Uuritud lihtsad kolmefaasiliste faaside juhtimisahelad

Triac-faasi juhtimisahelas käivitatakse triac ON ainult teatud vahelduvvoolu pooltsüklite osade puhul, põhjustades koormuse töötamist ainult vahelduvvoolu lainekuju perioodil. Selle tulemuseks on koormuse kontrollitud toiteallikas.

Triakke kasutatakse tavaliselt suure võimsusega vahelduvvoolu koormuste lülitamiseks relee tahkis-asendusena. Siiski on triaakidel veel üks väga kasulik omadus, mis võimaldab neid kasutada võimsusregulaatoritena antud koormuse juhtimiseks soovitud konkreetsel võimsustasemel.

Seda rakendatakse põhimõtteliselt paari meetodi abil: faasikontroll ja nullpinge lülitamine.

Faasikontrolli rakendus sobib tavaliselt koormuste jaoks, nagu valgusregulaatorid, elektrimootorid, pinge ja voolu reguleerimise tehnikad.

Nullpinge ümberlülitamine on sobivam puhkekoormuste jaoks nagu hõõglambid, küttekehad, jootekolvid, geiserid jne. Kuigi neid saab juhtida ka faasijuhtimismeetodi abil.

Kuidas kolmefaasiline kontroll toimib

Triaci võib käivitada rakendatud vahelduvvoolu pooltsükli mis tahes osas ja see on jätkuvalt juhtimisrežiimis, kuni vahelduvvoolu pooltsükkel on jõudnud nullini.

See tähendab, et kui triac käivitatakse iga vahelduvvoolu pooltsükli alguses, lülitub Triac sisuliselt sisse nagu sisse- ja väljalülitilüliti.

Oletame siiski, et kui seda käivitavat signaali kasutatakse kuskil vahelduvvoolu tsükli lainekuju keskel, oleks Triacil lubatud juhtida lihtsalt selle pooltsükli järelejäänud perioodi jooksul.

Ja kuna Triac aktiveerub ainult pooleks perioodiks vähendab see koormale tarnitavat elektrit proportsionaalselt, umbes 50% (joonis 1).

Seega oleks koormuse võimsuse suurust võimalik reguleerida igal soovitud tasemel, muutes ainult kolmefaasilise käivituspunkti vahelduvvoolu faasi lainekuju. Nii toimib faasikontroll triaci abil.

Light Dimmeri rakendus

TO tavaline valgustugevuse lüliti on toodud joonisel 2 allpool. Iga vahelduvvoolu pooltsükli jooksul laetakse 0,1 µf kondensaator (juhtpotentsiomeetri takistuse kaudu), kuni kogu selle torustiku pingetase on 30–32.

Selle taseme ümber on päästikdiood (diak) sunnitud tulekahju tekitama, põhjustades pinge triaki väravast päästikule.

TO neoonlamp võib kasutada ka a diakon sama vastuse eest. Aeg, mida 0,1 uf kondensaator kasutab diakooni laskeläveni laadimiseks, sõltub juhtpotentsiomeetri takistuse seadistusest.

Oletame nüüd, kui potentsiomeeter reguleeritakse nullresistentsile, põhjustab kondensaatori kohene laadimine diakooni tuletasemeni, mis omakorda põhjustab juhtivuse peaaegu kogu vahelduvvoolu pooltsükli jooksul.

Teisest küljest võib potentsiomeetri reguleerimisel selle maksimaalne takistuse väärtus põhjustada kondensaator laadimiseni ainult seni, kuni pooltsükkel on peaaegu lõpp-punkti jõudnud. See võimaldab

Triac juhtida ainult väga lühikest aega, samal ajal kui vahelduvvoolu lainekuju liigub kogu pooltsükli lõpus.

Ehkki ülalkirjeldatud hämardusahelat on tõesti lihtne ja odava ehituse juures on üks oluline piirang - see ei võimalda koormuse võimsust sujuvalt juhtida nullist maksimaalseks.

Potentsiomeetri pööramisel võime leida, et koormusvool tõuseb üsna järsult nullist mõnele kõrgemale tasemele, kust seda saab seejärel sujuvalt kasutada kõrgemal või madalamal tasemel.

Juhul kui vahelduvvoolu toide lühiajaliselt katkeb ja lambi valgustus langeb alla selle hüppelise (hüstereesi) taseme, jääb lamp välja lülitatuks ka pärast toite lõplikku taastamist.

Kuidas vähendada hüstereesi

See hüstereesi efekt oleks võimalik oluliselt vähendada, rakendades disaini, nagu on näidatud joonisel 3 allpool.

Parandus: asendage RFI mähise jaoks 100 uF 100 uH-ga

See vooluring töötab suurepäraselt kui majapidamises kasutatav hämar . Kõiki osi võiks paigaldada seinakilpide taha ja juhul, kui koormus peaks olema alla 200 vatti, võiks Triac töötada ilma jahutusradiaatorita.

Orkestrilavastustes ja teatrites kasutatavate valgusregulaatorite puhul on hüstereesi praktiline 100% puudumine vajalik, et võimaldada lampide pidevat valgustuse reguleerimist. Selle funktsiooni saab saavutada, töötades joonisel 4 näidatud vooluringiga.

Parandus: asendage RFI mähise jaoks 100 uF 100 uH-ga

Triaci jõu valimine

Hõõglambid tõmbavad hõõgniidi töötemperatuuri saavutamise ajal uskumatult suurt voolu. See sisselülitamine vool võib ületada triaki nimivoolu umbes 10–12 korda.

Õnneks on kodumajapidamises kasutatavad lambipirnid saavutanud oma töötemperatuuri vaid paari vahelduvvoolutsükliga ja see lühike kõrge vooluperiood imeb Triac kergesti ilma probleemideta.

Siiski ei pruugi olukord olla sama teatrivalgustuse stsenaariumide puhul, kus suuremate võimsusega lambid vajavad töötemperatuuri saavutamiseks palju pikemat aega. Sellist tüüpi rakenduste jaoks peab Triac olema vähemalt 5 korda suurem kui tüüpiline maksimaalne koormus.

Pinge kõikumine kolmefaasiliste faaside juhtimisahelates

Kõik seni näidatud kolmefaasilise faasi juhtimisahelad sõltuvad kõik pingest - see tähendab, et nende väljundpinge varieerub vastusena sisendtoite pinge muutustele. Selle sõltuvuse pingest saab kõrvaldada zener-dioodi abil, mis on võimeline stabiliseeruma ja ajakondensaatori pinget konstantsena hoidma (joonis 4).

See seadistus aitab säilitada praktiliselt püsivat väljundit, hoolimata võrgu vahelduvvoolu sisendpinge olulistest muutustest. Seda leidub regulaarselt foto- ja muudes rakendustes, kus ülimalt stabiilne ja fikseeritud valgustase muutub hädavajalikuks.

Luminofoorlampide juhtimine

Kõigile seni selgitatud faasijuhtimisahelatele viidates sai hõõgniidiga lampe käsitseda ilma olemasoleva koduvalgustussüsteemi täiendavate muudatusteta.

Sellise kolmefaasilise juhtimise abil võib olla võimalik ka päevavalguslampide hämardamine. Kui halogeenlambi välistemperatuur langeb alla 2500 kraadi C, muutub regenereeriv halogeenitsükkel mittetöötavaks.

See võib põhjustada hõõgniidi volframi ladestumise üle lambi seina, mis vähendab hõõgniidi eluiga ja piirab ka valgustuse edasikandumist läbi klaasi. Kohandamine, mida kasutatakse sageli koos mõne ülaltoodud ülevaatusega vooluahelaga, on näidatud joonisel 5

See seade lülitab pimeduse saabudes lambid SISSE ja lülitab need koidikul uuesti välja. Fotokamber peab nägema ümbritsevat valgust, kuid olema kaitstud juhitava lambi eest.

Mootori kiiruse juhtimine

Triac-faasi juhtimine võimaldab teil ka reguleerida elektrimootorite kiirus . Seeriaga keritud mootorite üldist tüüpi saab juhtida vooluahelate kaudu, mis on sarnased valgushämarduseks kasutatavate vooluringidega.

Usaldusväärse kommuteerimise tagamiseks tuleb kondensaator ja järjestikune takistus paralleelselt ühendada kogu Triaciga (joonis 6).

Selle seadistuse kaudu võib mootori kiirus varieeruda vastavalt koormuse ja toitepinge muutustele,

Rakenduste puhul, mis ei ole kriitilised (näiteks ventilaatori kiiruse reguleerimine) ja mille koormus on fikseeritud igal kiirusel, ei vaja vooluahel muudatusi.

Mootori kiirus, mis tavaliselt eelprogrammeerituna hoitakse konstantsena ka koormustingimuste muutumisel, näib olevat kasulik omadus elektritööriistade, laborisegistite, kellasseppade treipinkide rataste jms jaoks. Selle „koormuse tajumise” funktsiooni saavutamiseks , SCR on tavaliselt kaasatud poollaine paigutusse (joonis 7).

Vooluring töötab piiratud ulatuses üsna hästi mootori kiiruse vahemik kuigi see võib olla madala kiirusega luksumise suhtes haavatav ja poollainel töötamise reegel pärsib stabiilset toimimist tunduvalt üle 50% kiiruste vahemiku. Koormuse tajumise faasi juhtimisahel, kus Triac tagab täieliku nulli kuni maksimaalse juhtimise, on näidatud joonisel 8.

Induktsioonmootori kiiruse reguleerimine

Asünkroonmootorid kiirust saab reguleerida ka Triacsi abil, ehkki võite kohata mõningaid raskusi, eriti kui tegemist on jagatud faasiga või kondensaatori käivitamise mootoritega. Tavaliselt saab asünkroonmootoreid juhtida täis- ja poolkiirusel, arvestades, et neid pole 100% koormatud.

Mootori temperatuuri võiks kasutada üsna usaldusväärse võrdlusalusena. Temperatuur ei tohiks mingil kiirusel ületada tootja spetsifikatsioone.

Taas saab rakendada ülaltoodud joonisel 6 näidatud täiustatud valgustugevuse ahelat, kuid koormus tuleb ühendada alternatiivses kohas, nagu on näidatud punktiirjoontes

Trafo pinge muutmine faasikontrolli kaudu

Eespool selgitatud vooluahelat võib kasutada ka trafo primaarse külgmise mähise pinge reguleerimiseks, saades seeläbi muutuva kiirusega teisese väljundi.

Seda disaini rakendati erinevates mikroskoobi lampide kontrollerites. Muutuva nullhulga saab, muutes takisti 47K 100k potentsiomeetriga.

Küttekoormuste juhtimine

Siiani arutatud erinevaid Triaki faasi juhtimisahelaid võib rakendada kütteseadme tüüpi koormuse juhtimiseks, kuigi reguleeritav koormuse temperatuur võib muutuda sisend-vahelduvvoolu pinge ja ümbritseva temperatuuri muutustega. Vooluahel, mis kompenseerib selliseid erinevaid parameetreid, on näidatud joonisel 10.

Hüpoteetiliselt suudaks see vooluring hoida temperatuuri stabiliseerunud 1% piires ettemääratud punktist, olenemata vahelduvvoolu pinge muutustest +/- 10%. Täpse üldise jõudluse võib määrata süsteemi struktuur ja ülesehitus, kus kontrollerit rakendatakse.

See vooluahel annab suhtelise juhtimise, mis tähendab, et küttekoormusele antakse koguvõimsus, kui koormus hakkab soojenema, siis mõnes keskel langetatakse võimsust mõõtmise abil, mis on proportsionaalne temperatuuri tegeliku temperatuuri erinevusega. koormus ja kavandatav koormuse temperatuur.

Proportsionaalne vahemik on muutuv 'võimenduse' kontrolli abil. Vooluring on sirgjooneline, kuid samas tõhus, kuid sisaldab siiski ühte olulist negatiivset külge, mis piirab selle kasutamist põhimõtteliselt kergemate koormustega. See küsimus on seotud kolmefaasilise tükeldamise tõttu tekkivate raskete raadiohäiretega.

Raadiosagedushäired faasijuhtimissüsteemides

Kõik kolmefaasilised juhtimisseadmed veavad välja tohutul hulgal raadiosagedushäireid (raadiosagedushäired või RFI). See juhtub põhimõtteliselt madalamatel ja mõõdukatel sagedustel.

Raadiosageduse kiirgust võtavad kõik lähedalasuvad keskmise lainega raadiod ning isegi heliseadmed ja võimendid tugevalt, tekitades ärritava tugeva heliseva heli.

See RFI võib mõjutada ka uurimislabori seadmeid, eriti pH-meetreid, mille tulemuseks on arvutite ja muude sarnaste tundlike elektroonikaseadmete ettearvamatu töö.

Võimalik lahendus RFI vähendamiseks on lisada RF-induktor järjestikku elektriliiniga (vooluringides tähistatud kui L1). Sobiva mõõtmetega drosseli saaks üles keerata 40–50 pööret ülimaileeritud vasktraati väikese ferriidvarda või mis tahes ferriitsüdamiku kohale.

See võib põhjustada umbes 100 uH pärsib RFI võnkumisi suures ulatuses. Suurenenud supressiooni saavutamiseks võib olla oluline maksimeerida nii suurte pöörete arv kui võimalik või induktsioonide arv kuni 5 H.

RF drosseli puudus

Seda tüüpi RF-mähistel põhineva kolmefaasilise faasi juhtimisahela langus seisneb selles, et koormuse võimsust tuleb arvestada drosseljuhtme paksusega. Kui koormus on ette nähtud kilovattide vahemikus, peab RF-drossel traat olema piisavalt paks, põhjustades mähise suuruse märkimisväärse suurenemise ja mahukuse.

Raadiosagedusmüra on proportsionaalne koormuse võimsusega, seega võib suurem koormus põhjustada suuremat raadiosageduskiirgust, mis nõuab paremat summutuslülitust.

See probleem ei pruugi olla nii tõsine induktiivsed koormused nagu elektrimootorid, kuna sellistel juhtudel nõrgestab koormuse mähis ise RFI-d. Triac Phase juhtimine on seotud ka täiendava probleemiga - see on koormuse võimsustegur.

Koormuse võimsustegurit võib see negatiivselt mõjutada ja see on küsimus, mida toiteallika regulaatorid suhtuvad üsna tõsiselt.