קטגוריות: אלקטרוניקה מעשית, חשמלאים מתחילים
מספר צפיות: 331096
הערות לכתבה: 18
טריאקים: מפשוט למורכב
בשנת 1963 הופיעה משפחה גדולה של טריניסטורים "קרובת משפחה" אחרת - טריאק. במה הוא שונה מ"אחיו "- טריניסטורים (תיריסטורים)? זכור את המאפיינים של מכשירים אלה. לרוב משווים את עבודתם לפעולה של דלת רגילה: המכשיר נעול - אין זרם במעגל (הדלת סגורה - אין מעבר), המכשיר פתוח - זרם חשמלי מופיע במעגל (הדלת נפתחת - הכניסה). אבל יש להם פגם נפוץ. טיריסטורים מעבירים זרם רק בכיוון קדימה - בדרך זו דלת רגילה נפתחת "מעצמה", אך לא משנה כמה תמשוך אותה לעברך - בכיוון ההפוך, כל המאמצים יהיו חסרי תוחלת.
על ידי הגדלת מספר שכבות המוליכים למחצה של התיריסטור מארבע לחמישה והצטיידות באלקטרודה שליטה, מדענים גילו כי מכשיר בעל מבנה כזה (לימים מכונה טריאק) מסוגל להעביר זרם חשמלי בכיוונים קדימה וגם הפוך.
התבונן בתרשים 1, המתאר את מבנה שכבות המוליכים למחצה של הטריאק. כלפי חוץ, הם דומים למבנה הטרנזיסטור p-n-r סוג, אך נבדלים זה מזה שיש להם שלושה אזורים נוספים עם nמוליכות. והנה מה שמעניין: מסתבר ששניים מהם, שנמצאים בקתודה ובאנודה, מבצעים את הפונקציות של שכבת מוליכים למחצה אחת בלבד - הרביעית. החמישית יוצרת אזור עם nמוליכות שוכנת ליד אלקטרודת הבקרה.
ברור שתפעול מכשיר כזה מבוסס על תהליכים פיזיים מורכבים יותר מאשר סוגים אחרים של תיריסטורים. כדי להבין טוב יותר את עקרון פעולת הטריאק, נשתמש באנלוגי התיריסטור שלו. למה בדיוק ת'וריסטור? העובדה היא שההפרדה של שכבת המוליכים למחצה הרביעית של הטריאק אינה מקרית. בשל מבנה זה, בכיוון קדימה של הזרם הזורם דרך המכשיר, האנודה והקתודה מבצעים את תפקידיה העיקריים, ואם הם מתהפכים נראה שהם מחליפים מקומות - האנודה הופכת לקתודה, וההיפוך נהפוך הוא הופך לאנודה, כלומר טריאק יכול להיחשב כשני נגדי מקבילים. ת'וריסטור מופעל (איור 2).
טריאקיסט אנלוגי טריאק
תאר לעצמך שמופעל אות ההדק על אלקטרודת הבקרה. כאשר המתח באנודה של המכשיר הוא קוטביות חיובית ושלילית בקטודה, זרם חשמלי יזרום דרך הטריניסטור השמאלי. אם הקוטביות של המתח על פני אלקטרודות הכוח מתהפכת, הטריניסטור הימני יופעל. שכבת המוליכים למחצה החמישית, כמו בקר תנועה השולט על תנועת מכוניות בצומת, שולחת אות טריגר, תלוי בשלב הזרם, לאחד הטריניסטורים. בהיעדר אות טריגר, הטריאק סגור.
באופן כללי ניתן להשוות את פעולתה, למשל, עם דלת מסתובבת בתחנת מטרו - לאיזה כיוון תדחפו אותה, היא בהחלט תיפתח. אכן, אנו מפעילים את מתח הנעילה על אלקטרודת הבקרה של הטריאק - "דוחפים" אותו, והאלקטרונים, כמו נוסעים שממהרים לעלות או לצאת, יזרמו דרך המכשיר בכיוון המוכתב על ידי הקוטביות של האנודה והקתודה.
מסקנה זו מאושרת על ידי מאפיין המתח הנוכחי של המכשיר (איור 3). זה מורכב משני עקומות זהות המסתובבות 180 ° ביחס זו לזו. צורתם תואמת את מאפייני המתח הנוכחי של הדינסטור, ואזורים במצב הלא-מוליך, כמו זה של הטריניסטור, ניתנים להתגברות בקלות אם מוחל מתח הדק על אלקטרודת הבקרה (קטעי שינוי של העקומות מוצגים על ידי קווים מנוקדים).
בשל הסימטריה של מאפיין המתח הנוכחי, התקן המוליכים למחצה החדש נקרא טיריסטור סימטרי (בקיצור - טריאק). זה נקרא לפעמים טריאק (מונח שמקורו באנגלית).
הטריאק ירש מקודמו, הת'יסטוריסט, את כל תכונותיו הטובות ביותר. אבל היתרון החשוב ביותר של החידוש הוא ששני מכשירי מוליכים למחצה נמצאים מייד במקרה שלו. שופט בעצמך. כדי לשלוט במעגל DC יש צורך בתיריסטור אחד, למעגל הזרם החלופי של המכשירים חייבים להיות שניים (מופעלים במקביל). ואם ניקח בחשבון שכל אחד מהם זקוק למקור נפרד של מתח נעילה, ויתרה מכך עליו להדליק את המכשיר בדיוק ברגע שינוי שלב הזרם, מתברר עד כמה קשה תהיה יחידת בקרה כזו. עבור הטריאק סוג הזרם לא משנה. די במכשיר אחד כזה עם מקור מתח נעילה, ומתקן בקרה אוניברסלי מוכן. ניתן להשתמש בו במעגל חשמל DC או AC.
הקשר ההדוק בין התיריסטור לטריאק הביא לכך שהמכשירים הללו היו הרבה במשותף. כך שהתכונות החשמליות של הטריאק מאופיינות באותם פרמטרים כמו התיריסטור. הם מסומנים באותה צורה - על ידי האותיות KU, מספר תלת ספרתי ומדד האותיות בסוף הייעוד. לפעמים טריאקים מוגדרים בצורה שונה במקצת - על ידי האותיות TC שמשמעותה "תיריסטור הוא סימטרי."
הייעוד הגרפי המקובל של טריאקים על דיאגרמות מעגלים מוצג באיור 4.
להכרות מעשית עם triacs, אנו נבחר מכשירים מסדרת KU208 - תיריסטורים סימטריים טריוד מהסוג p-p-p-p. סוגי המכשירים מסומנים על ידי מדדי האות בייעודם - A, B, C או G. המתח הקבוע שהטריאק עם האינדקס A יכול לעמוד בו כשהוא סגור הוא 100 וולט, B - 200 V, V - 300 V ו- G - 400 V. הפרמטרים הנותרים של התקנים אלה זהים: הזרם הישיר המקסימאלי במצב הפתוח הוא 5 A, זרם הדופק הוא 10 A, זרם הדליפה במצב הסגור הוא 5 mA, המתח בין הקתודה לאנודה במצב המוליך הוא -2 V, ערך מתח הנעילה באלקטרודה שליטה 5 וולט במהירות 160 מיליאמפר, מתפוגג על ידי הדיור המכשיר מוסמך 10 W, תדירות ההפעלה מקסימלית - 400 הרץ.
ועכשיו בואו נפנה למכשירי תאורה חשמליים. אין דבר קל יותר לנהל את עבודתו של אף אחד מהם. לחצתי, למשל, על מקש המתג - ובחדר נברשת נדלקת, לחצתי שוב - יצאה החוצה. אולם לעיתים, יתרון זה הופך באופן בלתי צפוי לחיסרון, במיוחד אם אתם רוצים להפוך את החדר שלכם לנעים, ליצור תחושת נוחות, ולשם כך חשוב כל כך לבחור את התאורה הנכונה. עכשיו, אם זוהר של המנורות השתנה בצורה חלקה ...
מסתבר שאין שום דבר בלתי אפשרי. זה הכרחי רק במקום מתג רגיל לחיבור מכשיר אלקטרוני השולט על בהירות המנורה. הפונקציות של הבקר, "מפקד" המנורות, במכשיר כזה מבצעות טריאק מוליכים למחצה.
אתה יכול לבנות מכשיר בקרה פשוט שיעזור לך לשלוט על בהירות זוהר של מנורת שולחן או נברשת, לשנות את הטמפרטורה של צלחת חמה או קצה של מלחם באמצעות המעגל שמוצג באיור 5.
איור. 5. תרשים סכמטי של הרגולטור
שנאי T1 ממיר את מתח החשמל של 220 V ל 12 - 25 V. הוא מתוקן על ידי בלוק הדיודה VD1-VD4 ומוזן לאלקטרודת הבקרה של ה- Triac VS1. הנגד R1 מגביל את הזרם של אלקטרודת הבקרה, ועוצמת מתח השליטה נשלטת על ידי נגן R2 משתנה.
איור. 6. דיאגרמות תזמון של מתח: א - ברשת; b - על אלקטרודת הבקרה של הטריאק, c - על העומס.
כדי להקל על הבנת פעולת המכשיר אנו בונים שלוש דיאגרמות זמן של מתחים: חשמל, באלקטרודת השליטה של הטריאק ובעומס (איור 6). לאחר חיבור ההתקן לרשת, מתח זרם חילופין של 220 וולט מסופק לכניסה שלו (איור 6 א). במקביל, מתח סינוסואידי שלילי מופעל על אלקטרודת הבקרה של ה- Triac VS1 (איור 66). ברגע בו ערכו עולה על מתח המיתוג, המכשיר ייפתח והזרם החשמלי יזרום בעומס.לאחר שערך מתח הבקרה הופך להיות נמוך מהסף, הטריאק נשאר פתוח בגלל העובדה שזרם העומס עולה על זרם ההחזקה של המכשיר. ברגע בו המתח בכניסה של הרגולטור משנה את הקוטביות שלו, הטריאק נסגר. לאחר מכן חוזרים על התהליך. לפיכך, למתח בעומס תהיה צורת מסור (איור 6 ג)
ככל שהמשרעת של מתח השליטה גדולה יותר, כך הטריאק יופעל מוקדם יותר ולכן דופק הזרם יהיה ארוך יותר בעומס. לעומת זאת, ככל שהמשרעת של אות הבקרה קטנה יותר, כך משך הדופק הזה קצר יותר. במיקום השמאלי הקיצוני של הנגד R2 המנוע המשתנה בהתאם לתרשים, העומס יספוג את "חלקי" הכוח המלאים. אם הרגולטור R2 מופנה בכיוון ההפוך, משרעת האות של הבקרה נמוכה מערך הסף, הטריאק יישאר במצב סגור והזרם לא יזרום בעומס.
קל לנחש כי המכשיר שלנו מסדיר את הכוח הנצרך בעומס ובכך משתנה בהירות המנורה או הטמפרטורה של גוף החימום.
אתה יכול להחיל את המרכיבים הבאים על המכשיר שלך. Triac KU208 עם האות B או G. בלוק דיודה KTs405 או KTs407 עם כל אינדקס אותיות, ארבעה מתאימים גם דיודה מוליכים למחצה סדרה D226, D237. נגן קבוע - MLT-0.25, משתנה - SPO-2 או כל הספק אחר שאינו פחות מ- 1 W. ХР1 - תקע רשת רגיל, שקע XS1. שנאי T1 מיועד למתח סלילה משני של 12-25 V.
אם אין שנאי מתאים, הכינו אותו בעצמכם. הליבה עשויה מפלטות Ш16, עובי ההגדרה 20 מ"מ, המתפתל I מכיל 3300 סיבובים של חוט PEL-1 0.1, והסלילה II מכילה 300 סיבובים של PEL-1 0.3.
מתג הפעלה - כל נתיך רשת, חייב להיות מתוכנן לזרם העומס המרבי.
הרגולטור מורכב בתיק פלסטיק. על הפאנל העליון מותקנים מתג למתג, נגן משתנה, בעל נתיך ושקע. בתחתית התיק מותקנים שנאי, בלוק דיודה וטריאק. הטריאק חייב להיות מצויד ברדיאטור המתפזר חום בעובי של 1-2 מ"מ ובשטח של לפחות 14 ס"מ. קדחו חור לחוט החשמל באחד מקירות הצד של המארז.
אין צורך להתאים את המכשיר, ועם התקנה ונכונה של חלקים ניתנים לשירות, הוא מתחיל לעבוד מייד לאחר שהוא מחובר לרשת.
באמצעות הרגולטור, אל תשכח על אמצעי זהירות בטיחות. אתה יכול לפתוח את הבית רק על ידי ניתוק חיבור היישום מהרשת!
ו 'יאנצב.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: