Jaudīgas maiņstrāvas slodzes bieži tiek kontrolētas ar elektromagnētiskie releji. Šo ierīču kontaktgrupas ir papildu neuzticamības avots, jo tām ir tendence degt vai metināties. Kā trūkums šķiet arī dzirksteļu iespējamība pārslēgšanās laikā, kas dažos gadījumos prasa papildu drošības pasākumus. Šī iemesla dēļ elektroniskās atslēgas izskatās labāk. Viens šāda slēdža variants ir izgatavots uz triakiem.
Saturs
Kas ir triaks un kāpēc tas ir nepieciešams
Viens no šiem elementiem bieži tiek izmantots kā kontrolēts komutācijas elements energoelektronikā. Tiristori - Tiristori. To priekšrocības:
- nav kontaktpersonu grupas;
- Nav rotējošu vai kustīgu mehānisku elementu;
- Neliels svars un izmēri;
- Ilgs kalpošanas laiks neatkarīgi no ieslēgšanas/izslēgšanas ciklu skaita;
- zemas izmaksas;
- Liela ātruma un zema trokšņa līmeņa darbība.
Tomēr problēma ar trinistoriem maiņstrāvas ķēdēs ir to vienvirziena vadītspēja. Lai trinistors varētu pārnest strāvu abos virzienos, trinistoriem jābūt savienotiem paralēli pretējā virzienā, vienlaikus kontrolējot divus trinistorus. Šķiet loģiski apvienot šos divus trinistorus vienā korpusā, lai atvieglotu uzstādīšanu un samazinātu izmērus. Un šis solis tika sperts 1963. gadā, kad padomju zinātnieki un General Electric speciālisti gandrīz vienlaicīgi pieteicās simetriskā trinistora - triaka (ārzemju terminoloģijā triaks - alternatīvās strāvas triode) - izgudrojuma reģistrācijai.
Patiesībā triaks nav burtiski divi trinistori vienā iepakojumā.
Visa sistēma ir realizēta uz monokristāla ar dažādām p- un n-vadītāju zonām, un šī struktūra nav simetriska (lai gan triaka volt-ampēra raksturojums ir simetrisks attiecībā pret sākumpunktu un ir triaka spoguļattēls). Tā ir būtiska atšķirība starp triaku un diviem trinistoriem, no kuriem katrs jākontrolē ar pozitīvu strāvu attiecībā pret katodu.
Triakam nav anoda un katoda attiecībā pret strāvas plūsmas virzienu, bet izejas ir nevienādas attiecībā pret vadības elektrodu. Literatūrā sastopami termini "nosacīts katods" (MT1, A1) un "nosacīts anods" (MT2, A2). Tos ērti izmanto, lai aprakstītu triaka darbību.
Kad tiek pielikts jebkuras polaritātes pusvilnis, ierīce vispirms tiek bloķēta (VAC sarkanā daļa). Tāpat kā trinistoru, arī triaku var atbloķēt, pārsniedzot sprieguma slieksni jebkurā sinusoīdā viļņa polaritātē (zilā daļa). Elektroniskajos slēdžos šī parādība (dinstora efekts) ir diezgan kaitīga. No tā jāizvairās, izvēloties darba režīmu. Triaks atveras, pievadot strāvu vadības elektrodam. Jo lielāka strāva, jo agrāk atslēga atvērsies (sarkanā pārtraukta zona). Šī strāva tiek ģenerēta, pievadot spriegumu starp kontroles elektrodu un nosacīto katodu. Šim spriegumam jābūt negatīvam vai ar tādu pašu zīmi kā spriegumam, kas pielikts starp MT1 un MT2.
Pie noteiktas strāvas vērtības triaks nekavējoties atveras un uzvedas kā parasta diode - līdz brīdim, kad tas aizveras (zaļi pārtraukta un stabila zona). Tehnoloģijas uzlabojumu rezultātā ir samazināta strāva, kas nepieciešama, lai pilnībā atvērtu triaku. Mūsdienu versijās tas ir līdz 60 mA un mazāk. Tomēr reālā ķēdē strāvas samazinājumam nevajadzētu būt pārāk lielai priekšrocībai, jo tas var izraisīt nestabilu triaka atvēršanos.
Slēgšanās, tāpat kā parastajiem trinistoriem, notiek, kad strāva nokrītas līdz noteiktai robežai (tuvu nullei). Maiņstrāvas ķēdēs tas notiek, kad triaks atkal šķērso nulli, pēc tam atkal jāpieliek vadības impulss. Līdzstrāvas ķēdēs kontrolētai triaka ieslēgšanai nepieciešami apgrūtinoši tehniski risinājumi.
Funkcijas un ierobežojumi
Triaku izmantošanas ierobežojumi, pārslēdzot reaktīvās (induktīvās vai kapacitatīvās) slodzes. Ja maiņstrāvas ķēdē ir šāda slodze, sprieguma un strāvas fāzes ir nobīdītas viena attiecībā pret otru. Fāzes nobīdes virziens ir atkarīgs no reaktīvās komponentes veida, un fāzes nobīdes lielums ir atkarīgs no reaktīvās komponentes veida. reaktīvās komponentes lielums. Jau tika minēts, ka triaks tiek izslēgts, kad strāva šķērso nulli. Un spriegums starp MT1 un MT2 tajā brīdī var būt diezgan liels. Ja sprieguma izmaiņu ātrums dU/dt pārsniedz robežvērtību, triaks var neaizvērties. Lai izvairītos no šī efekta, triaks ir savienots paralēli triaka barošanas ceļam. Varistori. To pretestība ir atkarīga no pieliktā sprieguma, un tās ierobežo potenciālu starpības izmaiņu ātrumu. To pašu efektu var panākt, izmantojot RC ķēdi (snubberi).
Bīstamība pārsniegt strāvas pieauguma ātrumu, pārslēdzot slodzi, ir saistīta ar triaka izslēgšanās laiku cikla beigās. Brīdī, kad triaks vēl nav aizvēries, var būt, ka ir pielikts augsts spriegums un vienlaikus pa strāvas ceļu plūst pietiekami liela caurplūdes strāva. Tas var radīt lielu termisko jaudu ierīcē, un kristāls var pārkarst. Lai novērstu šo defektu, ir nepieciešams kompensēt patērētāja reaktanci, ja iespējams, virknē iekļaujot aptuveni tāda paša lieluma, bet ar pretēju zīmi reaktanci.
Jāņem vērā arī tas, ka atvienotā stāvoklī triaka spriegums samazinās par 1-2 V. Taču, tā kā pielietojums ir lieljaudas augstsprieguma slēdži, šī īpašība neietekmē triaku praktisko pielietojumu. 1-2 voltu zudums 220 V ķēdē ir salīdzināms ar sprieguma mērījumu kļūdu.
Lietojumprogrammu piemēri
Galvenais triaku lietojums ir maiņstrāvas ķēdēs kā slēdzis. Principā nav ierobežojumu izmantot triaku kā līdzstrāvas slēdzi, taču nav arī jēgas to darīt. Šajā gadījumā ir vieglāk izmantot lētāku un izplatītāku trinistoru.
Tāpat kā jebkura atslēga, arī triaks ir savienots virknē ar slodzi. Ieslēdzot un izslēdzot triaku, tiek regulēts patērētāja barošanas spriegums.
Triaku var izmantot arī kā sprieguma regulatoru slodzēm, kurām nav svarīga sprieguma forma (piemēram, kvēlspuldzēm vai termoelektriskajiem sildītājiem). Šajā gadījumā vadības shēma izskatās šādi.
Šeit fāzes maiņas ķēde ir izvietota uz rezistoriem R1, R2 un kondensatora C1. Regulējot pretestību, impulsa sākums tiek nobīdīts attiecībā pret līnijas sprieguma nulles šķērsošanu. Impulsu ģenerē dinistrs ar atvēršanās spriegumu aptuveni 30 voltu. Kad šis līmenis ir sasniegts, tas atveras un ļauj strāvai plūst uz triaka vadības elektrodu. Ir acīmredzams, ka šīs strāvas virziens sakrīt ar strāvas virzienu caur triaka jaudas ceļu. Daži ražotāji ražo pusvadītāju ierīces Quadrac. Tajos ir triaks un diistors vadības elektrodu ķēdē vienā korpusā.
Šī shēma ir vienkārša, bet strāvas patēriņš ir krasi nesinusoidāls, un elektrotīklā rodas traucējumi. Lai tos slāpētu, jāizmanto filtri - vismaz vienkāršākā RC ķēde.
Priekšrocības un trūkumi
Triaka priekšrocības ir tādas pašas kā iepriekš aprakstītajiem trinistoriem. Tos var izmantot arī maiņstrāvas ķēdēs, un tos ir viegli kontrolēt maiņstrāvas režīmā. Tomēr ir arī daži trūkumi. Tie galvenokārt attiecas uz pielietojuma jomu, ko ierobežo slodzes reaktīvā komponente. Iepriekš ierosinātie aizsardzības pasākumi ne vienmēr ir iespējami. Trūkumi ir arī šādi.
- Lielāka jutība pret trokšņiem un traucējumiem kontroles elektrodu ķēdē, kas var izraisīt viltus pozitīvus rezultātus;
- Nepieciešamība izkliedēt siltumu no kristāla - siltuma izvadītāju izvietojums kompensē ierīces mazo izmēru, un smagu slodžu pārslēgšanai tiek izmantoti siltuma izvadītāji. kontaktori releji ir ieteicamāki nekā kontaktori;
- Darbības frekvences ierobežojums - tas nav svarīgi, ja darbojas ar 50 vai 100 Hz rūpnieciskajām frekvencēm, bet tas ierobežo izmantošanu sprieguma pārveidotājos.
Lai prasmīgi izmantotu triakus, ir jāzina ne tikai ierīces darbības principi, bet arī tās trūkumi, kas nosaka triaku pielietojuma robežas. Tikai tad projektētā ierīce darbosies ilgi un uzticami.
Saistītie raksti:
