પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ શું છે

આ લેખમાં આપણે પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ વિશે વાત કરીશું. પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ શું છે, તે શેના પર આધારિત છે, તેના ફાયદા શું છે અને તેની સંભાવનાઓ શું છે? ચાલો પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ઘટકો પર ધ્યાન આપીએ, ટૂંકમાં ધ્યાનમાં લઈએ કે તેઓ શું છે, તેઓ એકબીજાથી કેવી રીતે અલગ છે અને આ અથવા તે પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર સ્વીચો કયા એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય છે. અહીં રોજિંદા જીવનમાં, ઉત્પાદનમાં અને રોજિંદા જીવનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉપકરણોના ઉદાહરણો છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉપકરણોએ ઊર્જા સંરક્ષણમાં મોટી તકનીકી પ્રગતિ કરી છે. પાવર સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો, તેમની લવચીક નિયંત્રણક્ષમતાને કારણે, વીજળીના કાર્યક્ષમ રૂપાંતરણને સક્ષમ કરે છે. આજના વજન અને કદ અને કાર્યક્ષમતા મેટ્રિક્સ પહેલાથી જ કન્વર્ટરને ગુણાત્મક રીતે નવા સ્તરે લાવ્યા છે.

ઘણા ઉદ્યોગો સોફ્ટ સ્ટાર્ટર, સ્પીડ કંટ્રોલર, અવિરત પાવર સપ્લાયનો ઉપયોગ કરે છે, જે આધુનિક સેમિકન્ડક્ટર ધોરણે કામ કરે છે અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા દર્શાવે છે. તે બધા પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ છે.

પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં વિદ્યુત ઊર્જાના પ્રવાહને નિયંત્રિત કરવાનું સેમિકન્ડક્ટર સ્વીચોની મદદથી હાથ ધરવામાં આવે છે, જે યાંત્રિક સ્વીચોને બદલે છે અને જે જરૂરી સરેરાશ શક્તિ મેળવવા માટે જરૂરી અલ્ગોરિધમ અનુસાર નિયંત્રિત કરી શકાય છે અને આ અથવા તેના કાર્યકારી સંસ્થાની ચોક્કસ ક્રિયા. સાધનસામગ્રી

તેથી, પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સનો ઉપયોગ પરિવહનમાં, ખાણકામ ઉદ્યોગમાં, સંદેશાવ્યવહારના ક્ષેત્રમાં, ઘણા ઉદ્યોગોમાં થાય છે, અને આજે એક પણ શક્તિશાળી ઘરગથ્થુ ઉપકરણ તેની ડિઝાઇનમાં સમાવિષ્ટ પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક એકમો વિના કરી શકતું નથી.

પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સના મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ ચોક્કસપણે સેમિકન્ડક્ટર કી ઘટકો છે જે મેગાહર્ટ્ઝ સુધીની વિવિધ ઝડપે સર્કિટ ખોલી અને બંધ કરી શકે છે. ચાલુ સ્થિતિમાં, સ્વીચનો પ્રતિકાર ઓહ્મના એકમો અને અપૂર્ણાંકો છે, અને બંધ સ્થિતિમાં, મેગોહમ્સ.

કી મેનેજમેન્ટને વધુ પાવરની જરૂર હોતી નથી, અને સારી રીતે ડિઝાઇન કરેલ ડ્રાઇવર સાથે, સ્વિચિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન કી પરની ખોટ એક ટકાથી વધુ હોતી નથી. આ કારણોસર, પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સની કાર્યક્ષમતા આયર્ન ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને પરંપરાગત રિલે જેવા મિકેનિકલ સ્વીચોની નુકસાનકારક સ્થિતિની તુલનામાં ઊંચી છે.

પાવર ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો એવા ઉપકરણો છે જ્યાં અસરકારક પ્રવાહ 10 એમ્પીયર કરતા વધારે અથવા તેની બરાબર હોય છે. આ કિસ્સામાં, મુખ્ય સેમિકન્ડક્ટર તત્વો હોઈ શકે છે: દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર, ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર, આઇજીબીટી ટ્રાન્ઝિસ્ટર, થાઇરિસ્ટોર્સ, ટ્રાયક્સ, લોક-ઇન થાઇરીસ્ટોર્સ અને સંકલિત નિયંત્રણ સાથે લોક-ઇન થાઇરીસ્ટર.

લો કંટ્રોલ પાવર તમને પાવર માઇક્રોકિરકિટ્સ બનાવવાની પણ મંજૂરી આપે છે જેમાં એક સાથે અનેક બ્લોક્સ જોડવામાં આવે છે: સ્વિચ પોતે, કંટ્રોલ સર્કિટ અને કંટ્રોલ સર્કિટ, આ કહેવાતા સ્માર્ટ સર્કિટ છે.

આ ઈલેક્ટ્રોનિક બિલ્ડિંગ બ્લોક્સનો ઉપયોગ હાઈ પાવર ઔદ્યોગિક સ્થાપનો અને ઘરગથ્થુ વિદ્યુત ઉપકરણો બંનેમાં થાય છે. થોડા મેગાવોટ માટે ઇન્ડક્શન ઓવન અથવા થોડા કિલોવોટ માટે હોમ સ્ટીમર - બંનેમાં સોલિડ-સ્ટેટ પાવર સ્વિચ છે જે ફક્ત અલગ-અલગ વોટેજ પર કામ કરે છે.

આમ, પાવર થાઇરિસ્ટર્સ 1 MVA કરતાં વધુની ક્ષમતાવાળા કન્વર્ટરમાં કામ કરે છે, ડાયરેક્ટ કરંટ સાથેની ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવના સર્કિટમાં અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સાથે વૈકલ્પિક કરંટ ડ્રાઇવ્સમાં, પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિના વળતર માટે, ઇન્ડક્શન મેલ્ટિંગ માટે ઇન્સ્ટોલેશનમાં ઉપયોગ થાય છે.

લૉકિંગ થાઇરિસ્ટર્સને વધુ લવચીક રીતે નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે, તેનો ઉપયોગ સેંકડો kVA ની ક્ષમતાવાળા કોમ્પ્રેસર, પંખો, પંપને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે અને સંભવિત સ્વિચિંગ પાવર 3 MVA કરતાં વધી જાય છે. IGBT ટ્રાંઝિસ્ટર વિવિધ હેતુઓ માટે MVA એકમો સુધીની ક્ષમતા ધરાવતા કન્વર્ટરની જમાવટને સક્ષમ કરો, મોટર નિયંત્રણ માટે અને સતત વીજ પુરવઠો પૂરો પાડવા અને ઘણા સ્થિર સ્થાપનોમાં ઉચ્ચ પ્રવાહોના સ્વિચિંગ માટે.

MOSFETs પાસે સેંકડો કિલોહર્ટ્ઝની ફ્રીક્વન્સીઝ પર ઉત્તમ નિયંત્રણક્ષમતા છે, જે IGBT ની સરખામણીમાં તેમની લાગુ પડવાની શ્રેણીને મોટા પ્રમાણમાં વિસ્તૃત કરે છે.

ટ્રાયક્સ ​​એસી મોટર્સને શરૂ કરવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે શ્રેષ્ઠ છે, તેઓ 50 kHz સુધીની ફ્રીક્વન્સી પર કામ કરી શકે છે અને IGBT ટ્રાન્ઝિસ્ટર કરતાં નિયંત્રિત કરવા માટે ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે.

આજે, IGBTs પાસે 3500 વોલ્ટ અને સંભવિત 7000 વોલ્ટનું મહત્તમ સ્વિચિંગ વોલ્ટેજ છે.આ ઘટકો આગામી વર્ષોમાં બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટરને બદલી શકે છે અને MVA એકમો સુધીના સાધનો પર તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે. લો-પાવર કન્વર્ટર માટે, MOSFET વધુ સ્વીકાર્ય રહેશે, અને 3 કરતાં વધુ MVA - લોક-ઇન થાઇરિસ્ટર માટે.

વિશ્લેષકોની આગાહી અનુસાર, ભવિષ્યમાં મોટાભાગના સેમિકન્ડક્ટર્સમાં મોડ્યુલર ડિઝાઇન હશે, જ્યાં એક પેકેજમાં બે થી છ મુખ્ય ઘટકો સ્થિત છે. મોડ્યુલોનો ઉપયોગ તમને સાધનોનું વજન, કદ અને કિંમત ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે જેમાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે.

IGBT ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે, પ્રગતિ એ 3.5 kV સુધીના વોલ્ટેજ પર 2 kA સુધીના પ્રવાહમાં વધારો અને સરળ નિયંત્રણ યોજનાઓ સાથે 70 kHz સુધીની ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીઝમાં વધારો હશે. મોડ્યુલમાં માત્ર સ્વીચો અને રેક્ટિફાયર જ નહીં, પણ ડ્રાઈવર અને સક્રિય સુરક્ષા સર્કિટ પણ હોઈ શકે છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં ઉત્પાદિત ટ્રાન્ઝિસ્ટર, ડાયોડ્સ, થાઇરિસ્ટરોએ તેમના પરિમાણોમાં નોંધપાત્ર સુધારો કર્યો છે, જેમ કે વર્તમાન, વોલ્ટેજ, ઝડપ અને પ્રગતિ સ્થિર નથી.

વૈકલ્પિક પ્રવાહને પ્રત્યક્ષ પ્રવાહમાં વધુ સારી રીતે રૂપાંતર કરવા માટે, નિયંત્રિત રેક્ટિફાયરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે શૂન્યથી નજીવા સુધીની શ્રેણીમાં સુધારેલા વોલ્ટેજને સરળ રીતે બદલવાની મંજૂરી આપે છે.

આજે, ડીસી ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ ઉત્તેજના પ્રણાલીઓમાં, થાઇરિસ્ટોર્સનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સિંક્રનસ મોટર્સમાં થાય છે. ડબલ થાઇરિસ્ટોર્સ - ટ્રાયક્સ ​​- બે કનેક્ટેડ એન્ટિસમાંતર થાઇરિસ્ટોર્સ માટે માત્ર એક ગેટ ઇલેક્ટ્રોડ ધરાવે છે, જે નિયંત્રણને વધુ સરળ બનાવે છે.

વિપરીત પ્રક્રિયા કરવા માટે, ડાયરેક્ટ વોલ્ટેજનું વૈકલ્પિક વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરનો ઉપયોગ થાય છે. ઇન્વર્ટર… સ્વતંત્ર સેમિકન્ડક્ટર સ્વિચ ઇન્વર્ટર આઉટપુટ ફ્રીક્વન્સી, આકાર અને કંપનવિસ્તાર ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ દ્વારા નક્કી કરે છે, નેટવર્ક દ્વારા નહીં. ઇન્વર્ટર વિવિધ પ્રકારના મુખ્ય ઘટકોના આધારે બનાવવામાં આવે છે, પરંતુ મોટી શક્તિઓ માટે, 1 MVA કરતાં વધુ, ફરીથી, IGBT ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઇન્વર્ટર ટોચ પર આવે છે.

થાઇરિસ્ટોર્સથી વિપરીત, IGBTs આઉટપુટ વર્તમાન અને વોલ્ટેજને વ્યાપક અને વધુ સચોટ આકાર આપે છે. લો-પાવર કાર ઇન્વર્ટર તેમના કામમાં ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરે છે, જે 3 kW સુધીની શક્તિ પર ઉચ્ચ-આવર્તન પલ્સ કન્વર્ટર ઓપરેટિંગ દ્વારા 12-વોલ્ટની બેટરીના ડાયરેક્ટ કરંટને પ્રથમ ડાયરેક્ટ કરંટમાં રૂપાંતરિત કરવાનું ઉત્તમ કાર્ય કરે છે. 50 kHz થી સેંકડો કિલોહર્ટ્ઝની આવર્તન પર, પછી વૈકલ્પિક 50 અથવા 60 Hz માં.

એક આવર્તનના પ્રવાહને બીજી આવર્તનના પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, ઉપયોગ કરો સેમિકન્ડક્ટર ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર… અગાઉ, આ ફક્ત થાઇરિસ્ટોર્સના આધારે કરવામાં આવતું હતું, જેમાં સંપૂર્ણ નિયંત્રણક્ષમતા ન હતી; થાઇરિસ્ટર્સને ફરજિયાત લોકીંગ માટે જટિલ યોજનાઓ વિકસાવવી જરૂરી હતી.

ફીલ્ડ-ઇફેક્ટ MOSFETs અને IGBTs જેવા સ્વિચનો ઉપયોગ ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરની ડિઝાઇન અને અમલીકરણને સરળ બનાવે છે, અને એવું અનુમાન કરી શકાય છે કે થાઇરિસ્ટોર્સ, ખાસ કરીને ઓછી શક્તિવાળા ઉપકરણોમાં, ભવિષ્યમાં ટ્રાંઝિસ્ટરની તરફેણમાં છોડી દેવામાં આવશે.

થાઇરિસ્ટર્સનો ઉપયોગ હજુ પણ ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવને રિવર્સ કરવા માટે થાય છે; જરૂરી સ્વિચ કર્યા વિના બે અલગ અલગ વર્તમાન દિશાઓ પ્રદાન કરવા માટે થાઇરિસ્ટર કન્વર્ટરના બે સેટ હોવા પૂરતા છે. આ રીતે આધુનિક નોન-કોન્ટેક્ટ રિવર્સિબલ સ્ટાર્ટર કામ કરે છે.

અમે આશા રાખીએ છીએ કે અમારો નાનો લેખ તમારા માટે ઉપયોગી હતો અને હવે તમે જાણો છો કે પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ શું છે, પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં કયા પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ તત્વોનો ઉપયોગ થાય છે અને આપણા ભવિષ્ય માટે પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સની સંભાવના કેટલી મોટી છે.