Za nadzor velikih obremenitev v izmeničnih tokokrogih se pogosto uporabljajo elektromagnetni releji elektromagnetni releji. Kontaktne skupine teh naprav so dodaten vir nezanesljivosti zaradi nagnjenosti k gorenju ali varjenju. Pomanjkljivost je tudi možnost iskrenja pri preklopu, kar v nekaterih primerih zahteva dodatne varnostne ukrepe. Zato so elektronski ključi videti bolje. Ena različica takšnega ključa je izdelana na triakih.
Kaj je triac in zakaj ga uporabljamo?
Eden od naslednjih se pogosto uporablja kot krmiljen stikalni element v močnostni elektroniki Tiristorji - Tiristorji. Njihove prednosti so:
- Brez kontaktne skupine;
- Brez vrtljivih ali premikajočih se mehanskih elementov;
- Majhna teža in dimenzije;
- dolga življenjska doba, neodvisna od števila ciklov vklopa in izklopa;
- poceni;
- visoka hitrost in tiho delovanje.
Ko pa se trinistorji uporabljajo v izmeničnih tokokrogih, postane njihova enosmerna prevodnost problem. Da bi trinistorji prehajali tok v obe smeri, moramo uporabiti trike v obliki vzporedne povezave dveh trinistorjev v nasprotni smeri, ki sta krmiljena hkrati. Zdi se logično združiti ta dva trinistorja v eno lupino za lažjo namestitev in zmanjšanje velikosti.In ta korak je bil narejen leta 1963, ko so sovjetski znanstveniki in strokovnjaki General Electrica skoraj istočasno zaprosili za registracijo izuma simetričnega trinistorja - simistorja (v tuji terminologiji triak - trioda za alternativni tok).
Pravzaprav triak ni dobesedno dva trinistorja v enem ohišju.
Celoten sistem je izveden na enem kristalu z različnimi p- in n-prevodnimi območji in ta struktura ni simetrična (čeprav je volt-amperska karakteristika triaka simetrična glede na izvor in je zrcalna slika BAC a trinistorji). In to je temeljna razlika med triakom in dvema trinistorjema, od katerih mora biti vsak nadzorovan s pozitivnim tokom glede na katodo.
Triak nima anode in katode glede na smer toka toka, glede na krmilno elektrodo pa sta ti vodi neenaki. V literaturi najdemo izraza "pogojna katoda" (MT1, A1) in "pogojna anoda" (MT2, A2). Priročno se uporabljajo za opis delovanja triaka.
Ko je uporabljen polval katere koli polarnosti, se naprava najprej zaskoči (rdeč del VAC). Tako kot pri trinistorjih je tudi triake mogoče odkleniti, ko je presežen prag napetosti pri kateri koli polarnosti sinusnega vala (modri del). Pri elektronskih stikalih je ta pojav (učinek dinistorja) precej škodljiv. Pri izbiri načina delovanja se je treba izogibati. Triac se odpre z uporabo toka na krmilni elektrodi. Višji kot je tok, prej se odpre ključ (rdeča črtkana površina). Ta tok nastane z uporabo napetosti med krmilno elektrodo in pogojno katodo. Ta napetost mora biti bodisi negativna bodisi enakega predznaka kot napetost, uporabljena med MT1 in MT2.
Pri določeni vrednosti toka se triac takoj odpre in se obnaša kot običajna dioda - dokler ne zaskoči (zelena črtkana in polna območja). Izboljšave tehnologije vodijo do zmanjšanja porabe toka za popolno odklepanje triaka. S sodobnimi modifikacijami je do 60 mA in manj. Vendar se ne odnesite z nižjim tokom v resničnem vezju - to lahko privede do nestabilnega odpiranja triaka.
Zapiranje, tako kot pri običajnih trinistorjih, se zgodi, ko se tok zmanjša na določeno mejo (skoraj na nič). V izmeničnem tokokrogu se to zgodi, ko tokokrog ponovno preide skozi ničlo, po kateri je treba znova uporabiti krmilni impulz. V enosmernih tokokrogih nadzorovano zapiranje triaka zahteva okorne tehnične rešitve.
Lastnosti in omejitve
Obstajajo omejitve glede uporabe triaka pri preklapljanju reaktivnih (induktivnih ali kapacitivnih) bremen. Ko je taka obremenitev prisotna v izmeničnem tokokrogu, sta fazi napetosti in toka premaknjeni glede na drugo. Smer premika je odvisna od narave reaktivne komponente in velikosti velikost reaktivne komponente. Rečeno je bilo že, da se triac izklopi, ko tok prehaja skozi nič. In napetost med MT1 in MT2 je v tistem trenutku lahko precej velika. Če hitrost spremembe napetosti dU/dt preseže mejno vrednost, se triak morda ne bo zaprl. Da bi se izognili temu učinku, je triak povezan vzporedno s potjo moči triaka varistorji. Njihov upor je odvisen od uporabljene napetosti in omejujejo hitrost spreminjanja potencialne razlike. Enak učinek lahko dosežemo z uporabo RC-verige (snubber).
Nevarnost prekoračitve stopnje naraščanja toka med preklapljanjem bremena je povezana s končnim odprtim časom triaka.V trenutku, ko se triak še ni zaprl, se lahko zgodi, da je nanj privedena velika napetost, hkrati pa teče po napajalni poti precej velik pretočni tok. Zaradi tega lahko naprava oddaja veliko toplote in kristal se lahko pregreje. Da bi odpravili to napako, je treba, če je mogoče, kompenzirati reaktanco potrošnika s serijsko vključitvijo v vezje reaktance približno enake vrednosti, vendar nasprotnega znaka.
Upoštevati je treba tudi, da v odprtem stanju triak pade za približno 1-2 V. Ker pa se uporablja za visokonapetostna stikala visoke moči, ta lastnost ne vpliva na praktično uporabo triakov. Izguba 1-2 voltov v 220-voltnem tokokrogu je primerljiva z napako pri merjenju napetosti.
Primeri uporabe
Glavna uporaba triaka je stikalo v izmeničnem tokokrogu. Za uporabo triaka kot stikala za enosmerni tok ni temeljnih omejitev, vendar tudi nima smisla v tem. V tem primeru je lažje uporabiti cenejše in pogostejše trinistorje.
Kot vsak ključ je tudi triak zaporedno povezan z obremenitvijo. Z vklopom in izklopom triaka se krmili dovod napetosti do porabnika.
Triac se lahko uporablja tudi kot regulator napetosti pri obremenitvah, ki ne skrbijo za napetostne valovne oblike (kot so žarnice z žarilno nitko ali termoelektrični grelci). V tem primeru je krmilno vezje videti takole.
Tukaj je vezje za obračanje faz organizirano na uporih R1, R2 in kondenzatorju C1. Z nastavitvijo upora dosežemo zamik začetka impulza glede na prehod omrežne napetosti skozi ničlo. Za oblikovanje impulza je odgovoren dinistor z odpiralno napetostjo približno 30 voltov. Ko je ta nivo dosežen, se odpre in prenese tok na krmilno elektrodo triaka. Očitno ta tok sovpada v smeri s tokom skozi močnostno pot triaka. Nekateri proizvajalci izdelujejo polprevodniške naprave, imenovane Quadrac.Imata triak in diistor v vezju krmilne elektrode v istem ohišju.
To vezje je preprosto, vendar ima njegova trenutna poraba ostro nesinusoidno obliko in v omrežju nastanejo motnje. Če jih želite zatreti, uporabite filtre - vsaj najpreprostejše RC-verige.
Prednosti in slabosti
Prednosti triaka so enake kot pri zgoraj opisanih trinistorjih. Dodamo jim le še možnost delovanja v AC tokokrogih in enostavno upravljanje v tem načinu. So pa tudi slabosti. Predvsem se nanašajo na področje uporabe, ki je omejeno z reaktivno komponento bremena. Zgoraj predlaganih zaščitnih ukrepov ni mogoče vedno uporabiti. Tudi slabosti morajo vključevati:
- Povečana občutljivost na hrup in motnje v tokokrogu krmilne elektrode, kar lahko povzroči lažne pozitivne rezultate;
- Potreba po odstranitvi toplote iz kristala - razporeditev toplotnih odvodov kompenzira majhnost naprave, za preklapljanje velikih obremenitev pa uporaba kontaktorji in releji postanejo prednostni;
- omejitev delovne frekvence - ni pomembna pri delu na industrijskih frekvencah 50 ali 100 Hz, vendar omejuje uporabo v napetostnih pretvornikih.
Za kompetentno uporabo triakov je potrebno poznati ne le načela delovanja naprave, temveč tudi njene pomanjkljivosti, ki določajo meje uporabe triakov. Samo v tem primeru bo razvita naprava delovala dolgo in zanesljivo.
Povezani članki:
