردهای دیگر
- بانک خازنی با تریستور: Hitachi Energy جبران‌ساز استاتیک توان راکتیو (SVC) را متشکل از راکتور کنترل‌شده با تریستور (TCR)، خازن کلیدزنی‌شده با تریستور (TSC) و فیلتر هارمونیک معرفی می‌کند که کنترل سریع ولتاژ و توان راکتیو را فراهم می‌کند.
- تریستور ژنراتور: ST رگولاتورهای ولتاژ دینام موتورسیکلت را از کاربردهای SCR نام می‌برد.
- گرمایش و ذوب: Littelfuse جوشکاری، ذوب القایی و منابع تغذیهٔ الکتروشیمیایی را از کاربردهای تریستورهای قدرت می‌داند.
برد کنترل تریستور چه ویژگی‌هایی باید داشته باشد؟
برد کنترل (کنترلر) تریستور باید پالس گیتی بدهد که از نظر دامنه، مدت و شیب برای روشن کردن کامل تریستور کافی باشد و فقط در نیم‌سیکل درست اعمال شود.
معیارهای Semikron Danfoss:
- دامنه یا مدت: پالس یا بلند باشد (حدود ۵ برابر IGT) یا طولانی (دست‌کم ۲۰ میکروثانیه).
- شیب: در هر حال شیب تند داشته باشد (دست‌کم ۱ آمپر بر میکروثانیه).
- مدت: دست‌کم تا رسیدن جریان به جریان قفل (IL) ادامه یابد.
- زمان‌بندی: پالس در فاز سد معکوس اعمال نشود؛ این کار به گرمایش موضعی بیش از ۲۰۰ درجه منجر می‌شود.
از کجا بفهمید برد کنترل سالم است؟ شکل پالس گیت را با اسیلوسکوپ ببینید و با معیارهای بالا و IGT دیتاشیت تریستور مقایسه کنید.
تریستور جایگزین را چطور انتخاب کنیم و قیمت آن به چه بستگی دارد؟
تریستور جایگزین برای سافت‌استارتر، جوش یا اینورتر باید در نوع، ولتاژ، جریان، تحمل ضربه، جریان گیت و بدنه با قطعهٔ اصلی برابر یا بهتر باشد.
- علت سوختن را پیدا و رفع کنید: خنک‌کاری، بای‌پس، حفاظت و برد کنترل.
- شماره‌پارت را بخوانید و دیتاشیت اصلی را پیدا کنید.
- نوع قطعه (SCR، GTO، RCT) و بدنه (ماژول دوبل، دیسکی، پیچی) را یکسان انتخاب کنید.
- VDRM/VRRM، جریان، ITSM، ∫i²dt، IGT، (di/dt)cr و (dv/dt)cr را مقایسه کنید؛ هیچ‌کدام نباید ضعیف‌تر باشد.
- در قطعات دیسکی، نیروی پرس و ابعاد را هم تطبیق دهید.
- در سافت‌استارتر و کنتاکتور SCR جوش، هر دو تریستور موازی معکوس را بررسی کنید.
قیمت تریستور اینورتر و برد کنترل تریستور صنعتی به همین پارامترها بستگی دارد: کلاس ولتاژ و جریان، نوع قطعه، بدنه، برند و اصالت.
برای اطلاع از قیمت روز، شماره‌پارت را در دستهٔ فروش جست‌وجو کنید. ماژول‌های دوبل رایج در سافت استارتر و جوش را در ماژول دیود تریستور و قطعات دیسکی را در تریستور دیسکی ببینید.
جمع‌بندی
تریستور سافت استارتر با کنترل زاویهٔ فاز ولتاژ موتور را آرام بالا می‌برد. در جوش مقاومتی، دو SCR موازی معکوس کنتاکتور و کنترل کنندهٔ گرمای جوش‌اند. در اینورتر، انواع خاموش‌شونده و هدایت معکوس کلیدزنی می‌کنند. در هر سه کاربرد، حاشیهٔ حرارتی کم است؛ پس پیش از تعویض، خنک‌کاری، بای‌پس، حفاظت و برد کنترل را بررسی کنید و جایگزین را با دیتاشیت بسنجید. برای مرور مبانی، تریستور چیست را بخوانید.
سؤالات متداول
پاسخ مهمترین سوالات فنی و کاربردی درباره تریستور سافت استارتر، دستگاه جوش و اینورتر را در ادامه بخوانید.
سافت‌استارتر چند تریستور دارد؟
طبق Eaton، یک سافت‌استارتر سه‌فاز معمولاً شش SCR با جریان نامی کامل دارد؛ یعنی در هر فاز دو SCR به‌صورت موازی معکوس بسته شده‌اند تا هر دو نیم‌سیکل جریان متناوب کنترل شود. SCRها با کنترل زاویهٔ فاز، ولتاژ موتور را هنگام راه‌اندازی تدریجی زیاد می‌کنند.
چرا سافت‌استارتر کنتاکتور بای‌پس دارد؟
طبق Eaton، کنتاکتور بای‌پس پس از رسیدن موتور به سرعت، تلفات SCRها را حذف می‌کند و گرمای تولیدی را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. به همین دلیل سافت‌استارترهای دارای بای‌پس داخلی معمولاً کوچک‌تر و سبک‌تر از مدل‌های بدون بای‌پس‌اند.
چرا تریستور سافت‌استارتر می‌سوزد؟
یکی از دلایل اصلی، حاشیهٔ حرارتی کم است. Eaton می‌گوید دمای پیوند SCR از بار کامل تا حد خرابی معمولاً فقط ۲۰ تا ۲۵ درجه فاصله دارد. خنک‌کاری ضعیف، عملکرد نادرست بای‌پس، اضافه‌ولتاژ و راه‌اندازی‌های پیاپی از مسیرهای رایج خرابی‌اند.
تریستور در دستگاه نقطه جوش چه کاری انجام می‌دهد؟
طبق ENTRON، در کنترل جوش مقاومتی دو SCR موازی معکوس یک کنتاکتور می‌سازند که جریان ترانس جوش را قطع و وصل می‌کند. گرمای جوش با تأخیر روشن‌شدن SCR پس از صفر ولتاژ در هر نیم‌سیکل تنظیم می‌شود.
آیا تریستور می‌تواند جایگزین کنتاکتور شود؟
بله، در قالب رلهٔ حالت جامد. ST رلهٔ حالت جامد با دو SCR موازی معکوس را برای بارهای AC از ۸ تا ۸۰ آمپر معرفی می‌کند. این راهکار قطعهٔ متحرک ندارد، ولی در حالت هدایت تلفات و گرما دارد و به خنک‌کاری و حفاظت نیاز دارد.
در اینورتر از چه تریستوری استفاده می‌شود؟
تریستور معمولی با گیت خاموش نمی‌شود و به‌تنهایی برای کلیدزنی اینورتر کافی نیست. طبق Mitsubishi، GTO در اینورتر و چاپر به کار می‌رود و طبق Hitachi Energy، تریستور هدایت معکوس در مبدل فرکانس و اینورتر رایج است. SCR در کلید بای‌پس UPS هم دیده می‌شود.
پالس برد کنترل تریستور چه ویژگی‌ای باید داشته باشد؟
طبق Semikron Danfoss، پالس گیت باید حدود ۵ برابر IGT یا دست‌کم ۲۰ میکروثانیه باشد، شیب دست‌کم ۱ آمپر بر میکروثانیه داشته باشد و تا رسیدن جریان به جریان قفل ادامه یابد. پالس نباید در فاز سد معکوس اعمال شود.
قیمت تریستور اینورتر به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت به کلاس ولتاژ و جریان، نوع قطعه (SCR، GTO، RCT)، نوع بدنه (ماژول، دیسکی، پیچی)، برند و اصالت قطعه بستگی دارد. برای مقایسهٔ درست، شماره‌پارت دقیق را جست‌وجو کنید و مشخصات را با دیتاشیت قطعهٔ قبلی تطبیق دهید.
Infineon
Fuji Electric
Semikron
Mitsubishi Electric
Vincotech
Toshiba
Fairchild Semiconductor
Sanken Electric
IXYS
Sanyo
Starpower
LS Electric
