For å kontrollere kraftige belastninger i AC-kretser brukes ofte elektromagnetiske releer. Kontaktgruppene til disse enhetene tjener som en ekstra kilde til upålitelighet på grunn av tendensen til å brenne, sveise. Muligheten for gnistdannelse under bytte ser også ut som en ulempe, som i noen tilfeller krever ekstra sikkerhetstiltak. Derfor ser elektroniske nøkler å foretrekke. Et av alternativene for en slik nøkkel utføres på triacs.
Innhold
Hva er en triac og hvorfor er det nødvendig
I kraftelektronikk brukes ofte en av typene som kontrollert koblingselement. tyristorer - trinistors. Deres fordeler:
- fravær av en kontaktgruppe;
- mangel på roterende og bevegelige mekaniske elementer;
- liten vekt og dimensjoner;
- lang ressurs, uavhengig av antall på-av-sykluser;
- lave kostnader;
- høy hastighet og stillegående drift.
Men når du bruker trinistorer i AC-kretser, blir deres enveisledning et problem. For at trinistor skal føre strøm i to retninger, må man ty til triks i form av en parallellkobling i motsatt retning av to trinistorer som styres samtidig. Det virker logisk å kombinere disse to SCR-ene i ett skall for enkel installasjon og størrelsesreduksjon. Og dette trinnet ble tatt i 1963, da sovjetiske forskere og General Electric-spesialister nesten samtidig sendte inn søknader om registrering av oppfinnelsen av en symmetrisk trinistor - triac (i utenlandsk terminologi, triac, triac - triode for alternativ strøm).
Faktisk er triacen ikke bokstavelig talt to trinistorer plassert i en sak.
Hele systemet er implementert på en enkelt krystall med forskjellige p- og n-konduktivitetsbånd, og denne strukturen er ikke symmetrisk (selv om strømspenningskarakteristikken til en triac er symmetrisk med hensyn til opprinnelsen og er en speilet I–V-karakteristikk av en trinistor). Og dette er den grunnleggende forskjellen mellom en triac og to trinistorer, som hver må styres av en positiv, i forhold til katoden, strøm.
Triacen har ingen anode og katode i forhold til retningen til den overførte strømmen, men i forhold til kontrollelektroden er ikke disse konklusjonene ekvivalente. Begrepene "betinget katode" (MT1, A1) og "betinget anode" (MT2, A2) finnes i litteraturen. De er praktiske å bruke for å beskrive driften av triacen.
Når en halvbølge av hvilken som helst polaritet påføres, låses enheten først (rød del av CVC).Også, som med trinistoren, kan utløsningen av triacen skje når terskelspenningsnivået overskrides for enhver polaritet til sinusbølgen (blå seksjon). I elektroniske nøkler er dette fenomenet (dynistoreffekt) ganske skadelig. Det må unngås når du velger driftsmodus. Åpningen av triacen skjer ved å påføre strøm til kontrollelektroden. Jo større strømmen er, jo tidligere åpnes nøkkelen (rødt stiplet område). Denne strømmen skapes ved å påføre en spenning mellom kontrollelektroden og den betingede katoden. Denne spenningen må enten være negativ eller ha samme fortegn som spenningen påført mellom MT1 og MT2.
Ved en viss strømverdi åpner triacen umiddelbart og oppfører seg som en vanlig diode - opp til blokkering (grønne stiplede og solide områder). Forbedring i teknologi fører til en reduksjon i strømmen som forbrukes for å låse opp triacen fullstendig. For moderne modifikasjoner er den opptil 60 mA og under. Men man bør ikke la seg rive med av å redusere strømmen i en ekte krets - dette kan føre til en ustabil åpning av triacen.
Lukking, som en konvensjonell trinistor, skjer når strømmen faller til en viss grense (nesten til null). I AC-kretsen skjer dette når neste passasje gjennom null, hvoretter det vil være nødvendig å påføre en kontrollpuls igjen. I DC-kretser krever den kontrollerte avstengningen av triacen tungvinte tekniske løsninger.
Funksjoner og begrensninger
Det er begrensninger på bruken av en triac når du bytter en reaktiv (induktiv eller kapasitiv) last. I nærvær av en slik forbruker i AC-kretsen forskyves spennings- og strømfasene i forhold til hverandre. Skiftets retning avhenger av arten av reaktiviteten, og størrelsen - på verdien av den reaktive komponenten. Det har allerede blitt sagt at triacen slår seg av i det øyeblikket strømmen går gjennom null. Og spenningen mellom MT1 og MT2 for øyeblikket kan være ganske stor. Hvis endringshastigheten for spenning dU/dt samtidig overskrider terskelverdien, kan det hende at triacen ikke lukkes. For å unngå denne effekten, parallelt med kraftbanen til triac inkluderer varistorer. Motstanden deres avhenger av den påførte spenningen, og de begrenser endringshastigheten til potensialforskjellen. Den samme effekten kan oppnås ved å bruke en RC-kjede (snubber).
Faren for å overskride strømstigningshastigheten ved bytte av last er forbundet med den endelige tiden for triacens utløsning. I det øyeblikket triacen ennå ikke er lukket, kan det vise seg at en stor spenning påføres den og samtidig flyter en tilstrekkelig stor gjennomstrøm gjennom kraftbanen. Dette kan føre til frigjøring av en stor termisk kraft på enheten, og krystallen kan overopphetes. For å eliminere denne defekten, er det nødvendig, om mulig, å kompensere for reaktiviteten til forbrukeren ved sekvensiell inkludering i reaktivitetskretsen med omtrent samme verdi, men med motsatt fortegn.
Det bør også tas i betraktning at i åpen tilstand faller ca 1-2 V på triacen. Men siden omfanget er kraftige høyspenningsbrytere, påvirker ikke denne egenskapen den praktiske bruken av triacer. Tapet på 1-2 volt i en 220-volts krets er sammenlignbart med spenningsmålefeilen.
Eksempler på bruk
Hovedområdet for bruk av triacen er nøkkelen i AC-kretser.Det er ingen grunnleggende begrensninger på bruken av en triac som DC-nøkkel, men det er heller ingen vits i dette. I dette tilfellet er det lettere å bruke en billigere og mer vanlig trinistor.
Som enhver nøkkel er triac koblet til kretsen i serie med lasten. Å slå triacen på og av kontrollerer spenningsforsyningen til forbrukeren.
Triacen kan også brukes som en spenningsregulator på belastninger som ikke bryr seg om formen på spenningen (for eksempel glødelamper eller termiske varmeovner). I dette tilfellet ser kontrollordningen slik ut.
Her er en faseskiftende krets organisert på motstandene R1, R2 og kondensatoren C1. Ved å justere motstanden oppnås et skifte i begynnelsen av pulsen i forhold til overgangen til nettspenningen gjennom null. En dinistor med en åpningsspenning på ca. 30 volt er ansvarlig for dannelsen av pulsen. Når dette nivået er nådd, åpner det og sender strøm til kontrollelektroden til triacen. Det er åpenbart at denne strømmen faller sammen i retning med strømmen gjennom kraftbanen til triacen. Noen produsenter produserer halvlederenheter kalt Quadrac. De har en triac og en dinistor i kontrollelektrodekretsen i ett hus.
En slik krets er enkel, men dens forbruksstrøm har en skarp ikke-sinusformet form, mens interferens skapes i forsyningsnettverket. For å undertrykke dem er det nødvendig å bruke filtre - i det minste de enkleste RC-kjedene.
Fordeler og ulemper
Fordelene med triacen faller sammen med fordelene med trinistoren beskrevet ovenfor. Til dem trenger du bare å legge til muligheten til å jobbe i AC-kretser og enkel kontroll i denne modusen. Men det er også ulemper.De gjelder hovedsakelig bruksområdet, som er begrenset av den reaktive komponenten i lasten. Det er ikke alltid mulig å bruke beskyttelsestiltakene som er foreslått ovenfor. Ulempene inkluderer også:
- økt følsomhet for støy og interferens i kontrollelektrodekretsen, noe som kan forårsake falske alarmer;
- behovet for å fjerne varme fra krystallen - arrangementet av radiatorer kompenserer for de små dimensjonene til enheten, og for å bytte kraftige belastninger, bruken kontaktorer og relé blir foretrukket;
- begrensning på driftsfrekvensen - det spiller ingen rolle når man opererer ved industrielle frekvenser på 50 eller 100 Hz, men begrenser bruken i spenningsomformere.
For kompetent bruk av triacs er det nødvendig å kjenne ikke bare prinsippene for drift av enheten, men også dens mangler, som bestemmer grensene for bruken av triacs. Bare i dette tilfellet vil den utviklede enheten fungere i lang tid og pålitelig.
Lignende artikler:
