Za kontrolu snažnih opterećenja u AC krugovima se često koriste elektromagnetski releji. Kontaktne skupine ovih uređaja služe kao dodatni izvor nepouzdanosti zbog sklonosti gorenju, zavarivanju. Također, kao nedostatak izgleda mogućnost iskrenja tijekom prebacivanja, što u nekim slučajevima zahtijeva dodatne sigurnosne mjere. Stoga elektronički ključevi izgledaju poželjnije. Jedna od opcija za takav ključ izvodi se na triacima.
Sadržaj
Što je triac i zašto je potreban
U energetskoj elektronici jedan od tipova se često koristi kao kontrolirani sklopni element. tiristori - trinistore. Njihove prednosti:
- odsutnost kontakt grupe;
- nedostatak rotirajućih i pokretnih mehaničkih elemenata;
- mala težina i dimenzije;
- dug resurs, neovisan o broju ciklusa uključivanja-isključivanja;
- niska cijena;
- velika brzina i tih rad.
Ali kada koristite trinistore u AC krugovima, njihova jednosmjerna vodljivost postaje problem. Da bi trinistor mogao proći struju u dva smjera, potrebno je pribjeći trikovima u obliku paralelnog povezivanja u suprotnom smjeru dvaju trinistora kojima se istovremeno upravlja. Čini se logičnim kombinirati ova dva SCR-a u jednoj ljusci radi lakše instalacije i smanjenja veličine. I taj je korak poduzet 1963. godine, kada su sovjetski znanstvenici i stručnjaci General Electrica gotovo istodobno podnijeli zahtjeve za registraciju izuma simetričnog trinistora - trijaka (u stranoj terminologiji, triac, triac - trioda za alternativnu struju).
Zapravo, trijak nije doslovno dva trinistora smještena u jednom kućištu.
Cijeli je sustav implementiran na jednom kristalu s različitim pojasevima p- i n-vodljivosti, a ova struktura nije simetrična (iako je strujno-naponska karakteristika trijaka simetrična u odnosu na ishodište i zrcalna je I-V karakteristika trinistora). I to je temeljna razlika između triaka i dva trinistora, od kojih svaki mora biti kontroliran pozitivnom, u odnosu na katodu, strujom.
Trijak nema anodu i katodu u odnosu na smjer prenesene struje, ali u odnosu na kontrolnu elektrodu ovi zaključci nisu ekvivalentni. U literaturi se nalaze pojmovi “uvjetna katoda” (MT1, A1) i “uvjetna anoda” (MT2, A2). Prikladni su za opisivanje rada triaka.
Kada se primijeni poluval bilo kojeg polariteta, uređaj se prvo zaključava (crveni dio CVC-a).Također, kao i kod trinistora, do okidanja trijaka može doći kada je razina napona praga prekoračena za bilo koji polaritet sinusnog vala (plavi dio). Kod elektroničkih ključeva ovaj fenomen (dinistorski efekt) je prilično štetan. Mora se izbjegavati pri odabiru načina rada. Otvaranje triaka se događa primjenom struje na kontrolnu elektrodu. Što je struja veća, ključ će se prije otvoriti (crveno isprekidano područje). Ova struja se stvara primjenom napona između kontrolne elektrode i uvjetne katode. Ovaj napon mora biti negativan ili imati isti predznak kao napon primijenjen između MT1 i MT2.
Pri određenoj vrijednosti struje, triac se odmah otvara i ponaša se kao normalna dioda - do blokiranja (zelena isprekidana i puna područja). Poboljšanje tehnologije dovodi do smanjenja struje koja se troši za potpuno otključavanje triaka. Za moderne modifikacije, to je do 60 mA i niže. Ali ne treba se zanositi smanjenjem struje u stvarnom krugu - to može dovesti do nestabilnog otvaranja triaka.
Zatvaranje, poput konvencionalnog trinistora, događa se kada struja padne na određenu granicu (gotovo na nulu). U krugu izmjenične struje to se događa prilikom sljedećeg prolaska kroz nulu, nakon čega će biti potrebno ponovno primijeniti kontrolni impuls. U istosmjernim krugovima, kontrolirano gašenje triaka zahtijeva glomazna tehnička rješenja.
Značajke i ograničenja
Postoje ograničenja u korištenju triaka pri prebacivanju reaktivnog (induktivnog ili kapacitivnog) opterećenja. U prisutnosti takvog potrošača u krugu izmjenične struje, faze napona i struje se pomiču jedna u odnosu na drugu. Smjer pomaka ovisi o prirodi reaktivnosti, a veličina - na vrijednost reaktivne komponente. Već je rečeno da se triac isključuje u trenutku kada struja prođe kroz nulu. A napetost između MT1 i MT2 u ovom trenutku može biti prilično velika. Ako brzina promjene napona dU/dt u isto vrijeme premašuje vrijednost praga, triac se možda neće zatvoriti. Kako bi se izbjegao ovaj učinak, paralelno sa stazom snage triaka uključiti varistora. Njihov otpor ovisi o primijenjenom naponu i ograničavaju brzinu promjene razlike potencijala. Isti učinak može se postići korištenjem RC lanca (snubber).
Opasnost od prekoračenja brzine porasta struje pri prebacivanju opterećenja povezana je s konačnim vremenom aktiviranja triaka. U trenutku kada se triac još nije zatvorio, može se pokazati da je na njega primijenjen veliki napon i da istovremeno kroz strujni put teče dovoljno velika prolazna struja. To može dovesti do oslobađanja velike toplinske snage na uređaju, a kristal se može pregrijati. Da bi se otklonio ovaj nedostatak, potrebno je, ako je moguće, nadoknaditi reaktivnost potrošača uzastopnim uključivanjem u krug reaktivnosti približno iste vrijednosti, ali suprotnog predznaka.
Također treba imati na umu da u otvorenom stanju na trijaku pada oko 1-2 V. Ali budući da su opseg moćni visokonaponski prekidači, ovo svojstvo ne utječe na praktičnu upotrebu triaka. Gubitak od 1-2 volta u krugu od 220 volti usporediv je s pogreškom mjerenja napona.
Primjeri korištenja
Glavno područje uporabe triaka je ključ u krugovima izmjenične struje.Nema temeljnih ograničenja za korištenje triaka kao DC ključa, ali ni u tome nema smisla. U ovom slučaju lakše je koristiti jeftiniji i češći trinistor.
Kao i svaki ključ, triac je spojen na krug u seriji s opterećenjem. Uključivanje i isključivanje triaka kontrolira dovod napona do potrošača.
Također, triac se može koristiti kao regulator napona na opterećenjima koja ne brinu o obliku napona (na primjer, žarulje sa žarnom niti ili termo grijači). U ovom slučaju shema upravljanja izgleda ovako.
Ovdje je krug za pomicanje faze organiziran na otpornicima R1, R2 i kondenzatoru C1. Podešavanjem otpora postiže se pomak početka impulsa u odnosu na prijelaz mrežnog napona kroz nulu. Za formiranje impulsa odgovoran je dinistor s naponom otvaranja od oko 30 volti. Kada se dosegne ova razina, otvara se i propušta struju na kontrolnu elektrodu triaka. Očito je da se ta struja poklapa u smjeru sa strujom kroz strujni put triaka. Neki proizvođači proizvode poluvodičke uređaje pod nazivom Quadrac. Imaju triac i dinistor u krugu upravljačke elektrode u jednom kućištu.
Takav je krug jednostavan, ali struja njegove potrošnje ima oštro nesinusni oblik, dok se u opskrbnoj mreži stvaraju smetnje. Za njihovo suzbijanje potrebno je koristiti filtere - barem najjednostavnije RC lance.
Prednosti i nedostatci
Prednosti triaka podudaraju se s prednostima gore opisanog trinistora. Njima samo trebate dodati mogućnost rada u AC krugovima i jednostavnu kontrolu u ovom načinu rada. Ali postoje i nedostaci.Oni se uglavnom odnose na područje primjene, koje je ograničeno reaktivnom komponentom opterećenja. Nije uvijek moguće primijeniti gore navedene mjere zaštite. Također, nedostaci uključuju:
- povećana osjetljivost na šum i smetnje u krugu kontrolne elektrode, što može uzrokovati lažne alarme;
- potreba za uklanjanjem topline iz kristala - raspored radijatora kompenzira male dimenzije uređaja, a za prebacivanje snažnih opterećenja, korištenje kontaktori i relej postaje poželjniji;
- ograničenje radne frekvencije - nije važno kada se radi na industrijskim frekvencijama od 50 ili 100 Hz, ali ograničava upotrebu u pretvaračima napona.
Za kompetentnu uporabu triaka potrebno je poznavati ne samo načela rada uređaja, već i njegove nedostatke, koji određuju granice uporabe triaka. Samo u ovom slučaju razvijeni uređaj će raditi dugo i pouzdano.
Slični članci:
