Sarcinile puternice de curent alternativ sunt adesea controlate de relee electromagnetice. Grupurile de contact ale acestor dispozitive reprezintă o sursă suplimentară de nesiguranță datorită tendinței lor de a se arde sau de a se suda. De asemenea, un dezavantaj pare a fi posibilitatea apariției de scântei la comutare, ceea ce, în unele cazuri, necesită măsuri de siguranță suplimentare. Din acest motiv, cheile electronice par a fi preferabile. O variantă a unui astfel de comutator este realizată pe triacs.
Cuprins
Ce este un triac și de ce este necesar
Unul dintre următoarele este adesea utilizat ca element de comutare controlat în electronica de putere Tiristoare - Tiristoare. Avantajele lor:
- grupul fără contact;
- Fără elemente mecanice rotative sau în mișcare;
- Greutate și dimensiuni reduse;
- Durată lungă de viață, independentă de numărul de cicluri de pornire/oprire;
- costuri reduse;
- Funcționare de mare viteză și cu zgomot redus.
Dar atunci când trinistorii sunt utilizați în circuite de curent alternativ, conductivitatea lor unidirecțională devine o problemă. Pentru ca un trinistor să transporte curent în ambele direcții, trinistoarele trebuie conectate în paralel în direcția opusă, cu două trinistoare controlate simultan. Pare logic să combinăm aceste două trinistoare într-un singur corp pentru a facilita instalarea și a reduce dimensiunile. Și acest pas a fost făcut în 1963, când oamenii de știință sovietici și specialiștii de la General Electric au solicitat aproape simultan înregistrarea invenției unui trinistor simetric - simistor (în terminologia străină, triac - triode pentru curent alternativ).
De fapt, triac-ul nu este literalmente două trinistori într-un singur pachet.
Întregul sistem este implementat pe un singur cristal cu diferite zone de conductoare p și n, iar această structură nu este simetrică (deși caracteristica volt-ampermetrică a unui triac este simetrică în raport cu originea și este o imagine în oglindă a triacului). Aceasta este diferența fundamentală dintre un triac și două trinistoare, fiecare dintre acestea trebuind să fie controlat de un curent pozitiv în raport cu catodul.
Un triac nu are anod și catod în raport cu direcția fluxului de curent, dar ieșirile sunt inegale în raport cu electrodul de control. Termenii "catod condiționat" (MT1, A1) și "anod condiționat" (MT2, A2) se regăsesc în literatura de specialitate. Acestea sunt utilizate în mod convenabil pentru a descrie funcționarea unui triac.
Atunci când se aplică o jumătate de undă de orice polaritate, dispozitivul este mai întâi blocat (secțiunea roșie a VAC). În același mod ca și în cazul trinistoarelor, triac-ul poate fi deblocat atunci când tensiunea depășește un prag în oricare dintre polaritățile undei sinusoidale (secțiunea albastră). În cazul întrerupătoarelor electronice, acest fenomen (efectul de dinzistor) este destul de dăunător. Acesta trebuie evitat atunci când se selectează modul de funcționare. Triac-ul se deschide prin aplicarea curentului la electrodul de control. Cu cât curentul este mai mare, cu atât cheia se va deschide mai devreme (zona roșie punctată). Acest curent este generat prin aplicarea unei tensiuni între electrodul de control și catodul condiționat. Această tensiune trebuie să fie fie negativă, fie de același semn ca și tensiunea aplicată între MT1 și MT2.
La o anumită valoare a curentului, triac-ul se deschide imediat și se comportă ca o diodă normală - până când se închide (zonele verzi punctate și solide). Îmbunătățirile tehnologice au dus la o reducere a curentului necesar pentru deschiderea completă a triacului. Versiunile moderne au un consum de curent de până la 60 mA și mai puțin. Cu toate acestea, o reducere a curentului într-un circuit real nu ar trebui să fie prea mare, deoarece poate duce la deschiderea instabilă a triacului.
Închiderea, ca și în cazul trinistoarelor convenționale, are loc atunci când curentul scade până la o anumită limită (aproape de zero). În circuitele de curent alternativ, acest lucru se întâmplă atunci când triac-ul trece din nou prin zero, după care va trebui să se aplice din nou un impuls de control. În circuitele de curent continuu, blocarea controlată a triacului necesită soluții tehnice greoaie.
Caracteristici și limitări
Limitări privind utilizarea triacurilor la comutarea sarcinilor reactive (inductive sau capacitive). Atunci când această sarcină este prezentă într-un circuit de curent alternativ, fazele de tensiune și curent sunt deplasate una față de cealaltă. Direcția defazajului depinde de natura componentei reactive, iar mărimea defazajului depinde de natura componentei reactive. mărimea componentei reactive. S-a spus deja că triac-ul este oprit atunci când curentul trece prin zero. Iar tensiunea dintre MT1 și MT2 în acel moment poate fi destul de mare. În cazul în care rata de variație a tensiunii dU/dt depășește valoarea de prag, triac-ul poate să nu se închidă. Pentru a evita acest efect, triacul este conectat în paralel cu calea de alimentare a triacului. varistori. Rezistența lor depinde de tensiunea aplicată și limitează viteza de variație a diferenței de potențial. Același efect poate fi obținut prin utilizarea unui lanț RC (snubber).
Pericolul de a depăși rata de creștere a curentului la comutarea sarcinii se referă la timpul de declanșare a triacului la sfârșitul ciclului. În momentul în care triac-ul nu s-a închis încă, se poate întâmpla ca o tensiune ridicată să fie aplicată și, în același timp, un curent de trecere suficient de ridicat să circule prin calea de alimentare. Acest lucru poate duce la generarea unei puteri termice ridicate pe dispozitiv, iar cristalul se poate supraîncălzi. Pentru a elimina acest defect, este necesar să se compenseze reactanța consumatorului, dacă este posibil, prin încorporarea în circuitul în serie a unei reactanțe de aproximativ aceeași mărime, dar de semn opus.
De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că, în stare deschisă, triac-ul scade aproximativ 1-2V. Dar, din moment ce aplicația este reprezentată de comutatoare de înaltă tensiune de mare putere, această proprietate nu afectează aplicația practică a triacurilor. O pierdere de 1-2 volți într-un circuit de 220V este comparabilă cu o eroare de măsurare a tensiunii.
Exemple de aplicații
Principala utilizare a triacurilor este ca întrerupător în circuitele de curent alternativ. În principiu, nu există restricții în ceea ce privește utilizarea unui triac ca întrerupător de curent continuu, dar nici nu are rost să o facem. În acest caz, este mai ușor să folosiți trinistorul mai ieftin și mai comun.
Ca orice cheie, un triac este conectat în serie cu sarcina. Pornirea și oprirea triacului controlează tensiunea de alimentare a consumatorului.
Triac-ul poate fi utilizat și ca regulator de tensiune la sarcini care nu țin cont de forma tensiunii (cum ar fi lămpile cu incandescență sau încălzitoarele termoelectrice). În acest caz, circuitul de control arată astfel.
Aici, un circuit de defazare este aranjat pe rezistențele R1, R2 și condensatorul C1. Prin reglarea rezistenței, începutul impulsului este decalat față de trecerea la zero a tensiunii de linie. Un dinamistor cu o tensiune de deschidere de aproximativ 30 de volți este responsabil pentru generarea impulsului. Când acest nivel este atins, se deschide și permite trecerea curentului către electrodul de control al triacului. Acest curent este, evident, în aceeași direcție ca și curentul prin calea de alimentare a triacului. Unii producători produc dispozitive semiconductoare numite Quadrac. Acestea au un triac și un diistor în circuitul electrodului de control în aceeași carcasă.
Acest circuit este simplu, dar consumul de curent este puternic nesinusoidal și se creează interferențe în rețea. Filtrele - cel puțin cel mai simplu lanț RC - ar trebui să fie folosite pentru a le suprima.
Avantaje și dezavantaje
Avantajele triacului sunt aceleași cu cele ale trinistoarelor descrise mai sus. Acestea pot fi, de asemenea, utilizate în circuite de curent alternativ și sunt ușor de controlat în modul de curent alternativ. Cu toate acestea, există unele dezavantaje. Acestea se referă în principal la domeniul de aplicare, care este limitat de componenta reactivă a sarcinii. Măsurile de protecție sugerate mai sus nu sunt întotdeauna posibile. Dezavantajele sunt, de asemenea, următoarele
- Sensibilitate crescută la zgomot și interferențe în circuitul electrodului de control, care pot cauza rezultate fals pozitive;
- Necesitatea de a disipa căldura din cristal - dispunerea de radiatoare compensează dimensiunile mici ale dispozitivului, iar pentru comutarea sarcinilor grele se utilizează contactoare releele sunt preferabile contactoarelor;
- Limitarea frecvenței de funcționare - acest lucru nu contează atunci când funcționează la frecvențe industriale de 50 sau 100 Hz, dar limitează utilizarea în convertizoarele de tensiune.
Pentru a utiliza triacurile în mod competent, este necesar să se cunoască nu numai principiile dispozitivului, ci și punctele slabe ale acestuia, care definesc limitele aplicației triacurilor. Numai atunci dispozitivul proiectat va funcționa mult timp și în mod fiabil.
Articole conexe:
