Przełączanie napięcia sieciowego za pomocą triaków. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zegary, timery, przekaźniki, przełączniki obciążenia

 Komentarze do artykułu

W amatorskiej praktyce radiowej dość często mamy do czynienia z problemem załączenia napięcia sieciowego prądu przemiennego. Wcześniej do włączania i wyłączania obciążenia sieciowego używano przekaźników elektromagnetycznych, ale czas pokazał, że nie jest to najbardziej niezawodna metoda: styki przekaźnika są bardzo podatne na zużycie, szczególnie w przypadku stosowania w obwodach prądu przemiennego i zwłaszcza przy obciążeniu indukcyjnym . Ponadto, aby włączyć potężne odbiorniki, potrzebne są duże przekaźniki ze znacznym prądem sterującym w uzwojeniu.

Na szczęście nowoczesna baza elementów pozwala na zastosowanie wyłącznie urządzeń półprzewodnikowych, bez stosowania urządzeń elektromechanicznych. Dlatego bardzo wygodne jest przełączanie różnych obciążeń sieciowych za pomocą triaków. Te urządzenia półprzewodnikowe umożliwiają pod wpływem mocy sterujących rzędu 40-50 mW przełączanie obciążenia sieci do kilkudziesięciu kilowatów (w zależności od rodzaju urządzenia). Następnie rozważymy najwygodniejsze rozwiązania obwodów do sterowania triakami. Ogólne zasady sterowania triakiem są w przybliżeniu takie same jak w przypadku konwencjonalnych tyrystorów: jeśli prąd stały o natężeniu od kilku do kilkudziesięciu miliamperów przepływa przez elektrodę sterującą do katody tyrystora, to gdy tylko różnica potencjałów wynosi około 1.2- Pomiędzy anodą a katodą tyrystora powstaje napięcie 1.5 V, otwiera się i pozostaje w stanie otwartym, dopóki przepływający przez niego prąd nie spadnie prawie do zera (dokładniej do prądu trzymania).

Nieco trudniej jest otworzyć triak, ponieważ polaryzacja napięcia sterującego względem „katody” (niepodłączonej do korpusu wyjściowego) musi być taka sama jak polaryzacja napięcia na anodzie (korpusie) urządzenie. W rezultacie, jeśli triak jest używany do przełączania zmiennego napięcia sieciowego, wówczas urządzenie sterujące musi być w stanie wytworzyć zmienne napięcie sterujące, co jest dość problematyczne w przypadku stosowania urządzeń sterujących w logicznych układach scalonych. Jednym z rozwiązań tego problemu jest zastosowanie transoptora. Prąd przez diodę transoptorową może płynąć przez cały czas w tym samym kierunku, a kierunek prądu przez fotorezystor będzie się zmieniać z każdym półcyklem napięcia sieciowego, zapewniając otwarcie triaka. Jeśli transoptorem jest dioda lub tranzystor, wówczas do sterowania jednym triakiem należy użyć dwóch z nich.

Rys.1. Sterowanie triakiem za pomocą transoptora

Nie mogę nie wspomnieć również o optotyrystorach. W jednym przypadku jest tyrystor i dioda LED. Ale niestety z jakiegoś powodu nie produkują optrosimistorów, ale w rzeczywistości jest to „burżuazyjny” przekaźnik półprzewodnikowy - idealne urządzenie do przełączania napięcia sieciowego. Zatem za pomocą optotyrystorów można dość łatwo przełączać napięcie sieciowe (ryc. 2)

Rys.2. Przełączanie napięcia sieciowego za pomocą tyrystorów optycznych

Triakiem można sterować także impulsowo: napięcie sterujące występuje na elektrodzie sterującej jedynie przez 5-50 μs, w tym momencie napięcie sieciowe zaczyna rosnąć po przejściu przez 0. Ponadto poprzez zmianę położenia czasowego impulsu sterującego w ciągu 0-10 ms względem początku każdego półcyklu moc można regulować w zależności od obciążenia w zakresie od 100 do 0 procent. Sterowanie impulsowe pozwala również na oszczędniejsze wykorzystanie urządzenia sterującego, a zastosowanie transformatorów impulsowych umożliwi także galwaniczną izolację sieci od urządzenia sterującego. Zastosowanie transformatorów ma jeszcze jedną zaletę: w wyniku przepięć samoindukcji pod wpływem impulsu jednobiegunowego powstaje krótki pakiet szybko tłumionych, naturalnie różnobiegunowych oscylacji, które z łatwością otwierają dowolny triak. Jeżeli projektowane urządzenie nie jest przeznaczone do regulacji mocy, a ma jedynie załączać/wyłączać obciążenie sieci, wówczas impulsy sterujące mogą nie być zsynchronizowane z przejściem napięcia sieciowego przez 0.

Wystarczy dostarczyć je do elektrody sterującej triaka z wystarczająco dużą częstotliwością, aby w najbardziej niesprzyjających warunkach napięcie na zamkniętym triaku nie miało czasu wzrosnąć do więcej niż kilku woltów przed impulsem sterującym przybywa. Co dziwne, przy tej metodzie sterowania poziom zakłóceń wprowadzanych do sieci jest znacznie mniejszy niż przy sterowaniu zsynchronizowanym. Praktyczny schemat wyłącznika napięcia sieciowego, w którym zastosowano opisaną powyżej zasadę, pokazano na rys. 3.

Rys.3. Schemat ideowy przełącznika triakowego ze sterowaniem impulsowym

Transformator T1 jest wykonany na pierścieniu ferrytowym o średnicy 1000-2000 NM K10X6X4 i zawiera dwa identyczne uzwojenia po około 50 zwojów każde. Drut do nawijania w izolacji emaliowanej o średnicy 0,1-0,2 mm. Wzajemna izolacja uzwojeń jest bardzo dokładna! Fazowanie uzwojeń jest obojętne, ponieważ dzięki diodzie VD2 na uzwojeniu wtórnym indukowane są impulsy wielobiegunowe. Dobierając rezystor R2 regulujesz czas trwania impulsu sterującego. Im jest mniejszy, tym niższy pobór prądu przez urządzenie sterujące, ale przy bardzo krótkim impulsie nie wszystkie tyrystory mają czas na otwarcie, dlatego jeśli potrzebna jest zwiększona wydajność, należy wybrać R2 na granicy wyraźnego otwarcia triaka. Istnieje możliwość zmniejszenia prądu pobieranego przez układ sterowania do poziomu poniżej 10 mA, co jest bardzo wygodne w przypadku stosowania zasilaczy ze statecznikiem pojemnościowym.

Korzystając z obwodu sterującego pokazanego na ryc. 3, obciążenie sieci można włączyć za pomocą pary konwencjonalnych tyrystorów, wystarczy uzupełnić transformator o inne podobne uzwojenie i zastąpić triak tyrystorami, jak na ryc. 4. Można też zastosować jeden tyrystor, ale uwzględnij go w przekątnej mostka diodowego o odpowiedniej mocy.

Rys.4. Wymiana triaka

Obecnie radioamatorzy mają dostęp do wielu komponentów elektronicznych wyprodukowanych za granicą. Są wśród nich także triaki, które doskonale sprawdzają się przy włączaniu/wyłączaniu obciążeń sieciowych. Najbardziej dostępne i powszechne są dziś triaki firmy Philips, typy BT134-500 i BT136-500. Urządzenia te wykonane są w plastikowych obudowach: BT134 - jak tranzystory KT815, ale bez otworu i BT136 - jak tranzystory KT805, z kołnierzem montażowym.

Według sprzedawców BT134 jest przeznaczony na prąd 6A, a BT136 - 12A, ale na wielu stronach widać, że oba triaki są zaprojektowane na prąd nie większy niż 4A i wytrzymują napięcie 500 V w stanie zamkniętym. Niestety autorowi nie udało się przejrzeć dokumentacji ze strony Philipsa, ponieważ wszystkie dokumenty są w formacie PDF i nie ma przeglądarki najnowszych wersji pod DOS-em. Charakterystyczną cechą tych triaków są nie tyle ich małe rozmiary (krajowe TS106-10-... w plastiku mają takie same obudowy), ale sposób ich sterowania: te triaki są otwierane przez napięcie sterujące o ujemnej polaryzacji względem do „katody” w dowolnym kierunku prądu przez triak. A to pozwala zrezygnować ze stosowania transoptorów i dopasowujących transformatorów impulsowych.

Praktyczny obwód wyłącznika wraz z zasilaczem kondensatorowym pokazano na rys. 5.

Rys.5. Schemat ideowy wyłącznika z wykorzystaniem importowanych triaków

Pobór prądu urządzenia sterującego w stanie wyłączonym wynosi 1.2 mA, a w stanie włączonym 5 mA, co umożliwiło zastosowanie w zasilaniu bardzo małego kondensatora 0,2 μF 400 V. Urządzenie (Rys. 5) jest właściwie podstawą wielu urządzeń elektronicznych, ponieważ na trzech wolnych elementach logicznych DD1 można złożyć wiele ciekawych rzeczy. Na ryc. 6(a) przedstawia schemat działania lampy błyskowej, 6(b) - fotoprzekaźnik, 6(c) - automatyczne urządzenie włączające/wyłączające pompę po zetknięciu czujnika E1 z powierzchnią wody, 6(d) - a przekaźnik czasowy. Zaimplementowanie przełącznika dotykowego jest dość łatwe (ryc. 7).

Rys.6. Wzory na elementach logicznych IC K561TL1

Rys.7. Schemat ideowy przełącznika dotykowego

To prawda, że ​​​​budując generatory na elementach logicznych, przy stosowaniu sygnalizacji świetlnej pobór prądu może wzrosnąć, a wtedy konieczne będzie zwiększenie pojemności C1. Wybór wymaganej pojemności jest dość prosty: we wszystkich trybach pracy urządzenia prąd mierzony jest przez diodę Zenera, powinien wynosić co najmniej 1-2 mA i nie więcej niż 30 mA. Najczęściej stosowana pojemność C1 wynosi 0.47 lub 0.68 uF * 400 V. Moc obciążenia przełączanego przez omawiane w tym artykule urządzenia zależy wyłącznie od rodzaju triaka (tyrystorów) i grubości drutów :-) patrz tabela 1.

Tabela 1. Dopuszczalna moc obciążenia dla różnych typów triaków i tyrystorów

W tabeli podane są także przybliżone wymiary radiatorów. Ogólnie rzecz biorąc, biorąc pod uwagę spadek napięcia na otwartym triaku, który wynosi około 1 V, możemy założyć, że moc wydzielana przez triak jest liczbowo równa przepływającemu przez niego prądowi. Aby rozproszyć taką moc, potrzebny jest radiator o powierzchni takiej samej jak płyta kwadratowa, o boku liczbowo równym w centymetrach wydzielanej mocy. W artykule nie podano danych i schematów dotyczących zastosowania triaków KU208G. Nie jest to przypadkowe, ponieważ te triaki wykazały najgorszą wydajność i nie działały niezawodnie w żadnym urządzeniu.

Wiele próbek KU208G z różnych lat produkcji miało niedopuszczalnie wysoki prąd w stanie zamkniętym, a po długim przebywaniu pod napięciem, to właśnie w stanie zamkniętym bardzo się nagrzały i wtedy nastąpiła awaria. Może trzeba je w jakiś specjalny sposób włączyć?

Uważam również za swój obowiązek przypominanie radioamatorom o bezpieczeństwie elektrycznym, ponieważ wiele z powyższych obwodów ma połączenie galwaniczne z siecią! Nie ryzykuj i nie odłączaj urządzeń przed wejściem do nich za pomocą lutownicy.

literatura

1. Zamiatin V. Tyrystory // Aby pomóc radioamatorowi: Kolekcja. Kwestia. 110 ust. 49
2. semiconductors.philips.com/acrobat/datasheets/BT134_SERIES_1.pdf

Autor: Andrey Shary

Zobacz inne artykuły Sekcja Zegary, timery, przekaźniki, przełączniki obciążenia.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt 06.05.2024

Dźwięki, które otaczają nas we współczesnych miastach, stają się coraz bardziej przeszywające. Jednak niewiele osób myśli o tym, jak ten hałas wpływa na świat zwierząt, zwłaszcza na tak delikatne stworzenia, jak pisklęta, które nie wykluły się jeszcze z jaj. Najnowsze badania rzucają światło na tę kwestię, wskazując na poważne konsekwencje dla ich rozwoju i przetrwania. Naukowcy odkryli, że narażenie piskląt zebry rombowatej na hałas uliczny może spowodować poważne zakłócenia w ich rozwoju. Eksperymenty wykazały, że zanieczyszczenie hałasem może znacznie opóźnić wykluwanie się piskląt, a pisklęta, które się wykluwają, borykają się z szeregiem problemów zdrowotnych. Naukowcy odkryli również, że negatywne skutki zanieczyszczenia hałasem rozciągają się na dorosłe ptaki. Zmniejszone szanse na rozrodczość i zmniejszona płodność wskazują na długoterminowe skutki, jakie hałas drogowy wywiera na dziką przyrodę. Wyniki badania podkreślają taką potrzebę ... >>

Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

W świecie nowoczesnych technologii audio producenci dążą nie tylko do nienagannej jakości dźwięku, ale także do łączenia funkcjonalności z estetyką. Jednym z najnowszych innowacyjnych kroków w tym kierunku jest nowy bezprzewodowy system głośników Samsung Music Frame HW-LS60D, zaprezentowany podczas wydarzenia World of Samsung 2024. Samsung HW-LS60D to coś więcej niż tylko system głośników, to sztuka dźwięku w stylu ramki. Połączenie 6-głośnikowego systemu z obsługą Dolby Atmos i stylowej konstrukcji ramki na zdjęcia sprawia, że ​​produkt ten będzie idealnym dodatkiem do każdego wnętrza. Nowa ramka Samsung Music Frame jest wyposażona w zaawansowane technologie, w tym Adaptive Audio zapewniający wyraźne dialogi na każdym poziomie głośności oraz automatyczną optymalizację pomieszczenia w celu uzyskania bogatej reprodukcji dźwięku. Dzięki obsłudze połączeń Spotify, Tidal Hi-Fi i Bluetooth 5.2, a także integracji inteligentnego asystenta, ten głośnik jest gotowy, aby zaspokoić Twoje ... >>

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Przełączniki audio DALLAS SEMICONDUCTOR-MAXIM 18.03.2006 Przełączniki audio MAX4910, MAX4911, MAX4912 firmy DALLAS SEMICONDUCTOR-MAXIM mają bardzo niską rezystancję w stanie włączenia (0 oma). Na jeden układ scalony są 4 przełączniki, ale w MAX4910 i MAX4912 przełączniki są sterowane parami (dwa sygnały sterujące), podczas gdy w MAX4911 wszystkie 4 przełączniki są sterowane jednym sygnałem. Napięcie zasilania wynosi od +1 do +8 V, a dolna granica przełączanego napięcia wynosi +5pit-5 V. Zniekształcenia harmoniczne sygnału audio wynoszą tylko 11%. Wióry dostępne są w opakowaniach TQFN-5 5 o wymiarach 0x05 mm.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Załamanie światła w kawie

▪ Lustrzanka Nikon D7200

▪ Spis genetyczny Estończyków

▪ Wydajny mechanizm archiwizacji danych

▪ pszczoła wymiana ciepła

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Detektory natężenia pola. Wybór artykułu

▪ artykuł Twoja żałobna praca nie pójdzie na marne. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jak długo najniebezpieczniejsze opady w strefie Czarnobyla zmniejszą się o połowę? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł o estragonie. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Pomiar wielkości elektrycznych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Ładowarka z dyskretnym ustawieniem prądu ładowania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024