Untuk mengontrol beban berat di sirkuit AC, relai elektromagnetik sering digunakan relay elektromagnetik. Grup kontak perangkat ini merupakan sumber tambahan yang tidak dapat diandalkan karena kecenderungannya untuk terbakar atau dilas. Kerugiannya juga terlihat kemungkinan lengkung saat beralih, yang dalam beberapa kasus memerlukan langkah-langkah keamanan tambahan. Oleh karena itu, kunci elektronik terlihat lebih disukai. Salah satu varian dari kunci semacam itu dibuat pada triac.
Apa itu triac dan mengapa kita menggunakannya?
Salah satu dari berikut ini sering digunakan sebagai elemen switching terkontrol dalam elektronika daya: thyristor - Thyristor. Keuntungan mereka adalah:
- Tidak ada grup kontak;
- Tidak ada elemen mekanis yang berputar atau bergerak;
- Berat dan dimensi rendah;
- umur panjang, terlepas dari jumlah siklus menghidupkan dan mematikan;
- biaya rendah;
- kecepatan tinggi dan operasi yang tenang.
Tetapi ketika trinistor digunakan di sirkuit AC, konduktivitas satu arahnya menjadi masalah. Agar trinistor dapat mengalirkan arus dua arah, kita harus menggunakan trik berupa sambungan paralel berlawanan arah dari dua trinistor yang dikendalikan secara bersamaan. Tampaknya logis untuk menggabungkan kedua trinistor ini dalam satu cangkang untuk kemudahan pemasangan dan pengurangan ukuran.Dan langkah ini dibuat pada tahun 1963, ketika para ilmuwan Soviet dan spesialis General Electric hampir secara bersamaan mengajukan pendaftaran penemuan trinistor - simistor simetris (dalam terminologi asing, triac - triode untuk arus alternatif).
Faktanya, triac tidak secara harfiah dua trinistor dalam satu kasus.
Seluruh sistem diimplementasikan pada kristal tunggal dengan zona konduktansi p dan n yang berbeda, dan struktur ini tidak simetris (walaupun karakteristik volt-ampere dari triac adalah simetris terhadap titik asal dan merupakan bayangan cermin dari BAC dari suatu trinistor). Dan ini adalah perbedaan mendasar antara triac dan dua trinistor, yang masing-masing harus dikontrol oleh arus positif, sehubungan dengan katoda.
Triac tidak memiliki anoda dan katoda dalam kaitannya dengan arah aliran arus, tetapi dalam kaitannya dengan elektroda kontrol, sadapan ini tidak sama. Istilah "katoda bersyarat" (MT1, A1) dan "anoda bersyarat" (MT2, A2) ditemukan dalam literatur. Mereka mudah digunakan untuk menggambarkan operasi triac.
Ketika setengah gelombang dari polaritas apa pun diterapkan, perangkat akan dikunci terlebih dahulu (bagian merah dari VAC). Juga, seperti halnya trinistor, triac dapat dibuka kuncinya ketika ambang tegangan terlampaui pada polaritas gelombang sinus apa pun (bagian biru). Pada sakelar elektronik, fenomena ini (efek dinastor) agak berbahaya. Ini harus dihindari ketika memilih mode operasi. Triac terbuka dengan menerapkan arus ke elektroda kontrol. Semakin tinggi arus, semakin awal kunci terbuka (area putus-putus merah). Arus ini dibuat dengan menerapkan tegangan antara elektroda kontrol dan katoda kondisional. Tegangan ini harus berupa tanda negatif atau sama dengan tegangan yang diterapkan antara MT1 dan MT2.
Pada nilai arus tertentu, triac segera terbuka dan berperilaku seperti dioda normal - hingga terkunci (area putus-putus hijau dan padat). Peningkatan teknologi mengarah pada pengurangan konsumsi saat ini untuk membuka kunci triac secara lengkap. Dengan modifikasi modern hingga 60 mA ke bawah. Tetapi jangan terbawa arus yang lebih rendah di sirkuit nyata - ini dapat menyebabkan pembukaan triac yang tidak stabil.
Penutupan, seperti halnya trinistor normal, terjadi ketika arus menurun hingga batas tertentu (hampir nol). Dalam rangkaian AC, ini terjadi ketika rangkaian melewati nol lagi, setelah itu pulsa kontrol harus diterapkan lagi. Di sirkuit DC, penutupan triac yang terkontrol membutuhkan solusi teknis yang rumit.
Fitur dan Keterbatasan
Ada batasan untuk menggunakan triac saat mengganti beban reaktif (induktif atau kapasitif). Ketika beban seperti itu hadir dalam rangkaian AC, fase tegangan dan arus digeser dalam kaitannya satu sama lain. Arah pergeseran tergantung pada sifat komponen reaktif, dan besarnya besarnya komponen reaktif. Telah dikatakan bahwa triac dimatikan ketika arus melewati nol. Dan tegangan antara MT1 dan MT2 pada saat itu bisa sangat besar. Jika laju perubahan tegangan dU/dt melebihi nilai ambang batas, triac mungkin tidak menutup. Untuk menghindari efek ini, triac dihubungkan secara paralel ke jalur daya triac varistor. Resistansi mereka tergantung pada tegangan yang diberikan, dan mereka membatasi laju perubahan perbedaan potensial. Efek yang sama dapat dicapai dengan menggunakan rantai RC (snubber).
Bahaya melebihi laju kenaikan arus selama pengalihan beban terkait dengan waktu buka triac yang terbatas.Pada saat triac belum ditutup, mungkin ada tegangan besar yang diterapkan padanya dan pada saat yang sama arus yang agak besar mengalir melalui jalur daya. Hal ini dapat menyebabkan perangkat mengeluarkan banyak panas, dan kristal dapat menjadi terlalu panas. Untuk menghilangkan cacat ini perlu untuk mengkompensasi, jika mungkin, reaktansi konsumen dengan dimasukkannya seri ke dalam rangkaian reaktansi dengan nilai yang kira-kira sama, tetapi dari tanda yang berlawanan.
Juga harus diingat bahwa dalam keadaan terbuka triac turun sekitar 1-2 V. Tetapi karena aplikasinya adalah sakelar tegangan tinggi daya tinggi, properti ini tidak mempengaruhi aplikasi praktis triac. Hilangnya 1-2 volt dalam rangkaian 220 volt sebanding dengan kesalahan pengukuran tegangan.
Contoh penggunaan
Kegunaan utama triac adalah sebagai saklar pada rangkaian AC. Tidak ada batasan mendasar untuk menggunakan triac sebagai sakelar DC, tetapi tidak ada gunanya melakukannya juga. Dalam hal ini, lebih mudah untuk menggunakan trinistor yang lebih murah dan lebih umum.
Seperti kunci apa pun, triac dihubungkan secara seri dengan beban. Menghidupkan dan mematikan triac mengontrol suplai tegangan ke konsumen.
Triac juga dapat digunakan sebagai pengatur tegangan pada beban yang tidak mempedulikan bentuk gelombang tegangan (seperti lampu pijar atau pemanas termoelektrik). Dalam hal ini, rangkaian kontrol terlihat seperti ini.
Di sini rangkaian pembalik fasa diatur pada resistor R1, R2 dan kapasitor C1. Dengan menyesuaikan resistansi, kami mencapai pergeseran awal pulsa sehubungan dengan persilangan nol dari tegangan listrik. Sebuah dynistor dengan tegangan pembukaan sekitar 30 volt bertanggung jawab untuk membentuk pulsa. Ketika level ini tercapai, ia membuka dan mengalirkan arus ke elektroda kontrol triac. Jelas, arus ini bertepatan dengan arah arus melalui jalur daya triac. Beberapa produsen membuat perangkat semikonduktor yang disebut Quadrac.Mereka memiliki triac dan diistor di sirkuit elektroda kontrol di selungkup yang sama.
Sirkuit ini sederhana, tetapi konsumsi arusnya memiliki bentuk non-sinusoidal yang tajam, dan gangguan dibuat di listrik. Untuk menekannya, Anda harus menggunakan filter - setidaknya rantai RC paling sederhana.
Keuntungan dan kerugian
Keuntungan dari triac adalah sama dengan yang ada pada trinistor yang dijelaskan di atas. Bagi mereka, kita hanya perlu menambahkan kemungkinan operasi di sirkuit AC dan kontrol yang mudah dalam mode ini. Tapi ada juga kekurangannya. Terutama mereka menyangkut area aplikasi, yang dibatasi oleh komponen reaktif dari beban. Tindakan perlindungan yang disarankan di atas tidak selalu dapat diterapkan. Juga, kerugiannya harus mencakup:
- Peningkatan sensitivitas terhadap kebisingan dan gangguan di sirkuit elektroda kontrol, yang dapat menyebabkan positif palsu;
- Kebutuhan untuk menghilangkan panas dari kristal - pengaturan heat sink mengkompensasi ukuran perangkat yang kecil, dan untuk mengganti beban berat penggunaan para kontraktor dan relai menjadi lebih disukai;
- pembatasan frekuensi operasi - tidak masalah ketika bekerja pada frekuensi industri 50 atau 100 Hz, tetapi membatasi penggunaan dalam konverter tegangan.
Untuk penggunaan triac yang kompeten, perlu diketahui tidak hanya prinsip pengoperasian perangkat, tetapi juga kerugiannya, menentukan batas penerapan triac. Hanya dalam hal ini perangkat yang dikembangkan akan bekerja lama dan andal.
Artikel terkait:
