Tiristorski kontinuirani vremenski prekidač


Danas je nabavljen uređaj za kontinuirano uključivanje i isključivanje mrežnog napona u određenim vremenskim intervalima. Na kućištu uređaja ne nalazimo nikakve oznake no radi se o standardnoj Iskrinoj metalnoj kutiji u koju je smješteno sklopovlje sastavljeno od komponenti domaće proizvodnje (Iskra, RIZ). Kao takav uređaj datira iz 1970/1980-tih godina, a s obzirom da nema nikakvih oznaka modela ni proizvođača vjerojatno se radi o namjenski izrađenom uređaju.

 

 

Kao što vidimo sklopovlje možemo podijeliti na četiri cjeline:

  • mrežni ispravljač i stabilizator napona za upravljačku elektroniku
  • bistabilni multivibrator
  • tranzistorski driver i relej
  • anti-paralelno vezan par izlaznih tiristora sa prenaponskom zaštitom

Sva četiri navedena sklopa vrlo su česta u dizajnu elektroničkih sklopova.

 

 

Tranzistorski stabilizator (regulator) napona sa zener diodom vrlo je jednostavan i učinkovit sklop, no potrebno je odabrati tranzistor koji može podnijeti nazivne napone i struje koje zahtijeva napajani uređaj. Kod nas je napravljena nešto rjeđe korištena stabilizacija u negativnoj grani sa PNP tranzistorom.

Bistabilni miltivibrator ima također vrlo široku primjenu. On na svojem izlazu može dati jedno od dva stabilna stanja: jedno sa prisutnim naponom (logička 1) i jedno kada napon nije prisutan (logička 0). Kako će se ta stanja mijenjati ovisi o ulaznim signalima koji vrše okidanje (promjenu) trenutnog stanja. Tijekom trajanja jednog stanja prvi tranzistor je zakočen, a drugi vodi. Isto tako tijekom trajanja drugog stanja prvi tranzistor vodi dok je drugi zakočen. U našem slučaju promjene ovih stanja ovise o vremenima punjenja i pražnjenja kondenzatora u RC elementima vezanim na baze tranzistora. Tako se promjene stabilnih stanja mogu mijenjati promjenom kapaciteta kondenzatora i otpora u krugu baza tranzistora. Kod nas se koriste kondenzatori relativno velikog kapaciteta (1000 µF) i otpornici relativno velikog otpora (100 kΩ + 150 Ω) pa se ova vremena mogu namjestiti da budu vrlo duga.

Izlaz iz multivibratora okida relej preko pogonskog tranzistora za isti. Paralelno namotaju releja vezana je dioda za kompenzaciju naponskih pikova koje samoindukcijom stvara zavojnica releja i koji bi mogli uništiti tranzistore.

U konačnici, relej dovodi potrebne prednapone na vrata (gate) tiristora kako bi isti proveli. S obzirom da je potrebno provesti izmjenični mrežni napon, a tiristor se ponaša poput diode i provodi samo jednu poluperiodu napona, u našem slučaju koriste se dva anti-paralelno spojena tiristora gdje svaki propušta jednu poluperiodu napona. Umjesto dva tiristora mogao je biti upotrijebljen i jedan triak, no kombinacija dva tiristora bolje podnosi provođenje jakih struja i visokih napona.

 

 

Najzanimljivija komponenta izlaznog sklopa je selenska dioda (tzv. tirektor) koja služi za zaštitu tiristora od prenapona, odnosno od naponskih pikova koji bi mogli nastati samoindukcijom nekih induktivnih trošila (elektromotori, transformatori i slično). Ukoliko dođe do porasta napona iznad određene vrijednosti selenske diode dolaze u privremeno stanje proboja (naglo im padne otpor u oba smjera) čime naprave kratak spoj (pad napona) i time zaštite izlazne tiristore od tog porasta napona. Kad se napon vrati u normalu, selenske diode se oporave i opet funkcioniraju kao standardne diode. Kako bi ova zaštita funkcionirala u oba smjera (za pozitivne i negativne naponske pikove) dvije diode se spajaju anti-serijski.  Spomenuto svojstvo oporavka nakon proboja standardne diode nemaju već ostaju trajno uništene. U današnje vrijeme umjesto selenskih dioda koriste se posebne lavinske diode sa sličnim svojstvima. Ove diode obično se nazivaju TVS diode (Transient Voltage Suppression diode), a ponekad se koriste i izrazi transil ili tirektor (thyrector) diode.

 

 

Tiristori SKT 80/14C mogu kontinuirano podnijeti maksimalne napone do 1500 V i struje do 135 A tako da se ovdje radi o vrlo snažnom elektronskom prekidaču kojeg bi teško mogao zamijeniti kakav mehanički relej. Testiranjem smo utvrdili da uređaj radi i podešen je na intervale 20 sekundi upaljeno, 40 sekundi ugašeno. Vjerojatno se koristio za testiranje izdržljivosti nekih električnih aparata ili komponenti koje bi se povrgnule stalnim ciklusima paljenja i gašenja. Bilo bi svakako praktično trimere za regulaciju vremena trajanja intervala izvesti na prednju ploču u vidu kalibriranih potenciometara. Naravno opseg namještanja vremenskih intervala može se dodatno povećati izmjenom kondenzatora preko neke sklopke. No ako bi već išli na daljnje modifikacije, onda bi svakako neki jednostavni mikrokontrolerski PWM generator sa LED ili LCD pokazivačem mogao zamijeniti svu upravljačku elektroniku ali ništa takvo ne može zamijeniti snažnu tiristorsku sklopku sa prenaponskom zaštitom na izlazu koja je svakako najvredniji i najskuplji dio cijelog ovog uređaja 🙂

Leave a comment

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena.