ونظرا للمزايا الواسعة للثايرستور مثل القدرة على التشغيل من حالة إيقاف التشغيل استجابةً لتيار البوابة المنخفض والقدرة أيضًا على تبديل الفولتية العالية، فإن SCR أو الثايرستور يمكن استخدامه في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل العمل كمفتاح والتصحيح والتنظيم والحماية وما إلى ذلك، ويتم استخدام الثايرستور SCR في الأجهزة المنزلية بما في ذلك الإضاءة والتحكم في درجة الحرارة وتنظيم سرعة المروحة والتدفئة وتنشيط الإنذار.
أما بالنسبة للتطبيقات الصناعية، يتم استخدام الثايرستور SCR للتحكم في سرعة المحرك وشحن البطارية وتحويلات الطاقة.
 |
| استخدامات الثايرستور Thyristor applications |
تطبيقات الثايرستور
يستخدم الثايرستور بشكل أساسي للتحكم في انتقال الطاقة، ومن مجالات الاستخدامات الثايرستور هي:
- يستخدم كمفتاح غلق وفتح في الدائرة.
- يستخدم في التحكم بسرعة محركات التيار المتردد ومحركات التيار المستمر.
- يستخدم في مجالات التحكم الآلي والمراقبة.
- يستخدم في تشغيل في دوائر التحكم.
- يستخدم في تشغيل دوائر الإنذار للحرائق والسرقة وغيرها.
- يستخدم في دوائر التأخير الزمني.
- يستخدم في البطاريات وفي الشواحن.
- يستخدم في مختلف المبدلات بين (AC-DC,DC-AC,AC-AC,DC-DC).
- يستخدم في دوائر التغذية، ودوائر الحماية، ودوائر التقويم، ودوائر العاكس.
سوف نتعرف على بعض تطبيقات SCR أو الثايرستور المعروفة وهي العمل كمفتاح، والتحكم في الطاقة في كل من دوائر التيار المتردد والتيار المستمر، وحماية الجهد الزائد وما إلى ذلك.
الثايرستور كمفتاح
 |
| الثايرستور كمفتاح |
من اهم تطبيقات الثايرستور هو العمل كمفتاح والذي يميزه هو عدم وجود أجزاء متحركة به مثل المفاتيح الكهرومغناطيسية.
يوضح الشكل السابق عمل الثايرستور SCR كمفتاح لتشغيل وإيقاف الطاقة الموردة للحمل، حيث يتم التحكم في طاقة التيار المتردد المزودة للحمل عن طريق تطبيق نبضات تحفيز بديلة على SCR، وتقوم المقاومات R1 و R2 بحماية الثنائيات D1 و D2 على التوالي، وتعوق المقاومة R من تدفق تيار البوابة.
نجد انه خلال نصف الدورة الإيجابية للإدخال يكون SCR1 متحيزًا للأمام ويكون SCR2 متحيزًا للخلف، وإذا كان المفتاح S مغلقًا فسيتم تطبيق تيار البوابة على SCR1 من خلال الصمام الثنائي D1 وبالتالي يتم تشغيل SCR1 ولذلك يتدفق التيار إلى الحمل من خلال SCR1.
وبالمثل خلال نصف دورة الإشارة السلبية يكون SCR2 متحيزًا للأمام ويكون SCR1 متحيزًا للخلف، إذا كان المفتاح S مغلقًا يتدفق تيار البوابة إلى SCR2 من خلال الصمام الثنائي D2 ومن ثم يتم تشغيل SCR2 ويتدفق تيار الحمل من خلاله.
مما سبق نستنتج انه من خلال التحكم في المفتاح S يمكن التحكم في تيار الحمل في أي موضع مرغوب، كما انه لوحظ أن هذا المفتاح يتعامل مع تيار ميلي أمبير قليل للتحكم في تيار عدة مئات من الأمبير في الحمل، لذلك فإن طريقة التبديل هذه أكثر فائدة من التبديل الميكانيكي أو الكهروميكانيكي.
التحكم في الطاقة المنقولة للحمل باستخدام الثايرستور (SCR)
إن SCR أو الثايرستور قادر على التحكم في الطاقة المنقولة إلى الحمل، فغالبًا ما يكون مطلوبًا تغيير الطاقة المقدمة للحمل اعتمادًا على متطلبات الحمل مثل التحكم في سرعة المحرك ومخفتات الإضاءة.
في مثل هذه الظروف، لا يعد تغيير القدرة مع مقاييس الجهد التقليدية القابلة للتعديل طريقة موثوقة بسبب تبديد الطاقة الكبير. لتقليل تبديد الطاقة في الدوائر عالية الطاقة، يعد SCR أو الثايرستور هو الخيار الأفضل كأجهزة للتحكم في الطاقة.
التحكم في طاقة التيار المتردد باستخدام الثايرستور (SCR)
 |
| التحكم في طاقة التيار المتردد باستخدام الثايرستور (SCR) |
في الشكل السابق دائرة تحكم كاملة في موجة التيار المتردد والتي توضح طريقة التحكم في الطور، إن مصدر التيار المتردد مُعطى إلى اثنين من SCR غير المتوازيين، وخلال نصف الدورة الموجبة للإشارة يتم توصيل SCR1 بينما في نصف الدورة السالبة يتم توصيل SCR2 عندما يتم تطبيق نبضات البوابة المناسبة عليها.
من خلال تغيير زاوية الإطلاق إلى SCR المعنية تتنوع أوقات التشغيل، وهذا يؤدي إلى اختلاف الطاقة التي يستهلكها الحمل، ويتم تشغيل SCR عند نبضات متأخرة (وهذا يعني زيادة زاوية الإطلاق) مما يؤدي إلى انخفاض الطاقة المسلمة إلى الحمل.
إن الميزة الرئيسية للتحكم في الطور هي أن SCR يتم إيقاف تشغيلها تلقائيًا عند كل موضع صفر حالي للتيار المتردد وبالتالي لا يلزم وجود دائرة تخفيف لإيقاف تشغيل SCR.
التحكم في طاقة التيار المستمر باستخدام الثايرستور (SCR)
 |
| التحكم في طاقة التيار المستمر باستخدام الثايرستور (SCR) |
في حالة دائرة التيار المستمر تتنوع الطاقة التي يتم توصيلها إلى الحمل عن طريق تغيير فترات التشغيل والإيقاف للثايرستورSCR، وتسمى هذه الطريقة بالتحكم في المروحية أو التشغيل والإيقاف.
من الممكن أيضًا تبديل SCR عند تردد تشغيل معين بحيث يتغير التيار المتدفق إلى الحمل، مثال هذه الدائرة هو دائرة SCR المعتمدة على PWM لإنتاج الخرج المتغير للحمل.
ومن الممكن إنتاج طاقة التيار المستمر المتغيرة للحمل باستخدام دوائر مقوم التحكم في الطور، حيث يتم التحكم في متوسط طاقة التيار المستمر التي يتم تسليمها إلى الحمل من خلال التحكم في لحظة تشغيل SCR.
التحكم في قدرة محرك باستخدام الثايرستور (SCR)
 |
| التحكم في قدرة محرك باستخدام الثايرستور (SCR) |
في الشكل السابق نلاحظ من الربط أن محرك التيار المستمر يستقبل تيارا في الأنصاف الموجبة للإشارة فقط وهذا التيار المار به يعتمد على لحظة القدح.، كما أن قدح تيار البوابة قريب من نهاية الأنصاف الموجبة فتكون النتيجة قدرة قليلة موجبة مجهزة للمحرك وهذه القدرة يمكن زيادتها اعتمادا على زمن القدح.
استخدام الثايرستور (SCR) في التقويم الموجي النصفي
 |
| استخدام الثايرستور (SCR) في التقويم الموجي النصفي |
توضح الدائرة السابقة دائرة مقوم نصف الموجة أحادية الطور باستخدام SCR، يتم توصيل صمام ثنائي على التوالي مع المقاوم المتغير بالبوابة المسؤولة عن تشغيل SCR.
خلال نصف الدورة السلبية لإشارة دخل التيار المتردد يكون الثايرستور SCR متحيزًا عكسيًا وبالتالي لا يتدفق التيار من خلال الحمل.
خلال نصف الدورة السلبية للمدخلات يكون الثايرستور SCR متحيزًا للأمام، إذا تم تغيير المقاوم بحيث يتم تطبيق الحد الأدنى من تيار التشغيل على البوابة فسيتم تشغيل الثايرستور SCR، ومن هنا يبدأ التيار بالتدفق إلى الحمل.
إذا كان تيار البوابة أعلى فإن جهد الإمداد الذي يتم عنده تشغيل الثايرستور SCR سيكون أقل، ويشار إلى الزاوية التي يبدأ عندها SCR في التوصيل باسم زاوية الإطلاق، أما بالنسبة لدائرة المقوم هذه يمكن تغيير زاوية الإطلاق خلال نصف الدورة الموجبة فقط.
لذلك من خلال تغيير زاوية الإطلاق أو تيار البوابة (عن طريق تغيير المقاومة في هذه الدائرة) من الممكن جعل جزء توصيل الثايرستور SCR أو نصف دورة موجبة كاملة بحيث يتغير متوسط الطاقة المغذية للحمل.
استخدام الثايرستور (SCR) في التقويم الموجي الكامل
 |
| استخدام الثايرستور (SCR) في التقويم الموجي الكامل |
في مقوم الموجة الكاملة يتم تصحيح كل من الموجة الإيجابية والسلبية لإمدادات الإدخال، ومن ثم بالمقارنة مع مقوم نصف الموجة فإن متوسط قيمة جهد التيار المستمر مرتفع وكذلك محتوى التموج أقل، والدائرة السابقة توضح دائرة مقوم الموجة الكاملة التي تتكون من اثنين من الثايرستورSCR متصلين بمحول مركزي.
أثناء نصف دورة الإدخال الإيجابية يكون SCR1 متحيزًا للأمام وSCR2 متحيزًا للخلف، من خلال تطبيق إشارة البوابة المناسبة يتم تشغيل SCR1 ومن ثم يبدأ تيار الحمل بالتدفق من خلاله.
أثناء نصف الدورة السالبة للمدخل يكون SCR2 متحيزًا للأمام وSCR1 متحيزًا للخلف، مع تشغيل البوابة يتم تشغيل SCR2 ومن ثم يتدفق تيار الحمل عبر SCR2.
لذلك من خلال تغيير تيار التشغيل إلى الثايرستور يتغير متوسط الطاقة المسلمة إلى الحمل.
استخدام الثايرستور (SCR) في التقويم الموجي الكامل باستخدام القنطرة
 |
| استخدام الثايرستور (SCR) في التقويم الموجي الكامل باستخدام القنطرة |
بدلاً من استخدام محول مركزي من الممكن أيضًا استخدام أربعة SCRs في تكوين الجسر للحصول على تصحيح الموجة بالكامل، خلال نصف الدورة الإيجابية للمدخل يكون SCR1 وSCR2 في حالة توصيل، و خلال نصف الدورة السالبة يكون SCR3 وSCR4 في حالة توصيل، ويتم ضبط زاوية التوصيل لكل ثايرستور عن طريق تغيير تيارات البوابة المعنية، وبالتالي فإن جهد الخرج عبر الحمل يختلف.
استخدام الثايرستور (SCR) في الحماية من الجهد الزائد
 |
| استخدام الثايرستور (SCR) في الحماية من الجهد الزائد |
نظرًا لإجراء التبديل السريع للثايرستور SCR فإن أحد تطبيقاته الشائعة هو أنه يمكن استخدامه كجهاز حماية، حيث يشار إلى الدائرة المستخدمة للحماية من الفولتية الزائدة باسم دائرة المخل.
يوضح الشكل السابق دائرة المخل باستخدام الثايرستور SCR، يتم توصيل دائرة المخل هذه عبر الدائرة أو الحمل المراد حمايته وتتكون هذه الدائرة من الثايرسورSCR الذي يتم تشغيله بواسطة ترتيب ثنائي زينر، ويتم اختيار صمام ثنائي الزينر بطريقة تجعله يعمل كمفتاح مفتوح في ظروف التشغيل العادية، لذلك فإن الجهد عبر المقاومة هو صفر وبالتالي يبقى الثايرستورSCR في حالة إيقاف التشغيل.
عندما يتجاوز جهد مصدر الإمداد الحدود المحددة، تبدأ صمامات الزينر في التوصيل ويظهر جهد كافي عبر المقاومة، هذا يدفع الثايرستورSCR إلى وضع التوصيل، ويتم تقليل انخفاض الجهد عبر الثايرستورSCR كما هو الحال في وضع التوصيل وبالتالي يتم حماية الحمل من الجهد الزائد.
المصادر
كتاب الكترونيك 2 - منهج عراقي
كتاب إلكترونيات القوى-منهج سعودي
كتاب الاتصالات والكترونيات- منهج اردني
SCR Applications | Switch, AC & DC Power Control