Lai kontrolētu spēcīgas slodzes maiņstrāvas ķēdēs, bieži izmanto elektromagnētiskie releji. Šo ierīču kontaktu grupas kalpo kā papildu neuzticamības avots, kas saistīts ar tendenci degt, metināt. Arī dzirksteļošanas iespēja pārslēgšanas laikā izskatās kā trūkums, kas dažos gadījumos prasa papildu drošības pasākumus. Tāpēc labāk izskatās elektroniskās atslēgas. Viena no šādas atslēgas iespējām tiek veikta triaciem.
Saturs
Kas ir triaks un kāpēc tas ir vajadzīgs
Spēka elektronikā vienu no veidiem bieži izmanto kā vadāmu komutācijas elementu. tiristori - trinistori. To priekšrocības:
- kontaktgrupas trūkums;
- rotējošu un kustīgu mehānisko elementu trūkums;
- mazs svars un izmēri;
- ilgs resurss, neatkarīgi no ieslēgšanas-izslēgšanas ciklu skaita;
- lēts;
- liels ātrums un klusa darbība.
Bet, izmantojot trinistorus maiņstrāvas ķēdēs, to vienvirziena vadītspēja kļūst par problēmu. Lai trinistors izvadītu strāvu divos virzienos, ir jāizmanto triki paralēla savienojuma veidā pretējā virzienā diviem vienlaicīgi vadītiem trinistori. Šķiet loģiski apvienot šos divus SCR vienā apvalkā, lai atvieglotu uzstādīšanu un izmēru samazināšanu. Un šis solis tika sperts 1963. gadā, kad padomju zinātnieki un General Electric speciālisti gandrīz vienlaikus iesniedza pieteikumus simetriskā trinistora - triaka (ārzemju terminoloģijā triac, triac - triode alternatīvai strāvai) izgudrojuma reģistrācijai.
Faktiski triac nav burtiski divi trinistori, kas ievietoti vienā korpusā.
Visa sistēma ir realizēta uz viena kristāla ar dažādām p- un n-vadītspējas joslām, un šī struktūra nav simetriska (lai gan triac strāvas-sprieguma raksturlielums ir simetrisks attiecībā pret izcelsmi un ir atspoguļots I-V raksturlielums par trinistoru). Un šī ir galvenā atšķirība starp triaku un diviem trinistoriem, no kuriem katrs jākontrolē ar pozitīvu strāvu attiecībā pret katodu.
Triacam nav anoda un katoda attiecībā pret pārvadītās strāvas virzienu, bet attiecībā uz vadības elektrodu šie secinājumi nav līdzvērtīgi. Termini “nosacījuma katods” (MT1, A1) un “nosacījuma anods” (MT2, A2) ir atrodami literatūrā. Tie ir ērti lietojami, lai aprakstītu triac darbību.
Kad tiek izmantots jebkuras polaritātes pusviļņs, ierīce vispirms tiek bloķēta (CVC sarkanā sadaļa).Tāpat kā ar trinistoru, triaka iedarbināšana var notikt, ja tiek pārsniegts sliekšņa sprieguma līmenis jebkurai sinusoidālā viļņa polaritātei (zilā sadaļa). Elektroniskajās atslēgās šī parādība (dinistora efekts) ir diezgan kaitīga. No tā jāizvairās, izvēloties darbības režīmu. Triac atvēršana notiek, pievadot strāvu vadības elektrodam. Jo lielāka strāva, jo ātrāk atvērsies atslēga (sarkans svītrots laukums). Šī strāva tiek radīta, pieliekot spriegumu starp vadības elektrodu un nosacīto katodu. Šim spriegumam jābūt vai nu negatīvam, vai tam jābūt tādai pašai kā spriegumam starp MT1 un MT2.
Pie noteiktas strāvas vērtības triaks nekavējoties atveras un darbojas kā parasta diode - līdz bloķēšanai (zaļi svītroti un cietie laukumi). Tehnoloģiju uzlabošana noved pie patērētās strāvas samazināšanās, lai pilnībā atbloķētu triac. Mūsdienu modifikācijām tas ir līdz 60 mA un mazāks. Bet nevajadzētu aizrauties ar strāvas samazināšanu reālā ķēdē - tas var izraisīt nestabilu triac atvēršanos.
Aizvēršanās, tāpat kā parastajam trinistoram, notiek, kad strāva nokrītas līdz noteiktai robežai (gandrīz līdz nullei). Maiņstrāvas ķēdē tas notiek, kad nākamajā pārejā caur nulli, pēc kura atkal būs jāpieliek vadības impulss. Līdzstrāvas ķēdēs kontrolētai triac izslēgšanai ir nepieciešami apgrūtinoši tehniski risinājumi.
Funkcijas un ierobežojumi
Pārslēdzot reaktīvo (induktīvo vai kapacitatīvo) slodzi, ir ierobežojumi triaka lietošanai. Šāda patērētāja klātbūtnē maiņstrāvas ķēdē sprieguma un strāvas fāzes tiek nobīdītas viena pret otru. Nobīdes virziens ir atkarīgs no reaktivitātes rakstura un lieluma - par reaktīvās sastāvdaļas vērtību. Jau tika teikts, ka triaks izslēdzas brīdī, kad strāva iet caur nulli. Un spriedze starp MT1 un MT2 šobrīd var būt diezgan liela. Ja sprieguma izmaiņu ātrums dU/dt vienlaikus pārsniedz sliekšņa vērtību, tad triaks var neaizvērties. Lai izvairītos no šī efekta, paralēli jaudas ceļš triac ietver varistori. To pretestība ir atkarīga no pielietotā sprieguma, un tie ierobežo potenciālu starpības izmaiņu ātrumu. To pašu efektu var panākt, izmantojot RC ķēdi (snubber).
Strāvas pieauguma ātruma pārsniegšanas briesmas, pārslēdzot slodzi, ir saistītas ar triac iedarbināšanas ierobežoto laiku. Brīdī, kad triaks vēl nav aizvērts, var izrādīties, ka tam ir pielikts liels spriegums un tajā pašā laikā pa jaudas ceļu plūst pietiekami liela caurlaides strāva. Tas var izraisīt lielas siltuma jaudas atbrīvošanu ierīcē, un kristāls var pārkarst. Lai novērstu šo defektu, ir nepieciešams, ja iespējams, kompensēt patērētāja reaktivitāti, secīgi iekļaujot ķēdē aptuveni vienādas vērtības, bet ar pretēju zīmi reaktivitāti.
Jāpatur prātā arī tas, ka atvērtā stāvoklī uz triaka nokrīt apmēram 1-2 V. Bet tā kā darbības joma ir spēcīgi augstsprieguma slēdži, šī īpašība neietekmē triaku praktisko izmantošanu. 1-2 voltu zudums 220 voltu ķēdē ir salīdzināms ar sprieguma mērīšanas kļūdu.
Lietošanas piemēri
Galvenā triaka izmantošanas joma ir atslēga maiņstrāvas ķēdēs.Nav nekādu būtisku ierobežojumu triac kā līdzstrāvas atslēgas lietošanai, taču arī tam nav jēgas. Šajā gadījumā ir vieglāk izmantot lētāku un izplatītāku trinistoru.
Tāpat kā jebkura atslēga, triac ir savienots ar ķēdi virknē ar slodzi. Triac ieslēgšana un izslēgšana kontrolē sprieguma padevi patērētājam.
Triac var izmantot arī kā sprieguma regulatoru slodzēm, kurām nav nozīmes sprieguma formai (piemēram, kvēlspuldzēm vai siltuma sildītājiem). Šajā gadījumā kontroles shēma izskatās šādi.
Šeit uz rezistoriem R1, R2 un kondensatora C1 tiek organizēta fāzes nobīdes ķēde. Regulējot pretestību, tiek panākta impulsa sākuma nobīde attiecībā pret tīkla sprieguma pāreju uz nulli. Par impulsa veidošanos ir atbildīgs dinstors ar aptuveni 30 voltu atvēršanas spriegumu. Kad šis līmenis ir sasniegts, tas atveras un nodod strāvu triac vadības elektrodam. Ir acīmredzams, ka šī strāva sakrīt virzienā ar strāvu caur triac jaudas ceļu. Daži ražotāji ražo pusvadītāju ierīces, ko sauc par Quadrac. Viņiem ir triaks un dinistors vadības elektrodu ķēdē vienā korpusā.
Šāda shēma ir vienkārša, taču tās patēriņa strāvai ir krasi nesinusoidāla forma, savukārt barošanas tīklā tiek radīti traucējumi. Lai tos nomāktu, nepieciešams izmantot filtrus – vismaz vienkāršākās RC ķēdes.
Priekšrocības un trūkumi
Triac priekšrocības sakrīt ar iepriekš aprakstītā trinistora priekšrocībām. Viņiem vienkārši jāpievieno iespēja strādāt maiņstrāvas ķēdēs un vienkārša vadība šajā režīmā. Bet ir arī trūkumi.Tie galvenokārt attiecas uz pielietojuma zonu, ko ierobežo slodzes reaktīvā sastāvdaļa. Ne vienmēr ir iespējams piemērot iepriekš ieteiktos aizsardzības pasākumus. Turklāt trūkumi ietver:
- paaugstināta jutība pret troksni un traucējumiem vadības elektrodu ķēdē, kas var izraisīt viltus trauksmes;
- nepieciešamība noņemt siltumu no kristāla - radiatoru izvietojums kompensē ierīces mazos izmērus, un jaudīgu slodžu pārslēgšanai kontaktori un relejs kļūst priekšroka;
- darbības frekvences ierobežojums - tas nav svarīgi, strādājot ar rūpnieciskajām frekvencēm 50 vai 100 Hz, bet ierobežo izmantošanu sprieguma pārveidotājos.
Kompetentai triaku lietošanai ir jāzina ne tikai ierīces darbības principi, bet arī tās nepilnības, kas nosaka triaku izmantošanas robežas. Tikai šajā gadījumā izstrādātā ierīce darbosies ilgu laiku un uzticami.
Līdzīgi raksti:
