Circuits de contrôle de phase Triac simples explorés

Dans un circuit de commande de phase de triac, le triac est déclenché sur ON uniquement pour des parties spécifiques des demi-cycles CA, amenant la charge à fonctionner uniquement pendant cette période de la forme d'onde CA. Il en résulte une alimentation contrôlée de la charge.

Les triacs sont couramment utilisés pour remplacer les relais à semi-conducteurs pour la commutation de charges CA haute puissance. Cependant, il existe une autre caractéristique très utile des triacs qui leur permet d'être utilisés comme contrôleurs de puissance, pour contrôler une charge donnée à des niveaux de puissance spécifiques souhaités.

Ceci est essentiellement mis en œuvre par le biais de deux méthodes: contrôle de phase et commutation de tension nulle.

L'application de contrôle de phase convient normalement aux charges telles que les variateurs de lumière, les moteurs électriques, les techniques de régulation de tension et de courant.

La commutation à tension nulle est plus appropriée pour les charges réactives telles que les lampes à incandescence, les appareils de chauffage, les fers à souder, les geysers, etc. Bien que ceux-ci puissent également être contrôlés par la méthode de contrôle de phase.

Fonctionnement du contrôle de phase Triac

Un triac pourrait être déclenché en activation à travers n'importe quelle partie d'un demi-cycle AC appliqué, et il continuera à être en mode conducteur jusqu'à ce que le demi-cycle AC ait atteint la ligne de passage à zéro.

Cela signifie que lorsqu'un triac est déclenché au début de chaque demi-cycle CA, le Triac s'allume essentiellement comme un interrupteur ON / OFF, basculé sur ON.

Cependant, supposons que si ce signal de déclenchement est utilisé quelque part à mi-chemin de la forme d'onde du cycle AC, le Triac serait autorisé à conduire simplement pendant la période restante de ce demi-cycle.

Et parce que le Triac active pendant seulement la moitié de la période, il réduit proportionnellement la puissance fournie à la charge, d'environ 50% (Fig. 1).

Ainsi, la quantité de puissance à la charge pourrait être contrôlée à n'importe quel niveau souhaité, simplement en faisant varier le point de déclenchement du triac sur la forme d'onde de phase alternative. C'est ainsi que fonctionne le contrôle de phase à l'aide d'un triac.

Application de gradateur de lumière

À circuit de gradateur de lumière standard est présenté sur la figure 2 ci-dessous. Au cours de chaque demi-cycle CA, le condensateur de 0,1 µf est chargé (via la résistance du potentiomètre de commande) jusqu'à ce qu'un niveau de tension de 30-32 soit atteint sur ses broches.

Autour de ce niveau, la diode de déclenchement (diac) est forcée de se déclencher, ce qui fait passer la tension à la gâchette de la grille du triac.

À lampe au néon peut également être employé à la place d'un diacre pour la même réponse. Le temps utilisé par le condensateur de 0,1 µf pour se charger jusqu'au seuil d'allumage du diac dépend du réglage de la résistance du potentiomètre de commande.

Supposons maintenant que le potentiomètre est ajusté à une résistance nulle, le condensateur se chargera instantanément au niveau d'allumage du diac, ce qui le mettra en conduction pendant pratiquement tout le demi-cycle CA.

D'autre part, lorsque le potentiomètre est réglé à sa valeur de résistance maximale peut provoquer le condensateur pour charger au niveau de cuisson seulement jusqu'à ce que le demi-cycle ait presque atteint son point final. Cela permettra au

Le triac ne conduit que pendant une très courte période pendant que la forme d'onde CA se déplace à la fin du demi-cycle.

Bien que le circuit de gradateur présenté ci-dessus soit vraiment facile et peu coûteux à construire, il comporte une limitation importante - il ne permet pas un contrôle en douceur de la puissance sur la charge de zéro au maximum.

Lorsque nous tournons le potentiomètre, nous pouvons constater que le courant de charge augmente assez brusquement de zéro à des niveaux plus élevés à partir desquels cela ne pourrait alors être exploité en douceur que dans les niveaux supérieurs ou inférieurs.

Dans le cas où l'alimentation CA est brièvement coupée et que l'éclairage de la lampe passe en dessous de ce niveau de «saut» (hystérésis), la lampe reste éteinte même après le rétablissement du courant.

Comment réduire l'hystérésis

Cette effet d'hystérésis pourrait être sensiblement abaissé en mettant en œuvre la conception comme le montre le circuit de la figure 3 ci-dessous.

Correction: veuillez remplacer 100 uF par 100 uH pour la bobine RFI

Ce circuit fonctionne très bien comme un gradateur de lumière domestique . Toutes les pièces peuvent être installées à l'arrière d'un tableau de commutation mural et au cas où la charge serait inférieure à 200 watts, le Triac pourrait fonctionner sans dépendre d'un dissipateur thermique.

Une absence d'hystérésis pratiquement à 100% est nécessaire pour les gradateurs de lumière utilisés dans les représentations orchestrales et les théâtres, pour permettre un contrôle cohérent de l'éclairage des lampes. Cette fonction peut être accomplie en travaillant avec le circuit révélé sur la figure 4 ci-dessous.

Correction: veuillez remplacer 100 uF par 100 uH pour la bobine RFI

Sélection de la puissance du triac

Les ampoules à incandescence tirent un courant incroyablement important pendant la période pendant laquelle le filament atteint ses températures de fonctionnement. Cette allumer la surtension Le courant peut dépasser le courant nominal du triac d'environ 10 à 12 fois.

Heureusement, les ampoules domestiques sont capables d'atteindre leur température de fonctionnement en seulement quelques cycles CA, et cette brève période de courant élevé est facilement absorbée par le Triac sans aucun problème.

Cependant, la situation pourrait ne pas être la même pour les scénarios d'éclairage théâtral, dans lesquels les ampoules de plus grande puissance nécessitent beaucoup plus de temps pour atteindre leur température de fonctionnement. Pour ce type d'applications, le Triac doit être évalué à un minimum de 5 fois la charge maximale typique.

Fluctuation de tension dans les circuits de commande de phase Triac

Chacun des circuits de commande de phase triac affichés jusqu'à présent sont tous dépendants de la tension - ce qui signifie que leur tension de sortie varie en réponse aux changements de la tension d'alimentation d'entrée. Cette dépendance à la tension pourrait être éliminée en utilisant une diode Zener qui est capable de se stabiliser et de maintenir constante la tension aux bornes du condensateur de synchronisation (Fig. 4).

Cette configuration permet de maintenir une sortie pratiquement constante quelles que soient les variations significatives de la tension d'entrée CA du secteur. On le trouve régulièrement dans les applications photographiques et autres où un niveau de lumière très stable et fixe devient essentiel.

Contrôle de la lampe fluorescente

En se référant à tous les circuits de commande de phase expliqués jusqu'à présent, les lampes à incandescence à incandescence pourraient être manipulées sans aucune modification supplémentaire du système d'éclairage domestique existant.

Des lampes fluorescentes à gradation peuvent également être possibles grâce à ce type de contrôle de phase triac. Lorsque la température extérieure de la lampe halogène tombe en dessous de 2500 degrés C, le cycle de régénération de l'halogène devient non opérationnel.

Cela peut entraîner le dépôt du filament de tungstène sur la paroi de la lampe, ce qui réduit la durée de vie du filament et limite également la transmission de l'éclairage à travers le verre. Un réglage qui est souvent utilisé avec certains des circuits examinés ci-dessus est illustré à la Fig.5

Cette configuration allume les lampes lorsque l'obscurité s'installe et les éteint à nouveau à l'aube. Il est nécessaire que la photocellule voie la lumière ambiante mais soit protégée de la lampe qui est contrôlée.

Contrôle de la vitesse du moteur

La commande de phase Triac vous permet également d'ajuster le vitesse des moteurs électriques . Le type général de moteur bobiné en série pourrait être régi par des circuits similaires à ceux appliqués pour la gradation de la lumière.

Cependant, pour garantir une commutation fiable, un condensateur et une résistance série doivent être connectés en parallèle sur le Triac (Fig. 6).

Grâce à cette configuration, la vitesse du moteur peut varier en réponse aux changements de charge et de la tension d'alimentation,

Cependant, pour les applications qui ne sont pas critiques (par exemple le contrôle de la vitesse du ventilateur), dans lesquelles la charge est fixée à une vitesse donnée, le circuit ne nécessitera aucune modification.

La vitesse du moteur qui, lorsqu'elle est préprogrammée, est généralement maintenue constante même avec des changements dans les conditions de charge, semble être une caractéristique utile pour les outils électriques, les agitateurs de laboratoire, les roues de potiers de tours d'horlogers, etc. , un SCR est généralement inclus dans un arrangement demi-onde (Fig. 7).

Le circuit fonctionne assez bien dans un délai limité plage de vitesse du moteur bien qu'il puisse être vulnérable aux «hoquet» à basse vitesse et que la règle de fonctionnement en demi-onde empêche un fonctionnement stabilisé bien au-dessus de la plage de vitesse de 50%. Un circuit de contrôle de phase à détection de charge dans lequel un triac délivre un contrôle complet du zéro au maximum est affiché sur la figure 8.

Contrôle de la vitesse du moteur à induction

Moteurs à induction La vitesse peut également être contrôlée à l'aide de triacs, bien que vous puissiez rencontrer quelques difficultés, en particulier si des moteurs à démarrage à phase séparée ou à condensateur sont impliqués. Normalement, les moteurs à induction peuvent être contrôlés entre la pleine et la demi-vitesse, étant donné qu'ils ne sont pas chargés à 100%.

La température du moteur pourrait être utilisée comme une référence assez fiable. La température ne doit jamais dépasser les spécifications du fabricant, quelle que soit la vitesse.

Encore une fois, le circuit de gradateur de lumière amélioré indiqué sur la figure 6 ci-dessus pourrait être appliqué, mais la charge doit être connectée à l'emplacement alternatif comme indiqué dans les lignes pointillées.

Variation de la tension du transformateur via le contrôle de phase

Le circuit mis en place expliqué ci-dessus pourrait également être utilisé pour réguler la tension à l'intérieur de l'enroulement côté primaire d'un transformateur, acquérir ainsi une sortie secondaire à débit variable.

Cette conception a été appliquée dans divers contrôleurs de lampe de microscope. Un zéro variable a été fourni en changeant la résistance 47K avec un potentiomètre 100k.

Contrôle des charges de chauffage

Les divers circuits de commande de phase Triac discutés jusqu'à présent peuvent être appliqués pour commander des applications de charge de type chauffage, bien que la température de charge contrôlée puisse changer avec les variations de la tension alternative d'entrée et de la température ambiante. Un circuit qui compense ces paramètres variables est illustré à la figure 10.

En théorie, ce circuit pourrait maintenir la température stabilisée à 1% près du point prédéterminé, quelles que soient les altérations de la tension de ligne CA de +/- 10%. Des performances globales précises peuvent être déterminées par la structure et la conception du système sur lequel le contrôleur est appliqué.

Ce circuit délivre un contrôle relatif, ce qui signifie que la puissance totale est donnée à la charge de chauffage lorsque la charge commence à se réchauffer, puis à un point médian, la puissance est abaissée grâce à une mesure proportionnelle à la différence entre la température réelle de la charge et la température de charge prévue.

La plage proportionnelle est variable via une commande de «gain». Le circuit est simple mais efficace, mais il comprend un inconvénient important qui limite son utilisation à des charges essentiellement plus légères. Ce problème concerne l'émission d'interférences radio importantes, dues au découpage de phase du triac.

Interférence de fréquence radio dans les systèmes de contrôle de phase

Tous les dispositifs de contrôle de phase triac émettent d'énormes quantités de perturbations RF (interférence de fréquence radio ou RFI). Cela se produit fondamentalement à des fréquences plus basses et modérées.

L'émission de radiofréquence est fortement captée par toutes les radios à ondes moyennes à proximité et même par les équipements audio et les amplificateurs, générant une sonnerie forte et irritante.

Cette demande d'information pourrait également avoir un impact sur l'équipement des laboratoires de recherche, en particulier les pH-mètres, ce qui entraînerait un fonctionnement imprévisible des ordinateurs et autres appareils électroniques sensibles similaires.

Un remède possible pour réduire les RFI consiste à ajouter une inductance RF en série avec la ligne électrique (indiquée par L1 dans les circuits). Un starter de dimension appropriée pourrait être construit en enroulant 40 à 50 tours de fil de cuivre super émaillé sur une petite tige de ferrite ou tout noyau de ferrite.

Cela peut introduire une inductance d'env. 100 uH supprimant dans une large mesure les oscillations RFI. Pour une suppression accrue, il peut être essentiel de maximiser le nombre de tours aussi élevé que possible, ou des inductances jusqu'à 5 H.

Inconvénient du starter RF

L'inconvénient de ce type de circuit de commande de phase triac basé sur une bobine RF est que la puissance de charge doit être prise en compte en fonction de l'épaisseur du fil de self. Pour que la charge soit destinée à être dans la plage de kilowatts, le fil de starter RF doit être suffisamment épais, ce qui entraîne une augmentation significative et encombrante de la taille de la bobine.

Le bruit RF est proportionnel à la puissance de la charge, donc des charges plus élevées peuvent entraîner une émission RF plus élevée exigeant un circuit de suppression plus amélioré.

Ce problème peut ne pas être aussi grave pour charges inductives comme les moteurs électriques, car dans de tels cas, l'enroulement de charge lui-même atténue le RFI. Le contrôle de phase Triac est également impliqué avec un problème supplémentaire - c'est le facteur de puissance de charge.

Le facteur de puissance de charge peut être affecté négativement et constitue un problème que les régulateurs d'alimentation électrique prennent très au sérieux.