Triak nebo tyristorový regulátor rychlosti: co je lepší?

Regulátory otáček jsou nedílnou součástí mnoha elektromechanických systémů a hrají zásadní roli při udržování optimálního provozu zařízení. Pro efektivní řízení otáček motorů a motorů se používají různé typy regulátorů, z nichž každý má své vlastní vlastnosti a výhody.

V tomto článku se zaměříme na triakové a tyristorové regulátory otáček, dva oblíbené a široce používané typy. Oba tyto typy regulátorů jsou založeny na použití tyristorů – elektronických spínacích zařízení schopných řídit vysoké výkony. Navzdory obecným principům fungování se však triakové a tyristorové regulátory liší a používají se v různých oblastech.

Triakový regulátor reguluje rychlost řízením okamžité hodnoty napětí nebo proudu dodávaného do zátěže. Je to nejjednodušší a nejspolehlivější typ regulátoru rychlosti a je široce používán v průmyslu. Tyristorový regulátor zajišťuje plynulou a stabilní změnu otáček motoru nebo motoru, díky okamžitému spínání tyristorů při určitých úhlech vedení. Kromě toho mají tyristorové regulátory vysokou účinnost a nízké harmonické úrovně v rozvodné síti.

Tyristorový regulátor vyniká schopností řídit okamžitou hodnotu proudu procházejícího zátěží. Využívá speciální tyristorové obvody k postupnému otevírání a zavírání kladných a záporných půlperiod síťového napětí. Tento regulátor poskytuje přesnější regulaci rychlosti a spolehlivý provoz systému, zejména při práci s těžkými břemeny.

Triakový a tyristorový regulátor otáček: rozdíly a funkční možnosti

Triak a tyristor jsou elektronická polovodičová zařízení používaná k řízení elektrických zátěží. Oba mají podobnou strukturu a princip fungování, ale existují také významné rozdíly.

Jedním z klíčových rozdílů mezi triakem a tyristorovým regulátorem otáček je způsob ovládání signálu. Tyristor je řízen řídicím signálem konstantní polarity, který umožňuje řídit okamžik sepnutí a vypnutí zátěže. Tyristor je naproti tomu řízen řídicím signálem s proměnnou polaritou, který umožňuje řízení zatěžovacího proudu.

Dalším rozdílem je, že triakový regulátor rychlosti umožňuje řídit rychlost motoru změnou napětí na něm. Tyristorový regulátor otáček zase řídí otáčky změnou doby zapnutí a vypnutí zátěže.

Oba typy regulátorů mají řadu výhod a funkčních schopností. Umožňují například plynulé spouštění a vypínání motoru, nastavení otáček v širokém rozsahu a poskytují ochranu proti přetížení a zkratu.

Triakový regulátor rychlosti je však obecně kompaktnější a levnější na výrobu, takže je oblíbenou volbou pro většinu aplikací. Tyristorový regulátor otáček se zase obvykle používá v případech, kdy jsou vyžadovány vyšší výkony nebo přesnější regulace otáček.

Nakonec výběr mezi triakem a tyristorovým regulátorem otáček závisí na požadavcích systému a dostupnosti zařízení. Oba typy regulátorů nabízejí spolehlivé a efektivní řízení otáček motoru, ale každý má své vlastní charakteristiky, které je třeba vzít v úvahu při výběru.

Princip činnosti tyristorového regulátoru otáček

Princip činnosti tyristorového regulátoru otáček spočívá ve změně úrovně řídicího signálu přiváděného do tyristorového hradla. Při absenci řídicího signálu je tyristor ve vypnutém stavu a elektrická zátěž neprochází proudem.

Když je přijat řídicí signál, triak se začne postupně otevírat, což umožňuje průchod většímu proudu. Při plně otevřeném triaku protéká proud zátěží bez omezení. To umožňuje regulovat rychlost otáčení elektromotoru připojeného k regulátoru.

Triakový regulátor otáček má oproti tyristorovému regulátoru výhody, jako je vyšší výkon, možnost řídit vyšší výkony a není potřeba dalších ovládacích prvků.

Triakový regulátor otáček má však i určitá omezení, např. není vhodný pro stejnosměrný provoz a má vyšší výkonové ztráty než tyristorový regulátor.

Celkově vzato je triakový regulátor otáček efektivním a spolehlivým řešením pro regulaci rychlosti otáčení elektromotoru, které je široce používáno v různých průmyslových odvětvích.

Princip činnosti tyristorového regulátoru otáček

Hlavní výhodou tyristorového regulátoru otáček je jeho schopnost přesně a plynule regulovat otáčky motoru. Využívá principu fázového řízení, který umožňuje měnit časy otevírání a zavírání tyristorů, což v konečném důsledku ovlivňuje výkon dodávaný do elektromotoru.

Činnost tyristorového regulátoru otáček začíná jeho zařazením do napájecího obvodu elektromotoru. Po přivedení elektrického napětí se tyristory přepnou do otevřeného stavu a začnou jimi procházet proud. Doba, po kterou je tyristor v otevřeném stavu, určuje podíl výkonu přenášeného do motoru.

Změnou fázového úhlu zpoždění otevření tyristoru je možné regulovat otáčky motoru. Čím větší je fázový úhel, tím delší je doba, po kterou je tyristor v otevřeném stavu, a tím větší výkon je přenášen do motoru. Menší fázový úhel zase snižuje výkon a otáčky motoru.

Pomocí tyristorového regulátoru otáček je možné přesně řídit rychlost otáčení elektromotoru v závislosti na požadovaných podmínkách a požadavcích procesu. To umožňuje dosažení energetických úspor a zvýšení životnosti mechanismů pracujících na elektromotor.

Tyristor je řízený polovodičový spínač, který má jednosměrnou vodivost. V otevřeném stavu se chová jako dioda a princip ovládání tyristoru je odlišný od tranzistoru, i když oba mají tři vývody a mají schopnost zesilovat proud.

Tyristorové svorky – jedná se o anodu, katodu a řídicí elektrodu.

Anoda a katoda – jedná se o elektrody elektronky nebo polovodičové diody. Je lepší si je zapamatovat podle obrázku diody na schématech elektrických obvodů. Představte si, že elektrony opustí katodu v divergujícím paprsku ve tvaru trojúhelníku a dorazí k anodě, pak výstupem z vrcholu trojúhelníku je katoda se záporným nábojem a opačným výstupem je anoda s kladným nábojem. .

Přivedením určitého napětí na řídicí elektrodu vzhledem ke katodě lze tyristor převést do vodivého stavu. A aby se tyristor opět zablokoval, je nutné, aby jeho provozní proud byl menší než přídržný proud tohoto tyristoru.

Tyristor jako polovodičová elektronická součástka sestává ze čtyř vrstev polovodiče typu p a n (křemík). Na obrázku je horní svorka anoda – oblast typu p, spodní je katoda – oblast typu n a řídicí elektroda je umístěna na straně – oblast typu p. Záporná svorka zdroje energie je připojena ke katodě a zátěž, jejíž výkon by měl být řízen, je připojen k anodovému obvodu.

Ovlivněním řídící elektrody signálem o určité době trvání lze velmi snadno ovládat zátěž ve střídavém obvodu, odblokováním tyristoru v určité fázi sinusové periody sítě, poté se tyristor automaticky sepne při průchodu sinusového proudu. nula. Jedná se o jednoduchý a velmi oblíbený způsob regulace výkonu aktivní zátěže.

V souladu s vnitřní strukturou tyristoru může být v zablokovaném stavu reprezentován řetězcem tří diod zapojených do série, jak je znázorněno na obrázku. Je vidět, že v uzamčeném stavu tento obvod nedovolí proudu procházet ani jedním směrem. Nyní si představme tyristor jako ekvivalentní obvod využívající tranzistory.

Je vidět, že dostatečný proud báze spodního tranzistoru NPN povede ke zvýšení jeho kolektorového proudu, což bude okamžitě proud báze horního tranzistoru PNP.

Horní tranzistor PNP je nyní zapnutý a jeho kolektorový proud je přidán k proudu báze spodního tranzistoru a je udržován v otevřeném stavu díky přítomnosti kladné zpětné vazby v tomto obvodu. A pokud nyní přestanete přivádět napětí na řídicí elektrodu, otevřený stav stále zůstane.

Pro uzamčení tohoto řetězce budete muset nějak přerušit společný kolektorový proud těchto tranzistorů. Různé způsoby vypínání (mechanické a elektronické) jsou znázorněny na obrázku.

triak, na rozdíl od tyristoru má šest vrstev křemíku a ve vodivém stavu nevede proud v jednom směru, ale v obou směrech jako sepnutý spínač. Podle ekvivalentního obvodu jej lze reprezentovat jako dva tyristory zapojené zády k sobě, pouze řídicí elektroda zůstává pro oba společná. A po otevření triaku, aby se zavřel, musí se polarita napětí na pracovních svorkách změnit na opačnou nebo provozní proud musí být menší než přídržný proud triaku.

Pokud je nainstalován triak pro řízení napájení zátěže ve střídavém nebo stejnosměrném obvodu, pak v závislosti na polaritě proudu a směru proudu řídicí elektrody budou pro každou situaci výhodnější určité způsoby řízení. Všechny možné kombinace polarit (na řídící elektrodě a v operačním obvodu) lze reprezentovat jako čtyři kvadranty.

Stojí za zmínku, že kvadranty 1 a 3 odpovídají konvenčním schématům pro řízení výkonu aktivních zátěží ve střídavých obvodech, když se polarity na řídicí elektrodě a na elektrodě A2 v takových situacích shodují v každé polovině cyklu triak je docela citlivý.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře