ในการควบคุมโหลดที่ทรงพลังในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับมักใช้ รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า. กลุ่มผู้ติดต่อของอุปกรณ์เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นแหล่งข้อมูลเพิ่มเติมของความไม่น่าเชื่อถือเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะเกิดการเผาไหม้และการเชื่อม นอกจากนี้ ความเป็นไปได้ที่จะเกิดประกายไฟในระหว่างการเปลี่ยนดูเหมือนจะเป็นข้อเสีย ซึ่งในบางกรณีจำเป็นต้องมีมาตรการรักษาความปลอดภัยเพิ่มเติม ดังนั้นคีย์อิเล็กทรอนิกส์จึงดูดีกว่า หนึ่งในตัวเลือกสำหรับคีย์ดังกล่าวใช้กับไตรแอก
Triac คืออะไรและทำไมจึงจำเป็น
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง มักใช้ประเภทหนึ่งเป็นองค์ประกอบสวิตช์ควบคุม ไทริสเตอร์ - ทรินิสเตอร์ ข้อดีของพวกเขา:
- ไม่มีกลุ่มผู้ติดต่อ
- ขาดองค์ประกอบทางกลที่หมุนและเคลื่อนที่
- น้ำหนักและขนาดที่เล็ก
- ทรัพยากรที่ยาวนานโดยไม่ขึ้นกับจำนวนรอบการเปิดปิด
- ราคาถูก;
- ความเร็วสูงและการทำงานที่เงียบ
แต่เมื่อใช้ทรินิสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ การนำทางเดียวของพวกมันจะกลายเป็นปัญหา เพื่อให้ทรินิสเตอร์ผ่านกระแสในสองทิศทาง เราต้องหันไปใช้กลอุบายในรูปแบบของการเชื่อมต่อแบบขนานในทิศทางตรงกันข้ามของทรินิสเตอร์สองตัวที่ควบคุมพร้อมกัน ดูเหมือนว่ามีเหตุผลที่จะรวม SCR ทั้งสองนี้ไว้ในเชลล์เดียว เพื่อความสะดวกในการติดตั้งและลดขนาด และขั้นตอนนี้เกิดขึ้นในปี 2506 เมื่อนักวิทยาศาสตร์โซเวียตและผู้เชี่ยวชาญของ General Electric เกือบจะยื่นคำขอจดทะเบียนการประดิษฐ์ทรินิสเตอร์สมมาตร - triac (ในคำศัพท์ต่างประเทศ triac, triac - triode สำหรับกระแสทางเลือก)
อันที่จริง triac นั้นไม่ใช่ trinistor สองตัวที่วางไว้ในกรณีเดียว
ทั้งระบบถูกนำมาใช้ในผลึกเดี่ยวที่มีแถบการนำไฟฟ้า p และ n ต่างกัน และโครงสร้างนี้ไม่สมมาตร (แม้ว่าลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสของ triac จะสมมาตรเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดและเป็นลักษณะ I–V ที่ทำมิเรอร์ ของทรินิสเตอร์) และนี่คือความแตกต่างพื้นฐานระหว่างไตรแอกกับทรินิสเตอร์สองตัว ซึ่งแต่ละอันต้องถูกควบคุมโดยขั้วบวก สัมพันธ์กับกระแสแคโทด
ไตรแอกไม่มีแอโนดและแคโทดที่สัมพันธ์กับทิศทางของกระแสที่ส่ง แต่ในส่วนที่สัมพันธ์กับอิเล็กโทรดควบคุม ข้อสรุปเหล่านี้ไม่เท่ากัน คำว่า "conditional cathode" (MT1, A1) และ "conditional anode" (MT2, A2) มีอยู่ในวรรณคดี สะดวกในการใช้อธิบายการทำงานของไตรแอก
เมื่อใช้ครึ่งคลื่นของขั้วใดๆ อุปกรณ์จะถูกล็อคก่อน (ส่วนสีแดงของ CVC)เช่นเดียวกับทรินิสเตอร์ การทริกเกอร์ของไทรแอกสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อเกินระดับแรงดันไฟที่กำหนดสำหรับขั้วใดๆ ของคลื่นไซน์ (ส่วนสีน้ำเงิน) ในกุญแจอิเล็กทรอนิกส์ ปรากฏการณ์นี้ (เอฟเฟกต์ไดนามิก) ค่อนข้างเป็นอันตราย ต้องหลีกเลี่ยงเมื่อเลือกโหมดการทำงาน การเปิด triac เกิดขึ้นจากการจ่ายกระแสไปที่อิเล็กโทรดควบคุม ยิ่งกระแสไฟมากเท่าไหร่ กุญแจจะเปิดเร็วขึ้นเท่านั้น (พื้นที่เส้นประสีแดง) กระแสนี้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดควบคุมและแคโทดแบบมีเงื่อนไข แรงดันไฟฟ้านี้ต้องเป็นค่าลบหรือมีเครื่องหมายเดียวกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่าง MT1 และ MT2
ที่ค่าปัจจุบันค่าหนึ่ง triac จะเปิดขึ้นทันทีและทำงานเหมือนไดโอดปกติ - จนถึงการบล็อก (พื้นที่เส้นประสีเขียวและทึบ) การปรับปรุงเทคโนโลยีทำให้การบริโภคในปัจจุบันลดลงเพื่อปลดล็อก triac อย่างสมบูรณ์ สำหรับการดัดแปลงที่ทันสมัย สูงสุด 60 mA และต่ำกว่า แต่ไม่ควรละเลยกับการลดกระแสในวงจรจริง ซึ่งอาจนำไปสู่การเปิด triac ที่ไม่เสถียร
การปิดเช่นเดียวกับทรินิสเตอร์ทั่วไปเกิดขึ้นเมื่อกระแสลดลงถึงขีด จำกัด ที่แน่นอน (เกือบเป็นศูนย์) ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อทางเดินถัดไปผ่านศูนย์ หลังจากนั้นจะต้องใช้พัลส์ควบคุมอีกครั้ง ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง การควบคุมการปิดระบบของ triac ต้องใช้วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่ยุ่งยาก
คุณสมบัติและข้อจำกัด
มีข้อ จำกัด ในการใช้ triac เมื่อเปลี่ยนโหลดปฏิกิริยา (อุปนัยหรือ capacitive) ในที่ที่มีผู้บริโภครายดังกล่าวอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ เฟสแรงดันและกระแสจะเปลี่ยนไปสัมพันธ์กัน ทิศทางของการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับลักษณะของปฏิกิริยาและขนาด - เกี่ยวกับค่าขององค์ประกอบปฏิกิริยา. มีคนกล่าวไปแล้วว่า triac จะปิดในขณะที่กระแสผ่านศูนย์ และความตึงเครียดระหว่าง MT1 และ MT2 ในขณะนี้ก็ค่อนข้างใหญ่ หากอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า dU/dt ในเวลาเดียวกันเกินค่าเกณฑ์ ไตรแอกอาจไม่ปิด เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบนี้ ขนานกับเส้นทางกำลังของ triac รวม วาริสเตอร์. ความต้านทานขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และจำกัดอัตราการเปลี่ยนแปลงของความต่างศักย์ สามารถทำได้โดยการใช้โซ่ RC (snubber)
อันตรายจากการเกินอัตราการเพิ่มขึ้นของกระแสเมื่อเปลี่ยนโหลดนั้นสัมพันธ์กับเวลาที่ จำกัด ของการทริกเกอร์ของ triac ในขณะที่ยังไม่ปิด triac อาจกลายเป็นว่ามีการใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่และในขณะเดียวกันกระแสไฟขนาดใหญ่เพียงพอจะไหลผ่านเส้นทางพลังงาน ซึ่งอาจนำไปสู่การปล่อยพลังงานความร้อนจำนวนมากบนอุปกรณ์ และคริสตัลอาจมีความร้อนสูงเกินไป เพื่อขจัดข้อบกพร่องนี้ ถ้าเป็นไปได้ จำเป็นต้องชดเชยการเกิดปฏิกิริยาของผู้บริโภคโดยการรวมตามลำดับในวงจรการเกิดปฏิกิริยาโดยมีค่าใกล้เคียงกันโดยประมาณ แต่มีเครื่องหมายตรงข้าม
โปรดทราบว่าในสถานะเปิดนั้น Triac จะลดลงประมาณ 1-2 V แต่เนื่องจากขอบเขตนั้นเป็นสวิตช์ไฟฟ้าแรงสูงที่ทรงพลัง คุณสมบัตินี้จึงไม่ส่งผลต่อการใช้งานจริงของ triac การสูญเสีย 1-2 โวลต์ในวงจร 220 โวลต์นั้นเทียบได้กับข้อผิดพลาดในการวัดแรงดันไฟฟ้า
ตัวอย่างการใช้
พื้นที่หลักของการใช้งาน triac เป็นกุญแจสำคัญในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับไม่มีข้อจำกัดพื้นฐานเกี่ยวกับการใช้ triac เป็นคีย์ DC แต่ก็ไม่มีประเด็นในเรื่องนี้เช่นกัน ในกรณีนี้ มันง่ายกว่าที่จะใช้ trinistor ที่ถูกกว่าและธรรมดากว่า
เช่นเดียวกับคีย์อื่นๆ ไทรแอกจะเชื่อมต่อกับวงจรแบบอนุกรมพร้อมกับโหลด การเปิดและปิด triac จะควบคุมการจ่ายแรงดันไฟให้กับผู้บริโภค
นอกจากนี้ triac ยังสามารถใช้เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าสำหรับโหลดที่ไม่สนใจรูปร่างของแรงดันไฟฟ้า (เช่น หลอดไส้หรือเครื่องทำความร้อนด้วยความร้อน) ในกรณีนี้ รูปแบบการควบคุมจะมีลักษณะดังนี้
ที่นี่วงจรเปลี่ยนเฟสถูกจัดระเบียบบนตัวต้านทาน R1, R2 และตัวเก็บประจุ C1 โดยการปรับความต้านทาน จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในช่วงเริ่มต้นของพัลส์ที่สัมพันธ์กับการเปลี่ยนผ่านของแรงดันไฟหลักเป็นศูนย์ ไดนามิกที่มีแรงดันเปิดประมาณ 30 โวลต์มีหน้าที่สร้างพัลส์ เมื่อถึงระดับนี้ จะเปิดและส่งกระแสไฟไปยังอิเล็กโทรดควบคุมของ triac เห็นได้ชัดว่ากระแสนี้สอดคล้องกับทิศทางของกระแสที่ไหลผ่านเส้นทางกำลังของไตรแอก ผู้ผลิตบางรายผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่เรียกว่า Quadrac พวกมันมีไตรแอกและไดนามิกในวงจรอิเล็กโทรดควบคุมในเรือนเดียว
วงจรดังกล่าวเรียบง่าย แต่กระแสการบริโภคของมันมีรูปร่างที่ไม่ใช่ไซน์อย่างมากในขณะที่สร้างสัญญาณรบกวนในเครือข่ายอุปทาน ในการระงับจำเป็นต้องใช้ตัวกรอง - อย่างน้อยก็สาย RC ที่ง่ายที่สุด
ข้อดีและข้อเสีย
ข้อดีของ triac ตรงกับข้อดีของ trinistor ที่อธิบายข้างต้น สำหรับพวกเขา คุณเพียงแค่ต้องเพิ่มความสามารถในการทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและการควบคุมอย่างง่ายในโหมดนี้ แต่ก็มีข้อเสียอยู่เช่นกันส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ใช้งาน ซึ่งถูกจำกัดโดยส่วนประกอบปฏิกิริยาของโหลด ไม่สามารถใช้มาตรการป้องกันที่แนะนำข้างต้นได้เสมอไป นอกจากนี้ ข้อเสีย ได้แก่ :
- เพิ่มความไวต่อสัญญาณรบกวนและการรบกวนในวงจรอิเล็กโทรดควบคุมซึ่งอาจทำให้เกิดสัญญาณเตือนที่ผิดพลาด
- ความจำเป็นในการขจัดความร้อนออกจากคริสตัล - การจัดเรียงหม้อน้ำชดเชยขนาดที่เล็กของอุปกรณ์และสำหรับการสลับโหลดอันทรงพลังการใช้งาน คอนแทคเตอร์ และถ่ายทอดเป็นที่ต้องการ;
- ข้อ จำกัด ของความถี่ในการทำงาน - ไม่สำคัญว่าเมื่อใช้งานที่ความถี่อุตสาหกรรม 50 หรือ 100 Hz แต่จะ จำกัด การใช้งานในตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า
สำหรับการใช้ไทรแอกอย่างมีประสิทธิภาพนั้นจำเป็นต้องรู้ไม่เพียง แต่หลักการทำงานของอุปกรณ์ แต่ยังรวมถึงข้อบกพร่องด้วยซึ่งกำหนดขอบเขตของการใช้ไตรแอก เฉพาะในกรณีนี้อุปกรณ์ที่พัฒนาแล้วจะใช้งานได้นานและเชื่อถือได้
บทความที่คล้ายกัน:
