| Διάλεξη 9: Παραδείγματος χάρη, ο γνωστός σας 7,41, είναι περίπου, η επιφάνεια του είναι μισό τετραγωνικό χιλιοστό. Ολόκληρος 7,41 με τον πολύ μικρό τετραγωνικό χιλιοστό. Παραδείγματος χάρη, ο γνωστός σας 7,41, είναι περίπου μισό τετραγωνικό χιλιοστό. Ολόκληρος 7,41 με τον πολύ παλαιό τρόπο σχεδίασης που έχει. Φυσικά, όταν συζητάμε για καινούργια τρανζίστορ σε καινούργιες τεχνολογίες, θυμάστε εκείνα τα 45 νανόμετρα, τα 65 νανόμετρα. Καταλαβαίνετε δηλαδή ότι σε μια τέτοια επιφάνεια θα μπορούσε κανείς να έχει κατομμύρια τρανζίστορ, δηλαδή στην επιφάνεια που έχει ένα τρανζίστορι σχείος. Άρα λοιπόν, από εκεί έτσι μεγαλώνει η ικανότητα ρεύματος στο όλο τρανζίστορο και φυσικά τα ίδια πράγματα, οι ίδιες παρατηρήσεις, ισχύουν και σε αυτά που θα πούμε σήμερα, δηλαδή για τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα με τα οποία ελέγχουμε ισχύ. Δηλαδή ουσιαστικά ενώ τα τρανζίστορ ισχείος αναφέρονται σε περιτώσεις όπου θέλουμε να ενισχύσουμε κάποιο σήμα και τελικά να οδηγήσουμε ένα φορτίο όπως μια κεραία ή ένα μεγάφωνο, τα εξαρτήματα τα οποία θα σχολιάσουμε σήμερα είναι τα ηλεκτρονικά ελέγχου ισχύ. Ουσιαστικά δηλαδή μας ενδιαφέρουν εξαρτήματα τα οποία μπορούν να λειτουργήσουν ως διακόπτες ισχείος, αλλά πολύ μεγάλης ισχύος, δηλαδή μιλάμε για χιλιάδες volt και χιλιάδες ampere. Να πω εκ προημείου ότι ουσιαστικά αυτή η σειρά των διαφάνιων είναι γύρω στις 40 διαφάνιες, 42 όλες και όλες. Είναι μια έτσι σύνοψη των θεμάτων των εξαρτημάτων και λοιπά που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για τον έλεγχο ισχύος. Ξέρετε πολύ καλά στο πρόγραμμα υπάρχουν δύο εξαμηνιαία μαθήματα τα οποία λέγονται ηλεκτρονικά ισχύος 1 και ηλεκτρονικά ισχύος 2 και τα οποία ουσιαστικά διαπραγματεύονται σε μεγαλύτερο βάθος και σε μεγαλύτερη έκταση αυτά που εμείς θα πούμε μέσα σε 1,5-2 ώρου. Άρα λοιπόν αυτά που θα πούμε είναι συνοπτικά κατά το δυνατόν, έτσι ώστε εσείς που δεν έχετε ίσως την ευκαιρία να πάρετε να παρακολουθείτε τα αναλυτικά εξαμηνία ο μάθημα να έχετε μια εικόνα του τι σημαίνει ηλεκτρονικά ελέγχου ισχύος. Δηλαδή διακόπτες ισχύος για να κινήσουμε ακόμα και τρένο, ακόμα και ηλεκτρικό αυτοκίνητο μεγάλες ισχύες γενικότερα. Ας δούμε λοιπόν σιγά σιγά τα βασικά στοιχεία, τη γνωριμία με τα εξαρτήματα αυτά. Που βλέπουμε εφαρμογές ηλεκτρονικών ισχύος. Καταρχήν σε καθημερινή χρήση διακοπτικά τροφοδοτικά, σε υπολογιστές, σε συσκευές γραφείου. Όλα αυτά βέβαια δεν μιλάμε για τόσο μεγάλη ισχύ, επειδή ακριβώς μιλάμε για παροχή γενικότερα εντάσσονται σε αυτήν την κατηγορία. Φυσικά δεν μιλάμε για τρομερά μεγάλα ρεύματα ή τρομερά μεγάλες τάσεις. Στα συστήματα UPS, τα γνωστά συστήματα για την αδιάλειπτη παροχή, σε έλεγχο κινητήρων, οτιμορφής, DC, επαγγωγικών, σύγχρονων κλπ. Σε εργαλειομηχανές, κινητήρια συστήματα ακριβίας στη διομηχανία, σε φωτισμό, στα ηλεκτρονικά ballast. Δηλαδή αυτά τα φώτα όλα ας πούμε για να λειτουργήσουν, έχουν ολόκληρο ηλεκτρονικό κύκλωμα, δεν είναι σαν τις θερμικές λάμπες, οι οποίες είναι απλώς ένα νήμα. Επαγγωγική θέρμανση, είτε στη διομηχανία, είτε στην καθημερινή χρήση. Υπάρχουν οικιακές συσκευές, ηλεκτρικές κουζίνες για μαγείραμα, οι οποίες έχουν τις λεγόμενες επαγγωγικές αισθείες και εκεί από πίσω κρύβονται αρκετά ηλεκτρονικά ελέγχου της ισχύος. Στις συγκολλήσεις, υπάρχει γνωστή ηλεκτροκόλληση, συγκολλήσεις και επιμεταλλώσεις. Στα συστήματα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, σε όλα τα μετατροπείς AC-DC και DC-AC και όλες τις μετατροπείς γενικότερα. Στον ένεχο της αέργου ισχύος, στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, σε φόρτιση μπαταριών και εδώ συζητάμε τώρα από μικρές μπαταρίες για ας πούμε κινητά τηλέφωνα μέχρι μπαταρίες που κινούν αυτοκίνητα ηλεκτρικά κλπ. Υπάρχουν μεγαλύτερες, αρκετά κιλοβάτ, ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τρένα, τραμ, τρόλε και λοιπά. Εκεί πλέον έχουμε φτάσει σε κάποιες υψηλές τάσεις και σε κάποια υψηλά ρεύματα και τροφοδοσίες τηλεπιανικών συστημάτων, δορυφορικών συστημάτων, αεροσκαφών και λοιπά. Παντού λοιπόν μπορεί να βρει κανείς ηλεκτρονικά ελέγχουσιους και εδώ φυσικά υπάρχει μια κατηγοριοποίηση. Να δούμε σχετικά την χρήση αυτών των ηλεκτρονικών διακοπτών. Και στον οριζόντιο άξονα βλέπετε τη συχνότητα, η οποία δεν είναι πολύ ψηλή. Βλέπετε φτάνει εδώ μέχρι 10 ΜHz στο τέρμα δεξιά οριζόντιος άξονας. Κατακόρυφος άξονας είναι τα volt-ampere τα οποία δείχνουν την ισχύη την οποία ζητάμε σε κάθε εφαρμογή. Και βλέπετε εδώ τις διάφορες περιοχές και τα διάφορα εξαρτήματα τα οποία συνήθως χρησιμοποιούνται πρακτικά σε αυτές τις εφαρμογές. Βλέπετε εδώ ας πούμε σε αυτήν την περιοχή όπου η συχνότητα είναι σχετικά χαμηλή μέχρι 1 και κάτι 2 ίσως 3 kHz και σε ισχύς από 100 κλ μέχρι 10 ΜΜ όπου είναι έλεγχος τρένων, έλεγχος συστημάτων UPS για μεγάλα υπολογιστικά συστήματα. Μπορείτε να βρείτε τις διάφορες, εδώ ας πούμε λέει GTO είναι ο τύπος των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται για αυτόν τον έλεγχο. Εδώ είναι η περιοχή τα thyristor, εδώ είναι τα triac θα τα πούμε όλα αυτά στην εισαγωγική περιγραφή βέβαια. Βλέπετε εδώ ας πούμε αν έχετε ένα πλυντήριο, σε άλλες περιπτώσεις ψυγία, air condition, φούρνος μικροκιμάτων κλπ βλέπετε εδώ και τον αντίστοιχο τύπο του διακόπτη ισχύος τον οποίον χρησιμοποιούμε σε ρομποτικούς βραχείων, σε αυτοκίνητα, σε διακοπτικά τροφοδοτικά κλπ. Επομένως η χρήση γενικότερα των διακοπτών είναι ευρύτατη, δηλαδή είναι στην καθημερινή μας ζωή αυτά τα ηλεκτρονικά ισχύους υπάρχουν συνέχεια. Ποιες είναι οι προοπτικές, εδώ έχει μια σημαντική παρατήρηση σαν πολύγενική βέβαια ιδέα ότι υπάρχει βέβαια ο έλεγχος της ζωής ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιείται όπως είδαμε ευρέως. Παρ' όλα αυτά μόνο το 25% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας ελέγχεται αποτελεσματικά, δηλαδή έχουμε αυτό το λεγόμενο έξυπνο έλεγχο. Εάν γινόταν σωστή διαχείριση μπορούμε να έχουμε μεγάλα οικονομικά ωφέλη, εδώ υπάρχει μια εκτίμηση βέβαια για 400 δις ευρώ αιτισίως, παρασπέτωση σημαίνει ότι εδώ από πίσω υπάρχει ένα τεράστιο οικονομικό ωφέλος εάν μπορεί κάποιος να βρει καινούργιους τρόπους πιο αποδοτικούς για τον έλεγχο της κατανάλωσης ενέργειας, της διανομής της ενέργειας και όλα αυτά. Άρα λοιπόν από οικονομικής άποψης το θέμα είναι αρκετά σημαντικό για την καθημερινή ζωή. Ενδεικτικά έχει εδώ έτσι μερικά παραδείγματα, παραδείγματος χάρη τα ηλεκτρονικά ισχύωση σε ένα λάπτοπ, σε ένα φορετό υπολογιστή που όλοι έχουμε. Βλέπετε εδώ ότι συνήθως είναι φτιαγμένο με έναν φορτιστή PWM αναρθωτή ο οποίος δέχεται είσοδο από 85 μέχρι 265 ΒΑΡΕΜΕΣ. Πλέον δηλαδή είτε είστε στην Αμερική είτε είστε στην Ευρώπη, η Αμερική έχει 110 ΒΑΡΕΜΕΣ, η Ευρώπη έχει 220 ΒΑΡΕΜΕΣ, η Αμερική έχει 60 Hz, η Ευρώπη έχει 50 Hz. Αυτά όλα πλέον τα συστήματα βγαίνουν να ικανοποιούν όλες τις υποδιαγραφές, όποια να πάτε δηλαδή να μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε για τοφοδοσία. Στη συνέχεια βέβαια εδώ υπάρχει μια μπαταρία η οποία φορτίζεται και μέσα στη συνέχεια βλέπετε ότι χρειαζόμαστε κάποιον inverter ισχύος, όταν λέμε inverter δεν εννοούμε λογικό inverter, εννοούμε inverter ισχύος, για να οδηγήσουμε το φωτισμό της οθόνης, ένας δησιμετατροπέας για να μπορέσουμε να φέρουμε τις στάσεις στον μικροεπεξεργαστή και στο σύστημα ελέγχου της διαχείρησης της ισχύος. Έχετε ακούσει φαντάζουμε ότι πλέον μέσα στον μικροεπεξεργαστή γίνεται διαχείρηση ισχύους, μπορεί να έχετε πολλαπλές ισχύες, μπορεί να έχετε πολλαπλές τροφοδοσίες και όλα αυτά. Υπάρχει δησίδηση μετατροπέας ανήψωσης τάσης για να οδηγήσει τον δίσκο σας, όσο ακόμη υπάρχουν μηχανικοί δίσκοι, γιατί πλέον πολλοί δίσκοι έχουν αντικατασταθεί όπως ξέρετε από solid state, από δίσκους όπως είναι τα flash memory, μνήμεση, στεράς κατάστασης, επομένως ουζιαστικά δεν υπάρχει δίσκος με μηχανικό μέρος, με κινητήρα, με περιστρεφόμενο σύστημα και επομένως εκεί ίσως χρειαζόμαστε, εξοικονομούμε ας πούμε και τα ηλεκτρονικά που χρειάζονται για να οδηγήσουν τον κινητήρα, φυσικά η γνωστή μπαταρία λιθείου. Άρα λοιπόν υπάρχουν διάφορα τμήματα όπως βλέπετε μέσα σε ένα laptop, σε ένα ελεκτρικό αυτοκίνητο βεβαίως πάλι υπάρχουν διάφορα κομμάτια, εδώ βέβαια οπωσδήποτε και οι ισχύς είναι μεγαλύτερες. Άλλοι ισχύ, μικροί πολύ μικροί ισχύ χρειαζόμαστε για ένα laptop, πολύ μεγαλύτερη ισχύ χρειαζόμαστε για ένα ελεκτρικό αυτοκίνητο και εδώ βέβαια μπορούμε να διακρίνουμε τα διάφορα κομμάτια που απαιτούνται. Βλέπετε ότι υπάρχει μια γραμμή υποτίφεται εξωτερική η οποία πάμε να φορτήσουμε το αυτοκίνητο, το ελεκτρικό αυτοκίνητο, το βάζουμε στην πρίζα, υπάρχει ένας φορτιστής με κάποιες μπαταρίες. Φυσικά οι μπαταρίες του αυτοκίνητου δεν είναι ένα μικρό κομματάκι, μπορεί να είναι ένας τεράστιος όγκος και τεράστιο βάρος τελικά για να μπορέσει να έχει την αυτονομία που λογικά θα πρέπει να έχει ένα αυτοκίνητο, το ξέρω εγώ 400-500 χιλιόμετρα για να μπορείς να πεις ότι δεν θα χρειάζει όλη την ώρα να ψάχνεις για μπρίζα να το φορτήσεις. Βλέπετε ότι έχει τους τέσσερις κινητήρες κατανεμημένους, εδώ η δομή είναι τέσσερις διαφορετικοί κινητήρες για την κάθε ρόδα, δηλαδή ξεχωριστός κινητήρας με έναν μετατροπέα, με έναν imverter για να ελέγχει την κίνηση. Και βεβαίως ο μικροελεγκτής, το μικροεπολογιστικό σύστημα και τα ηλεκτρονικά συστήματα του αυτοκινήτου, ένα σύγχρονο αυτοκίνητο ως γνωστό έχει δεκάδες μικροελεγκτές στο σύστημά του μέσα. Πίσω από κάθε αισθητήριο συνήθως υπάρχει και ένας μικροελεγκτής ο οποίος κάνει τη μεταφορά της πληροφορίας στον κεντρικό επεξεργαστή του αυτοκινήτου. Βάση πάντως εδώ τα κυκλώματα πλέον έχουν αυξηθεί αρκετά στα ηλεκτρονικά, αλλά εμείς τώρα κοιτάμε να σχολιάσουμε τον έλεγχο ισχύως, δηλαδή τα κυκλώματα imverter και φορτιστών τα οποία αναφέρονται στο κεφάλαιο αυτό ελέγχου ισχύως. Επίσης, στην περίπτωση που έχουμε ανεμογενήτρια και εδώ χρειαζόμαστε να πάρουμε την ενέργεια του ανέμου, την νεολική ενέργεια, με μια γενήτρια την παίρνουμε κάποια ίση τάση. Βεβαίως το δίκτυο κατά τα γνωστά είναι σε συγκεκριμένη τάση, σε συγκεκριμένη συχνότητα και επομένως για να μπορέσουμε να κάνουμε την σύνδεση και να το επεκτείνουμε χρειαζόμαστε αυτό το σύστημα που βλέπετε με τα τροπέα AC σε DC και στη συνέχεια το DC πάλι να γίνει AC στις προδιαγραφές που το θέλουμε. Βεβαίως παρεμπάλετε μια χωρητικότητα ή μια μπαταρία κάτι τέλος πάντων όπου αποθηκεύεται ενδιάμεσα η ενέργεια. Αντίστοιχα πράγματα χρειαζόμαστε και στα φωτοβολταϊκά όπου εκεί έχουμε ένα μονομένο DC-DC κομβέρτερ, θα δείτε αυτά συστηματικά δηλαδή μετατροπής τάση σε τάση. Γιατί το κάνουμε αυτό, γιατί δεν θέλουμε να έχουμε έτσι, για να μετατρέψουμε την τάση δεν κάνουμε διαιρέτη τάσης, δεν υφίσταται αυτή η έννοια. Δεν θέλουμε να έχουμε απόλυα ισχύους, πρέπει να αλλάξιτοποιήσουμε την απόλυα ισχύους. Η έννοια του διαιρέτη τάσης ισχύει μόνον για πολύ μικρές ισχύες, για τα κυκλωματάκια τα οποία κάνουμε εμείς με κάτι μικροαμπέρ με κάτι μιλιαμπέρ και θέλουμε να μετατρέψουμε μια τάση σε μια μικρότερη ή σε μια μεγαλύτερη. Εκείνα τα κυκλώματα λοιπόν τα παθητικά έχουνε προφανώς μεγάλη απώλεια, μικρό ποσοστό της ενέργειας δυστυχώς μετατρέπεται, αλλά στις πολύ μικρές ισχύες αυτό δεν μας ενδιαφέρει. Εδώ λοιπόν που μας ενδιαφέρει το DC-DC Converter είναι ένα κύκλωμα το οποίο με αποδοτικό τρόπο μετατρέπει μια τιμή τάσης συνεχώς σε μία άλλη. Υπάρχει το κύκλωμα το Max Power Point Tracker, στη συνέχεια βλέπετε και πάλι μια χορητικότητα που φορτίζει και ένας μετατροπέας PWM, ο οποίος μπορεί στη συνέχεια να βγάλουμε ένα λασσόμενο ενώ το φωτοβαλταϊκό παίρνουμε συνεχές. Εννοείται. Μετατροπή. Με ποιον τρόπο μπορούμε να μετατρέψουμε ισχύ. Τι είδους μετατροπές χρησιμοποιούμε. Μπορούμε να μετατρέψουμε το είδος της τάσης, δηλαδή να κάνουμε αυτές τις εναλλαγές μεταξύ A-C και D-C εναλλασσόμενο και συνεχές. Μπορεί να μας βολεύει να κάνουμε μετατροπή με το επίπεδο της τάσης, με τη συχνότητα της τάσης, με την μορφή της και με το πλήθος των φάσεων. Μπορεί να χρειάζεται να μετατρέψουμε μονοφασικό, τριφασικό και το ανάποδο. Τώρα, από την άποψη της κατηγοριοποίησης έχουμε την έννοια της ανόρθωσης, αυτό που λέμε εναλλασσόμενο σε συνεχές. Το inversion, το χρησιμοποιούμε πολύ και στην καθημερινή συζήτηση, είναι η μετατροπή από συνεχές σε εναλλασσόμενο. Το cyclo conversion, δηλαδή κυκλική μετατροπή με την έννοια ότι μετατρέπουμε AC σε AC αλλά σε διαφορετική συχνότητα. Αυτό που είδαμε ενδεικτικά, ας πούμε, στις ανεμογενήτριες. Αλλάζουμε και τη συχνότητα γιατί η συχνότητα που παίρνουμε από την ανεμογενήτρια δεν είναι σταθερή. Εμείς θέλουμε 50 Hz. AC controllers, πάλι AC to AC. Και βεβαίως υπάρχει και το conversion, ο απλός μετατροπέας που μετατρέπει συνεχές σε συνεχές. Δηλαδή, έχουμε συνεχές, θέλουμε να πάρουμε μια άλλη τιμή στο συνεχές, χρειαζόμαστε σύστημα. Σύστημα ελέγχου ισχύος με διακοπτική λειτουργία, το οποίο θα μας κάνει αυτή τη μετατροπή. Εδώ υπάρχουν μια σειρά από τυπικές εφαρμογές ηλεκτρονικών ισχύος. Είναι κάποιες διαφάνειες που λένε, ας πούμε, για την κάθε περίπτωση σε ποιες εφαρμογές θα μπορούσαμε να εφαρμόζονται. Πάνε μας χάρη, εδώ μη ελεγχόμενο χωρίς controller, δηλαδή μετατροπία, εναλλασσόμενο σε συνεχές. Βλέπουμε σε φορτιστές μπαταριών, σε τροφοδοτικά, σε συστήματα για λιώσιμο, έτσι κολλητήρια και σε κινητήρες συνεχούς. Για face control converters, δηλαδή μετατροπής ελέγχου φάσης και ουσιαστικά σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούμε τα thyristor τα οποία θα τα δούμε αναλυτικά στη συνέχεια. Και βλέπετε ότι μια πολύ μεγάλη γάμμα εφαρμογών μπορούμε να αξιοποιήσουμε τα thyristor. Και πάλι κάποιες φαρμογές είναι κοινές, βλέπετε φορτιστές μπαταριών ας πούμε υπάρχουν, η επαγωγική θέρμανση, τα γνωστά light dimmers αυτά που ρυθμίζουν το φωτισμό βλέπετε έτσι σε κάποιες φαρμογές, σε κάποιες αίθουσες, μπορείς να ρυθμίσεις τον φωτισμό. Το φωτισμό αυτή η ρύθμιση γίνεται με τέτοια κυκλώματα με thyristor. Δηλαδή δεν βάζουμε προφανώς ένα απλό ροοστάτη γιατί εκεί θα είχαμε τρομερή απώλεια ισχύς που δεν θα μετατρέποντας σε φως θα πήγαινε σε μια αντίσταση και θα χανόταν, δεν το θέλουμε αυτό. Και από μένως έχουμε ηλεκτρονικά εξαρτήματα thyristor τα οποία κάνουν αυτόν τον έλεγχο. Δηλαδή ισχύς που δεν μετατρέπεται σε φωτινή δεν χάνεται απλώς δεν παραδίδεται, δεν προχωράει προς το φωτιό. Δεν έχει νόημα να συζητήσουμε αυτά, πιο πολύ για γενικότερη ενημέρωση έχουν μπει αυτές τις διαφάνειες, δεν έχει νόημα να συζητήσει κανείς αναλυτικά όλες αυτές τις εφαρμοχές. Βλέπετε σε κάθε περίπτωση υπάρχει ένα πλήθος και βλέπετε και πάλι τα light dimmers τα οποία υπάρχουν και σε άλλη περίπτωση σε άλλου τύπου converters, επαναλαμβάνονται δηλαδή κάθεκες εφαρμοχές. Μπορείτε να τα δείτε αναλυτικά για κάθε εφαρμογή σε ποιες περιπτώσεις χρησιμοποιούμε ποιον τύπο μετατροπής. Και μπαίνουμε στο κύριο κομμάτι της παρουσίασης που αναφέρεται στα thyristor. Τα thyristor κανονικά είναι μια μεγάλη οικογένεια δηλαδή όλα τα εξαρθήματα τα οποία θα συζητήσουμε και θα δούμε βλέπετε εδώ διάφορα ονόματα στη συνέχεια, όλα αυτά είναι thyristor. Αλλά έχει επικρατήσει να λέμε thyristor στην καθομιλουμένη τον ελεγχόμενο ανωρθωτή πυρητή. Δηλαδή αν πάτε να ζητήσετε ένα thyristor, κατευθείαν αυτό που καταλαβαίνει κανείς είναι ότι θέλετε ένα SCR, Silicon Controlled Rectifier. Αυτή είναι λοιπόν η τυπική καθημερινή ορολογία, το thyristor αναφέρεται στο SCR. Στην πραγματικότητα όμως παραλαμβάνω, μιλάμε για όλα αυτά. Δηλαδή τα τελευταία χρόνια και μιλάμε για τα τελευταία 15-20 χρόνια που έχει προχωρήσει πολύ η διείσδιση των solid state, των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων στο κομμάτι του control για να μπορέσουμε να έχουμε πιο αξιόπιστο και συστηματικό έλεγχο ροήσης χείος, έχουν βρεθεί και θα δείτε ότι υπάρχουν εξαρτήματα τα οποία έχουν βγει στην αγορά εδώ και 10-15 χρόνια. Δεν είναι, ας πούμε, transistor το οποίο υπάρχει εδώ και 50 χρόνια, είναι καινούργια εξαρτήματα, καινούργια συστήματα τα οποία προσφέρουν στον έλεγχο ροήσης της ισχύος. Έτσι λοιπόν, φυσικά όλα τα μέλη της οικογένειας των thyristor, εφόσον η κυρία εφαρμογή που έχουμε στο μυαλό μας είναι η διακοπτική λειτουργία, έχουμε την κατάσταση αγοημώντας και την κατάσταση αποκοπής όπως περιμένουμε από έναν διακόπτη στην γενική του εφαρμογή. Στα thyristor λοιπόν ανήκουν οι δύο δοσσόκλοι, οι τεσσάρων στρωμάτων όπως λέγεται, ο ελεγχόμενος ανορθωτής πυρητείου, το thyristor της καθομιλουμένης, της καθημερινής συζήτησης, το GTO, το DIAC, το TRIAC και νεότερα, αυτά είναι παλαιότερα εξαρτήματα. Τα νεότερα μέλη είναι αμφίδρομο thyristor, αμφίδρομο SCR, MOS ελεγχόμενος διακόπτης δηλαδή ανορθωτής πυρητείου, ελεγχόμενος από MOS transistor ή MOS controlled thyristor, το integrated gate commutated thyristor, το IGCT, αυτά είναι τα στοιχεία τα οποία, για αυτά τα στοιχεία θα πούμε κάποια πράγματα, κάποια σύντομη περιγραφή για τα thyristor λίγο πιο εκτενή. Να καταλάβουμε τη γενική ιδέα της λειτουργίας, πώς καταφέρνουμε δηλαδή να οδηγήσουμε χιλιάδες αμπέρ και να ελέγξουμε αποκοπή χιλιάδες volt και από εκεί πέρα όποιος θέλει παραπάνω στοιχεία μπορεί να βρει, είναι αύριο επαναλαμβάνω, θα κάνουμε μέσα σε 1,5-2 ώρο ύλη που ουσιαστικά αναλυτικά μπορεί να τη δει κανείς σε 2 ή και περισσότερα εξαμινιαία μαθήματα. Για να δούμε λοιπόν τον ελεγχόμενο ανωρθωτή πυρητίου ο οποίος είναι ένα εξάρτημα, ένα device το οποίο έχει τέσσερις περιοχές δηλαδή έχει τρεις επαφές πεν, θυμίζω ότι το transistor έχει δύο επαφές πεν, έχει τρεις ακροδέκτες και δύο επαφές πεν. Εδώ βλέπουμε μια επιπλέον περιοχή, βλέπουμε την κάθοδο, την άνοδο και ένα ακροδέκτη πύλης, αυτά τα τρία κομμάτια δίνουν ακροδέκτη, αυτό είναι εσωτερικό δεν δίνει ακροδέκτη. Και βλέπουμε εδώ και το σύμβολο, δηλαδή άνοδος, κάθοδος, δηλαδή υπάρχει προφανής διαφοροποίηση ανώδου-καθόδου και της ροής του ρεύματος και υπάρχει και ο ακροδέκτης που λέγεται πύλη. Τώρα πρακτικά πώς ενεργοποιείται, γιατί μιλάμε για διακόπτη, το θυρίστο είναι ένας διακόπτης, πώς ενεργοποιείται, υποτίθεται δηλαδή ότι υπάρχει τάση μεταξύ ανώδου-καθόδου και η ενεργοποίηση γίνεται με έναν παλμό στην πύλη, δηλαδή το πότε θα ανοίξει η αγωγημότητα μεταξύ ανώδου και καθόδου μέσα στην περίοδο του σύμματος, γιατί μιλάμε για, εδώ υποτίθεται ότι έχουμε ένα λασσόμενο, τροφοδοσία 220 αραιμές, παράδειγμα. Σε ποια στιγμή λοιπόν θα ανοίξει, καθορίζεται σε ποια στιγμή θα έρθει εδώ ένας παλμός, άρα λοιπόν κανονικά το άνοιγμα του διακόπτη, το πέρασμα στην αγωγημότητα του διακόπτη καθορίζεται από έναν παλμό που θα έρθει στην πύλη. Το σβήσιμο, δηλαδή το πέρασμα στην αποκοπή, γίνεται όταν εδώ σταματήσει πλέον να ρέει ένα ικανοποιητικό ρεύμα, το οποίο λέγεται ρεύμα συγκράτησης, δηλαδή ουσιαστικά όταν πάει στο μηδέν μέσα στην περίοδο του εναλλασσόμενου, όταν πάει στο μηδέν η τάση μεταξύ ανώδου καθόδου κόβεται, σβήνει. Όσο η τάση λοιπόν παραμένει υψηλή, εφόσον το έχουμε ανάψει, το έχουμε φέρει σε αγωγημότητα το εξάρθειμα, αυτό διατηρεί την αγωγημότητά του, δηλαδή η πύλη δεν μπορεί να χρησιμεύσει για το σβήσιμο του SCR. Δεν μπορεί να το σβήσουμε δηλαδή από την πύλη, μπορούμε μόνο να το ανοίξουμε, για να σβήσει πρέπει να φύγει η διέγερση μεταξύ ανώδου καθόδου, να μειωθεί δηλαδή η τάση, αυτό το περιγράφουμε με το ρεύμα συγκράτησης, θα δούμε στη συνέχεια τις χαρακτηριστικές. Πριν πάμε στις χαρακτηριστικές όμως ας δούμε πως φανταζόμαστε την ισοδύναμη λειτουργία, αυτό δεν είναι ακριβές, μπορεί όμως αυτό το διάγραμμα εδώ με τα δύο τρανζίστορ να μας δείξει περίπου, να μας βάλει στην πρώτη ιδέα του πως λειτουργεί αυτό το εξάρθειμα. Μπορούμε λοιπόν να φανταστούμε ότι αυτό το εξάρτημα το βλέπουμε σαν δύο τρανζίστορ τα οποία είναι συνδεδεμένα έτσι, προφανώς το ένα είναι PNP το άλλο είναι NPN τα δύο τρανζίστορ, βλέπετε την ανάδραση που δημιουργείται εδώ. Και εδώ εξηγείται και γιατί ουσιαστικά χαρακτηρίζεται ως διακόπτης μανδάλωσης δηλαδή άπαξ και διεγερθεί, τότε διατηρεί την κατάσταση περνά το τρανζίστορ και τα δύο στον κόρο και οι δύο δηλαδή συνδυασμοί επαφών περνά σε κατάσταση κορεσμού και επομένως διατηρείται το ρεύμα. Για να δούμε λίγο να εξηγήσουμε τη λειτουργία με διάφορους τρόπους θα προσπαθήσουμε και με τη χαρακτηριστική και με περιγραφή να καταλάβουμε λίγο πως κλειδώνει αυτό το εξάρτημα, πως κλειδώνει και μένει αναμένω. Αν δούμε λοιπόν τα τρανζίστορ, το ΙΣ1 κλασικά είναι το ΑΙΑ, είναι η κλασική έκφραση συν ΙΣμμ, το ανάστροφο ρεύμα κόρου για το πρώτο τρανζίστορ, ουσιαστικά ρεύμα συλλέκτη, ρεύμα εκπομπού είναι αυτό, κατά τα γνωστά. Προσοχή όμως αυτός ο συντελεστής Α, θυμάστε ότι αυτό είναι το Α του τρανζίστορ στα συνήθειοι τρανζίστορ σύμματος, είναι πολύ κοντά στη μονάδα, εδώ εξαιτίας του ότι μιλάμε για ειδική κατασκευή τρανζίστορ, μιλάμε για ισοδύναμα τώρα τρανζίστορ, πραγματικότητα δεν υπάρχουν έτσι πως τα βλέπουμε. Αυτή εδώ η παράμετρος σε αυτήν εδώ τη θέση έχει πολύ μικρή τιμή, πολύ μικρή, δηλαδή η σχέση ρεύματος συλλέκτη, ρεύματος εκπομπού έχει έναν συντελεστή πολύ μικρό 0.01-0.02, δεν έχει πολύ ρεύμα δηλαδή εδώ, δεν έχει μεγάλη μεταφορά, μεγάλο συντελεστή, το ίδιο και για το δεύτερο. Προφανώς λοιπόν εδώ το ρεύμα της καθόδου θα είναι το ρεύμα το Ια, το οποίο έρχεται από την άνοδο, συν το ρεύμα που θα περάσει από την πύλη, κάνοντας λίγο τις πράξεις εδώ, προκύπτει ότι το ρεύμα της ανόδου, το Ια, θα είναι α2 επί Ιζ, το ρεύμα της πύλης δηλαδή που θα βάλουμε, συν τα ρεύματα αυτά διαρροής, προς 1-α1 και α2. Όσο λοιπόν αυτό εδώ διατηρεί μια τιμή μικρή, το ρεύμα Ια όσο δεν βάζουμε ρεύμα στην πύλη, ουσιαστικά είναι της τάξης των ανάστροφων ρευμάτων των δύο επιμέρους τρανσίες, δηλαδή έχει μια πολύ μικρή τιμή. Αυτό επαναλαμβάνω είναι μικρό, αυτό δεν υπάρχει, όσο δεν βάζουμε ρεύμα στην πύλη και επομένως διατηρούμε μια μικρή τιμή ρεύματος, πολύ μικρή. Πότε θα γίνει η μεγάλη αύξηση, εάν με βάση την λειτουργία που θα περιγράψουμε, περιμένουμε από αυτόν τον τύπο εδώ, όταν αυτό πάει να γίνει μονάδα. Βλέπετε ότι όταν αυτό πάει να γίνει μονάδα και θα δούμε, περιγράφοντας λίγο τη λειτουργία του εξαρθήματος, τότε προφανώς το ρεύμα παίρνει ξαφνικά, πετάγεται και παίρνει μια πολύ μεγάλη τιμή, η οποία μεγάλη τιμή πλέον θα περιοριστεί από το εξωτερικό κύκλωμα. Για να δούμε λίγο την δομή. Η δομή λοιπόν, εδώ μιλάμε για τρεις επαφές, άρα λοιπόν έχουμε ουσιαστικά τέσσερα στρώματα, εδώ όμως βλέπουμε λίγο και στο χώρο την κατάσταση. Βλέπετε ότι το SCR έχει μια πύλη, η οποία όμως ο ακροδέκτης της πύλης βλέπετε είναι στη μέση, είναι το δεύτερο στρώμα, το οποίο βγάζει εκεί ένα άνοιγμα και δημιουργεί την πύλη. Γύρω γύρω είναι η κάθοδος, δηλαδή αυτό εδώ είναι γύρω γύρω, ένα ενιαίο σύστημα, ένα ενιαίο στρώμα και βεβαίως από κάτω βλέπετε έχουμε αυτό το στρώμα ελαφράς διάχυσης. Το ν πλήν σημαίνει ελαφρά διάχυση, το ν συν σημαίνει μεγάλο ποσοστό και μάλιστα εδώ βλέπετε και τα ποσοστά, βλέπετε και το πλήθος των προσμίξεων, τάξεις μεγέθους δηλαδή. Και εδώ βέβαια είναι το τελευταίο στρώμα, ενιαίο είναι, αυτό είναι το π, εδώ απλώς το τμήμα εκείνο το οποίο ακουμπάει στην άνοδο βάζουμε συνήθως είπαμε μεγάλο ποσοστό προσμίξεων. Εκεί που θέλουμε να περάσει μεγάλο ρεύμα για να μην δημιουργείται φαινόμενο διόδου, όπου είναι να ακουμπήσει ηλεκτρόδιο και περνάει μεγάλο ρεύμα βάζουμε μεγάλο ποσοστό προσμίξεων, αυτό είναι κλασικό, το έχουμε δει αρκετές φορές. Άρα λοιπόν και αυτό το στρώμα είναι με υψηλό ποσοστό προσμίξεων και αυτό το στρώμα είναι με υψηλό ποσοστό προσμίξεων. Επίσης εδώ βλέπετε τα σχετικά πάχη, βλέπετε αυτό μετράει, τώρα αυτό εδώ πόσο είναι δεν έχει ιδιαίτερη σημασία γιατί είπαμε εξυπηρετεί την επαφή. Μικρό μέγεθος αλλά πάντως 30-50 μικρόμετρα, μικρό πάχος, ενδιάμεσο πάχος και εδώ το πάχος πλέον είναι αρκετά μεγάλο. Το πόσο πάχος θα έχει αυτό το στρώμα θα καθορίσει και το πόσες χιλιάδες volt μπορεί να αντέξει το εξάρτημα. Όσο πιο μεγάλο είναι αυτό το πάχος τόσο πιο μεγάλη ανάστροφη τάση μπορεί να την κρατήσει στα άκρα του το εξάρτημα, δηλαδή ουσιαστικά όσο πιο πολύ είναι αυτό το φυσικό μέγεθος τόσο πιο μεγάλη τάση μπορεί να αντέξει ανάστροφα το εξάρτημα. Άρα λοιπόν βλέπουμε την κάτοψη αυτό το μέγεθος θα μπορούσε να είναι 10 εκατοστά η διάμετρος. Δηλαδή το εξάρτημα αυτό πλέον δεν είναι σαν το τραζίστορι ισχύος 2 εκατοστά διάμετρο, αυτό το εξάρτημα μπορεί να είναι 10 εκατοστά διάμετρο. Είναι ένα αρκετά μεγάλο. Συνήθως βέβαια θα μπορούσε να βρει κανείς με 3 με 4 με 5 εκατοστά. Εξαρτάται πόσο μεγάλη ισχύ θέλουμε να ελέγξουμε. Και επαναλαμβάνω το πρόβλημα είναι η ανάστροφη τάση και φυσικά και το ρεύμα στην κατάσταση αγωγημότητας. Αυτές είναι οι δύο κεντρικές παράμετρη που θα μας οδηγήσουν να επιλέξουμε το φυσικό μέγεθος του εξαρτήματος. Εδώ λοιπόν βλέπουμε και τις κατανομές αυτών των προσμίξεων. Βλέπουμε εδώ δηλαδή ότι αυτό εδώ είναι μια κατανομή για ένα συγκεκριμένο θηρίστο, το οποίο κρατάει 6.5 χιλιάδες βολτ ανάστροφη τάση. Δηλαδή, αν έχεις πλάτος 6.5 χιλιάδες βολτ μπορεί να τα κρατήσει τα ανάστροφα, γιατί στο ανάστροφο δεν θα περνάει τίποτα. Που σημαίνει ότι όλοι οι τόσοι τάσεις, τα 6.5 χιλιάδες βολτ ανάστροφα θα στέκονται στα άκρα του θηρίστου. Έτσι λοιπόν αυτό είναι μια κατανομή ενδεικτική και φυσικό μέγεθος ενδεικτικό. Βλέπετε εκατό μικρόμετρα αυτό, εκατό μικρόμετρα αυτό, τα πάχη δηλαδή εδώ και 1200 μικρόμετρα, δηλαδή 1.2 χιλιοστά, το πάχος αυτό εδώ. Για να κρατήσετε, επαναλαμβάνω, αυτήν την πολύ ψηλή ανάστροφη τάση. Αυτή λοιπόν είναι μια γενική εικόνα για το SCR. Βλέπετε εδώ και την εικόνα φωτογραφία ενός SCR και βλέπετε εδώ και το χάρακα, ένα εκατοστό, δύο εκατοστά, τρία εκατοστά. Βλέπετε εδώ είναι της τάξεως των αρκετών εκατοστών, ίσως και πάνω από 10 εκατοστά η συνολική συσκευασία. Αυτό είναι το εξάρτημα μέσα. Και λέει εδώ ότι πρόκειται για ένα υψηλής τάσης θηρίστορ 12.000 V και 500 A ρεύμα. Έτσι, επαναλαμβάνω, έχουμε στο μυαλό μας, θέλουμε να ελέγξουμε τη μέση τάση, όχι τη χαμηλή τάση, τη μέση τάση και θέλουμε φυσικά και τα αντίστοιχα Α. Πώς περιγράφουμε τη λειτουργία σαν χαρακτηριστική ρεύματος τάσης. Βλέπετε εδώ καταρχήν να συζητήσουμε για αυτήν τη χαρακτηριστική, η οποία είναι η χαρακτηριστική όταν δεν έχουμε δώσει ρεύμα στην πύλη. Πώς συμπεριφέρεται, ποια είναι η συσχέτιση ρεύματος τάσης στα άκρα του εξαρθήματος, όταν η πύλη έχει ρεύμα 0, τίποτα, στον αέρα. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά σημεία. Καταρχήν εδώ βλέπουμε τα σημεία στα οποία έχουμε το break, δηλαδή την τάση διάσπασης. Τάση διάσπασης λοιπόν όταν έχουμε ανάστροφη τάση είναι αυτή εδώ, όπου εκεί έχουμε πρόβλημα καταστροφής του εξαρθήματος. Αν ξεπεράσει η τάση και βλέπετε εδώ λέει μέχρι 8.000V αλλά προφανώς εδώ ήδη η εικόνα μας μιλάει για 12.000V που μόνος καταλαβαίνετε ότι αυτά τα πράγματα βελτιώνονται. Έχουμε λοιπόν τάση διάσπασης η οποία μπορεί να πάρει αρκετές χιλιάδες V. Αντίστοιχοι δηλαδή η τιμή αυτή και αυτή είναι περίπου ίδιες μόνο που εδώ πλέον η τιμή αυτή δεν είναι καταστροφική. Δηλαδή εδώ όταν θα έρθει εδώ θα συνεχίσει να λειτουργεί το εξάρτημα ενώ εδώ είναι επικίνδυνο να υπάξει καταστροφή. Άρα λοιπόν έχουμε την τάση αποκοπής και το ρεύμα το αντίστοιχο break over αυτό εδώ. Το ρεύμα ανώδου το οποίο ρεύμα ανώδου μπορεί να πάει μέχρι αρκετές χιλιάδες Α. Χαρακτηριστικό σημείο είναι το ρεύμα συγκράτησης που είπαμε όταν θέλουμε να το σβήσουμε το SCR. Πρέπει το ρεύμα να πέσει κάτω από αυτή την τιμή έτσι ώστε να πάει κατευθείαν εδώ που είναι η αποκοπή. Μας ενδιαφέρει η μέγιστη ταχύτητα μεταβολής