Tutkittuja yksinkertaisia ​​kolmivaiheisen vaiheen ohjauspiirejä

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Triac-vaiheen ohjauspiirissä triac laukaistaan ​​PÄÄLLÄ vain tietyille AC-puolisyklien osille, mikä saa kuorman toimimaan vain AC-aaltomuodon ajan. Tämä johtaa kuorman hallittuun virransyöttöön.

Triakkeja käytetään yleisesti kiinteän tilan releenä vaihtamaan suuritehoisia vaihtokuormia. Triakeissa on kuitenkin toinen erittäin hyödyllinen ominaisuus, joka sallii niiden käytön tehonsäätiminä tietyn kuorman hallitsemiseksi halutulla tietyllä tehotasolla.



Tämä toteutetaan periaatteessa muutamalla menetelmällä: vaiheen ohjaus ja nollajännitteen kytkentä.

Vaiheohjaussovellus soveltuu yleensä kuormille, kuten valon himmentimille, sähkömoottoreille, jännitteen ja virran säätötekniikoille.



Nollajännitekytkentä soveltuu paremmin lepoiskuille, kuten hehkulampuille, lämmittimille, juoteille, geysireille jne. Vaikka niitä voidaan ohjata myös vaiheenohjausmenetelmällä.

Kuinka triac-vaiheen hallinta toimii

Triac voidaan laukaista aktivoitavaksi sovelletun vaihtovirran puolisyklin missä tahansa osassa, ja se on edelleen johtavassa tilassa, kunnes vaihtovirran puolisykli on saavuttanut nollan ylityslinjan.

Tämä tarkoittaa, että kun triac laukaistaan ​​jokaisen vaihtovirran puolisyklin alussa, Triac kytkeytyy olennaisesti PÄÄLLE kuten ON / OFF-kytkin, kytkettynä päälle.

Oletetaan kuitenkin, että jos tätä liipaisusignaalia käytetään jossain AC-syklin aaltomuodon puolivälissä, Triacin annettaisiin toimia yksinkertaisesti tuon puolijakson jäljellä olevan jakson ajan.

Ja koska Triac aktivoituu vain puolen jakson ajan se vähentää suhteellisesti kuormalle syötettyä virtaa noin 50% (kuva 1).

Siten kuorman tehon määrää voitaisiin hallita millä tahansa halutulla tasolla pelkästään vaihtelemalla triac-liipaisupistettä AC-vaiheen aaltomuodossa. Näin vaiheen ohjaus toimii triacin avulla.

Light Dimmer -sovellus

TO vakio-himmenninpiiri on esitetty kuvassa 2 alla. Jokaisen vaihtovirran puolisyklin aikana 0,1 uf kondensaattori latautuu (ohjauspotentiometrin vastuksen kautta), kunnes sen pinoutien yli saavutetaan jännitetaso 30-32.

Tämän tason ympäri liipaisudiodi (diac) pakotetaan laukaisemaan, jolloin jännite kulkee liipaisimen läpi triac-portin kautta.

TO neonlamppu voidaan käyttää myös a diakoni samasta vastauksesta. Aika, jonka 0,1 uf kondensaattori käyttää latautumiseen diac: n laukaisukynnykseen, riippuu ohjauspotentiometrin vastuksen asetuksesta.

Oletetaan nyt, jos potentiometri Säädetään nollavastukseksi, jolloin kondensaattori latautuu välittömästi diac: n laukaisutasolle, mikä puolestaan ​​aiheuttaa johtumisen melkein koko AC-puolijakson ajan.

Toisaalta, kun potentiometri on säädetty siihen, suurin vastusarvo voi aiheuttaa kondensaattori ladata vain ampumistasolle, kunnes puolisykli on melkein saavuttanut loppupisteen. Tämä sallii

Triac johtaa vain hyvin lyhyen aikaa, kun AC-aaltomuoto kulkee puolisyklin lopun yli.

Vaikka yllä esitetty himmenninpiiri on todella helppo ja edullinen rakentaa, siihen sisältyy yksi merkittävä rajoitus - se ei salli kuorman tehon tasaista hallintaa nollasta maksimiin.

Kierrettäessä potentiometriä saatamme huomata, että kuormitusvirta nousee melko äkillisesti nollasta korkeammalle tasolle, josta sitä voidaan sitten käyttää sujuvasti ylemmällä tai alemmalla tasolla.

Jos verkkovirta katkaistaan ​​hetkeksi ja lampun valaistus laskee tämän 'hypätä' (hystereesi) tason alapuolelle, lamppu pysyy sammutettuna myös virran palautumisen jälkeen.

Kuinka vähentää hystereesiä

Tämä hystereesivaikutus voidaan huomattavasti laskea toteuttamalla suunnittelu, kuten alla olevassa piirissä kuvassa 3 on esitetty.

Korjaus: Vaihda RFI-kelalle 100 uF 100 uH: lla

Tämä piiri toimii hyvin a kotitalouksien himmennin . Kaikki osat voidaan asentaa seinäkytkinkortin takaosaan, ja jos kuormitus on alle 200 wattia, Triac voisi toimia ilman jäähdytyselementtiä.

Orkesteriesityksissä ja teattereissa käytetyissä valon himmentimissä tarvitaan käytännössä 100% hystereesiä, jotta lamppujen valaistus voidaan hallita tasaisesti. Tämä ominaisuus voidaan toteuttaa työskentelemällä alla olevassa kuvassa 4 esitetyn piirin kanssa.

Korjaus: Vaihda RFI-kelalle 100 uF 100 uH: lla

Triac Powerin valitseminen

Hehkulamput vetävät uskomattoman suuren virran sinä aikana, kun hehkulanka saavuttaa käyttölämpötilansa. Tämä kytke jännite päälle virta voi ylittää triacin nimellisvirran noin 10-12 kertaa.

Onneksi kotitalouksien hehkulamput pystyvät saavuttamaan käyttölämpötilansa vain muutamassa AC-jaksossa, ja Triac absorboi tämän lyhyen suuren virran jakson helposti ongelmitta.

Tilanne ei kuitenkaan välttämättä ole sama teatterivalaistusskenaarioissa, joissa isommat teholamput vaativat paljon kauemmin aikaa käyttölämpötilansa saavuttamiseksi. Tällaisissa sovelluksissa Triac on luokiteltava vähintään viisi kertaa tyypilliseen maksimikuormitukseen.

Jännitteen vaihtelu kolmivaiheisissa ohjauspiireissä

Kaikki toistaiseksi näytetyt triac-vaiheen ohjauspiirit ovat kaikki jännitteestä riippuvaisia ​​- eli niiden lähtöjännite vaihtelee vastauksena tulojännitteen muutoksiin. Tämä riippuvuus jännitteestä voitaisiin eliminoida käyttämällä zener-diodia, joka pystyy vakauttamaan ja pitämään jännitteen ajoituskondensaattorin läpi vakiona (kuva 4).

Tämä asetus auttaa ylläpitämään käytännössä jatkuvaa lähtöä riippumatta merkittävistä vaihteluista verkkovirran AC-tulojännitteessä. Sitä esiintyy säännöllisesti valokuva- ja muissa sovelluksissa, joissa erittäin vakaa ja kiinteä valotaso on välttämätöntä.

Loistelamppujen ohjaus

Viitaten kaikkiin tähän mennessä selitettyihin vaiheenohjauspiireihin, hehkulamppuja voitiin manipuloida ilman mitään muutoksia nykyiseen kodin valaistusjärjestelmään.

Himmentävät loistelamput voivat olla myös mahdollisia tällaisen triac-vaiheen ohjauksen avulla. Kun halogeenilampun ulkolämpötila laskee alle 2500 asteeseen, regeneroituva halogeenisykli ei toimi.

Tämä voi aiheuttaa hehkulangan volframin kertymisen lampun seinän yli, mikä vähentää hehkulangan käyttöikää ja myös rajoittaa valaistuksen siirtymistä lasin läpi. Säätö, jota käytetään usein joidenkin edellä tarkasteltujen piirien ohella, on esitetty kuviossa 5

Tämä asetus kytkee lamput päälle pimeyden tullessa ja sammuttaa ne taas aamunkoitteessa. Valosolun on tarpeen nähdä ympäröivä valo, mutta se on suojattava ohjattavalta lampulta.

Moottorin nopeuden säätö

Triac vaihe -ohjauksen avulla voit myös säätää sähkömoottoreiden nopeus . Sarjakytkettyjen moottoreiden yleistä tyyppiä voitaisiin hallita piireillä, aivan kuten ne, joita käytetään kevyesti himmentämiseen.

Luotettavan kommutaation takaamiseksi kondensaattori ja sarjaresistanssi on kuitenkin kytkettävä rinnakkain Triacin yli (kuva 6).

Tämän asetuksen avulla moottorin nopeus voi vaihdella kuormituksen ja syöttöjännitteen muutosten mukaan,

Sovelluksissa, jotka eivät ole kriittisiä (esimerkiksi puhaltimen nopeuden säätö), joissa kuorma on kiinteä tietyllä nopeudella, piiri ei vaadi muutoksia.

Moottorin nopeus, joka tavallisesti pidetään ennalta ohjelmoituna vakiona myös kuormitusolosuhteiden muuttuessa, näyttää olevan hyödyllinen ominaisuus sähkötyökaluille, laboratoriosekoittimille, kelloseppien sorvipyörien pyörille jne. Tämän 'kuorman tunnistavan' ominaisuuden saavuttamiseksi , SCR sisältyy yleensä puoliaaltojärjestelyyn (kuva 7).

Piiri toimii melko hyvin rajoitetusti moottorin nopeusalue vaikka se voi olla altis hitaille hikkaille ja puoliaallon toimintasääntö estää vakiintuneen toiminnan huomattavasti yli 50%: n nopeusalueen. Kuorman tunnistava vaiheen ohjauspiiri, jossa Triac tuottaa täydellisen nollan ja maksimin hallinnan, näkyy kuvassa 8.

Induktiomoottorin nopeuden säätäminen

Induktiomoottorit nopeutta voidaan säätää myös Triacsilla, vaikka saatat kohdata muutamia vaikeuksia varsinkin jos kyseessä on jaettu vaihe tai kondensaattorin käynnistysmoottorit. Normaalisti induktiomoottoreita voidaan ohjata täyden ja puolinopeuden välillä, koska niitä ei ole 100% kuormitettu.

Moottorin lämpötilaa voitaisiin käyttää melko luotettavana vertailukohtana. Lämpötilan ei tulisi koskaan ylittää valmistajan vaatimuksia millä tahansa nopeudella.

Jälleen kerran voidaan käyttää yllä kuvassa 6 esitettyä parannettua valon himmentimen piiriä, mutta kuorma on kytkettävä vaihtoehtoiseen paikkaan, kuten katkoviivat osoittavat

Vaihteleva muuntajajännite vaiheenohjauksen avulla

Edellä selitettyä virtapiiriä voitaisiin myös käyttää säätämään jännitettä muuntajan ensiöpuolen käämissä siten, että saadaan vaihtelevan nopeuden toissijainen lähtö.

Tätä mallia käytettiin erilaisissa mikroskooppilamppuohjaimissa. Vaihteleva nollasarja on annettu vaihtamalla 47K-vastus 100k-potentiometrillä.

Lämmityskuormien hallinta

Tähän asti käsiteltyjä erilaisia ​​Triac-vaiheenohjauspiirejä voidaan soveltaa lämmitystyyppisten kuormitussovellusten kanssa, vaikka ohjattava kuorman lämpötila saattaa muuttua vaihtovirran tulojännitteessä ja ympäröivässä lämpötilassa. Piiri, joka kompensoi tällaiset vaihtelevat parametrit, on esitetty kuvassa 10.

Hypoteettisesti tämä piiri voisi pitää lämpötilan vakiintuneena 1%: iin ennalta määrätystä pisteestä riippumatta vaihtovirtajännitteen muutoksista +/- 10%. Tarkka yleinen suorituskyky voidaan määrittää sen järjestelmän rakenteen ja rakenteen avulla, jossa ohjainta käytetään.

Tämä piiri tuottaa suhteellisen ohjauksen, mikä tarkoittaa, että lämmityskuormalle annetaan kokonaisteho, kun kuorma alkaa lämmetä, sitten jossain puolivälissä teho laskee mittauksella, joka on verrannollinen lämpötilan todellisen lämpötilan eroon. kuorma ja suunniteltu kuormituksen lämpötila.

Suhteellinen alue vaihtelee vahvistusohjauksen avulla. Piiri on yksinkertainen mutta tehokas, mutta siihen kuuluu yksi merkittävä haittapuoli, joka rajoittaa sen käytön periaatteessa kevyempiin kuormiin. Tämä kysymys koskee triakvaiheen pilkkomisen aiheuttamia raskaita radiohäiriöitä.

Radiotaajuushäiriöt vaiheenohjausjärjestelmissä

Kaikki triac-vaiheenohjauslaitteet käynnistävät valtavia määriä radiotaajuushäiriöitä (radiotaajuushäiriöt tai RFI). Tämä tapahtuu pohjimmiltaan matalilla ja kohtuullisilla taajuuksilla.

Radiotaajuuksien säteilyä imevät voimakkaasti kaikki lähellä olevat keskiaaltoradiot ja jopa äänilaitteet ja vahvistimet, mikä tuottaa ärsyttävää kovaa soittoääntä.

Tämä RFI voi vaikuttaa myös tutkimuslaboratorion laitteisiin, erityisesti pH-mittareihin, mikä johtaa tietokoneiden ja muiden vastaavien herkkien elektronisten laitteiden arvaamattomaan toimintaan.

Mahdollinen korjaustoimenpide RFI: n vähentämiseksi on lisätä RF-induktori sarjaan voimajohdon kanssa (piireissä merkitty L1: llä). Asianmukaisesti mitoitettu rikastin voitaisiin rakentaa kiertämällä 40-50 kierrosta superemaloitua kuparilangaa pienen ferriittitangon tai minkä tahansa ferriittisydämen päälle.

Tämä voi aiheuttaa noin induktanssin. 100 uH tukahduttaa RFI-värähtelyt suuressa määrin. Lisääntyneen vaimennuksen vuoksi voi olla välttämätöntä maksimoida käännösten lukumäärä niin suureksi kuin mahdollista tai induktanssit enintään 5 H.

RF-rikastimen haitta

Tämän tyyppisen RF-kelapohjaisen triac-vaiheen ohjauspiirin kaatuminen on se, että kuorman teho on otettava huomioon rikastinkaapelin paksuuden mukaan. Jotta kuorman on tarkoitus olla kilowattialueella, RF-rikastinkaapelin on oltava riittävän paksu, jolloin kelan koko kasvaa merkittävästi ja iso.

Radiotaajuinen kohina on verrannollinen kuorman tehoon, joten suuremmat kuormat voivat aiheuttaa suurempia radiotaajuusemissioita, mikä vaatii parempaa vaimennuspiiriä.

Tämä ongelma ei välttämättä ole yhtä vakava induktiiviset kuormat kuten sähkömoottorit, koska tällaisissa tapauksissa kuormakäämitys vaimentaa itse RFI: tä. Triac Phase -ohjaukseen liittyy myös lisäkysymys - se on kuormitustehokerroin.

Kuormitustehokerroin voi vaikuttaa negatiivisesti, ja se on asia, johon virtalähteen säätimet suhtautuvat melko vakavasti.




Edellinen: LM10 Op Amp -sovelluspiirit - Toimii 1,1 V: n kanssa Seuraava: Sine-kosini-aaltomuodon generaattorin piiri