ترایاک (تریاک) چیست؟

ترایاک چیست؟

ترایاک (TRIAC) یک قطعه الکترونیکی است که برای کنترل جریان برق متناوب (AC) به کار می‌رود. این قطعه در دسته نیمه‌رساناها قرار دارد و نقش کلید یا سوئیچ را در مدارها بازی می‌کند. با استفاده از ترایاک، می‌توان جریان AC را قطع و وصل کرد و حتی آن را تنظیم کرد، به همین دلیل در بسیاری از وسایل الکترونیکی مثل دیمرها (کنترل‌کننده‌های نور)، موتورهای الکتریکی، و کنترلرهای سرعت فن از آن استفاده می‌شود.

چطور کار می‌کند؟

ترایاک می‌تواند جریان الکتریکی را در هر دو جهت (مثبت و منفی) کنترل کند، که این ویژگی آن را برای کنترل جریان AC بسیار مناسب می‌کند. بر خلاف یکسوکننده‌ها یا ترانزیستورها که فقط در یک جهت جریان را هدایت می‌کنند، ترایاک می‌تواند جریان را در هر دو نیم‌دوره مثبت و منفی یک سیگنال AC عبور دهد.

ساختار ترایاک

ترایاک‌ها از ترکیب دو تریستور ساخته می‌شوند که به صورت معکوس به هم متصل شده‌اند. تریستور یک نوع قطعه نیمه‌رسانا است که جریان را فقط در یک جهت عبور می‌دهد و با یک سیگنال کنترل کوچک روشن یا خاموش می‌شود. با ترکیب دو تریستور، ترایاک می‌تواند جریان را در هر دو جهت کنترل کند.

ترایاک دارای سه پایه است:

MT1 (Main Terminal 1): یکی از پایه‌های اصلی ترایاک.

MT2 (Main Terminal 2): پایه اصلی دوم ترایاک.

گِیت (Gate): پایه کنترلی که با اعمال یک سیگنال کوچک، ترایاک را روشن می‌کند و باعث عبور جریان بین MT1 و MT2 می‌شود.

نحوه عملکرد:

هنگام اعمال یک سیگنال کوچک به گیت، ترایاک روشن می‌شود و به جریان اجازه عبور بین MT1 و MT2 را می‌دهد.

ترایاک زمانی که روشن شد، تا زمانی که ولتاژ صفر شود (در انتهای هر نیم‌دوره موج AC) به عبور جریان ادامه می‌دهد.

بعد از عبور جریان و کاهش ولتاژ به صفر، ترایاک خاموش می‌شود و برای روشن کردن مجدد آن، باید دوباره یک سیگنال به گیت داده شود.

مزایای استفاده از ترایاک:

کنترل در هر دو نیم‌دوره AC: ترایاک می‌تواند جریان را در هر دو جهت کنترل کند، که آن را برای استفاده در مدارهای AC بسیار مناسب می‌کند.

• کنترل توان بالا: ترایاک‌ها می‌توانند جریان‌ها و ولتاژهای بالا را به‌خوبی کنترل کنند.
• سادگی استفاده: ترایاک به سادگی با یک سیگنال کوچک می‌تواند روشن یا خاموش شود، که کار کنترل آن را آسان می‌کند.
• قابلیت تنظیم جریان: با تغییر زمان اعمال سیگنال به گیت، می‌توان میزان جریان عبوری از ترایاک را کنترل کرد و مثلاً شدت نور لامپ یا سرعت یک موتور را تنظیم کرد.
• کاربردهای ترایاک:
• دیمرهای روشنایی: با ترایاک می‌توان میزان روشنایی یک لامپ را به راحتی کنترل کرد.
• کنترل سرعت موتور: در ابزارهای برقی مانند دریل‌ها و فن‌ها، ترایاک‌ها برای کنترل سرعت موتور به کار می‌روند.
• سوئیچینگ بارهای AC: در مدارهای خانگی و صنعتی، از ترایاک برای قطع و وصل جریان‌های AC استفاده می‌شود.
• کنترل گرمایش: در بخاری‌ها یا وسایل گرمایشی برقی، از ترایاک برای تنظیم میزان توان گرمایی استفاده می‌شود.

تفاوت ترایاک و تریاک

گاهی اوقات کلمه “تریاک” به جای “ترایاک” هم استفاده می‌شود. این دو یکسان هستند و تفاوت خاصی ندارند، هر دو اشاره به همان قطعه‌ای دارند که جریان AC را در هر دو جهت کنترل می‌کند.

نکات مهم درباره ترایاک:

• حفاظت از اضافه‌بار و دما: ترایاک‌ها ممکن است در هنگام عبور جریان‌های بسیار بالا یا به دلیل گرمای زیاد، آسیب ببینند. به همین دلیل در مدارهای حرفه‌ای از هیت‌سینک (خنک‌کننده) یا مدارات حفاظتی برای جلوگیری از آسیب به ترایاک استفاده می‌شود.
• کنترل دقیق: برای کنترل دقیق‌تر ترایاک، باید از مدارات کنترلی خاص مثل مدارات فازشکن استفاده کرد تا لحظه دقیق روشن شدن ترایاک در نیم‌دوره AC مشخص شود.

جمع‌بندی:

ترایاک یک قطعه الکترونیکی است که برای کنترل جریان متناوب (AC) در هر دو جهت استفاده می‌شود. این قطعه به عنوان یک کلید الکترونیکی عمل می‌کند که با اعمال یک سیگنال کوچک به پایه گیت، جریان بزرگتری را بین دو پایانه اصلی عبور می‌دهد. ترایاک‌ها در بسیاری از وسایل خانگی و صنعتی که به کنترل دقیق جریان نیاز دارند، از جمله دیمرها و کنترل‌کننده‌های سرعت موتور، استفاده می‌شوند.

مثال ساده عملی) کنترل دور موتور یونیورسال با استفاده از ترایاک

برای کنترل دور موتور یونیورسال با استفاده از قطعات: ترایاک، دیاک، پتانسیومتر، مقاومت، و خازن

می‌توان با استفاده از قطعات ذکر شده یک دیمر کنترل سرعت موتور طراحی کرد. این مدار به طور موثر فاز AC را کنترل می‌کند تا با تغییر زاویه قطع (فازشکن)، سرعت موتور یونیورسال تنظیم شود.

نحوه عملکرد مدار:

این مدار به این صورت کار می‌کند که ولتاژ ورودی 220 ولت AC با استفاده از ترایاک کنترل می‌شود. زاویه فاز ولتاژ AC توسط مدار RC (پتانسیومتر، مقاومت و خازن) و سیداک تعیین می‌شود. سیداک به عنوان کلید الکترونیکی عمل کرده و در زمان مناسب، ترایاک را فعال می‌کند و این عمل باعث کنترل ولتاژ اعمال شده به موتور و در نتیجه تنظیم سرعت موتور می‌شود.

مدار پیشنهادی:

ترایاک (مثل BT136) به عنوان کلید اصلی برای کنترل جریان موتور عمل می‌کند.

سیداک به عنوان یک قطعه حساس به ولتاژ برای روشن کردن ترایاک در زاویه فاز مشخص استفاده می‌شود.

پتانسیومتر برای تنظیم زاویه فاز و در نتیجه کنترل میزان ولتاژ و جریان اعمال شده به موتور به کار می‌رود.

خازن و مقاومت در کنار پتانسیومتر یک مدار RC می‌سازند که زمان‌بندی روشن شدن سیداک را تعیین می‌کنند.

مدار گام به گام:

1. مدار کنترل فاز: پتانسیومتر (500 کیلو اهم)، مقاومت (37 کیلو اهم)، و خازن (104J) را به صورت سری وصل کنید. این سه قطعه با هم یک شبکه RC می‌سازند که وظیفه آن تعیین تأخیر زمانی برای زاویه فاز روشن شدن ترایاک است.یک سر پتانسیومتر به برق AC وصل می‌شود و سر دیگر آن به سری مقاومت 37 کیلو اهم و خازن 104J وصل می‌شود.

2. اتصال سیداک:

سیداک را به دو سر خازن وصل کنید (یعنی در انتهای شبکه RC).

هنگامی که ولتاژ در خازن به حد کافی (حد روشن شدن سیداک) رسید، سیداک عمل کرده و یک پالس برای روشن کردن ترایاک ایجاد می‌کند.

3. اتصال ترایاک:

یک سر ترایاک به خط فاز ورودی AC (220 ولت) متصل می‌شود.

پایه گیت ترایاک به خروجی سیداک وصل می‌شود. این پالس از سیداک، ترایاک را فعال کرده و جریان AC را به موتور عبور می‌دهد.

پایه اصلی دیگر ترایاک به یکی از پایانه‌های موتور یونیورسال متصل می‌شود.

4. اتصال موتور:

موتور یونیورسال باید بین خروجی ترایاک و نول ورودی AC قرار گیرد. به این ترتیب، با روشن شدن ترایاک، جریان AC از طریق موتور عبور کرده و ولتاژ اعمال شده به موتور بسته به زاویه فاز تغییر می‌کند و در نتیجه سرعت موتور تنظیم می‌شود.

اتصال کلی مدار:

ورودی AC 220 ولت:

فاز به یک سر ترایاک متصل می‌شود.

نول مستقیماً به یکی از پایه‌های موتور متصل می‌شود.

شبکه RC:

پتانسیومتر، مقاومت، و خازن به طور سری به هم متصل شده و در انتها به سیداک وصل می‌شوند.

سیداک به گیت ترایاک متصل می‌شود تا ترایاک را در زمان مناسب روشن کند.

خروجی به موتور:

خروجی ترایاک (MT2) به پایه دیگر موتور متصل است.

نحوه تنظیم سرعت:

با چرخاندن پتانسیومتر، مقدار مقاومت در شبکه RC تغییر می‌کند که این باعث تغییر زمان شارژ شدن خازن می‌شود. این تغییر زمان باعث تغییر زاویه فاز پالس سیداک و در نتیجه زمان روشن شدن ترایاک می‌شود. در نتیجه، ولتاژ اعمال شده به موتور تغییر کرده و سرعت موتور کنترل می‌شود.

نکات ایمنی:

این مدار با ولتاژ AC 220 ولت کار می‌کند که خطرناک است. هنگام کار با این مدار، حتماً از تجهیزات ایمنی مانند دستکش عایق و عینک ایمنی استفاده کنید.

استفاده از یک فیوز مناسب برای محافظت از مدار در برابر جریان‌های ناخواسته و اضافه‌بار ضروری است.

نتیجه نهایی:

این مدار به شما امکان می‌دهد که با استفاده از ترایاک و سیداک، ولتاژ اعمال شده به موتور یونیورسال را کنترل کرده و در نتیجه سرعت آن را تنظیم کنید. پتانسیومتر به عنوان کنترل‌کننده اصلی زاویه فاز عمل کرده و به کاربر اجازه می‌دهد تا با تغییر مقاومت، سرعت موتور را تغییر دهد.

کاربرد های ترایاک در برد ماشین لباسشویی

ترایاک یکی از اجزای کلیدی در بسیاری از بردهای الکترونیکی ماشین لباسشویی مدرن است. به دلیل قابلیت کنترل جریان AC و سوئیچ کردن بارهای بزرگ، این قطعه در ماشین‌های لباسشویی برای کنترل بخش‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر به کاربردهای کامل ترایاک در برد ماشین لباسشویی اشاره می‌شود:

1. کنترل موتور اصلی (موتور یونیورسال):

ترایاک‌ها برای کنترل سرعت و جهت چرخش موتور اصلی ماشین لباسشویی به کار می‌روند. موتورهای یونیورسال در ماشین‌های لباسشویی وظیفه چرخش دیگ برای شستشو و خشک کردن لباس‌ها را دارند. ترایاک‌ها به دلیل توانایی کنترل جریان AC در هر دو نیم‌دوره، می‌توانند به تنظیم سرعت و تغییر جهت چرخش موتور کمک کنند.

کنترل سرعت موتور: با تغییر زاویه فاز ولتاژ اعمال‌شده به موتور، ترایاک جریان عبوری را تنظیم می‌کند و باعث تغییر سرعت چرخش دیگ می‌شود. این قابلیت در مراحل مختلف شستشو (مثل شستشوی آرام یا خشک‌کن سریع) به کار می‌رود.

کنترل جهت چرخش: برای تغییر جهت چرخش موتور (چپ‌گرد و راست‌گرد)، از ترایاک برای قطع و وصل کردن سیم‌پیچ‌های مختلف موتور استفاده می‌شود.

2. کنترل المنت‌های گرمایی (هیتر):

ترایاک‌ها می‌توانند المنت‌های گرمایشی که وظیفه گرم کردن آب را دارند، کنترل کنند. دمای آب در ماشین لباسشویی برای بهبود عملکرد شستشو و تمیزی لباس‌ها اهمیت زیادی دارد. با استفاده از ترایاک، می‌توان المنت‌ها را به طور دقیق و بر اساس نیاز، روشن و خاموش کرد تا دمای آب کنترل شود.

در برنامه‌های شستشوی مختلف، ترایاک میزان توان و مدت زمان روشن بودن المنت‌ها را تنظیم می‌کند تا دمای مورد نیاز حفظ شود (مثلاً 30 درجه برای لباس‌های نخی یا 60 درجه برای لباس‌های کثیف‌تر).

3. کنترل پمپ تخلیه آب:

پمپ تخلیه آب ماشین لباسشویی نیز معمولاً توسط ترایاک کنترل می‌شود. پمپ وظیفه تخلیه آب پس از شستشو و قبل از شروع مرحله خشک‌کن را دارد. ترایاک با کنترل جریان برق به پمپ، آن را روشن و خاموش می‌کند و به این ترتیب آب از مخزن ماشین لباسشویی خارج می‌شود.

در مراحل مختلف شستشو، ترایاک زمان دقیق روشن شدن پمپ و تخلیه آب را کنترل می‌کند تا از پر شدن بیش از حد مخزن جلوگیری شود.

4. کنترل دریچه‌های ورودی آب (شیرهای الکتریکی):

ترایاک‌ها برای کنترل دریچه‌های ورودی آب سرد و گرم نیز به کار می‌روند. این دریچه‌ها برای تنظیم جریان آب به داخل مخزن شستشو بر اساس نوع برنامه و مقدار بار ماشین استفاده می‌شوند.

با استفاده از ترایاک، می‌توان مقدار آب ورودی به دیگ را تنظیم کرد. این کار به تنظیم دقیق سطح آب و بهینه‌سازی مصرف آب در ماشین لباسشویی کمک می‌کند.

5. کنترل قفل درب ماشین لباسشویی:

ماشین‌های لباسشویی مدرن برای ایمنی بیشتر دارای قفل درب الکترونیکی هستند که پس از شروع برنامه شستشو، درب ماشین را قفل می‌کند تا از باز شدن آن جلوگیری کند. این قفل‌ها معمولاً توسط ترایاک کنترل می‌شوند.

ترایاک با قطع و وصل جریان برق به مدار قفل الکترونیکی، اطمینان می‌دهد که درب فقط در زمان‌های مشخص، مانند قبل و بعد از شستشو، باز شود.

6. کنترل خشک‌کن (دور بالای موتور):

در مرحله خشک‌کن، موتور ماشین لباسشویی باید با سرعت بسیار بالاتری بچرخد تا آب از لباس‌ها خارج شود. ترایاک‌ها در این مرحله برای کنترل سرعت موتور و تغییر آن به دور بالاتر به کار می‌روند. کنترل دقیق ترایاک باعث می‌شود موتور در دور بالا به‌طور پیوسته عمل کند و فشار بیش از حدی به موتور وارد نشود.

7. کنترل فن تهویه (در ماشین‌های ترکیبی خشک‌کن):

در ماشین‌های لباسشویی که با خشک‌کن ترکیب شده‌اند، از ترایاک‌ها برای کنترل فن تهویه استفاده می‌شود. این فن هوا را به داخل محفظه لباس‌ها می‌دمد تا عملیات خشک کردن سریع‌تر انجام شود. با استفاده از ترایاک، سرعت و زمان کارکرد فن تهویه تنظیم می‌شود.

8. کنترل کلیدها و نمایشگرها:

بعضی از ترایاک‌ها در ماشین لباسشویی برای کنترل کلیدها، نمایشگرهای دیجیتال، یا چراغ‌های نشانگر به کار می‌روند. این ترایاک‌ها جریان الکتریکی کم‌تری نسبت به ترایاک‌های کنترل‌کننده موتور یا هیتر عبور می‌دهند، اما به همان اندازه حیاتی هستند زیرا عملکرد صحیح سیستم‌های کنترلی و اطلاعاتی ماشین را فراهم می‌کنند.

9. کنترل شیر بخار (در مدل‌های بخاردار):

در برخی مدل‌های پیشرفته‌تر ماشین لباسشویی، که قابلیت تولید بخار دارند، ترایاک‌ها برای کنترل شیر بخار استفاده می‌شوند. این شیرها به بخار اجازه ورود به دیگ شستشو را می‌دهند تا لباس‌ها ضدعفونی شوند. ترایاک در این کاربرد به تنظیم جریان بخار بر اساس نیاز کمک می‌کند.

مزایای استفاده از ترایاک در ماشین لباسشویی:

کارایی بالا در کنترل جریان AC: ترایاک‌ها می‌توانند جریان‌های بزرگ را به‌خوبی کنترل کنند و برای بارهای متناوب مانند موتور و هیتر مناسب هستند.

اندازه کوچک و کارکرد بی‌صدا: ترایاک‌ها برخلاف کلیدهای مکانیکی، به‌صورت الکترونیکی کار می‌کنند و در نتیجه صدای اضافی یا لرزش ایجاد نمی‌کنند.

عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالا: ترایاک‌ها به دلیل نداشتن قطعات متحرک مانند رله‌های مکانیکی، عمر طولانی‌تری دارند و کمتر دچار خرابی می‌شوند.

کنترل دقیق: ترایاک‌ها می‌توانند با دقت بسیار بالایی زمان و میزان روشن و خاموش شدن اجزای ماشین لباسشویی را کنترل کنند.

جمع‌بندی:

ترایاک‌ها نقش حیاتی در کنترل بخش‌های مختلف ماشین لباسشویی دارند، از جمله کنترل موتور، پمپ، المنت‌های گرمایشی، دریچه‌های آب، و قفل درب. به دلیل توانایی آن‌ها در کنترل جریان‌های بزرگ AC و عملکرد بدون صدا، ترایاک‌ها جزء اصلی سیستم‌های مدرن کنترل در ماشین‌های لباسشویی به شمار می‌روند و عملکرد کارآمد و ایمن دستگاه را تضمین می‌کنند.

پرکاربردترین ترایاک ها

BT136: پرکاربرد در دیمرها، کنترل موتورهای کوچک و لوازم خانگی.

جریان: 4 آمپر، ولتاژ: 600 ولت

BT138: مورد استفاده در کنترل روشنایی، فن‌ها، و ماشین‌های لباسشویی.

جریان: 12 آمپر، ولتاژ: 600 ولت

BT139: مناسب برای کنترل بارهای بزرگ‌تر مانند موتورهای پرقدرت.

جریان: 16 آمپر، ولتاژ: 600 ولت

BTA16: برای کاربردهای با نیاز به ایزولاسیون بالا مثل بخاری‌ها و تجهیزات صنعتی.

جریان: 16 آمپر، ولتاژ: 800 ولت

TIC206: مورد استفاده در مدارهای کنترلی ساده و لوازم خانگی کوچک.

جریان: 4 آمپر، ولتاژ: 400 ولت

BTA12: مورد استفاده در کنترل بارهای AC مانند پمپ‌ها و ماشین‌های لباسشویی.

جریان: 12 آمپر، ولتاژ: 600 ولت

MAC97A6: مناسب برای کنترل دستگاه‌های کوچک مثل دیمرهای سبک و مدارهای کم‌توان.

جریان: 0.8 آمپر، ولتاژ: 600 ولت

MAC15A: استفاده در لوازم خانگی، فن‌ها و موتورها.

جریان: 15 آمپر، ولتاژ: 600 ولت

TIC225M: پرکاربرد در سیستم‌های روشنایی و کنترل موتورهای صنعتی.

جریان: 25 آمپر، ولتاژ: 600 ولت

Q4008LT: مناسب برای دیمرهای سبک و کنترل بارهای کم‌مصرف.

جریان: 8 آمپر، ولتاژ: 400 ولت

Q6015LTH: برای بارهای متوسط و دستگاه‌های کنترل صنعتی استفاده می‌شود.

جریان: 15 آمپر، ولتاژ: 600 ولت

SC141D: استفاده در مدارهای کنترلی سبک و روشنایی.

جریان: 4 آمپر، ولتاژ: 400 ولت

BTA24: مناسب برای بارهای سنگین مانند هیترهای صنعتی و موتورهای بزرگ.

جریان: 25 آمپر، ولتاژ: 800 ولت

Z0405MF: استفاده در کنترل جریان‌های کم و مدارهای الکترونیکی خانگی.

جریان: 4 آمپر، ولتاژ: 500 ولت

Q8025LTH: در کاربردهای صنعتی برای کنترل بارهای سنگین.

جریان: 25 آمپر، ولتاژ: 800 ولت

BT151: برای کنترل موتورهای پرقدرت و بارهای بزرگ استفاده می‌شود.

جریان: 12 آمپر، ولتاژ: 800 ولت