του ρεύματος κατά την έναυση δηλαδή όταν πάει να ανάψει πόσο γρήγορα μεταβάλλεται το ρεύμα. Και η μέγιστη ταχύτητα μεταβολής της ορθής τάσης είναι μια επίσης κρίσιμη παράμετρος και ο χρόνος βέσης θα τα δούμε λίγο αυτά σε διαγράμματα συμπεριφοράς αμέσως στη συνέχεια. Εδώ λοιπόν να εξηγήσουμε λίγο τη συμπεριφορά. Είπαμε ότι όταν αρχίσει να βάζουμε μεταξύ ανώδου καθόδου ορθή τάση, ορθή πόλωση, έχουμε κάποιο μικρό ρεύμα το οποίο σιγά σιγά μεγαλώνει. Εκείνα τα ανάστροφα ρεύματα κόρου σιγά σιγά μεγαλώνουν. Επίσης μεγαλώνουν και οι συντελεστές α. Καθώς μεγαλώνουν οι συντελεστές α κάποια στιγμή θα φτάσουμε σε αυτήν την τιμή όπου ουσιαστικά στην απόαψη εξισώσεων το α1 συν α2 θα γίνει μονάδα. Οπότε θυμάστε εκείνος ο παρανομαστής, πες το άπειρο. Άρα λοιπόν ξαφνικά εδώ περνάει το θυρίστορ μας το SCR περνάει σε αγωγημότητα. Αυτό εδώ προφανώς είναι τμήμα αρνητικής αντίστασης, δεν είναι σταθερό τμήμα. Το βλέπουμε σε πολλά εξαρτήματα τα οποία λειτουργούν διακοπτικά ή σε εφαρμογή ταλαντοτή. Αυτό λοιπόν το κομμάτι είναι κομμάτι χαρακτηριστικής με αρνητική αντίσταση. Εν πάση περίπτωση εδώ δεν στέκεται, εδώ προφανώς από εδώ θα πεταχτεί σε μία τιμή αρκετά μεγάλη. Θα έχουμε δηλαδή αγωγημότητα. Κάπου δηλαδή θα σταθεροποιηθεί η τιμή, θα πέσει δηλαδή, δεν θα πάει ακριβώς εδώ, φυσικά θα πέσει η τιμή χαμηλά, αρκετά χαμηλά. Το πόσο ψηλά θα πάει το ρεύμα εδώ εξαρτάται από το εξωτερικό κύκλωμα, αυτό που είχαμε αναφέρει και στο transistor γενικότερα, και σε κυκλώματα με διόδους, που λέγαμε ότι η χαρακτηριστική της διόδου, το πού θα πάει το ρεύμα εξαρτάται από το εξωτερικό κύκλωμα, από την αντίσταση σειράς που υπάρχει στο εξωτερικό κύκλωμα. Όχι, δεν μπορείς να τη δεις. Δηλαδή, δεν θα δεις αυτό το κομμάτι, δεν μπορείς να δεις αυτό το κομμάτι, από ένα σημείο και μετά θα δεις αυτή τη μεταφορά. Θα δούμε τις χαρακτηριστικές, το χρόνο, αυτό που θα δεις στον παλμογράφο θα το δούμε σε επόμενο slide. Άρα λοιπόν, εδώ λοιπόν έχουμε ότι με το που θα φτάσουμε αυτή τη τιμή θα περάσουμε σε μια αγωγημότητα, δηλαδή θα έχουμε ένα μεγάλο ρεύμα και μια μικρή τάση στα άκρα του θηρίστορ. Αυτή η μικρή τάση επίσης είναι χαρακτηριστική, δηλαδή μας τη δίνει ο κατασκευαστής. Τι τάση περίπου κρατάει το θηρίστορ είναι 1-2 volt, που είναι αμεληταίο μπροστά στα volt για τα οποία συζητάμε. Κρατάει στα άκρα του περίπου ένα 2 volt. Και βέβαια είπαμε ότι αυτή η τιμή επίσης είναι χαρακτηριστική του εξαρθήματος, δηλαδή ο κατασκευαστής μας δίνει αυτή τη τιμή, μας δίνει αυτή τη τιμή, μας δίνει αυτό το ρεύμα που αντιστοιχεί σε αυτή τη τιμή, μας δίνει αυτή τη τιμή, δηλαδή μας δίνει αυτό το σημείο, αυτό το σημείο και τα υπόλοιπα, το break δηλαδή, και τα υπόλοιπα είναι γενικώς αυτής της μορφής. Τι γίνεται τώρα όταν δίνουμε ρεύμα. Όταν δίνουμε ρεύμα στην πύλη, τότε μπορούμε να πετύχουμε την έναυση σε πολύ χαμηλότερη τάση. Αν αυτή η τάση δηλαδή είναι αρκετά μεγάλη, μερικές εκατοντάδες ή χιλιάδες, μπορούμε εδώ σε πολύ μικρότερη τάση, ανάλογα με το ρεύμα που θα δώσουμε στην πύλη, να κάνουμε το θηρίστορ να ανοίξει. Αυτός είναι ο πρακτικός τρόπος που χρησιμοποιούμε το θηρίστορ. Δηλαδή το χρησιμοποιούμε με κάποια τέτοια χαρακτηριστική. Δεν το αφήνουμε δηλαδή ποτέ να χρησιμοποιηθεί με αυτή τη μορφή. Να ανοίξει βάζοντας στα άκρα την τάση, να το ανοίξουμε δηλαδή από την τάση που έρχεται. Το ανοίγουμε δίνοντας ρεύμα. Άρα λοιπόν συζητάμε για λειτουργία σε τέτοιες τάσεις, έτσι ώστε με κατάλληλο ρεύμα πύλης να ανοίγουμε το θηρίστορ. Αυτή είναι η λογική στην πράξη. Το δουλεύουμε δηλαδή για τέτοιες τάσεις εδώ, ώστε δεν ανοίγει μόνο του, αλλά ελέγχουμε εμείς με ένα μπαλμό που θα δώσουμε στην πύλη του να αρχίσει να άγιε. Και φυσικά για να σβήσει και πάλι κρατάει στα άκρα του αυτή την τάση, για να σβήσει πρέπει το ρεύμα του να κατέβει κάτω από αυτή την τιμή. Και σε αυτή την περίπτωση βέβαια με το που θα πέσει πιο κάτω φυσικά δεν μπορεί να αρθεί να σταθεί εδώ, γιατί είπαμε αυτή η περιοχή είναι αρνητικής αντίστασης στην πραγματικότητα, δεν μπορεί να σταθεί εδώ, είναι να σταθεί σε αυτή την περιοχή, που ουσιαστικά θα κατέβει εδώ κάτω, δηλαδή θα βρεθεί σε αυτή την τάση εδώ ίσως, αλλά με ρεύμα αμεληταίο. Ή θα ανέβει η τάση, θα δούμε στις χαρακτηριστικές πώς γίνεται η λειτουργία. Άρα λοιπόν αυτό είναι το SCR. Αυτή η εικόνα, αυτή η μορφή των χαρακτηριστικών είναι η χαρακτηριστική ρεύματος τάσης. Γενική εικόνα, έτσι, για τα SCR. Και εδώ μέσα υπάρχουν διαφορετικές χαρακτηριστικές, που αντιστοιχούν σε διαφορετικά γιώτα πύλης, ρεύματα πύλης. Ας δούμε αυτή την λειτουργία που σας είπα και θα πούμε κι άλλα στη συνέχεια, πιο αναλυτικά. Την περιγραφή της λειτουργίας, όπως σας την είπα με χαρακτηριστική, να την δούμε και να πάρουμε την γεύση σε κύκλωμα. Έχουμε λοιπόν ένα φορτίο και έχουμε αυτό το SCR εδώ. Έχουμε την εναλλασσόμενη τάση, εννοείται ας πούμε τάση δικτύου 220 V RMS. Έχουμε ένα θηρίστορ, ένα SCR, το οποίο αντέχει σε αυτή την τάση. Και έχουμε και τη δυνατότητα να δώσουμε έναν παλμό στην πύλη του. Βλέπετε εδώ, αυτή είναι η κυματομορφή της τάσης, η συνεχής. Είναι η τάση που δίνουμε εδώ. Βλέπετε την τάση στα άκρα ανώδου καθόλου του θηρίστορ, του SCR. Εδώ επίτηδες τη βάζει λίγο δίπλα, στην πραγματικότητα συμπίπτουν. Βάζει λίγο δίπλα για να φαίνεται. Η τάση λοιπόν, εφόσον εδώ δεν υπάρχει ρεύμα ή υπάρχει ένα πολύ μικρό ρεύμα διαρροής, η τάση αυτή ουσιαστικά είναι η τάση ΒΕΕΣ. Κάπου λοιπόν εδώ έρχεται ο παλμός του ρεύματος στην πύλη. Και επομένως άγει το θηρίστορ μας, το SCR. Βλέπετε ότι η τάση που κρατάει πλέον στα άκρα του είναι αμελητέα, είναι της τάξος 1-2V. Αυτό εδώ. Και βεβαίως το ρεύμα μέσα από το SCR, το οποίο προφανώς ακολουθεί την μορφή αυτή. Στη συνέχεια βέβαια, εδώ το ρεύμα θα μηδενιστεί. Εφόσον λοιπόν θα μηδενιστεί η τάση στα άκρα μεταξύ ενώδου και καθόδου, θα σβήσει το θηρίστορ. Θα κλείσει, θα πάψει αγωγημότητα. Από εδώ και πέρα το ρεύμα παραμένει μηδέν. Σωραυτοδιάστημα, δηλαδή το ρεύμα είναι αυτό, χαρακτηριστική του. Φυσικά η τάση στα άκρα του SCR ακολουθεί την τροφοδοσία. Άρα λοιπόν αυτό το πλάτος είναι η ανάστροφη τάση που πρέπει να είναι ικανό να κρατάει, που είδαμε στη χαρακτηριστική το SCR. Αυτή την τάση πρέπει να την αντέχει, πρέπει να είναι στα όρια του εξαρτήματος να μπορεί να αντέξει. Άρα λοιπόν βλέπετε ότι το ρεύμα το οποίο στέλνουμε στο φορτίο έχει αυτή την μορφή. Και επομένως η ισχύς που στέλνουμε στο φορτίο, προφανώς είναι το ολοκλήρωμα σε μια περίοδο, ρεύματος επιτάση, καθορίζεται τελικά από τη γωνία έναυσης. Δηλαδή μέσα στην ημιπερίοδο, ποια χρονική στιγμή θα έρθει ο παλμός έναυσης. Αυτή είναι η γενική ιδρία, απαραίτητως χάρη του, του Δήμερ. Ελέγχουμε τη φάση που κάνουμε αυτήν την εξασταίνηση του φωτισμού. Αυτό που κάνουμε δηλαδή είναι να έχουμε ένα κυκλοματάκι το οποίο κάνει ανοίχνευση μηδενός και πολύ απλά μετατοπίζει, είναι ένας ταλαντοτής ο οποίος έχει μια διάρκεια και θα δώσει παλμό σε συγκεκριμένη φάση, διαφορά φάσεις, σε σχέση με το μηδέν του σήματος της τροφοδοσίας. Σχέση με αυτό που είπαμε για τα δίδα, αυτό όμως δεν πρέπει, δεν πρέπει να υποφέρει ότι η συχνότητα, η τροφοδοσία η οποία λειτουργεί η ΒΕΣ είναι ακριβώς μεγάλη όταν την αντιλαμβάνουμε. Ε, 50 Hz είναι αυτό, 50 Hz είναι. Δεν το βλέπει, το ανθρώπινο μάτι μέχρι 10 Hz βλέπει, νομίζω ότι 10 Hz δεν είναι η συχνότητα που μπορείς να δεις, παραπού και πέρα το βλέπεις συνεχόμενο. Η εικόνα για το μάτι, για να δείξει κίνδυνο. Τα 25 καρέ το δευτερόλεπτο είναι ήδη κάτι το οποίο το βλέπεις σαν κίνηση το ανθρώπινο μάτι. Το όριο είναι περίπου στα 10 Hz, στα 10 καρέ το δευτερόλεπτο. Δηλαδή, αν δείχνεις 5 καρέ το δευτερόλεπτο, θα το βλέπεις να κινείται έτσι. Αν το δείχνεις 25 καρέ, το βλέπεις ενιαία την κίνηση. Δεν προλαβαίνει να καταλάβει το μάτι τη διαφορά. Ακριβώς αυτό διαφημίζουν, δεν βλέπετε πλέον τηλεόραση 100 Hz ανανέωση εικόνας, που θα τη δείχνει πιο ικανοποιητική. Εδώ λοιπόν, αυτά εδώ είναι έτσι κι αλλιώς 50 Hz, άρα δεν υπάρχει περίπτωση. Δηλαδή, βλέπεις το φως να μειώνεται απλώς, δεν μπορεί το μάτι να καταλάβει ότι κάτι γίνεται. Εκεί θα βάλεις, για να ελέγξει το κινητήραν, λόγω προκύκλωμα. Θα δούμε και αυτά παραδείγματα, έχει διάφορα θέματα. Διότι ο κινητήρας εδώ δεν είναι ομικό φορτίο, είναι παγωγικό. Θα δούμε εκεί τι γίνεται, υπάρχουν διάφορα φάσεις, βγαίνουν διάφορα. Αυτή είναι η βασική ιδέα και μιλάω για light dimmer, για κυκλώματα τα οποία εδώ βλέπουμε καθαρά ομικό. Ένας συμφυτητής σας πέρσι έκανε μια διπλωματική σε μια εταιρεία, που έκανε ένα light dimmer, αλλά έπρεπε να μελετήσει το light dimmer για διαφορετικά φώτα. Διότι τα φώτα πλέον, όλοι γνωρίζουμε ότι αυτές οι καινούργιες λάμπες δεν είναι λάμπες σκέτες, είναι ολόκληρο ηλεκτρονικό κύκλωμα. Και το τι συμπεριφορά έχει το ηλεκτρονικό αυτοκύκλωμα, αν είναι χωρητικό, αν είναι παγωγικό, και αν μπορεί να ελεγχθεί με τη διαδικασία του light dimming αυτής της λογικής, αυτό μπορείτε ακόμη και να το δείτε πάνω στις λάμπες. Στις συσκευασίες των λαμπτήρων ή και πάνω στη λάμπα, υπάρχει ειδική στάμπα εάν ο λαμπτήρας αυτός μπορεί να λειτουργήσει με τη διαδικασία του light dimming. Ξαρτά του ηλεκτρονικό κύκλωμα, αν μπορείς να κάνεις τέτοιου είδους παρεμβάσεις. Πλέον. Γιατί όλες οι λάμπες, οι καινούργιες, οι οικονομίας, είναι ηλεκτρονικό κύκλωμα. Δεν είναι απλή λάμπα, όπως είναι αυτή η απλή-απλή θεώρηση, αναφέρεται στους κλασικούς λαμπτήρες, στους θερμικούς. Με μια αντίσταση. Δεν είναι τόσα πάντα πράγματα, δηλαδή, σε αυτή την ιστορία, είναι ολόκληρη θεωρία. Για να δούμε λίγο την έναψη. Έχουμε εδώ τον παλμό, έτσι, στην πύλη. Δεν αρχίζει αμέσως το ρεύμα. Προφανώς υπάρχει μια ιστέρηση. Ένας χρόνος, μέχρι να πραγματικά αρχίσει να έγινε το transistor. Το transistor, το SCR αλλά τα ενδιάμεσα transistor εννοώ. Βλέπετε ότι το σύνδεσμα, το σύνδεσμα, το σύνδεσμα, το σύνδεσμα, το σύνδεσμα. Τα ενδιάμεσα transistor εννοώ. Βλέπετε ότι εδώ υπάρχει η αύξηση του ρεύματος, εξαρτάται από την διάταξη της συγκεκριμένη μας, τη δίνει ο κατασκευαστής, έτσι, και φτάνει την μέγεστη τιμή, που μπορεί να περάσει μέσα το εξάρτημα. Και όσον αφορά την τάση, εδώ, μέχρι εδώ, πέφτει η τάση με ένα ρυθμό. Εδώ πέφτει με αργότερο ρυθμό. Εδώ, μετά από κάποιον χρόνο τάφες συν τάφ αρ, εδώ η τάση φτάνει αυτή την τιμή που έχει μεταξύ ανώδου καθόδου, στην κατάσταση αγωγημότητας, που είπαμε είναι της τάξης των ενός δύο volt. Εδώ βλέπουμε δύο τμήματα, ένα τμήμα εδώ και ένα τμήμα μετά, το οποίο αλλάζει, το οποίο θα το εξηγήσουμε αμέσως σε ένα επόμενο slide, έτσι. Άρα λοιπόν, υπάρχει ο χρόνος καθυστέρησης, δηλαδή προφανώς με το που θα έρθει ο παγμός ηλεκτρονικό εξάρτημα, ενέχεια έναν delay, μέχρι να κινηθούν τα φορτία και να αρχίσουν να περάσουν και τα δύο transistor από την αποκοπή στον κόρο. Υπάρχει ένας χρονικό διάστημα καθυστέρησης, μετά αυξάνεται το ρεύμα και όλα αυτά. Να δούμε λίγο τι διαφέρει αυτός από αυτόν τον χρόνο. Εδώ. Δείτε λίγο. Αυτή είναι η δομή του SCR. Με τον παλμό δημιουργείται εδώ αγογημότητα, δημιουργείται ρεύμα εδώ. Επομένως το πρώτο ρεύμα που ξεκινάει μεταξύ ανώδου και καθόδου, το πρώτο ρεύμα ξεκινάει εδώ, που έχει δημιουργήσει ο παλμός, έχει δημιουργήσει ήδη αυτά τα φορτία εδώ, αυτή τη μετακίνηση, τη ροή των φορτίων και επομένως διευκολύνει στο να αρχίσει αγογημότητα. Αυτό το κομμάτι λοιπόν είναι αυτό που γίνεται μέχρι τη διαδικασία να μεγαλώσει το ρεύμα και σιγά σιγά στη συνέχεια η αγογημότητα επεκτείνεται και στο υπόλοιπο εξάρτημα, το οποίο είναι αρκετά μεγάλο σε φυσικό μέγεθος. Έτσι αυτό το πρώτο κομμάτι είναι ουσιαστικά το ρεύμα στο κεντρικό τμήμα πώς αυξάνεται και πιάνει μια τιμή κοραισμού και στη συνέχεια κάνει μια ομοιόμορφη κατανομή το ρεύμα στο εξάρτημα και αυτός είναι ο χρόνος που βλέπετε εδώ. Δηλαδή ξεκινάει το ρεύμα στο κέντρο του εξαρτήματος και σιγά σιγά επεκτείνεται η ροή αυτή του ρεύματος σε όλο το εξάρτημα. Φυσικά αυτή η χρόνη είναι πάρα πολύ μικρή, εδώ τους έχουμε δείξει αρκετά μεγάλους για να δείξουμε αυτήν τη μικρή διαφοροποίηση. Δεν είναι δηλαδή μια ενιαία εδώ αν μετρήσει κανείς με παλμογράφο δεν θα δει ενιαία μετατόπιση, ενιαία κλήση εδώ. Θα δει ότι εδώ είναι πολύ πιο απότομη κλήση ενώ εδώ είναι πιο αργή μέχρι να φτάσει στην τελική τιμή. Εντάξει, είναι το ξεκίνημα, φτάνει το μέγιστο ρεύμα και σιγά σιγά αυτό το ρεύμα ομοιόμορφα στη συνέχεια κατανέμεται μέσα στο εξάρτημα μέχρι να φτάσουμε την ελάχιστη τάση στα άκρα του. Αυτό για την έναυση, για το άνοιγμα. Στη συνέχεια για το σβήσιμο, είπαμε για το σβήσιμο πρέπει να πέσει το ρεύμα μεταξύ ανώδου καθόδου κάτω από κάποια τιμή. Βλέπουμε λοιπόν όταν αρχίσει να πέφτει, έχουμε μια πτώση τάσης και στα άκρα εφόσον υποτίθεται ότι πέφτει και η τάση μεταξύ ανώδου και καθόδου. Βλέπετε από εκεί που ήταν αυτά τα 1, 2, 8 σιγά σιγά πέφτει, πάει να γίνει ανάστροφη η τάση και επομένως εδώ αυτό το ρεύμα βλέπετε ότι υπάρχει ένα μικρό ανάστροφο ρεύμα που θα περάσει εδώ. Αυτό οφείλεται στα φορτία χώρου που υπάρχουν μέσα, αυτά τα φορτία μέχρι να εξαντληθούν θα δώσουν κάτι το οποίο μοιάζει να έχει τιμή ανάστροφου ρέγματος. Στην πραγματικότητα αυτό θα μηδενήσει, πολύ σύντομα αυτό θα μηδενήσει και επομένως στη συνέχεια η τάση μεταξύ ανώδου καθόδου θα διατηρηθεί σε κάποια τιμή, τέλος πάντων όποια τιμή επιβάλλεται από το εξωτερικό κύκλωμα. Βέβαια θα πρέπει εδώ να σημειώσουμε ότι για να είμαστε σίγουροι ότι δεν θα ξαναανάψει το θηρίστορ από μόνο του θα πρέπει αυτή εδώ η διάρκεια να είναι κάποια διάρκεια. Δηλαδή εάν στιγμιαία σβήσει η τάση στα άκρα του και ξαναξεκινήσει είναι πολύ πιθανό το θηρίστορ να ξαναάνιξει. Βεβαίως όταν έχουμε το κλασικό ημήτωνο της τροφοδοσίας τέτοιο πράγμα δεν υφίσταται. Αλλά εάν τυχόν υπάρχει μια απότομη βήθηση και ξαναπέρασμα παρόλο που θα μηδενήσει και θα ισχύσει αυτή η ιστορία εάν είναι αρκετά απότομη στη συνέχεια η άνοδος μπορεί να το ξαναανήξει το θηρίστορ. Επίσης το θηρίστορ μπορεί να ανοίξει και αν αυτή η άνοδος είναι αρκετά απότομη. Δηλαδή υπάρχει περίπτωση αν τυχόν δώσετε στο θηρίστορ μια απότομη μεταβολή προς τα πάνω να το ανοίξετε χωρίς να φτάσετε την τάση break. Υπάρχει και αυτή η περίπτωση. Όλα αυτά βέβαια δεν είναι κανονική λειτουργία. Εδώ βλέπουμε τρόπους έναυσης του SCR με την εφαρμογή παλμού ρεύματος στην πύλη. Αυτός είναι ο κλασικός, ο σωστός, ο επιθυμητός τρόπος. Υπάρχει δυνατότητα με την υπέρβαση της τάσης αποκοπής, αυτό που εξηγήσαμε την χαρακτηριστική για ρεύμα πύλης 0. Και επίσης ο τρίτος τρόπος είναι αυτός που μόλις ανέφερα όταν η ταχύτητα μεταβολής της τάσης υπερβεί μια συγκεκριμένη μέγιστη τιμή. Δηλαδή μπορείς να το ανοίξεις στο θηρίστορ να του δώσεις μια γρήγορα μεταβαλόμενη τάση μεταξιανόδου και καθόδου. Από τους τρεις τρόπους μόνον ο πρώτος είναι έγκυρος με την έννοια ότι μπορούμε να τον ελέγξουμε πραγματικά. Οι άλλες περιπτώσεις είναι ας πούμε δεν είναι σαφώς ορισμένες και πρέπει να αποφεύγονται. Δηλαδή δεν είναι σαφώς ορισμένο το πότε θα συμβεί, αν θα συμβεί και αυτό έχει μια καταπώνηση επιπλέον στο εξάρτημα και επομένως πρέπει να αποφεύγεται. Και ο δεύτερος και ο τρίτος τρόπος. Άρα η κανονική λειτουργία του SCR είναι με εφαρμογή έναυση με εφαρμογή παλμού ρεύματος στην πύλη. Επίσης ο περιορισμός στην κλήση οφείλεται στη ροή του ρεύματος κατά την έναρξη. Κατά την έναρξη αυτό που είπαμε ότι κατά την έναρξη εδώ ξεκινάει το ρεύμα. Άρα η μεταβολή ουσιαστικά ταλαιπωρεί ας το πω έτσι το κεντρικό αυτό κομμάτι και γι'αυτό πρέπει να υπάρχει πρέπει να προσέχουμε και αυτή την παράμετρο. Δηλαδή μπορεί το SCR να έχει ικανότητα ρεύματος όταν αυτό τελικά θα εξαπλωθεί σε όλη την επιφάνειά του αλλά προστοχή και στη μεταβολή. Γιατί? Γιατί η μεταβολή ταλαιπωρεί το κέντρο. Είναι τέτοια η δομή, ταλαιπωρεί ένα συγκεκριμένο τμήμα του εξαρτήματος. Ναι, ισχύει σε αρκετά από αυτά. Κάπως, δηλαδή, η τιμή που μας ενδιαφέρει τελικά έχει να κάνει με το πραγματικό μέγεθος, δηλαδή θέλει να περάσει στις 3000α. Θα το φτιάξει αρκετά μεγάλο. Υπάρχουνε διάφορα τρικ. Δηλαδή αυτή είναι η βασική δομή, υπάρχουν πολλά θηρίστωρ SCR τα οποία είναι αυτής της δομής, υπάρχουν όμως και άλλα. Θα μπορείτε να διαβάσετε. Στην βιβλιογραφία, όπου έχουνε κατανεμημένες πύλες, πολλές πύλες, διάφορα κόλπα υπάρχουν. Τα οποία βεβαίως δυσχαιρένουν το να εξηγήσει κανείς αναλυτικά τη λειτουργία, αλλά τελικά έχουμε βελτίωση. Όλων αυτών των παραμέτρων, δηλαδή λιγότερο πρόβλημα. Θα δείτε μετά την ολοκλήρωση όλων αυτών των 5, 6, 7 εξαρτημάτων ότι υπάρχουν πολλές ιδέες και είναι ακόμα ζωντανό το θέμα και από τεχνολογική κατασκευαστική άποψη. Είναι ζωντανό, δηλαδή υπάρχουν εξαρτήματα τα οποία έχουν βγει στην αγορά πριν από 10-15 χρόνια. Δεν υπήρχαν παλιότερα. Τα θηρίστρα λοιπόν με φασικό έλεγχο, αυτό που είδαμε να ελέγχουμε τη φάση για να μπορέσουμε να ελέγξουμε τελικά τη ροή της ισχύος, χρησιμοποιούνται για ανόρθωση στη συχνότητα του δικτύου, για AC-DC κινητήρες, για μετατροπή σε συστήματα ελεκτρικής ενέργειας. Γενικότερα πρέπει να έχουν μεγάλες ανάστροφες τάσεις διάσπασης, μεγάλα ρεύματα και μικρή πτώση τάση κατά την αγωγή. Βλέπετε ότι έχουμε στην τάξη των 4 κιλοαμπέρ και 5 με 7 κιλοβολτ, πτώση τάσης περίπου 1,5 βολτ και ανάστροφη τάση 1.000 βολτ ή πτώση τάσης 3 βολτ και ανάστροφη τάση 5 έως 7 κιλοβολτ. Βλέπετε δηλαδή ανάλογα με το μέγεθος του εξαρτήματος όσο πιο μεγάλο είναι τόσο πιο πολλές χιλιάδες βολτ μπορεί να κρατήσει σαν ανάστροφη τάση, βεβαίως θα αυξηθεί λίγο η πτώση τάσης στην αγωγημότητα και στην ανάστροφη τάση βέβαια εξαιτίας του ανάστροφου ρεύματος διαρροής. Αν θέλουμε θηρίστορ αντιστροφαίων, εδώ χρειαζόμαστε να έχουμε μικρό τον χρόνο τάφκιου. Επίσης η περιοχή τιμών είναι 2.500 βολτ και 1.500 αμπέρ, θα πρέπει να είναι μικρότερο από 100 μικροσεκόντ ο χρόνος αυτός. Όσο πιο μικρός είναι ο χρόνος βέβαια τόσο πιο μικρή είναι και η ανάστροφη τάση διάσπασης. Καταλαβαίνετε από φυσική άποψη, από κατασκευαστική άποψη, αναγκαστικά για να μικρύνεις αυτόν τον χρόνο θα το κάνεις πιο μικρό, θα έχεις μικρότερη τάση διάσπασης. Ανάλογα βρίσκεις την βέλτιστη λύση που χρειάζεσαι. Εάν θεωρήσουμε ένα SCR χωρίς να βγάλουμε ηλεκτρόδιο πύλης, τότε έχουμε τη λεγόμενη δίοδο Σόκλεη. Δίοδος τεσσάρων στρωμάτων, βλέπετε το ισοδύναμο, η χαρακτηριστική την είπαμε. Η χαρακτηριστική είναι η χαρακτηριστική του SCR για ΙΓ στο ντο μηδέν. Δεν υπάρχει πύλη. Άρα λοιπόν αυτό είναι ένα εξάρτημα το οποίο είναι κατασκευασμένο με τους κανόνες λειτουργίας και όλη την περιγραφή λειτουργίας του SCR για ΙΓ στο ντο μηδέν. Χωρίς ηλεκτρόδιο πύλης. Είναι και αυτός ένας διακόπτης για έλεγχο ισχύος. Άλλο εξάρτημα, το TRIAC. Το TRIAC το οποίο είναι δύο SCR αντιπαράλληλα. Έχουν όμως ενιαία πύλη, βλέπετε. Με αυτόν τον τρόπο έχουμε συμετρικά πρώτο και τρίτο τεταρτημόριο την χαρακτηριστική και επομένως αυτό το εξάρτημα είναι προφανές ότι μπορεί να άγηκε προς τις δύο κατευθύσεις. Βεβαίως θα πρέπει να βάλετε το σωστό παλμό. Δηλαδή στη μία ημίπερίοδο θέλει θετικό παλμό για να ανοίγει, στην άλλη θέλει αρνητικό παλμό για να ανοίγει. Αλλά σε αυτή την περίπτωση όμως με το TRIAC προφανώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και τις δύο ημίπεριόδους για να δώσετε ισχύ. Πάλι η λογική ισχύ ότι η ισχύση που θα δίνετε εξαρτάται από τη γωνία έναυσης. Μόνο που εδώ θα είναι και στη μία ημίπερίοδο και στην άλλη. Και μαζί με το TRIAC υπάρχει και το DIAC το οποίο είναι ακριβώς η ίδια λογική. Είναι δύο δύο δισσόκλαιοι αντιπαράλληλα με αυτή τη λογική. Δηλαδή ουσιαστικά είναι TRIAC χωρίς πύλη, δηλαδή ανοίγει μόνο με την τάση break, τάση διάσπασης. Και συνήθως αυτό χρησιμοποιείται μόνο που δεν χρησιμοποιείται, χρησιμοποιείται για την παραγωγή των παλμών έναυσης του TRIAC. Δηλαδή αυτές οι τιμές είναι αρκετά χαμηλές έτσι ώστε να λειτουργεί το εξάρτημα αυτό εδώ και συνήθως πάνε και ζευγάρια. Δηλαδή όταν αγοράζεις ένα TRIAC αγοράζεις και το ζευγάρι του το DIAC και το βάζεις στο κύκλωμα για να δίνεις τους παλμούς. Γιατί και αυτή εδώ βλέπετε θα τους δίνει και προς τα πάνω και προς τα κάτω. Άρα λοιπόν το TRIAC και το DIAC είναι συνήθως ζευγάρια τα οποία χρησιμοποιείς το ένα το TRIAC για το κύκλωμα στο οποίο θα διοχετεύεις την ισχύ και το αντίστοιχο DIAC που θα δίνει καταλλήλου ρεύματος παλμούς για το συγκεκριμένο TRIAC. Δηλαδή τι τιμή ρεύματος πρέπει να δίνει. Φυσικά αυτό θα είναι που θα το ρυθμίζεις με κάποιο χρονοκύκλωμα το οποίο θα ρυθμίσει εκείνη τη γωνία έναυσης. Και η γωνία έναυσης θα ρυθμιστεί ποια στιγμή θα έρθει αυτό εδώ σε αγογημότητα για να δώσει το παλμό στο TRIAC. Αυτό λοιπόν είναι το DIAC. Είπαμε λοιπόν το SCR, είπαμε την δύοδο σόκλεη, είπαμε το DIAC, είπαμε και το TRIAC. Πάμε να δούμε το θυρίστρο GTO, το GATE TURNOFF. Τι