Vahelduvvooluahelate raskete koormuste juhtimiseks kasutatakse sageli elektromagnetreleed elektromagnetilised releed. Nende seadmete kontaktrühmad on täiendavaks ebausaldusväärsuse allikaks, kuna neil on kalduvus põleda või keevitada. Puuduseks on ka kaare tekkimise võimalus lülitamisel, mis mõnel juhul nõuab täiendavaid ohutusmeetmeid. Seetõttu näevad eelistatavamad välja elektroonilised võtmed. Sellise võtme üks variant on tehtud triacidel.
Mis on triac ja miks me seda kasutame?
Jõuelektroonikas kasutatakse sageli juhitava lülituselemendina ühte järgmistest Türistorid - Türistorid. Nende eelised on järgmised:
- Kontaktgrupp puudub;
- Puuduvad pöörlevad või liikuvad mehaanilised elemendid;
- Väike kaal ja mõõtmed;
- pikk kasutusiga, sõltumata sisse- ja väljalülitamistsüklite arvust;
- odav;
- suur kiirus ja vaikne töö.
Kuid kui vahelduvvooluahelates kasutatakse trinistoreid, muutub nende ühesuunaline juhtivus probleemiks. Et trinistorid juhiksid voolu mõlemas suunas, peame kasutama trikke paralleelühenduse kujul kahe samaaegselt juhitava trinistori vastassuunas. Paigaldamise hõlbustamiseks ja suuruse vähendamiseks tundub loogiline ühendada need kaks trinistorit ühte kesta.Ja see samm tehti 1963. aastal, kui nõukogude teadlased ja General Electricu spetsialistid taotlesid peaaegu samaaegselt sümmeetrilise trinistori - simistori (võõrterminoloogias alternatiivse voolu jaoks triactriood) leiutise registreerimist.
Tegelikult ei ole triac sõna otseses mõttes kaks trinistorit ühel juhul.
Kogu süsteem on realiseeritud erinevate p- ja n-juhtivustsoonidega monokristallil ning see struktuur ei ole sümmeetriline (kuigi triaki volt-ampri karakteristik on sümmeetriline lähtekoha suhtes ja on peegelpilt BAC-st trinistorid). Ja see on põhiline erinevus triaki ja kahe trinistori vahel, millest kumbagi peab katoodi suhtes juhtima positiivne vool.
Triakil puudub voolu suuna suhtes anoodi ja katood, kuid juhtelektroodi suhtes on need juhtmed ebavõrdsed. Kirjanduses leidub termineid "tingimuslik katood" (MT1, A1) ja "tingimuslik anood" (MT2, A2). Neid kasutatakse mugavalt triaki töö kirjeldamiseks.
Mis tahes polaarsusega poollaine rakendamisel lukustatakse seade esmalt (VAC-i punane osa). Samuti, nagu trinistoride puhul, saab triakke avada, kui pingelävi on ületatud siinuslaine mis tahes polaarsuse korral (sinine osa). Elektroonilistes lülitites on see nähtus (dünistori efekt) pigem kahjulik. Seda tuleks töörežiimi valimisel vältida. Triac avaneb, rakendades juhtelektroodile voolu. Mida suurem on vool, seda varem klahv avaneb (punane katkendlik ala). See vool luuakse pinge rakendamisel juhtelektroodi ja tingimusliku katoodi vahel. See pinge peab olema negatiivne või sama märgiga kui MT1 ja MT2 vahel rakendatud pinge.
Teatud vooluväärtuse korral avaneb triac kohe ja käitub nagu tavaline diood – kuni lukustumiseni (rohelised katkendlikud ja tahked alad). Tehnoloogia täiustused vähendavad voolutarbimist triaki täielikuks avamiseks. Kaasaegsete modifikatsioonidega on see kuni 60 mA ja alla selle. Kuid ärge laske tegelikus vooluringis end ära lasta - see võib viia triaki ebastabiilse avanemiseni.
Sulgemine, nagu tavaliste trinistorite puhul, toimub siis, kui vool väheneb teatud piirini (peaaegu nullini). Vahelduvvooluahelas toimub see siis, kui ahel läbib uuesti nulli, misjärel tuleb uuesti rakendada juhtimpulssi. Alalisvooluahelates nõuab triaki kontrollitud sulgemine tülikaid tehnilisi lahendusi.
Omadused ja piirangud
Reaktiivsete (induktiivsete või mahtuvuslike) koormuste vahetamisel on triaki kasutamisel piirangud. Kui vahelduvvooluahelas on selline koormus, nihkuvad pinge ja voolu faasid üksteise suhtes. Nihke suund sõltub reaktiivkomponendi olemusest ja suurusest reaktiivkomponendi suurus. Juba on öeldud, et triac lülitub välja, kui vool läbib nulli. Ja pinge MT1 ja MT2 vahel võib sel hetkel olla päris suur. Kui pinge muutumise kiirus dU/dt ületab läviväärtust, ei pruugi triac sulguda. Selle efekti vältimiseks ühendatakse triac paralleelselt triaki toiteteega varistorid. Nende takistus sõltub rakendatavast pingest ja piiravad potentsiaalide erinevuse muutumise kiirust. Sama efekti saab saavutada ka RC-ahelaga (snubber).
Voolu tõusu kiiruse ületamise oht koormuse ümberlülitamisel on seotud lõpliku triaki avatud ajaga.Hetkel, kui triac pole veel sulgunud, võib juhtuda, et sellele on pandud suur pinge ja samal ajal liigub vooluteel läbi üsna suur läbivool. See võib põhjustada seadmest palju soojust ja kristall võib üle kuumeneda. Selle defekti kõrvaldamiseks on vaja võimaluse korral kompenseerida tarbija reaktsioonivõime, lülitades seeriasse ligikaudu sama väärtusega, kuid vastupidise märgiga reaktiivtakistuse.
Samuti tuleks meeles pidada, et avatud olekus langeb triac umbes 1-2 V. Aga kuna rakenduseks on suure võimsusega kõrgepinge lülitid, siis see omadus triakide praktilist rakendamist ei mõjuta. 1-2-voldine kaotus 220-voldises vooluringis on võrreldav pinge mõõtmise veaga.
Kasutusnäited
Triaki peamine kasutusala on vahelduvvooluahela lüliti. Põhimõttelist piirangut triaki kasutamisel alalisvoolulülitina ei ole, kuid seda pole ka mõtet teha. Sel juhul on lihtsam kasutada odavamaid ja levinumaid trinistoreid.
Nagu iga võti, on triac ühendatud koormusega järjestikku. Triaki sisse- ja väljalülitamine juhib tarbija pingevarustust.
Triaki saab kasutada ka pingeregulaatorina koormustel, mis ei hooli pinge lainekujudest (nt hõõglambid või termoelektrilised küttekehad). Sel juhul näeb juhtimisahel välja selline.
Siin on faasivahetuse ahel korraldatud takistitel R1, R2 ja kondensaatoril C1. Takistuse reguleerimisega saavutame impulsi alguse nihke võrgupinge nullpunkti suhtes. Impulsi moodustamise eest vastutab dünistor, mille avanemispinge on umbes 30 volti. Kui see tase on saavutatud, avaneb see ja suunab voolu triaki juhtelektroodile. Ilmselgelt kattub see vool triaki võimsusteed läbiva vooluga. Mõned tootjad toodavad pooljuhtseadmeid nimega Quadrac.Neil on triac ja diistor juhtelektroodi ahelas samas korpuses.
See ahel on lihtne, kuid selle voolutarve on teravalt mittesinusoidse kujuga ja vooluvõrku tekitatakse häireid. Nende mahasurumiseks tuleks kasutada filtreid – vähemalt lihtsamaid RC-ahelaid.
Eelised ja miinused
Triaki eelised on samad, mis ülalkirjeldatud trinistoritel. Neile tuleks lisada ainult vahelduvvooluahelates töötamise võimalus ja lihtne juhtimine selles režiimis. Kuid on ka puudusi. Peamiselt puudutavad need kasutusala, mida piirab koormuse reaktiivne komponent. Eespool soovitatud kaitsemeetmeid ei saa alati rakendada. Samuti peaksid puudused hõlmama:
- Suurenenud tundlikkus müra ja häirete suhtes juhtelektroodi vooluringis, mis võib põhjustada valepositiivseid tulemusi;
- Vajadus kristallist soojust eemaldada – jahutusradiaatorite paigutus kompenseerib seadme väiksuse ning suurte koormuste ümberlülitamiseks kontaktorid eelistatavamaks muutub releed;
- töösageduse piirang - tööstuslikul sagedusel 50 või 100 Hz töötamisel pole tähtsust, kuid see piirab kasutamist pingemuundurites.
Triakide pädevaks kasutamiseks on vaja teada mitte ainult seadme tööpõhimõtteid, vaid ka selle puudusi, määratledes triakide kasutuspiirid. Ainult sel juhul töötab väljatöötatud seade kaua ja usaldusväärselt.
Seotud artiklid:
