หน วยท 5 เร อง ไดแอค ไทรแอคและการใช งาน

Transcription

1 หน วยท 5 เร อง ไดแอค ไทรแอคและการใช งาน ไดแอค(Diac) เป นอ ปกรณ สารก งต วน าท อย ในกล มของของไทร สเตอร ม 2 ข วค อ ข ว แอโนด 1 (A 1 ) และข วแอโนด 2 (A 2 ) เพราะไดแอคสามารถน ากระแสได สองด าน ไดแอค สามารถน าไปใช ก บแรงด นไฟฟ าสล บและแรงด นไฟฟ ากระแสตรงได ร ปท 1 โครงสร างและส ญล กษณ จากร ปท 1 เป นโครงสร างและส ญล กษณ ของไดแอค จากโครงสร างเป นอ ปกรณ สารก งต ว น าม 3 ตอนใหญ ชน ดสาร PNP และย งประกอบด วยสารก งต วน า 2 ตอนย อยชน ด N ต อร วมใน สารก งต วน าชน ด P ท ง 2 ตอนด านนอก ม ขาต ออกมาใช งานเพ ยง 2 ขา แต ละขาท ต อใช งานจะต อ ร วมก บสารก งต วน าท งชน ด N และชน ด P จ งท าให ไดแอคสามารถท างานได ท งแรงด นไฟบวก และแรงด นไฟลบ ขาแอโนด1 (A 1 ) เร ยกว า ขาเทอม นอล 1 (Main Terminal 1) ใช ต วย อ MT 1 และขาแอโนด2 (A 2 ) เร ยกว า ขาเทอม นอล 2 (Main Terminal 2) ใช ต วย อ MT 2 แต ละขาสามารถต อสล บก นได การท างานของไดแอค ไดแอคม 2 ขา แต ม ค ณสมบ ต สามารถท างานได ก บแรงด นช วงบวก และแรงด นช วงลบค อ กระแสได 2 ท ศทาง ด งน นในการใช งานจ งไม จ าเพาะเจาะจงในการต อวงจร ใช ขาด านใดด านหน ง ต อเข าวงจรก จะได ค ณสมบ ต เหม อนก น การท างานของไดแอคเปร ยบเหม อนก บชอคเลย ไดโอด 2 ต วต อกล บห วก น ม วงจรสมม ลของไดแอคแทนด วยทรานซ สเตอร 4 ต ว ด งร ปท 2 ก ทรานซ สเตอร Q 1 และ Q 2 แทนชอคเลย ไดโอดต วท 1 จะเป นต วน ากระแสแอโนดมาจากข ว A 1 ไปส ข ว A 2 ทรานซ สเตอร Q 3 และ Q 4 แทนแทนชอคเลย ไดโอดต วท 2 จะเป นต วน ากระแสแอโนดมาจากข ว

2 A 2 ไปส ข ว A 1 ไดแอคเม อไบอ สตรงให ขา A 1 ก บ A 2 ไดแอคท างานเม อแรงด นไบอ สตรงท จ ายให ต วไดแอคถ งค าแรงด นเบรคโอเวอร ของต วไดแอค V BR(F) จะท าให กระแสไหลผ านข ว A 1 ไปย งข ว A 2 และเม อไดแอคท างานเม อไบอ สกล บจ ายให ต วไดแอคถ งค าแรงด นเบรคโอเวอร ของ ต วไดแอค -V BR(R) จะท าให กระแสไหลผ านข ว A 2 ไปย งข ว A 1 ด งร ปท 2 ข และ 2 ค ร ปท 2 วงจรสมม ลของไดแอคและการไบอ สไดแอค

3 กราฟค ณสมบ ต ของไดแอค ร ปท 3 กราฟค ณสมบ ต ไดแอค จากร ปท 3 เป นกราฟแสดงค ณสมบ ต ของต วไดแอค โดยไดแอคสามรถน ากระแสได ท ง ช วงบวกและช วงลบของแรงด นไฟสล บ การจ ายแรงด นให ไดแอคในคร งแรกจะม กระแสไหลผ าน ต วไดแอคน อยมาก เร ยกว ากระแสร วซ ม เม อเพ มแรงด นให ต วไดแอคมากข นจนถ งค าแรงด นเบรค โอเวอร V BO จะท าให ม กระแสไหลผ านต วไดแอคถ งค ากระแสเบรคโอเวอร I BO ต วไดแอคจะ ยอมให กระแสไหลผ านได ท าให ความต านทานในต วไดแอคลดลง ย งจ ายแรงด นไบอ สให ต วได แอคมากข น จะย งท าให ความต านทานในต วไดแอคย งลดลง กระแสจะย งไหลเพ มมากข น ค าความต านทานในต วไดแอคท ลดลงเม อม นน ากระแส จะลดลงน อยและย งคงเหล อค า ความต านทานในต วไดแอค ค ณสมบ ต น จ งน ยมน าไดแอคไปใช เป นต วป อนกระแสกระต นขา G ของไตรแอค เพราะช วยป องก นกระแสกระชากจากแหล งจ ายไปท าให ขา G ของไตรแอคช าร ดเส ย หายได ไตรแอค(Triac) เป นอ ปกรณ จ าพวกสารก งต วน าในกล มของไทร สเตอร ม ล กษณะโครง สร างภายในคล ายก บไดแอค แต ม ขาเกตเพ มข นมาอ ก 1 ขา ไตรแอตถ กสร างข นเพ อแก ไขข อบก พร องของ SCR ซ งไม สามารถน ากระแสในซ กลบของไฟฟ าสล บได การน าไตรแอคไปใช งาน ส วนใหญ จะใช ท าเป นวงจรควบค มการท างานเป นสว ตซ ต อแรงด นไฟสล บ ไตรแอคถ กสร างข นมา ให ใช งานก บกระแสส ง ๆ ด งน นต องระว งเร องของการระบายความร อน ส ญล กษณ,โครงสร างและ วงจรสมม ลของไตรแอคด งร ปท 4 ก,ขและค

4 ร ปท 4 โครงสร าง ส ญล กษณ และวงจรสมม ลเปร ยบเท ยบระหว างไตรแอคก บเอสซ อาร โครงสร างของไตรแอคจะประกอบด วยสารก งต วน าตอนใหย 3 ตอน ค อ PNP และใน สารก งต วน าตอนใหญ จะม สารก งต วน าตอนย อยชน ด N อ ก 3 ตอน ต อร วมในสารก งต วน า P ท ง 2 ตอน ม ขาต อออกมาใช งาน 3 ขา เหม อน SCR ขาแอโนด 1 (A1) เร ยกว า ขาเทอร ม นอล 1(Main terminal 1) MT 1 ขาแอโนด 2 (A2) เร ยกว า ขาเทอร ม นอล 2(Main terminal 2) MT 2 และขาเกท(Gate) G การท างานของไตรแอค ไตรแอคม ค ณสมบ ต ท างานได ท งแรงด นช วงบวกและแรงด นช วงลบ การน ากระแสของ ไตรแอคจะข นอย ก บแรงด นท ป อนกระต นขา G และแรงด นท จ ายให ขา A 2 และ A 1 การจ ายไบ อ สให ต วไตรแอคสามารถแบ งได เป น 4 สภาวะค อ 1.สภาวะท 1 หร อควอนแดรนด ท 1 จ ายแรงด นบวกให ขา A 2 จ ายแรงด นลบให ขา A 1 และจ ายแรงด นบวกกระต นขา G จะเก ดการน ากระแสในต วไตรแอคด งร ปท 5 ท ศทางการไหลของ กระแสท งสองจะไหลในท ศทางเด ยวก น หร อกระแสไหลเสร มก น ท าให I A ไหลมากข น

5 ร ปท 5 สภาวะท 1 หร อควอนแดรนด ท 1 2.สภาวะท 2 หร อควอนแดรนด ท 2 จ ายแรงด นบวกให ขา A 2 จ ายแรงด นลบให ขา A 1 แต จ ายแรงด นลบกระต นขา G จะเก ดการน ากระแสในต วไตรแอคด งร ปท 6 ท ศทางการไหลของ กระแสท งสองจะไหลในท ศทางสวนทาง หร อกระแสไหลห กล างก น ท าให I A ไหลน อยลง ร ปท 6 สภาวะท 2 หร อควอนแดรนด ท 2

6 3.สภาวะท 3 หร อควอนแดรนด ท 3 จ ายแรงด นลบให ขา A 2 จ ายแรงด นบวกให ขา A 1 แต จ ายแรงด นลบกระต นขา G จะเก ดการน ากระแสในต วไตรแอคด งร ปท 7 ท ศทางการไหลของ กระแสท งสองจะไหลในท ศทางเด ยวก น หร อกระแสไหลเสร มก น ท าให I A ไหลมากข น ร ปท 7 สภาวะท 3 หร อควอนแดรนด ท 3 4.สภาวะท 4 หร อควอนแดรนด ท 4 จ ายแรงด นลบให ขา A 2 จ ายแรงด นบวกให ขา A 1 แต จ ายแรงด นบวกกระต นขา G จะเก ดการน ากระแสในต วไตรแอคด งร ปท 7 ท ศทางการไหลของ กระแสท งสองจะไหลในท ศทางสวนทาง หร อกระแสไหลห กล างก น ท าให I A ไหลน อยลง ร ปท 8 สภาวะท 4 หร อควอนแดรนด ท 4

7 กราฟค ณสมบ ต ของไตรแอค ร ปท 9 กราฟล กษณะสมบ ต ของไตรแอค จากกราฟล กษณะสมบ ต ของไตรแอค แรงด นไบอ สตรงก บไตรแอค(V BO(0) ) และจ าย กระแสเกตบวก(I G ) ให ก บเกตของไตรแอค จะท าให ไตรแอคน ากระแสได โดยกระแสจะไหลจาก ข ว A 1 ไปย งข ว A 2 และเม อป อนแรงด นไบอ สลบให ก บไตรแอค(-V BO(0) ) โดยไม ให เก นกว า ค าแรงด นพ งทลาย สามารถจ ายกระแสเกตลบ(-I G ) กระแสจะไหลจากข ว A 2 ไปย งข ว A 1 การหย ดการน ากระแสของไตรแอค ไตรแอคเม อน ากระแสแล วจะไม จ าเป นต องคงค างแรงด นท จ ายกระต นขา G เพราะไตร แอคจะน ากระแสต อเน องได เหม อนก บ SCR จะหย ดน ากระแสท าได 2 ว ธ เหม อน SCR ค อ 1.ต ดแหล งจ ายแรงด น V AA ท ป อนให ขา A 2 และขา A 1 ของไตรแอคออกช วขณะ 2.ลดแรงด นไบอ สตรงท จ ายให ขา A 2 และ A 1 ลง จนท าให ม กระแสไหลผ านต วไตรแอค ต ากว ากระแสโฮลด ง(holding current) ของไตรแอค รายละเอ ยดและข ดจ าก ดของไตรแอค 1.แรงด นบล อกก งส งส ดซ า (Repetitive Peak Blocking Voltage) ใช ต ว ย อเป น V DRM หร อ V RPM ค อแรงด นส งส ดท ป อนเฉพาะขา A 2 และ A 1 ท ต วไตรแอคย งไม น ากระแส โดยไม ม แรงด นกระต นท ขา G

8 2.กระแสไบอ สตรงส งส ดเป น rms (RMS Max Forward Current) ใช ต วย อ I T(MAX) ค อค ากระแสส งส ดเป น rms ท ไตรแอคทนได เม อม กระแสไบอ สตรงไหลผ าน ถ า กระแสไหลผ านไตรแอคเก นกว าค าน ไตรแอคจะช าร ดเส ยหาย 3.กระแสโฮลด ง (Holding Current) ใช ต วย อ I H ค อกระแสต าส ดท ไหลผ านต ว ไตรแอคระหว างขา A 2 และ A 1 แล วไตรแอคย งคงน ากระแสได 4.กระแสกระต นเกท(Gate Trigger Current) ใช ต วย อ I GT ค อกระแสท ใช กระต นขา G ของไตรแอค เพ อท าให ไตรแอคท างาน ม กบอกค ากระแสไว ท ต าส ด 5.แรงด นกระต นเกท(Gate Trigger Voltage) ใช ต วย อ V GT ค อแรงด นท ป อน ให ขา G เท ยบก บขา A 1 เพ อกระต นให ไตรแอคน ากระแส ม กบอกค าส งส ด 6.กระแสกระต นเกทส งส ด(Peak Gate Trigger Current) ใช ต วย อ I GTM ค อ ค ากระแสกระต นท ไหลผ านเกทค าส งส ดย งคงท าให ไตรแอคท างานได 7.ย านอ ณหภ ม ในการท างาน(Operating Junction Temperature) ใช ต วย อ T i ค อย านอ ณหภ ม ตรงรอยต อท ไตรแอค ท างานได โดยไม ช าร ดเส ยหาย บอกค าต งแต ต าส ด(-) จนถ งส งส ดเป นค าบวก(+) การประย กต ไดแอคและไตรแอคไปใช งาน การน าไตรแอคไปใช งานน ยมใช มากส ด ค อ การน าไปใช ควบค มก าล งไฟฟ ากระแสสล บท โหลด เช น ควบค มความสว างของหลอดไฟฟ า หร อวงจรหร ไฟ ควบค มความเร วมอเตอร ไฟฟ า กระแสสล บ ควบค มความร อนของลวดความร อน เช น เตาอบไฟฟ า เตาหลอดโลหะ เป นต น 1.วงจรหร ไฟหร อขดลวดความร อน โดยใช ไตรแอคและไดแอคเป นต วท างานวงจรหร ไฟ หร อขดลวดความร อน โดยการท างานของไตรแอคท าหน าท เป นสว ตซ ต ดต อวงจรตามการควบค ม แรงด นกระต นท ขา G ของไตรแอค วงจรควบค มและหน วงเวลาแรงด นกระต นขา G ใช ต วต าน ทานและต วเก บประจ ม ไดแอคเป นต วป องก นกระแสกระชากเข าขา Gของไตรแอค ด งร ปท 10 ร ปท 10 วงจรหร ไฟ

9 การท างานด งกล าวท าให สามารถปร บเปล ยนความสว างของหลอดไฟ LP 1 ได โดยอาศ ย การปร บเปล ยนเวลาและม มเฟสของแรงด นท จะท าให ไดแอคน ากระแส และไปท าให ไตรแอคน า กระแสก าล งไฟฟ าท ตกคร อมหลอดไฟ LP 1 จะเปล ยนแปลงตามไปด วย ถ าน าวงจรด งกล าวไปหร ความร อนของเตาไฟฟ า กระทะไฟฟ า กาต มน าไฟฟ า เตาร ดไฟฟ าและอ น ๆ ด งร ปท 11 ร ปท 11 วงจรหร ขดลวดความร อน 2.วงจรหร ไฟแสงสว างท ม ช ดป องก นส ญญาณรบกวน วงจรจะใช ควอดแดรกเป นต วท างาน วงจรหร ไฟแสงสว างท ม ช ดป องก นส ญญาณรบกวน จะม วงจรคล ายก บวงจรหร ไฟในร ปท 10 แต เพ มวงจรป องก นส ญญาณรบกวนเข าไป ช วยป องก นกระแสกระชากผ านเข าวงจร และป องก นฮาร โมน กส ส ง ๆ ออกไปรบกวนระบบไฟฟ าภายนอก ด งร ปท 12 ร ปท 12 วงจรหร ไฟแสงสว างท ม ช ดป องก นส ญญาณรบกวน 3.วงจรปร บความเร วมอเตอร แบบย น เวอร แซล มอเตอร แบบย น เวอร แซล(Universal Motor) เป นมอเตอร ท สามารถน าไปใช งานได ท งแรงด นไฟตรง DC และแรงด นไฟสล บ AC จ งเร ยกว า ย น เวอร แซล มอเตอร ในการควบค มความเร วของย น เวอร แซลมอเตอร สามารถท าได โดย ใช การควบค มเวลาและเฟสของอ ปกรณ ทร กเกอร ร วมก บ SCR ไตรแอค หร อควอดแตรก อย าง ใดอย างหน ง ด งร ปท 13

10 ร ปท 13 วงจรปร บความเร วมอเตอร แบบย น เวอร แซล การใช ไตรแอคควบค มเฟสของแรงด นไฟสล บ ไตรแอคสามารถน ากระแสในไฟสล บ ได 2ซ ก ค อ ซ กบวกและซ กลบ ในการควบค มไฟ สล บสามารถท าได ก บ ไฟสล บ 1 เฟส และ 3 เฟส ด งน ค อ 1.ควบค มแรงด นไฟสล บชน ดเฟสเด ยว ถ าใช ไตรแอคจะใช เพ ยงต วเด ยว แต ถ าใช SCR จะต องใช 2 ต ว ด งร ปท 14 ร ปท 14 วงจรควบค มแรงด นไฟสล บ 1 เฟส ด วยไตรแอค และSCR

11 2.ควบค มแรงด นไฟสล บ ชน ด 3 เฟส แรงด นไฟสล บ 3 เฟส แต ละเฟสม ม มต างก น องศา ในแต ละอ นพ ตป อนผ านเข าแต ละโหลดโดยเฉพาะ ในแต ละช ดของการจ ายแรงด นไปย ง โหลด จะถ กควบค มแรงด นด วยไตรแอคแต ละต ว โดยใช ไตรแอคหน งต อก บโหลดหน งช ด สามารถ น าไปใช ก บโหลดท ต อวงจรท งแบบเดลต าและแบบสตาร ด งน ค อ 2.1 แบบเดลต า การต อวงจรแบบน จะใช ไตรแอคเป นต วควบค มเฟสในการท างานจะ สามารถต อไตรแอคร วมในวงจรได ท งแบบต อไตรแอคแยกในแต ละไลน และต อไตรแอกอ นด บ ร วมก บดหลดแต ละช ด ด งร ปท 15 ร ปท 15 การต อไตรแอคแบบแยกแต ละไลน เป นวงจรใช ไตรแอคควบค มเฟสของแรงด นไฟสล บท จ ายโหลด โหลด Z L1 จะท างานเม อ ไตรแอค Q 1 และ Q 2 เก ดการน ากระแส โหลด Z L2 จะท างานเม อไตรแอค Q 2 และ Q 3 เก ด การน ากระแส และโหลด Z L3 จะท างานเม อไตรแอค Q 3 และ Q 1 เก ดการน ากระแส ร ปท 16 การต อไตรแอคแบบอ นด บร วมก บโหลด จากร ปท 16 เป นวงจรท ใช ไตรแอคควบค ม ต อแบบอ นด บ สภาวะการท างานของโหลดจะ ข นอย ก บไตรแอคแต ละไลน เม อไตรแอค Q 1 น ากระแส โหลด Z L1 จะท างาน ไตรแอค Q 2 น า กระแส โหลด Z L2 จะท างาน และไตรแอค Q 3 น ากระแส โหลด Z L3 จะท างาน

12 2.2 แบบสตาร การต อวงจรแบบสตาร โดยใช ไตรแอคเป นต วควบค มเฟสในการท างาน สามารถต อไตรแอคเข าวงจรได ท งแบบต อไตรแอคแยกแต ละไลน และแบบไตรแอคต อรวมก บแล ว จ งต อไปโหลดแต ละโหลด ด งร ปท 17 ร ปท 17 การต อไตรแอคแบบแยกแต ละไลน จากร ปท 17 เป นวงจรใช ไตรแอคควบค มเฟสของแรงด นไฟสล บ โดยโหลดถ กต อวงจร แบบสตาร แหล งจ ายแรงด นแต ละช ด V a, V b และ V C เม อไตรแอค Q 1 น ากระแสโหลด Z L1 จะท างาน ไตรแอค Q 2 น ากระแสโหลด Z L2 จะท างาน และไตรแอค Q 3 น ากระแสโหลด Z L3 จะท างาน ร ปท 18 การต อไตรแอคแบบรวมก น จากร ปท 18 เป นวงจรใช ไตรแอคควบค มเฟสของแรงด นไฟสล บ โหลดต อแบบสตาร ส วน ต วไตรแอคต อร วมก นแบบสตาร ไตรแอค Q 1 น ากระแส โหลด Z L1 และ Z L2 จะท างาน ไตร แอค Q 2 น ากระแส โหลด Z L1 และ Z L3 จะท างาน และไตรแอค Q 3 น ากระแส โหลด Z L2 และ Z L3 จะท างาน *************************