μας έλειπε, μας έλειπε η ικανότητα να το σβήνουμε. Είναι το μειονέκτημα του SCR. Δεν μπορείς να το σβήσεις από την πύλη. Βέβαια καταλαβαίνετε ότι στην πράξη αυτό δεν μας ζορίζει καθόλου διότι μιλάμε για ένα λασσόμενο. Επομένως κάποια στιγμή μέσα στην περίοδο πηγαίνει σε ανάστροφη τιμή. Επομένως σβήνει. Άρα, παρόλα αυτά, υπάρχει αυτό εδώ, το GTO, το οποίο είναι ένας τροποποιημένος διακόπτης, διαφορετική δομή. Έχουμε τη δυνατότητα και να το σβήσουμε. Βέβαια για να το σβήσουμε, δείτε λίγο εδώ, θέλουμε ένα ανάστροφο ρεύμα, αρνητικό παλμό ρεύματος, αλλά πολύ μεγάλο, δηλαδή δεν και τόσο απλό. Το έντριο του ρεύματος φορτίου, αν θέλεις 1.000 αμπέρ να δίνεις στο φορτίο, θέλεις 300 αμπέρ ανάστροφο ρεύμα. Δεν αποκόπτει αρνητικές τάσεις, δηλαδή αφήνει τις αρνητικές να περνάνε, γιατί ουσιαστικά είναι μια ειδική δομή όπου έχουν τρυπήσει την πέπαφη της ανόδου και έχουν βάλει N. Τέλος πάντων, είναι ειδική η κατασκευή του, δεν έχει τόσο ιδιαίτερη σημασία. Μιλάμε τώρα για τα χαρακτηριστικά τελειτουργικά, να πάρουμε μια ιδέα. Δεν έχει την ικανότητα λοιπόν να αποκόπτει αρνητικές τάσεις, δεν κρατάει, άγι. Απαιτείται η χρήση προστατευτικών διατάξεων, εξαιτίας της πολύ μικρής τιμής της παραμέτρου dU, της μεταβολής δηλαδή της τάσης της μέγιστης επιτρεπόμενης. Επομένως, έχουμε τη δυνατότητα με το GTO να κάνουμε και ένευση και σβέση, αλλά οι συνθήκες είναι αρκετά ιδιόριθμες και όχι και τόσο εύκολες στην υλοποίησή τους. Βλέπετε εδώ τις χαρακτηριστικές. Ουσιαστικά, έχουμε τη δυνατότητα να μεταφερθούμε και στην κατάσταση αποκοπής και στην κατάσταση κορεσμού. Έχουμε τη δυνατότητα να βάλουμε συχνότητες μέχρι 10 kHz. Βλέπετε ενδεικτικά τα στοιχεία εδώ είναι ικανοποιητικά με τάση αποκοπής 4,5 kV, ρεύματα kA, τάση απογημότητας 2-3 V, λίγο μεγαλύτερη του SCR, ασήμαντο για τις τιμές που συζητάμε τις τάσεις, και βλέπουμε εδώ την δυνατότητα που έχουμε για να το σβήσουμε, δηλαδή βάζουμε ένα ανάστροφο μεγάλο ρεύμα, οπότε πέφτει το ρεύμα του εξαρτήματος και σιγά σιγά ανεβαίνει η τάση στα άκρα του και επομένως κόβεται η αγωγημότητα. Διακόπτεται η αγωγημότητα με τον μεγάλο ανάστροφο παλμό. Δεν λέμε περισσότερα πράγματα. Υπάρχει ένα αμφίδρομο SCR, το οποίο βλέπετε πρωτοεμφανίστηκε το 1998. Δεν είναι και ιδιαίτερα παλιό, είναι σχετικά καινούριο εξάρτημα, αποτελείται από δύο SCR τα οποία συνδέονται αντιπαράλληλα και η διαφορά είναι κατασκευάζονται στο ίδιο πλακίδιο και μπαίνουν σε συσκευασία press pack, έχουν και κατάλληλο σύστημα ψήξης κλπ. Εδώ δείχνει πάλι, βλέπετε την τυπική κυκλική μορφή από την ABB για το bi-directional control θυρίστο. Το τελευταίο το οποίο θα ασχολιάσουμε είναι το integrated gate commutated θυρίστο, το οποίο εμφανίστηκε το 97 περίπου την ίδια εποχή και έχει μεγάλη διάδοση στην περιοχή των μετατροπέων μεγάλων ισχύους. Ουσιαστικά είναι συνδυασμός τεχνολογιών για το gate turn-off θυρίστο και για το IGBT και είναι ο πρώτος διακόπτης ισχύους, ο οποίος παρέχεται μαζί με το κυκλομαδιοίγησής του. Μόνο που είναι όλο αυτό, μην φανταστείτε ότι είναι κανένα εξαρτηματάκι πλέον, είναι τέτοιες κατασκευές, όπου μπορείς με αυτές τις κατασκευές βάζεις ένα ψηφιακό έλεγχο εδώ, του λες πότε να ανοίξει, πότε να κλείσει με ψηφιακό τρόπο και ελέγχεις kV και kA. Δεν είμαι βέβαιος, αλλά μπορεί να έχει αρκετές χιλιάδες. Δηλαδή βλέπετε τι φυσικό μέγεθος είναι. Υπάρχει και άλλο ένα σφλάτι νομίζω, ναι βλέπετε. Διαφορετικές μορφές ανάλογα με το μέγεθος, όσο πιο μεγάλο είναι το φυσικό μέγεθος του θυρίστο, προφανώς τόσο πιο μεγάλες είναι οι προδιαγραφές του όσον αφορά την τάση και το ρεύμα. Το θετικό εδώ σε αυτή την περίπτωση, είπαμε, είναι ότι στο δίνει έτοιμο με όλο το κοντρό του, δεν σου δίνει δηλαδή μόνο το θυρίστο, ώστε να πεδεύεσαι να φτιάξεις το λογικό κύκλωμα ελέγχου, στο δίνει έτοιμο το κύκλωμα, μάλλον το αναλογικό κύκλωμα ελέγχου, οπότε σημαίνει ένα λογικό έλεγχο που μπορείς να του λες πότε να ανοίξει, πότε να κλείσει. Τα αναλογικά ηλεκτρονικά είναι ενσωματωμένα, τα οποία, επαναλαμβάνω, καταλαβαίνετε ότι και αυτά εδώ έχουν να οδηγήσουν ρεύματα, μεγάλα ρεύματα, δηλαδή δεν είναι απλό και το κύκλωμα οδήγησης, παρόλο που συζητάμε έτσι απλά, δίνουμε έναν παλμό, ο παλμός αυτός μπορεί να θέλει να είναι αρκετά αμπέρο. Επομένως, έχουν κυκλοφορήσει διάφοροι τύποι, αυτή εδώ είναι από την ABB. Βλέπετε εδώ το ασύμετρο IGCT, το αντίστροφης αγωγής, το συμετρικό διπλής πύλης, είναι πρόσφατες στις σχεδιάσεις τέτοιων κύκλωμάτων και συνδυάζει ουσιαστικά και τη δυνατότητα των ελάχιστων απολειών και η ικανότητα σβέσης. Δηλαδή, είπαμε, βάζεις ψηφιακούς παλμούς κατευθείαν και του λες πότε να ανοίξει και πότε να κλείσει. Επομένως, είναι μια συσκευή ολόκληρη, το βλέπετε άλλωστε, είναι μια συσκευή ολόκληρη, η οποία σας προσφέρεται έτοιμη λύση βασιζόμενη στις κλασικές αρχές των θηρίστων για να ελέγξετε πολύ μεγάλες ισχύς σε φορτία. Λοιπόν, ας ολοκληρώσουμε λίγο το κύκλωμα εδώ, για να έχουμε μια περίπου εικόνα για το που βρισκόμαστε με όλα αυτά. Βλέπετε, το εξάρτημα είναι αυτό εδώ, το εξάρτημα ελέγχου ισχύος, και από εκεί πέρα βλέπετε ότι έχει ένα πλήθος ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Προσοχή εδώ, το σήμα που έρχεται είναι φωτεινό, φως είναι, έτσι ώστε να αποφεύγουμε προβλήματα ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολίας. Δηλαδή εδώ, για να ανάψει αυτό εδώ, επειδή καταλαβαίνετε ότι με όλες αυτές τις μετακινήσεις, τα ανάματα και τα σβησίματα σε χιλιάδες βολτ και αμπέρ, τα ηλεκτρομαγνητικά που φεύγουν προς τα έξω είναι αρκετά σημαντικά. Επομένως η ηλεκτρομαγνητική επίδραση στα υπόλοιπα κυκλώματα είναι σημαντική. Ένας τρόπος για να αποφύγουμε εσφαλμένες κινήσεις και σβέσεις, είναι να τα σήματα ελέγχουν να πηγαίνουν να είναι φως με λέιζερ. Επομένως και η κατάσταση του πότε να πάει και να ανοίξει και να κλείσει είναι οπτική, οπτικό σήμα και η πληροφορία που στέλνει προς τα έξω για την κατάστασή του είναι οπτικό σήμα. Επομένως αποφεύγουμε με αυτό το τρίκ την ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή που μπορεί να έχουμε από το ίδιο το σύστημα. Βλέπετε μετά βέβαια υπάρχει η μετατροπή σε κάποια λογικά κυκλώματα εδώ, υπάρχει το turn-on circuit, υπάρχει το turn-off circuit και στη συνέχεια βεβαίως ένα κύκλωμα τροφοδοσίας για το λογικό μέρος και φυσικά εδώ είναι ουσιαστικά τα άκρα τα οποία ελέγχουμε. Άρα λοιπόν όλο αυτό σας το δίνει έτοιμο όπως το είδατε, βάζετε την τροφοδοσία εδώ, δίνετε τις εντολές εδώ, διαβάζετε την κατάσταση από εδώ με οπτικό πανελαμβάνω τρόπο και ελέγχετε την ροή της ισχύος μεταξύ των δύο αυτών ακροδεκτών. Όλα αυτά σε ένα έτοιμο πακέτο συσκευής. Μπορεί να φτάσεις τα 10.000 V. Κάνεις έλεγχο σε μέση τάση, να κάνεις έλεγχο σε 1.000 A. Ας πούμε στα τρένα, οι κινητήρες στα τρένα, όπου εκεί η ισχύση είναι αρκετά μεγάλη. Ας τα αφήσουμε αυτά για την επόμενη φορά, ας σταματήσουμε εδώ. |
