انواع قطعات الکترونیک صنعتی

الکترونیک صنعتی شاخه ای از علم الکترونیک است؛ در واقع امروزه الکترونیک صنعتی را نمی توان جدا از علم الکترونیک دانست و با گذشت زمان این را خواهیم دید که این دو بیش از پیش به هم مرتبط خواهند شد. در واقع می توان قطعات الکترونیک صنعتی را زیر مجموعه ای از قطعات الکترونیکی دانست.

می دانیم که هردو نشئت گرفته از یک منبع هستند و از بزرگترین تفاوت آن ها می توان به المان های مورد استفاده در هر کدام اشاره کرد. در واقع الکترونیک صنعتی بر اساس خاصیت کلید زنی عناصر نیمه هادی قدرت بنا شده است. اما این را باید در نظر داشت که علاوه بر المان های متفاوتی که در هر کدام وجود دارد نمیتوان از المان های مشترک زیادی که با یکدیگر دارند چشم پوشی کرد.

از جمله مواردی که این المان ها در آن پرکاربرد هستند می توان اینورترهای صنعتی، اینورترهای مولدهای تجدیدپذیر، شارژرها، منابع سوئیچینگ، راه اندازهای موتورهای صنعتی، یکسوسازها، دستگاه های تهویه مطبوع، قطار، خودروهای برقی، تردمیل، تقویت کننده ها، سیستم های استریو و... را نام برد.

• سرعت کلیدزنی پایین
• اهمیت فراوان طراحی سیستم های کنترل
• توان و قدرت قابل تحمل بالا
• نیاز به سیستم خنک کاری مناسب

• انواع نیمه هادی
• آی جی بی تی IGBT
• ماژول تریستور (دوبل تریستور)
• ماژول دیود(دوبل دیود)
• تریستور دیسکی-کابلی (فست-معمولی)
• دیود دیسکی-کابلی (فست- معمولی)
• پل دیود( سه فاز-تکفاز)
• آی جی بی تی درایور
• انواع خازن های صنعتی
• انواع فیوز های صنعتی
• برد اینورتر
• انواع فن های صنعتی AC و DC
• ولوم و پتانسیومتر

نیمه هادی ها موادی هستند که جریان را در شرایط خاصی عبور می دهند . نیمه هادی ها از نظر ویژگی هم مشابه هادی ها و هم مواد عایق هستند. در واقع انتقال انرژی الکتریکی تحت شرایط افزایش دما، نور و مقدار ناخالصی در آن ها صورت می گیرد.

انواع نیمه هادی ها شامل: ترانزیستور، دیود، خازن، مقاومت و... می باشد که در ادامه به توضیح هر یک از آنها می پردازیم.

مطمئنا این را دیده یا شنیده اید که آی جی بی تی نوعی ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق شده می باشد که یکی از نیمه هادی های قدرت است و متاسفانه تعریف جدیدی هنوز کشف نشده که از این قطعه عجیب برایتان ارئه دهیم!

قطعا این را هم می دانید که IGBT ترکیبی از دو نوع ترانزیستور دیگر MOSFET و BJT است که در واقع یک دستگاه نیمه هادی سه ترمینال با توانایی انتقال دو قطبی در جریان های بالا است.

راستی این را هم میدانستید که IGBT مخفف عبارت INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR است !؟

تریستور یک نیمه رسانای قدرت است که در مدار های الکترونیک قدرت و الکترونیک صنعتی از آن استفاده می شود که به صورت قطعه ای چهار لایه به صورت P-N-P-N  می باشد.

آیا می دانستید؟

• که تریستور در واقع کلیدی یک جهته است و همیشه جریان از آند به سمت کاتد است و برای داشتن جریانی دو سویه لازم است که دو تریستور را به صورت برعکس موازی کنیم؟!
• ولتاژی که تریستور در آن کار می کند نباید از ولتاژ تعریف شده آن بیشتر باشد؟
• نباید جریان گیت از حد مجاز بیشتر شود.
• خاموش کردن تریستور به صورت دستی صورت می گیرد و خاموشی، تنها با قطع ولتاژ گیت امکان پذیر نمی باشد. در واق برای خاموش کردن تریستور باید جریان تریستور را به زیر IH (جریان نگهداری) برسانیم و هر اتفاقی که باعث شود جریان به کمتر از IH برسد تریستور خاموش می شود.
• زمانی که تریستور در حالت بایاس معکوس است سیگنال فرمان به گیت ارسال نشود.

تریستورها دارای سه پایه آند(A)، کاتد(K)و گیت (G) هستند. به هنگام وصل شدن، آند و کاتد به مدار قدرت و گیت به مدار کنترل متصل می شود.

در تریستورها  همانند رله ها که با اعمال ولتاژ به بوبین کنتاکت باز رله بسته می شود، با اعمال ولتاژ به پایه های کاتد و گیت جریان بین پایه های آند و کاتد برقرار می شود که  به این جریان آند می گویند.

اگر شما خواننده ی گرامی کلمه دیود را سرچ کرده اید و به دنبال آن آمده اید پس قطعا می دانید که دیود یک قطعه الکترونیکی است که جریان برق را تنها از یک سو عبور می دهد و در برابر عبور جریان از سوی دیگر از خود مقاومت نشان می دهد.

همانطور که گفته شد دیود دارای دو جهت است؛ سمتی که جریان وارد می شود پایه مثبت آن است که به آن آند می گویند و سمت دیگر پایه منفی دیود  است که کاتد نامگذاری شده است.

برای نام بردن انواع دیود باید به این نکته اشاره کرد که دیود را می توان در دو بخش الکترونیکی و الکترونیک صنعتی جای داد. در شاخه الکترونیکی می توان دیود های زنر، دیود شاتکی، دیود خازنی، دیود LED، دیود تونلی و ... را نام برد. در شاخه الکترونیک صنعتی ماژول دیود و دیود های دیسکی و کابلی پرمصرف هستند. در بخش بعدی می خواهیم به توضیحاتی در رابطه با دیودهای شاخه الکترونیک صنعتی بپردازیم.

ماژول های دیود یا همان دوبل دیود که دارای یک ترانس با خروجی سه سر و دو دیود می باشند در انواع مختلف توپولوژی  دوتایی و تک به طور تقریبی برای انواع برنامه های یکسوسازی و کنترل فاز استفاده می شوند. با توجه به طیف گسترده ای که محصول داراست ( ولتاژ هایی با حداکثر ۲۲۰۰ ولت) راه حل مناسب و بهینه ای برای هر برنامه ای می باشد. از کاربرد های آن می توان در تولید UPS و اینورترها ، رکتیفایر تکفاز و سه فاز، شارژرهای باطری، پاورساپلایر های صنعتی نام برد.

پل دیود دو نوع است؛ تکفاز و سه فاز

اگر بخواهیم تعریفی برای آن ارائه دهیم، پل دیود به قطعه ای گفته می شود که ساخته شده از ۴ دیود معمولی است که یکسوسازی جریان متناوب را انجام می دهد. در واقع پل دیود برق AC را دریافت می کند و به برق DC تبدیل می نماید.

از ویژگی های پل دیود این است که اگر پلاریته ورودی آن دچار تغییر شود پلاریته خروجی تغییر نمی کند.

gate driver دروازه تقویت کننده قدرت است که ورودی کم مصرف را از یک کنترلر IC  پذیرفته و یک ورودی درایو با جریان بالا برای دروازه یک ترانزیستور با قدرت بالا مانند IGBT یا MOSFET  قدرت تولید   می کند. درایورهای دروازه را می توان بر روی تراشه یا به عنوان یک ماژول گسسته ارائه داد.

از کاربردهای آن می توان در اینورترهای خورشیدی، درایو موتور، منابع تغذیه، UPS های توان بالا و پایین و به طور کلی در صنایع مختلفی نام برد.

در کارخانه ها معمولا موتورهای القایی زیادی وجود دارند که همگی سبب افزایش توان راکتیو می شوند به همین منظور و برای کاهش توان راکتیو از خازن های صنعتی استفاده خواهد شد که به آن اصلاح کننده ضریب قدرت می گویند.

فیوز یک سیم حرارتی است که در مدار جریان قرار گرفته و به ازای جریان خاصی، در زمانی معین ذوب می شود. در واقع فیوز ها برای حفاظت دستگاه های الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند.

شما خواننده عزیز قطعا بهتر می دانید که در یک سیستم قدرت، خطر مهمی که می تواند سیستم را دچار اختلال ناگهانی کند اتصال کوتاه است؛ برای جلوگیری از چنین خطری ما نیازمند قطعه ای هستیم که هشدار دهنده باشد و ما را آگاه کند پس در این مواقع از فیوز و رله ها استفاده می کنیم. حال از فیوز استفاده کنیم یا رله؟ فیوز ها به طور خودکار خطا را حس کرده و باعث قطع شدن مدار خواهند شد در صورتیکه رله ها پس از فهمیدن مشکل به کلید های دیگر فرمان می دهند؛ پس انتخاب با خود شماست!

انواع فیوز

• فیوز کاردی
• فیوز فشنگی یا ذوب شونده
• کلید مینیاتوری
• کلید فیوز

این فیوز ها از انواع فیوز های ذوب شونده می باشند که قابلیت تحمل ولتاژ بالایی دارند. و چون سرامیک ها مقاومت و تحمل بالایی در مقابل حرارت دارند، بدنه این نوع فیوز ها را از سرامیک می سازند.

از ویژگی های این نوع فیوز ها می توان سرعت عملکرد و قدرت قطع بالا، تعویض سریع در سیستم های آسیب دیده، محدوده جریان خوب و کاربرد زیاد در صنعت امروزی نام برد.

شکل زیر یک نوع فیوز کاردی به شمار می رود.

این نوع فیوز از چهار قسمت شامل پایه فیوز،کلاهک، فشنگی و ته فشنگی تشکیل شده است. فشنگی ساخته شده از یک محفظه چینی و یک سیم حرارتی می باشد که داخل محفظه از پودر کوارتز پر شده تا جرقه ای که از قطع شدن سیم حرارتی به وجود می آید را قطع نماید.

کلید مینیاتوری یکی از انواع فیوز است که در مدار قرار می گیرد تا در مقابل جریان اضافه و اتصال کوتاه عکس العمل نشان دهد و برق را قطع کند.

کلیدهای مینیاتوری به دسته های مختلفی تقسیم می شوند:

• نوع B که در مصارف خانگی کاربرد دارند و به آنها فیوز مینیاتوری تندکار گفته می شود.
• نوع C که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند و به کلیدهای مینیاتوری موتوری معروف هستند و زمان قطع این فیوز ها از نوع B بیشتر است و به آن ها کندکار می گویند.
• نوع D که در مصارف صنعتی نوع خاص مانند ترانسفورماتورها استفاده می شوند و زمان قطع آنها از مابقی بیشتر است.
• نوع K که برای حفاظت ترانسفورماتورها و موتور ها استفاده می شود. محدوده جریان برای قطع در هنگام اضافه بار در این کلید ها از دیگر کلیدهای مذکور کمتر است.

کلید فیوز یکی دیگر از انواع فیوز است که فیوز روی درب کلید متصل است  و به هنگام باز کردن درب کلید فیوز از شبکه جدا می شود.

این نوع فیوز از دسته فیوز های ذوب شونده یا همان فیوزهای کاردی هستند که قابلیت قطع بار دارند در واقع این فیوز ترکیب فیوز کاردی برای حفاظت و کلید برای قطع و وصل جریان می باشد.