A váltakozó áramú áramkörök erőteljes terheléseinek szabályozására gyakran használják elektromágneses relék. Ezen eszközök érintkezőcsoportjai további megbízhatatlansági forrásként szolgálnak az égési, hegesztési hajlam miatt. A kapcsolás közbeni szikraképződés is hátránynak tűnik, ami bizonyos esetekben további biztonsági intézkedéseket igényel. Ezért az elektronikus kulcsok előnyösebbek. Az ilyen kulcsok egyik lehetőségét triacokon hajtják végre.
Tartalom
Mi az a triac és miért van rá szükség
A teljesítményelektronikában az egyik típust gyakran használják vezérelt kapcsolóelemként. tirisztorok - trinistorok. Előnyeik:
- kapcsolattartó csoport hiánya;
- forgó és mozgó mechanikai elemek hiánya;
- kis súly és méretek;
- hosszú erőforrás, független a be- és kikapcsolási ciklusok számától;
- alacsony költségű;
- nagy sebesség és csendes működés.
De ha váltóáramú áramkörökben trinistorokat használnak, az egyirányú vezetésük problémát jelent. Ahhoz, hogy a trinisztor két irányba vezesse az áramot, trükkökhöz kell folyamodni két, egyidejűleg vezérelt trinisztor ellentétes irányú párhuzamos kapcsolásával. Logikusnak tűnik, hogy ezt a két SCR-t egy héjban egyesítsék a könnyebb telepítés és a méretcsökkentés érdekében. Ezt a lépést 1963-ban tették meg, amikor a szovjet tudósok és a General Electric szakemberei szinte egyszerre nyújtottak be kérelmet egy szimmetrikus trinistor - triac (külföldi terminológiában triac, triac - trióda alternatív áramhoz) találmányának bejegyzésére.
Valójában a triac nem szó szerint két trinistort jelent egy tokban.
Az egész rendszer egy kristályon van megvalósítva, különböző p- és n-vezetőképességi sávokkal, és ez a szerkezet nem szimmetrikus (bár a triac áram-feszültség karakterisztikája szimmetrikus az origóhoz képest, és tükrözött I-V karakterisztika egy trinistor). És ez az alapvető különbség a triac és a két trinistor között, amelyek mindegyikét a katódhoz képest pozitív árammal kell vezérelni.
A triacnak nincs anódja és katódja az átvitt áram irányához képest, de a vezérlőelektródával kapcsolatban ezek a következtetések nem egyenértékűek. A „feltételes katód” (MT1, A1) és a „feltételes anód” (MT2, A2) kifejezések megtalálhatók a szakirodalomban. Kényelmesen használhatók a triac működésének leírására.
Bármilyen polaritású félhullám alkalmazásakor az eszköz először zárolásra kerül (a CVC piros része).Továbbá, akárcsak a trinistor esetében, a triac kioldása akkor fordulhat elő, ha a szinuszhullám bármely polaritásánál túllépik a küszöbfeszültségszintet (kék szakasz). Az elektronikus kulcsoknál ez a jelenség (dinisztor-effektus) meglehetősen káros. A működési mód kiválasztásakor ezt kerülni kell. A triac nyitása úgy történik, hogy áramot vezetnek a vezérlőelektródára. Minél nagyobb az áramerősség, annál korábban nyílik ki a kulcs (piros szaggatott terület). Ezt az áramot a vezérlőelektróda és a feltételes katód közötti feszültség alkalmazásával hozzák létre. Ennek a feszültségnek vagy negatívnak kell lennie, vagy ugyanolyan előjelűnek kell lennie, mint az MT1 és MT2 között alkalmazott feszültség.
Egy bizonyos áramértéknél a triac azonnal kinyílik, és úgy viselkedik, mint egy normál dióda - a blokkolásig (zöld szaggatott és szilárd területek). A technológia fejlődése a triac teljes feloldásához felhasznált áram csökkenéséhez vezet. A modern módosításokhoz legfeljebb 60 mA és az alatti. De nem szabad elragadtatni magát az áram csökkentésével egy valós áramkörben - ez a triac instabil nyitásához vezethet.
A zárás a hagyományos trinistorhoz hasonlóan akkor következik be, amikor az áram egy bizonyos határértékre (majdnem nullára) csökken. Az AC áramkörben ez akkor következik be, amikor a következő áthaladás nullán történik, ami után ismét vezérlő impulzust kell alkalmazni. Az egyenáramú áramkörökben a triac irányított leállítása nehézkes műszaki megoldásokat igényel.
Jellemzők és korlátozások
Reaktív (induktív vagy kapacitív) terhelés kapcsolásakor a triac használatára korlátozások vonatkoznak. Ilyen fogyasztó jelenlétében az AC áramkörben a feszültség és az áram fázisai egymáshoz képest eltolódnak. Az eltolódás iránya a reaktivitás természetétől és a a reaktív komponens értékén. Azt már mondták, hogy a triac kikapcsol abban a pillanatban, amikor az áram áthalad a nullán. Az MT1 és MT2 közötti feszültség pedig ebben a pillanatban elég nagy lehet. Ha a dU/dt feszültségváltozás sebessége egyidejűleg meghaladja a küszöbértéket, akkor előfordulhat, hogy a triac nem zár be. Ennek elkerülése érdekében a triac teljesítményútjával párhuzamosan tartalmazza varisztorok. Ellenállásuk az alkalmazott feszültségtől függ, és korlátozzák a potenciálkülönbség változási sebességét. Ugyanez a hatás érhető el RC lánc (snubber) használatával.
A terhelés kapcsolásakor az áramnövekedési sebesség túllépésének veszélye a triac kioldásának véges idejéhez kapcsolódik. Abban a pillanatban, amikor a triac még nem zárt be, kiderülhet, hogy nagy feszültség van rákapcsolva, és ugyanakkor kellően nagy átmenő áram folyik át a táppályán. Ez nagy hőenergia felszabadulásához vezethet a készüléken, és a kristály túlmelegedhet. E hiba kiküszöbölése érdekében lehetőség szerint kompenzálni kell a fogyasztó reakciókészségét a megközelítőleg azonos értékű, de ellentétes előjelű reakcióképességi áramkörbe történő szekvenciális bevonással.
Arra is gondolni kell, hogy nyitott állapotban kb 1-2 V esik a triac-on.De mivel a hatókör erős nagyfeszültségű kapcsolók, ez a tulajdonság nem befolyásolja a triacok gyakorlati használatát. Egy 220 voltos áramkörben az 1-2 voltos veszteség összemérhető a feszültségmérés hibájával.
Példák a felhasználásra
A triac fő felhasználási területe a kulcs az AC áramkörökben.A triac egyenáramú kulcsként való használatára nincsenek alapvető megkötések, de ennek sincs értelme. Ebben az esetben egyszerűbb olcsóbb és elterjedtebb trinistort használni.
Mint minden kulcs, a triac a terheléssel sorosan csatlakozik az áramkörhöz. A triac be- és kikapcsolása szabályozza a fogyasztó feszültségellátását.
A triac feszültségszabályozóként is használható olyan terheléseknél, amelyek nem törődnek a feszültség alakjával (például izzólámpák vagy hőmelegítők). Ebben az esetben a vezérlési séma így néz ki.
Itt az R1, R2 ellenállásokon és a C1 kondenzátoron fázisváltó áramkör van felszerelve. Az ellenállás beállításával az impulzus elején eltolódás érhető el a hálózati feszültség nulláról való átmenetéhez képest. Az impulzus kialakulásáért egy körülbelül 30 voltos nyitófeszültségű dinisztor felelős. Amikor ezt a szintet eléri, kinyílik, és áramot ad a triac vezérlőelektródájához. Nyilvánvaló, hogy ez az áram iránya egybeesik a triac teljesítményútján áthaladó árammal. Egyes gyártók Quadrac nevű félvezető eszközöket gyártanak. Egy házban egy triac és egy dinisztor van a vezérlőelektróda áramkörében.
Egy ilyen áramkör egyszerű, de fogyasztási árama élesen nem szinuszos alakú, miközben interferencia keletkezik a táphálózatban. Elnyomásukhoz szűrőket kell használni - legalábbis a legegyszerűbb RC láncokat.
Előnyök és hátrányok
A triac előnyei egybeesnek a fent leírt trinistor előnyeivel. Ehhez csak hozzá kell adnia az AC áramkörökben való munkavégzés lehetőségét és az egyszerű vezérlést ebben a módban. De vannak hátrányai is.Főleg az alkalmazási területre vonatkoznak, amelyet a terhelés reaktív komponense korlátoz. A fent javasolt védelmi intézkedések alkalmazása nem mindig lehetséges. Ezenkívül a hátrányok közé tartozik:
- fokozott zajérzékenység és interferencia a vezérlőelektróda áramkörében, ami téves riasztásokat okozhat;
- a hő eltávolításának szükségessége a kristályból - a radiátorok elrendezése kompenzálja a készülék kis méreteit, és az erős terhelések kapcsolásához kontaktorok és a relé válik előnyben;
- a működési frekvencia korlátozása - ez nem számít 50 vagy 100 Hz-es ipari frekvencián történő működés esetén, de korlátozza a feszültségátalakítókban való alkalmazást.
A triacok kompetens használatához nemcsak a készülék működési elveit kell ismerni, hanem a hiányosságait is, amelyek meghatározzák a triacok használatának határait. Csak ebben az esetben a kifejlesztett eszköz hosszú ideig és megbízhatóan fog működni.
Hasonló cikkek:
