Un triac este un dispozitiv semiconductor utilizat ca o cheie electronică în circuitele de comutare a circuitelor de curent alternativ. Fiecare dintre tipurile de chei electrice are propriile avantaje, dezavantaje și domeniu de aplicare. Cele mai simple chei mecanice sunt întrerupătoarele și comutatoarele. Acestea sunt utilizate atunci când este necesară comutarea manuală a unuia sau mai multor grupuri de contacte.
Tabel de conținut:
Cuprins
Chei electromecanice
Diferite tipuri de chei sunt utilizate pentru comutarea în circuitele electrice:
- mecanice;
- electromecanice;
- electronice.
Grupul electromecanic include relee sau contactoare. Închiderea și deschiderea contactelor este controlată de un electromagnet. Bobinei electromagnetului i se aplică o tensiune de control, care poate fi de curent continuu sau alternativ. Contactele mecanice ale releului pot comuta aproape orice curent. Rezistența perechii de contacte este neglijabilă și nu există practic nicio cădere de tensiune între contacte. Nu există pierderi de putere la comutarea sarcinilor, deși există pierderi pentru alimentarea bobinei de comandă.
Un avantaj imens al contactoarelor este că circuitele de sarcină și de comandă sunt izolate electric.
Există, de asemenea, multe dezavantaje:
- Număr limitat de operații de comutare. Uzura contactelor;
- Arcul electric la deschidere — scânteierea contactelor. Duce la eroziune electrică și este inadmisibil în medii explozive;
- Viteza redusă de funcționare.
Atunci când utilizarea contactoarelor este imposibilă sau nepotrivită, se utilizează chei electronice.
Cel mai probabil, veți fi informații utile despre cum să alegeți un stabilizator de tensiune 220 volți.
Chei electronice
În prezent, sunt utilizate următoarele tipuri :
- Chei pe tranzistori bipolari;
- Chei pe tranzistori cu efect de câmp;
- Chei pe diode controlate — tiristoare;
- Chei pe diode controlate simetric — triacuri.
Să analizăm în detaliu fiecare tip:
Tranzistoare
Cea mai simplă cheie electronică este tranzistorul bipolar. După cum știți, un tranzistor bipolar are o structură n-p-n sau p-n-p cu două joncțiuni p-n și trei terminale: emitor, bază și colector.
Dacă nu există curent de bază, curentul de colector este zero. Tranzistorul este în stare de deconectare. Aceasta corespunde stării de circuit deschis.
Dacă se aplică suficient curent la bază, tranzistorul va intra în saturație și tensiunea colectorului va fi aproape de zero, indiferent de curentul colectorului. Aceasta corespunde stării închise.
Înainte de apariția tranzistoarelor cu efect de câmp, cheile tranzistoarelor bipolare erau baza tuturor circuitelor semiconductoare .
În tranzistoarele cu efect de câmp, între pinii de drenă și sursă există un canal conductiv de tip n sau p. Un electrod de control, poarta, este conectat la acest canal prin intermediul unui strat de oxid dielectric. Prin modificarea tensiunii porții, lățimea canalului conductiv poate fi influențată și, prin urmare, conductivitatea acestuia poate fi modificată. Prin controlul porții, cheia poate fi comutată în stare deschisă și închisă.
Cheile cu tranzistor cu efect de câmp sunt superioare cheilor bipolare în ceea ce privește viteza, deoarece tranzistoarele bipolare ies lent din modul de saturație.
Astăzi, toate computerele, smartphone-urile și alte gadget-uri sunt construite pe tranzistoare MOS complementare (adică multipolare). Tranzistoarele cu efect de câmp de mare putere sunt, de asemenea, utilizate în electronica de putere de mare viteză.
Tiristoare
Dacă adăugați o altă joncțiune p-n la structura unui tranzistor bipolar, puteți obține un dispozitiv cu proprietăți foarte interesante — o diodă controlată sau un tiristor.
Un tiristor este un dispozitiv semiconductor cu o structură p-n-p-n sau n-p-n-p. Acesta are trei sau mai rar patru conductoare. Conductorul conectat la stratul p exterior se numește anod, iar conductorul conectat la stratul n exterior se numește catod. Electrodul de comandă, numit bază, este conectat la unul dintre straturile interioare, de obicei cel adiacent catodului. Un tiristor poate avea și două baze, dar acest lucru nu este fundamental.
Această structură este echivalentă cu conectarea a două, tranzistoare cu tipuri de conductivitate diferite, prezentate în figura .
Acestea sunt două chei de tranzistor întoarse una spre cealaltă. Baza fiecărui tranzistor este conectată la colectorul celuilalt. Acest circuit seamănă cu un declanșator, un element de memorie. Dacă un curent de deblocare este aplicat bazei, tiristorul se va deschide, dar din cauza efectului de memorie va rămâne în această stare până când curentul care îl traversează este redus practic la zero.
Tiristorul are o caracteristică volt-ampermetru foarte neobișnuită. Aceasta are o formă de S.
Caracteristica arată dependența curentului prin tiristor de tensiunea dintre anod și catod la diferite valori ale curentului de bază IG. Tensiunea Vbo corespunde tensiunii de pornire a tiristorului. Vbr corespunde tensiunii de cedare.
Dacă curentul de bază este suficient de mare, tiristorul se comportă ca o diodă. Uneori, tiristorul este denumit diodă controlată, ceea ce corespunde denumirii sale grafice din scheme. Un tiristor conduce curentul într-un singur sens.
Principiul de funcționare al unui triac
Un triac este un dispozitiv a cărui structură corespunde la două tiristoare cu conductivități diferite conectate în paralel. Acest lucru poate fi văzut în mod clar din denumirea lor grafică.
Spre deosebire de tiristor, caracteristica volt-ampermetru este simetrică.
Triac-ul conduce curentul în ambele sensuri, spre deosebire de tiristor. În rest, comportamentul său este similar.
La fel ca tiristorul, triac-ul este o cheie electronică controlată de curent, la fel ca cheia cu tranzistor, dar, spre deosebire de cheia cu tranzistor, triac-ul (și tiristorul) rămâne în stare deschisă chiar și după ce semnalul de control este eliminat, atâta timp cât curentul care îl traversează depășește o anumită valoare minimă numită curent de menținere.
Dinistoarele ca tip de triacuri
Dacă intrarea de control a triacului nu este utilizată, triacul devine un dinistor. Caracteristica unui dinistor este aceeași cu cea a unui triac la Ig = 0.
Dinistorul se comportă ca un descărcător. Dacă tensiunea la bornele descărcătorului depășește tensiunea de rupere, acesta începe să treacă curent și rămâne deschis până când curentul este sub pragul de menținere sau până când polaritatea tensiunii este inversată. Dinistoarele sunt adesea utilizate pentru a controla comutatoarele triac.
Simbolul grafic al dinistorului în diagramele de cablare poate varia .
Principiul controlului puterii de fază
Principala aplicație a triacurilor este reglarea puterii în circuitele de curent alternativ. Astfel de regulatoare utilizează principiul reglării fazelor. Principiul constă în faptul că cheia deconectează sarcina pentru o anumită fracțiune a unei semiperioade a curentului sinusoidal de rețea.
Ca rezultat, un curent sinusoidal redus este transmis către sarcină. Prin modificarea duratei stării deschise a cheii, este posibil să se controleze cantitatea de putere și valoarea efectivă a tensiunii pe sarcină.
Astfel de scheme sunt utilizate în regulatoarele de luminozitate ale lămpilor cu incandescență — dimmere, regulatoare de putere pentru dispozitive de încălzire, circuite de pornire ușoară pentru motoare electrice.
Diagrama regulatoarelor de putere pe triac
Cel mai simplu circuit al regulatorului triac este prezentat mai jos. Capacitatea C1 este încărcată prin intermediul rezistențelor R1 și R2.
Când tensiunea pe capacitate atinge valoarea tensiunii de deschidere a dinistorului, se aplică un curent de deblocare la intrarea de comandă a triacului prin intermediul dinistorului deschis, triacul se deschide și rămâne deschis până la sfârșitul semiperioadei. Între timp, capacitatea este descărcată prin intermediul dinistorului deschis și al bazei triacului. Tensiunea la bornele condensatorului scade și dinistorul se închide.
La a doua semiperioadă totul se repetă. Prin modificarea rezistenței R1, este posibilă modificarea ratei de încărcare a capacității și, în consecință, a momentului de declanșare a dinistorului și de deschidere a cheii.
Verificarea cu un multimetru
Există suficiente sfaturi pe Internet cu privire la modul de verificare a capacității de funcționare a triacului cu un multimetru. Noi credem că este imposibil să verificați triacul cu un multimetru.
Cel mai probabil, curentul unui multimetru în modul de apelare sau de măsurare a rezistenței nu este suficient nici pentru curentul de control, nici pentru curentul de menținere. Un tester poate verifica doar defectarea joncțiunilor p-n. O joncțiune defectă funcționează ca o diodă și prezintă o rezistență ridicată într-o direcție și o rezistență scăzută în cealaltă.
Pentru a testa complet un triac, este necesar să construiți cel puțin un circuit de testare simplu. Cel puțin pe baterii și becuri. Dacă ați citit cu atenție acest articol, informațiile vor fi suficiente pentru a conecta triacul conform acestui circuit pentru a verifica performanța acestuia.
