وحدة تحكم تعمل بالطور

لا يستطيع مُتحكم الطور، مثل مُزوّد ​​الطاقة ذي الوضع المُبدّل ذي طوبولوجيا باك ، توفير جهد خرج يتجاوز جهد دخله، بعد خصم أي فقد في عناصر التحكم نفسها. وبافتراض أن التعديل خلال كل دورة قابل للتنبؤ أو التكرار، كما هو الحال في شبكة التيار المتردد الوطنية، فإنه للحصول على خرج أقل من جهد دخله، يقوم مُتحكم الطور ببساطة بإيقاف التشغيل عند زاوية طور مُحددة لدورة تعديل الدخل. وبتشغيل الجهاز عند زاوية طور أكبر من صفر درجة، أي بعد بدء دورة التعديل، يتواجد جزء من إجمالي الطاقة في كل دورة عند الخرج. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

لتحقيق تأثير مشابه لزيادة الجهد، يجب تخفيض قدرة تصميمات مُصحِّح معامل القدرة (PFC) بحيث يكون الحد الأقصى للجهد المُدخل أعلى من متطلبات الخرج الاسمية. عند تشغيل مصدر الطاقة لأول مرة أو أثناء التشغيل في الظروف الاسمية، سيُزوِّد المُتحكِّم باستمرار أقل من 100% من جهد دخله. وعند الحاجة إلى زيادة الجهد، يُزوِّد المُتحكِّم نسبةً أقرب إلى 100% من الحد الأقصى للجهد المُدخل المُتاح.

يُعدّ خفض قدرة وحدات التحكم ذات الطور المُشغّلة بالتيار الكهربائي أمرًا بالغ الأهمية، نظرًا لاستخدامها المتكرر في التحكم بالأحمال المقاومة ، مثل عناصر التسخين. ومع مرور الوقت، قد تزداد مقاومة عناصر التسخين. ولمعالجة هذه المشكلة، يجب أن تكون وحدة التحكم قادرة على توفير جهد إضافي كافٍ لسحب تيار التسخين نفسه عبر العنصر. والطريقة الوحيدة لتحقيق ذلك هي تصميم مصدر الطاقة بحيث يتطلب أقل من 100% من دورة تعديل الإدخال عند تركيب العناصر لأول مرة، ثم زيادة الجهد تدريجيًا ليصل إلى 100% من دورة تعديل الإدخال مع مرور الوقت.

يُعدّ الاستخدام الأكثر شيوعًا هو في مفاتيح التعتيم للتحكم في الإضاءة المنزلية.

في التطبيقات الصناعية السابقة، كانت تُستخدم محولات متعددة المنافذ باهظة الثمن وثقيلة الوزن لتزويد هذه العناصر بالطاقة، حيث يتم توصيل كل منفذ من منافذ الملف بالعنصر لإنتاج درجة الحرارة المطلوبة. وقد حدّ ذلك من دقة قياس درجة الحرارة بعدد تركيبات المنافذ المتاحة. وغالبًا ما تُستخدم هذه المحولات في أجهزة التحكم المصممة لمعدات مثل الأفران الكهربائية.

في المعدات الحديثة، وخاصةً عالية الطاقة، يُستبدل المحول بوحدات تحكم تعمل بنظام الطور، حيث يتم توصيل الحمل مباشرةً بالتيار الكهربائي الرئيسي، مما ينتج عنه نظام أرخص وأخف وزنًا بشكل ملحوظ. مع ذلك، يقتصر استخدام هذه الطريقة عادةً على المعدات التي يصعب تشغيلها بدونها. والسبب في ذلك هو أن إزالة محول التيار الرئيسي تعني وجود اتصال كهربائي بين الحمل والمدخل. بالنسبة للأفران الصناعية، غالبًا ما يكون المدخل هو التيار المتردد من الشبكة الوطنية، وهو بدوره مؤرض. وبما أن خرج وحدة التحكم مؤرض، يكفي أن يلامس المستخدم الأرض وأحد أطراف الخرج ليتعرض لخطر الصدمة الكهربائية. ونظرًا لأن العديد من المعدات عالية الطاقة تعمل بجهد 415  فولت ثلاثي الأطوار ، وتستهلك تيارات عالية، ولأن أي غلاف أو هيكل موجود مؤرض، فإن هذا يشكل خطرًا جسيمًا يجب تقييمه بدقة.

يعود تاريخ أول براءة اختراع لأجهزة التحكم ذات الطور المتغير إلى عام 1912. إلا أن تطبيقها عمليًا لم يكن ممكنًا إلا في عشرينيات القرن العشرين، عندما أصبحت مقومات صمامات القوس الزئبقي المزودة بشبكات تحكم متاحة. ونظرًا لمحدودية صمامات القوس الزئبقي، لم تكن هذه الطريقة لتنظيم الجهد شائعة آنذاك. وانتشرت على نطاق واسع مع اختراع الثايرستورات الصلبة في أواخر خمسينيات القرن العشرين.