Norint valdyti galingas apkrovas kintamosios srovės grandinėse, dažnai naudojamos elektromagnetinės relės. Šių prietaisų kontaktinės grupės yra papildomas nepatikimumo šaltinis dėl polinkio degti, virinti. Be to, kibirkščiavimo galimybė perjungimo metu atrodo kaip trūkumas, dėl kurio kai kuriais atvejais reikia papildomų saugumo priemonių. Todėl geriau atrodo elektroniniai raktai. Viena iš tokio rakto parinkčių atliekama triacuose.
Turinys
Kas yra triakas ir kodėl jis reikalingas
Galios elektronikoje vienas iš tipų dažnai naudojamas kaip valdomas perjungimo elementas. tiristoriai - trinistoriai. Jų privalumai:
- kontaktinės grupės nebuvimas;
- besisukančių ir judančių mechaninių elementų trūkumas;
- mažas svoris ir matmenys;
- ilgas išteklius, nepriklausomas nuo įjungimo-išjungimo ciklų skaičiaus;
- žema kaina;
- didelis greitis ir tylus veikimas.
Tačiau naudojant trinistorius kintamosios srovės grandinėse, jų vienpusis laidumas tampa problema. Norint, kad trinistorius praleistų srovę dviem kryptimis, reikia imtis gudrybių lygiagrečios jungties forma priešinga kryptimi nei du vienu metu valdomi trinistoriai. Atrodo logiška sujungti šiuos du SCR į vieną apvalkalą, kad būtų lengviau įdiegti ir sumažinti dydį. Ir šis žingsnis buvo žengtas 1963 m., kai sovietų mokslininkai ir „General Electric“ specialistai beveik vienu metu pateikė paraiškas įregistruoti simetrinio trinistoriaus - triako (užsienio terminologija, triac, triac - triodas alternatyviai srovei) išradimą.
Tiesą sakant, triakas nėra tiesiog du trinistoriai, sudėti viename korpuse.
Visa sistema yra įgyvendinta viename kristale su skirtingomis p ir n laidumo juostomis, ir ši struktūra nėra simetriška (nors triako srovės įtampos charakteristika yra simetriška kilmės atžvilgiu ir yra veidrodinė I–V charakteristika trinistoriaus). Ir tai yra esminis skirtumas tarp triako ir dviejų trinistorių, kurių kiekvienas turi būti valdomas teigiama srove katodo atžvilgiu.
Triakas neturi anodo ir katodo perduodamos srovės krypties atžvilgiu, tačiau valdymo elektrodo atžvilgiu šios išvados nėra lygiavertės. Literatūroje aptinkami terminai „sąlyginis katodas“ (MT1, A1) ir „sąlyginis anodas“ (MT2, A2). Jais patogu apibūdinti triac veikimą.
Kai taikoma bet kokio poliškumo pusės banga, įrenginys pirmiausia užrakinamas (raudona CVC dalis).Be to, kaip ir trinistoriaus atveju, triakas gali suveikti, kai viršijamas bet kurio sinusinės bangos poliškumo slenkstinis įtampos lygis (mėlyna sekcija). Elektroniniuose raktuose šis reiškinys (dinistoriaus efektas) yra gana žalingas. To reikia vengti renkantis veikimo režimą. Triakas atidaromas tiekiant srovę į valdymo elektrodą. Kuo didesnė srovė, tuo anksčiau atsidarys raktas (raudona brūkšninė sritis). Ši srovė sukuriama taikant įtampą tarp valdymo elektrodo ir sąlyginio katodo. Ši įtampa turi būti neigiama arba turėti tą patį ženklą kaip įtampa, taikoma tarp MT1 ir MT2.
Esant tam tikram srovės dydžiui, triakas iš karto atsidaro ir veikia kaip įprastas diodas – iki blokavimo (žalia brūkšnelių ir vientisos sritys). Tobulėjant technologijoms, sumažėja srovė, sunaudojama norint visiškai atrakinti triacą. Šiuolaikinėms modifikacijoms jis yra iki 60 mA ir mažesnis. Tačiau nereikėtų pamiršti, kad sumažinsite srovę tikroje grandinėje - tai gali sukelti nestabilų triako atidarymą.
Uždarymas, kaip ir įprastas trinistorius, įvyksta, kai srovė nukrenta iki tam tikros ribos (beveik iki nulio). Kintamosios srovės grandinėje tai įvyksta, kai kitą kartą praeina per nulį, po kurio vėl reikės taikyti valdymo impulsą. Nuolatinės srovės grandinėse valdomas triac išjungimas reikalauja sudėtingų techninių sprendimų.
Savybės ir apribojimai
Perjungiant reaktyviąją (indukcinę arba talpinę) apkrovą, yra apribojimų naudoti triacą. Esant tokiam vartotojui kintamosios srovės grandinėje, įtampos ir srovės fazės pasislenka viena kitos atžvilgiu. Poslinkio kryptis priklauso nuo reaktyvumo pobūdžio ir dydžio - apie reaktyviosios komponentės vertę. Jau buvo pasakyta, kad triacas išsijungia tuo metu, kai srovė praeina per nulį. Ir įtampa tarp MT1 ir MT2 šiuo metu gali būti gana didelė. Jei įtampos kitimo greitis dU/dt tuo pačiu metu viršija slenkstinę vertę, triac gali neužsidaryti. Norėdami išvengti šio efekto, lygiagrečiai triac galios keliui įtraukti varistorių. Jų varža priklauso nuo naudojamos įtampos ir riboja potencialų skirtumo kitimo greitį. Tą patį efektą galima pasiekti naudojant RC grandinę (snubber).
Pavojus viršyti srovės didėjimo greitį perjungiant apkrovą yra susijęs su baigtiniu triako suveikimo laiku. Tuo metu, kai triacas dar neužsidarė, gali pasirodyti, kad jai yra taikoma didelė įtampa ir tuo pačiu metu maitinimo keliu teka pakankamai didelė srovė. Dėl to prietaise gali išsiskirti didelė šiluminė galia, o kristalas gali perkaisti. Norint pašalinti šį defektą, būtina, jei įmanoma, kompensuoti vartotojo reaktyvumą, nuosekliai įtraukiant į maždaug tokios pat vertės, bet priešingo ženklo reaktyvumo grandinę.
Taip pat reikia nepamiršti, kad atviroje būsenoje ant triako nukrenta apie 1-2 V. Bet kadangi taikymo sritis yra galingi aukštos įtampos jungikliai, tai ši savybė neturi įtakos praktiniam triacų naudojimui. 1-2 voltų praradimas 220 voltų grandinėje yra panašus į įtampos matavimo paklaidą.
Naudojimo pavyzdžiai
Pagrindinė triako naudojimo sritis yra raktas kintamosios srovės grandinėse.Nėra jokių esminių apribojimų naudoti triac kaip nuolatinės srovės raktą, tačiau tai taip pat nėra prasmės. Tokiu atveju lengviau naudoti pigesnį ir įprastesnį trinistorių.
Kaip ir bet kuris klavišas, triac yra prijungtas prie grandinės nuosekliai su apkrova. Triac įjungimas ir išjungimas valdo įtampos tiekimą vartotojui.
Taip pat triac gali būti naudojamas kaip įtampos reguliatorius apkrovoms, kurioms nerūpi įtampos forma (pavyzdžiui, kaitrinės lempos ar šiluminiai šildytuvai). Šiuo atveju valdymo schema atrodo taip.
Čia rezistorių R1, R2 ir kondensatoriaus C1 fazių poslinkio grandinė yra organizuota. Reguliuojant varžą pasiekiamas impulso pradžios poslinkis, palyginti su tinklo įtampos perėjimu per nulį. Už impulso susidarymą atsakingas dinistorius, kurio atidarymo įtampa yra apie 30 voltų. Kai pasiekiamas šis lygis, jis atsidaro ir perduoda srovę į triac valdymo elektrodą. Akivaizdu, kad šios srovės kryptis sutampa su srove per triako galios kelią. Kai kurie gamintojai gamina puslaidininkinius įrenginius, vadinamus Quadrac. Jie turi triacą ir dinistorių valdymo elektrodo grandinėje viename korpuse.
Tokia grandinė yra paprasta, tačiau jos suvartojimo srovė yra ryškiai nesinusinės formos, o maitinimo tinkle sukuriami trukdžiai. Norint juos nuslopinti, būtina naudoti filtrus – bent jau paprasčiausias RC grandines.
Privalumai ir trūkumai
Triac privalumai sutampa su aukščiau aprašytais trinistoriaus pranašumais. Prie jų tereikia pridėti galimybę dirbti kintamosios srovės grandinėse ir paprastą valdymą šiuo režimu. Tačiau yra ir trūkumų.Jie daugiausia susiję su taikymo sritimi, kurią riboja reaktyvusis apkrovos komponentas. Ne visada įmanoma taikyti aukščiau nurodytas apsaugos priemones. Be to, trūkumai apima:
- padidėjęs jautrumas triukšmui ir trikdžiams valdymo elektrodo grandinėje, galintis sukelti klaidingus aliarmus;
- poreikis pašalinti šilumą iš kristalo - radiatorių išdėstymas kompensuoja mažus prietaiso matmenis, o norint perjungti galingas apkrovas, kontaktoriai ir relė tampa pirmenybė;
- veikimo dažnio apribojimas - nesvarbu, kai dirbama pramoniniais 50 ar 100 Hz dažniais, bet riboja naudojimą įtampos keitikliuose.
Kompetentingam triakų naudojimui būtina žinoti ne tik įrenginio veikimo principus, bet ir jo trūkumus, kurie nulemia triacų panaudojimo ribas. Tik tokiu atveju sukurtas įrenginys veiks ilgai ir patikimai.
Panašūs straipsniai:
