Tehokkaita vaihtovirtakuormia ohjataan usein sähkömagneettiset releet. Näiden laitteiden kontaktiryhmät ovat ylimääräinen epäluotettavuuden lähde, koska niillä on taipumus palaa tai hitsata. Haittapuolena näyttää olevan myös kipinöiden mahdollisuus kytkennän yhteydessä, mikä joissakin tapauksissa edellyttää lisäturvatoimenpiteitä. Tästä syystä sähköiset avaimet näyttävät paremmilta. Yksi tällaisen kytkimen muunnos on tehty triaceilla.
Sisältö
Mikä triac on ja miksi sitä tarvitaan?
Jotakin seuraavista käytetään usein tehoelektroniikan ohjattavana kytkentäelementtinä. Tyristorit - Tyristorit. Niiden edut:
- ei kontaktiryhmä;
- Ei pyöriviä tai liikkuvia mekaanisia osia;
- Pieni paino ja mitat;
- Pitkä käyttöikä, joka on riippumaton päälle/pois-syklien määrästä;
- alhaiset kustannukset;
- Nopea ja hiljainen toiminta.
Mutta kun trinistoreja käytetään vaihtovirtapiireissä, niiden yksisuuntaisesta johtavuudesta tulee ongelma. Jotta trinistori voisi kuljettaa virtaa molempiin suuntiin, trinistorit on kytkettävä rinnakkain vastakkaiseen suuntaan siten, että kahta trinistoria ohjataan samanaikaisesti. Näyttää loogiselta yhdistää nämä kaksi trinistoria yhteen kuoreen asennuksen helpottamiseksi ja koon pienentämiseksi. Tämä askel otettiin vuonna 1963, kun neuvostoliittolaiset tiedemiehet ja General Electricin asiantuntijat hakivat lähes samanaikaisesti symmetrisen trinistorin - simistorin (ulkomaisessa termistössä triac - triodi vaihtoehtoiselle virralle) keksinnön rekisteröintiä.
Itse asiassa triac ei ole kirjaimellisesti kaksi trinistoria samassa pakkauksessa.
Koko järjestelmä on toteutettu yhdellä kiteellä, jossa on eri p- ja n-johdinalueet, eikä tämä rakenne ole symmetrinen (vaikka triacin voltti-ampeeri-ominaisuus on symmetrinen origon suhteen ja on triacin peilikuvana). Tämä on perustavanlaatuinen ero triacin ja kahden trinistorin välillä, joista kutakin on ohjattava positiivisella virralla katodiin nähden.
Triacissa ei ole anodia ja katodia virran kulkusuuntaan nähden, mutta ulostulot ovat eriarvoisia suhteessa ohjauselektrodiin. Kirjallisuudessa käytetään termejä "ehdollinen katodi" (MT1, A1) ja "ehdollinen anodi" (MT2, A2). Niitä käytetään kätevästi kuvaamaan triacin toimintaa.
Kun laitteeseen kytketään puoliaalto jommallakummalla polariteetilla, laite lukittuu ensin (VAC:n punainen osa). Samoin kuin trinistorit, triac voidaan vapauttaa, kun jännite ylittää kynnysarvon siniaallon jommassakummassa polariteetissa (sininen osa). Elektronisissa kytkimissä tämä ilmiö (dynistori-ilmiö) on melko haitallinen. Sitä on vältettävä toimintatilaa valittaessa. Triac avautuu syöttämällä virtaa ohjauselektrodiin. Mitä suurempi virta on, sitä aikaisemmin avain aukeaa (punainen katkoviivoitettu alue). Tämä virta tuotetaan syöttämällä jännite ohjauselektrodin ja ehdollisen katodin välille. Tämän jännitteen on oltava joko negatiivinen tai samanmerkkinen kuin MT1:n ja MT2:n välille syötetty jännite.
Tietyn virran arvosta triac avautuu välittömästi ja käyttäytyy kuin normaali diodi - kunnes se sulkeutuu (vihreät katkoviivoitetut ja yhtenäiset alueet). Tekniikan kehittyminen on johtanut triacin täydelliseen avautumiseen tarvittavan virran pienenemiseen. Nykyaikaisten versioiden virrankulutus on enintään 60 mA tai alle. Virran vähenemisen ei kuitenkaan pitäisi olla liian suuri etu todellisessa piirissä, koska se voi johtaa epävakaaseen triac-avautumiseen.
Sulkeutuminen tapahtuu perinteisten trinistorien tapaan, kun virta laskee tiettyyn rajaan (lähelle nollaa). Vaihtovirtapiireissä tämä tapahtuu, kun triac kulkee jälleen nollan läpi, minkä jälkeen on annettava uudelleen ohjauspulssi. Tasavirtapiireissä triacin hallittu lukitus vaatii hankalia teknisiä ratkaisuja.
Ominaisuudet ja rajoitukset
Rajoitukset triacien käytölle kytkettäessä reaktiivisia (induktiivisia tai kapasitiivisia) kuormia. Kun tämä kuorma on läsnä vaihtovirtapiirissä, jännitteen ja virran vaiheet siirtyvät toisiinsa nähden. Vaihesiirron suunta riippuu reaktiivisen komponentin luonteesta, ja vaihesiirron suuruus riippuu reaktiivisen komponentin luonteesta. reaktiivisen komponentin suuruus. On jo todettu, että triac kytkeytyy pois päältä, kun virta menee nollan läpi. MT1:n ja MT2:n välinen jännite voi olla tuolloin melko suuri. Jos jännitteen muutosnopeus dU/dt ylittää kynnysarvon, triac ei välttämättä sulkeudu. Tämän vaikutuksen välttämiseksi triac kytketään rinnakkain triacin tehopolun kanssa. varistorit. Niiden resistanssi riippuu käytetystä jännitteestä, ja ne rajoittavat potentiaalieron muutosnopeutta. Sama vaikutus voidaan saavuttaa käyttämällä RC-ketjua (snubber).
Virran nousunopeuden ylittämisen vaara kuormaa kytkettäessä liittyy triacin jakson lopun laukaisuaikaan. Sillä hetkellä, kun triac ei ole vielä sulkeutunut, voi olla, että virtapolun läpi kulkee korkea jännite ja samalla riittävän suuri läpivirta. Tämä voi johtaa siihen, että laitteeseen syntyy suuri lämpöteho ja kide voi ylikuumentua. Tämän vian poistamiseksi on tarpeen kompensoida kuluttajan reaktanssi, jos mahdollista, lisäämällä piiriin sarjaan suunnilleen samansuuruinen mutta vastakkaisen merkin reaktanssi.
On myös muistettava, että avoimessa tilassa triac laskee noin 1-2V. Koska kyseessä ovat kuitenkin suuritehoiset suurjännitekytkimet, tämä ominaisuus ei vaikuta triacin käytännön soveltamiseen. 220 voltin virtapiirin 1-2 voltin häviö on verrattavissa jännitteen mittausvirheeseen.
Esimerkkejä sovelluksista
Triaceja käytetään pääasiassa vaihtovirtapiirien kytkiminä. Periaatteessa ei ole mitään rajoituksia triacin käyttämiselle tasavirtakytkimenä, mutta sitä ei myöskään kannata tehdä. Tässä tapauksessa on helpompi käyttää halvempaa ja yleisempää trinistoria.
Kuten mikä tahansa avain, triac on kytketty sarjaan kuorman kanssa. Kytkemällä triakki päälle ja pois päältä ohjataan kuluttajan syöttöjännitettä.
Triacia voidaan käyttää myös jännitteensäätimenä kuormissa, jotka eivät välitä jännitteen muodosta (kuten hehkulamput tai lämpösähkölämmittimet). Tässä tapauksessa ohjauspiiri näyttää seuraavalta.
Tässä vaiheessa vaihesiirtopiiri on järjestetty vastusten R1, R2 ja kondensaattorin C1 varaan. Säätämällä vastusta siirretään pulssin alkua suhteessa verkkojännitteen nollakohtaan. Dynistori, jonka avautumisjännite on noin 30 volttia, vastaa pulssin tuottamisesta. Kun tämä taso saavutetaan, se avautuu ja antaa virran virrata triacin ohjauselektrodiin. Tämä virta on ilmeisesti samansuuntainen kuin triacin tehopolun läpi kulkeva virta. Jotkut valmistajat valmistavat puolijohdekomponentteja, joita kutsutaan Quadraciksi. Näissä on triac ja diistori samassa kotelossa olevassa ohjauselektrodipiirissä.
Tämä piiri on yksinkertainen, mutta virrankulutus on jyrkästi ei-sinimuotoinen ja verkkoon syntyy häiriöitä. Suodattimia - ainakin yksinkertaisinta RC-ketjua - olisi käytettävä niiden vaimentamiseen.
Edut ja haitat
Triacin edut ovat samat kuin edellä kuvattujen trinistorien edut. Niitä voidaan käyttää myös vaihtovirtapiireissä, ja niitä on helppo ohjata vaihtovirtakäytössä. Tästä on kuitenkin joitakin haittoja. Nämä liittyvät pääasiassa käyttöalueeseen, jota rajoittaa kuorman reaktiivinen komponentti. Edellä ehdotetut suojatoimenpiteet eivät aina ole mahdollisia. Haitat ovat myös seuraavat
- Lisääntynyt herkkyys kohinalle ja häiriöille ohjauselektrodipiirissä, mikä voi aiheuttaa vääriä positiivisia tuloksia;
- Tarve johtaa lämpöä pois kiteestä - jäähdytyslevyjen järjestäminen kompensoi laitteen pientä kokoa, ja raskaiden kuormien kytkemisessä on tarpeen käyttää kontaktorit releet ovat suositeltavampia kuin kontaktorit;
- Käyttötaajuuden rajoitus - tällä ei ole merkitystä, kun käytetään 50 tai 100 Hz:n teollisuustaajuuksia, mutta se rajoittaa käyttöä jännitemuuntimissa.
Jotta triaakkeja voidaan käyttää asiantuntevasti, on tunnettava laitteen periaatteiden lisäksi myös sen heikkoudet, jotka määrittelevät triaakkisovelluksen rajat. Vain silloin suunniteltu laite toimii pitkään ja luotettavasti.
Aiheeseen liittyvät artikkelit:
