Pentru a controla sarcini puternice în circuitele de curent alternativ sunt adesea folosite relee electromagnetice. Grupurile de contact ale acestor dispozitive servesc ca o sursă suplimentară de nesiguranță din cauza tendinței de ardere, sudare. De asemenea, posibilitatea de a sparge în timpul comutării arată ca un dezavantaj, care în unele cazuri necesită măsuri de securitate suplimentare. Prin urmare, cheile electronice arată de preferat. Una dintre opțiunile pentru o astfel de cheie este efectuată pe triac-uri.
Conţinut
Ce este un triac și de ce este necesar
În electronica de putere, unul dintre tipuri este adesea folosit ca element de comutare controlat. tiristoare - trinistori. Avantajele lor:
- absența unui grup de contact;
- lipsa elementelor mecanice rotative și în mișcare;
- greutate și dimensiuni reduse;
- resursă lungă, independentă de numărul de cicluri on-off;
- cost scăzut;
- viteză mare și funcționare silențioasă.
Dar atunci când utilizați trinistori în circuite de curent alternativ, conducția lor unidirecțională devine o problemă. Pentru ca trinistorul să treacă curentul în două direcții, trebuie să recurgă la trucuri sub forma unei conexiuni paralele în sens opus a doi trinistori controlați simultan. Pare logic să combinați aceste două SCR într-o singură carcasă pentru ușurința instalării și reducerea dimensiunii. Și acest pas a fost făcut în 1963, când oamenii de știință sovietici și specialiștii General Electric au depus aproape simultan cereri de înregistrare a invenției unui trinistor simetric - triac (în terminologie străină, triac, triac - triodă pentru curent alternativ).
De fapt, triacul nu este literalmente doi trinistori plasați într-un singur caz.
Întregul sistem este implementat pe un singur cristal cu benzi de conductivitate p și n diferite, iar această structură nu este simetrică (deși caracteristica curent-tensiune a unui triac este simetrică față de origine și este o caracteristică I-V în oglindă a unui trinistor). Și aceasta este diferența fundamentală dintre un triac și doi trinistori, fiecare dintre acestea trebuie controlat de un curent pozitiv, în raport cu catodul.
Triacul nu are anod și catod în raport cu direcția curentului transmis, dar în raport cu electrodul de control, aceste concluzii nu sunt echivalente. Termenii „catod condiționat” (MT1, A1) și „anod condiționat” (MT2, A2) se găsesc în literatură. Ele sunt convenabile de utilizat pentru a descrie funcționarea triacului.
Când se aplică o jumătate de undă de orice polaritate, dispozitivul este mai întâi blocat (secțiunea roșie a CVC).De asemenea, ca și în cazul trinistorului, declanșarea triac-ului poate apărea atunci când nivelul de tensiune de prag este depășit pentru orice polaritate a undei sinusoidale (secțiunea albastră). În cheile electronice, acest fenomen (efectul dynistor) este destul de dăunător. Trebuie evitat atunci când alegeți un mod de funcționare. Deschiderea triacului are loc prin aplicarea curentului electrodului de control. Cu cât curentul este mai mare, cu atât cheia se va deschide mai devreme (zonă punctată roșie). Acest curent este creat prin aplicarea unei tensiuni între electrodul de control și catodul condiționat. Această tensiune trebuie fie să fie negativă, fie să aibă același semn ca și tensiunea aplicată între MT1 și MT2.
La o anumită valoare curentă, triacul se deschide imediat și se comportă ca o diodă normală - până la blocare (zone verzi întrerupte și solide). Îmbunătățirea tehnologiei duce la o scădere a curentului consumat pentru a debloca complet triacul. Pentru modificările moderne, este de până la 60 mA și mai jos. Dar nu ar trebui să te lași dus cu reducerea curentului într-un circuit real - acest lucru poate duce la o deschidere instabilă a triacului.
Închiderea, ca un trinistor convențional, are loc atunci când curentul scade la o anumită limită (aproape la zero). În circuitul AC, acest lucru are loc la următoarea trecere prin zero, după care va fi necesar să se aplice din nou un impuls de control. În circuitele de curent continuu, oprirea controlată a triacului necesită soluții tehnice greoaie.
Caracteristici și limitări
Există restricții privind utilizarea unui triac atunci când comutați o sarcină reactivă (inductivă sau capacitivă). În prezența unui astfel de consumator în circuitul de curent alternativ, fazele de tensiune și curent sunt deplasate una față de alta. Direcția deplasării depinde de natura reactivității și de magnitudinea - asupra valorii componentei reactive. S-a spus deja că triacul se oprește în momentul în care curentul trece prin zero. Iar tensiunea dintre MT1 și MT2 în acest moment poate fi destul de mare. Dacă viteza de schimbare a tensiunii dU/dt în același timp depășește valoarea de prag, atunci triacul poate să nu se închidă. Pentru a evita acest efect, paralel cu calea de alimentare a triacului include varistoare. Rezistența lor depinde de tensiunea aplicată și limitează viteza de modificare a diferenței de potențial. Același efect poate fi obținut prin utilizarea unui lanț RC (snubber).
Pericolul depășirii ratei de creștere a curentului la comutarea sarcinii este asociat cu timpul finit de declanșare a triacului. În momentul în care triacul nu s-a închis încă, se poate dovedi că i se aplică o tensiune mare și, în același timp, un curent suficient de mare trece prin calea de alimentare. Acest lucru poate duce la eliberarea unei puteri termice mari pe dispozitiv, iar cristalul se poate supraîncălzi. Pentru a elimina acest defect, este necesar, dacă este posibil, să se compenseze reactivitatea consumatorului prin includerea secvenţială în circuitul de reactivitate a aproximativ aceeaşi valoare, dar de semn opus.
De asemenea, trebuie avut în vedere că în stare deschisă, aproximativ 1-2 V picături pe triac. Dar, deoarece domeniul de aplicare este comutatoare puternice de înaltă tensiune, această proprietate nu afectează utilizarea practică a triac-urilor. Pierderea de 1-2 volți într-un circuit de 220 de volți este comparabilă cu eroarea de măsurare a tensiunii.
Exemple de utilizare
Zona principală de utilizare a triacului este cheia în circuitele de curent alternativ.Nu există restricții fundamentale privind utilizarea unui triac ca cheie DC, dar nici asta nu are rost. În acest caz, este mai ușor să utilizați un trinistor mai ieftin și mai comun.
Ca orice cheie, triacul este conectat la circuit în serie cu sarcina. Pornirea și oprirea triacului controlează alimentarea cu tensiune a consumatorului.
De asemenea, triacul poate fi folosit ca regulator de tensiune pe sarcini cărora nu le pasă de forma tensiunii (de exemplu, lămpi cu incandescență sau termoîncălzitoare). În acest caz, schema de control arată astfel.
Aici, un circuit de defazare este organizat pe rezistențele R1, R2 și condensatorul C1. Prin reglarea rezistenței, se realizează o schimbare a începutului pulsului în raport cu trecerea tensiunii de rețea prin zero. Un dinistor cu o tensiune de deschidere de aproximativ 30 de volți este responsabil pentru formarea pulsului. Când acest nivel este atins, se deschide și trece curent către electrodul de control al triacului. Este evident că acest curent coincide în direcție cu curentul prin calea de putere a triacului. Unii producători produc dispozitive semiconductoare numite Quadrac. Au un triac și un dinistor în circuitul electrodului de control într-o singură carcasă.
Un astfel de circuit este simplu, dar curentul său de consum are o formă puternic nesinusoidală, în timp ce interferența sunt create în rețeaua de alimentare. Pentru a le suprima, este necesar să folosiți filtre - cel puțin cele mai simple lanțuri RC.
Avantaje și dezavantaje
Avantajele triacului coincid cu avantajele trinistorului descrise mai sus. La ei, trebuie doar să adăugați capacitatea de a lucra în circuite AC și control simplu în acest mod. Dar există și dezavantaje.Acestea se referă în principal la zona de aplicare, care este limitată de componenta reactivă a sarcinii. Nu este întotdeauna posibilă aplicarea măsurilor de protecție sugerate mai sus. De asemenea, dezavantajele includ:
- sensibilitate crescută la zgomot și interferențe în circuitul electrodului de control, care poate provoca alarme false;
- necesitatea de a elimina căldura din cristal - aranjarea radiatoarelor compensează dimensiunile mici ale dispozitivului, iar pentru comutarea sarcinilor puternice, utilizarea contactoare iar releul devine preferat;
- limitarea frecvenței de funcționare - nu contează atunci când funcționează la frecvențe industriale de 50 sau 100 Hz, dar limitează utilizarea în convertoarele de tensiune.
Pentru utilizarea competentă a triacilor, este necesar să se cunoască nu numai principiile de funcționare a dispozitivului, ci și deficiențele acestuia, care determină limitele utilizării triacilor. Numai în acest caz, dispozitivul dezvoltat va funcționa mult timp și în mod fiabil.
Articole similare:
