מעגלי בקרת שלב פשוטים של טריאק נחקרו

במעגל בקרת פאזי טריאק, הטריאק מופעל רק על חלקים ספציפיים של מחזורי ה- AC, מה שגורם לעומס לפעול רק באותה תקופה של צורת הגל AC. כתוצאה מכך אספקת חשמל מבוקרת לעומס.

Triacs משמשים בדרך כלל כתחליף ממסר של ממסר למיתוג עומסי זרם מתח גבוה. עם זאת, יש עוד תכונה שימושית מאוד של טריאקים המאפשרת להם לשמש כבקרי כוח, לשליטה בעומס נתון ברמות הספק ספציפיות רצויות.

זה מיושם בעצם באמצעות כמה שיטות: בקרת פאזה ומיתוג מתח אפס.

יישום בקרת שלב מתאים בדרך כלל לעומסים כמו דימרים קלים, מנועים חשמליים, טכניקות ויסות זרם.

מיתוג מתח אפס מתאים יותר לעומסי מנוחה כמו מנורות ליבון, תנורי חימום, מגהץ הלחמה, גייזרים וכו ', אף שניתן לשלוט באלה באמצעות שיטת בקרת פאזה.

כיצד פועלת בקרת שלב טריאק

ניתן להפעיל טריאק להפעלה בכל חלק מחצי מחזור AC שהופעל, והוא ימשיך להיות במצב הולכה רק עד שמחצית מחזור AC תגיע לקו המעבר האפס.

כלומר, כאשר טריאק מופעל בתחילת כל מחזור AC, הטריאק למעשה תופעל בדיוק כמו מתג הפעלה / כיבוי, המופעל.

עם זאת, נניח שאם נעשה שימוש באות ההפעלה הזה איפשהו באמצע גל מחזור AC, הטריאק תהיה רשאית להתנהל פשוט למשך שארית המחצית.

ומכיוון שה- טריאק מפעילה במשך מחצית התקופה בלבד, הוא מפחית באופן יחסי את הכוח שמספק לעומס בכ- 50% (איור 1).

לפיכך, ניתן לשלוט בכמות ההספק לעומס בכל רמה רצויה, רק על ידי שינוי נקודת ההפעלה הטריאקית על צורת גל AC. כך פועלת בקרת פאזה באמצעות טריאק.

יישום דימר קל

ל מעגל דימר אור רגיל מוצג באיור 2 להלן. במהלך כל מחזור של זרם חילופין, הקבל 0.1 מיקרוגרם נטען (דרך התנגדות פוטנציומטר הבקרה) עד שמגיעים לרמת מתח של 30-32 על פינותיו.

סביב רמה זו דיודת ההדק (diac) נאלצת לירות וגורמת למתח לעבור על ההדק בשער הטריאק.

ל מנורת ניאון יכול להיות מועסק גם במקום א כּוֹמֶר זוּטָר לאותה תגובה. הזמן המנוצל על ידי הקבל 0.1 µf לטעינה עד סף הירי של הדיאק תלוי בהגדרת ההתנגדות של פוטנציומטר הבקרה.

עכשיו נניח שאם פוטנציומטר מותאם להתנגדות אפסית, יגרום לקבל להיטען באופן מיידי לרמת הירי של הדיאק, מה שבתורו יוביל להולכה בערך כל מחצית מחזור ה- AC.

מצד שני, כאשר מכניסים את הפוטנציומטר אליו ערך ההתנגדות המרבי עלול לגרום ל קַבָּל להיטען עד לרמת הירי רק עד שחצי מחזור כמעט הגיע לנקודת הסיום שלו. זה יאפשר את

טריאאק יתנהל רק לזמן קצר מאוד בזמן שצורת הגל של AC עוברת לאורך סוף מחצית המחזור.

למרות שהמעגל העמום שהוצג לעיל באמת קל ולעלות נמוכה לבנייה כולל מגבלה משמעותית אחת - הוא אינו מאפשר שליטה חלקה בכוח על העומס מאפס למקסימום.

כאשר אנו מסובבים את הפוטנציומטר, אנו עשויים למצוא את זרם העומס עולה די פתאומי מאפס לכמה רמות גבוהות יותר, מהמקום בו ניתן היה לפעול בצורה חלקה במפלסים הגבוהים או התחתונים.

אם אספקת החשמל מנותקת לזמן קצר ותאורת המנורה עוברת מתחת לרמת ה'קפיצה '(היסטריה) זו, המנורה נותרת כבויה גם לאחר שההספק הוחזר סופית.

כיצד להפחית היסטריה

זֶה אפקט היסטריה ניתן להוריד משמעותית על ידי יישום התכנון כפי שמוצג במעגל באיור 3 להלן.

תיקון: אנא החלף 100 uF עם 100 uH עבור סליל ה- RFI

המעגל הזה עובד מצוין כמו דימר אור ביתי . ניתן להתקין את כל החלקים בחלק האחורי של לוח מתגים לקיר ובמקרה שהעומס יהיה מתחת ל -200 וואט, הטריאק יכולה לעבוד בלי תלוי בגוף הקירור.

כמעט 100% היעדר היסטריה הוא הכרחי עבור דימרים קלים המשמשים במופעי תזמורת ובתיאטראות, כדי לאפשר בקרת תאורה עקבית של המנורות. ניתן להשיג תכונה זו על ידי עבודה עם המעגל המתגלה באיור 4 להלן.

תיקון: אנא החלף 100 uF עם 100 uH עבור סליל ה- RFI

בחירת כוח הטריאק

נורות ליבון מושכות זרם גדול להפליא בתקופת הנימה שמגיעה לטמפרטורות הפעולה שלה. זֶה הפעל נחשול זרם עשוי לעלות על הזרם המדורג של הטריאק בערך פי 10 עד 12.

למרבה המזל נורות ביתיות מסוגלות להגיע לטמפרטורת ההפעלה שלהן תוך כמה מחזורי זרם חילופין, ותקופה קצרה זו של זרם גבוה נספגת בקלות על ידי הטריאק ללא שום בעיות.

עם זאת, ייתכן שהמצב לא יהיה זהה לתרחישים של תאורה תיאטרלית, שבהן נורות ההספק הגדולות דורשות זמן רב יותר בכדי להגיע לטמפרטורת העבודה שלהן. עבור יישומים מסוג זה, יש לדורג את הטריאק לפחות פי 5 מהעומס המרבי האופייני.

תנודות מתח במעגלי בקרת שלב טריאקים

כל אחד ממעגלי בקרת פאזי הטריאק המוצגים עד כה תלויים במתח - כלומר מתח המוצא שלהם משתנה בתגובה לשינויים במתח אספקת הקלט. ניתן לבטל תלות זו במתח באמצעות דיודת זנר המסוגלת להתייצב ולשמור על המתח על פני קבלי התזמון קבוע (איור 4).

מערך זה מסייע לקיים תפוקה קבועה ללא קשר לשינויים משמעותיים במתח כניסת החשמל. הוא נמצא באופן קבוע ביישומי צילום ויישומים אחרים בהם רמת אור יציבה וקבועה מאוד הופכת להיות חיונית.

בקרת מנורות פלורסנט

בהתייחס לכל מעגלי בקרת הפאזה שהוסברו עד כה, ניתן היה לתפעל מנורות נימה ליבון ללא שינויים נוספים במערכת התאורה הביתית הקיימת.

עמעום מנורות פלורסנט עשוי להיות אפשרי גם באמצעות סוג זה של בקרת שלב טריאקי. כאשר הטמפרטורה החיצונית של מנורת הלוגן יורדת מתחת ל 2500 מעלות צלזיוס, מחזור ההלוגן המתחדש הופך ללא תפקודי.

זה עלול לגרום להטלת טונגסטן הנימה מעל הקיר של המנורה, ולהפחית את חיי הלהט וגם להגביל את העברת התאורה דרך הזכוכית. התאמה המופעלת לעיתים קרובות יחד עם חלק מהמעגלים שנסקרו לעיל מוצגת באיור 5

התקנה זו מדליקה את המנורות עם רדת החשיכה ומכבה אותן שוב עם שחר. יש צורך בתא הצילום לראות את האור הסביבתי אך להיות מוגן מפני המנורה הנמצאת בשליטה.

בקרת מהירות מנועית

בקרת שלב Triac מאפשרת לך גם להתאים את מהירות מנועים חשמליים . הסוג הכללי של המנוע הפצוע בסדרה יכול להיות נשלט באמצעות מעגלים כמו אלה המיושמים לעמעום קל.

עם זאת, כדי להבטיח מעבר אמין, יש לחבר קבלים והתנגדות סדרתיים במקביל לרוחב הטריאק (איור 6).

באמצעות הגדרה זו מהירות המנוע יכולה להשתנות בתגובה לשינויים בעומס ובמתח האספקה,

עם זאת, עבור יישומים שאינם קריטיים (למשל בקרת מהירות מאוורר), שבהם העומס קבוע בכל מהירות נתונה, המעגל לא ידרוש שינויים.

מהירות המנוע אשר בדרך כלל, כאשר היא מתוכנתת מראש, נשמרת קבועה גם עם שינויים בתנאי העומס, נראית מאפיין מועיל לכלי עבודה חשמליים, לבחישים במעבדה, לגלגלי חרס מחרטות של שענים וכו '. לשם השגת תכונת' חישת עומס 'זו. , SCR נכלל בדרך כלל בהסדר של חצי גל (איור 7).

המעגל פועל די טוב בתוך מוגבל טווח מהירות מנוע אף על פי שהוא עשוי להיות פגיע ל'שיהוקים 'במהירות נמוכה ושלטון העבודה של חצי גל מעכב פעולה מיוצבת מאוד מעל טווח המהירות של 50%. מעגל בקרת שלב לחישת עומס שבו טריאק מספקת שליטה מלאה אפסית למקסימלית מוצג באיור 8.

בקרת מהירות מנוע אינדוקציה

מנועי אינדוקציה ניתן לשלוט על המהירות גם באמצעות Triacs, אם כי אתה עלול להיתקל בכמה קשיים במיוחד אם מדובר במנועי הפעלה מפוצלים או בקבלים. בדרך כלל, ניתן לשלוט על מנועי אינדוקציה בין מהירות מלאה לחצי, בהתחשב בכך שהם אינם טעונים ב 100%.

הטמפרטורה של המנוע יכולה לשמש כנקודת התייחסות מהימנה למדי. הטמפרטורה לעולם לא תחרוג ממפרט היצרן, בכל מהירות.

שוב, ניתן ליישם את מעגל דימר האור המשופר המצוין באיור 6 לעיל, אולם יש לחבר את העומס במקום החלופי כפי שמתגלה בקווים המנוקדים.

מתח שנאי משתנה באמצעות בקרת שלב

המעגל שהוגדר לעיל יכול לשמש גם לוויסות המתח בתוך סלילה צדדית ראשונית של שנאי ובכך לרכוש תפוקה משנית בקצב משתנה.

עיצוב זה הוחל בבקרי מנורות מיקרוסקופ שונים. סט אפס משתנה סופק על ידי שינוי הנגד 47K עם פוטנציומטר 100k.

שליטה בעומסי חימום

מעגלי בקרת הפאזה השונים של Triac שנדונו עד כה עשויים להיות מיושמים על בקרת יישומי עומס מסוג חימום, אם כי טמפרטורת העומס הנשלטת עשויה להשתנות עם שינויים במתח זרם הכניסה והטמפרטורה הסובבת. מעגל המפצה על פרמטרים משתנים כאלה מוצג באיור 10.

מבחינה היפותטית מעגל זה יכול לשמור על התייצבות הטמפרטורה בטווח של 1% מהנקודה שנקבעה מראש ללא קשר לשינויים במתח קו AC של +/- 10%. ביצועים כוללים מדויקים עשויים להיקבע על ידי מבנה ועיצוב המערכת בה מוחל הבקר.

מעגל זה מספק שליטה יחסית, כלומר, הספק כולל ניתן לעומס החימום כשהעומס מתחיל להתחמם, ואז בנקודת אמצע כלשהי, ההספק יורד באמצעות מדד שביחס להפרש בין הטמפרטורה בפועל של העומס וטמפרטורת העומס המיועדת.

הטווח הפרופורציונלי משתנה באמצעות בקרת 'רווח'. המעגל הוא פשוט אך יעיל, אולם הוא כולל חסרון משמעותי אחד שמגביל את השימוש בו לעומסים קלים יותר. סוגיה זו נוגעת לפליטת הפרעות רדיו כבדות עקב חיתוך פאזי טריאק.

הפרעות תדר רדיו במערכות בקרת פאזות

כל מכשירי בקרת הפאזה הטריאקיים יוצרים כמויות עצומות של הפרעות RF (הפרעות בתדרי רדיו או RFI). זה קורה ביסודו בתדרים נמוכים ומתונים.

פליטת תדרי רדיו נקלטת חזק על ידי כל מכשירי הרדיו הסמוכים של גל בינוני ואפילו על ידי ציוד שמע ומגברים, ויוצרים צלצול חזק ומרגיז.

RFI זה יכול להשפיע גם על ציוד מעבדת מחקר, במיוחד על מדי ה- pH, וכתוצאה מכך תפקוד בלתי צפוי של מחשבים ומכשירים אלקטרוניים רגישים דומים אחרים.

תרופה אפשרית להפחתת RFI היא הוספת משרן RF בסדרה עם קו החשמל (מסומן כ- L1 במעגלים). ניתן לבנות חנק ממדי כראוי על ידי סלילה של 40 עד 50 סיבובים של חוט נחושת סופר אמייל מעל מוט פריט קטן או כל ליבת פריט.

זה עשוי להציג השראות של כ. 100 uH דיכוי תנודות ה- RFI במידה רבה. לדיכוי מוגבר זה עשוי להיות חיוני למקסם את מספר הסיבובים עד כמה שניתן, או השראות עד 5 ח '.

החיסרון של חנק RF

הנפילה של סוג זה של מעגל בקרת פאזה טריאקי מבוסס סליל RF היא שיש להתחשב במתח העומס בהתאם לעובי חוט החנק. מכיוון שהעומס נועד להיות בטווח קילוואט אז חוט החנק של RF צריך להיות עבה מספיק וגורם לגודל הסליל להגדיל משמעותית ומסורבל.

רעש ה- RF הוא פרופורציונלי לוואט העומס, ולכן עומסים גבוהים יותר עשויים לגרום לפליטת RF גבוהה יותר הדורשת מעגלי דיכוי משופרים יותר.

נושא זה לא יכול להיות חמור עבור עומסי אינדוקציה כמו מנועים חשמליים, שכן במקרים כאלה העומס המתפתל עצמו מחליש את ה- RFI. בקרת שלב טריאק מעורבת גם בבעיה נוספת - כלומר גורם כוח העומס.

גורם הספק העומס עשוי להיות מושפע לרעה והוא נושא שרגולטורי אספקת החשמל רואים בו די ברצינות.