S'han explorat circuits senzills de control de fase Triac

En un circuit de control de fase triac, el triac s’activa només per a parts específiques dels semicicles de corrent altern, fent que la càrrega només funcioni durant aquest període de la forma d’ona de corrent altern. Això es tradueix en un subministrament controlat d’energia a la càrrega.

Els triacs s’utilitzen popularment com a substitució d’estats sòlids del relé per canviar càrregues de CA de gran potència. Tanmateix, hi ha una altra característica molt útil dels triacs que permet utilitzar-los com a controladors de potència per controlar una càrrega determinada als nivells de potència específics desitjats.

Això s’implementa bàsicament mitjançant un parell de mètodes: control de fase i commutació de zero tensió.

L’aplicació de control de fase normalment és adequada per a càrregues com reguladors de llum, motors elèctrics, tècniques de regulació de tensió i corrent.

El canvi de tensió zero és més adequat per a càrregues reparadores com ara làmpades incandescents, escalfadors, soldadors, guèisers, etc. Tot i que també es poden controlar mitjançant el mètode de control de fase.

Com funciona el control de fase del triac

Un Triac es podria activar en qualsevol porció d’un mig cicle de CA aplicat i continuarà en mode de conducció fins que el mig cicle de CA hagi assolit la línia de pas zero.

Això vol dir que, quan s’inicia un triac a l’inici de cada mig cicle de corrent altern, el Triac s’encendria essencialment de la mateixa manera que un commutador ON / OFF, activat.

Tanmateix, suposem que si aquest senyal de desencadenament s’utilitza en algun lloc a mig camí de la forma d’ona del cicle de corrent altern, es permetria que el Triac condueixi simplement durant el període sobrant d’aquest mig cicle.

I perquè el El triac s’activa només durant la meitat del període, redueix proporcionalment la potència subministrada a la càrrega aproximadament un 50% (Fig. 1).

Per tant, la quantitat de potència de la càrrega es podria controlar a qualsevol nivell desitjat, simplement variant el punt d'activació del triac a la forma d'ona de fase AC. Així funciona el control de fase mitjançant un triac.

Aplicació de regulador de llum

A circuit estàndard de regulació de la llum es presenta a la figura 2 a continuació. Al llarg de cada mig cicle alternatiu, el condensador de 0,1 µf es carrega (a través de la resistència del potenciòmetre de control) fins que s’arriba a un nivell de tensió de 30-32 a través dels seus pinouts.

Al voltant d’aquest nivell, el díode gallet (diac) es veu obligat a disparar provocant que el voltatge passi el gallet per la porta del triac.

A llum de neó també es pot emprar en lloc d'un diaca per la mateixa resposta. El temps que utilitza el condensador de 0,1µf per carregar-se fins al llindar de cocció del diac depèn de la configuració de la resistència del potenciòmetre de control.

Ara suposem que si potenciòmetre s’ajusta a una resistència zero, provocant que el condensador es carregui instantàniament fins al nivell de cocció del diac, cosa que al seu torn farà que entri en conducció durant gairebé tot el mig cicle de corrent altern.

D'altra banda, quan el potenciòmetre s'ajusta, el valor màxim de resistència pot provocar condensador carregar fins al nivell de foc només fins que el mig cicle hagi arribat gairebé al punt final. Això permetrà el

El triac es pot dur a terme només durant molt poc temps mentre la forma d’ona de CA viatja a través del final del mig cicle.

Tot i que el circuit més feble demostrat anteriorment és fàcil de construir i de baix cost, inclou una limitació significativa: no permet un control suau de la potència de la càrrega de zero a màxima.

A mesura que girem el potenciòmetre, podem trobar que el corrent de càrrega puja força bruscament de zero a alguns nivells superiors, des d’on només es podria operar sense problemes als nivells superior o inferior.

En cas que el subministrament de corrent altern es talli breument i la il·luminació de la làmpada baixi d’aquest nivell de “salt” (histèresi), la làmpada romandrà apagada fins i tot després de restablir definitivament l’energia.

Com reduir la histèresi

Això efecte histèresi es podria reduir substancialment implementant el disseny tal com es mostra al circuit de la figura 3 següent.

Correcció: substituïu 100 uF per 100 uH per a la bobina RFI

Aquest circuit funciona molt bé com a regulador de llum domèstic . Totes les peces es podrien instal·lar a la part posterior d’una placa de commutació de paret i, en cas que la càrrega sigui inferior a 200 watts, el Triac podria funcionar sense dependre d’un dissipador de calor.

Pràcticament el 100% d’absència d’histèresi és necessària per als reguladors de llum que s’utilitzen en representacions orquestrals i teatres, per permetre un control d’il·luminació consistent de les làmpades. Aquesta característica es pot aconseguir treballant amb el circuit revelat a la figura 4 a continuació.

Correcció: substituïu 100 uF per 100 uH per a la bobina RFI

Selecció del poder Triac

Les bombetes incandescents treuen un corrent increïblement gran durant el període en què el filament arriba a la seva temperatura de funcionament. Això activar la pujada el corrent pot superar el corrent nominal del triac al voltant de 10 a 12 vegades.

Per sort, les bombetes domèstiques poden assolir la seva temperatura de funcionament en només un parell de cicles de corrent altern, i aquest breu període de gran corrent és fàcilment absorbible pel Triac sense problemes.

Tanmateix, la situació pot no ser la mateixa per als escenaris d'il·luminació teatral, en què les bombetes de potència més gran requereixen molt més temps per assolir la seva temperatura de treball. Per a aquest tipus d'aplicacions, el Triac s'ha de classificar com a mínim 5 vegades la càrrega màxima típica.

Fluctuació de la tensió en circuits de control de fase triac

Cadascun dels circuits de control de fase triac que es mostren fins ara depenen de la tensió, és a dir, la seva tensió de sortida varia en resposta als canvis en la tensió d’alimentació d’entrada. Aquesta dependència de la tensió es podria eliminar utilitzant un díode zener que sigui capaç d'estabilitzar i mantenir constant la tensió a través del condensador de sincronització (figura 4).

Aquesta configuració ajuda a mantenir pràcticament una sortida constant independentment de les variacions significatives del voltatge d'entrada de corrent altern. Es troba regularment en aplicacions fotogràfiques i altres on es fa imprescindible un nivell de llum altament estable i fix.

Control de làmpades fluorescents

En referència a tots els circuits de control de fase explicats fins ara, les làmpades de filament incandescents es podrien manipular sense cap modificació addicional al sistema d’il·luminació domèstic existent.

Poden ser també possibles atenuacions de làmpades fluorescents mitjançant aquest tipus de control de fase triac. Quan la temperatura exterior de la làmpada halògena cau per sota dels 2500 graus C, el cicle halogenador regenerador no funciona.

Això pot provocar que el filament de tungstè es dipositi sobre la paret de la làmpada, disminuint la vida del filament i restringint la transmissió de la il·luminació a través del vidre. A la figura 5 es demostra un ajust que sovint s’utilitza juntament amb alguns dels circuits revisats anteriorment

Aquesta configuració encén les làmpades a mesura que entra la foscor i les torna a apagar a l'alba. És necessari que la foto cel·la vegi la llum ambiental, però que estigui protegida de la làmpada que es controla.

Control de velocitat del motor

El control de fase triac també us permet ajustar el velocitat dels motors elèctrics . El tipus general de motor enrotllat en sèrie es podria governar a través de circuits molt semblants als aplicats per a una atenuació lleugera.

Tot i això, per garantir una commutació fiable, cal connectar un condensador i una resistència de sèrie en paral·lel a través del Triac (figura 6).

Mitjançant aquesta configuració, la velocitat del motor pot variar en resposta als canvis de càrrega i la tensió d’alimentació,

No obstant això, per a aplicacions que no són crítiques (per exemple, control de la velocitat del ventilador), en què la càrrega es fixa a una velocitat determinada, el circuit no requerirà cap canvi.

La velocitat del motor que, normalment, quan es preprograma, es manté constant fins i tot amb canvis en les condicions de càrrega sembla ser una característica útil per a eines elèctriques, agitadors de laboratori, rodes de terrissaires de torns de rellotgeria, etc. Per aconseguir aquesta funció de 'detecció de càrrega' , un SCR sol incloure's en una disposició de mitja onada (Fig. 7).

El circuit funciona força bé en un termini limitat rang de velocitat del motor tot i que pot ser vulnerable a 'singlots' de baixa velocitat i la regla de treball a mitja ona inhibeix el funcionament estabilitzat molt per sobre del rang de velocitat del 50%. A la figura 8 es mostra un circuit de control de fase de detecció de càrrega on un Triac proporciona un control complet del zero al màxim.

Control de la velocitat del motor d’inducció

Motors d’inducció la velocitat també es pot controlar mitjançant Triacs, tot i que podeu trobar algunes dificultats, sobretot si hi ha motors d’arrencada de fase dividida o condensadors. Normalment, els motors d’inducció es podrien controlar entre la velocitat màxima i la mitjana, ja que aquests no estan carregats al 100%.

La temperatura del motor es podria utilitzar com a referència bastant fiable. La temperatura no ha d’anar mai més enllà de les especificacions del fabricant, a qualsevol velocitat.

Una vegada més, es podria aplicar el circuit de regulació de la llum millorat indicat a la figura 6 anterior, tot i que la càrrega s'ha de connectar a la ubicació alternativa tal com es revela a les línies de punts

Tensió del transformador variable mitjançant el control de fase

El circuit configurat anteriorment explicat també es podria utilitzar per regular la tensió dins del bobinatge lateral primari d’un transformador i així adquirir una sortida secundària de taxa variable.

Aquest disseny es va aplicar a diversos controladors de làmpades de microscopi. S'ha proporcionat un conjunt de zero variable canviant la resistència de 47K per un potenciòmetre de 100k.

Control de càrregues de calefacció

Els diversos circuits de control de fase Triac discutits fins ara es poden aplicar per controlar aplicacions de càrrega tipus escalfador, tot i que la temperatura de càrrega que es controla pot variar amb variacions en el voltatge de CA d’entrada i la temperatura circumdant. A la figura 10 es demostra un circuit que compensa aquests paràmetres variables.

Hipotèticament, aquest circuit podria mantenir la temperatura estabilitzada a l’1% del punt predeterminat, independentment de les alteracions de la tensió de la línia AC de +/- 10%. El rendiment global precís es pot determinar per l’estructura i el disseny del sistema on s’aplica el controlador.

Aquest circuit proporciona un control relatiu, el que significa que la potència total es dóna a la càrrega de calefacció a mesura que la càrrega comença a escalfar-se, i després, en algun punt mig, la potència es redueix mitjançant una mesura proporcional a la diferència entre la temperatura real de la càrrega i la temperatura de càrrega prevista.

El rang proporcional és variable mitjançant un control de 'guany'. El circuit és senzill però eficaç, però inclou un desavantatge significatiu que limita el seu ús a càrregues bàsicament més lleugeres. Aquest problema es refereix a l’emissió de fortes interferències de ràdio a causa de la picada de la fase tríaca.

Interferències de radiofreqüència en sistemes de control de fase

Tots els dispositius de control de fase triac eliminen enormes quantitats de pertorbacions de RF (interferències de radiofreqüència o RFI). Això passa fonamentalment a freqüències més baixes i moderades.

L’emissió de radiofreqüència és captada amb força per totes les ràdios d’ones mitjanes properes i fins i tot per equips i amplificadors d’àudio, que generen un so irritant.

Aquesta RFI també podria afectar els equips de laboratori de recerca, especialment els mesuradors de pH, resultant en un funcionament imprevisible dels ordinadors i altres dispositius electrònics sensibles similars.

Un remei factible per reduir la RFI és afegir un inductor de RF en sèrie amb la línia elèctrica (indicat com a L1 als circuits). Es podria construir un estrangulador dimensionat adequadament bobinant de 40 a 50 voltes de fil de coure super esmaltat sobre una vareta petita de ferrita o qualsevol nucli de ferrita.

Això pot introduir una inductància d'aprox. 100 uH suprimint en gran mesura les oscil·lacions RFI. Per augmentar la supressió, pot ser essencial maximitzar el nombre de voltes fins a tan alt com sigui factible, o inductàncies de fins a 5 H.

Desavantatge del RF Choke

La caiguda d’aquest tipus de circuits de control de fase triac basats en bobines de RF és que s’ha de considerar la potència de càrrega d’acord amb el gruix del fil d’estrangulament. Perquè es vol que la càrrega estigui en un rang de quilowatts, el cable de sufocació RF ha de ser prou gruixut, cosa que provoca que la mida de la bobina augmenti de manera significativa i voluminosa.

El soroll de RF és proporcional a la potència de càrrega, per tant, càrregues més altes poden provocar una emissió de RF més gran que requereix un circuit de supressió millorat.

Pot ser que aquest problema no sigui tan greu per a càrregues inductives igual que els motors elèctrics, ja que en aquests casos el mateix bobinatge de càrrega atenua la RFI. El control de fase de triac també està relacionat amb un problema addicional: el factor de potència de càrrega.

El factor de potència de càrrega es pot veure afectat negativament i és un problema que els reguladors de la font d'alimentació consideren seriosament.