Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Фазалық басқару (PFC), сондай-ақ фазалық кесу немесе фазалық бұрышпен басқару деп те аталады, – бұл айнымалы ток кернеулеріне қолданылатын қуатты шектеу әдісі. Ол тиристор, SCR, триак, тиратрон сияқты немесе басқа да қақпалы диодтарды қолданылатын толқынның белгілі бір фазалық бұрышында өткізгіштікке қосып, одан шығару арқылы жұмыс істейді.
Phase fired control (PFC), also called phase cutting or phase angle control, is a method for power limiting, applied to AC voltages. It works by modulating a thyristor, SCR, triac, thyratron, or other such gated diode like devices into and out of conduction at a predetermined phase angle of the applied waveform.
Шолу
Фазалық басқару (PFC) электрмен жабдықтаутың жүктемесіне беретін кернеу, ток немесе қуат мөлшерін басқару үшін жиі қолданылады. Ол шығыстағы орташа мәнді жасау үшін осылай етеді. Егер жабдықтау тұрақты ток шығаратын болса, оның уақыт базасы жабдықтауды қашан қосуға немесе өшіруге шешім қабылдауда маңызды емес, себебі қосылатын және өшірілетін мән үздіксіз болады. PFC импульстік ендік модуляциясынан (PWM) сондай-ақ, модульденген толқынды шығаратын жабдықтауларды басқару арқылы ерекшеленеді, мысалы, ұлттық желі шығаратын синусоидты айнымалы ток толқыны. Мұнда, белгілі бір мәнге жету үшін жабдықтау модуляция циклының дұрыс орнында қосылып, өшірілуі маңызды болады; мысалы, циклдің уақыт базасы ескерілмесе, контроллер толқынның ең жоғарғы нүктесінде немесе ең төменгі нүктесінде қосылуы мүмкін. Фазалық басқару контроллерлері өздерінің атауын кіріс модуляция циклының белгілі бір фазасында шығыс импульсын іске қосу қабілетінен алған. Қысқасы, PFC – кірістегі модуляциямен синхронды жұмыс істей алатын контроллер. Көптеген фазалық басқару контроллерлері басқару элементтері ретінде тиристорларды немесе басқа да қатты күйдегі коммутациялық құрылғыларды пайдаланады. Тиристорлық контроллерлер қақпаны өшіру (GTO) тиристорларын қолдануы мүмкін, бұл контроллерге шығуды қашан қосу ғана емес, сонымен қатар қашан өшіруге болатынын шешуге мүмкіндік береді, толқын келесі нөлдік өтуге қайтып оралуын күтудің орнына.
Phase fired control (PFC) is often used to control the amount of voltage, current or power that a power supply feeds to its load. It does this to create an average value at its output. If the supply has a DC output, its time base is of no importance in deciding when to pulse the supply on or off, as the value that will be pulsed on and off is continuous. PFC differs from pulse width modulation (PWM) in that it addresses supplies that output a modulated waveform, such as the sinusoidal AC waveform that the national grid outputs. Here, it becomes important for the supply to pulse on and off at the correct position in the modulation cycle for a known value to be achieved; for example, the controller could turn on at the peak of a waveform or at its base if the cycle's time base were not taken into consideration. Phase fired controllers take their name from the fact that they trigger a pulse of output at a certain phase of the input's modulation cycle. In essence, a PFC is a controller that can synchronise itself with the modulation present at the input. Most phase fired controllers use thyristors or other solid state switching devices as their control elements. Thyristor based controllers may use gate turn off (GTO) thyristors, allowing the controller to not only decide when to switch the output on but when to turn it off, rather than having to wait for the waveform to return to the next zero crossing.
Шығысты қысқарту
Фазалық қоректендірілген контроллер, мысалы, бук топологиясы бойынша ауыстырылған режимдегі қуат көзі, кіріс кернеуінен аспайтын, және басқару элементтеріндегі жоғалтуларды ескере отырып, шығыс кернеуін ғана бере алады. Модуляция әр циклда болжамды немесе қайталанатын болса, мысалы, ұлттық желідегі айнымалы ток желісінде, кірістен төмен шығыс кернеу алу үшін фазалық қоректендіруді басқару кіріс модуляция циклінің белгілі бір фазалық бұрышында өшіріледі. Құрылғыны модуляция циклы басталғаннан кейін 0 градустан артық фазалық бұрышта қосу арқылы, әр циклдағы жалпы энергияның бір бөлігі шығысқа жетеді.
A phase fired controller, like a buck topology switched mode power supply, is only able to deliver an output voltage not exceeding its input, minus any losses occurring in the control elements themselves. Provided the modulation during each cycle is predictable or repetitive, as it is on the national grid's AC mains, to obtain an output lower than its input, a phase fired control simply switches off for a given phase angle of the input's modulation cycle. By triggering the device into conduction at a phase angle greater than 0 degrees, a point after the modulation cycle starts, a fraction of the total energy within each cycle is present at the output.
"Қосу" дегеніміз - төмендету
"Қоздыру" әсеріне қол жеткізу үшін, PFC схемалары кірістегі максималды мән номиналды шығыс талаптарынан артық болуы үшін төмендетілуі керек. Қуат көзі алғаш қосылғанда немесе номиналды жағдайларда жұмыс істегенде, басқару құрылғысы үнемі кірісінің 100% -ынан кемін береді. Қоздыру қажет болғанда, басқару құрылғысы қол жетімді максималды кірістің 100% -ына жақын пайызды береді. Желілік қуатпен жұмыс істейтін фазалық басқарушыларды төмендету маңызды, себебі олар көбінесе жылыту элементтері сияқты кедергілік жүктемелерді басқару үшін қолданылады. Уақыт өте келе жылыту элементтерінің кедергісі артуы мүмкін. Мұны ескеру үшін, фазалық басқарушы элемент арқылы бірдей жылыту тогын өткізу үшін белгілі бір деңгейде қосымша кернеуді беруге қабілетті болуы керек. Мұны іске асырудың жалғыз жолы – элементтер алғаш орнатылғанда кіріс модуляция циклінің 100% -ынан кемін қажет ету үшін схеманы жасау, содан кейін элементтер тоза бастағанда кіріс модуляция циклінің 100% -ын беруге қарай біртіндеп ашу.
To achieve a "boost" like effect, the PFC designs must be derated such that the maximum present at the input is higher than the nominal output requirements. When the supply is first turned on or operating under nominal conditions, the controller will continually be delivering less than 100% of its input. When a boost is required, the controller delivers a percentage closer to 100% of the maximum input available. Derating of mains powered phase fired controllers is important as they are often used to control resistive loads, such as heating elements. Over time, the resistance of heating elements can increase. To account for this, a phase fired control must be able to provide some degree of extra voltage to draw the same heating current through the element. The only way of achieving this is to purposely design the supply to require less than 100% of the input's modulation cycle when the elements are first put in place, progressively opening the supply up towards delivering 100% of the input modulation cycle as the elements age.
Қолданбалар
Ең көп таралған қолданылуы – тұрмыстық жарықтандыруды басқаруға арналған диммерлерде. Бұрын өнеркәсіптік қолданыстарда мұндай элементтерді қуатпен жабдықтау үшін өте қымбат және ауыр көп орамды трансформаторлар қолданылды, ал тиісті орамды орам элементке қажетті температураны жасау үшін қосылды. Бұл температураны дәлдікпен реттеу мүмкіндігін қолданылатын орам комбинацияларының санымен шектеді. Олар көбінесе электр пештері мен қоршауларға арналған басқару құрылдарында қолданылады. Қазіргі заманғы, әдетте жоғары қуатты жабдықтарда трансформатор фазалық басқару құрылғысымен ауыстырылады, ол жүктемені тікелей желіге қосады, нәтижесінде жүйе айтарлықтай арзан және жеңіл болады. Дегенмен, бұл әдіс көбінесе онысыз жұмыс істеу мүмкін емес жабдықтарда қолданумен шектеледі. Себебі желілік трансформаторды алып тастау жүктеменің кіріспен электр байланысын қамтамасыз етеді. Өнеркәсіптік пештер мен қоршаулар үшін кіріс көбінесе ұлттық желідегі айнымалы ток болып табылады, ол өзі жерге электрлік сілтеме жасалған. Басқару құрылғысының шығысы жерге сілтеме жасалғандықтан, пайдаланушының жермен және шығыс терминалдарының бірімен тікелей жанасуы электр тогының соққысын алу қаупін тудырады. Көптеген жоғары қуатты жабдықтар үш фазалы 415 В желісінен жұмыс істейді, жоғары ток кірістеріне ие және кез келген корпус немесе каркас жерге қосылған (жерленген) болса, бұл қауіп мұқият бағалануы керек.
The most common application is in dimmer switches for domestic lighting control. For industrial applications previously, extremely expensive and heavy multi tapped transformers were used as the supplies for such elements, with the corresponding winding tap being connected to the element to produce the desired temperature. This limited the temperature resolution to the number of tap combinations available. They often find their way into controllers designed for equipment such as electric ovens and furnaces. In modern, usually high power, equipment, the transformer is replaced with phase fired controllers connecting the load directly to the mains, resulting in a substantially cheaper and lighter system. However, the method is usually limited to use in equipment that would be unrealistic without it. This is because the removal of the mains transformer means that the load has electrical continuity with the input. For industrial ovens and furnaces the input is often the national grid AC, which is itself electrically referenced to ground. With the controller's output referenced to ground, a user need only be in contact with earth and one of the output terminals to risk receiving an electrical shock. With many high power items of equipment running from three phase 415 V, high current inputs and having any enclosure or framework present earthed (grounded), this is a serious risk that must be carefully assessed.
Тарих
Фазалық басқарушыларға алғашқы патент 1912 жылы алынған. Дегенмен, оны іске асыру 1920 жылдары ғана мүмкін болды, басқару торы бар сынаптық доға клапандары қолжетімді болған кезде. Сынаптық доға клапандарының шектеулеріне байланысты, бұл кернеуді реттеу әдісі сол кезде кеңінен қолданылмады. 1950 жылдардың соңында жартылай өткізгіш тиристорлар ойдағыдай табылып, осыдан кейін кеңінен таралды.
The first patent for phase fired controllers derives from 1912. However, realization was first possible in the 1920s, when mercury arc valve rectifiers with control grids became available. Because of the limitations of mercury arc valves this method of voltage regulation was not common at the time. It became widespread with the invention of solid state thyristors at the end of the 1950s.