| Διάλεξη 10: Το τελευταίο κομμάτι σήμερα για να ολοκληρώσουμε το θέμα των θυρίστων και των εφαρμογών τους. Μας είχε μείνει η περιγραφή των οπτικών θυρίστων, δηλαδή αυτά τα οποία διεγείρονται με φως αντί για παλμό ρεύματος. Αυτά λοιπόν εμφανίστηκαν δεκαετία του 1980 για εφαρμογές πολύ μεγάλης ισχύος, όπου εκεί εμφανίζεται και το πρόβλημα της επίδρασης των μεταβατικών φαινομένων του κυρίως ρεύματος πάνω στο τμήμα, στο κύκλωμα της διέγερσης. Η προσπάθεια είναι λοιπόν ώστε να έχουμε ένα κύκλωμα το οποίο να σκανδαλίζεται με φως, με υπέρυθους παλμούς, με μικρή ισχύ, μερικές δεκάδες μιλιβάτ, αντί για τη διέγερση με το ρεύμα, όπου εκεί θέλαμε και αρκετά μεγαλύτερη ισχύ. Η διάρκεια των παλμών αυτών είναι της τάξος των 10 μικροσεκών. Επομένως με αυτόν τον τρόπο λύνονται τα προβλήματα, ξεπερνιούνται τα προβλήματα της ηλεκτρομαντικής παρεμβολής και γαλβανικής απομόνος στα κύκλωματα οδήγησης και αυτό επιτυχάνεται μάλιστα και με πολύ μικρή ισχύ διέγερσης. Επομένως αυτά ήταν εξαρτήματα τα οποία επικρατούν κυρίως στα πολύ μεγάλα ρεύματα. Βλέπετε εδώ μια εικόνα ενός τέτοιου θηρίστορ, δηλαδή είναι και πάλι όπως βλέπετε το θηρίστορ, το σώμα του θηρίστορ. Και στη συνέχεια αυτή είναι η συσκευασία. Βλέπετε ότι υπάρχει μία τρύπα ακριβώς στη μέση όπου οδηγείται ένας παυμός με οπτική ύνα. Βλέπετε αυτό εδώ είναι οπτική ύνα. Και φτάνει ακριβώς στο μέσον και εδώ ακριβώς από κάτω είναι το κομμάτι εκείνο που δέχεται τη διέγερση. Ενδικτικές προδιαγραφές αρκετά kV και kA. Κανονικά οι τόσοι τάσεις στην τάξη των 2 V και η φωτεινή διέγερση δεν χρειάζεται να έχει ιδιαίτερη ισχύ. Είναι στην κλίμακα των 5 mW. Πολύ μικρή σε σχέση με τα W που χρειάζεται η διέγερση σε ηλεκτρικά διαγυρώμενο θηρίστορ. Άλλη κατηγορία είναι τα θηρίστορ εκείνα τα οποία ελέγχονται με μος. Δηλαδή η διέγερση γίνεται με απομονωμένης πύλης μος. Έχει χαμηλή πτώση τάσης. Κλασική λειτουργία με μανδάλωση όπως και το κλασικό θηρίστορ. Στην πύλη ο έλεγχος γίνεται με τάση W πύλης και εφαρμόζεται σε ρεύματα 50 έως αρκετές εκατοντάδες αμπέρ και τάσεις 2,5 με 3 kV. Συνήθως δηλαδή είναι μικρότερα από τα θηρίστορ τα GTO. Μάλλον τα δύο μεγάλα πλεονέκτηματα σε σχέση με το GTO είναι ότι δεν απαιτείται αρνητικό ρεύμα στην πύλη και ο χρόνος μετάβασης είναι μικρότερος. Έτσι λοιπόν αυτή είναι μια άλλη παραλλαγή για τα θηρίστορ. Και περνάμε τώρα να δούμε μια σειρά αποκυκλώματα εφαρμογής. Να δούμε λίγο κυματομορφές και εξισώσεις και να δούμε πρακτικά πώς ακριβώς η χρήση του θηρίστορ αντί για δίοδο μπορεί να μας ελέγξει μέσω της γωνίας έναυσης να μας ελέγξει την τάση η οποία οδηγείται στο φορτίο. Βλέπουμε λοιπόν εδώ ένα κλασικό κύκλωμα ανόρθωσης το οποίο το έχουμε μελετήσει διεξοδικά για την περίπτωση που στη θέση του θηρίστορ είχαμε μια απλή δίοδο και είχαμε το κύκλωμα της ίμη ανόρθωσης όπως το λέγαμε. Το ίδιο κύκλωμα το βλέπουμε εδώ ομόνο που στη θέση της διόδου, τώρα βλέπουμε ένα θηρίστορ το οποίο βλέπετε έχουμε ορίσει με α μικρό την γωνία έναυσης όπως τη λέμε. Δηλαδή βλέπετε εκεί στο διάγραμμα η γωνία α είναι η γωνία σε σχέση με το σημείο μηδενισμού ή σημείο έναρξης της περίοδου στο οποίο έρχεται ο παλμός ρεύματος διέγερσης του θηρίστορ και επομένως ουσιαστικά αυτή είναι η χρονική στιγμή κατά την οποία ανοίγει το θηρίστορ. Είναι αυτό που δεν έχουμε στο κλασικό κύκλωμα της διόδου έτσι η δίοδος μετά που θα ξεπεράσει στα 0.6V τη τάση μεταξύ ενώδου καθόδου θα αρχίσει να αγεί. Εδώ η χρονική στιγμή που θα αρχίσει να αγεί το εξάρτημα καθορίζεται από εξωτερικό κύκλωμα που ρυθμίζει αυτή τη γωνία α. Επομένως εδώ βλέπουμε ότι αυτή είναι η κύματομορφή της πηγής που έχουμε εδώ στη συνέχεια αυτή είναι η τάση που αναπτύσσεται πάνω στο φορτίο. Βλέπετε εδώ η τάση είναι 0 κάποια στιγμή έρχεται ο παλμός αρχίζει να αγεί το θηρίστορ εμφανίζεται η τάση κανονικά που έχει η πηγή. Βεβαίως θα υπάρχει μια μικρή διαφορά είπαμε μεταξύ αυτό το 1-2V που κρατάει πάνω το θηρίστορ αλλά συνήθως είναι αμυλυτέα με δεδομένα ότι εδώ συζητάμε γενικώς για μεγάλες τιμές τάσεων. Και στη συνέχεια με το που θα σταματήσει εδώ θα πάει στο 0 το θηρίστορ θα κλείσει και επομένως στην αρνητική ημιπερίοδο δεν έχουμε τάση πάνω στο φορτίο μας. Αντίστοιχα βλέπετε την τάση συμπληρωματικά την τάση στο θηρίστορ μέχρι εδώ κανονικά η τάση στα άκρα του ακολουθεί την πηγή. Στη συνέχεια με το που θα ανοίξει το θηρίστορ κρατάει εδώ σχεδιάζεται σαν να κρατάει 0V αλλά είπαμε κρατάει την ελάχιστη τάση των 1-2V που κρατάει στα άκρα του το θηρίστορ. Στη συνέχεια βεβαίως πρέπει να αντέχει την ανάστροφη τάση ολόκληρη με δεδομένο ότι δεν άγισε αυτό το κομμάτι στο δεύτερο μισό της περιόδου. Βλέπουμε επίσης το ρεύμα το οποίο ρεύμα του φορτίου είναι ακριβώς η τάση στο φορτίο προς την αντίσταση R του φορτίου. Και ακολουθεί φυσικά ακριβώς αυτήν την κυματομορφή εδώ το ρεύμα και η τάση δηλαδή απλώς διαίρεση με την τιμή της αντίστασης. Αυτό που βλέπουμε από άψη εξισώσεων περιγράφουμε την τάση που εμφανίζεται στο φορτίο. Φυσικά η τάση εμφανίζεται από την γωνία α μέχρι τις 180 μοίρες και επομένως κάνοντας αυτό το ολοκλήρωμα προκύπτει ο τύπος ο οποίος φυσικά εδώ με ανάλυση από την ανάλυση προκύπτει ότι το πλάτος είναι ΒΕΣΜΔΙΑΠΗ δηλαδή το πλάτος της τάσης εισόδου ΔΙΑΠΗ. Το ενδιαφέρον εδώ είναι ότι η τάση τελικά που εμφανίζεται στο φορτίο η μέση τιμή εξαρτάται από τη γωνία από το συνειμήτωνο της γωνίας έναυσης. Άρα λοιπόν βλέπετε ότι μπορούμε με αυτόν τον τρόπο να ρυθμίσουμε το μέσο πλάτος και φυσικά και την ενέργεια που φεύγει στο φορτίο ρυθμίζοντας απλά με ένα κύκλωμα χρονισμού ρυθμίζοντας τη γωνία έναυσης. Αυτή είναι η βασική ιδέα εδώ στο κύκλωμα ανόρθωσης χρησιμοποιώντας SCR. Τι γίνεται στην περίπτωση που έχουμε επαγωγικό φορτίο δηλαδή υπάρχει μια αντίσταση, εντάξει γενικώς υπάρχει ομική αντίσταση, αλλά υπάρχει σε σειρά και μια τιμή επαγωγής. Και η μελέτη αυτή γίνεται ειδικότερα με επαγωγή, με επαγωγικό φορτίο, γιατί ακριβώς συζητάμε για κινητήρες. Στην περίπτωση που τα θηρίστωρ χρησιμοποιούνται, είναι πολύ ευρύ το πεδίο εφαρμογής, χρήση για έλεγχο κινητήρων και επομένως εκεί το φορτίο παρουσιάζει επαγωγή. Τι συμβαίνει στην περίπτωση λοιπόν που έχουμε επαγωγή. Έχουμε διαφορά φάσεις φυσικά, έτσι πλέον θα έχουμε μια διαφορά φάσεις μεταξύ της βεντέ και του ρεύματος. Και αυτό που παρατηρούμε, πάλι το θηρίστωρ ανοίγει μετά από μια γωνία α, σε σχέση με τον μηδενισμό της περίοδου, του σήματος της πηγής. Και βλέπουμε εδώ, το ενδιαφέρον είναι ότι υπάρχει ένα κομμάτι μεταξύ της γωνίας π και της γωνίας θ2, όπου ουσιαστικά έχουμε μια αρνητική τιμή, έχουμε αναστροφή ισχύωση, έχουμε δηλαδή αρνητική τιμή εδώ, το ρεύμα εξακολουθεί να έχει θετική τιμή. Ουσιαστικά εδώ η τάση βεντέ γίνεται αρνητική. Και το αποτέλεσμα είναι ότι εδώ έχουμε μια αρνητική ισχύη, δηλαδή ουσιαστικά η ισχύς από το φορτίο γυρνάει πίσω. Αυτό είναι ένα γενικότερο πρόβλημα. Γνωρίζετε λίγα πράγματα, πρέπει να έχετε ακούσει από προβλήματα όταν έχουμε κινητήριο σύστημα σε εργοστάσια κλπ. Είναι ένα πρόβλημα με το συντελεστή ισχύος, το συντελεστή του φορτίου, το γνωστό συνειμήτο νοφί. Επομένως, εδώ ουσιαστικά βλέπουμε αυτό το πρόβλημα, δηλαδή πώς γίνεται να έχουμε μεταφορά από το φορτίο προς την πηγή. Και γενικότερα αυτό είναι ένα κομμάτι το οποίο μας δημιουργεί κάποιο πρόβλημα. Θα μπορούσαμε βέβαια αυτό το πράγμα να το αξιοποιήσουμε. Θα το δούμε στη συνέχεια πώς αξιοποιείται αυτή η διαδικασία σε εφαρμογές. Όταν θέλουμε εδώ, αντί να έχουμε παθητικό στοιχείο, μπορεί να έχουμε μια πηγή, μια νεμογενήτρια ή ένα φωτοβολταϊκό. Και το αξιοποιούμε και το δούμε στη συνέχεια. Άρα, λοιπόν, στην περίπτωση που έχουμε παθητικό στοιχείο εδώ, αυτό είναι κάτι το οποίο πρέπει να λάβουμε υπόψη μας. Πώς μπορούμε να το αποτρέψουμε. Δείτε εδώ, βάζουμε μια δίοδο η οποία λέγεται δίοδος ελεύθερης ροής. Σε αυτή την περίπτωση, βάζοντας εκεί τη δίοδο, προφανώς πλέον η VD δεν μπορεί να πάρει αρνητική τιμή. Διότι υπάρχει η δίοδος η οποία, φυσικά, εδώ και πάλι, βλέπετε, θεωρεί ότι κατά προσέγγιση και μαντομορφή, ότι η τάση εδώ διατηρείται στην τιμή 0, γιατί εννοείται για μεγάλες τιμές το 0,6 που κρατάει η δίοδος είναι αμελητέα. Επομένως, εδώ βλέπετε, εδώ είναι το κομμάτι στο οποίο η VD λειτουργεί, Άγι το SCR και επομένως η VD ακολουθεί την τάση της εισόδου. Συνέχεια, όμως, εδώ δεν έχουμε αρνητικό κομμάτι για την VD, γιατί υπάρχει η δίοδος. Ουσιαστικά, δηλαδή, όταν πάει να μεταφερθεί η ενέργεια από την επαγωγή να γυρίσει πίσω, ουσιαστικά, εδώ υπάρχει μια εξωμάλλυνση και εκθετική μεταβολή. Το ρεύμα, δηλαδή, κινείται πάλι μέσα στο κύκλωμα της, υπάρχει πλέον κύκλωμα στο τμήμα της εξόδου. Και, επομένως, παραμένει εκεί η κυκλοφορία του ρεύματος. Βλέπετε εδώ την μορφή πλέον του ρεύματος Jd. Δηλαδή, εδώ είναι το ρεύμα, όπως το είχαμε δει στην προηγούμενη διαφάνεια, αλλά στη συνέχεια, κυκλοφορεί, εξομαλύνεται το ρεύμα. Και, επομένως, εξακολουθεί να κυκλοφορεί μέσα στο κύκλωμα εξόδου. Δεν έχουμε, δηλαδή, το πρόβλημα της μεταφοράς ισχίως, αναστροφής ισχίως, στο κύκλωμα της εισόδου. Φυσικά, η λειτουργία του SCR παραμένει ίδια. Έτσι, στο διάστημα που άγγει, το SCR κρατάει μηδενική σχεδόν, ή, εν πάση περίπτωση, ένα-δύο βολτ στα άκρα του, ενώ, κανονικά, στην ανάστροφη ήμη περίοδο, κρατάει όλη την τάση. Το ρεύμα της διόδου, έτσι, εδώ είναι μηδεν, αλλά εδώ το ρεύμα, ουσιαστικά, που θα μας έδινε την ανάστροφη ισχί, την αναστροφή της ισχίως, περνάει, κυκλοφορεί μέσα από τη δίοδο και παραμένει στο κύκλωμα της εξόδου. Έτσι, λοιπόν, με αυτή τη δίοδο, η οποία ονομάζεται δίοδος ελεύθερης ροής, έχουμε, πρώτον, αποκλεισμό της αρεντικής τάσης στο φορτίο, επομένως, αποκλεισμό της αναστροφής ισχίως και έχουμε και εξομάλλυνση του ρεύματος του φορτίου. Άρα, λοιπόν, στην περίπτωση αυτού του τύπου των κυκλομάτων, η δίοδος αυτή μας λύνει το πρόβλημα. Βεβαίως, αυτή θα είναι μία μεγάλη δίοδος, έτσι. Δηλαδή, θυμηθείτε, τα ρεύματα μπορεί να είναι κατοντάδες ή χιλιάδες αμπέρ. Γενικά, δηλαδή, αυτή είναι μία μεγάλη δίοδος. Δεν ξέρω, εσείς προφανώς η εικόνα που έχετε για τις διόδους είναι διόδους των 2-3 χιλιοστών ή του 1 εκατοστού. Δεν ξέρω αν έχετε κάνει εργαστήριο υψηλών τάσεων. Έχουν κάτι πάρα πολύ ωραίες δίοδοι, οι οποίοι είναι κάτι βαρελάκια τέτοια. Έτσι, μία δίοδος, η οποία είναι σε μεγάλη διάσταση και φυσικά μπορεί να αξιοποιηθεί για να περνάνε από μέσα χιλιάδες αμπέρ. Η διαφορά, ας πούμε, από τα μικροαμπέρ στα χιλιάδες αμπέρ είναι θέμα μεγέθους, έτσι. Πόσο μεγάλο είναι το εξάρτημα για το οποίο συζητάμε. Περίπτωση φόρτισης μπαταρίας. Φυσικά, οι γενικοί θεώρησες είναι οι ίδια, μόνο που εδώ R θεωρούμε ότι είναι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας και επομένως έχουμε μία μπαταρία η οποία έχει μία τάση Β και θέλουμε να την φορτίσουμε, να ελέγξουμε μέσω θηρίστορ τη διαδικασία φόρτισης. Πάλι, έχουμε μία γωνία α, στην οποία έρχεται ο παλμός, δηλαδή ενεργοποιείται το θηρίστορ. Έτσι, η λειτουργία του θηρίστορ υπάρχει εδώ παρόμοια με όλες τις προηγούμενες φορές. Αλλά, εδώ τώρα κάπου στα διαγράμματά μας εμφανίζεται και η τάση Β. Επομένως, εδώ, προκειμένου να την λάβουμε υπόψη μας, ορίζουμε σαν δέλτα αυτή τη γωνία, η οποία προκύπτει βέβαια από τη σχέση που έχει το Β σε σχέση με το πλάτος. Εννοείται. Κάνει κανείς μια απλή αναβοχή και υπολογίζει αυτή τη γωνία Δ. Απλώς, στους τύπους μέσα στη συζήτησή μας θα μπει σαν γωνία και όχι σαν τιμή, ακριβώς Β. Εδώ, λοιπόν, βλέπουμε τη σχέση που έχει η γωνία Α σε σχέση με τη γωνία Δ. Βλέπουμε τη λειτουργία. Εφόσον, δηλαδή, η γωνία Α είναι μεγαλύτερη από τη γωνία Δ, θα έχουμε αυτή τη λειτουργία, θα έχουμε να φορτίζει, θα περνάει ρεύμα, δηλαδή, προς την μπαταρία μας και θα υπάρχει φόρτιση. Για να ισχύει αυτό, λοιπόν, βλέπετε ότι η γωνία Δ πρέπει να είναι μικρότερη από την Α και μικρότερη από την Π-Δ. Δηλαδή, ουσιαστικά, θα πρέπει ο παλμός, φαίνεται εδώ βέβαια, αλλά το γράφουμε με τη μορφή εξίσωσης, θα πρέπει ο παλμός έναυσης να είναι σε αυτό το διάστημα. Προφανώς, όπου η τάση της εισόδου είναι μεγαλύτερη από την τάση αυτή. Αν δεν ισχύει αυτό, δεν έχει νόημα. Δεν θα μεταφέρουμε ισχύει προς την μπαταρία. Θα πρέπει η τάση αυτή να είναι μεγαλύτερη από την τάση αυτή για να μπορέσουμε να στείλουμε ενέργεια προς την μπαταρία. Αυτό, λοιπόν, το αναμενόμενο αποτέλεσμα, το γράφουμε με αυτόν εδώ τον περιορισμό σαν περιορισμό μεταξύ των γωνιών. Προφανώς, είπαμε πρέπει η τάση που θα βάλουμε στην είσοδο να είναι μεγαλύτερη από την τάση της μπαταρίας, αλλιώς πώς θα τη φορτήσουμε. Δεν υπάρχει δυνατότητα μεταφοράς, να δημιουργηθεί ρεύμα προς την μπαταρία. Και βλέπουμε εδώ, η διαφορά είναι ότι, ας πούμε, η τάση ΒΔ αντί να πηγαίνει στο μηδέν, όπως πήγαινε στο απλό κύκλωμα χωρίς την μπαταρία, εδώ βέβαια παραμένει. Η τάση ΒΔ σταματάει μέχρι την τιμή αυτή εδώ. Φυσικά, σε αυτή την περίπτωση, μη μηδενικό ρεύμα έχουμε μόνο σε αυτό το διάστημα, δηλαδή από την έναυση μέχρι αυτή τη γωνία. Έτσι λοιπόν, μόνο σε αυτό το κομμάτι, υπάρχει ρεύμα το οποίο φορτίζει την μπαταρία και επομένως μεταφέρει ενέργεια προς την μπαταρία. Περίπτωση γέφυρας, θυμίζω και πάλι το αντίστοιχο κύκλωμα που είχαμε μελετήσει με διόδους. Όπως είχαμε μελετήσει, αυτό είναι το κύκλωμα πλήρους ανόρθωσης. Με την μία δίοδο, ήταν το κύκλωμα απλής ανόρθωσης. Έτσι λοιπόν, εδώ μπορούμε να κάνουμε κύκλωμα πλήρους ανόρθωσης, να έχουμε δηλαδή μεταφορά ενέργειας και στις δύο ημιπεριόδους. Ουσιαστικά, το ρεύμα βεβαίως από το φορτίο, θυμίζω, περνάει πάντα προς την ίδια κατεύθυνση. Είναι τέτοια η συνδεσμολογία, όπως αντίστοιχα με τη γέφυρα των διόδων. Είναι τέτοια η συνδεσμολογία, ώστε το ρεύμα προς το φορτίο είναι πάντα προς την ίδια κατεύθυνση. Άλλωστε, με αυτόν τον τρόπο εκμεταλλευόμαστε και το δεύτερο κομμάτι, την δεύτερη ημιπερίοδο. Άρα λοιπόν εδώ τώρα να δούμε λίγο τη λειτουργία και πάλι εδώ θα πρέπει να έχουμε αντίστοιχα σωστά συγχρονισμένα τους παλμούς που θα διεγείρουν τα θηρίστορ. Το κύκλωμά μας και πάλι είναι δύο διαδρομές. Αν αυτό το σημείο είναι θετικότερο από αυτό, δηλαδή είμαστε σε αυτό το κομμάτι, υπάρχει αυτή η διαδρομή. Άρα άγουν τα θηρίστορ 1 και 2. Ενώ αν είμαστε στο άλλο κομμάτι, στο δεύτερο μισό της περιόδου, άρα λοιπόν αυτό είναι θετικότερο από αυτό, τότε έχουμε αυτή τη διαδρομή. Και στις δύο περιπτώσεις, όπως είδατε, η διαδρομή του ρεύματος είναι η ίδια. Επομένως, με την ίδια ακριβώς λογική, με τη γέφυρα διόδων, έχουμε τη γέφυρα των θηρίστορ. Τα διαγράμματα, προφανώς, με βάση αυτά που έχουμε ήδη εξηγήσει, μας δείχνουν το ρεύμα, για παράδειγμα εδώ, το οποίο θα περνάει από... το ρεύμα, μάλλον, που θα δίνει η πηγή, το ΙΣ, και υπάρχει και το ΙΣΤ, ενώ το ΙΣΤ, βλέπετε, είναι έτσι και μετά είναι στο άλλο τμήμα. Λόγω της συνδεσμολογίας, βλέπετε ότι το ΙΣΤ είναι πάντοτε... δηλαδή εδώ είναι μηδέν, εδώ έρχεται σε αυτό το σημείο, μηδενίζεται πάλι, κλπ. Έρχεται με τη διαφορά. Επομένως, η εξήγωση πάλι, το ολοκλήρωμα από μηδέν μέχρι π, βλέπετε ότι το αποτέλεσμα είναι και πάλι συνάρτηση του συνειμητώνου της γωνίας α, άρα η τάση θα είναι συνάρτηση μέσω του συνειμητώνου της γωνίας έναυσης, και έχουμε την περίπτωση όπου μπορούμε να ελέγξουμε την τιμή, την τάση που θα έχουμε στο φορτίο, εάν τυχόν έχουμε κατευθείαν παλμό στο μηδέν, στη γωνία μηδέν μήρες, τότε έχουμε κανονικά λειτουργία διόδων, δηλαδή έχουμε, όπως ξέραμε και στην περίπτωση του ισχυέφυρας διόδων, το πλάτος, η τάση που περνά είναι δύο ΒΣΜ προς π, μπορούμε, αν μεταφέρουμε τη γωνία έναυσης στις 180 μήρες, τότε πλέον δεν έχουμε καθόλου τάση. Άρα, λοιπόν, μπορούμε να μεταφέρουμε στο φορτίο όλες τις ενδιάμεσες τιμές τάσεις, από το 0 μέχρι το 2 ΒΣΜ ΔΙΑΠΗ. Αυτόν τον τρόπο, λοιπόν, ελέγχουμε την τάση μέσω της γωνίας έναυσης, και πρακτικά ελέγχουμε την τάση που θα εμφανίζεται στο φορτίο και, επομένως, και την ισχύ που θα δίνουμε στο φορτίο. Στην περίπτωση που θα έχουμε επαγωγή, εδώ, προκειμένου να μην έχουμε να μελετήσουμε αναλυτικά τη συμπεριφορά της επαγωγής, θεωρούμε μια πολύ μεγάλη επαγωγή. Επομένως, βλέπετε ότι το ρεύμα εδώ, ας πούμε, ΙΣ, είναι αυτό εδώ. Σε αυτή την περίπτωση, πάλι έχουμε το πρόβλημα της αναστροφής ισχύος. Καλύτερα, μπορούμε να δούμε ότι στο κύκλωμα αυτό, το συνημείτωνο Φ, ισούται ουσιαστικά με το συνημείτωνο της γωνίας Α. Ο συντελεστής ισχύος, το power factor εδώ, εκφράζεται μέσω του γνωστού συνημείτωνου Φ. Με αυτόν τον τρόπο, μετατρέπεται σε συνάρτηση του συνημείτωνου της γωνίας Α. Ενώ η ισχύς, και πάλι που μεταφέρεται στο φορτίο, είναι συνάρτηση της γωνίας έναυσης. Όσο πιο μικρή είναι αυτή η γωνία, τόσο πιο μεγάλη ισχύς μεταφέρεται στο φορτίο. Εδώ έχει μια ενδιαφέρουσα παρατήρηση να κάνει κανείς. Αυτό το κύκλωμα, εάν η γωνία Α, η γωνία έναυσης είναι από 0 μέχρι 90 μήρες, τότε ουσιαστικά το κύκλωμα, βλέπετε εδώ υπολογίζεται η τιμή της τάσης, η οποία τιμή της τάσης προκύπτει από την ανάλυση ότι παίρνει αυτές τις τιμές. Δηλαδή μέχρι τη γωνία Π δεύτερα έχουμε κανονικά ένα κύκλωμα ανόρθωσης. Στην περίπτωση όμως που μεταφέρουμε τη γωνία από 90 μήρες και πέρα, τη γωνία έναυσης, τότε ουσιαστικά έχουμε κύκλωμα αναστροφής ισχύος. Δηλαδή σε αυτές τις περιτώσεις αρχίζουμε να έχουμε αρνητικές τιμές, δηλαδή ουσιαστικά έχουμε ενέργεια από το κύκλωμα εξόδου να επιστρέφει στην πηγή. Έτσι λοιπόν αυτό το κύκλωμα μπορεί να μας δώσει και μία λύση για την περίπτωση που θα δούμε και στη συνέχεια για να μεταφέρουμε πραγματικά υποσυνθήκες και ανάποδα την ισχύ. Το ίδιο κύκλωμα στην περίπτωση που έχουμε, την ίδια αντιμετώπιση στην περίπτωση που έχουμε να φορτώσουμε μπαταρία. Εδώ δεν έχουμε να δούμε ξανά τις κυματομορφές, οι ίδιες είναι οι κυματομορφές, απλώς και πάλι μπαίνει η τάση της μπαταρίας. Πρέπει δηλαδή η τάση που θα έρχεται από την πηγή να ξεπερνάει την τάση της μπαταρίας για να έχουμε φόρτιση. Βλέπουμε και πάλι την μορφή της τιμής της τάσης που θα φτάσει. Εξαρτάται από την γωνία έναυσης και βέβαια εδώ θα πρέπει η γωνία πλέον α να είναι από 0, όχι μέχρι 90, αλλά πρέπει να είναι και να καθορίζεται με την συνάρτηση αντίστροφου συνειμητών, να καθορίζεται σε σχέση με την τιμή της πηγής όσον αφορά συγκριτικά με την τιμή το πλάτος της πηγής εισόδου. Δηλαδή η τιμή της τάσης της μπαταρίας σε σχέση με την τάση της πηγής. Το ίδιο πράγμα που είχαμε πει προηγουμένως για την μπαταρία. Πρέπει η τάση να είναι για το διάστημα που μας ενδιαφέρει η τιμή που υπολογίζεται εν πάση περιπτώσει από το ολοκλήρωμα να είναι μεγαλύτερη από την τάση της μπαταρίας, αλλιώς δεν έχουμε φόρτιση. Πρέπει να την ξεπερνάει η τιμή αυτή. Αυτή η απέτηση η πρακτική εκφράζεται με αυτή την εξίσωση με τις ανισώσεις αυτές για την γωνία α. Φυσικά το ρεύμα φόρτισης έχει σχέση φυσικά με την τάση που θα έχουμε τελικά, την μέση τάση μειών την τάση της μπαταρίας προς την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Και η ισχύς φόρτισης της μπαταρίας είναι το ρεύμα αυτό, το ρεύμα φόρτισης επί την τιμή της μπαταρίας. Φυσικά εννοείται ότι εδώ με αυτό το κύκλωμα μπορούμε να ελέγχουμε την τάση ώστε να μην έχουμε αυτό που λέμε υπέρταση στη φόρτιση της μπαταρίας. Αν έχουμε μία μπαταρία 12V, τη φορτίζουμε, εξαρρογόμε μια τάση 13-14V, τα οποία είναι οι προδιαγραφές της διαδικασίας για τη φόρτιση. Να μην υπάρχει υπέρταση στη φόρτιση της μπαταρίας και επίσης, με αυτήν την λογική και τη χρήση της γωνίας α, μπορούμε να ελέγχουμε το ρεύμα φόρτισης. Και αυτό είναι μία προδιαγραφή για την μακροζωία των μπαταριών, δηλαδή να μην φορτίζονται με πολύ μεγάλο ρεύμα. Καλύτερα να φορτίζουμε την μπαταρία για περισσότερο διάστημα με μικρότερο ρεύμα, παρά γρήγορη φόρτιση με μεγάλο ρεύμα. Δηλαδή, οι ισχύς, η ενέργεια που θα δώσουμε τελικά θα είναι η ίδια, αλλά αν τη φορτίσουμε με μεγάλη ισχύ, μικραίνουμε τη ζωή της. Αυτό είναι ισχύ γενικότερα. Καλό είναι να μπορούμε να ελέγξουμε το ρεύμα φόρτισης. Και αυτά τα κυκλώματα, βεβαίως, έχουν αυτή την ικανότητα. Μπορούμε να ελέγξουμε δηλαδή και την τάση, αλλά και το πρακτικά και το ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας. Απλώς, έχει σημασία, θα ελέγξουμε το ένα και ουσιαστικά, ο στόχος μας είναι να διατηρούμε και το ρεύμα μικρό. Δηλαδή, γι' αυτό σας είπα ότι μια μπαταρία με 12V, δεν την φορτίζουμε με 20V. Την φορτίζουμε με 13-14V, έτσι ώστε να διατηρείται, βεβαίως, είπαμε, σε κάθε περίπτωση λαμβάνουμε υπόψη μας και τι είδους είναι η μπαταρία που ρυθμίζει αυτό το R, αλλά φροντίζουμε το ρεύμα να είναι μικρό. Δηλαδή, οι φορτιστές αυτοί όλοι, και στα ισχύους αλλά και στις μικρές συσκευές, φροντίζουν να ελέγχουν το ρεύμα. Δηλαδή, φροντίζουν να βάζουν κορεσμό, όριο στο ρεύμα, γιατί αυτό επιτρέπει στην μπαταρία να έχει πιο μεγάλη διάρκεια ζωής. Οι φορτίσεις της, δηλαδή, να γίνονται αργά. Γι' αυτό, μη θέλετε να φορτίζετε γρήγορα, δηλαδή, μη μπαίνετε μεγαλύτερο φορτιστή για να φορτίσετε την μπαταρία πιο γρήγορα, δεν της κάνετε καλό. Μπορεί να είναι πιο αποδοτικό για κάποιον που βιάζεται, αλλά δεν κάνει καλό για την μπαταρία, το να φορτιστεί γρήγορα. Και μια τελευταία παραεφαρμογή, είναι από αυτά που συζητήσαμε βέβαια, απλώς εδώ βλέπουμε την εφαρμογή, στην περίπτωση που έχουμε ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο ή έχουμε μια ανεμογενήτρια, και πάλι βλέπετε ότι έχουμε την εσωτερική αντίσταση της όποιας διάταξης εδώ, θεωρούμε ότι έχουμε και παγωγή, συγγνώμη σε σειρά, και βλέπετε η διαφορά εδώ είναι ότι θεωρούμε ότι είναι αντίθετη, δεν είναι μπαταρία που τη φορτίζουμε, είναι στοιχείο το οποίο παράγει τάση, είτε αυτό επαναλαμβάνω είναι ένα φωτοβολταϊκό, είτε είναι μια ανεμογενήτρια που τελικά βγάζει μια συνεχή μετά από επεξεργασία, βγάζει μια συνεχή τιμή και μπορούμε να τη δούμε έτσι σαν μία μπαταρία εκεί με τάση Β, βλέπουμε εδώ πάλι την ίδια λογική αυτή, είναι η τιμή της τάσης στην είσοδο, στη συνέχεια βλέπετε τα ρεύματα, τα ΙΕΣ και βλέπετε και τη σχέση της γωνίας, βλέπετε τώρα η γωνία έναυσης επίτηδες έρχεται αρκετά αργά. Θα δούμε λίγο το πρόβλημα εδώ. Σε αυτό το κομμάτι από εδώ μέχρι εδώ λειτουργούν τα 3 και 4, τα θυρίστορ 3 και 4, για το κομμάτι αυτό λειτουργούν τα θυρίστορ 1 και 2, το μέσον είναι εδώ. Σε αυτή την περίπτωση έχουμε ότι αυτό που βλέπουμε εκεί μάλλον δεν ανήκει εδώ, δεν ανήκει σε αυτόν τον περιορισμό, βλέπετε η γωνία έναυσης είναι 90 έως 180, δηλαδή αυτό είναι εδώ, από 90 έως 180. Έχει ενδιαφέρον λοιπόν, αυτή η περιγραφή είναι σε αυτό το όριο, αυτό το σχέδιο, είναι από 90 έως 180 και είναι η περίπτωση όπου η μέση τάση εξόδου είναι αρνητική. Δηλαδή ο μετατροπέας μεταφέρει η ισχύη από την DC έξοδο στην AC είσοδο και η μέση τιμή προκύπτει αρνητική. Αυτό όμως είναι κάτι το οποίο σας είπα μας ενδιαφέρει να συμβαίνει, να μπορούμε να το υλοποιήσουμε, να το εφαρμόσουμε για την περίπτωση που ναι έχουμε εδώ ισχύη. Έχουμε εδώ παραγωγή ισχύωσης και επομένως θέλουμε να μεταφέρουμε ισχύη προς το δίκτυο. Εδώ υπολογίζουμε και πάλι το ΙΟΤΑΝΤΕ με δεδομένο βέβαια ότι το ΒΕΜΠΕ είναι αρνητικό, το έχουμε βάλει ανάστροφα εκεί με αντίθετη πολυκότητα από ό,τι στο προηγούμενο διάγραμμα και επομένως εδώ έχουμε τη δυνατότητα να μεταφέρουμε ισχύη στο δίκτυο. Βέβαια πρακτικά εδώ θα μπορούσε η γωνία αυτή, δηλαδή η χρήσιμη λειτουργία για αυτό το κύκλωμα είναι από εδώ μέχρι εδώ. Γωνία έναυσης από εδώ μέχρι εδώ. Αν τυχόν δώσουμε γωνία νωρίτερα τότε ουσιαστικά θα μεταφέρουμε ισχύη και από το φορτίο, πράγμα το οποίο σε αυτή την περίπτωση είναι προβληματικό, γιατί τελικά εάν μεταφέρουμε ισχύη από την πηγή προς το φορτίο που υποτίθεται ότι παράγει ισχύη, τότε πρακτικά η μόνη αντίσταση στην οποία θα καταναλύσκεται αυτή η ισχύη είναι η εσωτερική αντίσταση αυτής της γενήτριας και αυτό είναι κακό διότι μπορεί να καταστραφεί. Άρα λοιπόν σε αυτές τις εφαρμογές θα πρέπει οπωσδήποτε να φροντίζουμε η γωνία να είναι από 90 έως 180. Δηλαδή αυτή η εφαρμογή πλέον είναι για να έχουμε αντιστροφή ισχύου, αναστροφή ισχύου. Είναι εφαρμογή για έλεγχο σε περίπτωση κυκλώματος με φωτοβολταϊκά και με ανεμοΐ με ανεμογενήτρια. Αυτά γενικά για τις εφαρμογές των θηρίστων δεν έχουμε τίποτα άλλο να πούμε. Ουσιαστικά είπαμε είναι μια περιορισμένη παρουσίαση, λίγα πράγματα, να γνωρίζετε λίγα πράγματα για τα ηλεκτρονικά ελέγχου ισχύους. Ουσιαστικά το θέμα είναι τεράστιο και από οικονομική άποψη αλλά και από θεωρητική. Άρα εδώ ολοκληρώνουμε τη θεωρία. Δεν έχουμε κάτι άλλο να πούμε. Και επομένως θα συναντηθούμε μετά από 15 μέρες για να δούμε θέματα γενικότερα. Θα βγάλω μια ανακοίνωση για ερωτήσεις επί όλης της ύλης που αρουσιάστηκε. Και θα δούμε τι θα γίνει και με το θέμα, πώς θα γίνει ο προγραμματισμός του διαγωνισμού σχεδίασης. Αυτά, αν δεν έχετε να ρωτήσετε τίποτα άλλο, σας ευχαριστώ πολύ. |
