Basit Triyak Faz Kontrol Devreleri Keşfedildi

Bir triyak faz kontrol devresinde, triyak, AC yarı döngülerinin yalnızca belirli bölümleri için tetiklenir ve yükün yalnızca AC dalga formunun o periyodu için çalışmasına neden olur. Bu, yüke kontrollü bir güç beslemesi ile sonuçlanır.

Triyaklar, yüksek güçlü AC yüklerini anahtarlamak için rölenin katı hal değişimi olarak yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, triyakların, belirli bir yükü istenen belirli bir güç seviyelerinde kontrol etmek için güç denetleyicileri olarak kullanılmalarına izin veren çok kullanışlı başka bir özelliği vardır.

Bu, temelde birkaç yöntemle gerçekleştirilir: Faz kontrolü ve sıfır voltaj anahtarlaması.

Faz kontrol uygulaması normalde ışık kısıcılar, elektrik motorları, voltaj ve akım düzenleme teknikleri gibi yükler için uygundur.

Sıfır voltaj anahtarlama, akkor lambalar, ısıtıcılar, lehim havyaları, gayzerler vb. Gibi durağan yükler için daha uygundur. Ancak bunlar faz kontrol yöntemi ile de kontrol edilebilir.

Triyak Faz Kontrolü Nasıl Çalışır?

Bir Triyak, uygulanan bir AC yarı döngüsünün herhangi bir bölümünde aktivasyona tetiklenebilir ve AC yarı döngüsü sıfır geçiş çizgisine ulaşana kadar iletken modda olmaya devam edecektir.

Bu, her bir AC yarı döngüsünün başlangıcında bir triyak tetiklendiğinde, Triyak, tıpkı bir AÇMA / KAPATMA anahtarı gibi, açıldığında AÇIK duruma geleceği anlamına gelir.

Bununla birlikte, bu tetikleme sinyalinin AC döngü dalga formunun ortasında bir yerde kullanılması durumunda, Triyakın bu yarım döngünün kalan süresi boyunca basitçe hareket etmesine izin verileceğini varsayalım.

Ve çünkü Triyak etkinleştirir sürenin sadece yarısı için, orantılı olarak yüke sağlanan gücü yaklaşık% 50 oranında azaltır (Şekil 1).

Bu nedenle, yüke verilen güç miktarı, yalnızca AC faz dalga formu üzerindeki triyak tetikleme noktasını değiştirerek, istenen herhangi bir seviyede kontrol edilebilir. Triyak kullanarak faz kontrolü bu şekilde çalışır.

Işık Dimmer Uygulaması

KİME standart ışık kısma devresi aşağıdaki Şekil 2'de sunulmuştur. Her bir AC yarı döngü sırasında, 0.1µf kapasitör, pin çıkışları boyunca 30-32 voltaj seviyesine ulaşılana kadar şarj edilir (kontrol potansiyometresinin direnci yoluyla).

Bu seviye civarında tetik diyotu (diak) ateşlenmeye zorlanır ve gerilimin triyak kapısından tetiği geçmesine neden olur.

KİME neon lamba yerine de kullanılabilir diyakoz aynı cevap için. 0.1µf kapasitör tarafından diakın ateşleme eşiğine kadar şarj etmek için kullanılan süre, kontrol potansiyometresinin direnç ayarına bağlıdır.

Şimdi varsayalım ki potansiyometre sıfır dirence ayarlandığında, kapasitörün anında diakın ateşleme seviyesine şarj olmasına neden olur ve bu da AC yarı döngüsünün hemen hemen tamamı boyunca iletime girmesine neden olur.

Öte yandan potansiyometre maksimum direnç değerine ayarlandığında, kapasitör sadece yarı döngü neredeyse bitiş noktasına ulaşana kadar ateşleme seviyesine şarj etmek. Bu izin verecek

Triyak, AC dalga formu yarım döngünün sonunda ilerlerken yalnızca çok kısa bir süre iletir.

Yukarıda gösterilen dimmer devresi gerçekten kolay ve düşük maliyetli olmasına rağmen, önemli bir sınırlama içerir - yük üzerinde sıfırdan maksimuma düzgün bir güç kontrolüne izin vermez.

Potansiyometreyi döndürdüğümüzde, yük akımının aniden sıfırdan biraz daha yüksek seviyelere yükseldiğini görebiliriz, buradan ancak daha yüksek veya daha düşük seviyelerde sorunsuz bir şekilde çalıştırılabilir.

AC beslemesinin kısa bir süre kesilmesi ve lamba aydınlatmasının bu 'atlama' (histerezis) seviyesinin altına düşmesi durumunda, güç nihayet geri geldikten sonra bile lamba kapalı kalır.

Histerezis Nasıl Azaltılır

Bu histerezis etkisi aşağıdaki Şekil 3'teki devrede gösterildiği gibi tasarımın uygulanmasıyla büyük ölçüde azaltılabilir.

Düzeltme: Lütfen RFI bobini için 100 uF'yi 100 uH ile değiştirin

Bu devre harika çalışıyor ev tipi ışık kısıcı . Tüm parçalar bir duvar anahtar panosunun arkasına takılabilir ve yükün 200 watt'ın altında olması durumunda, Triac bir soğutucuya bağlı olmadan çalışabilir.

Lambaların tutarlı aydınlatma kontrolünü sağlamak için orkestra performanslarında ve tiyatrolarda kullanılan ışık dimmerleri için pratikte% 100 histerezis yokluğu gereklidir. Bu özellik, aşağıda Şekil 4'te gösterilen devre ile çalışılarak gerçekleştirilebilir.

Düzeltme: Lütfen RFI bobini için 100 uF'yi 100 uH ile değiştirin

Triyak Gücünün Seçilmesi

Akkor ampuller, filamentin çalışma sıcaklığına ulaştığı süre boyunca inanılmaz derecede büyük akım çeker. Bu dalgalanmayı AÇ akım, triyakın nominal akımını yaklaşık 10 ila 12 kat aşabilir.

Neyse ki, ev tipi ampuller sadece birkaç AC çevriminde çalışma sıcaklığına ulaşabiliyor ve bu kısa süreli yüksek akım Triac tarafından herhangi bir sorun olmaksızın kolayca emiliyor.

Ancak, daha büyük watt'lı ampullerin çalışma sıcaklığına ulaşması için çok daha uzun zamana ihtiyaç duyduğu teatral aydınlatma senaryoları için durum aynı olmayabilir. Bu tür uygulamalar için Triac, tipik maksimum yükün minimum 5 katı olarak derecelendirilmelidir.

Triyak Faz Kontrol Devrelerinde Gerilim Dalgalanması

Şimdiye kadar görüntülenen triyak faz kontrol devrelerinin her biri voltaja bağlıdır - yani, çıkış voltajları giriş besleme voltajındaki değişikliklere yanıt olarak değişir. Gerilime olan bu bağımlılık, gerilimi zamanlama kapasitörü boyunca sabitleyebilen ve sabit tutabilen bir zener diyot kullanılarak ortadan kaldırılabilir (Şekil 4).

Bu kurulum, şebeke AC giriş voltajındaki önemli değişikliklerden bağımsız olarak neredeyse sabit bir çıkışın korunmasına yardımcı olur. Oldukça kararlı ve sabit bir ışık seviyesinin gerekli olduğu fotoğrafçılık ve diğer uygulamalarda düzenli olarak bulunur.

Floresan Lamba Kontrolü

Şimdiye kadar açıklanan tüm faz kontrol devrelerine bakıldığında, akkor flamanlı lambalar, mevcut ev aydınlatma sisteminde herhangi bir ek değişiklik yapılmadan manipüle edilebilir.

Floresan lambaların kısılması da bu tür triyak faz kontrolü ile mümkün olabilir. Halojen lambanın dış sıcaklığı 2500 derecenin altına düştüğünde, yenilenen halojen döngüsü çalışmaz hale gelir.

Bu, filaman Tungsten'in lambanın duvarı üzerinde birikmesine neden olarak filaman ömrünü kısaltabilir ve ayrıca aydınlatmanın camdan geçişini kısıtlayabilir. Yukarıda incelenen bazı devrelerle birlikte sıklıkla kullanılan bir ayarlama, Şekil 5'te gösterilmektedir.

Bu kurulum, karanlık çökerken lambaları AÇAR ve şafakta tekrar söndürür. Foto hücresinin ortam ışığını görmesi, ancak kontrol edilen lambadan korunması gerekir.

Motor Hız Kontrolü

Triyak faz kontrolü ayrıca elektrik motorlarının hızı . Genel seri sargılı motor türü, ışık kısma için uygulananlara çok benzer devreler aracılığıyla yönetilebilir.

Bununla birlikte, güvenilir komütasyonu garantilemek için, bir kapasitör ve seri direncin Triyak boyunca paralel olarak bağlanması gerekir (Şekil 6).

Bu kurulum sayesinde motor hızı, yükteki ve besleme voltajındaki değişikliklere göre değişebilir,

Bununla birlikte, kritik olmayan uygulamalar için (örneğin, fan hızı kontrolü), yükün herhangi bir hızda sabitlendiği durumlarda, devrede herhangi bir değişiklik gerekmez.

Genellikle önceden programlandığında yük koşullarındaki değişikliklerle bile sabit tutulan motor hızı, elektrikli el aletleri, laboratuar karıştırıcıları, saat ustalarının torna tezgahlarının tekerlekleri vb. İçin yararlı bir özellik gibi görünmektedir. Bu 'yük algılama' özelliğini elde etmek için , bir SCR genellikle yarım dalga düzenlemesine dahil edilir (Şekil 7).

Devre, sınırlı bir alanda oldukça iyi çalışıyor motor hız aralığı ancak düşük hızlı 'hıçkırıklara' karşı savunmasız olabilir ve yarım dalga çalışma kuralı,% 50 hız aralığının çok üzerinde stabilize çalışmayı engeller. Bir Triac'ın tam sıfırdan maksimuma kadar kontrol sağladığı bir yük algılamalı faz kontrol devresi Şekil 8'de gösterilmektedir.

Asenkron Motor Hızının Kontrolü

Endüksiyon motorları hız Triacs kullanılarak da kontrol edilebilir, ancak özellikle ayrık fazlı veya kapasitör çalıştırma motorları söz konusuysa birkaç zorlukla karşılaşabilirsiniz. Normalde, asenkron motorlar,% 100 yüklü olmadıkları sürece tam ve yarı hız arasında kontrol edilebilir.

Motorun sıcaklığı oldukça güvenilir bir referans olarak kullanılabilir. Sıcaklık, hiçbir hızda asla üreticinin spesifikasyonlarının ötesine geçmemelidir.

Yine, yukarıda Şekil 6'da gösterilen geliştirilmiş ışık kısma devresi uygulanabilir, ancak yük, noktalı çizgilerle gösterildiği gibi alternatif konumda bağlanmalıdır.

Faz Kontrolü ile Değişen Trafo Gerilimi

Yukarıda açıklanan devre kurulumu, bir transformatörün birincil yan sargısı içindeki voltajı düzenlemek ve böylece değişken oranlı bir ikincil çıktı elde etmek için de kullanılabilir.

Bu tasarım çeşitli mikroskop lamba kontrol cihazlarında uygulanmıştır. 47K direnci 100k potansiyometre ile değiştirilerek değişken bir sıfır ayarı sağlanmıştır.

Isıtma Yüklerinin Kontrolü

Şimdiye kadar tartışılan çeşitli Triyak faz kontrol devreleri, ısıtıcı tipi yük uygulamalarını kontrol etmek için uygulanabilir, ancak kontrol edilen yük sıcaklığı, giriş AC voltajındaki ve çevre sıcaklığındaki değişikliklerle değişebilir. Bu tür değişken parametreleri telafi eden bir devre Şekil 10'da gösterilmektedir.

Varsayımsal olarak bu devre, +/-% 10'luk AC hat voltajı değişikliklerinden bağımsız olarak sıcaklığı önceden belirlenmiş noktanın% 1'i içinde sabit tutabilir. Kesin genel performans, kontrolörün uygulandığı sistemin yapısı ve tasarımına göre belirlenebilir.

Bu devre göreceli bir kontrol sağlar, yani yük ısınmaya başlarken ısıtma yüküne toplam güç verilir, daha sonra orta yolun bir noktasında güç, gerçek sıcaklık arasındaki farkla orantılı bir ölçü ile düşürülür. yük ve amaçlanan yük sıcaklığı.

Orantısal aralık, bir 'kazanç' kontrolü ile değişkendir. Devre basit ancak etkilidir, ancak kullanımını temelde daha hafif yüklerle sınırlayan önemli bir dezavantajı içerir. Bu sorun, triyak faz doğraması nedeniyle yoğun radyo paraziti emisyonuyla ilgilidir.

Faz Kontrol Sistemlerinde Radyo Frekansı Paraziti

Tüm triyak faz kontrol cihazları, büyük miktarda RF paraziti (radyo frekansı paraziti veya RFI) ortaya çıkarır. Bu, temelde daha düşük ve orta frekanslarda gerçekleşir.

Radyo frekansı emisyonu, yakındaki tüm orta dalga radyolar ve hatta ses ekipmanı ve amplifikatörler tarafından güçlü bir şekilde toplanarak rahatsız edici bir yüksek zil sesi üretir.

Bu RFI, araştırma laboratuvarı ekipmanını, özellikle pH ölçüm cihazlarını da etkileyerek bilgisayarların ve diğer benzer hassas elektronik cihazların öngörülemez şekilde çalışmasına neden olabilir.

RFI'yi azaltmak için uygulanabilir bir çare, güç hattına seri olarak bir RF indüktörü eklemektir (devrelerde L1 olarak gösterilir). Uygun şekilde boyutlandırılmış bir boğucu, küçük bir ferrit çubuk veya herhangi bir ferrit çekirdek üzerine 40 ila 50 tur süper emaye bakır tel sararak yapılabilir.

Bu, yakl. 100 uH, RFI salınımlarını büyük ölçüde bastırır. Arttırılmış bastırma için, dönüş sayısını mümkün olduğu kadar yükseğe veya 5 H'ye kadar indüktansları maksimize etmek gerekli olabilir.

RF Şok Bobininin Dezavantajı

Bu tip RF bobin tabanlı triyak faz kontrol devresinin düşüşü, yük wattının jikle teli kalınlığına göre dikkate alınması gerektiğidir. Yükün kilovat aralığında olması amaçlandığından, RF kısma telinin yeterince kalın olması ve bobinin boyutunun önemli ölçüde artmasına ve hacimli olması gerekir.

RF gürültüsü yük watt ile orantılıdır, bu nedenle daha yüksek yükler, daha gelişmiş bastırma devresi gerektiren daha yüksek RF emisyonuna neden olabilir.

Bu sorun şu kadar ciddi olmayabilir endüktif yükler elektrik motorları gibi, çünkü bu gibi durumlarda yük sargısının kendisi RFI'yi zayıflatır. Triyak Faz kontrolü ek bir sorunla da ilgilidir - bu yük güç faktörüdür.

Yük güç faktörü olumsuz etkilenebilir ve güç kaynağı düzenleyicilerinin oldukça ciddiye aldığı bir konudur.