Raziskana enostavna krmilna veriga faze triak

V krmilnem krogu faze triaka se triak sproži ON samo za določene dele polovičnega cikla izmeničnega toka, zaradi česar obremenitev deluje samo za to obdobje valovne oblike AC. To ima za posledico nadzorovano dovajanje moči tovora.

Triaki se v popularnosti uporabljajo kot polprevodniški nadomestni rele za preklapljanje AC močnostnih obremenitev velike moči. Vendar pa obstaja še ena zelo uporabna lastnost triakov, ki jim omogoča uporabo kot krmilniki moči za nadzor določene obremenitve pri želeni specifični ravni moči.

To se v bistvu izvaja z nekaj metodami: nadzor faz in preklapljanje ničelne napetosti.

Aplikacija za nadzor faz je običajno primerna za obremenitve, kot so zatemnilniki svetlobe, elektromotorji, tehnike regulacije napetosti in toka.

Ničelno preklapljanje je bolj primerno za obremenitve z nizko napetostjo, kot so žarnice z žarilno nitko, grelniki, spajkalniki, gejzirji itd. Čeprav jih je mogoče nadzorovati tudi s fazno regulacijo.

Kako deluje nadzor faze Triac

Triac bi se lahko sprožil v katerem koli delu uporabljenega pol-cikla izmeničnega toka in bo še naprej v prevodnem načinu, dokler pol-cikel AC ne doseže črte prehoda nič.

To pomeni, da ko se triak sproži na začetku vsakega polkroga AC, se Triac v bistvu vklopi tako kot stikalo za vklop / izklop, ki je vklopljeno.

Recimo, da če bi se ta sprožilni signal uporabil nekje na sredini valovne oblike cikla izmeničnega toka, bi Triac lahko vodil zgolj preostanek obdobja tega pol-cikla.

In ker Triak se aktivira le polovico obdobja sorazmerno zmanjša moč, ki se dovaja tovoru, za približno 50% (slika 1).

Tako bi lahko količino moči obremenitve nadzorovali na kateri koli želeni ravni, zgolj s spreminjanjem sprožilne točke triaka na valovni obliki AC faze. Tako deluje fazni nadzor s pomočjo triaka.

Uporaba svetlobnega zatemnitve

TO standardno vezje za zatemnitev svetlobe je predstavljen na sliki 2 spodaj. Med vsakim polpetočem izmeničnega toka se napolni kondenzator 0,1µf (z uporom krmilnega potenciometra), dokler na njegovih izhodiščih ni dosežena napetost 30-32.

Približno na tej ravni je sprožilna dioda (diac) prisiljena sprožiti, zaradi česar napetost preide skozi sprožilec vrat triaka.

TO neonska svetilka se lahko zaposli tudi namesto diakon za enak odziv. Čas, ki ga 0,1 μf kondenzator porabi za polnjenje do praga vžiga diac, je odvisen od nastavitve upora krmilnega potenciometra.

Zdaj pa predpostavimo, da je potenciometer je nastavljen na ničelni upor, bo povzročil, da se bo kondenzator takoj napolnil do nivoja vžiga diaca, kar pa bo povzročilo, da bo kondenzator v prevodu v skoraj celotnem polčasu izmeničnega toka.

Po drugi strani pa lahko pri nastavitvi potenciometra največja vrednost upora povzroči kondenzator napolniti do stopnje streljanja le, dokler polcikel skoraj ne doseže končne točke. To bo omogočilo

Triac naj bi vodil le zelo kratek čas, medtem ko izmenična valovna oblika potuje čez svoj konec polkroga.

Čeprav je zgoraj prikazano zatemnilno vezje resnično enostavno in poceni za izdelavo, vključuje eno pomembno omejitev - ne omogoča nemotenega nadzora moči obremenitve od nič do največje.

Ko vrtimo potenciometer, lahko ugotovimo, da se obremenitveni tok precej nenadoma dviguje od nič do nekaterih višjih nivojev, od koder bi to lahko šele nato nemoteno delovalo na višji ali nižji ravni.

V primeru, da se napajalnik na kratko prekine in osvetlitev žarnice pade pod to stopnjo 'skoka' (histereze), ostane žarnica izklopljena tudi po končni obnovitvi napajanja.

Kako zmanjšati histerezo

To učinek histereze bi lahko bistveno znižali z izvedbo zasnove, kot je prikazano v vezju na sliki 3 spodaj.

Popravek: Prosimo, zamenjajte 100 uF s 100 uH za RFI tuljavo

To vezje odlično deluje kot a gospodinjski zatemnilnik svetlobe . Vsi deli so lahko nameščeni na zadnji strani stenske stikalne plošče in v primeru, da je obremenitev manjša od 200 vatov, lahko Triac deluje, ne da bi bil odvisen od hladilnika.

Za zatemnitev svetlobe, ki se uporablja v orkestrskih predstavah in gledališčih, je potrebna praktično 100-odstotna odsotnost histereze, da se omogoči dosleden nadzor osvetlitve svetilk. To funkcijo lahko dosežemo z delom z vezjem, prikazanim na sliki 4 spodaj.

Popravek: Prosimo, zamenjajte 100 uF s 100 uH za RFI tuljavo

Izbira moči Triac

Žarnice z žarilno nitko v času, ko filament doseže delovne temperature, potegnejo neverjetno velik tok. To vklopite prenapetost tok lahko preseže nazivni tok triaka za približno 10 do 12-krat.

Na srečo lahko gospodinjske žarnice dosežejo svojo delovno temperaturo v samo nekaj ciklih izmeničnega toka in to kratko obdobje močnega toka brez težav absorbira Triac.

Vendar situacija morda ni enaka za scenarije gledališke razsvetljave, v katerih večje žarnice z močjo potrebujejo veliko daljši čas, da dosežejo svojo delovno temperaturo. Za takšne vrste uporabe mora biti Triac ocenjen na najmanj 5-kratno običajno največjo obremenitev.

Nihanje napetosti v vezjih faz triac

Vsako od do zdaj prikazanih krmilnih vezij faze triac je odvisno od napetosti - kar pomeni, da se njihova izhodna napetost spreminja kot odziv na spremembe vhodne napajalne napetosti. To odvisnost od napetosti bi lahko odpravili z uporabo cenerjeve diode, ki lahko stabilizira in ohranja napetost na časovnem kondenzatorju konstantna (slika 4).

Ta nastavitev pomaga ohranjati tako rekoč konstantno moč, ne glede na pomembne razlike v omrežni vhodni napetosti. Redno ga najdemo v fotografskih in drugih aplikacijah, kjer postane izjemno stabilna in fiksna raven svetlobe bistvenega pomena.

Nadzor fluorescenčne sijalke

Glede na vse do sedaj razložene fazne krmilne tokokroge je bilo mogoče z žarnicami z žarilno nitko žarilno nitko upravljati brez dodatnih sprememb obstoječega sistema domače razsvetljave.

Zatemnitev fluorescenčnih sijalk je morda možna tudi s tovrstnim triačnim faznim krmiljenjem. Ko zunanja temperatura halogene žarnice pade pod 2500 stopinj C, regeneracijski halogenski cikel preneha delovati.

To lahko povzroči, da se žarilna nitka Volframova odloži čez steno žarnice, kar zmanjša življenjsko dobo žarilne nitke in tudi omeji prenos osvetlitve skozi steklo. Na sliki 5 je prikazana prilagoditev, ki se pogosto uporablja skupaj z nekaterimi zgoraj pregledanimi vezji

Ta nastavitev prižge svetilke, ko nastopi tema, in jih zopet ugasne ob zori. Fotocelica mora videti svetlobo okolice, vendar mora biti zaščitena pred žarnico, ki jo nadzorujemo.

Nadzor hitrosti motorja

Nadzor fazne faze trica vam omogoča tudi nastavitev hitrost elektromotorjev . Splošno vrsto serijsko navitih motorjev je mogoče upravljati skozi vezja, podobno kot tista, ki se uporabljajo za zatemnitev svetlobe.

Da pa zagotovimo zanesljivo komutacijo, moramo kondenzator in serijsko upornost vzporedno priključiti na Triac (slika 6).

S to nastavitvijo se lahko hitrost motorja spreminja glede na spremembe obremenitve in napajalne napetosti,

Vendar pa za aplikacije, ki niso kritične (na primer nadzor hitrosti ventilatorja), pri katerih je obremenitev določena pri kateri koli dani hitrosti, vezje ne bo zahtevalo sprememb.

Zdi se, da je hitrost motorja, ki se običajno, če je vnaprej programirana, nespremenjena tudi ob spremembah pogojev obremenitve koristna za električna orodja, laboratorijske mešalnike, urarne kolesarske stružnice itd. , SCR je običajno vključen v razpolovno valovno postavitev (slika 7).

Vezje deluje precej dobro v omejenem obsegu območje hitrosti motorja čeprav je lahko občutljiv na 'kolcanje' pri nizkih hitrostih, pravilo o polvalovnem delovanju pa močno zavira stabilizirano delovanje nad 50% območja hitrosti. Na sliki 8 je prikazano vezje faznega krmiljenja zaznavanja obremenitve, pri katerem Triac podaja popolno ničlo do največjega nadzora.

Nadzor hitrosti asinhronega motorja

Indukcijski motorji hitrost lahko nadzirate tudi s Triacsom, čeprav lahko naletite na nekaj težav, zlasti če gre za dvofazne ali kondenzatorske zagonske motorje. Običajno je mogoče indukcijske motorje krmiliti med polno in pol hitrostjo, saj ti niso 100% obremenjeni.

Temperaturo motorja bi lahko uporabili kot dokaj zanesljivo referenco. Temperatura nikoli ne sme presegati specifikacij proizvajalca in pri nobeni hitrosti.

Še enkrat bi lahko uporabili izboljšano vezje za zatemnitev svetlobe, prikazano na sliki 6 zgoraj, vendar je treba obremenitev priključiti na nadomestni lokaciji, kot je razvidno iz črtkanih črt

Spreminjanje napetosti transformatorja s faznim krmiljenjem

Zgoraj razloženo vezje se lahko uporablja tudi za uravnavanje napetosti znotraj primarnega bočnega navitja transformatorja, s čimer se pridobi sekundarni izhod s spremenljivo hitrostjo.

Ta zasnova je bila uporabljena v različnih krmilnikih mikroskopskih žarnic. Spremenljiva ničelna nastavitev je bila zagotovljena s spreminjanjem upora 47K s potenciometrom 100k.

Nadzor ogrevalnih obremenitev

Različna do zdaj obravnavana vezja fazne faze Triac se lahko uporabljajo za nadzor aplikacij obremenitve vrste grelnika, čeprav se lahko temperatura obremenitve, ki se nadzoruje, spreminja s spremembami vhodne izmenične napetosti in temperature okolice. Vezje, ki kompenzira tako različne parametre, je prikazano na sliki 10.

Hipotetično bi to vezje lahko ohranilo temperaturo stabilizirano na 1% od vnaprej določene točke, ne glede na spremembe napetosti izmenične napetosti +/- 10%. Natančno splošno zmogljivost lahko določita struktura in zasnova sistema, v katerem se krmilnik uporablja.

To vezje zagotavlja relativno krmiljenje, kar pomeni, da se celotna moč dodeli ogrevalni obremenitvi, ko se obremenitev začne ogrevati, nato pa se na neki srednji točki moč zniža z mero, ki je sorazmerna z razliko med dejansko temperaturo obremenitve in predvidene temperature obremenitve.

Sorazmerno območje je spremenljivo s kontrolnikom za povečanje. Vezje je preprosto, a učinkovito, vendar vključuje pomembno pomanjkljivost, ki omejuje njegovo uporabo na v bistvu manjše obremenitve. To vprašanje se nanaša na oddajanje močnih radijskih motenj zaradi sekanja faze triaka.

Radiofrekvenčne motnje v sistemih za nadzor faz

Vse triačne fazne krmilne naprave sprožijo ogromno RF motenj (radijske frekvence ali RFI). To se v osnovi zgodi pri nižjih in zmernih frekvencah.

Radiofrekvenčno oddajanje močno zajemajo vsi bližnji srednjevalovni radijski sprejemniki in celo zvočna oprema in ojačevalniki, kar ustvarja draži glasen zvok.

Ta RFI bi lahko vplival tudi na opremo raziskovalnega laboratorija, zlasti na merilnike pH, kar bi povzročilo nepredvidljivo delovanje računalnikov in drugih podobnih občutljivih elektronskih naprav.

Izvedljivo sredstvo za zmanjšanje RFI je dodajanje RF induktorja zaporedno z električnim vodom (v tokokrogih označeno z L1). Ustrezno dimenzionirano dušilko lahko zgradimo tako, da na majhno feritno palico ali katero koli feritno sredico navijamo 40 do 50 obratov super emajlirane bakrene žice.

To lahko povzroči induktivnost približno 100 uH v veliki meri zavira nihanja RFI. Za povečano zatiranje je morda nujno, da povečate število obratov na tako visoko, kot je mogoče, ali induktivnosti do 5 H.

Pomanjkljivost RF dušilke

Propad te vrste krmilnega vezja triak faze na osnovi RF tuljave je v tem, da je treba moč obremenitve upoštevati glede na debelino žice dušilke. Ker naj bi bila obremenitev v kilovatnem območju, mora biti žica RF dušilke dovolj debela, da se velikost tuljave znatno poveča in je obsežna.

RF hrup je sorazmeren z močjo obremenitve, zato lahko večje obremenitve povzročijo večje RF emisije, ki zahtevajo boljše dušilne tokokroge.

To vprašanje morda ni tako resno za induktivne obremenitve tako kot elektromotorji, saj v takih primerih tovorno navitje samo oslabi RFI. Nadzor faze Triac je povezan tudi z dodatno težavo - to je faktor moči obremenitve.

Na faktor moči obremenitve je lahko negativen vpliv in je vprašanje, ki ga regulatorji napajanja obravnavajo precej resno.