Istraženi jednostavni upravljački krugovi faze triak

Istraženi jednostavni upravljački krugovi faze triak

U upravljačkom krugu faze triaka, trijak se uključuje ON samo za određene dijelove poluciklusa izmjenične struje, što dovodi do toga da opterećenje djeluje samo za to razdoblje izmjeničnog vala. To rezultira kontroliranim napajanjem tereta.



Triaci se popularno koriste kao solid-state zamjena releja za prebacivanje izmjeničnih opterećenja velike snage. Međutim, postoji još jedna vrlo korisna značajka triacs-a koja im omogućuje da se koriste kao kontroleri snage za kontrolu određenog opterećenja na željenoj određenoj razini snage.

To se u osnovi provodi kroz nekoliko metoda: kontrola faze i prebacivanje nultog napona.





Primjena fazne kontrole obično je prikladna za opterećenja poput prigušivača svjetlosti, elektromotora, tehnika regulacije napona i struje.

Prebacivanje nultog napona prikladnije je za opterećenja s niskim naponom, kao što su žarulje sa žarnom niti, grijači, lemilice, gejziri itd. Iako se i njima može upravljati metodom fazne regulacije.



Kako djeluje kontrola faze Triac

Triac bi se mogao aktivirati u bilo kojem dijelu primijenjenog poluciklusa izmjeničnog napona i nastavit će biti u načinu provođenja sve dok polumjesečni napon izmjenične struje ne dosegne liniju nule.

To znači da bi se, kada se trijak aktivira na početku svakog poluciklusa izmjeničnog napona, Triac u osnovi UKLJUČIO baš poput prekidača za UKLJUČENJE / ISKLJUČENO.

Međutim, pretpostavimo ako se ovaj okidački signal koristi negdje na sredini valnog oblika izmjeničnog ciklusa, Triacu će biti dopušteno da provodi samo preostalo razdoblje tog poluciklusa.

I zato što Triac se aktivira samo za polovicu razdoblja proporcionalno smanjuje snagu koja se isporučuje na teret, za približno 50% (slika 1).

Dakle, količina snage opterećenja mogla bi se kontrolirati na bilo kojoj željenoj razini, samo mijenjanjem okidačke točke triaka na valnom obliku izmjenične faze. Tako funkcionira kontrola faze pomoću trijaka.

Primjena svjetlosnog prigušivača

DO standardni krug za prigušivanje svjetla prikazan je na slici 2 dolje. Tijekom svakog polucikla izmjeničnog napona napuni se kondenzator od 0,1 μf (kroz otpor upravljačkog potenciometra) dok se ne postigne napon od 30-32 na njegovim pinovima.

Oko ove razine dioda okidača (diac) prisiljena je upaliti uzrokujući da napon prolazi kroz okidač kroz vrata triaka.

DO neonska lampa može se zaposliti i umjesto đakon za isti odgovor. Vrijeme koje koristi 0.1µf kondenzator za punjenje do praga pucanja diac ovisi o postavci otpora upravljačkog potenciometra.

Sad pretpostavimo ako potenciometar podešen na nulti otpor, uzrokovat će da se kondenzator trenutno napuni do razine paljenja diac-a, što će zauzvrat dovesti do provodljivosti tijekom gotovo cijelog polu-ciklusa izmjenične struje.

S druge strane, kada se potenciometar podesi na njega, vrijednost maksimalnog otpora može uzrokovati kondenzator napuniti do razine paljenja samo dok poluciklus gotovo ne dosegne završnu točku. To će omogućiti

Triac provoditi samo vrlo kratko vrijeme dok AC valni oblik putuje preko svog kraja poluciklusa.

Iako je gore demonstrirani krug zatamnjenja zaista jednostavan i jeftin za izgradnju, uključuje jedno značajno ograničenje - ne dopušta glatku kontrolu snage na opterećenju od nule do maksimuma.

Dok okrećemo potenciometar, mogli bismo primijetiti da struja opterećenja prilično naglo raste od nule do nekih viših razina odakle bi se tek tada moglo glatko raditi na višoj ili donjoj razini.

U slučaju da se napajanje naizmjeničnom strujom nakratko prekine i osvjetljenje žarulje padne ispod ove razine 'skoka' (histereze), žarulja ostaje isključena čak i nakon što je napokon obnovljeno napajanje.

Kako smanjiti histerezu

Ovaj efekt histereze može se bitno smanjiti primjenom dizajna kao što je prikazano u krugu na slici 3 dolje.

Ispravak: Molimo zamijenite 100 uF sa 100 uH za RFI zavojnicu

Ovaj krug izvrsno funkcionira kao a prigušivač svjetla za kućanstvo . Svi bi se dijelovi mogli postaviti na stražnju stranu zidne preklopne ploče, a u slučaju da je opterećenje ispod 200 vata, Triac bi mogao raditi bez ovisno o hladnjaku.

Praktično 100% odsutnosti histereze potrebno je za prigušivače svjetla koji se koriste u orkestralnim predstavama i kazalištima, kako bi se omogućila dosljedna kontrola osvjetljenja svjetiljki. Ova se značajka može postići radom s krugom prikazanim na slici 4 dolje.

Ispravak: Molimo zamijenite 100 uF sa 100 uH za RFI zavojnicu

Odabir snage Triac

Žarulje sa žarnom niti povlače nevjerojatno veliku struju tijekom razdoblja kada filament dosegne radne temperature. Ovaj uključite prenaponski val struja bi mogla premašiti nazivnu struju triaka za oko 10 do 12 puta.

Srećom, kućanske žarulje mogu postići svoju radnu temperaturu u samo nekoliko ciklusa izmjenične struje, a ovo kratko razdoblje jake struje Triac lako apsorbira bez ikakvih problema.

Međutim, situacija možda neće biti ista za scenarije kazališne rasvjete, u kojima većim žaruljama snage treba puno duže vrijeme da postignu svoju radnu temperaturu. Za takvu vrstu primjene Triac mora biti ocijenjen na najmanje 5 puta veći od uobičajenog maksimalnog opterećenja.

Fluktuacija napona u krugovima za upravljanje fazom triak

Svaki od do sada prikazanih upravljačkih krugova faze trijaka ovisi o naponu - što znači da njihov izlazni napon varira kao odgovor na promjene ulaznog napona napajanja. Ova ovisnost o naponu mogla bi se eliminirati korištenjem zener diode koja je u stanju stabilizirati i održavati napon na vremenskom kondenzatoru konstantnim (slika 4).

Ova postavka pomaže u održavanju gotovo konstantnog izlaza bez obzira na značajne razlike u ulaznom naponu mrežne mreže. Redovito se nalazi u fotografskim i drugim primjenama gdje izuzetno bitna i stabilna razina svjetlosti postaje bitna.

Kontrola fluorescentne svjetiljke

Pozivajući se na sve do sada objašnjene krugove fazne regulacije, žaruljama sa žarnom niti može se manipulirati bez ikakvih dodatnih izmjena na postojećem sustavu kućne rasvjete.

Zatamnjenje fluorescentnih svjetiljki također je moguće kroz ovu vrstu kontrole faze triaka. Kada vanjska temperatura halogene žarulje padne ispod 2500 stupnjeva C, ciklus regeneracije halogena prestaje raditi.

To može dovesti do nanošenja volframove niti preko zida svjetiljke, smanjujući životni vijek niti, a također ograničavajući prijenos osvjetljenja kroz staklo. Prilagodba koja se često koristi zajedno s nekim gore pregledanim krugovima prikazana je na slici 5

Ova postavka UKLJUČUJE svjetiljke kako zalazi mrak i ponovno ih gasi u zoru. Foto-ćelija mora vidjeti okolno svjetlo, ali biti zaštićena od lampe kojom se upravlja.

Regulacija brzine motora

Kontrola faze trijakom također vam omogućuje podešavanje brzina elektromotora . Općenitom vrstom serijski namotanih motora moglo bi se upravljati kroz krugove slične onima koji se primjenjuju za prigušivanje svjetlosti.

Međutim, kako bi se zajamčila pouzdana komutacija, kondenzator i serijski otpor moraju biti paralelno spojeni preko Triaca (slika 6).

Kroz ovu postavku brzina motora može varirati kao odgovor na promjene opterećenja i napona napajanja,

Međutim, za aplikacije koje nisu kritične (na primjer kontrola brzine ventilatora), u kojima je opterećenje fiksirano na bilo kojoj zadanoj brzini, krug neće zahtijevati nikakve promjene.

Čini se da brzina motora koja se obično unaprijed programirano održava konstantnom čak i uz promjene uvjeta opterećenja korisna je karakteristika za električne alate, laboratorijske mješalice, kotače tokarilica strugova satova itd. Da bi se postigla ova značajka 'osjetljivosti opterećenja' , SCR je obično uključen u raspored poluvalova (slika 7).

Krug djeluje prilično dobro u ograničenom roku raspon brzine motora iako može biti ranjiv na 'štucanje' pri malim brzinama, a pravilo rada polu valova inhibira stabilizirani rad znatno iznad raspona brzine od 50%. Na slici 8 prikazan je krug fazne kontrole osjetnika opterećenja u kojem Triac isporučuje potpunu nulu do maksimalne kontrole.

Upravljanje brzinom asinhronog motora

Indukcijski motori brzinu se također može kontrolirati pomoću Triacs-a, iako možete naići na nekoliko poteškoća, posebno ako su u pitanju motori s dvofaznim ili kondenzatorskim pokretanjem. Uobičajeno, indukcijskim motorima moglo bi se upravljati između punih i pola brzina, s obzirom da nisu 100% opterećeni.

Temperatura motora mogla bi se koristiti kao prilično pouzdana referenca. Temperatura nikako ne bi smjela prelaziti specifikacije proizvođača ni pri kojoj brzini.

Ipak, opet bi se mogao primijeniti poboljšani krug za prigušivanje svjetla naznačen na slici 6, međutim teret mora biti spojen na alternativnom mjestu kao što je prikazano u isprekidanim crtama

Variranje napona transformatora kroz fazno upravljanje

Gore postavljeni krug također se može koristiti za regulaciju napona unutar primarnog bočnog namota transformatora, čime se postiže sekundarni izlaz promjenjive brzine.

Ovaj dizajn primijenjen je u raznim kontrolerima svjetiljki za mikroskop. Promjenjiv nulti set postavljen je promjenom otpora 47K potenciometrom 100k.

Upravljanje opterećenjem grijanja

Različiti Triac-ovi fazni upravljački krugovi o kojima se do sada raspravljalo mogu se primijeniti za upravljanje primjenama opterećenja tipa grijača, iako se temperatura opterećenja koja se kontrolira može mijenjati s promjenama ulaznog izmjeničnog napona i okolne temperature. Krug koji kompenzira takve varijabilne parametre prikazan je na slici 10.

Hipotetski bi ovaj krug mogao održavati temperaturu stabiliziranom na unutar 1% od unaprijed određene točke, bez obzira na promjene izmjeničnog napona u mreži od +/- 10%. Precizne ukupne performanse mogu se odrediti strukturom i dizajnom sustava u kojem se primjenjuje regulator.

Ovaj krug donosi relativnu kontrolu, što znači da se ukupna snaga daje opterećenju grijanja kako se opterećenje počinje zagrijavati, a zatim se u nekoj srednjoj točki snaga spušta kroz mjeru proporcionalnu razlici između stvarne temperature opterećenja i predviđene temperature tereta.

Proporcionalni raspon je promjenjiv kroz kontrolu 'pojačanja'. Sklop je jednostavan, ali učinkovit, no uključuje jedan značajan nedostatak koji ograničava njegovu upotrebu na u osnovi manja opterećenja. Ovo se pitanje odnosi na emisiju teških radio smetnji uslijed usitnjavanja faze trijaka.

Radiofrekvencijske smetnje u sustavima fazne regulacije

Svi uređaji za kontrolu faze triaka ugasili su ogromne količine RF smetnji (radiofrekvencijske smetnje ili RFI). To se u osnovi događa na nižim i umjerenim frekvencijama.

Emisiju radio frekvencije snažno pojačavaju svi obližnji radio valovi srednjeg vala, pa čak i audio oprema i pojačala, stvarajući iritantan glasan zvuk zvona.

Ovaj RFI mogao bi utjecati i na opremu laboratorija za istraživanje, posebno na pH metre, što rezultira nepredvidljivim funkcioniranjem računala i drugih sličnih osjetljivih elektroničkih uređaja.

Izvodljiv lijek za smanjenje RFI je dodavanje RF induktora u seriju sa dalekovodom (u krugovima označen kao L1). Prikladno dimenzionirana prigušnica mogla bi se izraditi namotavanjem 40 do 50 zavoja super emajlirane bakrene žice preko male feritne šipke ili bilo koje feritne jezgre.

To može uvesti induktivitet od cca. 100 uH u velikoj mjeri suzbijajući RFI oscilacije. Za pojačano potiskivanje možda će biti bitno maksimalizirati broj zavoja na što veći mogući nivo ili induktiviteta do 5 H.

Nedostatak RF prigušnice

Pad ove vrste sklopke za upravljanje fazama triaka faze zasnovane na RF zavojnici je u tome što se snaga opterećenja mora uzeti u obzir prema debljini žice prigušnice. Kako bi opterećenje trebalo biti u opsegu kilovata, RF žica prigušnice mora biti dovoljno debela zbog čega će se veličina zavojnice znatno povećati i biti glomazna.

RF šum je proporcionalan snazi ​​opterećenja, pa veća opterećenja mogu uzrokovati veću RF emisiju zahtijevajući poboljšane sklopove suzbijanja.

Ovaj problem možda nije toliko težak za induktivna opterećenja poput elektromotora, jer u takvim slučajevima sam namot tereta prigušuje RFI. Triac Phase control također je uključen s dodatnim problemom - to je faktor snage opterećenja.

Na faktor snage opterećenja može se negativno utjecati i to je pitanje koje regulatori napajanja razmatraju prilično ozbiljno.




Prethodno: Aplikacijski krugovi optičkog pojačala LM10 - radi s 1,1 V Dalje: Sklop sinusno-kosinuskog generatora valnog oblika