1

บทท 1 บทน า

ปจจบนเรานยมเอาสงประดษฐทางอเลกทรอนกส เชน ไดโอด (diode) ทรานซสเตอร(transistor)ไทรสเตอร (thyristor) ไอซ (ic = integratedcircuits) ตางๆแมกระทงไมโครโปรเซสเซอร(microprocessor) เขามาควบคมก าลงงานขนาดใหญ เชน การควบคมแรง ดนและกระแสของเครองก าเนดไฟฟา ควบคมกระแสและความเรวของมอเตอรขนาดใหญ เปนตน ในการควบคมก าลงขนาดใหญทส าคญอยางหนง คอ การควบคมความเรวของมอเตอรซงเปนทรกนดวาวธทงายทสด ในการควบคมความเรวของมอเตอรกระแสตรง คอ การใชการเปลยนคาแรงดนไฟฟาทปอนใหมอเตอร ถาแรงดนไฟฟามคาสง มอเตอรจะหมนเรว ถาแรงดนไฟฟาต า มอเตอรจะหมนชา ซงเราจะท าไดงายๆ ดวยการเอาตวความตานทานทเปลยนคาไดแลทนกระแสไดสง ตออนกรมระหวางสายจายไฟฟากบมอเตอร ตวความตานทานนนอกจากจะใชปรบคว ามเรวของมอเตอรแลว ยงใชจ ากดคากระแสไฟฟา ใหอยในคาทปลอดภยในตอนมอเตอรเรมหมนหรอสตารท (start) วธการทยากกวาแตดกวาวธทกลาวขางบนนยงมอกหลายวธ ดงเชน ถาเปนมอเตอรกระแสตรง จะปรบความเรวไดดวยการเปลยนคาความตานทาน ในวงจรฟลด ( field ) ของมอเตอร ถาเปนมอเตอรเอซเราจะใชปรบคาความตานทานของ rotor เขามาควบคมการเปลยนความเรว ดงนนเราจะสามารถน าเอา วงจรทางดานเพาเวอรอเลกทรอนกส มาท าหนาท ควบคมความเรวของมอเตอร ควบคมแรงดนของเครองก าเนดไฟฟา ควบคมการไหลของ กระแสไฟฟาเปลยนไฟฟากระแสสลบใหเปนไฟฟากระแสตรง เปลยนไฟฟากระแสตรงใหเปนกระแสสลบหรอเปลยนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยวใหเปนกระแสสลบสามเฟส เปนตน วธเหลานสามารถน าไปประยกตใชในการควบคมเครองกลไฟฟา ชนสวนส าคญในการควบคมเปลยนแปลงก าลงไฟฟ าขนาดใหญทเหมาะสมทสดในปจจบน คอ ไทรสเตอร ซงเปนสงประดษฐจากสารกงตวน าและท าหนาทปดวงจรไฟฟาเอซและดซ ไดดวยความเหมาะสมและดกวาการใชสวตซธรรมดาโดยไทรสเตอรน มขอดทมน าหนกเบาท างานไวใจไดด มการบ ารงรกษานอย อายการงานยนย าว มขนาดเลก ท างานโดยไมม เสยงดงรบกวนทนทานตออณหภมท างานไดทระดบความสงใดๆ สามารถเรมเดนเครองทนททน ใดไดประสทธภาพสงและมราคาต า สามารถใชไฟฟาก า ลงนอยเขาควบคมใหไทรสเตอร น ากระแสไฟฟาขนาดใหญได และไมมสวนใดเคลอนไหว จงไมพบความยง ยาก เหมอนสวตซธรรมดาหรอรเลย (relays) แตไทรสเตอรกมขอเสยหลายประการคอเมอไทรสเตอรน ากระแสจะม

2

แรงดนตกครอมในทศฟอรเวรด (forward) ประมาณ 1.5 โวลต มขนาดอตราก าลงจ ากดดวยความรอน เนองจากในระหวางท ไทรสเตอร น ากระแสนนจะเกดความรอนขนในไทรสเตอร ซงตองการวธการระบายความรอนทมประสทธภาพ และจะตองออกแบบวงจรปองกนไว กบการทอาจมแรงดนเปลยนแปลงชวคร นอกจากนไทรสเตอรสามารถเปดใหน ากระแสไดงาย แตการท าใหไทรสเตอรหยดน ากระแสเปนสงทยงยาก หนาทโดยตรงของไทรสเตอร คอท าหนาทเปนสวตซปดเปดใหกระแสไหลผานพรอมกบเรยงกระแส ใหกระแสไฟฟาไหลไดในทางเดยว แตเราอาจจดวงจรใหทรานซสเตอรท าหนาทไดคลายกบไทรสเตอร โดยทไทรสเตอรและทรานซสเตอรเปนสงประดษฐทางสารกงตวน าทงค ไมมสวนใดเคลอนไหวเลย มน าหนกนอย มปรมาตรเลกมากสะดวกในการตดตง และมเวลาในการปดใหกระแสหยดไหลเรวกวาสงประดษฐทใชท าสวตซหลายแบบ ซงท าใหเรานยมใชไทรสเตอรท าหนาทสวตซ แตถงกระนน ไทรสเตอรมขอเสยสองประการเมอเทยบกบทรานซสเตอร คอมแรงดนไฟฟาตกครอมไทรสเตอรประมาณ 1.5 โวลต ซงสงกวาแรงดนไฟฟาตกครอมทรานซสเตอร (ซงมคาประมาณ 25 มลลโวลต) และตองการวงจรในการปดใหกระแสหยดไหลแตทรานซสเตอรไมตองการวงจรน แตขณะเปดใหกระแสไหล ไทรสเตอรตองการกระแสพลส (pulse) ปอนเขาเกท (gate) ขณะททรานซสเตอรตองการกระแสเบส (base) ทไหลตอเนอง ไทรสเตอรจะยงมขอดทส าคญมากคอ มอตราแรงดนสงและมอตรากระแสสงมากท าใหสามารถใชควบคมก าลงฟาสงๆ มากได ซงเราอาจน าไทรสเตอรไปใชควบคมก าลงไฟฟาจากขนาดมลลวตตถงเมกะวตต ท าใหเรานยมใชไทรสเตอรกนมากในการควบคมก าลงไฟฟาขนาดใหญ ในกรณเชนนทรานซสเตอรไมมทางทจะแขงขนได รเลยกเปนสงประดษฐทท าหนาทปดเปดกระแสไฟฟาแตไมท าหนาทเรยงกระแส แตกสามารถจดวงจรใหท าหนาทควบคมมอเตอรหรอควบคมแรงดน แตรเลยมขอเสย คอ มช นสวนเคลอนไหวอยเสมอ ตรงปมทแตะกนจะเดงได ท าใหมการสกหรอมความสามารถใหกระแสไหลผานไดไมสงและมก าลงไฟฟาต าเนองจากคาเหนยวน าของขดลวดของรเลยท าใหปดเปดไมเรวพอและท าใหมเวลาแตกตางระหวางอนพต (input) กบเอาตพต (output) เพราะฉะนนเว ลาของการสวตชง (switching) จงชาอยในพสยของมลลวนาท ดงนนท าใหรเลยมความส าคญนอยลงและเรานยมใชไทรสเตอรเขาท าหนาทแทน โดยเหตผลตางๆ ทกลาวขางบนน ท าใหไทรสเตอรมบทบาทส าคญและเปนทนยมมากกวาสงประดษฐอนๆ ในการใชเปนสวตซสถ านะของแขง (solid state switch) ซงเปนหวใจส าคญในการควบคมมอเตอรและก าลงไฟฟาขนาดใหญ

3

1.1 ความส าคญของปญหา 1.1.1 ท าใหมแหลงจายกระแสตรงแรงสงแบบปรบคาแรงดนไดถง 0-540 V ไวใชงาน 1.1.2 กระแสจะเกดการเปลยนแปลงเมอโหลดเปลยนแปลง หรอกระแสจะลดลงเมอโหลด เพมขน 1.1.3 พฒนาการใชอปกรณ SCR (Solid state , Thyristor) กบงาน Converter

1.2 วตถประสงคของโครงงาน

1.3.1 สรางวงจร AC-DC Converter โดยใชแหลงจายไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส 1.3.2 สรางอปกรณทไดน าไปประยกตกบภาระ (Load) ทแรงดนสงกวา 310 Vdc 1.3.3 สามารถออกแบบแหลงจายไฟกระแสตรงทมแรงดนสงโดยใชแหลงจาย 3 เฟส

1.3 โครงสรางของโครงงาน

ภาพท 1.1 วงจรการท างานของโครงงาน

4

1.4 ขอบเขตของโครงงาน

1.4.1 สราง Converter AC-DC 3 เฟส ขนาดไมเกน 2KW 0-540 V

1.4.2 สรางวงจรจดชนวนควบคม Thyrister 6 ชด 1.4.3 ภาระ (Load) ทดสอบขนาด 1.5 KW ทประกอบดวยหลอดไฟ

1.5ประโยชนของโครงงาน

1.5.1 จายแรงดนไฟฟา DC ไดจาก 0-540 V 1.5.2 อ านวยความสะดวก ในการใชงานของผทตองการใชไฟฟากระแสตรงตามสถาน ทตางๆ 1.5.3 สามารถน าไปใชเกยวกบการควบคมอปกรณทใชแรงดนไฟฟา DC ได

5

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

2.1 ไทรสเตอร [1]

ไทรสเตอร (หรอ SCR ซงยอมาจาก Semiconductor Controlled Rectifiers) ซงเปนอปกรณทไดผลตและใชงานมาตงแตป ค.ศ 1957 ดงนน จงนบไดวา เกาแกมากตวหนง และนอกจากน ยงเปนอปกรณอเลกทรอนกสก าลง ชนดโซลดสเตต ทสามารถใชงานกบก าลงสงๆ และมโครงสรางเปนแบบ 4 ชน ส าหรบการน ากระแส สามารถกระท าได ดวยการควบคมทขวเกต และเมอกระแสทไหลมคาสงพอ กจะท าใหไทรสเตอรสามารถแลตซได แตเมอกระแสแอโนดไหลถงคาแลตซแลว ไทรสเตอรจะไมสามารถหยดน าไดดวยเกต ดงนนการน าไปใชงานกบก าลงสงๆ ของอปกรณนวศวกร หรอนกออกแบบ จะตองมพนความร และความช านาญทดพอ จงจะสามารถขบอปกรณดงกลาว ใหน าและหยดน าไดด และควรมวงจรสนบเบอรปองกนดวย ดงจะไดอธบายตอไป

2.2 โครงสรางเบองตนของไทรสเตอร ไทรสเตอร ไดแสดงถงโครงสรางการโดป โดยไดโดปสลบชนดกนระหวาง p กบ n รวมเปน 4 ชน รวมทงขนาดของความกวางโดยประมาณดวย ถาเปนไทรสเตอรก าลง สงๆ อาจตองใชแผนซลกอนทมขนาดเสนผาศนยกลางถง 10 เซนตเมตร ส าหรบโครงสรางเกต- แคโทด ม 2 รปแบบ คอ โครงสรางแบบแจกแจง (Distribute Gate) นยมผลตเปนไทรสเตอรขนาดใหญ ( เสนผานศนยกลาง เทากบ 10 เซนตเมตร) อกรปแบบไดแก โครงสรางเกตแบบอเลกโ ทรด นยมผลตเปนไทรสเตอรขนาดเลกส าหรบการขนรปเกตและแคโทดโดยทวๆ ไป สามารกระท าไดหลากหลาย ทงนขนอยกบขนาดของไทรสเตอร ความสามารถในการเพมอตรา di / dt ตลอดจนความเรวในการสวตช ซงไดจาการน าสญลกษณ ของไดโอด มาเพมขวท 3 ซงเปนเกต เพ อท าหนาทควบคมแรงดนและกระแส โครงสรางทแสดงดวยภาพตดขวางแนวตงของไทรสเตอร นน จะไดคลายกบทรานซสเตอรก าลงมาก (การแสดงทงความหนาแนนของพาหนะทโดปและความกวางของแตละ

6

ชน) คอ แคโทดและเกตของไทรสเตอรจะคลายกบอมตเตอรและเบสของทรานซสเตอรต ามล าดบ ส าหรบการหยดน าของไทรสเตอรก าลง บรเวณ n น ไดแกบรเวณ n ในคอลเลกเตอร นนเอง

2.3 การท างานของไทรสเตอร

2.3.1 การน ากระแส กระแสแอโนด IA จะมคาสงขน และเมอผลนนเกดขน ไทรสเตอรจะถงจดเรมทลาย

(Breakover) สดทาย เปนผลท าใหการท างา นของไทรสเตอร เขาสสถานะความตานทานเปนลบพรอมกบไดอตราขยายกระแส β ของทรานซสเตอรทงสองตว มคามากกวา 1 และในขณะทก าลงท างานในบรเวณการเปนลบ สถานะนคงจะไมคงท เนองจาก ทรานซสเตอรทงสอง ไดมการตอแบบวกกลบ (ปอนแบบวกลบ) การท างานในชวงน จงเกดขนอยางรวดเรว เพอท าใหไทรสเตอรท างานเขาสการน าอยางถาวร จากการสมประสทธการถายโอน α ตามขางบน จะเหนไดวา ถาหากคานมคามากขน เปนผลท าใหสถานะกนแรงดนไบแอสไปหนา หรอ VBO ลดลง

กลไกส าคญทท าให α เพมขนได คอ การเพมคาแรงดนแอโนด- แคโทด เพราะ เมอแรงดนดงกลาวนเพมขน จะท าใหบรเวณปลอดประจของรอยตอ J2 เคลอนทมงไปยงชน n1 พรอมกบเปนผลท าใหความกวางเบสของทรานซสเตอร p1n1p2 มคานอยลง ดงนน คา α pnp จงเพมขนในท านองเดยวกน ชนปลอดประจรอยตอ J2 ไดมงขยายไปชน p2 (บรเวณเบสของทรานซสเตอร npn) ดวย จงท าให α npn เพมขนไดเชนกน

จากการปอนกระแสเบสใหกบทรานซสเตอรก าลงชนด npn และ pnp ทไดมการปอนกลบแบบบวกจะเหนวา กระแสเบสดงกลาว กคอกระแสเกตของไทรสเตอรนนเอง ซงถาหากกระแสเกตคาบวกมคาเพยงพอดงนน จ านวนอเลกตรอนในไทรสเตอร กสามารถฉดขามรอยตอ J3 (ซงถกไบแอสไปหนา) ไปยงชนเบส p2 ของทรานซสเตอร npn ได และอเลกตรอนดงกลาว ยงสามารถแพรกระจายขามเบส p2 และรอยตอ J2 ไปยงชนเบส n1 ของทรานซสเตอร pnp ไดอกดวยอเลกตร อนในชน n1 เหลาน ไดท าใหเกดผล 2 อยาง ในเวลาเดยวกน คอ 1. ความกวางของชนปลอดประจของรอยตอ J2 มคามากขน เพราะประจอวกาศคาบวกทเกดจากการไอออนของตวให ไดไปทดแทนประจอวกาศคาลบของอเลกตรอนใหมคาเทากน และความกวางของชนปลอดประจดงกลาวนน ยงขยายตอไปยงชน n1 จงเปนผลท าใหความกวางของเบสทรานซสเตอร pnp ลดลง ดงนน α pnp มคาสงขน

7

2. พาหะขางมาก ( อเลกตรอน ) ทไดฉดเขาไปยงเบสของทรานซสเตอร pnp น ไดเปนสาเหตท าใหโฮลถกฉดไปยงชนเบสดวย (เพอรกษาประจอวกาศ มสภาพเปนกลาง ) โดยผานรอยตอเบสอมตเตอรของทรานซสเตอร pnp (รอยตอ p1n1) และโฮลทฉดนนยงแพรกระจายขามเบส และบรเวณปลอดประจรอยตอ J2 ของทรานซสเตอรก าลง npn มากขน (เพราะประจอวกาศบวกของโฮลไดไปกระแทกกบอเลกตรอนในชน n2) พรอมกบเกดปฏกรยาการวกกลบ และไดท าใหไทรสเตอรเขาสสถานะน า โดยกระแสจะไหลระหวางแอโนดและแคโทดเปนจ านวนมาก พรอมกบฉดเขาในเบสดวยจ านวนทท าใหทรานซสเตอรก าลงอมตวได โดยปราศจากกระแสเกตปอน และนคอปฏกรยาการเรมตนของการแลตซของไทรสเตอรนนเอง

2.3.2 การท างานของสถานการณน า ในขณะน ากระแส การฉดพาหะขางนอย ไดเกดขนในทรานซสเตอรทง 4 ชน อยางรนแรง ดงแสดงในภาพการกระจายของประจสะสมใน 4 ชน ตามภาพท 2.1 โดยรอยตอ J2 ถกไบแอสยอนกลบและในขณะเดยวกน

ความหนาแนนนองพาหะรวม

8

ภาพท 2.1 การแพรกระจายของพาหะขณะน ากระแสในไทรสเตอร ทรานซสเตอรในวงจรสมมลเกดการอมตว ในสภาพเชนนกระแสไบแอสไปหนา จะไหลเปนจ านวนมาก พรอมการท าใหเกดแรงดนตกครอมไบแอสไปหนา จ านวนเลกนอย เนองจากการมอดเลตความน าจ าเพาะ เกดขนเปนจ านวนมาก ดงรปการกระจายของประจสะสมใน ภาพ ท 2.1 ส าหรบแรงดนขณะน ากระแสโดยประมาณ สามารถค านวณไดจากสมการขางลางน

VAK (on) = V J1 - VJ2 + VJ3 + Vn (2.1)

ซง VJ3 แทน แรงดนไบแอสไปหนาของรอยตอ (ประมาณ 0.7 – 0.9 โวลต ) Vn- แทนแรงดนดนตกครอมบรเวณ n มคา 10-40 โวลต และจะไมข นกบกระแสทไหลผานอปกรณน สามารถค านวณไดโดยประมาณ ส าหรบแรงดน VAK (on) ในสมการท (2.1) จะไดคลายกบแรงดนขณะน าของไดโอดและขณะทความหนาแนนของแระแสมคามาก แรงดนขณะน านจะเพมขนตาม ทงน เนองจากการรวมตวใหมและการเคลอนงายมคาลดลง ดงไดอธบายมาแลวรวมทงผลทเกดขนจากคาความตานทานโอหมมกประสตดวย และผลดงกลาวทงหมดน คอ ความตานทานขณะน า

2.3.3 ขบวนการหยดน า การจะหยดน ากระแสของไทรสเตอร ดวยการตดแหลงจายปอนเกต ในขณะทไทรสเตอรนนก าลงน ากระแสในชวงแลตซ (Latch) ไมสามารถท าได นอกจากจะตองใชวงจรภายนอกมาชวยลดกระแสแอโนดใหต ากวากระแสคงไว ภายในระยะเวลาทไดก าหนดไวในเอกสารคมอ เทานน เพราะในระหวางเวลาดงกลาวน การท างานของทรานซสเตอรในวงจรสมมลไดถกดงดดใหออก

9

จากจดอมตว มายงบรเวณไวงาน สดทายจะตดการไหลของกร ะแสปอนกลบของทรานซสเตอรในวงจรสมมลไทรสเตอรใหหยดน าได ปกต กระแสเกตคาลบไมสามารถท าใหไทรสเตอรหยดน ากระแสได เพราะวา พนท บรเวณแคโทดโตกวาพนทเกต และการเกดไบแอสยอนกลบของรอยตอเกตแคโทด ( เบส -อมตเตอรของทรานซสเตอร npn) ทมสาเหตมาจากกระแสเกตคาลบ สามารถเกดขนไดเพยงบางสวนเทานน ดงแสดงในภาพท 2.5 หลงจากนนแรงดนตกครอมดานขางของบรเวณ p2 ไดผลกดนใหกระแสคราวลงคไหลไปยงจดศนยกลางของแคโทดเปนจ านวนมาก เหมอนกบกระแสอมเตอรคราวดงลทเกดขนในทรานซสเตอรก าลงขณะหยดน ากระแส จงท าใหกระแสแอโนดไหลผานจดศนยกลางแคโทดมากขน พรอมกบยงรกษาใหรอยตอ เกต-แคโทด ถกไบแอสไปหนาตอไป พรอมกบท าลายกระแสเกตคาลบทปอนเขามาใหหมดไปดวย

2.4 คณลกษณะการสวตซ

2.4.1 ทรานเซยนตขณะน ากระแสและการควบคม di/dt ใหมคาภายในก าหนด ทรานเซยนตการสวตซของไทรสเตอร สามารถเขาใจงาย ถาหากน าวงจรตาม ภาพ ท 2.2 มาพจารณา ซงเปนวงจรควบคมการเรยงกระแสแบบหลายเฟสอยางงาย นนเอง และการน ากระแสของไทรสเตอรแตละตว จะส าเรจไดตองปอนกระแสเกตเปนรปคลนพลลดวยขนาด ตามทไดก าหนดไวกบเกตดงภาพท 2.3 และถากระแสเกตไดเรมตนปอนใหกบไทรสเตอร TA ในภาพท 2.2 ทเวลา t0 ดงนน แรงดนเฟส A ทเวลา t0 นจะตองมคามากกวา 2 เฟส ทเหลอ ส าหรบผลลพธของรปคลนกระแสแอโนด และแรงดนแอโนด-แคโทด จะไดตามภาพท 2.3 โดยกระแสแอโนด จะเพมขนด วยอตราพกด diF / dt อยางคงทได ถาหากวงจรนถกกระท าจากวงจร

10

0

AV VB VC

t

VA

VB

VC

AT

TB

TC

Io

ภาพท 2.2 วงจรควบคมการเรยงกระแส แบบหลายเฟส โดยใชไทรสเตอรภายนอก เชน คาการเหนยวน าประปรายของวงจร หรอ เนองจาก เวลาการสวตซของอปกรณก าลงตวอนๆ ส าหรบชวงเวลาการสวตซ ใดๆ สามารถก าหนดรวมกนได 3 ชวง คอ เวลาหนวงการน ากระแส หรอ td (on) เวลาชวงขน หรอ t1 และเวลาการแพรของพลาสมา หรอ tps

11

ภาพท 2.3 ภาพคลนแรงดนและกระแสระหวางการน ากระแส

2.4.2 ทรานเซยนตขณะหยดน ากระแส การหยดน าของไทรสเตอร จ าเปนตองท าใหไทรสเตอรตวนน ถกไบแอสยอนกลบจากวงจร ภายนอกในเวลาทสนกอน เชน การหยดน ากระแสของไทรสเตอร TA ในภาพท 2.2 ซงเกดขนไดเมอไทรสเตอร TB ตองน ากระแสกอน โดย TB จะน ากระแสไดเมอแรงดนในเฟส B มคามากกวาเฟส A พรอมกบ ท าใหไทรสเตอร TA ถกไบแอสยอนกลบและหยดน ากระแสไดและในไมชาไทรสเตอร TB กจะน ากระแสไดเตมรปแบบการน าขอสงเกต จะเหนไดวา ชวงเวลาการน ากระแสของไทรสเตอร จะสนกวาชวงเวลาหยดน ากระแส อยางไรกตาม กระแสจะไมสลบการไหลจากไทรสเตอร TA เปน TB ทนททนใด แตจะสลบหลงจากเวลาการน ากระแสไดถกยดออกไป ดงแสดงใน ภาพ ท 2.5 ซงเปนรปคลนของไทรสเตอร TA ทเกดจากผลของวงจรภายนอก แลวท าใหกระแสไทรสเตอร TA น เรมลดคาลงทเวล า t = 0 ดวยอตราพกด diR / dt ทคงท และวธการหยดน า จะไดคลายกบการหยดน ากระแสของไดโอดขณะทกระแสลดลง พาหะในสวนทเพมขนในบรเวณทง 4 ชนของไทรสเตอรกไดลดลงจากคานดวย ดงการแพรกระจายพาหะในภาพท 2.1 ในขณะทเวลายงคงด าเนนตอไป การไหลข องกระแส กไดลดลงอยางตอเนอง และผานจดตดศนยทเวลาท t1 แลวมงสคาลบ ดงแสดงใน ภาพ ท 2.4 ในขณะน แรงดนครอมไทรสเตอรไดลดลงเหลอเพยงเลกนอยจนกระทงรอยตอ J1 หรอ J3 ไดถกไบแอสยอนกลบ (การไบแอสยอนกลบ

12

จะยงไมเกดขนทนใด จนกวาคาความหนาแนนของพาหะในสวนทเพมตรงรอยตอ ลดลงเปนศนย ) โดยปกตรอยตอ J3 จะถกไบแอสยอนกลบกอนเวลา t2 ดงแสดงใน ภาพ ท 2.5 หลงจากนน อาจเขาสสถานการณเบรกดาวนอะวาลานซได เมอแรงดนแอโนด-แคโทดมคาเปนลบมากขน เพราะในชน n2 และ p2 ไดมการโดปอยางมาก จงท าใหความสามารถในการปดกนแรงดนยอนกลบของรอยตอนมคาไมมากพอ (เฉลยประมาณ 20-30 โวลต)

ภาพท 2.4 การปอนกระแสเกตดวยคาเรมตนมากๆ เพอเพมพนทเรมตนการน า ของไทรสเตอรใหม

คามากตามสดทาย ลดเวลาในการน ากระแสได

เนองจากการกระจายของพาหะในสวนทเพมในไทรสเตอร ไดสนสดลงทเวลา t2 จงท าใหกระแสคาลบนไมมพาหะในสวนทเพมคอยสนบสนน ดงนน กระแสคาลบทเวลา t2 จงเกดเปนคายอดสงสด หรอกระแส Irr หลงจากนน (หลง t2)กระแสคาลบนกจะถดถอยไปสศนยในขณะเดยวกน ( ทเวลา t2) เมอพาหะในสวนทเพมในรอยตอ J3 มคาลดลงเปนศนยรอยตอน กจะกลบสสภาพยอนกลบ พรอมกบท าใหแรงดนแอโนด (–) แคโทดเรมตนเกดคาลบขนอยางตอเนอง จนกระทงคาพงสงดวนคาเทากบ V REV = VB - VA พรอมกบเปนผลไปกระท ากบไทรสเตอร TA ละส าหรบแรงดนทพงสงเกดขนเนองจากการเหนยวน าของกระแสแอโนดทไดถดถอยจาก Irr ไปสศนยอยางรวดเรว เหมอนกบทไดอธบายมาแลว ในไดโอดก าลง

2.4.3 เวลาหยดน ากระแสและการควบคมอตรา dVF / dt ใหมคาภายในก าหนด ในกรณทเปนไดโอดก าลง คาบทรานเซยนตของการฟนตวยอนกลบ ไดถกก าหนดใหมคาตงแตเรมตนยอนกลบ ไปจนกระทงถงคาทไดลดลงเหลอ เทากบ Irr/4 หรอ Irr/10 หรอชวงเวลา t3

13

ยงคงมคาหลงเหลออยภายในบรเวณ n1 และ p2 ของไทรสเตอร ซงถาหากแรงดนไบแอสไปหนาถกปอนเขามาใหกบไทรสเตอรดวยพกด dVF/dt ทไดก าหนดไวในเอกสารคมอ อกครง ดงแสดงในภาพท 2.6 ดงนน พลสการถดถอยของกระแสไปหนาทเกดการกระแสฟนตวไปหนาจะไหลได ถาหากพาหะในสวนทเพมยงคงมคาดงไดกลาวมาแลว และทนใดนน กจะเกดการรวมตวกนใหมภายในอกครง พรอมกบถกกวาดออกไปดวยแรงดนไบแอสไปหนาทไดเพมขนน พลสกระแสฟนตวไปหนา อาจมผลคลายกบการนเกตดวยรปคลนพลส คอ ถากระแสฟนตวไปหนามคามากพอ อาจท าใหไทรสเตอร สามารถน ากระแสโดยไมไดตงใจได ทงนเนองจาก เมอกระแสฟนตวไปหนามคามากขน จะเปนผลท าใหกระแสคายอดฟนตวไปหนา มคามากขนตามส าหรบการปองกนไมใหเกดการน ากระแสโดยไมตงใจน สามารถท าได 2 ประการ คอ

ภาพท 2.5 ภาพคลนแรงดนและกระแสไทรสเตอร ระหวางการหยดน ากระแส

14

โดยแรงดนกนไปหนาตองไมตกครอมไทรสเตอรกอน จนกวาจะถ งเวลาการฟนตว หรอ tq ทไดก าหนด และอตราพกดของการเพมขนของแรงดนไปหนา หรอ dVF / dt ตองตงคาไวใหต ากวาคาทไดก าหนดไวในเอกสารคมอ 1. เวลาทไทรสเตอรก าลงปดกน แรงดนยอยกลบตองมคามากกวาเวลาท t3 ดวยเหตนเอง บรษทผผลต จงตองมการก าหนดเวลาดงกลาวน ดวยคา tq ใดๆ และเปนเวลาต าสดทไทรสเตอรนน ควรอยในสถานะปดกนกอน ทแรงดนไปหนาจะถกปอนอกครง 2. อตราการเพมขนของแรงดนไปหนาในครงตอไป ควรม คาต ากวาบรษทผผลตระบไวปกตอตรา dVF/dt น จะเปนขอม ลส าคญทท าใหเกดกระแสไหลทะลบรเวณปลอดประจ (ซงเปรยบเสมอนเปนตวเกบประจ) ในบรเวณรอยตอ J2 ถากระแสน [ความจรง กคอกระแสทเกดจาก CJ2 (dVF / dt) มคามากกวากระแสจดเรมทลาย IBO ไทรสเตอรอาจน ากระแสได ดงนน อตรา dVF/dt จงตองก าหนดใหนอยกวาคาตามสมการขางลาง]

ภาพท 2.6 ผลของกระแสฟนตวไปหนา ทเกดจากการปอนแรงดนไปหนา จะไปตกครอมไทรสเตอร อกครง กอนเวลาฟนตวทไดก าหนดไว ดงนน ถาหากกระแสฟนตวไปหนามคามาก เกนไป อาจเปนผลท าใหไทรสเตอรน ากระแสได

2max J

BOF

C

I

dt

dV

(2.2)

15

เมอ dVF / dt มคาสงสด อาจมคาตงแต 100 โวลตตอไมโครวนาท ซงจะเหมาะสมกบการน าไปใชงานในความถต า ไดแก การควบคมเฟส ไปจนเปน 1,000 โวลต /ไมโครวนาท หรอถามคามากกวาน กจะเหมาะสมกบวงจรอนเวอรเตอรความถสง

2.5 การควบคมอตรา di / dt และ dVF / dt

2.5.1 การควบคมอตรา di / dt การท าใหอตรา di/dt มคาภายใตขอก าหนด สามารถท าไดดวยการเพมพนทการน าแคโทดขณะเรมตนน ากระแสใหมคามากขน และการเพมพนทการน าแคโทดใหมากขน สามารถท า ไดดวยการเพมกระแสเกตใหกบไทรสเตอร และเคยกลาวมาแลว ส าหรบวงจรเกตทปอนดวยกระแสสงๆจะไมเปนทนยม แตจะมวธหนง ซงเปนทนยมและดมาก คอการใชไทรสเตอรไพลอตเปนตวปอนกระแสสงๆ ดงแสดงในภาพท 2.7 โดยโครงสรางของไทรสเตอรไพลอตนนยงเปนซ ลกอนแบบแผนบาง เชนเดยวกบไทรสเตอรหลก การพฒนารปแบบไทรสเตอรใหท างานไดเรวขน สามารถท าได ดวยการแกไข ทโครงสรางเกต – แคโท ด ใหแคโทดมขนาดเลกลง พรอมกบ มพนทบางสวนผสมเขากบเกต เหมอนกบโครงสรางของเบส–อมตเตอร ในทรานซสเตอรก าลงมาก กา รวางเกต – แคโทด รวมกน ไดใชรปทรงแบบเรขาทซบซอนหลากหลาย ดงนนท าใหพนทในบรเวณรอบๆ เกต –แคโทด มคา ทมากขน จงเปนสาเหตท าใหมพนทเรมตนของการน ากระแสมากขนตาม สดทาย ท าใหคาความสามารถของอปกรณทกระท าตออตรา di/dt ดขน

A

K

G

G

A

K

(a) (b)

16

ภาพท 2.7 การแกไขวงจรใหไทรสเตอรน าและหยดน า ไดเรวขน a. การใชไทรสเตอรไพลอตปอนเกต ใหกบไทรสเตอรหลก

b. การท าใหไทรสเตอรหยดน ากระแสไดเรวขนดวยวธ Gate Assisted Turn-off Thyristors หรอ Gatts

การน ามาใชงานของไทรสเตอรทมโครงสรางแบบเกต -แคโทดรวมกน (Interdigitated Gate-Cathode Structure) สามารถท าใหเวลาในการหยดน ากระแสสนลง เพราะถาเปนไทรสเตอรทมพนทแคโทดมาก จะเปนผลท าใหบรเวณรอบๆ เกต -แคโทดมคานอยลง จงท าใหการท างานดวยการควบคมเฟสยงคงด าเนนตอไป ดงนนกระแสคาลบ จงไมสามารถท าใหอปกรณหยดน ากระแสไดดงอธบายมาแลวในตอนตนๆ อยางไรกตาม ถาเกต -แคโทดของไทรสเตอร มโครงสรางแบบรวมกน จะไดบรเวณกงกลางของแคโทด อยไมหางไกลจากขอบของเกต -แคโทด จงเปนผลใหปรมาณการไหลของกระแสในบรเวณกงกลางแคโทด ลดคาความหนาแนนลง ไดมาก ดงนน กระแสคาลบสามารถไหลผานได และมคามาก ขน พรอมกบท าใหคาประจทเกบไวในบรเวณ n2 และ p2 ถกกวาดออกไป สดทายไดเวลาในการหยดกระแสสนลง ปกตไทรสเตอรทมโครงสรางแบบเกต -แคโทดรวมกนมากๆ (Highly Interdigitated Gate-Cathode Stucture) มกนยมขบดวยวงจรไทรสเตอรไพลอต แตตอมาวงจรน ไดถ กดดแปลง โดยการน าไดโอดตอรวมอก 1 ตว ดงแสดงในภาพท 2.7 b เพอชวยการหยดน า เพราะ ขณะทยงไมตอไดโอดเขาไป ไทรสเตอรไพลอตจะกนกระแสคาลบไว ท าใหกระแสเกตคาลบน ไมสามารถดงมาจากไทรสเตอรหลกได สดทาย ไดเวลาการหยดน ายาว ดงนน วงจรทไดแสดง ดงภาพท 2.12b ซงประกอบดวยไทรสเตอรไพลอต , ไดโอด และไทรสเตอรทมโครงสรางเกต -แคโทดแบบรวมกนมากๆ จงมชอเรยกวา ไทรสเตอรชวยหยดน า (A Gate-Assisted Turn-Off Thyristors, GATTs) และถงแมวาขวแอโนด-แคโทดของอปกรณน ไดถกไบแอสยอนกลบเพอท าใ หหยดน ากตาม แตวงจรตามภาพท 2.12b กสามารถน าใชงานได ส าหรบการหยดน าดวยเวลา 10 ไมโครวนาท หรอนอยกวาวงจรดงกลาว กสามารถใชงานไดกบอปกรณทมแรงดนกนไบแอสไปหนาเทากบ 2,000 โวลตและกระแสการน า เทากบ 1,000 แอมป ถง 2,000 แอมป ได รวมถงควา มถการสวตซดวยซง เทากบ 10 กโลเฮรตซ

17

บทท 3 การออกแบบโครงงาน

จากทฤษฎทไดกลาวมาขางตนแลวนน สามารถน ามาออกแบบในการท าโครงงาน คอ น าคอนเวอรเตอร (Converter) มาเปลยนไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส เปนไฟฟากระแสตรง

3.1 ประเภทของคอนเวอรเตอรและการน าไปใชงาน [1] การน าคอนเวอรเตอรไปใชงาน สามารถจดแบง ตามประเภทการใชงาน ได 5 ประเภทดวยกนซงไดกลาวดงตอไปน

3.1.1 การเปลยนไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรง ในการใช เอส ซ อาร ท าหนาทเปลยนไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรงจะสามารถเปลยนแรงดนไฟฟาทจายใหกบโหลดได การน าไปใชงาน เชน

- เปนแหลงไฟฟากระแสตรง ทสามารถควบคมแรงดนไฟฟากระแสใหคงท - ใชเปนเครองชวยเดนเครองและควบคมความเรวของมอเตอรไฟฟากระแสตรง - ควบคมแรงดนไฟฟาแกเครองก าเนดไฟฟา

3.1.2 การเปลยนแรงดนไฟฟากระแสสลบโดยการควบคมเฟส ในการนจะควบคมเอส ซ อารใหน ากระแสไมครบลกคลนของแหลงจายไฟกระแสสลบ การน าไปใชงาน เชน

- ควบคมความรอนทจายออกจากฮทเตอร (Heater) - ใชเปนเครองชวยเดนและควบคมความเรวมอเตอรไฟฟากระแสสลบ

3.1.3 การเปลยนแรงดนไฟฟากระแสตรงโดยวธการชอปเปอร [2] เปนการจายไฟโดยการเปดปดไฟจากแหลงจายไฟทจายใหกบโหลด ซงแรงดนทโหลดจะ

เปนลกษณะของพลส การควบคมแรงดนทจายใหกบโหลดสามา รถควบคมโดยการเปลยนแปลงความถ หรอเปลยนความกวางของพลส การน าไปใชงาน เชน

- แหลงจายไฟฟากระแสตรง

18

- ขบเคลอนมอเตอรกระแสตรง โดยจะเปนเครองชวยเดนเครองแทนการใชตวความตานทานและควบคมความเรวไดอยางตอเนอง

3.1.4 การเปลยนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ [3] การเปลยนแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบโดยวธการอนเวอรเตอร

(Inverters) การน าไปใชงาน เชน - แหลงจายไฟฟากระแสสลบทมแรงดนและความถคงท เชน ใชเปนระบบจาย

แรงดนไฟฟาส ารอง ในกรณทไมตองการใหมการหยดชะงกของแหลงจายไฟกระแสสลบ - ขบเคลอนมอเตอรกระแสสลบ โดยสามารถควบคมความเรวจากการเปลยนแปลง

ความถ และแรงดนไฟฟาทจายเขามอเตอร - ระบบสงไฟฟาแรงสงกระแสตรง - เตาถลงเหลกชนดเหนยวน าโดยความถสง

3.1.5 การเปลยนแปลงความถของไฟฟากระแสสลบ การเปลยนแปลงความถของไฟฟากระแสสลบโดยทางออม ไดแก การเปลยนแปลงไฟฟา

กระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรง เพอจายใหวงจรอนเวอรเตอร เพอเปลยนความถตามตองการ

3.2 วงจรเรยงกระแส 3 เฟสทควบคมเตมบรดจ

วงจรเรยงกระแส 3 เฟส เปนคลนทควบคมเตมบรดจน ประกอบไปดวยไทรสเตอรทงหมด จ านวน 6 ตว ดงแสดงในภาพท 3.1 โดยทไทรสเตอรแตละคจะท างานพรอมกนตามล าดบการปอนสญญาณจดชนวนเกท ดงแสดงในภาพท 3.2

ภาพท 3.1 วงจรเรยงกระแส 3 เฟส ทควบคมเตมบรดจ

19

ภาพท 3.2 แสดงภาพคลนแรงดนระหวางสายและล าดบของสญญาณจดชนวนเกทของไทรสเตอร

จากภาพท 3.2 จะพบวาล าด บขนการจดชนวนเกทของไทรสเตอรทง 6 ตวจะ เปนไปตามล าดบนคอ (พจารณาทมม α =0

0 ) ไทรสเตอร 6 และ 1 ท างานทมม α = 00

ไทรสเตอร 1 และ 2 ท างานทมม α = 600

ไทรสเตอร 2 และ 3 ท างานทมม α = 1200

ไทรสเตอร 3 และ 4 ท างานทมม α = 1800

ไทรสเตอร 4 และ 5 ท างานทมม α = 2400

ไทรสเตอร 5 และ 6 ท างานทมม α = 3000

ไทรสเตอร 6 และ 1 ท างานทมม α = 3600 จะเหนวาทมมจดชนวน α = 00 ไทรสเตอรแตละตวจะน ากระแสเปนมมเทากบ 600 และท

มม α โตขน จะท าใหมมในการน ากระแสลดลง

3.2.1 เมอโหลดเปนตวตานทาน การท างานของวงจรเมอโหลดเปนตวตานทานเพย งอยางเดยว ใหพจารณาในภาพท 3.3

และรปคลนแรงดนตกครอมโหลด (V0) และกระแสไหลผานโหลด (I0)

20

ภาพท 3.3 วงจรควบคมเตมบรดจเมอโหลดเปนตวตานทานตานทาน

ภาพท 3.4 ภาพคลนแรงดนตกครอมโหลดและกระแสทไหลผานโหลด

21

จะเหนวารปคลนแรงดนตกครอมโหลด (V0) จะปรากฏเมอมม α มคาระหวาง 00 ถง 1200 เทานน และทมมจดชนวนเกททมม α มคาระหวาง 00 ถง 600 (00 < α < 600 ) กระแสโหลดจะไหลตอเนอง แตถาจดเกททมม α มากกวา 600 แตไมเกน 1200 (600 < α < 1200 ) กระแสโหลดจะไหลไมตอเนอง ท าใหการพจารณาหาสมการแรงดนตกครอมโหลดเกดขน 2 กรณ ก. เมอจดขนวนเกททมม(00 < α < 600 ) สมการค านวณคาแรงดนไฟฟาเฉลยทโหลด คอ

o(avg)V = α+

2

π

α+6

π

L2-L1 t d V π2

6ω

= α+

2

π

α+6

π

m t d )6

π+tsin( V3

π

3ωω

= α+

2

π

α+6

π

L(M)

6

π+tcos

π

3Vω

o(avg)V = ] [cosπ

V 33αm (3.1)

สมการค านวณ หาคาแรงดนไฟฟา อาร .เอม.เอส ทโหลด คอ

o(rms)V = 2

π

α+6

π

22

m t d 6

π+tsinV3

2π

6ωω

o(rms)V =

α2 cos

π4

33+

2

1V3 m (3.2)

ข. เมอจดชนวนเกททมม (600 < α < 1200 )

สมการค านวณคาแรงดนไฟฟาเฉลยทโหลด คอ

o(avg)V = 6

5π

α+6

π

m t d )6

π+tsin( V3

2π

6ωω

22

= α+

6

5π

α+6

π

(m)

6

π+tcos-

π

V33ω

o(avg)V =

α+

3

π cos+1

π

V 33 m (3.3)

สมการค านวณหาคาแรงดนไฟฟา อาร .เอม.เอส. ทโหลด คอ

o(rms)V =

6

π5

α6

π

22

m t d 6

πtsin V3

π2

6ωω

2

o(rms)V = 6

π5

α+6

π

22

m t d 6

π+tsin 3V

π2

6ωω

= 6

π5

α+6

π

22

m t d 6

π+tsin

π2

18Vωω

= td 6

πt cos2-1

π4

18Vωω

6

π5

α+6

π

2

m

= 6

π5

α+6

π

6

π5

α+6

π

2

m t d 6

π+t2 cos -t d

π2

9Vωωω

= α+

6

π5

α+6

π

2

m

6

π+tω 2sin

2

1-α-

6

π-

6

π5

π2

9V

=

2sin -]

66

52[sin

2

1--

3

2

2

9V2

m

]

6

π++

6

π[ α

=

]+

3

π[ 2sin -2πsin

2

1--

3

2π

2π

9Vαα

2

m

=

]

3

2πsin2+cos2

3

2π[sin-

2

1--

3

2π

2π

9Vααα

2

m

=

ααα sin2

2

1+cos2

2

3

2

1+-

3

2π

2π

9V2

m

23

o(rms)V = ααα sin2+cos234

1+-

3

2π

2π

3Vm (3.4)

หมายเหต VL1-L2 คอ แรงดนระหวางสาย (Line-To-Line) Vm คอ แรงดนสงสดระหวางเฟส (Line-To-Nutral)

3.2.2 เมอโหลดเปนตวเหนยวน า กรณโหลดเปนตวเหนยวน าน รวมถงเมอโหลดเปนตวตานทานและตวเหนยวน าทมคา αL สงมาก ๆ (αL >> R) อกดวย ซงลกษณะการควบคมวงจรดงกลาวจะแตกตางจากกรณโหลดเปนตวตานทาน กลาวคอ เมอจดชนวนเกททมม α มากกวา 600 จะเกดรปคลนดานลบตกครอมโหลดและเมอมม α มคามากกวา 900 จะท าใหแรงดนไฟฟาเฉลยทโหลดมคาเปนศนย ลกษณะของวงจรเมอโหลดเปนตวเหนยวน า หรอตวตานทานและตวเหนยวน า แสดงในภาพท 3.5 และรป คลนกระแสและแรงดนขาออกของวงจร แสดงในภาพท 3.6 และ 3.7

ภาพท 3.5 วงจรเรยงกระแส 3 เฟส ทควบคมเตมบรดจเมอโหลดเปนตวเหนยวน าหรอตวตานทาน และตวเหนยวน า

24

ภาพท 3.6 รปคลนแรงดนตกครอมโหลดและกระแสโหลดเมอโหลดเปนตวเหนยวน าและมม จดชนวนเกทท α = 00 , 300 , 600 และ 900

ภาพท 3.7 รปคลนแรงดนตกครอมโหลดและกระแสโหลดเมอโหลดเปนตวเหนยวน าและจดชนวน เกททมม α = 00 , 300 , 600 และ 900

25

จะเหนวารปคลนกระแสโหลดจะไหลอยางตอเนอง เมอมมจดชนวนมคาระหวาง 00 ถง 900 เทานน (00 < α < 90o ) และถาจดชนวนเกทเกนกวามม 900 จะท าใหแรงดนไฟฟาเฉลยทโหลดมคาเปนศนย และลกษณะการไหลของกระแสเมอมม α โตกวา 900 จะไหลอยางไม ตอเนอง สมการการค านวณหาคาแรงดนไฟฟาทโหลดเกดขน 2 กรณ คอ

ก. เมอจดชนวนเกททมม ( 00 < α < 90o ) กระแสโหลดไหลอยางตอเนองสมการแรงดนไฟฟาเฉลย คอ

o(avg)V = t d 6

π+tsin V3

2π

6ωω

α+2

π

α+6

π

m

= α+

2

π

α+6

π

m

6

π+tcos-

π

V33ω

o(avg)V = ] [cosπ

V33αm (3.5)

สมการแรงดนไฟฟ า อาร .เอม.เอส คอ

o(rms)V = t d 6

π+tsin V3

2π

6ωω

α+2

π

α+6

π

2

m

o(rms)V =

α cos2

4π

33+

2

1V3 m (3.6)

ข. เมอจดชนวนเกททมม ( 900 < α < 120o ) กระแสโหลดไหลไมตอเนองสมการแรงดนไฟฟาเฉลย คอ

o(avg)V = t d 6

π+tsin V3

π2

6ωω

6

π5

α+6

π

m

o(avg)V = 0 (3.7)

3.3 วงจรสรางสญญาณขบเกท ในปจจบนจะนยมใช chip หรอ IC สรางวงจรจดฉนวน IC ทนยมใชมากทสดคอ TCA 785 ดงจะอธบายตอไปน

26

3.3.1 คณสมบตของ TCA 785 คณสมบตของ TCA 785 เปนวงจรรวมเบอร TCA 785 ผลตโดยบรษท Siemens ประเทศสหพนธรฐเยอรมน ใชในงานควบคมเฟสโดยเฉพาะ หรอใชไดกบวงจร Line Commutated Converter ใชไดกบระบบไฟฟา 1 เฟส และ 3 เฟส สามารปรบปรงมม จดชนวนเกทไดตงแต 0 องศา ถง 180 องศา และสามารถสรางลกษณะของพลสไดหลายรปแบบ ตามลกษณะของโหลด เชน Single shot pulse เปนตน ใชงานไดดในยานความถระหวาง 10 Hz ถง 500 Hz ตองการไฟเลยงกระแสตรงขนาด 8 Vdc ถง 18 Vdc ใชงานไดดในยานอณหภม 25 องศา C ถง +85 องศา C กนกระแสไฟฟาประมาณ 4.5 mA 10 mA อนเตอรเฟสไ ดโดยตรงกบออจกเกททใชแรงดน +15 Vdc (เชน CMOS) สามารถจายกระแสไฟฟาดา นออกของวงจรทขา 14 และ 15 ไดประมาณ 250 mA สญญาณดานออก มทงแบบปกตและแบบกลบสญญาณม Inhibit Function ควบคมการก าเนดสญญาณ และสามารถใชงานในลกษณะ Zero crossing ไดดวย

3.3.2 คณลกษณะการท างานของ TCA 785 การท างานของวงจรรวม TCA 785 พจารณาแผนภาพกรอบแสดงโครงสรางภายในของ TCA 785 ซงเปนวงจรรวมแบบ LSI ม 16 ขา บรรจแบบตวถงพลาสตกดงรป 3.8 จะเหนวาขา 16 คอ +Vs รบแรงดนไบแอสในยาน +8 Vdc ถง +18 Vdc โดยขา 1 เปนจดดน (Ground) แรง ดนควบคมภายในเปนแรงดนอางองคอ Vref = 3.1 โวลท วดไดทขา 8 โดยตว C8 ท าหนาทปองกนสญญาณรบกวน ขา 5 คอ ขาทรบแรงดนซงโครไนซ (Vsyn) ซงเปนแรงดนไฟสลบจากแปลงจายไฟสลบทตอกบวงจรภาคก าลง โดยตอนวตรอนกบขา 1, R9 คอตวตานทานสรางสญญาณลาดเอยงและ C10 คอ ตวเกบประจสญญาณลาดเอยงตอกบขา 9 และขา 10 ตามล าดบ คาของ C10 มคาในยาน 500 pF ถง 1 µF และ R9 มคาเหมาะสมในยาน 3 ถง 300 กโลโอหม จากภาพท 3.8 แสดงใหเหนการท างานของ TCA 785 โดยการควบคมแรงดน ภายใน Vref = 3.1 โวลท ดงนนตวพารามเตอร สวนใหญจะขนอยกบแรงดน DC. Supply และความกวางขวางของแรงดนชวงยนยอมเปน Us = 8 ถง 18 โวลท ขวของไฟฟาบวกจะตออยกบขา 16 และขวลบจะตอกบขา 1 (Ground) กระแสทใชงาน (No Load) จะมคาถง 10 mA เอาทพทของการควบคมแรงดน Vref =3.1 โวลท และใหรายละเอยดทขา 8 โดยตอความตานทาน DC.Coupling ทภายในปองกน Noise ท าใหดขนโดยใช Holding คาปาซเตอร C8 สามารถตอเขากบกราวดทน (ระดบแรงดนอางอง)

27

ในวงจรการเปลยนไฟฟากระแสสลบเปนกระแ สตรงตามตองการทวไปแลวชนดของอปกรณ TCA 785 ชนดของจดทมการขนานในรปแบบของการควบคมตามเงอนไขในทกๆ เฟสและการควบคมแตละขาใหด สญญาณของ Syncronizin Usyn เปนการแสดงใหเหนจากแรงดนของการใช เอ ซ โดยผานความตานทานคามาก Usyn จะมการตออยกบขา 5 และกราวดตออยกบขา 1

ภาพท 3.8 Block Diagram TCA 785

การ Synchronizing เปนการปองกนการตอบสนองสงสดของ Zero crossing การปองกนโดยใชหนวยความจ า ซงใชในการควบคมการก าเนดของคลนฟนเลอยโดยทผานมาสวนใหญจะประกอบดวยกระแสคงทจากแหลงก าเนด Iconst โดยประจภายนอกคาปาซเตอร C10 จะมคาอยระหวาง 500 pF ถง 1 µF ซงเราทราบอยแลววาสญญาณฟนเลอนมคามากขนหลายเทาขนอยกบ

28

และคาสงสดและคาต าสดของ I0 ยงคงไมเปลยนแปลงกระแส Iconst จะถกปรบโดยความตานทานภายนอก R9 และ RR เทากบ 3 ถง 300 กโลโอหม โดยผานขา 9 วงจร RC R9,C10 จะท าใหความหมายของสภาวะของแรงดนฟนเลอย U1 สญญาณ Ramp จะเรมโดยทศนย ตดกบแรงดน Sync และบางสงทไดกลาวมา โดยการคายประจ Ramp คาปาซเตอร C10 โดยผานทรานซสเตอรใหคายประจภายในวงจรลอจกของหนวยความ จ า Sync จะท าหนาทเปนการปองกนเอาทพทมคาเปน โดยเฉพาะการคายประจทตวนอยางสมบรณของ C10 นเปนความส าคญเมอเราใชไอซ TCA785 อาง Zero crossing switch และการเปลยนความกวางของพลส แรงดนซงไหลท C10 จะไมมผลตอการควบคมของไอซ TCA 785 และในทางเดยวกน นจะเปนการควบคมแรงดนทแหลงจาย (Supply) ในกรณของการมคลนรบกวนจะตองเพม Op-amp ใหกบตวไอซ และในขณะเดยวกนนนเมอท าการควบคมแรงดนไมใหเกดการรวไหล จะไดรบการควบคมเฟส หรอ 180 องศาและจะประกอบดวย (เตมคลน) ทกๆ การควบคมแรงดน ซงแรงดนรวไหลมคาต าและมคาเขาใกล 0 โวลท การควบคมแรงดนไฟฟากระแสตรง U12 ทท าการตออยกบขา 11 (ดวยกราวดขา 1) ซงการควบคมโดยการเปรยบเทยบของ Comparator จะท าการควบคมแรงดนไฟฟากระแสตรงและแรงดนฟนเลอย U10 จะท าการควบคมแรงดน U11 ให Output pulse (บวกหรอกราวด ) โดยวธการเชอมโยง (ภาพท 3.9)

29

ภาพท 3.9 แสดงภาพคลนสญญาณทขาตางๆ ของ TCA

เอาทพทสวนใหญ Q1 (ขาท 14) และ Q2 (ขาท 15) จะไดรบโดยวธการของ Emitter follower จะมคาสงสด 250 mA มนจะเปนการจายใหกบ Half-wave ทมขวเหมอนกบ Q2 ในขวบวกของแรงดน Sync Q2 จะท าการปลอยพลส เฉพาะครงลบเทานน Pulse Diration จะมคาประมาณ 30 S (Pulse ซงปราศจากการตอกบขา 12) มนจะเปนอสระโดยคาปาซเตอรนจะตอภายนอก C12 ถาอนพทของทรกเกอร เขาทขา 12 ถกลดวงจรกบกราวด ความกวางของพลส = 180 องศา (Long Pulse) เอาทพท ของ Q1 (ทขา 4) และ Q2 (ขา 2) Open collector จะท าใหเหมอนกบขอมลคอสงสด 10 mA สญญาณสามารถไดทงคของเอาทพท เมอความตานทานของ collector R4 และ R2 (ประมาณ 15 กโลโอหม) จะตองถกกระท าระหวางเอาทพท และขวบวกสญญาณทออกมาพจารณาไดจากสญญาณทมลกษณะกลบกนของ Q1 และ Q2 การลดทอนของพลส ( เอาทพททออกไปยงขวบวก) มคาประมาณ 30 S

30

ถาจดทรกเกอร ถกตอเขากบกราวด ตามความกวางของ Pulse Output ไปยงขวบวกของ 180 องศา (Long Pulse switching) จะเกดความถมากแตละเอาทพท ของ Qu (ขา 3) Qz (ขา 7) เปนตวท าใหก าเนด Open collector การไดรบสญญาณ Collector จาก R3 และ R7 เปนสงทจ าเปนอยางยงระหวางเอาทพทและขวบวก สญญาณเอาทพท Qu จะเหมอนกบของ Q1 จะมความกวาง = 180 องศา เทากบคาคงทสญญาณทออกจาก Q2 การท าใหปราศจาก Noise ทดนน จะมการตอเอาทพท Qz (ขา 7) กบกราวด การยบยงพลส (ขา 6) สามารถระงบพรอมกนหมดทกเอาทพท (Q1,Q2,Qu) จดทท าการทรก ทขา 6 มการตอกราวดโดยสวตชหนาสมผสรเลย หรอ เอน -พ-เอน ทรานซสเตอร ดงภาพท 3.10 แสดงใหเหนวงจรภายในของ TCA 785 แสดงสถานะของเอาทพท การควบคมไทรสเตอรใน Line-commutuler or Non-commutating กระแสคอนเวอรเตอรจะเปนทตองการทงคของแบบจ าลองทรกเกอร ไทรสเตอรจะถกทรกเกอร โดยกระแสพลสทเปนบวกระหวาง เกท และคาโทด การควบคมพลส โดยสวนใหญแลวจะท าอยระหวางการคางของกระแส การท า switch off ของไทรสเตอรจะท าโดยการลดกระแสทไหลผานระหวางอาโนดและคาโทด ใหต ากวากระแสโฮลดง ความแตกตางของการลดทอน ซงจะจายไปยงการทรกของไทรสเตอร ขนอยกบการออกแบบวงจรการเปลยนแปลงพลส และขนอยกบการ On load ภาพท 3.9 แสดงการควบคมโดยตรง การควบคมไอซ TCA 785 โดยตรง การควบคมไทรสเตอรก าลงไฟฟาต า มมเฟสจะถกปรบอยระหวาง 0-180 องศา และก าลงไฟฟาของโหลดอยระหวาง 0 และ 400 วตต แหลงจายแรงดน (ขา 16) มาจากความตานทานทตออนกรมกบ R1 ถกแปลงกระแสไฟฟาโดยไอโอด D1 และถกรกษาระดบของแรงดนโดย ซเนอรไดโอด D4C1 จะเปนตวท าใหแรงดนจากการ Rectifier เรยบยงขน การยบยงอนพท (ขา 6) ซงอยเหนอ + 14 โวลท ดงนนความตานทาน 10 กโลโอหมถกตอเขากบแรงดนการท างาน (ขา 6) ถาแรงดนท Output Pulse ถกยบยงมคาลดลงถง 2.5 โวลท Output Pulse จะถกตานไว วงจรทถก Open ทขา 6 ไปยงกราวด หรอ mp ได ท าไดโดยการใชสวตช หรอวงจรลอจก การปดสวตชขณะโหลด จะไมขนอยกบสถานะของสญญาณของ TCA 785 ทงห มดนระดบของการยบยง ท าใหเกดการเสยหายหรอเอาทพททเปนไปได ความจ าเปนทตามมาเมอพลส ทเกดขนตรงไทรสเตอรมนจะเปนความตองการของก าลงไฟฟาเกดขนมาก เพราะวาการสญเสยในความตานทาน

31

R1 มากกวา Power supplies และไมพอเพยงเมอสวตช off ของ ไอซ และนเปนสาเหตของการรบกวนทเกดขนในวงจร คา R9 และ R10 จะเปนตวก าหนดขนาดของสญญาณลาดเอยง (V10) ถา R9 และ C10 มคามาก ความลาดเอยงของ C10 จะมคามากตามไปดวย ขา 11 ของ TCA 785 คอ ขาทตอแรงดนควบคมเปนแรงดนไปตรง ปรบคาไดแรงดนควบคม (V11) นจะปอนเขาขาบวก ของออปแอมปเปรยบเทยบสญญาณควบคมในภาพท 3.9 โดยเทยบกบแรงดน V10 เพอก าหนดขนาดของมมจดชนวนทดานออกของวงจร ดงแสดงในภาพท 2.11 จะเหนวา สญญาณดานออกของวงจรอยทขา 14 และขา 15 โดยพลสททขา15จะท างานในชวงเวลา wt=0องศาถง180องศาและพลสทขา 14 จะท างานท wt =180องศา ถง 360 องศา ขนาดความกวางของพลสดานออกคอ β ปกตถาไมตอ C12 จะมคา β = 30 µS แตสามารถเปลยนคา β ไดโดยใชคา C12 ตอเขาทขา 12 ดงแสดงความสมพนธของคา C12 กบคา β ในตารางท 2.1 ส าหรบขา 2 และขา 4 คอสญญาณกลบของ V15 และ V14 สญญาณลกษณะพลสเดยวทมβ=30 µS นน จะเกดขนเมอไมมการตอ C12 เขาทขา 12 แตถาตองการใหพลสดานออกเปนพลสยาว ท าไดโดยการตอขา 12 กบจกกราวด และถาตองการใหสญญาณดานออกทขา 2 และ ขา 4 เปนพลสยาวดวย จะตองตอขา 13 เขากบจดกราวดดวย ดงรปคลนในภาพท 2.11

ตารางท 3.1 แสดงความสมพนธของความกวางของพลสดานออกกบคา C12 C12(pF) 0 150 220 330 680 1000

Pulse width (µS) 30 93 137 205 422 620

3.3.3 ลกษณะของพลสดานออกของ TCA 785 ลกษณะของพลสดานออกชนดตางๆ การสรางพลสดานออกใหมรปราง แตกตางกนนน อย

กบชนดของโหลดในวงจรก าลงทไทรสเตอรนนตอควบคมโหลดอยกบลกษณะของพลส มหลายแบบดงภาพท 3.10 มรายละเอยดดงน

- Short Pulse (β = 30 – 100 µS) ส าหรบโหลดตวตานทาง - Long Pulse (β = 100 1µS – lmS) ส าหรบโหลดตวตานทานทกนกระแสสงๆ หรอ

โหลดตวเหนยวน า - Continuous Pulse (β = 180 องศา – α ) ส าหรบโหลดตวเหนยวน าทมคา สงมากๆ

32

- Combined pulse ส าหรบวงจรทมการเปลยนแปลงของกร ะแสเกท (di / dt = 1 ถง 3 A/µS) หรอส าหรบจดชนวนเกทไทรสเตอรทตออนกรมกน

- Double Pulse ใชส าหรบวงจรจดชนวนเกทไทรสเตอรในวงจร 3 เฟส บรดจ 100…..1ms Long Pulse

t

t

Continuous Pulse180

Combined Pulse100

180 Pulse Trin e.g.7kHZ

Double pulse for Continuous Pulse

60

t

t

t

ภาพท 3.10 ลกษณะของพลสจดชนวนเกทของไทรสเตอรแบบตางๆ

3.3.4 การควบคมเฟส (Phase Control) การควบคมไทรสเตอรในทางปฏบตทวๆ ไปแลว เมอ ท าการเ ปลยนกระแสสลบไปเปนไฟกระแสตรงและใชก าลงไฟฟาทถกควบคม ณ เวลาเดยวกนถาเปนการควบคมก าลงไฟฟาสงของไทรสเตอรในอปกรณอเลกทรอนกสก าลงเปนการตองการโดยอปกรณพเศษ คอ ไอซ TCA 785 การควบคมเฟสทมการพฒนาส าหรบแตละจดประสงค โดยการเลอกและจดภายนอกของสวตชชง โดยสามารถเชอมโยงกบภายนอกมนจะถกจายใหโดย การเปลยนแปลงอยางมากของหนาท ทตองปฏบต ซงจะดอปกรณอน ๆ ทเกยวพนธท าใหการใชอปกรณทมราคาสงในวงจรทมการไหลทางเดยวหรอใชไฟดซ ในการแยกแยะไอซ TCA 785 และการควบคมไทรสเตอรทใชในการแปลงกระแสไฟฟาในวงจรคอนเวอรเตอร และกระแสไฟฟากระแสสลบในการควบคมจะใชไอซ TCA 785 ในการควบคมเฟสจะใชไดอยางดมาก ในวงจรกระแสไฟฟาส าหรบ วงจรการแปลงไฟฟากระแสสลบเปนไฟกระแสตรง

33

หวขอพเศษของไอซ TCA 785 เตมไปดวยเรองประยก ตการใชงานในชวงกวางเพราะวาเปนไปไดของแหลงจายภายนอก 8 ถง 18 โวลท อณหภมการใชงานอยในชวง 25 ถง 85 องศาเซลเซยส กระแสการใชงานเฉพาะ 45 to LSL ตรงกน ยกตวอยาง การควบคมโดยความเรวต าปราศจากการรบกวนลอจกดวยระบบสญญาณเอาทพทจ านวนทงสอง ส าหรบ การกระตนแตละตวเทากบ 250 mA เอาทพททงสองจะตรงกนขาม หนาทของการยบยงการกระตนสญญาณพลสการยบยงการเกดการดบอารคพลสของการกระตนจะขยายโดยคาปาซเตอรทอยภายนอก

3.3.5 วงจรควบคมแบบ 3 เฟส วงจรควบคมแบบ 3 เฟส โดย TCA 785 วงจรเรยงกระแส 3 เฟสทควบคมดวย TCA 785

เชน วงจรเรยงกระแส 3 เฟสเตมคลนควบคมครงบรดจ วงจรเรยงกระแส 3 เฟสเตมคลนทควบคมเตมบรดจ ซงในโครงงานนจดท าวงจรเรยงกระแส 3 เฟสเตมคลนทควบคมเตมบรดจ โดยใชวงจรจดชนวนเกทไทรสเตอร 6 ตว ในวงจรเรยงกระแส 3 เฟสดงแสดงในภาพท 3.12 เทคนคทส าคญมากส าหรบวงจร 3 เฟสเตมบรดจน คอพลสจดชนวนเกทตองใชพลสค ในทางปฏบตแลวสามารถตอสญญาณพลสคไดโดยการตอดานทตยภมของหมอแปลงพลสจดชนวนใหถกตอง ดงภาพท 3.1และ เมอวดสญญาณจดชนวนเกทของไทรสเตอรทง 6 ตว จะแสดงใหเหนในลกษณะของพลสคดงภาพท 3.11

ภาพท 3.11 ภาพคลนของสญญาณจดชนวนพลสค ส าหรบวงจรเรยงกระแส 3 เฟสทควบคมเฟสเตม บรดจ

34

บทท 4 การทดลองและผลการทดลอง

4.1 การทดลองวงจรคอนเวอรเตอร 3 เฟส ตามวงจรท 4.1 ไดแบงการวดสญญาณตาม

จดตางๆ ดงน - ภาควงจรทรกเกจของไอซ TCA 785 - ภาควงจรหมอแปลงพลส - ภาคสญญาณเอาทพทจากไทรสเตอร

ภาพท 4.1 วงจรการท างานของโครงงาน คอนเวอรเตอร 3 เฟส

4.2 การทดลองทรกเกทของไอท TCA 785 ในการทดลองโดยใช Ic TCA 785 ทสามารถปรบม มทรกเกทไดตงแต 0 ถง 180 องศา และสรางพลสแบบ Single shut pulse ซงใชไดดในยานความถ 10 Hz ถง 500 Hz ตองการแรงดนไฟฟา 8 Vdc ถง 18 Vdc และอณหภมการใชงานอยระหวาง -25 องศาเซยลเซส ถง +85 องศาเซยลเซส กนกระแสไฟฟาประมาณ 4.5 mA – 10 mA อน เตอรเฟสไดโดยตรงกบลอจกเกททใชแรงดน +15 Vdx (เชน CMOS) สามารถจายกระแสไดประมาณ 250 mA ซงเปนแบบปกตและแบบกลบสญญาณทขา 14 และขา 15 ดงแสดงวงจรการทดลองในภาพท 4.2

35

ภาพวงจรทรกเกจของไอซ TCA 785

220V

15V

D2D1

1

2

3

4

5

6

7

8 9

10

11

12

13

14

15

16

10KΩ

R2

300KΩC5

47nf

C4

10nf

C2

220nf

C3

0.47nf

KΩ

R5

300

R 10 220KΩ

R 11 220KΩ

10

DC

AC

R7

22KΩ

R6

220KΩR3

KΩ

output

R1

2.2

100

KΩ

ภาพท 4.2 วงจรของ TCA 785

36

ผลการทดลอง

4.2.1 การวดสญญาณ Ramp Capacitor

ภาพท 4.3 แสดงสญญาณ Ramp ทขา 10

จากภาพท 4.3 เปนสญญาณทวดไดขา 10 ของ TCA 785 โดยมคาปาซเตอรตออยหนาขา 10 เรยกคาปาซเตอรนวา Ramp Capaciter เปนตวเกบประจทเปนเชงเสนเส ร ตอเวลาทเปลยนแปลงซงท าใหเกดสญญาณแรมพ หรอเรยกคาปาซเตอรนวาเปนตวเกบประจสญญาณลาดเอยง โดยมคาอยในชวง 500 pF ถง 1 µF ท าการวดสญญาณแรมพไดทขา 10 ของ TAC 785

4.2.2 การวดสญญาณเอาทพททขา 14

ภาพท 4.4 แสดงสญญาณทขา 14

37

จากภาพท 4.4 เปนการแสดงเอาทพททขา 14 แบบ Single Shot Pulse ของ TCA 785 ในชวงสญญาณลบกอนทจะน าไปผานหมอแปลงพลส ซงแรงดนเอาทพทประมาณ 15 Vp-p ความถ 50 Hz

4.2.3 การวดสญญาณเอาทพททขา

ภาพท 4.5 แสดงสญญาณทขา 15 จากภาพท 4.5 เปนการ แสดงเอาทพททขา 15 แบบ Single Shot Pulse ของ TCA 785 ในชวงสญญาณบวกกอนทจะน าไปผานหมอแปลงพลส ซงแรงดนเอาทพทประมาณ 15 Vp-p ความถ 50 Hz

4.3 การทดลองสญญาณผานวงจรหมอแปลงพลส จากภาพท 4.6 วงจรการทดลองของหมอแปลงพลส หมอแปลงพลสชนดไอโซเ ลต ซงจะมอตราสวน 1:1 ซงจะท าหนาทแยกสวนของวงจรก าลงออกจากวงจรควบคม ดงแสดงในภาพท 4.6

38

DC

220 v

Trig

14,15

SCR

Transitor

TR1SCR

Transitor

TR1.1

TR2 TR2.2

C4

22nf

D1,D2

1N4001

D3,D4

1N4001

C1

22nF

C2

22nF

C3

22nF

D5 1N4001

D6 1N4001

R4

1KΩ

R1

2.2KΩR5

1KΩ

KΩ6R

1

R 8

2.2KΩ

R7

2.2 KΩ

R2

1KΩ

R3 12 Ω

ภาพท 4.6 วงจรหมอแปลงพลสและไทรสเตอรตอเฟส

39

ผลการทดลอง

4.3.1 แสดงเอาทพทของหมอแปลงพลสเทยบกบสญญาณไฟฟากระแสสลบ 220 V

(ก)

(ข)

ภาพท 4.7 แสดงเอาทพทของหมอแปลงพลสขา 14 เทยบกบสญญาณไฟฟากระแสสลบ 220 V (ก) แสดงอนพทของหมอแปลงพลสขา 14 (ข) แสดงเอาทพทของหมอแปลงพลสขา 14

40

จากภาพท 4.7 จะเหนวาสญญาณไซน 1 คาบเวลา มมม 180 องศา และเรา น ามาเทยบก บสญญาณเอาทพทของหมอแปลงพลส เราสามารถปรบ R10kΩ ในวงจรทรกของ TCA 785 ซงเปนอนพทของหมอแปลงพลส จะท าเอาทพทของหมอแปลงพลสสามารถเลอนมมเฟสไดตงแต 0 องศา ถง 180 องศา เพอน าไปตดกบสญญาณไซน เพอน าไปขบไทรสเตอรตอไป

(ก)

(ข)

ภาพท 4.8 แสดงเอาทพทของหมอแปลงพลสขา 15 เทยบกบสญญาณไฟฟากระแสสลบ 220 V (ก)แสดงอนพทของหมอแปลงพลสขา 15

(ข)แสดงเอาทพทของหมอแปลงพลสขา 15

41

จากภาพท 4.8 จะเหนวาสญญาณไซน 1 คาบเวลา มมม 180 องศา และเราน ามาเทยบกบสญญาณเอาทพทของหมอแปลงพลส เราสามารถปรบ R10kΩ ในวงจรทรกของ TCA 785 ซงเปนอนพทของหมอแปลงพลส จะท าเอาทพทของหมอแปลงพลสสามารถเลอนมมเฟสไดตงแต 180 องศา ถง 360 องศา เพอน าไปตดกบสญญาณไซน เพอน าไปขบไทรสเตอรตอไป

4.4 การทดลองวดสญญาณทางดานเอาทพท

อปกรณการทดลอง - แหลงจายไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส 380 โวลท - เพาเวอรซพพลาย 15 โวลทดซ - มลตมเตอร - ออสซสโลสโคป - ดฟโพรป - สายไฟพรอมแจคเสยบ การทดลองชดคอนเวอรเตอรโดยผลการทดลองของโหลดทเปนตวตานทานและโหลด

เกบประจทมมจดชนวน α =0o , 15o , 30o , 45o , 60o , และ 90o

ภาพท 4.9 แสดงภาพแรงดนตกครอมทโหลดความตานทานแรงดนตกครอมความตานทานแรงดนท มมจดชนวน 0 องศา

จากภาพแสดงใหเหนภาพคลนแรงดนเอาทพทของคอนเวอรเตอรทมมจดชนวน 0 องศา โดยมแรงดนสงสด 540 โวลท แรงดนเฉลย 514.6 โวลท

42

ภาพท 4.10 แสดงภาพแรงดนตกครอมทโหลดความตานทานแรงดนตกครอมความตานทานทมม จดชนวน 15 องศา

จากภาพแสดงใหเหนภาพคลนแรงดนเอาทพทของคอนเวอรเตอรทมมจดชนวน 15 องศา โดยมแรงดนสงสด 540 โวลท แรงดนเฉลย 494.25 โวลท

ภาพท 4.11 แสดงภาพแรงดนตกครอมทโหลดความตานทานแรงดนตกครอมความตานทานทมม จดชนวน 30 องศา จากภาพแสดงใหเหนภาพคลนแรงดนเอาทพทของคอนเวอรเตอรทมมจดชนวน 30 องศา โดยมแรงดนสงสด 540 โวลท แรงดนเฉลย 446 โวลท

43

ภาพท 4.12 แสดงภาพแรงดนตกครอมทโหลดความตานทานแรงดนตกครอมความตานทานทมม จดชนวน 45 องศา

จากภาพแสดงใหเหนภาพคลนแรงดนเอาทพ ทของคอนเวอรเตอรทมมจดชนวน 45 องศา โดยมแรงดนสงสด 540 โวลท แรงดนเฉลย 365.5 โวลท

ภาพท 4.13 แสดงภาพแรงดนตกครอมทโหลดความตานทานแรงดนตกครอมความตานทานทมม จดชนวน 60 องศา

จากภาพแสดงใหเหนภาพคลนแรงดนเอาทพทของคอนเวอรเตอรทมมจดชนวน 60 องศา โดยมแรงดนสงสด 540 โวลท แรงดนเฉลย 257.42 โวลท

44

ภาพท 4.14 แสดงภาพแรงดนตกครอมทโหลดความตานทานแรงดนตกครอมความตานทานทมมท จดชนวน 90 องศา จากภาพแสดงใหเหนภาพคลนแรงดนเอาทพทของคอนเวอรเตอรทมมจดชนวน 90 องศา โดยมแรงดนสงสด 540 โวลท แรงดนเฉลย 0 โวลท ตารางท 4.1 แสดงการทดลองของโหลดทเปนตวตานทานและโหลดเกบประจทมมจดชนวน α = 0o, 30o, 60o, และ 90o

α 0 30 60 90

คาจากการทดลอง 514.6 446 257.42 0

คาจากการค านวณ 515.97 446.57 257.98 0

45

4.5 โครงสรางของคอนเวอรเตอรสามเฟส

ภาพท 4.15 ก. แสดงอปกรณภายในของคอนเวอรเตอรสามเฟส

ข. คอนเวอรเตอรสามเฟสทประกอบสมบรณและพรอมใชงาน

46

บทท 5

สรปและขอเสนอแนะ

จากการทดลองการควบคมมมทรกของ SCR ทโหลดตวเกบประจใหมคามากขนตามล าดบ เอาทพทจะคอยๆ เรยบขนจนเปนแรงดนไฟฟากระแสตรงในทสด สวนในโหลดตวตานทานจะไดแรงดนเอาทพทเปนภาพเคลอนเพยงซกเดยวตดกน ซงเปนแรงดนกระแสตรง ไมเรยบเหมอนโหลดตวเกบประจ การเรมท างานของโหลดตวเกบประจจะคอยๆ เพมขนตามแรงดนทจายและการปรบมมทรกเมอปดวงจรแลว แรงดนจะยงคงมอย และจะคอยๆ ลดลงในเวลาอนสมควร ในการท าโครงงานครงน ปญหาแรกทพบเจอเรมตนจากชดทรกสญญาณทตองการใหคาเอาทพทออกมาใหตรงกบ Data Sheet ตามคณสมบตของ TCA 785 ตองท าการปรบเปลยนคาอปกรณบางอยางในวงจร เพอใหสามารถไดภาพสญญาณตามคณสมบต ปญหาตอมาทพบเจออยในดานชดก าลง เมอท าการตอวงจร ปรากฏวารปสญญาณทไดไมกลบเฟส ท าใหตองหาจดผดพลาดในวงจร และท าการแกไข ท าใหไดรสาเหตวาตอทรานซสเตอรผด และเมอไดแกไขภาพ สญญาณทไดจงออกมาถกตอง ตอมาเมอไดทดสอบกบไทรสเตอรเพยงเฟสเดยวท าใหทราบวาวงจรสามารถใชงานไดจรง จากนนกท าการตอไทรสเตอรทง 6 ชด ท าใหไดเอาทพทตามทปรากฏในผลการทดลอง จากขนตอนการทดลองโครงงานเพอควบคมการสงจายก าลงไฟฟา ขอผดพลาดทมกเกดขนในการทดลอง มดงน

1. ความผดพลาดของอปกรณในวงจรเมอเกดความเสยหายเมอลงอปกรณครบแลว จะท าการตรงเชคไดล าบาก 2. ความผดพลาดของเครองมอวดในระบบเครองมอวด อาจมปญหาท าใหเอาทพททออกมาคลาดเคลอนไปจากความเปนจรงอาจเนองมาจาก เครองมอวดอาจใชงานมานานสายวดช ารด

3. ในการตอวงจรนน ควรตรวจเชคขาของอปกรณตางๆ ใหตรงกบวงจร หากไมตรง อาจท าใหเกดความเสยหายกบวงจร ควรปองกนโดยการตดตงอปกรณตดตอนดวย และการจายแรงดนควรตรวจดอยางถถวน เพราะวงจรนเปนการท างานรวมกนระหวางไฟฟากระแสตรงและไฟฟากระแสสลบ ถาตรวจเชคไมดอาจเกดความเสยหายแกวงจรได