فحص الثايروستور

فحص الثايرستور : بمقياس الأوم يكون :

• بين G , K : يمرر في الاتجاه الأمامي ولا يمر في الاتجاه العكسي .
• بين K , A : لا يمرر في الاتجاهين .
• بين G , K : لا يمرر في الاتجاهين . 

  إذا فكرت في قياس الوصلة بوابة-مهبط على إنها وصلة N-P (كالدايود العادي) فبذلك جزء من الخطأ وخصوصاً في الثايرستورات الكبيرة والتي تستخدم مع الجهود العالية ، حيث تضاف مقاومة بين طرفي الوصلة (بوابة-مهبط) أثناء صناعة الثايرستور.
  
  

  وهذه المقاومة فائدتها جعل الثايرستور أقل تأثرا بالنبضات الخاطئة التي ربما تصله عن طريق شرارة كهربية أو ضوضاء كهربية أو تفريغ لشحنة ستاتيكية . وكما ذكرنا فهذه المقاومة (في الثايرستورات الكبيرة فقط ستمنعنا من قياس الوصلة Gate-Cathode على أنها ديود عادي) .

   

  أما الثايرستورات التي لا تحتوى هذه المقاومة (غالباً التي تعمل في دارات ذات جهود صغيرة) تسمى sensitive gate SCRs وذلك لحساسيتها للإشعال Triggered بجهود صغيرة جداً . والدارة العملية المستخدمة لفحص الـ SCR هي كالتالي :
  
  

  بمجرد غلق المفتاح (الموجود في حالة فتح طبيعيا Normally opened) يصل لطرف البوابة تيار يكفي لجعل التيار يمر بين المهبط والمصعد .

  وعندما نترك هذا المفتاح released فإن الثايرستور سيظل في حالة العمل latched وسيظل التيار يمر بالدارة .

  وبالضغط على المفتاح (الموجود في حالة غلق طبيعياً Normally closed) فإن التيار سيتوقف عن المرور في الدارة مجبرا الثايرستور على الدخول في حالة فتح OFF .

  إذا لم يستطع الثايرستور الدخول في حالة العمل Latched بعد ضغط المفتاح (الموجود في حالة فتح طبيعيا Normally opened) فذلك لا يعنى بالضرورة عطل الثايرستور ولكن ربما المقاومة (أو الحمل) كبيرة مما يجعلها لا تستطيع إمرار تيار كافي لبدأ عملية الإشعال .

   

  والتيار اللازم لبدأ عملية الإشعال Firing يسمى holding current  وهو في الأغلب يقع بين 1 ملي أمبير إلى 50 ملي أمبير أو أكبر للثايرستورات الأكبر .

   

  وأحد الاستخدامات للثايرستور هو استخدامه كمفتاح On/Off (للتحكم في محرك كهربائي) كما يلي :
  
  

  وفي تطبيق عملي أخر يستخدم الثايرستور كعتلة crowbar للحماية من الجهد الزائد وخصوصا في دارات مصادر التغذية المستمرة DC . حيث يقوم بعمل دارة قطع Short Circuit في حالة زيادة الجهد عن مستواه الطبيعي فيمنعه من الوصول للحمل وإيقاع الضرر به .
  
  

  ويوضع قبل الثايرستور منصهر Fuse لحماية الثايرستور ودارة التغذية من التيار في حالة القطع Short Circuit.

  أما عن البوابة Gate (والتي لم توضح الدارة المتصلة بها في الرسم السابق للتسهيل) فإن الدارة المتصلة بها تقوم بتغذية الثايرستور بنبضة في حالة ارتفاع الجهد عن الحد المسموح وعندها يصبح الثايرستور كوصلة سلكية Short Circuit بين طرفي الدارة مانعا التيار من المرور في بقية الدارة (الحمل).

  وبالطبع فإن الثايرستور SCR هو عنصر وحيد الاتجاه Unidirectional ولاستخدامه في دارات التيار المتردد AC فإننا نستخدم زوج من الثايرستورات ولكن بالإضافة إلى شرط الوصول لجهد الانهيار يجب أن توفر نبضة على البوابة gate كلما أردنا من الثايرستور العمل وتوصيل التيار عبر طرفيه المهبط و المصعد .

   

  وإليك هذا المثال : حيث وصل الثايرستور في دارة تيار متناوب للتحكم في القدرة الواصلة للحمل .
  
  

  ولأن الثايرستور عنصرا وحيد الاتجاه (يوصل في طريق ذو اتجاه واحد ) فإنه في أحسن حال سيوفر نصف القدرة التي يعطبها المصدر للحمل .

   

  إذا لم توضع نبضة على بوابة الثايرستور أو لم يصل الجهد المسلط على طرفيه (المهبط والمصعد) إلى جهد الانهيار فإنه لن يعمل .

  وبتوصيل طرف البوابة gate بالمصعد عن طريق موحد diode (لمنع التيار من المرور بالعكس في حالة وجود مقاومة داخلية – كما ذكر من قبل- داخل الثايرستور) فإن ذلك سيجعل الثايرستور يعمل في بداية كل نصف موجة موجبة.
  
  

  وبإمكاننا عمل تأخير لتلك النبضة بوضع مقاومة في دارة البوابة مما يزيد من قيمة الجهد اللازمة حتى يحدث إشعال للثايرستور وستكون النتيجة على الشكل التالي :

  

  وبطريقة التأخير تلك يتم التحكم في زاوية القطع للموجة الجيبية المدعومة من المصدر مما يمكننا من التحكم في القيمة المتوسطة للقدرة average power الواصلة للحمل .

  وبوضع مقاومة متغيرة بدلا من المقاومة الثابتة يمكننا التحكم في زاوية القطع (وبالتالي متوسط القدرة على الحمل).
  
  

  وللأسف فإن هذا النوع من التحكم له حد مسموح به (عند التعامل مع التيار المتردد) وهو النصف الأول لنصف الموجة الموجب فقط .

   

  ولكن برفع  الـ trigger threshold أكثر من ذلك (وضع تأخير أكبر بمقاومة أكبر) فإن ذلك لن يحدث أي إشعال للثايرستور ولن يصبح هناك خرج واصل للحمل .

  ولكن هناك حل ذكي لهذه المشكلة وذلك بإضافة مكثف (مرحل للطور phase-shifting ) للدارة كما يلي :
  
  

  الجهد المرسوم باللون الأخضر يمثل الجهد الموجود على المكثف . (لتوضيح عملية ترحيل الطور تم وضع المقاومة بقيمة كبيرة بحيث لن يحدث إشعال للثايرستور كما سبق) وسيتم شحن المكثف بذلك التيار البسيط المار في المقاومة (والذي لا يكفى لإشعال الثايرستور) مما ينتج عنه ذلك الجهد المرحل في الطور (عن طور منبع التغذية) بقيمة تتراوح من 0 إلى 90 درجة.

  وعندما يصل ذلك الترحيل phase-shifting إلى قيمة مناسبة سيبدأ المكثف في التفريغ ليدعم تيار المقاومة البسيط لإشعال الثايرستور وتشغيله.
  
  

  ولكن الدارة السابقة نظرية إلى حد كبير حيث (في الحقيقة) يتشوه المنحنى الممثل للجهد على المكثف عندما يدخل الثايرستور في مرحلة العمل Latched ولن يكون جيبي الشكل تماما .

   

  رغم أن الدارات السابقة لإشعال الثايرستور كافية وقابلة للعمل في الدارات البسيطة كالتحكم في مصباح أو محرك صناعي كبير إلا أنه يمكن إشعالها fired بدارات أكثر تعقيدا  تحقيقا لمطالب بعض التطبيقات .