Za nadzor močnih obremenitev v tokokrogih izmeničnega toka se pogosto uporabljajo elektromagnetni releji. Kontaktne skupine teh naprav služijo kot dodaten vir nezanesljivosti zaradi nagnjenosti k gorenju, varjenju. Tudi možnost iskrenja med preklopom je videti kot pomanjkljivost, ki v nekaterih primerih zahteva dodatne varnostne ukrepe. Zato so elektronski ključi videti boljši. Ena od možnosti za tak ključ se izvaja na triakih.
Vsebina
Kaj je triac in zakaj je potreben
V močnostni elektroniki se ena od vrst pogosto uporablja kot krmiljeni stikalni element. tiristorji - trinistorji. Njihove prednosti:
- odsotnost kontaktne skupine;
- pomanjkanje vrtljivih in premikajočih se mehanskih elementov;
- majhna teža in dimenzije;
- dolg vir, neodvisen od števila ciklov vklop-izklop;
- poceni;
- visoka hitrost in tiho delovanje.
Toda pri uporabi trinistorjev v izmeničnih tokokrogih postane njihova enosmerna prevodnost problem. Da bi trinistor prehajal tok v dveh smereh, se je treba zateči k zvijačem v obliki vzporedne povezave v nasprotni smeri dveh trinistorjev, ki se upravljata hkrati. Zdi se logično, da ta dva SCR-ja združimo v eni lupini za enostavno namestitev in zmanjšanje velikosti. In ta korak je bil storjen leta 1963, ko so sovjetski znanstveniki in strokovnjaki General Electrica skoraj istočasno vložili prijave za registracijo izuma simetričnega trinistorja - triaka (v tuji terminologiji triak, triak - trioda za alternativni tok).
Pravzaprav triak nista dobesedno dva trinistorja, nameščena v enem ohišju.
Celoten sistem je izveden na enem kristalu z različnimi pasovi p- in n-prevodnosti in ta struktura ni simetrična (čeprav je tokovno-napetostna karakteristika triaka simetrična glede na izvor in je zrcalna I-V karakteristika trinistorja). In to je temeljna razlika med triakom in dvema trinistorjema, od katerih mora biti vsak nadzorovan s pozitivnim, glede na katodo, tokom.
Triak nima anode in katode glede na smer oddanega toka, vendar glede na kontrolno elektrodo ti sklepi niso enakovredni. V literaturi najdemo izraza "pogojna katoda" (MT1, A1) in "pogojna anoda" (MT2, A2). Primerni so za uporabo za opis delovanja triaka.
Ko se uporabi polovični val katere koli polarnosti, se naprava najprej zaklene (rdeči del CVC).Prav tako, tako kot pri trinistorju, lahko pride do sprožitve triaka, ko je presežen nivo mejne napetosti za katero koli polarnost sinusnega vala (modri odsek). Pri elektronskih ključih je ta pojav (učinek dinistorja) precej škodljiv. Pri izbiri načina delovanja se mu je treba izogibati. Odpiranje triaka se pojavi z dovajanjem toka na krmilno elektrodo. Večji kot je tok, prej se bo ključ odprl (rdeča črtkana površina). Ta tok nastane z uporabo napetosti med krmilno elektrodo in pogojno katodo. Ta napetost mora biti negativna ali imeti enak predznak kot napetost med MT1 in MT2.
Pri določeni vrednosti toka se triak takoj odpre in se obnaša kot običajna dioda - do blokade (zelena črtkana in polna območja). Izboljšanje tehnologije vodi do zmanjšanja toka, porabljenega za popolno odklepanje triaka. Za sodobne modifikacije je do 60 mA in manj. Vendar se ne smete zanesti z zmanjšanjem toka v resničnem vezju - to lahko privede do nestabilnega odpiranja triaka.
Zapiranje, tako kot običajni trinistor, se pojavi, ko tok pade na določeno mejo (skoraj na nič). V tokokrogu AC se to zgodi pri naslednjem prehodu skozi nič, po katerem bo treba znova uporabiti kontrolni impulz. V tokokrogih enosmernega tokokroga nadzorovana izklop triaka zahteva okorne tehnične rešitve.
Lastnosti in omejitve
Obstajajo omejitve glede uporabe triaka pri preklopu reaktivne (induktivne ali kapacitivne) obremenitve. V prisotnosti takega porabnika v tokokrogu izmeničnega toka se napetostna in tokovna faza premakneta druga glede na drugo. Smer premika je odvisna od narave reaktivnosti in velikosti - na vrednost reaktivne komponente. Rečeno je bilo že, da se triak izklopi v trenutku, ko tok preide skozi nič. In napetost med MT1 in MT2 je v tem trenutku lahko precej velika. Če hitrost spremembe napetosti dU/dt hkrati preseže mejno vrednost, se triak morda ne bo zaprl. Da bi se izognili temu učinku, vzporedno s potjo moči triaka vključite varistorji. Njihov upor je odvisen od uporabljene napetosti in omejujejo hitrost spremembe potencialne razlike. Enak učinek je mogoče doseči z uporabo RC verige (snubber).
Nevarnost prekoračitve stopnje naraščanja toka pri preklopu obremenitve je povezana s končnim časom proženja triaka. V trenutku, ko se triak še ni zaprl, se lahko izkaže, da je nanj priložena velika napetost, hkrati pa skozi napajalno pot teče dovolj velik tok. To lahko privede do sproščanja velike toplotne moči na napravi in kristal se lahko pregreje. Za odpravo te napake je treba, če je mogoče, kompenzirati reaktivnost potrošnika z zaporednim vključevanjem v vezje reaktivnosti približno enake vrednosti, vendar nasprotnega predznaka.
Upoštevati je treba tudi, da v odprtem stanju na triaku pade približno 1-2 V. Ker pa je obseg močna visokonapetostna stikala, ta lastnost ne vpliva na praktično uporabo triakov. Izguba 1-2 voltov v 220-voltnem vezju je primerljiva z napako pri merjenju napetosti.
Primeri uporabe
Glavno področje uporabe triaka je ključno v tokokrogih izmeničnega toka.Za uporabo triaka kot DC ključa ni temeljnih omejitev, vendar tudi v tem ni smisla. V tem primeru je lažje uporabiti cenejši in pogostejši trinistor.
Kot vsak ključ je triak povezan z vezjem zaporedno z obremenitvijo. Vklop in izklop triaka nadzoruje dovod napetosti do porabnika.
Triac se lahko uporablja tudi kot regulator napetosti na obremenitvah, ki ne skrbijo za obliko napetosti (na primer žarnice z žarilno nitko ali termični grelniki). V tem primeru je shema nadzora videti takole.
Tukaj je vezje za premikanje faze organizirano na uporih R1, R2 in kondenzatorju C1. S prilagajanjem upora se doseže premik začetka impulza glede na prehod omrežne napetosti skozi nič. Za nastanek impulza je odgovoren dinistor z odpiralno napetostjo približno 30 voltov. Ko je ta nivo dosežen, se odpre in prenaša tok na krmilno elektrodo triaka. Očitno je, da ta tok sovpada v smeri s tokom skozi napajalno pot triaka. Nekateri proizvajalci proizvajajo polprevodniške naprave, imenovane Quadrac. V vezju krmilne elektrode imajo v enem ohišju triak in dinistor.
Takšno vezje je preprosto, vendar ima njegov tok porabe ostro nesinusno obliko, medtem ko se v napajalnem omrežju ustvarjajo motnje. Za njihovo zatiranje je potrebno uporabiti filtre - vsaj najpreprostejše RC verige.
Prednosti in slabosti
Prednosti triaka sovpadajo s prednostmi zgoraj opisanega trinistorja. K njim morate dodati le možnost dela v izmeničnih tokokrogih in preprosto upravljanje v tem načinu. Vendar obstajajo tudi slabosti.Nanašajo se predvsem na področje uporabe, ki je omejeno z reaktivno komponento obremenitve. Zgoraj predlaganih zaščitnih ukrepov ni vedno mogoče uporabiti. Poleg tega slabosti vključujejo:
- povečana občutljivost na hrup in motnje v vezju krmilne elektrode, kar lahko povzroči lažne alarme;
- potreba po odstranitvi toplote iz kristala - razporeditev radiatorjev kompenzira majhne dimenzije naprave in preklapljanje močnih obremenitev, uporaba kontaktorji in rele postane prednosten;
- omejitev delovne frekvence - ni pomembna pri industrijskih frekvencah 50 ali 100 Hz, vendar omejuje uporabo v napetostnih pretvornikih.
Za kompetentno uporabo triakov je potrebno poznati ne le načela delovanja naprave, temveč tudi njene pomanjkljivosti, ki določajo meje uporabe triakov. Samo v tem primeru bo razvita naprava delovala dolgo in zanesljivo.
Podobni članki:
