دیود هرز گرد

[مجید بهره مند 43111]

دیود هرزگرد چیست؟

در این مقاله با دیود هرزگرد و علت استفاده از دیود هرزگرد آشنا می شوید. معمولاً در صنعت برای سویچ کردن عملگرها (شیرهای برقی ، کنتاکتورها ، رله ها و ... ) از کلید (کنتاکت) استفاده می شود. از طرفی می دانیم که عملگرهایی مثل شیرهای برقی خود دارای بوبین هستند که این بوبین از خود خاصیت سلفی نشان می دهند. در این جا منظور از خاصیت سلفی ذخیره انرژی در بوبین به صورت انرژی مغناطیسی است (انرژی ذخیره شده در سلف، برابر است با مقدار کار مورد نیاز برای برقراری جریان در سلف و ایجاد میدان مغناطیسی)

این پدیده زمانی رخ می دهد که یک ولتاژ DC به بوبین اعمال شود. حالا با در نظر گرفتن اینکه این ولتاژ به واسطه کنتاکت کلید به بوبین شیر برقی اعمال می شود. در اینجا با پدیده ای به نام "کلید زنی" مواجه می شویم.

کلید زنی در مدار اهمی سلفی :

یک سلف با تغییرات جریان مخالفت می کند. سلف ایده آل در برابر جریان ثابت نباید از خود مقاومت نشان دهد اما به هر حال تنها مقاومت سلف های ساخته شده از ابررسانا ها می تواند صفر باشد. در حالت کلی، رابطه میان ولتاژ متغیر با زمان V(t) در یک سلف با اندوکتانس L و با جریان متغیر با زمان i(t) به صورت یک معادله دیفرانسیل بیان می شود:

وقتی که یک جریان متناوب سینوسی ( AC ) از سلف می گذرد، یک ولتاژ سینوسی در آن القا می شود. دامنه ولتاژ متناسب است با حاصلضرب دامنه جریان (IP ) و فرکانس جریان ( f ).

در این حالت، فاز جریان، 90 درجه از ولتاژ عقب تر است. اگر یک سلف به وسیله یک مقاومت با مقدار R به یک منبع جریان DC متصل شود، و سپس منبع جریان اتصال کوتاه گردد، رابطه دیفرانسیلی زیر نشان می دهد که جریان گذرنده از سلف، به صورت یک منحنی نمایی نزولی دشارژ می شود:

اثر پدیده کلید زنی :

همانطور که در معادله بالا مشاهده می شود هرچقدر زمان قطع شدن جریان (توسط کلید) سریعتر باشد ولتاژ القاء شده در سلف بیشتر است و این ولتاژ در فاصله هوایی کلید افت می کند و به صورت یک قوس الکتریکی دیده می شود. این قوس الکتریکی باعث خراب شدن کنتاکت کلید می شود. برای جلوگیری از به وجود آمدن این قوس الکتریکی از یک مدار اضافی استفاده می شود ، این مدار می تواند یک RC سری یا یکمقاومت متقیر و یا یک دیود که بطور معکوس بایس شده باشد. به هنگام کار کرد عادی مدار بوبین که از ولتاژ معکوس حدود 10 برابر ولتاژ نامی برخوردار است نقشی در مدار ایفا نمی کند. به محض قطع مدار dc ولتاژ برگشتی که طبق قانون فارادی از پلاریته معکوس برخوردار است دیود را در وضعیت هدایت قرار داده و انرژی بوبین را تا مدتی روی بوبین حفظ می کند تا به تدریج به صورت تلفات اهمی مستهلک شود. به این ترتیب مدار از صدمات این ولتاژ ناخواسته در امان می ماند. یک تأثیر دیگر چنین دیودی افزایش زمان Drop off یا فرو افت رله است . این زمان چیزی در حدود 2 تا 5 برابر زمان قید شده در کاتالوگ رله خواهد بود که گاهی می باید در طراحی مدار مورد توجه قرار داده شود یک دیود را با بوبین عملگر موازی متصل می کنند تا تخلیه انرژی بوبین که یک جریان برگشتی است از دیود عبور کند و در مدار تلف شود.

در شکل زیر تاثیر وجود و عدم وجود دیود هرزگرد را به ترتیب در شکل 3 و شکل 2 مشاهده می کنید.