บทที่ 9
เอสซีอาร์ทำงานกับไฟสลับเฟสเดียว
9.1 เอสซีอาร์ใช้กับแรงดันไฟสลับ
เอสซีอาร์ใช้กับแรงดันไฟสลับเมื่อแรงดันกระตุ้นเกทเป็นไฟตรง โดยจ่ายแรงดันไฟสลับให้ขา A และขา Kของ SCR และจ่ายแรงดันไฟตรงบวกกระตุ้นขา G ตลอดเวลา วงจรแสดงดังรูปที่ 9.1 (ก) มี RL เป็นโหลดของวงจร
รูปที่ 9.1 วงจร SCR ใช้แรงดันไฟสลับที่มีแรงดันไฟตรงกระตุ้นเกท
ส่วนรูปที่ 9.1 (ข) เป็นแรงดันที่ตกคร่อมตามจุดต่าง ๆของวงจรดังนี้
VAC คือ แรงดันของแหล่งจ่ายแรงดันไฟสลับที่ป้อนเข้ามา
VGK คือ แรงดันไฟตรงที่เป็นแรงดันกระตุ้นขา G
VRL คือ แรงดันที่ตกคร่อมโหลด RL ขณะ SCR นำกระแส
VAK คือ แรงดันที่ตกคร่อมตัว SCR ขา A และขา K ขณะ SCR ไม่นำกระแส
การทำงาน แรงดันไฟตรง VGK ถูกป้อนให้ขา G และ ขา K ตลอดเวลา นั่นคือมีแรงดันบวกกระตุ้นที่ขา G คงที่ค่าหนึ่ง ตัว SCR จะนำกระแสเมื่อแรงดันไฟสลับที่จ่ายให้ขา A และขา K เป็นช่วงบวกที่ขา A (รูป ข. ตำแหน่งที่ 1 ) ตัว SCR นำกระแสมีค่าความต้านทานในตัวต่ำมาก เกิดศักย์ตกคร่อมที่โหลด RL ช่วงแรงดันบวกทั้งช่วง จนแรงดันไฟสลับที่จ่ายให้ตกลงเป็น 0 โวลต์ SCR จะหยุดนำกระแสเมื่อแรงดันไฟสลับช่วงลบป้อนให้ขา A (รูป ข. ตำแหน่งที่ 2 ) ตัว SCR จะไม่นำกระแส ไม่มีกระแสไหลในวงจร ไม่มีศักย์ตกคร่อมโหลด RL มีแต่ศักย์ตกคร่อมขา A และขา K ของ SCR ช่วงแรงดันลบทั้งช่วงการทำงานดังกล่าว SCR จะทำงานเป็นเหมือนวงจรเร็กติไฟเออร์แบบครึ่งคลื่น ได้รูปสัญญาณที่ทำงานสัมพันธ์ซึ่งกันและกันดังรูปที่ 9.1 (ข)
9.2 วงจรเร็กติไฟเออร์แบบเต็มคลื่นโดยใช้เอสซีอาร์
รูปที่ 9.2 วงจรเร็กติไฟเออร์แบบเต็มคลื่นใช้ SCR
รูปที่ 9.2(ก) วงจรเร็กติไฟเออร์แบบเต็มคลื่นใช้ SCR เป็นตัวเร็กติไฟเออร์ T1 เป็นหม้อแปลงแรงดันอาจเพิ่มขึ้นหรอืลดลงก็ได้แต่ความต้องการ มีขดลวดทุติยภูมิเป็นแบบ 3 ขด ขดบนล่างต่อเข้าขา A ของ SCR1, SCR2 และขดกลางต่อลงกราวด์ ขา K ของ SCR1, SCR2 ต่อร่วมกัน ไปต่ออันดับกับโหลด RL อีกขาหนึ่งของโหลด RL ต่อลงกราวด์ ขา G ของ SCR1, SCR2 ต่อร่วมกันและไปต่อเข้าขั้วบวกของแบตเตอรี่ VGK ขั้วลบของ VGK ต่อเข้าขา K ของ SCR ทั้ง 2 ตัว ส่วนรูปที่ 9.2 (ข) เป็นแรงดันที่ตกคร่อมตามจุดต่าง ๆ ของวงจรการทำงานของวงจร เมื่อแรงดันไปสลับจ่ายเข้ามาบนบวกล่างลบที่ขดปฐมภูมิของ T1 เกิดแรงเคลื่อนชักนำผ่านมาขดทุติยภูมิเป็นบนลบล่างบวก ส่วนขากลางจะเป็นทั้งบวกและลบจะเป็นบวกเมื่อเทียบกับลบด้านบน และจะเป็นลบเมื่อเทียบกับบวกด้านล่าง แรงดันไฟสลับถูกจ่ายเป็นไบอัสให้ขา A และขา Kของ SCR ทั้ง 2 ตัว SCR2 จะได้รับไบอัสตรงนำกระแส มีศักย์บวกตกคร่อมด้านบนของโหลด RL ทั้งช่วง จนแรงดันไฟสลับตกลงเป็น 0 โวลต์ SCR2 จะหยุดนำกระแส (รูป ข. ตำแหน่งที่ 1)เมื่อแรงดันไฟสลับที่จ่ายให้ขดปฐมภูมิ่ของ T1 เป็นบนลบล่างบวก SCR1 จะได้รับไบอัสตรงนำกระแส มีศักย์บวกตกคร่อมด้านบนของโหลด RL ทั้งช่วง จนแรงดันไฟสลับตกลงเป็น 0 โวลต์ SCR1 จะหยุดนำกระแส (รูป ข. ตำแหน่งที่ 2)การทำงานดังกล่าว SCR จะทำงานสลับกัน เกิดศักย์ตกคร่อมโหลด RL เป็นลักษณะวงจรเร็กติไฟเออร์แบบเต็มคลื่น ได้รูปสัญญาณที่ทำงานสัมพันธ์กันดังรูปที่ 9.2 (ข)
3. วงจรใช้ RC ควบคุมเฟสของแรงดันที่ไปกระตุ้นเกท การที่จะควบคุมช่วงเวลาในการกระตุ้นขา G ของ SCR เพื่อให้นำกระแส ถ้าใช้ทั้งตัวต้านทาน (R) และตัวเก็บประจุ (C) สามารถควบคุมเฟสในการทำงานของตัว SCR ได้ถึง 180 องศาจะกล่าวรายละเอียดของการควบคุมดังนี้
ใช้ RC ควบคุมเฟสของ SCR ทำได้โดยต่อวงจรป้อนแรงดันกระตุ้นให้ขา G ใช้ทั้งตัวต้านทานปรับค่าได้ และเก็บประจุ ต่อร่วมกันเป็นวงจรกระตุ้น ตัวเก็บประจุจะช่วยหน่วงเวลาการป้อนแรงดันบวกกระตุ้นขา G เวลาที่ใช้จะขึ้นอยู่กับค่าความต้านทานและค่าความจุของ R และ C วงจรแสดงดังรูปที่ 9.3
รูปที่ 9.3 การควบคุมเฟสทำงานของ SCR ด้วย RC
การทำงาน แรงดันไฟสลับช่วงลบถูกป้อนเข้ามา ไดโอด D1 ทำการเร็กติไฟเออร์แรงดันลบไปประจุที่ C1 บนลบล่างบวก จ่ายแรงดันไบอัสกลับให้ไดโอด D2 ไม่มีแรงดันป้อนให้ขา G ของ SCR เมื่อแรงดันลบป้อนเข้ามาถึงค่าสูงสุด (PEAK) และเริ่มลดลง C1 จะเริ่มคายปรุจุผ่าน RG ไปครบวงจรที่แหล่งจ่าย VAC จนมีแรงดันไฟสลับช่วงบวกป้อนเข้ามา ประจุลบที่ C1 เริ่มลดลงเพราะมีแรงดันไฟสลับช่วงบวกส่งเข้ามาหักล้าง และเริ่มจ่ายแรงดันบวกไปประจุที่ C1 แทน ทำให้ขั้วบนของ C1 เริ่มประจุแรงดันเป็นบวกค่อย ๆ เพิ่มขึ้นแรงดันที่จะทำให้เกทของ SCR ทำงานจะต้องมีแรงดันถึงค่าแรงดันกรุตุ้นเกท (VGT) ซึ่งค่าแรงดันกระตุ้นเกท (VGT ) นี้ จะประจุถึงช้าหรือเร็วขึ้นอยู่กับค่าความต้านทาน RG ที่ปรับไว้ ถ้าปรับค่า RG ไว้ต่ำ C1 จะคายประจุเร็ว SCR นำกระแสเร็วมีศักย์ตกคร่อมโหลด RL เร็ว มีแรงดันช่วงบกเกือบเต็มช่วงตกคร่อมโหลด RL ดังรูปที่ 9.3 (ง) ที่เวลา t1 ถ้าปรับค่า RG ไว้ที่ค่าความต้านทานปานกลางค่าหนึ่ง ทำให้ C1 คายประจุได้ช้าลง SCR นำกระแสช้าลงมีศักย์ตกคร่องโหลด RL ช้าลง จะมีแรงดันช่วงบวกถูกตัดทอนไปบางช่วงตกคร่อมโหลด RL ดังรูปที่ 9.3 (จ) ที่เวลา t2ถ้าปรับค่า RG ไว้ที่ค่าความต้านทานสูงขึ้นอีกค่าหนึ่ง ทำให้ C1 ยิ่งคายประจุได้ช้าลงไปอีก SCR นำกระแสช้าลงอีก มีศักย์ตกคร่อมโหลด RL ช้าลงอีกตามไปด้วย จะมีแรงดันช่วงบวกถูกตัดทอนไปมากขึ้น ดังรูปที่ 9.3 (ฉ) ที่เวลา t3และถ้ายิ่งปรับค่า RG ให้มีค่าความต้านทานเพิ่มขึ้นไปอีก ก็ยิ่งจะทำให้ SCR ทำงานยิ่งช้าลงไปเรื่อย ๆ ก็จะยิ่งมีศักย์บวกตกโหลด RL น้อยลงไปเรื่อย ๆ จนอาจจะมีผลให้ SCR ไม่นำกระแสเลยก็ได้ ดังนั้นจะเห็นได้ว่าเราสามารถควบคุมการเร็กติไฟเออร์ในวงจร SCR ได้ถึง 180 องศาตามต้องการ
