För att kontrollera kraftfulla belastningar i AC-kretsar används ofta elektromagnetiska reläer. Kontaktgrupperna för dessa enheter fungerar som en extra källa till opålitlighet på grund av tendensen att bränna, svetsa. Möjligheten att gnista under bytet ser också ut som en nackdel, vilket i vissa fall kräver ytterligare säkerhetsåtgärder. Därför ser elektroniska nycklar ut att föredra. Ett av alternativen för en sådan nyckel utförs på triacs.
Innehåll
Vad är en triac och varför behövs den
Inom kraftelektronik används ofta en av typerna som ett kontrollerat kopplingselement. tyristorer - trinistors. Deras fördelar:
- frånvaro av en kontaktgrupp;
- brist på roterande och rörliga mekaniska element;
- liten vikt och dimensioner;
- lång resurs, oberoende av antalet på/av-cykler;
- låg kostnad;
- hög hastighet och tyst drift.
Men när man använder trinistorer i AC-kretsar blir deras envägsledning ett problem. För att trinistorn ska kunna leda ström i två riktningar måste man tillgripa tricks i form av en parallellkoppling i motsatt riktning av två trinistorer som styrs samtidigt. Det verkar logiskt att kombinera dessa två SCR i ett skal för enkel installation och storleksminskning. Och detta steg togs 1963, när sovjetiska forskare och General Electric-specialister nästan samtidigt lämnade in ansökningar om registrering av uppfinningen av en symmetrisk trinistor - triac (i utländsk terminologi, triac, triac - triod för alternativström).
Faktum är att triacen inte bokstavligen är två trinistorer placerade i ett fall.
Hela systemet är implementerat på en enda kristall med olika p- och n-konduktivitetsband, och denna struktur är inte symmetrisk (även om strömspänningskarakteristiken för en triac är symmetrisk med avseende på origo och är en speglad I–V-karaktäristik av en trinistor). Och detta är den grundläggande skillnaden mellan en triac och två trinistorer, som var och en måste styras av en positiv, i förhållande till katoden, ström.
Triacen har ingen anod och katod i förhållande till den överförda strömmens riktning, men i förhållande till styrelektroden är dessa slutsatser inte ekvivalenta. Termerna "villkorlig katod" (MT1, A1) och "villkorlig anod" (MT2, A2) finns i litteraturen. De är bekväma att använda för att beskriva driften av triacen.
När en halvvåg av någon polaritet appliceras, låses enheten först (röd del av CVC).Liksom med trinistorn kan trigningen av triacen också inträffa när tröskelspänningsnivån överskrids för vilken polaritet som helst av sinusvågen (blå sektion). I elektroniska nycklar är detta fenomen (dynistoreffekt) ganska skadligt. Det måste undvikas vid val av driftsätt. Öppningen av triacen sker genom att pålägga ström till kontrollelektroden. Ju större strömmen är, desto tidigare öppnas nyckeln (rött streckat område). Denna ström skapas genom att pålägga en spänning mellan kontrollelektroden och den villkorliga katoden. Denna spänning måste antingen vara negativ eller ha samma tecken som spänningen mellan MT1 och MT2.
Vid ett visst strömvärde öppnar triacen omedelbart och beter sig som en vanlig diod - upp till blockering (gröna streckade och heldragna områden). Förbättring av teknik leder till en minskning av strömförbrukningen för att helt låsa upp triacen. För moderna modifieringar är den upp till 60 mA och lägre. Men man ska inte ryckas med att minska strömmen i en riktig krets - detta kan leda till en instabil öppning av triacen.
Stängning, som en konventionell trinistor, sker när strömmen sjunker till en viss gräns (nästan till noll). I AC-kretsen inträffar detta när nästa passage genom noll, varefter det kommer att vara nödvändigt att applicera en styrpuls igen. I DC-kretsar kräver den kontrollerade avstängningen av triacen besvärliga tekniska lösningar.
Funktioner och begränsningar
Det finns begränsningar för användningen av en triac vid omkoppling av en reaktiv (induktiv eller kapacitiv) last. I närvaro av en sådan konsument i växelströmskretsen skiftas spännings- och strömfaserna i förhållande till varandra. Skiftets riktning beror på typen av reaktivitet och storleken - på värdet av den reaktiva komponenten. Det har redan sagts att triacen stängs av i det ögonblick som strömmen passerar genom noll. Och spänningen mellan MT1 och MT2 i detta ögonblick kan vara ganska stor. Om förändringshastigheten för spänningen dU/dt samtidigt överstiger tröskelvärdet, kan det hända att triacen inte sluter. För att undvika denna effekt, parallellt med kraftvägen för triac inkluderar varistorer. Deras resistans beror på den applicerade spänningen och de begränsar förändringshastigheten för potentialskillnaden. Samma effekt kan uppnås genom att använda en RC-kedja (snubber).
Faran med att överskrida strömstegringshastigheten vid byte av lasten är förknippad med den ändliga tiden för triacens utlösning. I det ögonblick då triacen ännu inte har stängts kan det visa sig att en stor spänning appliceras på den och samtidigt flyter en tillräckligt stor genomström genom kraftvägen. Detta kan leda till att en stor värmeeffekt frigörs på enheten, och kristallen kan överhettas. För att eliminera denna defekt är det nödvändigt, om möjligt, att kompensera för konsumentens reaktivitet genom att sekventiellt inkluderas i reaktivitetskretsen av ungefär samma värde, men med motsatt tecken.
Man bör också komma ihåg att i öppet tillstånd faller ca 1-2 V på triacen. Men eftersom omfattningen är kraftfulla högspänningsomkopplare påverkar denna egenskap inte den praktiska användningen av triacs. Förlusten på 1-2 volt i en 220-volts krets är jämförbar med spänningsmätningsfelet.
Exempel på användning
Huvudområdet för triacens användning är nyckeln i AC-kretsar.Det finns inga grundläggande begränsningar för användningen av en triac som en DC-nyckel, men det är ingen mening med detta heller. I det här fallet är det lättare att använda en billigare och vanligare trinistor.
Som vilken nyckel som helst är triac ansluten till kretsen i serie med lasten. Att slå på och av triacen styr spänningsförsörjningen till konsumenten.
Triacen kan också användas som en spänningsregulator på belastningar som inte bryr sig om spänningens form (till exempel glödlampor eller termiska värmare). I det här fallet ser kontrollschemat ut så här.
Här är en fasförskjutningskrets organiserad på motstånden R1, R2 och kondensatorn Cl. Genom att justera motståndet uppnås en förskjutning i början av pulsen i förhållande till nätspänningens övergång till noll. En dinistor med en öppningsspänning på cirka 30 volt är ansvarig för bildandet av pulsen. När denna nivå nås öppnar den och skickar ström till triacens kontrollelektrod. Det är uppenbart att denna ström sammanfaller i riktning med strömmen genom triacens kraftbana. Vissa tillverkare tillverkar halvledarenheter som kallas Quadrac. De har en triac och en dinistor i styrelektrodkretsen i ett hus.
En sådan krets är enkel, men dess förbrukningsström har en skarpt icke-sinusformad form, medan störningar skapas i försörjningsnätet. För att undertrycka dem är det nödvändigt att använda filter - åtminstone de enklaste RC-kedjorna.
Fördelar och nackdelar
Fördelarna med triacen sammanfaller med fördelarna med trinistorn som beskrivs ovan. Till dem behöver du bara lägga till förmågan att arbeta i AC-kretsar och enkel kontroll i detta läge. Men det finns också nackdelar.De gäller främst applikationsområdet, som begränsas av lastens reaktiva komponent. Det är inte alltid möjligt att tillämpa de skyddsåtgärder som föreslagits ovan. Dessutom inkluderar nackdelarna:
- ökad känslighet för brus och störningar i styrelektrodkretsen, vilket kan orsaka falska larm;
- behovet av att ta bort värme från kristallen - arrangemanget av radiatorer kompenserar för enhetens små dimensioner och för att byta kraftfulla belastningar, användningen kontaktorer och relä blir att föredra;
- begränsning av driftsfrekvensen - det spelar ingen roll när man arbetar med industriella frekvenser på 50 eller 100 Hz, men begränsar användningen i spänningsomvandlare.
För kompetent användning av triacs är det nödvändigt att känna till inte bara principerna för enhetens drift, utan också dess brister, som bestämmer gränserna för användningen av triacs. Endast i detta fall kommer den utvecklade enheten att fungera under lång tid och tillförlitligt.
Liknande artiklar:
