Til at styre kraftige belastninger i AC-kredsløb bruges ofte elektromagnetiske relæer. Kontaktgrupperne for disse enheder tjener som en ekstra kilde til upålidelighed på grund af tendensen til at brænde, svejse. Muligheden for gnistdannelse under skift ligner også en ulempe, hvilket i nogle tilfælde kræver yderligere sikkerhedsforanstaltninger. Derfor ser elektroniske nøgler at foretrække. En af mulighederne for en sådan nøgle udføres på triacs.
Indhold
Hvad er en triac, og hvorfor er det nødvendigt
Inden for effektelektronik bruges en af typerne ofte som styret koblingselement. tyristorer - trinistorer. Deres fordele:
- fravær af en kontaktgruppe;
- mangel på roterende og bevægelige mekaniske elementer;
- lille vægt og dimensioner;
- lang ressource, uafhængig af antallet af tænd-sluk-cyklusser;
- lavpris;
- høj hastighed og støjsvag drift.
Men når du bruger trinistorer i AC-kredsløb, bliver deres envejsledning et problem. For at trinistoren kan føre strøm i to retninger, er man nødt til at ty til tricks i form af en parallelforbindelse i modsat retning af to trinistorer, der styres samtidigt. Det virker logisk at kombinere disse to SCR'er i én skal for nem installation og størrelsesreduktion. Og dette skridt blev taget i 1963, da sovjetiske videnskabsmænd og General Electric-specialister næsten samtidigt indgav ansøgninger om registrering af opfindelsen af en symmetrisk trinistor - triac (i udenlandsk terminologi, triac, triac - triode for alternativ strøm).
Faktisk er triacen ikke bogstaveligt talt to trinistorer placeret i en sag.
Hele systemet er implementeret på en enkelt krystal med forskellige p- og n-ledningsbånd, og denne struktur er ikke symmetrisk (selvom strømspændingskarakteristikken for en triac er symmetrisk med hensyn til oprindelsen og er en spejlet I–V-karakteristik af en trinistor). Og dette er den grundlæggende forskel mellem en triac og to trinistorer, som hver skal styres af en positiv, i forhold til katoden, strøm.
Triacen har ingen anode og katode i forhold til retningen af den transmitterede strøm, men i forhold til styreelektroden er disse konklusioner ikke ækvivalente. Udtrykkene "betinget katode" (MT1, A1) og "betinget anode" (MT2, A2) findes i litteraturen. De er praktiske at bruge til at beskrive driften af triacen.
Når en halvbølge af enhver polaritet påføres, låses enheden først (rød sektion af CVC).Ligesom med trinistoren kan udløsningen af triacen også forekomme, når tærskelspændingsniveauet overskrides for enhver polaritet af sinusbølgen (blåt afsnit). I elektroniske nøgler er dette fænomen (dynistoreffekt) ret skadeligt. Det skal undgås ved valg af driftsform. Åbningen af triacen sker ved at påføre strøm til kontrolelektroden. Jo større strømmen er, jo tidligere åbnes nøglen (rødt stiplet område). Denne strøm skabes ved at påføre en spænding mellem styreelektroden og den betingede katode. Denne spænding skal enten være negativ eller have samme fortegn som spændingen mellem MT1 og MT2.
Ved en bestemt strømværdi åbner triacen med det samme og opfører sig som en normal diode - op til blokering (grøn stiplede og faste områder). Forbedring af teknologien fører til et fald i den strøm, der forbruges for fuldstændigt at låse triacen op. For moderne modifikationer er den op til 60 mA og derunder. Men man skal ikke lade sig rive med af at reducere strømmen i et rigtigt kredsløb - det kan føre til en ustabil åbning af triacen.
Lukning, som en konventionel trinistor, sker, når strømmen falder til en vis grænse (næsten til nul). I AC-kredsløbet sker dette, når den næste passage gennem nul, hvorefter det vil være nødvendigt at påføre en styreimpuls igen. I DC-kredsløb kræver den kontrollerede nedlukning af triacen besværlige tekniske løsninger.
Funktioner og begrænsninger
Der er begrænsninger på brugen af en triac, når der skiftes en reaktiv (induktiv eller kapacitiv) belastning. I nærværelse af en sådan forbruger i AC-kredsløbet forskydes spændings- og strømfaserne i forhold til hinanden. Skiftets retning afhænger af arten af reaktiviteten og størrelsen - på værdien af den reaktive komponent. Det er allerede blevet sagt, at triacen slukker i det øjeblik, strømmen passerer gennem nul. Og spændingen mellem MT1 og MT2 i dette øjeblik kan være ret stor. Hvis ændringshastigheden af spændingen dU/dt samtidig overstiger tærskelværdien, lukker triacen muligvis ikke. For at undgå denne effekt, parallelt med triacens kraftvej inkluderer varistorer. Deres modstand afhænger af den påførte spænding, og de begrænser ændringshastigheden for potentialforskellen. Den samme effekt kan opnås ved at bruge en RC-kæde (snubber).
Faren ved at overskride strømstigningshastigheden, når belastningen skiftes, er forbundet med den endelige tid for triacens udløsning. I det øjeblik, hvor triacen endnu ikke er lukket, kan det vise sig, at der påføres en stor spænding på den, og samtidig løber der en tilstrækkelig stor gennemstrøm gennem strømbanen. Dette kan føre til frigivelse af en stor termisk effekt på enheden, og krystallen kan overophedes. For at eliminere denne defekt er det nødvendigt, hvis det er muligt, at kompensere for forbrugerens reaktivitet ved sekventiel inklusion i kredsløbet af reaktivitet af omtrent samme værdi, men med det modsatte fortegn.
Man skal også huske på, at der i åben tilstand falder omkring 1-2 V på triacen. Men da omfanget er kraftige højspændingsafbrydere, påvirker denne egenskab ikke den praktiske brug af triacs. Tabet på 1-2 volt i et 220 volt kredsløb kan sammenlignes med spændingsmålingsfejlen.
Eksempler på brug
Hovedområdet for triacens brug er nøglen i AC-kredsløb.Der er ingen grundlæggende begrænsninger for brugen af en triac som en DC-nøgle, men det nytter heller ikke noget i dette. I dette tilfælde er det lettere at bruge en billigere og mere almindelig trinistor.
Som enhver nøgle er triac forbundet til kredsløbet i serie med belastningen. Tænde og slukke for triacen styrer spændingsforsyningen til forbrugeren.
Triacen kan også bruges som spændingsregulator på belastninger, der er ligeglade med spændingens form (for eksempel glødelamper eller termiske varmeapparater). I dette tilfælde ser kontrolordningen sådan ud.
Her er et faseskiftende kredsløb organiseret på modstande R1, R2 og kondensator C1. Ved at justere modstanden opnås et skift i begyndelsen af pulsen i forhold til overgangen af netspændingen gennem nul. En dinistor med en åbningsspænding på omkring 30 volt er ansvarlig for dannelsen af pulsen. Når dette niveau er nået, åbner det og sender strøm til triacens kontrolelektrode. Det er indlysende, at denne strøm falder sammen i retning med strømmen gennem triacens kraftbane. Nogle producenter producerer halvlederenheder kaldet Quadrac. De har en triac og en dinistor i styreelektrodekredsløbet i et hus.
Et sådant kredsløb er enkelt, men dets forbrugsstrøm har en skarpt ikke-sinusformet form, mens der skabes interferens i forsyningsnettet. For at undertrykke dem er det nødvendigt at bruge filtre - i det mindste de enkleste RC-kæder.
Fordele og ulemper
Fordelene ved triacen falder sammen med fordelene ved trinistoren beskrevet ovenfor. Til dem skal du bare tilføje evnen til at arbejde i AC-kredsløb og enkel kontrol i denne tilstand. Men der er også ulemper.De vedrører hovedsageligt anvendelsesområdet, som er begrænset af den reaktive komponent af belastningen. Det er ikke altid muligt at anvende de ovenfor foreslåede beskyttelsesforanstaltninger. Desuden omfatter ulemperne:
- øget følsomhed over for støj og interferens i styreelektrodekredsløbet, hvilket kan forårsage falske alarmer;
- behovet for at fjerne varme fra krystallen - arrangementet af radiatorer kompenserer for enhedens små dimensioner og for at skifte kraftige belastninger, brugen kontaktorer og relæ bliver foretrukket;
- begrænsning på driftsfrekvensen - det er ligegyldigt, når der arbejdes ved industrielle frekvenser på 50 eller 100 Hz, men begrænser brugen i spændingsomformere.
For den kompetente brug af triacs er det nødvendigt at kende ikke kun principperne for driften af enheden, men også dens mangler, som bestemmer grænserne for brugen af triacs. Kun i dette tilfælde vil den udviklede enhed fungere i lang tid og pålideligt.
Lignende artikler:
