Circuite simple de control al fazei Triac explorate

Într-un circuit de control al fazei triac, triac este declanșat PORNIT doar pentru porțiuni specifice din semiciclurile de curent alternativ, determinând sarcina să funcționeze numai pentru acea perioadă a formei de undă de curent alternativ. Acest lucru are ca rezultat o alimentare controlată de energie a sarcinii.

Triac-urile sunt utilizate în mod popular ca înlocuire în stare solidă a releului pentru comutarea sarcinilor de curent alternativ de mare putere. Cu toate acestea, există o altă caracteristică foarte utilă a triac-urilor, care le permite să fie utilizate ca controlere de putere, pentru controlul unei sarcini date la nivelurile de putere specifice dorite.

Acest lucru este practic implementat prin câteva metode: controlul fazei și comutarea zero tensiune.

Aplicația de control al fazei este în mod normal potrivită pentru sarcini precum variatoare de lumină, motoare electrice, tehnici de reglare a tensiunii și curentului.

Comutarea cu tensiune zero este mai potrivită pentru sarcini restabile, cum ar fi lămpi incandescente, încălzitoare, lipitoare, gheizere etc. Deși acestea pot fi controlate și prin metoda de control al fazelor.

Cum funcționează controlul fazei Triac

Un Triac ar putea fi declanșat în activare pe orice porțiune a unui semiciclu de curent alternativ aplicat și va continua să fie în modul de conducere doar până când semiciclul de curent alternativ a atins linia de trecere zero.

Asta înseamnă că, atunci când un triac este declanșat la începutul fiecărui semiciclu de curent alternativ, Triac ar porni în esență la fel ca un comutator ON / OFF, activat.

Cu toate acestea, să presupunem că dacă acest semnal de declanșare este utilizat undeva la jumătatea formei de undă a ciclului de curent alternativ, Triac ar fi permis să conducă pur și simplu pentru perioada rămasă a acelui semiciclu.

Și pentru că Triac se activează doar pentru jumătate din perioadă, reduce în mod proporțional puterea alimentată cu sarcina, cu aproximativ 50% (Fig. 1).

Astfel, cantitatea de putere a sarcinii ar putea fi controlată la orice nivel dorit, doar prin modificarea punctului de declanșare triac pe forma de undă a fazei AC. Acesta este modul în care funcționează controlul fazelor folosind un triac.

Aplicație Light Dimmer

LA circuit standard de reglare a luminii este prezentat în Fig. 2 de mai jos. În timpul fiecărui semiciclu de curent alternativ, condensatorul de 0,1µf se încarcă (prin rezistența potențiometrului de comandă) până când se atinge un nivel de tensiune de 30-32 prin pinouturile sale.

În jurul acestui nivel, dioda declanșatoare (diac) este forțată să tragă, provocând tensiunea să treacă declanșatorul de poarta triacului.

LA lampă neon poate fi, de asemenea, angajat în locul unui diac pentru același răspuns. Timpul utilizat de condensatorul 0,1µf pentru a se încărca până la pragul de ardere al diacului depinde de setarea rezistenței potențiometrului de comandă.

Acum să presupunem că dacă potențiometru este ajustat la o rezistență zero, va face ca condensatorul să se încarce instantaneu până la nivelul de tragere al diacului, ceea ce va determina, la rândul său, intrarea în conducție pentru aproape întregul semiciclu de curent alternativ.

Pe de altă parte, atunci când potențiometrul este reglat la acesta, valoarea maximă a rezistenței poate cauza condensator să se încarce la nivelul de tragere doar până când jumătatea ciclului aproape că a atins punctul său de finalizare Acest lucru va permite

Triac să conducă doar pentru o perioadă foarte scurtă de timp, în timp ce forma de undă AC se deplasează peste sfârșitul ciclului de jumătate.

Deși circuitul de reglare mai scăzut demonstrat mai sus este într-adevăr ușor și costuri reduse de construit include o limitare semnificativă - nu permite un control lin al puterii pe sarcină de la zero la maxim.

Pe măsură ce rotim potențiometrul, putem constata că curentul de sarcină crește brusc de la zero la unele niveluri superioare, de unde acest lucru ar putea fi operat fără probleme la nivelurile superioare sau inferioare.

În cazul în care alimentarea cu curent alternativ este întreruptă pentru scurt timp și iluminarea lămpii scade sub acest nivel de „salt” (istereză), lampa rămâne oprită chiar și după restabilirea alimentării.

Cum se reduce histerezisul

Acest efect de histerezis ar putea fi redus substanțial prin implementarea proiectului așa cum se arată în circuitul din figura 3 de mai jos.

Corecție: Vă rugăm să înlocuiți 100 uF cu 100 uH pentru bobina RFI

Acest circuit funcționează excelent ca regulator de lumină de uz casnic . Toate părțile ar putea fi montate în partea din spate a tabloului de comutare de perete și, în cazul în care sarcina este mai mică de 200 de wați, Triac ar putea funcționa fără a depinde de un radiator.

Practic absența 100% a histerezisului este necesară pentru variatoarele luminoase utilizate în spectacole orchestrale și în teatre, pentru a permite controlul consecvent al iluminării lămpilor. Această caracteristică poate fi realizată lucrând cu circuitul prezentat în Fig. 4 de mai jos.

Corecție: Vă rugăm să înlocuiți 100 uF cu 100 uH pentru bobina RFI

Selectarea puterii Triac

Becurile cu incandescență trag un curent incredibil de mare în perioada în care filamentul atinge temperaturile de funcționare. Acest porniți ON surge curentul poate depăși curentul nominal al triacului de aproximativ 10 până la 12 ori.

Din fericire becurile de uz casnic pot atinge temperatura de funcționare în doar câteva cicluri de curent alternativ, iar această scurtă perioadă de curent mare este ușor absorbită de Triac fără probleme.

Cu toate acestea, situația ar putea să nu fie aceeași pentru scenariile de iluminare teatrală, în care becurile cu putere mai mare necesită mult mai mult timp pentru a-și atinge temperatura de lucru. Pentru astfel de tipuri de aplicații, Triac trebuie evaluat la minimum 5 ori sarcina maximă tipică.

Fluctuația tensiunii în circuitele de control al fazei triac

Fiecare dintre circuitele de control al fazei triac afișate până acum sunt toate dependente de tensiune - ceea ce înseamnă că tensiunea lor de ieșire variază ca răspuns la modificările tensiunii de alimentare de intrare. Această dependență de tensiune ar putea fi eliminată folosind o diodă zener care este capabilă să stabilizeze și să mențină constantă tensiunea pe condensatorul de sincronizare (Fig. 4).

Această configurare ajută la menținerea practic a unei ieșiri constante, indiferent de orice variație semnificativă a tensiunii de intrare de curent alternativ. Se găsește în mod regulat în aplicații fotografice și în alte aplicații în care un nivel de lumină foarte stabil și fix devine esențial.

Control lampă fluorescentă

Referindu-se la toate circuitele de control al fazelor explicate până acum, lămpile cu incandescență cu incandescență ar putea fi manipulate fără alte modificări suplimentare la sistemul de iluminat existent.

Pot fi posibile și lămpi fluorescente prin acest tip de control al fazei triac. Când temperatura exterioară a lămpii cu halogen scade sub 2500 de grade C, ciclul de halogen regenerant devine nefuncțional.

Acest lucru poate provoca depunerea filamentului Tungsten peste perete al lămpii, scăderea duratei de viață a filamentului și, de asemenea, restricționarea transmiterii iluminării prin sticlă. O ajustare care este adesea utilizată împreună cu unele dintre circuitele revizuite mai sus este demonstrată în Fig. 5

Această configurare aprinde lămpile pe măsură ce se întunecă și le stinge din nou în zori. Este necesar ca celula foto să vadă lumina ambientală, dar să fie protejată de lampa care este controlată.

Controlul vitezei motorului

Triac phase -control vă permite, de asemenea, să reglați viteza motoarelor electrice . Tipul general al motorului înfășurat în serie ar putea fi guvernat prin circuite la fel ca cele aplicate pentru diminuarea luminii.

Cu toate acestea, pentru a garanta comutarea fiabilă, un condensator și rezistența de serie trebuie conectate în paralel în Triac (Fig. 6).

Prin această configurare, turația motorului poate varia ca răspuns la schimbările de sarcină și tensiunea de alimentare,

Cu toate acestea, pentru aplicații care nu sunt critice (de exemplu, controlul vitezei ventilatorului), în care sarcina este fixată la o anumită viteză, circuitul nu va necesita modificări.

Viteza motorului care, de obicei, atunci când este programată în prealabil, este menținută constantă chiar și cu modificări ale condițiilor de încărcare pare a fi o caracteristică utilă pentru uneltele electrice, agitatoarele de laborator, strungurile rotilor olarilor, etc. , un SCR este de obicei inclus într-un aranjament pe jumătate de undă (Fig. 7).

Circuitul funcționează destul de bine într-un timp limitat gama de viteze a motorului deși poate fi vulnerabilă la „sughițuri” de viteză mică, iar regula de lucru pe jumătate de undă inhibă funcționarea stabilizată cu mult peste intervalul de viteză de 50%. În Fig. 8 este afișat un circuit de control al fazei de detectare a sarcinii în care un Triac oferă zero complet până la controlul maxim.

Controlul vitezei motorului de inducție

Motoare cu inducție viteza poate fi, de asemenea, controlată folosind Triacs, deși s-ar putea să întâlniți câteva dificultăți, mai ales dacă sunt implicate motoare în fază divizată sau de pornire a condensatorului. În mod normal, motoarele cu inducție ar putea fi controlate între viteza maximă și jumătate, având în vedere că acestea nu sunt încărcate 100%.

Temperatura motorului ar putea fi utilizată ca o referință destul de fiabilă. Temperatura nu trebuie să depășească niciodată specificațiile producătorului, la orice viteză.

Din nou, ar putea fi aplicat circuitul îmbunătățit de reglare a luminii indicat în Fig. 6 de mai sus, totuși sarcina trebuie conectată în locația alternativă, așa cum se arată în liniile punctate.

Tensiunea variabilă a transformatorului prin controlul fazelor

Circuitul configurat explicat mai sus ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a regla tensiunea din înfășurarea laterală primară a unui transformator, astfel dobândind o ieșire secundară cu rată variabilă.

Acest design a fost aplicat în diferite controlere de lămpi pentru microscop. Un set zero variabil a fost furnizat prin schimbarea rezistorului de 47K cu un potențiometru de 100k.

Controlul sarcinilor de încălzire

Diferitele circuite de control al fazei Triac discutate până acum pot fi aplicate pentru a controla aplicațiile de încărcare de tip încălzitor, deși temperatura de sarcină controlată s-ar putea modifica cu variații ale tensiunii de intrare AC și a temperaturii înconjurătoare. Un circuit care compensează astfel de parametri variați este demonstrat în Fig. 10.

În mod ipotetic, acest circuit ar putea menține temperatura stabilizată la 1% din punctul predeterminat, indiferent de modificările tensiunii de curent alternativ de +/- 10%. Performanța generală precisă poate fi determinată de structura și proiectarea sistemului în care este aplicat controlerul.

Acest circuit oferă un control relativ, ceea ce înseamnă că puterea totală este dată sarcinii de încălzire pe măsură ce sarcina începe să se încălzească, apoi la un punct intermediar, puterea este redusă printr-o măsură care este proporțională cu diferența dintre temperatura reală a sarcina și temperatura de sarcină preconizată.

Gama proporțională este variabilă printr-un control „câștig”. Circuitul este simplu, dar eficient, cu toate acestea, include un dezavantaj semnificativ, care limitează utilizarea sa la sarcini mai ușoare. Această problemă se referă la emisia de interferențe radio puternice, datorită tăierii fazei triac.

Interferența radio-frecvenței în sistemele de control de fază

Toate dispozitivele de control al fazei triac elimină cantități uriașe de perturbări RF (interferențe de frecvență radio sau RFI). Acest lucru se întâmplă fundamental la frecvențe mai mici și moderate.

Emisia de frecvențe radio este captată puternic de toate aparatele de radio cu unde medii din apropiere și chiar de echipamentele audio și amplificatoare, generând un sunet iritant puternic.

Această RFI ar putea avea, de asemenea, un impact asupra echipamentelor de laborator de cercetare, în special asupra pH-metrelor, având ca rezultat o funcționare imprevizibilă a computerelor și a altor dispozitive electronice sensibile similare.

Un remediu fezabil pentru reducerea RFI este adăugarea unui inductor RF în serie cu linia de alimentare (indicat ca L1 în circuite). Un sufocator dimensionat corespunzător ar putea fi construit prin înfășurarea a 40 până la 50 de rotații de sârmă de cupru super emailată peste o tijă mică de ferită sau orice miez de ferită.

Acest lucru poate introduce o inductanță de aprox. 100 uH suprimând în mare măsură oscilațiile RFI. Pentru o suprimare sporită, ar putea fi esențial să maximizați numărul de ture la cât de mare poate fi fezabil sau inductanțe de până la 5 H.

Dezavantajul RF Choke

Prăbușirea acestui tip de circuit de control al fazei triac pe bază de bobină RF este că puterea de sarcină trebuie luată în considerare în funcție de grosimea firului de sufocare. Pentru că sarcina se intenționează să fie în domeniul de kilowați, atunci firul de sufocare RF trebuie să fie suficient de gros, determinând dimensiunea bobinei să crească semnificativ și voluminoasă.

Zgomotul RF este proporțional cu puterea de încărcare, astfel încât sarcinile mai mari pot provoca emisii RF mai mari, cerând circuite de suprimare mai îmbunătățite.

Este posibil ca această problemă să nu fie la fel de gravă pentru sarcini inductive ca și motoarele electrice, deoarece în astfel de cazuri înfășurarea sarcinii atenuează RFI. Controlul fazei triac este, de asemenea, implicat într-o problemă suplimentară - acesta este factorul de putere de încărcare.

Factorul de putere al sarcinii poate fi afectat negativ și este o problemă pe care autoritățile de reglementare a alimentării o iau în considerare destul de serios.