מהו טריאק וכיצד להשתמש בו כדי לשלוט בעומס

כדי לשלוט בעומסים רבי עוצמה במעגלי AC משמשים לעתים קרובות ממסרים אלקטרומגנטיים. קבוצות המגע של מכשירים אלה משמשות מקור נוסף לחוסר אמינות עקב הנטייה לשרוף, לרתך. כמו כן, האפשרות של ניצוץ במהלך ההחלפה נראית כמו חיסרון, שבמקרים מסוימים דורש אמצעי אבטחה נוספים. לכן, מפתחות אלקטרוניים נראים עדיפים. אחת האפשרויות למפתח כזה מתבצעת על טריאקים.

מהו טריאק ולמה הוא נחוץ

באלקטרוניקה כוח, אחד מהסוגים משמש לעתים קרובות כאלמנט מיתוג מבוקר. תיריסטורים - טריניסטורים. היתרונות שלהם:

• היעדר קבוצת קשר;
• חוסר באלמנטים מכניים מסתובבים ונעים;
• משקל וממדים קטנים;
• משאב ארוך, בלתי תלוי במספר מחזורי הדלקה-כיבוי;
• זול;
• מהירות גבוהה ושקטה.

אבל כאשר משתמשים בטריניסטורים במעגלי AC, ההולכה החד-כיוונית שלהם הופכת לבעיה. על מנת שהטריניסטור יעביר זרם בשני כיוונים, יש לנקוט בתחבולות בצורת חיבור מקביל בכיוון ההפוך של שני טריניסטורים הנשלטים בו זמנית. נראה הגיוני לשלב את שני ה-SCRs הללו במעטפת אחת כדי להקל על ההתקנה והקטנת הגודל. והצעד הזה נעשה ב-1963, כאשר מדענים סובייטים ומומחי ג'נרל אלקטריק הגישו כמעט בו זמנית בקשות לרישום המצאת טריניסטור סימטרי - טריאק (במינוח זר, טריאק, טריאק - טריודה לזרם חלופי).

למעשה, הטריאק אינו ממש שני טריניסטורים הממוקמים במקרה אחד.

המערכת כולה מיושמת על גביש בודד עם פסי מוליכות p- ו-n שונים, ומבנה זה אינו סימטרי (אם כי מאפיין המתח-זרם של טריאק סימטרי ביחס למקור והוא מאפיין I–V שיקוף של טריניסטור). וזה ההבדל היסודי בין טריאק לשני טריניסטורים, שכל אחד מהם חייב להיות נשלט על ידי זרם חיובי, ביחס לקתודה.

לטריאק אין אנודה וקתודה ביחס לכיוון הזרם המועבר, אך ביחס לאלקטרודת הבקרה, מסקנות אלו אינן שוות ערך. המונחים "קתודה מותנית" (MT1, A1) ו"אנודה מותנית" (MT2, A2) נמצאים בספרות. הם נוחים לשימוש כדי לתאר את פעולת הטריאק.

כאשר מוחל חצי גל של קוטביות כלשהי, המכשיר ננעל תחילה (חלק אדום של ה-CVC).כמו כן, כמו עם הטריניסטור, ההפעלה של הטריאק יכולה להתרחש כאשר חריגה מרמת מתח הסף עבור כל קוטביות של גל הסינוס (חתך כחול). במפתחות אלקטרוניים, תופעה זו (אפקט הדיניסטור) מזיקה למדי. יש להימנע מכך בעת בחירת אופן הפעולה. פתיחת הטריאק מתרחשת על ידי הפעלת זרם על אלקטרודת הבקרה. ככל שהזרם גדול יותר, כך המפתח ייפתח מוקדם יותר (אזור מקווקו אדום). זרם זה נוצר על ידי הפעלת מתח בין אלקטרודת הבקרה לקתודה המותנית. מתח זה חייב להיות שלילי או להיות בעל אותו סימן כמו המתח המופעל בין MT1 ל-MT2.

בערך זרם מסוים, הטריאק נפתח מיד ומתנהג כמו דיודה רגילה - עד חסימה (אזורים מקווקו ירוקים ומוצקים). שיפור בטכנולוגיה מוביל לירידה בזרם הנצרך כדי לפתוח לחלוטין את הטריאק. עבור שינויים מודרניים, זה עד 60 mA ומטה. אבל לא צריך להיסחף עם הפחתת הזרם במעגל אמיתי - זה יכול להוביל לפתיחה לא יציבה של הטריאק.

סגירה, כמו טריניסטור רגיל, מתרחשת כאשר הזרם יורד לגבול מסוים (כמעט לאפס). במעגל AC, זה מתרחש כאשר המעבר הבא דרך האפס, שלאחריו יהיה צורך להפעיל שוב דופק בקרה. במעגלי DC, הכיבוי המבוקר של הטריאק דורש פתרונות טכניים מסורבלים.

תכונות ומגבלות

קיימות הגבלות על השימוש בטריאק בעת החלפת עומס תגובתי (אינדוקטיבי או קיבולי). בנוכחות צרכן כזה במעגל AC, שלבי המתח והזרם מוזזים זה לזה. כיוון השינוי תלוי באופי התגובתיות, ובגודל - על הערך של הרכיב התגובתי. כבר נאמר שהטריאק נכבה ברגע שהזרם עובר דרך האפס. והמתח בין MT1 ל-MT2 ברגע זה יכול להיות די גדול. אם קצב השינוי של המתח dU/dt בו-זמנית חורג מערך הסף, ייתכן שהטריאק לא ייסגר. כדי למנוע השפעה זו, במקביל לנתיב הכוח של הטריאק כוללים וריסטורים. ההתנגדות שלהם תלויה במתח המופעל, והם מגבילים את קצב השינוי של הפרש הפוטנציאלים. ניתן להשיג את אותו אפקט על ידי שימוש בשרשרת RC (סנובר).

הסכנה מחריגה מקצב עליית הזרם בעת החלפת העומס קשורה לזמן הסופי של הפעלת הטריאק. ברגע שהטריאק עדיין לא נסגר, עשוי להתברר שמופעל עליו מתח גדול ובמקביל זורם זרם דרך גדול מספיק בנתיב הכוח. זה יכול להוביל לשחרור כוח תרמי גדול על המכשיר, והגביש עלול להתחמם יתר על המידה. כדי לבטל פגם זה, יש צורך, במידת האפשר, לפצות על תגובתיות הצרכן על ידי הכללה רציפה במעגל התגובתיות בערך באותו ערך, אך בסימן הפוך.

כמו כן, יש לזכור שבמצב פתוח, כ-1-2 V טיפות על הטריאק. אך מכיוון שההיקף הוא מתגי מתח גבוה חזקים, תכונה זו אינה משפיעה על השימוש המעשי בטריאק. ההפסד של 1-2 וולט במעגל 220 וולט דומה לשגיאת מדידת המתח.

דוגמאות לשימוש

אזור השימוש העיקרי של הטריאק הוא המפתח במעגלי AC.אין הגבלות עקרוניות על השימוש בטריאק כמפתח DC, אבל גם בזה אין טעם. במקרה זה, קל יותר להשתמש בטריניסטר זול ונפוץ יותר.

כמו כל מפתח, הטריאק מחובר למעגל בסדרה עם העומס. הפעלה וכיבוי של הטריאק שולטת באספקת המתח לצרכן.

כמו כן, הטריאק יכול לשמש כמווסת מתח על עומסים שלא אכפת להם מצורת המתח (לדוגמה, מנורות ליבון או תנורי חימום תרמיים). במקרה זה, ערכת הבקרה נראית כך.

כאן, מעגל הסטת פאזה מאורגן על נגדים R1, R2 והקבלים C1. על ידי התאמת ההתנגדות מושג שינוי בתחילת הפולס ביחס למעבר של מתח הרשת דרך אפס. דיניסטור עם מתח פתיחה של כ-30 וולט אחראי על היווצרות הפולס. כאשר מגיעים לרמה זו, הוא נפתח ומעביר זרם לאלקטרודת הבקרה של הטריאק. ברור שהזרם הזה חופף בכיוון לזרם דרך נתיב הכוח של הטריאק. חלק מהיצרנים מייצרים התקני מוליכים למחצה הנקראים Quadrac. יש להם טריאק ודיניסטור במעגל אלקטרודת הבקרה בבית אחד.

מעגל כזה הוא פשוט, אבל לזרם הצריכה שלו יש צורה חדה לא-סינוסואידית, בעוד שהפרעות נוצרות ברשת האספקה. כדי לדכא אותם, יש צורך להשתמש במסננים - לפחות רשתות ה-RC הפשוטות ביותר.

יתרונות וחסרונות

היתרונות של הטריאק עולים בקנה אחד עם היתרונות של הטריניסטור שתוארו לעיל. להם, אתה רק צריך להוסיף את היכולת לעבוד במעגלי AC ושליטה פשוטה במצב זה. אבל יש גם חסרונות.הם נוגעים בעיקר לאזור היישום, אשר מוגבל על ידי המרכיב התגובתי של העומס. לא תמיד ניתן ליישם את אמצעי ההגנה שהוצעו לעיל. כמו כן, החסרונות כוללים:

• רגישות מוגברת לרעש והפרעות במעגל אלקטרודת הבקרה, העלולה לגרום לאזעקות שווא;
• הצורך להסיר חום מהגביש - סידור הרדיאטורים מפצה על הממדים הקטנים של המכשיר, ועל החלפת עומסים חזקים, השימוש מגעים וממסר הופך להיות מועדף;
• הגבלה על תדר ההפעלה - זה לא משנה כשפועלים בתדרים תעשייתיים של 50 או 100 הרץ, אבל מגביל את השימוש בממירי מתח.

לשימוש המוסמך בטריאקים, יש צורך לדעת לא רק את עקרונות הפעולה של המכשיר, אלא גם את החסרונות שלו, הקובעים את גבולות השימוש בטריאקים. רק במקרה זה המכשיר שפותח יעבוד במשך זמן רב ובאופן אמין.

 

מאמרים דומים: