Voimakkaiden kuormien ohjaamiseen AC-piireissä käytetään usein sähkömagneettiset releet. Näiden laitteiden kosketusryhmät toimivat ylimääräisenä epäluotettavuuden lähteenä, koska niillä on taipumus palaa, hitsata. Myös kipinöintimahdollisuus kytkennän aikana näyttää haitalta, mikä joissakin tapauksissa vaatii lisäturvatoimenpiteitä. Siksi elektroniset avaimet näyttävät paremmilta. Yksi tällaisen avaimen vaihtoehdoista suoritetaan triaceissa.
Sisältö
Mikä on triac ja miksi sitä tarvitaan
Tehoelektroniikassa yhtä tyypeistä käytetään usein ohjattavana kytkinelementtinä. tyristorit -trinistorit. Niiden edut:
- yhteysryhmän puuttuminen;
- pyörivien ja liikkuvien mekaanisten elementtien puute;
- pieni paino ja mitat;
- pitkä resurssi päälle-pois-jaksojen lukumäärästä riippumatta;
- halpa;
- nopea ja hiljainen toiminta.
Mutta kun käytetään trinistoreita vaihtovirtapiireissä, niiden yksisuuntaisesta johtumisesta tulee ongelma. Jotta trinistori voisi kuljettaa virtaa kahteen suuntaan, on turvauduttava temppuihin rinnakkaiskytkennällä vastakkaiseen suuntaan kuin kaksi samanaikaisesti ohjattua trinistoria. Vaikuttaa loogiselta yhdistää nämä kaksi SCR:ää yhteen kuoreen asennuksen ja koon pienentämisen helpottamiseksi. Ja tämä askel otettiin vuonna 1963, kun Neuvostoliiton tiedemiehet ja General Electricin asiantuntijat jättivät lähes samanaikaisesti hakemuksia symmetrisen trinistorin - triakin (ulkomaisessa terminologiassa triac, triac - triodi vaihtoehtoiselle virralle) keksinnön rekisteröimiseksi.
Itse asiassa triac ei ole kirjaimellisesti kaksi trinistoria sijoitettuna yhteen koteloon.
Koko järjestelmä on toteutettu yksittäiskiteellä, jossa on erilaisia p- ja n-johtavuuskaistoja, eikä tämä rakenne ole symmetrinen (vaikka triakin virta-jänniteominaisuus on symmetrinen origon suhteen ja on peilattu I-V-ominaiskäyrä trinistori). Ja tämä on perustavanlaatuinen ero triakin ja kahden trinistorin välillä, joista kutakin on ohjattava positiivisella virralla katodiin nähden.
Triacissa ei ole anodia ja katodia siirrettävän virran suunnan suhteen, mutta ohjauselektrodin suhteen nämä johtopäätökset eivät ole samanarvoisia. Käsitteet "ehdollinen katodi" (MT1, A1) ja "ehdollinen anodi" (MT2, A2) löytyvät kirjallisuudesta. Niitä on kätevä käyttää kuvaamaan triakin toimintaa.
Kun käytetään minkä tahansa napaisuuden puoliaaltoa, laite ensin lukitaan (CVC:n punainen osa).Trinistorin tapaan triakin laukeaminen voi myös tapahtua, kun kynnysjännitetaso ylittyy minkä tahansa siniaallon napaisuuden osalta (sininen osa). Elektronisissa avaimissa tämä ilmiö (dynistoriefekti) on melko haitallinen. Sitä on vältettävä toimintatapaa valittaessa. Triakin avaaminen tapahtuu kohdistamalla virtaa ohjauselektrodiin. Mitä suurempi virta, sitä aikaisemmin avain avautuu (punainen katkoviiva). Tämä virta luodaan kohdistamalla jännite ohjauselektrodin ja ehdollisen katodin väliin. Tämän jännitteen on oltava joko negatiivinen tai sillä on oltava sama etumerkki kuin MT1:n ja MT2:n välissä oleva jännite.
Tietyllä virta-arvolla triac aukeaa välittömästi ja käyttäytyy normaalin diodin tavoin - tukkoon asti (vihreät katkoviivat ja kiinteät alueet). Tekniikan kehittyminen johtaa kulutetun virran vähenemiseen triakin lukituksen täydelliseen avaamiseen. Nykyaikaisissa modifikaatioissa se on enintään 60 mA ja alle. Mutta todellisen piirin virran pienentämiseen ei pidä hukata - tämä voi johtaa triakin epävakaaseen avautumiseen.
Sulkeminen, kuten perinteinen trinistori, tapahtuu, kun virta putoaa tiettyyn rajaan (lähes nollaan). AC-piirissä tämä tapahtuu, kun seuraava läpikulku nolla, jonka jälkeen on tarpeen käyttää ohjauspulssia uudelleen. Tasavirtapiireissä triakin ohjattu sammutus vaatii hankalia teknisiä ratkaisuja.
Ominaisuudet ja rajoitukset
Triakin käyttöä reaktiivista (induktiivista tai kapasitiivista) kuormaa kytkettäessä on rajoitettu. Tällaisen kuluttajan läsnä ollessa vaihtovirtapiirissä jännite- ja virtavaiheet siirtyvät suhteessa toisiinsa. Siirron suunta riippuu reaktiivisuuden luonteesta ja suuruudesta - reaktiivisen komponentin arvosta. On jo sanottu, että triac sammuu sillä hetkellä, kun virta kulkee nollan läpi. Ja jännitys MT1:n ja MT2:n välillä voi tällä hetkellä olla melko suuri. Jos jännitteen dU/dt muutosnopeus samaan aikaan ylittää kynnysarvon, triac ei välttämättä sulkeudu. Tämän vaikutuksen välttämiseksi rinnakkain triac-virtapolun kanssa varistorit. Niiden vastus riippuu käytetystä jännitteestä ja ne rajoittavat potentiaalieron muutosnopeutta. Sama vaikutus voidaan saavuttaa käyttämällä RC-ketjua (snubber).
Vaara virran nousunopeuden ylittämisestä kuormaa kytkettäessä liittyy triakin rajalliseen laukaisuaikaan. Sillä hetkellä, kun triac ei ole vielä sulkeutunut, voi käydä ilmi, että siihen syötetään suuri jännite ja samalla riittävän suuri läpivirtaus kulkee tehotien läpi. Tämä voi johtaa suuren lämpötehon vapautumiseen laitteeseen ja kide voi ylikuumentua. Tämän vian poistamiseksi on tarpeen, jos mahdollista, kompensoida kuluttajan reaktiivisuus sisällyttämällä peräkkäin reaktiivisuuspiiriin suunnilleen sama arvo, mutta päinvastainen.
On myös syytä muistaa, että avoimessa tilassa triacissa putoaa noin 1-2 V. Mutta koska kiikari on voimakkaat korkeajännitekytkimet, tämä ominaisuus ei vaikuta triakkien käytännön käyttöön. 1-2 voltin häviö 220 voltin piirissä on verrattavissa jännitteen mittausvirheeseen.
Esimerkkejä käytöstä
Triacin pääkäyttöalue on avain AC-piireissä.Triacin käytölle DC-avaimena ei ole perustavanlaatuisia rajoituksia, mutta tässäkään ei ole mitään järkeä. Tässä tapauksessa on helpompi käyttää halvempaa ja yleisempää trinistoria.
Kuten mikä tahansa näppäin, triac on kytketty piiriin sarjassa kuorman kanssa. Triakin kytkeminen päälle ja pois päältä ohjaa jännitteensyöttöä kuluttajalle.
Triakia voidaan käyttää myös jännitteen säätäjänä kuormissa, jotka eivät välitä jännitteen muodosta (esimerkiksi hehkulamput tai lämpölämmittimet). Tässä tapauksessa ohjausjärjestelmä näyttää tältä.
Tässä vaiheensiirtopiiri on järjestetty vastuksille R1, R2 ja kondensaattorille C1. Resistanssia säätämällä saadaan aikaan siirtymä pulssin alussa suhteessa verkkojännitteen siirtymiseen nollasta. Pulssin muodostuksesta vastaa dinistori, jonka avausjännite on noin 30 volttia. Kun tämä taso saavutetaan, se avautuu ja siirtää virran triakin ohjauselektrodille. On selvää, että tämä virta on suunnassa sama kuin triakin tehopolun kautta kulkeva virta. Jotkut valmistajat valmistavat puolijohdelaitteita nimeltä Quadrac. Niissä on triac ja dinistori ohjauselektrodipiirissä yhdessä kotelossa.
Tällainen piiri on yksinkertainen, mutta sen kulutusvirta on jyrkästi ei-sinimuotoinen, kun taas syöttöverkkoon syntyy häiriöitä. Niiden tukahduttamiseksi on käytettävä suodattimia - ainakin yksinkertaisimpia RC-ketjuja.
Hyödyt ja haitat
Triakin edut ovat samat kuin edellä kuvatut trinistorin edut. Heille sinun tarvitsee vain lisätä kyky työskennellä AC-piireissä ja yksinkertainen ohjaus tässä tilassa. Mutta on myös haittoja.Ne koskevat pääasiassa sovellusaluetta, jota kuorman reaktiivinen komponentti rajoittaa. Aina ei ole mahdollista soveltaa edellä ehdotettuja suojatoimenpiteitä. Lisäksi haittoja ovat mm.
- lisääntynyt herkkyys melulle ja häiriöille ohjauselektrodipiirissä, mikä voi aiheuttaa vääriä hälytyksiä;
- tarve poistaa lämpöä kiteestä - patterien järjestely kompensoi laitteen pienet mitat, ja voimakkaiden kuormien vaihtamiseen kontaktorit ja releestä tulee etusija;
- käyttötaajuuden rajoitus - sillä ei ole väliä käytettäessä teollisuustaajuuksia 50 tai 100 Hz, mutta rajoittaa käyttöä jännitemuuntimissa.
Triacien asiantuntevan käytön kannalta on välttämätöntä tietää paitsi laitteen toimintaperiaatteet, myös sen puutteet, jotka määrittävät triakkien käytön rajat. Vain tässä tapauksessa kehitetty laite toimii pitkään ja luotettavasti.
Samanlaisia artikkeleita:
