عند استخدام مرحلات الحالة الصلبة, ، جيد تبديد الحرارة أمرًا بالغ الأهمية، كما أن استخدام الصمامات سريعة المفعول لا يقل أهمية.
يمكن لمصهر مناسب سريع المفعول أن يحمي مرحلات الحالة الصلبة أحادية الطور أو ثلاثية الطور من التلف الناجم عن التيار الزائد أو الدوائر القصيرة في الدائرة المتحكم بها.
ستتعلم في هذه المدونة ما يلي:
- ما هو الصمام سريع المفعول؟
- لماذا يحتاج مرحل الحالة الصلبة إلى فتيل سريع المفعول؟
- أنواع مختلفة من الصمامات سريعة المفعول.
- كيف تختار الصمامات سريعة المفعول الأنسب لمرحل الحالة الصلبة الخاص بك؟
والآن دعونا نحقق ذلك!
ما هو الصمام سريع المفعول؟
الصمام سريع المفعول هو جهاز حماية للدائرة الكهربائية لمرة واحدة يتكون بشكل أساسي من عنصر قابل للانصهار، ومبيت عازل.
ومن بين هذه المكونات، عادةً ما يكون العنصر القابل للانصهار مصنوعًا من الفضة عالية النقاء أو سبيكة فضية أو صفيحة نحاسية رقيقة ذات تصميم ضيق العنق. ويُصنع الغلاف العازل في المقام الأول من السيراميك عالي القوة، مما يوفر مقاومة عالية للجهد وأداءً موثوقًا في إخماد القوس الكهربائي.
عندما يتجاوز الحمل الزائد أو تيار الدائرة القصيرة قيمته المقدرة، يذوب العنصر القابل للانصهار على الفور بسبب ارتفاع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى فصل الدائرة بسرعة وحماية المعدات الكهربائية شبه الموصلة والصناعية.
يتميز بوقت استجابة فائق السرعة، حيث لا يتجاوز زمن الذوبان أجزاء من الثانية.
لماذا تحتاج إلى فتيل سريع المفعول لمرحل الحالة الصلبة؟
يمكن تقسيم مرحلات الحالة الصلبة إلى فئتين رئيسيتين: مرحلات الحالة الصلبة للتيار المستمر (DC SSRs) ومرحلات الحالة الصلبة للتيار المتردد (AC SSRs). وكلاهما يستخدم أشباه الموصلات (يستخدم التيار المتردد SSR الثايرستور، ويستخدم التيار المستمر SSR Mosfet) كعناصر تحكم لتوصيل الأحمال أو فصلها.
بالرجوع إلى أوراق بيانات ITSM أو IDM الخاصة بهم، ستجد أن معظم الثايرستور مصنفة لأقل من 400 أمبير @ 20 مللي ثانية (انظر قيمة ITSM لتريستورات BTA41 في الصورة أدناه)، بينما يتم تصنيف MOSFETs لحوالي 1000 أمبير. إذا كانت الدائرة الكهربائية قصيرة الدائرة، يمكن أن يصل التيار بسهولة إلى آلاف الأمبيرات، مما قد يؤدي إلى احتراق وحدة التحكم بسهولة.
لذلك، ولمنع التلف الناتج عن التيار الزائد، يتمثل الحل في استخدام مصهر سريع المفعول، والذي يمكنه قطع الدائرة في أقل من 10 مللي ثانية، أي أسرع بكثير من زمن الصمامات البالغ 20 مللي ثانية لوحدة التحكم. هذا يعني أن الصمام سريع المفعول يكون قد قطع بالفعل الطاقة عن وحدة التحكم قبل أن تتلف.
أنواع مختلفة من الصمامات سريعة المفعول
لتحديد الصمامات سريعة المفعول الأنسب لمرحل الحالة الصلبة، من الضروري فهم تصنيفاتها الشائعة.
وفقًا لخصائص الكسر، تنقسم الصمامات سريعة المفعول بشكل أساسي إلى ثلاثة أنواع: aR و gR و gG/gM.
يتميز كلا النوعين aR و gR بسرعة كسر فائقة السرعة، مع زمن كسر أقل من 10 مللي ثانية، والفرق هو أن الصمامات aR مصممة فقط لحماية أجهزة أشباه الموصلات من قصر الدائرة، بينما توفر الصمامات gR الحماية من الحمل الزائد وقصر الدائرة على حد سواء.
أما بالنسبة لصمامات التفجير السريع من نوع gG و gM، فإن سرعة صماماتها أبطأ عمومًا من سرعة صمامات التفجير السريع من نوع aR و gR التي تمت مناقشتها سابقًا. عادةً ما يكون زمن الانصهار من 0.1 إلى 5 ثوانٍ تقريبًا.
كيف تختار الصمامات المناسبة سريعة المفعول لمرحلات الحالة الصلبة؟
كما ذكر أعلاه، يمكن لمرحلات الحالة الصلبة أن تتحمل فقط التيارات الزائدة التي تقل عن 20 مللي ثانية. إذا انقطعت الدائرة الكهربائية خلال هذه الفترة الزمنية، فإن الثايرستور الداخلي أو MOSFET يكون محميًا بشكل فعال من الاحتراق.
وعلى النقيض من ذلك، فإن زمن الصمامات من النوع aR والنوع gR سريع المفعول أقل من 10 مللي ثانية، وهو أقل بكثير من حد الصمود البالغ 20 مللي ثانية لمرحلات الحالة الصلبة. لذلك، يمكن لهذين النوعين من الصمامات توفير حماية موثوقة لمرحلات الحالة الصلبة.
من منظور آخر، مثل التيار، كيف تختار المصهر المناسب سريع المفعول لمرحل الحالة الصلبة (SSR)؟ في القسم التالي، سنعلمك كيفية القيام بذلك خطوة بخطوة.
1. تحقق من الحد الأقصى لتحمل التيار الأقصى لمرحل الحالة الصلبة
هناك ثلاثة أنواع من مرحلات الحالة الصلبة: مرحلات الحالة الصلبة أحادية الطور, مرحلات الحالة الصلبة ثلاثية الطورو منظمات جهد الحالة الصلبة. عادة ما يحدد المورد عادةً الحد الأقصى لتيار الخرج الذي يمكن أن يتحمله في قسم الحمل؛ يرجى الانتباه جيداً لهذا الأمر.
2. تأكد ما إذا كان جهد الحمل تيار متردد أم تيار مستمر
بالإضافة إلى ذلك، تحقق مما إذا كان مرحل الحالة الصلبة يستخدم للتحكم في حمل تيار مستمر أو تيار متردد. تتطلب مرحلات الحالة الصلبة للتيار المستمر صمامات تيار مستمر سريعة المفعول للحماية، بينما تتطلب مرحلات الحالة الصلبة للتيار المتردد صمامات تيار متردد سريعة المفعول.
3. حدد نوع المصهر الصحيح
نظراً لأن مرحلات الحالة الصلبة هي مفاتيح تبديل من أشباه الموصلات، فإن زمن استجابتها أسرع من زمن استجابة المفاتيح الميكانيكية العادية. ولذلك، يجب أن يكون وقت صمامات الصمامات سريعة المفعول أسرع من وقت استجابتها ووقت فشلها. لذلك، تحتاج إلى استخدام الصمامات سريعة المفعول من النوع AR و gR المذكورة سابقًا.
4. اختر صمامة سريعة المفعول ذات تيار مقدر مناسب:
إذا كان الحمل حملاً مقاومًا (مثل عنصر التسخين)، يجب أن يكون التيار المقنن للمصهر سريع المفعول 1.5 ضعف التيار المقنن للمرحل ذي الحالة الصلبة؛ إذا كان الحمل المتحكم به محركًا، فيجب اختيار مصهر سريع المفعول بتيار مقنن يبلغ 2 إلى 2.5 ضعف التيار المقنن للمرحل ذي الحالة الصلبة لتحمل التيار الزائد الكبير عند بدء تشغيل المحرك.
كيفية توصيل صمام سريع المفعول بمُرحِّل الحالة الصلبة؟
بعد اختيار الصمامات المناسبة سريعة المفعول باتباع الإرشادات المذكورة أعلاه، فإن الخطوة التالية هي توصيل الأسلاك الصحيحة مع مرحل الحالة الصلبة.
يُستخدم المصهر سريع المفعول بشكل أساسي لحماية أجهزة الطاقة الداخلية لمُرحِّل الحالة الصلبة SSR، مثل الثايرستور أو MOSFETs. يجب توصيله على التوالي مع مرحل الحالة الصلبة والحمل. في حالة حدوث ماس كهربائي للحمل أو عطل في الحمل الزائد، يمكن للصمام سريع المفعول أن يقطع التيار الكهربائي على الفور لحماية SSR.
سنوضح لك في الصور التالية كيفية توصيل الصمامات سريعة المفعول بأنواع مختلفة من مرحلات الحالة الصلبة:
الخاتمة
باختصار، الصمامات سريعة المفعول هي مكونات مساعدة لا غنى عنها في تطبيقات مرحلات الحالة الصلبة. فهي لا تحمي الحمل من تلف الدائرة القصيرة فحسب، بل تحمي أيضًا أجهزة أشباه الموصلات الداخلية لترحيل الحالة الصلبة من الاحتراق في حالة حدوث عطل.
إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن مرحلات الحالة الصلبة أو الحصول على توصياتنا بشأن الصمامات سريعة المفعول الأكثر ملاءمة، يُرجى إرسال أسئلتك إلى shonxu@lorentzzi.comو لورينتزي إلكتريك‘سيوفر لك مهندسو الشركة حلاً في أقرب وقت ممكن.
