Izpētītas vienkāršas triac fāzes vadības ķēdes

Triac fāzes vadības ķēdē triac tiek aktivizēts tikai noteiktām maiņstrāvas pusciklu daļām, liekot slodzei darboties tikai šajā maiņstrāvas viļņu formā. Tā rezultātā tiek kontrolēta slodzes barošana.

Triakus parasti izmanto kā releja cietvielu nomaiņu lieljaudas maiņstrāvas slodžu pārslēgšanai. Tomēr ir vēl viena ļoti noderīga triacu iezīme, kas ļauj tos izmantot kā jaudas kontrolierus, lai kontrolētu noteiktu slodzi vēlamajos īpašajos jaudas līmeņos.

To pamatā īsteno, izmantojot pāris metodes: fāzes vadība un nulles sprieguma pārslēgšana.

Fāzes vadības programma parasti ir piemērota tādām slodzēm kā gaismas regulatori, elektromotori, sprieguma un strāvas regulēšanas paņēmieni.

Nulles sprieguma pārslēgšana ir piemērotāka nemierīgām slodzēm, piemēram, kvēlspuldzēm, sildītājiem, lodāmuriem, geizeriem utt. Lai gan tos var kontrolēt arī ar fāzes vadības metodi.

Kā darbojas triac fāzes kontrole

Triac var aktivizēt jebkurā pielietotā maiņstrāvas puscikla daļā, un tas turpinās būt vadīšanas režīmā tikai līdz brīdim, kad maiņstrāvas puscikls ir sasniedzis nulles šķērsošanas līniju.

Tas nozīmē, ka tad, kad katra maiņstrāvas pusperioda sākumā tiek aktivizēts triac, Triac faktiski ieslēdzas tāpat kā ieslēgts ON / OFF slēdzis.

Tomēr pieņemsim, ka, ja šis iedarbināšanas signāls tiek izmantots kaut kur maiņstrāvas cikla viļņa vidū, Triac būtu atļauts vadīt tikai šī puscikla atlikušo periodu.

Un tāpēc, ka Triac aktivizējas tikai pusi perioda tas proporcionāli samazina slodzei piegādāto enerģiju par aptuveni 50% (1. attēls).

Tādējādi slodzes jaudas daudzumu varēja kontrolēt jebkurā vēlamajā līmenī, tikai mainot triacu iedarbināšanas punktu maiņstrāvas fāzes viļņu formā. Šādi darbojas fāzes kontrole, izmantojot triac.

Gaismas regulētāja pielietojums

TO standarta gaismas regulēšanas ķēde ir parādīts 2. attēlā zemāk. Katra maiņstrāvas puscikla laikā 0,1 µf kondensators tiek uzlādēts (caur vadības potenciometra pretestību), līdz visā tā spraudnī tiek sasniegts sprieguma līmenis 30-32.

Ap šo līmeni sprūda diode (diac) ir spiesta izšaut, izraisot spriegumu, kas iziet no sprūda uz triac vārtiem.

TO neona lampa var izmantot arī a diakons par to pašu atbildi. Laiks, ko 0,1 µf kondensators izmanto, lai uzlādētu līdz diaca degšanas slieksnim, ir atkarīgs no vadības potenciometra pretestības iestatījuma.

Tagad pieņemsim, ja potenciometrs ir noregulēts uz nulles pretestību, kondensators uzreiz uzlādēsies līdz diaca degšanas līmenim, kas savukārt izraisīs vadīšanu gandrīz visā maiņstrāvas pusperiodā.

No otras puses, ja potenciometrs ir noregulēts pēc tā, maksimālā pretestības vērtība var izraisīt kondensators uzlādēt līdz šaušanas līmenim tikai līdz brīdim, kad puscikls ir gandrīz sasniedzis beigu punktu. Tas ļaus

Triac, lai vadītu tikai ļoti īsu laiku, kamēr maiņstrāvas viļņa forma šķērso pusperioda beigas.

Lai gan iepriekš demonstrētā dimmera ķēde patiešām ir vienkārša, un zemu izmaksu konstrukcija ietver vienu būtisku ierobežojumu - tas neļauj vienmērīgi kontrolēt slodzes jaudu no nulles līdz maksimālajai.

Pagriežot potenciometru, mēs varam atklāt, ka slodzes strāva diezgan pēkšņi palielinās no nulles līdz dažiem augstākiem līmeņiem, no kurienes to pēc tam varēja vienmērīgi darbināt augstākajos vai zemākajos līmeņos.

Ja īslaicīgi tiek pārtraukta maiņstrāvas padeve un spuldzes apgaismojums ir zemāks par šo “lēciena” (histerēzes) līmeni, lampa paliek izslēgta pat pēc strāvas galīgas atjaunošanas.

Kā samazināt histerēzi

Šis histerēzes efekts varētu ievērojami pazemināt, ieviešot konstrukciju, kā parādīts ķēdē 3. attēlā.

Labojums: Lūdzu, RFI spolei nomainiet 100 uF ar 100 uH

Šī shēma darbojas lieliski kā sadzīves gaismas regulators . Visas daļas varēja uzstādīt sienas komutācijas plates aizmugurē, un, ja slodze ir mazāka par 200 vatiem, Triac var darboties neatkarīgi no radiatora.

Gaismas regulatoriem, ko izmanto orķestra izrādēs un teātros, ir nepieciešama praktiski 100% histerēzes neesamība, lai nodrošinātu konsekventu lampu apgaismojuma kontroli. Šo funkciju var sasniegt, strādājot ar ķēdi, kas parādīta 4. attēlā.

Labojums: Lūdzu, RFI spolei nomainiet 100 uF ar 100 uH

Triac Power izvēle

Kvēlspuldzes izvelk neticami lielu strāvu laikā, kad kvēldiegs sasniedz savu darba temperatūru. Šis ieslēdziet pārspriegumu strāva varētu pārsniegt triac nominālo strāvu apmēram 10 līdz 12 reizes.

Par laimi mājsaimniecības spuldzes spēj sasniegt savu darba temperatūru tikai pāris maiņstrāvas ciklos, un šo īso lielās strāvas periodu Triac viegli absorbē bez problēmām.

Tomēr situācija var nebūt vienāda ar teātra apgaismojuma scenārijiem, kad lielākas jaudas spuldzēm ir vajadzīgs daudz ilgāks laiks, lai sasniegtu to darba temperatūru. Šāda veida lietojumiem Triac jānovērtē vismaz 5 reizes vairāk par tipisko maksimālo slodzi.

Sprieguma svārstības triac fāzes vadības ķēdēs

Katra no līdz šim parādītajām triac fāzes vadības ķēdēm ir atkarīga no sprieguma - tas nozīmē, ka to izejas spriegums mainās, reaģējot uz ieejas barošanas sprieguma izmaiņām. Šo atkarību no sprieguma varētu novērst, izmantojot zenera diode, kas spēj stabilizēt un noturēt spriegumu laika kondensatorā nemainīgu (4. attēls).

Šī iestatīšana palīdz uzturēt praktiski nemainīgu izeju neatkarīgi no būtiskām tīkla maiņstrāvas ieejas sprieguma izmaiņām. To regulāri atrod foto un citās lietojumprogrammās, kur ļoti svarīgs kļūst ļoti stabils un fiksēts gaismas līmenis.

Luminiscences spuldzes vadība

Atsaucoties uz visām līdz šim izskaidrotajām fāzes vadības ķēdēm, kvēlspuldzes varēja manipulēt bez papildu izmaiņām esošajā mājas apgaismojuma sistēmā.

Tumšās dienasgaismas spuldzes var būt iespējamas arī ar šāda veida triac fāzes vadības palīdzību. Kad halogēna lampas ārējā temperatūra nokrītas zem 2500 grādiem C, reģenerējošais halogēna cikls nedarbojas.

Tas var izraisīt kvēldiega volframa nogulsnēšanos virs luktura sienas, samazinot kvēldiega kalpošanas laiku un ierobežojot apgaismojuma pārnesi caur stiklu. Pielāgošana, kas bieži tiek izmantota kopā ar dažām iepriekš apskatītajām shēmām, parādīta 5. attēlā

Šī iekārta ieslēdz lampas, iestājoties tumsai, un rītausmā tās atkal izslēdz. Foto kamerai ir jāredz apkārtējā gaisma, taču tā ir jāaizsargā no kontrolējamās lampas.

Motora ātruma kontrole

Triac fāzes vadība ļauj arī pielāgot elektromotoru ātrums . Vispārējo sērijveida motora veidu varēja vadīt caur ķēdēm, līdzīgi kā tās, ko izmanto gaismas aptumšošanai.

Tomēr, lai garantētu uzticamu komutāciju, kondensators un virknes pretestība ir jāpiesaista paralēli pāri Triac (6. attēls).

Izmantojot šo iestatījumu, motora ātrums var mainīties, reaģējot uz slodzes un barošanas sprieguma izmaiņām,

Tomēr lietojumprogrammām, kas nav kritiskas (piemēram, ventilatora ātruma regulēšana), kurās slodze tiek fiksēta ar noteiktu ātrumu, ķēde nebūs nepieciešama izmaiņām.

Motora ātrums, kas parasti, iepriekš ieprogrammēts, tiek nemainīgs pat mainoties slodzes apstākļiem, šķiet noderīgs elektroinstrumentu, laboratorijas maisītāju, pulksteņmeistaru virpu podnieku riteņu utt. Raksturojums. Lai sasniegtu šo “slodzes uztveršanas” funkciju , SCR parasti tiek iekļauts pusviļņu izkārtojumā (7. attēls).

Ķēde darbojas diezgan labi ierobežotā skaitā motora apgriezienu diapazons lai gan tas var būt neaizsargāts pret zema ātruma “žagām”, un pusviļņu darba noteikums kavē stabilizētu darbību, kas ir daudz virs 50% ātruma diapazona. Slodzes uztveršanas fāzes-vadības ķēde, kur Triac nodrošina pilnīgu nulles un maksimālo kontroli, parādīta 8. attēlā.

Indukcijas motora ātruma kontrolēšana

Asinhronie motori ātrumu var kontrolēt arī, izmantojot Triacs, lai gan jūs varat saskarties ar dažām grūtībām, īpaši, ja ir iesaistīti dalītās fāzes vai kondensatora palaišanas motori. Parasti asinhronos motorus var vadīt starp pilnu un pusi ātrumu, ņemot vērā, ka tie nav 100% noslogoti.

Motora temperatūru varētu izmantot kā diezgan drošu atsauci. Temperatūrai nekad nevajadzētu pārsniegt ražotāja specifikācijas, pie jebkura ātruma.

Tomēr atkal var izmantot uzlaboto gaismas regulēšanas ķēdi, kas norādīta iepriekš 6. attēlā, tomēr slodzei jābūt savienotai alternatīvā vietā, kā parādīts punktētās līnijās

Transformatora sprieguma mainīšana, izmantojot fāzes vadību

Iepriekš paskaidroto shēmu var izmantot arī, lai regulētu spriegumu transformatora primārajā sānu tinumā, tādējādi iegūstot mainīgas likmes sekundāro izeju.

Šis dizains tika izmantots dažādos mikroskopa lampu kontrolieros. Mainīts nulles iestatījums ir nodrošināts, nomainot 47K rezistoru ar 100k potenciometru.

Apkures slodžu kontrole

Dažādas līdz šim apspriestās Triac fāzes vadības ķēdes var tikt izmantotas sildītāja tipa slodzes lietojumiem, lai gan kontrolējamā slodzes temperatūra var mainīties, mainoties ieejas maiņstrāvas spriegumam un apkārtējai temperatūrai. Ķēde, kas kompensē šādus dažādus parametrus, parādīta 10. attēlā.

Hipotētiski šī shēma varētu noturēt temperatūras stabilizāciju 1% robežās no iepriekš noteiktā punkta neatkarīgi no maiņstrāvas līnijas sprieguma izmaiņām +/- 10%. Precīzu kopējo veiktspēju var noteikt pēc sistēmas struktūras un konstrukcijas, kur tiek izmantots kontrolieris.

Šī ķēde nodrošina relatīvu vadību, kas nozīmē, ka apkures slodzei tiek piešķirta kopējā jauda, ​​kad slodze sāk iesilt, tad kādā vidusdaļā jauda tiek pazemināta ar mēru, kas ir proporcionāls starpībai starp faktisko temperatūru krava un paredzētā kravas temperatūra.

Proporcionālais diapazons ir mainīgs, izmantojot “pastiprinājuma” kontroli. Ķēde ir vienkārša, taču efektīva, tomēr tajā ir viens būtisks trūkums, kas ierobežo tā izmantošanu līdz galvenokārt vieglākām slodzēm. Šis jautājums attiecas uz spēcīgu radio traucējumu emisiju triac fāzes sasmalcināšanas dēļ.

Radiofrekvenču traucējumi fāžu vadības sistēmās

Visas triac fāzes vadības ierīces izsauc milzīgu RF traucējumu daudzumu (radiofrekvenču traucējumi vai RFI). Tas principā notiek zemākās un mērenās frekvencēs.

Radiofrekvenču emisiju spēcīgi uztver visi tuvumā esošie vidēja viļņu radioaparāti un pat audio aprīkojums un pastiprinātāji, radot kairinošu skaļu zvana signālu.

Šī RFI varētu ietekmēt arī pētniecības laboratorijas iekārtas, jo īpaši pH mērītājus, kā rezultātā datori un citas līdzīgas jutīgas elektroniskas ierīces darbosies neparedzami.

Īstenojams līdzeklis RFI samazināšanai ir RF induktora pievienošana virknē ar elektropārvades līniju (ķēdēs norādīts kā L1). Pareizi izmērītu droseli varētu uzbūvēt, pārvelkot 40 līdz 50 super emaljētas vara stieples pagriezienus pa nelielu ferīta stieni vai jebkuru ferīta serdi.

Tas var izraisīt aptuveni induktivitāti. 100 uH lielā mērā nomāc RFI svārstības. Paaugstinātai nomākšanai var būt svarīgi maksimāli palielināt pagriezienu skaitu, cik vien iespējams, vai induktivitāti līdz 5 H.

RF droseles trūkums

Šāda veida RF spolē balstītas triac fāzes vadības ķēdes sabrukums ir tāds, ka slodzes jauda ir jāņem vērā atbilstoši droseles stieples biezumam. Paredzēts, ka slodze ir kilovatu diapazonā, tad RF droseļvārstam jābūt pietiekami biezam, izraisot spirāles izmēra ievērojamu un apjomīgu pieaugumu.

RF troksnis ir proporcionāls slodzes jaudai, tāpēc lielāka slodze var izraisīt lielāku RF emisiju, kas prasa vairāk uzlabotu slāpēšanas shēmu.

Šis jautājums, iespējams, nav tik nopietns induktīvās slodzes tāpat kā elektromotori, jo šādos gadījumos pati slodzes tinums vājina RFI. Triac Phase vadība ir saistīta arī ar papildu problēmu - tas ir slodzes jaudas koeficients.

Slodzes jaudas koeficientu var negatīvi ietekmēt, un tas ir jautājums, kuru strāvas padeves regulatori ņem vērā diezgan nopietni.