AC回路の重負荷を制御するために、電磁リレーがよく使用されます 電磁リレー.これらのデバイスの接点グループは、焼損または溶着する傾向があるため、信頼性をさらに低下させる原因となります。また、スイッチング時にアークが発生する可能性があるという欠点もあり、場合によっては追加の安全対策が必要になります。したがって、電子キーが好ましいように見えます。このようなキーの 1 つの変形は、トライアックで作成されます。
トライアックとは何ですか? なぜ使用するのですか?
次のいずれかは、パワー エレクトロニクスの制御スイッチング素子としてよく使用されます。 サイリスタ - サイリスタ。それらの利点は次のとおりです。
- 連絡先グループなし。
- 回転または移動する機械要素はありません。
- 低重量と寸法;
- スイッチのオンとオフのサイクル数に関係なく、長い耐用年数。
- 低価格;
- 高速で静かな動作。
しかし、トリニスタを AC 回路で使用すると、一方向の導電率が問題になります。トリニスタが両方向に電流を流すには、同時に制御される2つのトリニスタを反対方向に並列接続するというトリックに行かなければなりません。インストールを容易にし、サイズを小さくするために、これら 2 つのトリニスタを 1 つのシェルに組み合わせるのが理にかなっているように思われます。そして、このステップは1963年に行われ、ソビエトの科学者とゼネラル・エレクトリックの専門家がほぼ同時に対称トリニスタ-シミスタ（外国語では、トライアック-交流用の三極管）の発明の登録を申請しました。
実際、トライアックは文字通り 1 つのケースで 2 つのトリニスターではありません。
システム全体は、異なる p コンダクタンス ゾーンと n コンダクタンス ゾーンを持つ単結晶上に実装されており、この構造は対称ではありません (ただし、トライアックの電圧-アンペア特性は原点に対して対称であり、トライアックの BAC の鏡像です)。トリニスター）。そして、これがトライアックと 2 つのトリニスターの基本的な違いであり、それぞれがカソードに対して正の電流によって制御される必要があります。
トライアックには、電流の流れる方向に関してアノードとカソードがありませんが、制御電極に関しては、これらのリードは等しくありません。 「条件付き陰極」(MT1、A1) および「条件付き陽極」(MT2、A2) という用語は、文献に記載されています。それらは、トライアックの動作を説明するために便利に使用されます。
任意の極性の半波が適用されると、デバイスが最初にラッチされます (VAC の赤い部分)。また、トライアックと同様に、正弦波の任意の極性で電圧しきい値を超えると、トライアックのロックを解除できます (青色のセクション)。電子スイッチでは、この現象（ダイニスタ効果）はかなり有害です。動作モードを選択するときは避ける必要があります。制御電極に電流を流すとトライアックが開きます。電流が高いほど、キーが早く開きます (赤い破線の領域)。この電流は、制御電極と条件付き陰極の間に電圧を印加することによって生成されます。この電圧は、MT1 と MT2 の間に印加される電圧と負または同じ符号でなければなりません。
特定の電流値で、トライアックはすぐに開き、ロックするまで通常のダイオードのように動作します (緑色の破線と実線の領域)。技術の向上により、トライアックを完全にロック解除するための消費電流が削減されます。最新の変更により、最大60 mA以下になります。ただし、実際の回路では電流が少ないことに夢中にならないでください。トライアックのオープンが不安定になる可能性があります。
通常のトリニスタと同様に、電流が特定の制限 (ほぼゼロ) まで減少すると、閉じます。 AC回路では、これは回路が再びゼロを通過するときに発生し、その後、制御パルスを再度印加する必要があります。 DC 回路では、トライアックの閉成を制御するには、面倒な技術的解決策が必要です。
機能と制限
リアクティブ (誘導性または容量性) 負荷を切り替えるときにトライアックを使用するには制限があります。このような負荷が AC 回路に存在する場合、電圧と電流の位相は相互にシフトします。シフトの方向は、無効成分の性質と大きさによって異なります。 反応成分の大きさ.電流がゼロを通過するとトライアックがオフになることは既に述べました。そして、その瞬間の MT1 と MT2 の間の電圧は非常に大きくなる可能性があります。電圧変化率 dU/dt がしきい値を超えると、トライアックが閉じない場合があります。この影響を避けるために、トライアックはトライアックの電力経路に並列に接続されています バリスタ.それらの抵抗は印加電圧に依存し、電位差の変化率を制限します。 RC チェーン (スナバ) を使用しても同じ効果が得られます。
負荷の切り替え中に電流上昇率を超える危険性は、有限のトライアック オープン時間に関連しています。トライアックがまだ閉じていない瞬間に、トライアックに大きな電圧が印加されていると同時に、電力経路にかなり大きな貫通電流が流れている可能性があります。これにより、デバイスが大量の熱を放出し、クリスタルが過熱する可能性があります。この欠陥を解消するには、可能であれば、ほぼ同じ値であるが反対の符号のリアクタンスを回路に直列に含めることによって、消費者のリアクタンスを補償する必要があります。
また、開状態ではトライアックが約 1 ～ 2 V 低下することにも留意する必要があります。 220 ボルト回路での 1 ～ 2 ボルトの損失は、電圧測定誤差に匹敵します。
使用例
トライアックの主な用途は、AC 回路のスイッチです。トライアックを DC スイッチとして使用することに基本的な制限はありませんが、そうしても意味がありません。この場合、より安価で一般的なトリニスターを使用する方が簡単です。
他のキーと同様に、トライアックは負荷と直列に接続されています。トライアックのオンとオフを切り替えると、消費者への電圧供給が制御されます。
トライアックは、電圧波形を気にしない負荷 (白熱灯や熱電ヒーターなど) の電圧調整器としても使用できます。この場合、制御回路は次のようになります。
ここで、位相反転回路は、抵抗器 R1、R2、およびコンデンサ C1 で構成されています。抵抗を調整することにより、主電源電圧のゼロ交差に関してパルスの開始のシフトを実現します。約 30 ボルトの開放電圧を持つダイニスターがパルスの形成に関与します。このレベルに達すると、開いてトライアックの制御電極に電流が流れます。明らかに、この電流は、トライアックの電力経路を流れる電流と方向が一致しています。一部のメーカーは、Quadrac と呼ばれる半導体デバイスを製造しています。同一筐体内の制御電極回路にトライアックとダイスタを内蔵しています。
この回路は単純ですが、その消費電流は急激に非正弦波になり、主電源に干渉が生じます。それらを抑制するには、フィルター (少なくとも最も単純な RC チェーン) を使用する必要があります。
長所と短所
トライアックの利点は、前述のトライニスタの利点と同じです。それらに、AC回路での操作の可能性と、このモードでの簡単な制御のみを追加する必要があります.しかし、欠点もあります。主に、負荷の無効成分によって制限されるアプリケーションの領域に関するものです。上記で提案された保護手段は、常に適用できるとは限りません。また、欠点には次のものが含まれます。
- 偽陽性を引き起こす可能性がある、制御電極の回路内のノイズと干渉に対する感度の向上。
- 結晶から熱を除去する必要性 - ヒートシンクの配置はデバイスの小さなサイズを補い、重い負荷を切り替えるために コンタクタ そしてリレーが好まれるようになります。
- 動作周波数の制限 - 50 または 100 Hz の産業用周波数で動作する場合は問題ありませんが、電圧コンバータでの使用が制限されます。
トライアックを適切に使用するには、デバイスの動作原理だけでなく、トライアックの適用限界を定義するその欠点についても知る必要があります。この場合にのみ、開発されたデバイスは長く確実に機能します。
関連記事：
