Vad är en triac och hur man styr belastningar med den

Kraftfulla växelströmslaster styrs ofta av Elektromagnetiska reläer.. Kontaktgrupperna i dessa anordningar är ytterligare en källa till otillförlitlighet på grund av deras tendens att brännas eller svetsas. En nackdel är också att det kan uppstå ljusbågar vid växling, vilket i vissa fall kräver ytterligare säkerhetsåtgärder. Därför är elektroniska nycklar att föredra. En variant av en sådan omkopplare är triacs.

Vad en triac är och varför den behövs

Ett av följande element används ofta som ett kontrollerat kopplingselement i kraftelektronik. Thyristorer - Thyristorer. Deras fördelar:

• ingen kontaktgrupp;
• Inga roterande eller rörliga mekaniska element;
• Låg vikt och små mått;
• Lång livslängd, oberoende av antalet på/av-cykler;
• låg kostnad;
• Hög hastighet och låg ljudnivå.

Men när trinistorer används i växelströmskretsar blir deras enkelriktade ledningsförmåga ett problem. För att en trinistor ska kunna leda ström i båda riktningarna måste trinistorerna kopplas parallellt i motsatt riktning med två trinistorer som styrs samtidigt. Det verkar logiskt att kombinera dessa två trinistorer i ett enda skal för att underlätta installation och minska storleken. Detta steg togs 1963, när sovjetiska forskare och specialister från General Electric nästan samtidigt ansökte om registrering av uppfinningen av en symmetrisk trinistor - simistor (i utländsk terminologi, triac - triod för alternativ ström).

I själva verket är triacen inte bokstavligen två trinistorer i ett paket.

Hela systemet är implementerat i en enda kristall med olika p- och n-ledarzoner, och denna struktur är inte symmetrisk (även om volt-ampere-egenskaperna hos en triac är symmetriska runt ursprunget och är en spegelbild av triacen). Detta är den grundläggande skillnaden mellan en triac och två trinistorer, som var och en måste styras av en positiv ström i förhållande till katoden.

En triac har ingen anod och katod i förhållande till strömriktningen, men utgångarna är ojämna i förhållande till styrelektroden. Termerna "villkorlig katod" (MT1, A1) och "villkorlig anod" (MT2, A2) förekommer i litteraturen. De används lämpligen för att beskriva hur en triac fungerar.

När en halvvåg av endera polariteten appliceras låses enheten först (röd del av VAC). På samma sätt som en trinistor kan triacen låsas upp när spänningen överskrider ett tröskelvärde i båda polariteterna av sinusvågen (blå sektion). I elektroniska strömbrytare är detta fenomen (dynistoreffekt) ganska skadligt. Det måste undvikas när man väljer driftläge. Triac öppnas genom att strömmen tillförs till styrelektroden. Ju högre strömmen är, desto tidigare öppnas nyckeln (rött streckat område). Denna ström genereras genom att en spänning läggs på mellan styrelektroden och den betingade katoden. Denna spänning måste antingen vara negativ eller ha samma tecken som spänningen mellan MT1 och MT2.

Vid ett visst strömvärde öppnas triacen omedelbart och beter sig som en vanlig diod - tills den stängs (grönt streckat och fast område). Tekniska förbättringar har lett till en minskning av den ström som krävs för att öppna triacen helt och hållet. Moderna versioner har en strömförbrukning på upp till 60 mA och lägre. En minskning av strömmen i en riktig krets bör dock inte vara för stor eftersom det kan leda till instabil öppning av triacen.

Stängning sker, precis som med en konventionell trinistor, när strömmen sjunker till en viss gräns (nära noll). I växelströmskretsar inträffar detta när triacen passerar noll igen, varefter en styrpuls måste tillföras igen. I likströmskretsar kräver kontrollerad låsning av triacen besvärliga tekniska lösningar.

Funktioner och begränsningar

Begränsningar av användningen av triacs vid omkoppling av reaktiva (induktiva eller kapacitiva) belastningar. När denna belastning finns i en växelströmskrets förskjuts spännings- och strömfaserna i förhållande till varandra. Fasförskjutningens riktning beror på den reaktiva komponentens karaktär och fasförskjutningens storlek beror på den reaktiva komponentens karaktär. Storleken på den reaktiva komponenten.. Det har redan sagts att triacen stängs av när strömmen passerar noll. Spänningen mellan MT1 och MT2 kan då vara ganska stor. Om förändringstakten i spänningen dU/dt överskrider tröskelvärdet kan det hända att triacen inte stängs. För att undvika denna effekt är triacen ansluten parallellt med triacens kraftväg. varistorer. Deras motstånd beror på den applicerade spänningen och begränsar förändringshastigheten för potentialskillnaden. Samma effekt kan uppnås genom att använda en RC-kedja (snubber).

Risken för att överskrida strömökningstakten när man växlar belastningen har att göra med triacens utlösningstid i slutet av cykeln. I det ögonblick då triacen ännu inte har stängt kan det hända att en hög spänning läggs på och att en tillräckligt hög genomgående ström samtidigt flyter genom kraftvägen. Detta kan leda till att hög värmeeffekt genereras i enheten och kristallen kan överhettas. För att eliminera denna defekt är det nödvändigt att kompensera för konsumentreaktansen, om möjligt, genom att införliva en reaktans av ungefär samma storlek men med motsatt tecken i kretsen i serie.

Man bör också komma ihåg att triacen släpper ca 1-2 V i öppet läge. Men eftersom det handlar om hög effekt och högspänningsbrytare påverkar denna egenskap inte den praktiska tillämpningen av triacs. En förlust på 1-2 volt i en 220V-krets är jämförbar med ett fel i spänningsmätningen.

Exempel på tillämpningar

Triacs används främst som omkopplare i växelströmskretsar. Det finns inga principiella begränsningar för att använda en triac som en likströmsbrytare, men det finns ingen mening med att göra det heller. I det här fallet är det lättare att använda den billigare och vanligare trinistorn.

Precis som alla nycklar är en triac kopplad i serie med belastningen. Genom att slå på och stänga av triacen styrs matningsspänningen till konsumenten.

Triac kan också användas som en spänningsregulator för belastningar som inte bryr sig om spänningens form (t.ex. glödlampor eller termoelektriska värmare). I det här fallet ser styrkretsen ut så här.

Här finns en fasförskjutningskrets som består av motstånden R1, R2 och kondensatorn C1. Genom att justera motståndet förskjuts pulsstarten i förhållande till nätspänningens nollgenomgång. En dynistor med en öppningsspänning på cirka 30 volt genererar pulsen. När denna nivå uppnås öppnas den och låter strömmen flöda till triacens styrelektrod. Denna ström är uppenbarligen i samma riktning som strömmen genom triacens effektväg. Vissa tillverkare tillverkar halvledarenheter som kallas Quadrac. Dessa har en triac och en diistor i styrelektrodkretsen i samma hölje.

Denna krets är enkel, men strömförbrukningen är kraftigt icke-sinusformig och störningar uppstår i nätet. Filter - åtminstone den enklaste RC-kedjan - bör användas för att dämpa dem.

Fördelar och nackdelar

Fördelarna med triacen är desamma som för de trinistorer som beskrivs ovan. De kan också användas i växelströmskretsar och är lätta att styra i växelströmsläge. Det finns dock vissa nackdelar. Dessa har främst att göra med tillämpningsområdet, som begränsas av belastningens reaktiva komponent. De skyddsåtgärder som föreslås ovan är inte alltid möjliga. Nackdelarna är också följande

• Ökad känslighet för buller och störningar i styrelektrodkretsen, vilket kan orsaka falska positiva resultat;
• Behovet av att avleda värme från kristallen - kylflänsar kompenserar för enhetens ringa storlek, och för att koppla tunga belastningar används kontaktorer Reläer är att föredra framför kontaktorer;
• Begränsning av driftsfrekvensen - detta spelar ingen roll när det gäller industriella frekvenser på 50 eller 100 Hz, men det begränsar användningen i spänningsomvandlare.

För att kunna använda triacs på ett kompetent sätt är det nödvändigt att inte bara känna till apparatens principer, utan även dess svagheter som definierar gränserna för triactillämpningen. Endast då kommer den konstruerade enheten att fungera länge och tillförlitligt.

 

Relaterade artiklar: