Kraftige vekselstrømsbelastninger styres ofte af elektromagnetiske relæer. Kontaktgrupperne i disse anordninger er en yderligere kilde til upålidelighed på grund af deres tendens til at brænde eller svejse. En ulempe er også muligheden for gnister ved omskiftning, hvilket i nogle tilfælde kræver yderligere sikkerhedsforanstaltninger. Af denne grund er elektroniske nøgler at foretrække. En variant af en sådan kontakt er lavet på triacs.
Indhold
Hvad en triac er, og hvorfor den er nødvendig
En af følgende anvendes ofte som et styret koblingselement i effektelektronik Thyristorer - Thyristorer. Deres fordele:
- ingen kontaktgruppe;
- Ingen roterende eller bevægelige mekaniske elementer;
- Lav vægt og lave dimensioner;
- Lang levetid, uafhængigt af antallet af tænd/sluk-cyklusser;
- lave omkostninger;
- Høj hastighed og støjsvag drift.
Problemet med trinistorer i vekselstrømskredsløb er imidlertid deres ensrettede ledningsevne. For at en trinistor kan føre strøm i begge retninger, skal trinistorerne forbindes parallelt i den modsatte retning med to trinistorer, der styres samtidigt. Det virker logisk at kombinere disse to trinistorer i en enkelt skal for at gøre det lettere at installere dem og reducere størrelsen. Og dette skridt blev taget i 1963, da de sovjetiske videnskabsmænd og specialister fra General Electric næsten samtidig ansøgte om registrering af opfindelsen af en symmetrisk trinistor - simistor (i udenlandsk terminologi, triac - triode for alternativ strøm).
Faktisk er triac'en ikke bogstaveligt talt to trinistorer i én pakke.
Hele systemet er implementeret på en enkelt krystal med forskellige p- og n-lederzoner, og denne struktur er ikke symmetrisk (selv om volt-ampere-karakteristikken for en triac er symmetrisk omkring oprindelsen og er et spejlbillede af triac'en). Dette er den grundlæggende forskel mellem en triac og to trinistorer, som hver især skal styres af en positiv strøm i forhold til katoden.
En triac har ingen anode og katode i forhold til strømretningen, men udgangene er ulige i forhold til styreelektroden. Udtrykkene "betinget katode" (MT1, A1) og "betinget anode" (MT2, A2) er fundet i litteraturen. De bruges bekvemt til at beskrive en triac's funktion.
Når der påføres en halvbølge af en af polariteterne, låses enheden først (rødt afsnit af VAC). På samme måde som en trinistor kan triac'en låses op, når spændingen overstiger en tærskelværdi i begge polariteter af sinusbølgen (blå sektion). I elektroniske afbrydere er dette fænomen (dynistor-effekt) ret skadeligt. Det skal undgås, når der vælges driftstilstand. Triac'en åbner ved at påføre strøm på kontrolelektroden. Jo højere strømmen er, jo tidligere åbnes nøglen (rødt stiplet område). Denne strøm genereres ved at påføre en spænding mellem kontrolelektroden og den betingede katode. Denne spænding skal enten være negativ eller have samme fortegn som den spænding, der er tilført mellem MT1 og MT2.
Ved en bestemt strømstyrke åbner triac'en straks og opfører sig som en normal diode - indtil den lukker (grønne stiplede og faste områder). Teknologiske forbedringer har ført til en reduktion af den strøm, der kræves for at åbne triac'en helt. Moderne versioner har et strømforbrug på op til 60 mA og derunder. En reduktion af strømmen i et reelt kredsløb bør dog ikke være for stor, da det kan føre til ustabil åbning af triac'en.
Lukning sker, som med en konventionel trinistor, når strømmen falder til en vis grænse (tæt på nul). I vekselstrømskredsløb sker dette, når triac'en igen passerer gennem nul, hvorefter der igen skal påføres en styringspuls. I jævnstrømskredsløb kræver kontrolleret låsning af triac'en besværlige tekniske løsninger.
Funktioner og begrænsninger
Begrænsninger i brugen af triac'er ved kobling af reaktive (induktive eller kapacitive) belastninger. Når denne belastning er til stede i et vekselstrømskredsløb, er spændings- og strømfaserne forskudt i forhold til hinanden. Retningen af faseforskydningen afhænger af arten af den reaktive komponent, og størrelsen af faseforskydningen afhænger af arten af den reaktive komponent. størrelsen af den reaktive komponent. Det er allerede blevet sagt, at triac'en slukkes, når strømmen passerer nul. Og spændingen mellem MT1 og MT2 kan på det tidspunkt være ret stor. Hvis ændringshastigheden i spændingen dU/dt overstiger tærskelværdien, kan det ske, at triac'en ikke lukker. For at undgå denne effekt er triac'en forbundet parallelt med triac'ens strømvej. varistorer. Deres modstand afhænger af den påførte spænding, og de begrænser ændringshastigheden af potentialforskellen. Den samme effekt kan opnås ved at bruge en RC-kæde (snubber).
Faren for at overskride strømstigningshastigheden, når belastningen skiftes, er forbundet med triacens udløsningstid ved slutningen af cyklusen. På det tidspunkt, hvor triac'en endnu ikke er lukket, kan det være, at der påføres en høj spænding, og at der samtidig løber en tilstrækkelig høj gennemstrøm gennem strømvejen. Dette kan føre til, at der genereres en høj termisk effekt på enheden, og krystallet kan overophede. For at fjerne denne fejl er det nødvendigt at kompensere for forbrugerreaktansen, om muligt ved at indbygge en reaktans af omtrent samme størrelse, men med modsat fortegn, i kredsløbet i serie.
Man skal også huske på, at triac'en i åben tilstand falder ca. 1-2 V. Men da der er tale om højspændingsafbrydere med høj effekt, påvirker denne egenskab ikke den praktiske anvendelse af triacs. Et tab på 1-2 volt i et 220 V-kredsløb kan sammenlignes med en fejl i spændingsmålingen.
Eksempler på anvendelser
Triacs anvendes primært som afbryder i vekselstrømskredsløb. Der er i princippet ingen begrænsninger for at bruge en triac som jævnstrømsafbryder, men der er heller ingen grund til at gøre det. I dette tilfælde er det lettere at bruge den billigere og mere almindelige trinistor.
Som enhver nøgle er en triac forbundet i serie med belastningen. Ved at tænde og slukke for triac'en styres forsyningsspændingen til forbrugeren.
Triac'en kan også bruges som spændingsregulator på belastninger, der er ligeglade med spændingens form (f.eks. glødelamper eller termoelektriske varmeapparater). I dette tilfælde ser styrekredsløbet således ud.
Her er der et faseforskydningskredsløb på modstande R1, R2 og kondensator C1. Ved at justere modstanden forskydes starten af pulsen i forhold til netspændingens nulpunkt. En dynistor med en åbningsspænding på ca. 30 volt er ansvarlig for at generere pulsen. Når dette niveau er nået, åbnes den og tillader strøm til triacens styreelektrode at strømme. Denne strøm er naturligvis i samme retning som strømmen gennem triacens strømvej. Nogle producenter fremstiller halvlederkomponenter kaldet Quadrac. Disse har en triac og en diistor i kontrolelektrodekredsløbet i det samme hus.
Dette kredsløb er simpelt, men strømforbruget er stærkt ikke-sinusformet, og der opstår forstyrrelser i nettet. Filtre - i det mindste den enkleste RC-kæde - bør bruges til at undertrykke dem.
Fordele og ulemper
Fordelene ved triac'en er de samme som ved de trinistorer, der er beskrevet ovenfor. De kan også bruges i vekselstrømskredsløb og er nemme at styre i vekselstrømstilstand. Der er dog også nogle ulemper. Disse vedrører hovedsagelig anvendelsesområdet, som er begrænset af belastningens reaktive komponent. De ovenfor foreslåede beskyttelsesforanstaltninger er ikke altid mulige. Ulemperne er også følgende
- Øget følsomhed over for støj og interferens i kontrolelektrodekredsløbet, hvilket kan forårsage falske positive resultater;
- Behovet for at aflede varmen fra krystallet - arrangementet af køleplader kompenserer for enhedens lille størrelse, og til at skifte tunge belastninger er brugen af kontaktorer relæer er at foretrække frem for kontaktorer;
- Begrænsning af driftsfrekvensen - dette har ingen betydning ved industrielle frekvenser på 50 eller 100 Hz, men det begrænser brugen i spændingsomformere.
For at kunne bruge triac'er kompetent er det nødvendigt at kende ikke kun principperne for enheden, men også dens svagheder, der definerer grænserne for triac-applikationen. Først da vil den konstruerede enhed fungere længe og pålideligt.
Relaterede artikler:
