Co je to triak a jak funguje?

Tyristory, které mají stav vysoké vodivosti pouze v propustném směru, jsou vhodné pro řízení pouze ve stejnosměrných obvodech. Pokud jsou dva tyristory zapojeny zády k sobě, podobně jako zapojení dvou diistorů do symetrického diodového tyristoru, dostaneme zařízení zvané triak:

Vzhledem k tomu, že použití jednotlivých tyristorů může dosáhnout větší flexibility ve složitých řídicích systémech, nejčastěji je najdeme v obvodech, jako jsou elektrické pohony, zatímco triaky se častěji používají v jednoduchých obvodech s nízkým výkonem, například v domácích spínačích pro regulaci intenzity světla. Níže je znázorněn jednoduchý obvod regulátoru intenzity světla, jehož součástí je i fázově posuvný odporově kapacitní obvod, který je nezbytný pro případy odblokování při překročení určité napěťové úrovně mezi hlavními elektrodami.

Jednou z vlastností triaků je asymetrické odemykání. To znamená, že obvykle s různými polaritami se triak zapíná při různých napěťových úrovních řídicí elektrody. Celkově je to nežádoucí, protože asymetrické zapalování vede k proudovému průběhu s větším rozdílem harmonických kmitočtů vzhledem k středová čára se skládá pouze z lichých harmonických. Nesymetrické průběhy na druhou stranu obsahují i ​​sudé harmonické (které lze také kombinovat s lichými harmonickými).

Snížení celkového obsahu harmonických v systémech s vysokým výkonem (čím nižší harmonické, tím lepší výkon systému) je dalším důvodem, proč se použití jednotlivých tyristorů jeví jako výhodnější ve složitých řídicích obvodech. Jedním ze způsobů, jak zlepšit symetrii průběhu proudu, je použití přídavného zařízení pro synchronizaci spouštěcího impulzu triaku. K provádění této funkce se dobře hodí symetrický diodový tyristor instalovaný v sérii s řídicí elektrodou:

Zapínací napětí symetrického diodového tyristoru je obvykle symetričtější (stejná úroveň s různými polaritami) ve srovnání se spínacím napětím triaku. Vzhledem k tomu, že symetrický diodový tyristor eliminuje budicí proud, dokud spínací napětí nedosáhne určité úrovně v obou směrech, bude spouštěcí bod triaku od jednoho půlcyklu k dalšímu víceméně na stejné úrovni a tvar křivka bude více symetrická vzhledem ke středové linii.

Téměř všechny charakteristiky a vlastnosti tyristorů jsou podobné vlastnostem triaků s tou výjimkou, že triaky vedou v otevřeném stavu proud v obou směrech. Zde je však nutné učinit důležitou poznámku ohledně triakových výstupů.

Z výše uvedeného ekvivalentního obvodu lze usoudit, že hlavní elektrody 1 a 2 jsou zaměnitelné. Uvažovat o triaku jako o zařízení sestávajícím ze dvou vzájemně spojených tyristorů je velmi vhodné pro pochopení principu jeho činnosti, ale ve skutečnosti jsou triaky jediným polovodičem, který je vhodně dopován a rozdělen do vrstev. Skutečné provozní vlastnosti se mohou mírně lišit charakteristiky ekvivalentního obvodu.

Nejjednodušší způsob, jak to demonstrovat, je na dvou obvodech, z nichž jeden funguje a druhý ne. Následující dva obvody jsou variantou výše uvedeného obvodu stmívání lampy, ve které jsou pro větší pohodlí kondenzátory s fázovým posunem a kondenzátor. symetrický diodový tyristor nejsou zobrazeny I když v takovém zapojení není možné jemné doladění (kvůli absenci kondenzátoru a symetrického diodového tyristoru), přesto je. práce:

Řekněme, že se rozhodneme prohodit dvě hlavní elektrody triaku Na základě výše uvedeného ekvivalentního obvodu by taková změna elektrod neměla teoreticky ovlivnit činnost obvodu.

Když si však takový obvod poskládáte, zjistíte, že to nefunguje! Proud nepoteče do zátěže a triak nebude odblokován, bez ohledu na hodnotu nastavovacího odporu. Pro úspěšné zapnutí triaku je nutné, aby řídící elektroda přijímala hradlový proud z hlavní elektrody 2 (hlavní elektroda na opačné straně řídící elektrody Hlavní elektrody lze identifikovat pomocí technického listu (příp jiný referenční dokument) pro každý konkrétní triak.

• SOUHRN:
• Triak funguje jako dva tyristory zády k sobě a vede v obou směrech, což je nutné pro ovládání obvodů se střídavým napětím.
• Typicky se triaky používají v jednoduchých obvodech s nízkým výkonem. Ve vysoce výkonných řídicích obvodech se dává přednost použití několika samostatných tyristorů.
• Při použití pro řízení střídavého napájení se nejčastěji používají triaky ve spojení se symetrickými diodovými tyristory zapojenými do série s řídicí elektrodou. Pomocí symetrického diodového tyristoru se spouštění triaku stává symetričtějším (to znamená, že řídicí napětí při různých polaritách má přibližně stejnou úroveň).
• Hlavní elektrody 1 a 2 triaku nejsou zaměnitelné.
• Pro odblokování triaku musí proud řídicí elektrody přicházet ze strany hlavní elektrody 2 (v diagramu označeno jako TM2).

Diody a tranzistory jsou velmi důležitá a užitečná polovodičová zařízení, bez kterých by nebyly telefony, počítače a vše ostatní, ale mají jednu vlastnost, protože dioda propouští elektřinu pouze jedním směrem, v zásadě jako tranzistor nemohou být používané v obvodech AC. V našem každodenním životě je mnoho spotřebičů spotřebitelem střídavého proudu, například motor pračky, který se otáčí různými rychlostmi, přičemž pracuje se stejným střídavým proudem 220 voltů.

Tyristor

Abyste pochopili činnost triaku, musíte nejprve mluvit o tyristoru, v podstatě se jedná o dva tranzistory pnp a npn s n a p přechody zapojenými, jak je znázorněno na obrázku.
Ukazuje se, že při přivedení napětí na řídicí elektrodu takové sestavy tranzistorů otevřeme tranzistor NPN, který svým emitor-kolektorovým proudem otevře tranzistor PNP.
Jak je zřejmé z výkresu, tyristor vede elektrický proud pouze jedním směrem, ale má ovládací kontakt za anodou a katodou. Ze schématu zapojení dvou tranzistorů také vyplývá, že pro otevření tyristoru je potřeba přivést proud na ovládací kontakt a jakmile se tyristor otevře, můžete napětí na ovládacím kontaktu odebrat, přičemž tyristor se bude udržovat sám v otevřeném stavu, zatímco jeho proud teče.

Pokud tyristor odpojíte od zdroje proudu, sepne a znovu otevře až po přivedení napětí na řídicí signál.

Princip činnosti triaku

Propojíme-li dva tyristory zády k sobě, získáme symetrický triodový tyristor neboli TRIAC (z anglického TRIAC – trioda pro střídavý proud Anoda každého triaku je připojena ke katodě jeho „kolegy“ a ovládacím kontaktům). jsou také vzájemně propojeny. Tímto zapojením necháme projít jedním tyristorem jednu půlvlnu střídavého proudu a druhým triakem druhou půlvlnu.

Pokud spotřebitel (například žárovka nebo elektromotor) přijímá obě půlvlny ze sinusovky, vypočítá se celkový výkon. Pokud vezmeme dva stejné tyristory, pak budou neustále otevřené, protože jeden tyristor v půlvlně odtrhne druhý tyristor svým zpětným proudem, takže musíme vzít dva různé tyristory.

Typy tyristorového řízení

Tyristor řízený anodou (k otevření vyžaduje záporné napětí)
Tyristor s katodovým ovládáním (k otevření vyžaduje kladné napětí)

Pro ovládání takového triaku (z anodového a katodového tyristoru) musíte mít čas dodat v každé půlvlně řídicí napětí, ale k tomu můžete použít napětí z našeho zdroje a připojit jej k tlačítku přes rezistor . Poté, když projde horní půlvlna, otevřeme anodový tyristor, a když potřebná půlvlna projde, otevřeme katodový tyristor. Použití takového spínače není zcela opodstatněné, protože lze použít běžný spínač a použití tohoto efektu se lépe využívá pro řízení výkonu.

Pomocí triaku můžete ovládat rychlost otáčení střídavého komutátorového motoru (pračky), ale nebudete moci ovládat stejnosměrné nebo asynchronní motory pomocí triaku, protože pro ovládání asynchronního motoru musíte změnit frekvenci, například s měničem a pro ovládání stejnosměrného motoru je třeba změnit napětí.

Regulace výkonu

Když připojíme zátěž, standardně je triak sepnutý, ale přes potenciometr (variabilní rezistor) a rezistor R2 se kondenzátor začne nabíjet, když napětí na kondenzátoru dosáhne 32 voltů, otevře dinistor (tyristor bez ovládacího výstupu , který se otevře při dosažení určitého napětí)

Dinistor dodává proud do triaku, který se otevírá a dodává proud do zátěže, ale díky tomu, že se kondenzátor nějakou dobu nabíjel, sinusovka se otevře jakoby ve zkrácené podobě.

Pokud tedy otočíte potenciometr na maximální odpor, kondenzátor se v půl vlně nestihne vůbec nabít a triak se neotevře. A pokud otočíte proměnný odpor na minimální odpor, kondenzátor se nabije téměř okamžitě a dostaneme 100% každé půlvlny.

Při průtoku spodní půlvlny se kondenzátor nabíjí napětím s obrácenou polaritou, proto je pro činnost regulátoru výkonu potřeba dinistor triakového typu, tzn. který se přeruší, když napětí dosáhne určité hodnoty nezávisle na polaritě.