Rangkaian Kontrol Fase Triac Sederhana Dijelajahi

Dalam rangkaian kontrol fase triac, triac dipicu ON hanya untuk bagian tertentu dari setengah siklus AC, menyebabkan beban beroperasi hanya untuk periode bentuk gelombang AC tersebut. Hal ini menghasilkan suplai daya yang terkontrol ke beban.

Triac populer digunakan sebagai pengganti relai solid-state untuk mengalihkan beban AC daya tinggi. Namun, ada fitur triac lain yang sangat berguna yang memungkinkan mereka digunakan sebagai pengontrol daya, untuk mengontrol beban tertentu pada tingkat daya tertentu yang diinginkan.

Ini pada dasarnya diimplementasikan melalui beberapa metode: Kontrol fasa dan switching tegangan nol.

Aplikasi kontrol fasa biasanya cocok untuk beban seperti peredup cahaya, motor listrik, teknik pengaturan tegangan dan arus.

Sakelar tegangan nol lebih cocok untuk beban yang bergolak seperti lampu pijar, pemanas, setrika solder, geyser, dll. Meskipun ini juga dapat dikontrol melalui metode kontrol fase.

Bagaimana Kontrol Fase Triac Bekerja

Triac dapat dipicu ke aktivasi di setiap bagian dari setengah siklus AC yang diterapkan, dan itu akan terus berada dalam mode konduksi hanya sampai setengah siklus AC telah mencapai garis persimpangan nol.

Itu berarti, ketika triac dipicu pada awal setiap setengah siklus AC, Triac pada dasarnya akan ON seperti tombol ON / OFF, toggled.

Namun, misalkan jika sinyal pemicu ini digunakan di suatu tempat di tengah gelombang siklus AC, Triac akan diizinkan untuk berjalan hanya untuk periode sisa setengah siklus itu.

Dan karena Mengaktifkan Triac hanya untuk setengah periode, secara proporsional mengurangi daya yang disuplai ke beban, sekitar 50% (Gbr. 1).

Dengan demikian, jumlah daya ke beban dapat dikontrol pada tingkat yang diinginkan, hanya dengan memvariasikan titik pemicu triac pada bentuk gelombang fase AC. Ini adalah cara kerja kontrol fasa menggunakan triac.

Aplikasi Peredup Cahaya

UNTUK sirkuit peredup cahaya standar disajikan pada Gambar 2 di bawah ini. Dalam perjalanan setiap setengah siklus AC, kapasitor 0,1μf akan diisi (melalui resistansi potensiometer kontrol) hingga level tegangan 30-32 tercapai di pinoutnya.

Di sekitar level ini dioda pemicu (diac) dipaksa untuk menyala menyebabkan tegangan melewati pemicu gerbang triac.

UNTUK lampu neon juga dapat digunakan sebagai pengganti a diaken untuk tanggapan yang sama. Waktu yang digunakan oleh kapasitor 0,1μf untuk mengisi daya hingga ambang tembak diac bergantung pada pengaturan resistansi potensiometer kontrol.

Sekarang misalkan jika file potensiometer disetel ke nol resistansi, akan menyebabkan kapasitor mengisi daya secara instan ke tingkat pengapian diac, yang pada gilirannya akan menyebabkan konduksi untuk hampir seluruh setengah siklus AC.

Di sisi lain, ketika potensiometer disesuaikan pada nilai resistansi maksimum dapat menyebabkan kapasitor untuk mengisi daya ke level tembak hanya sampai setengah siklus hampir mencapai titik akhir. Ini akan memungkinkan

Triac untuk berjalan hanya untuk waktu yang sangat singkat sementara bentuk gelombang AC bergerak melintasi akhir setengah siklusnya.

Meskipun rangkaian peredup yang ditunjukkan di atas sangat mudah dan berbiaya rendah untuk dibangun mencakup satu batasan yang signifikan - ia tidak memungkinkan kontrol daya yang mulus pada beban dari nol hingga maksimum.

Saat kami memutar potensiometer, kami mungkin menemukan arus beban naik secara tiba-tiba dari nol ke beberapa level yang lebih tinggi dari mana ini hanya dapat dioperasikan dengan lancar di level yang lebih tinggi atau lebih rendah.

Jika suplai AC terputus sebentar dan penerangan lampu berada di bawah level 'lompatan' (histeresis) ini, lampu tetap mati bahkan setelah daya akhirnya pulih.

Bagaimana Mengurangi Histeresis

Ini efek histeresis dapat diturunkan secara substansial dengan menerapkan desain seperti yang ditunjukkan pada rangkaian pada Gambar 3 di bawah ini.

Koreksi: Harap ganti 100 uF dengan 100 uH untuk koil RFI

Sirkuit ini berfungsi dengan baik sebagai a peredup lampu rumah tangga . Semua bagian dapat dipasang di bagian belakang papan sakelar dinding dan jika beban terjadi di bawah 200 watt, Triac dapat bekerja tanpa bergantung pada heatsink.

Praktis, tidak adanya histeresis 100% diperlukan untuk peredup cahaya yang digunakan dalam pertunjukan orkestra dan teater, untuk memungkinkan kontrol iluminasi lampu yang konsisten. Fitur ini dapat dicapai dengan bekerja dengan sirkuit yang ditunjukkan pada Gambar. 4 di bawah ini.

Koreksi: Harap ganti 100 uF dengan 100 uH untuk koil RFI

Memilih Triac Power

Bola lampu pijar menarik arus yang sangat besar selama periode filamen mencapai suhu pengoperasiannya. Ini aktifkan lonjakan arus mungkin melampaui arus pengenal triac sekitar 10 hingga 12 kali.

Untungnya bola lampu rumah tangga dapat mencapai suhu pengoperasian hanya dalam beberapa siklus AC, dan periode singkat arus tinggi ini mudah diserap oleh Triac tanpa masalah apa pun.

Namun, situasinya mungkin tidak sama untuk skenario pencahayaan teater, di mana lampu dengan watt yang lebih besar membutuhkan waktu lebih lama untuk mencapai suhu kerjanya. Untuk jenis aplikasi seperti itu, Triac harus diberi nilai minimal 5 kali beban maksimum biasa.

Fluktuasi Tegangan dalam Sirkuit Kontrol Fase Triac

Setiap rangkaian kontrol fase triac yang ditampilkan sejauh ini semuanya bergantung pada tegangan - artinya, tegangan outputnya bervariasi sebagai respons terhadap perubahan tegangan suplai input. Ketergantungan pada tegangan ini dapat dihilangkan dengan menggunakan dioda zener yang mampu menstabilkan dan menjaga tegangan melintasi timing kapasitor tetap (Gbr. 4).

Pengaturan ini membantu mempertahankan keluaran yang hampir konstan terlepas dari variasi yang signifikan pada tegangan masukan AC utama. Ini secara teratur ditemukan dalam fotografi dan aplikasi lain di mana tingkat cahaya yang sangat stabil dan tetap menjadi penting.

Kontrol Lampu Fluoresen

Mengacu pada semua rangkaian kontrol fase yang dijelaskan sejauh ini, lampu filamen pijar dapat dimanipulasi tanpa perubahan tambahan pada sistem pencahayaan rumah yang ada.

Peredupan lampu Fluoresen juga dimungkinkan melalui jenis kontrol fase triac ini. Ketika suhu luar lampu halogen turun di bawah 2500 derajat C, siklus halogen regenerasi menjadi tidak beroperasi.

Hal ini dapat menyebabkan filamen Tungsten mengendap di atas dinding lampu, mengurangi masa pakai filamen dan juga membatasi transmisi iluminasi melalui kaca. Penyesuaian yang sering digunakan bersama dengan beberapa sirkuit yang ditinjau di atas ditunjukkan pada Gambar. 5

Pengaturan ini menyalakan lampu saat kegelapan mulai masuk, dan mematikannya lagi saat fajar. Sel foto perlu melihat cahaya sekitar tetapi terlindung dari lampu yang sedang dikontrol.

Kontrol Kecepatan Motor

Kontrol fase triac juga memungkinkan Anda untuk menyesuaikan kecepatan motor listrik . Jenis umum motor lilitan seri dapat diatur melalui sirkuit seperti yang diterapkan untuk peredupan cahaya.

Namun, untuk menjamin pergantian yang andal, kapasitor dan resistansi seri perlu dihubungkan secara paralel melintasi Triac (Gbr. 6).

Melalui pengaturan ini, kecepatan motor dapat bervariasi sebagai respons terhadap perubahan beban dan tegangan suplai,

Namun, untuk aplikasi yang tidak kritis (misalnya kontrol kecepatan kipas), di mana beban ditetapkan pada kecepatan tertentu, rangkaian tidak memerlukan perubahan apa pun.

Kecepatan motor yang biasanya, ketika diprogram sebelumnya, dijaga agar tetap konstan bahkan dengan perubahan kondisi beban tampaknya merupakan karakteristik yang berguna untuk perkakas listrik, pengaduk laboratorium, roda pembuat jam tangan bubut, dll. Untuk mencapai fitur 'sensor beban' ini , SCR biasanya disertakan dalam pengaturan setengah gelombang (Gbr. 7).

Rangkaian tersebut beroperasi cukup baik dalam waktu yang terbatas kisaran kecepatan motor meskipun mungkin rentan terhadap 'cegukan' kecepatan rendah dan aturan kerja setengah gelombang menghambat operasi yang distabilkan jauh di atas kisaran kecepatan 50%. Rangkaian kontrol fase sensor beban di mana Triac memberikan kontrol nol sepenuhnya hingga maksimum ditampilkan pada Gambar 8.

Mengontrol Kecepatan Motor Induksi

Motor induksi kecepatan juga dapat dikontrol menggunakan Triacs, meskipun Anda mungkin menemukan beberapa kesulitan terutama jika motor start kapasitor atau fase terbagi terlibat. Biasanya, motor induksi dapat dikontrol antara kecepatan penuh dan setengah, mengingat ini tidak 100% dibebani.

Temperatur motor bisa dijadikan acuan yang cukup bisa diandalkan. Suhu tidak boleh melebihi spesifikasi pabrikan, dengan kecepatan berapa pun.

Sekali lagi, sirkuit peredup cahaya yang ditingkatkan yang ditunjukkan pada Gambar 6 di atas dapat diterapkan, namun beban harus dihubungkan di lokasi alternatif seperti yang terlihat pada garis putus-putus.

Memvariasikan Tegangan Transformator melalui Kontrol Fase

Pengaturan rangkaian yang dijelaskan di atas juga dapat digunakan untuk mengatur tegangan dalam belitan sisi primer transformator sehingga memperoleh keluaran sekunder laju variabel.

Rancangan ini diterapkan pada berbagai pengontrol lampu mikroskop. Variabel nol-set telah disediakan dengan mengubah resistor 47K dengan potensiometer 100k.

Mengontrol Beban Pemanasan

Berbagai rangkaian kontrol fase Triac yang dibahas hingga saat ini dapat diterapkan untuk mengontrol aplikasi beban tipe pemanas, meskipun suhu beban yang dikontrol dapat berubah dengan variasi tegangan AC input dan suhu sekitarnya. Sirkuit yang mengkompensasi parameter yang bervariasi tersebut ditunjukkan pada Gambar 10.

Secara hipotetis rangkaian ini dapat menjaga suhu tetap stabil dalam 1% dari titik yang telah ditentukan terlepas dari perubahan tegangan saluran AC +/- 10%. Kinerja keseluruhan yang tepat dapat ditentukan oleh struktur dan desain sistem tempat pengontrol diterapkan.

Sirkuit ini memberikan kontrol relatif, yang berarti, daya total diberikan ke beban pemanas saat beban mulai memanas, kemudian di beberapa titik tengah, daya diturunkan melalui ukuran yang sebanding dengan perbedaan antara suhu aktual beban dan suhu beban yang diinginkan.

Kisaran proporsional adalah variabel melalui kontrol 'keuntungan'. Sirkuit ini sederhana namun efektif, namun memiliki satu kelemahan signifikan yang membatasi penggunaannya pada beban yang pada dasarnya lebih ringan. Masalah ini berkaitan dengan emisi interferensi radio yang berat, akibat pemotongan fase triac.

Gangguan Frekuensi Radio dalam Sistem Kontrol Fase

Semua perangkat kontrol fase triac menghasilkan sejumlah besar gangguan RF (gangguan frekuensi radio atau RFI). Ini pada dasarnya terjadi pada frekuensi rendah dan sedang.

Emisi frekuensi radio ditangkap dengan kuat oleh semua radio gelombang menengah terdekat dan bahkan oleh peralatan audio dan amplifier, menghasilkan suara dering keras yang mengganggu.

RFI ini juga dapat memengaruhi peralatan laboratorium penelitian, terutama pengukur pH, yang mengakibatkan fungsi komputer dan perangkat elektronik sensitif serupa lainnya tidak dapat diprediksi.

Solusi yang layak untuk mengurangi RFI adalah dengan menambahkan induktor RF secara seri dengan saluran listrik (ditunjukkan sebagai L1 di sirkuit). Choke dengan dimensi yang tepat dapat dibuat dengan melilitkan 40 hingga 50 putaran kawat tembaga berenamel super di atas batang ferit kecil atau inti ferit apa pun.

Ini mungkin memperkenalkan induktansi kira-kira. 100 uH menekan osilasi RFI untuk sebagian besar. Untuk peningkatan penekanan, mungkin penting untuk memaksimalkan jumlah belokan setinggi mungkin, atau induktansi hingga 5 H.

Kerugian dari RF Choke

Kerugian dari rangkaian kontrol fase triac berbasis koil RF ini adalah bahwa watt beban harus dipertimbangkan sesuai dengan ketebalan kabel choke. Untuk beban yang dimaksudkan berada dalam kisaran kilowatt maka kabel RF choke harus cukup tebal sehingga ukuran kumparan meningkat secara signifikan dan besar.

Derau RF sebanding dengan watt beban, sehingga beban yang lebih tinggi dapat menyebabkan emisi RF yang lebih tinggi yang menuntut sirkuit penekanan yang lebih baik.

Masalah ini mungkin tidak terlalu parah untuk beban induktif seperti motor listrik, karena dalam kasus seperti itu lilitan beban itu sendiri melemahkan RFI. Kontrol Triac Phase juga terlibat dengan masalah tambahan - yaitu faktor daya beban.

Faktor daya beban mungkin terkena dampak negatif dan merupakan masalah yang dianggap cukup serius oleh regulator catu daya.