erstellt 09.03.16

Triac

Ein Triac ist eine sogenannte Vierschichtdiode, ähnlich zweier anti parallel betriebener Tyristoren. Der Tyristor ist allerdings für Gleichstrom und der Triac für Wechselstrom konzipiert. Allerdings lässt sich auch ein  Triac für Gleichstrom verwenden , während man anders herum den Thyristor nicht für Wechselstrom benutzen kann. Triacs kennt man aus Dimmer die man in der Regel zum einstellen der Beleuchtungsstärke bei Lampen kennt. Der hier verwendete Triac (BT 137) verträgt eine Spannung bis 600 Volt und einen Strom bis max. 6 Ampere. In diesen Beispiel ist die Leuchte aus, weil der Triac gesperrt ist.

Die grundsätzliche Funktion eines Triac lässt sich am besten erst einmal anhand einer Gleichspannung verdeutlichen. Wird der Taster S1 kurzzeitig geschlossen fließt ein Strom von Plus nach Ground und lässt die Lampe  aufleuchten. Sie leuchtet auch nach loslassen des Taster weiter. Erst wenn der sogenannte Mindeststrom durch die Lampe unterschritten wird erlischt die Lampe wieder. Das kann man erreichen indem der Stromkreis kurzzeitig unterbrochen wird. Der Mindeststrom liegt bei den meisten Trias so um 10 mA . Mit dem Taster S2 lässt sich der Strom unterbrechen , dadurch wird der Mindeststrom unterschritten und der Triac bleibt in den nicht leitenden Zustand Die beiden Pole , also Plus und Ground können auch vertauscht werden , an der Funktion wird sich dadurch nichts ändern.

Legen wir die gleiche Schaltung einmal an Wechselspannung an . Auch dann leuchtet die Lampe auf wenn Taster S1 kurzzeitig gedrückt wird. Nun aber geht die Lampe wieder aus wenn der Taster losgelassen wird. Jetzt ist es ja so das durch die Lampe ein Wechselstrom fließt , aber nun wird ja immer wenn die Sinuskurve ihren Nulldurchgang durchquert der Mindeststrom unterschritten und macht ja nichts anderes als das was vorher durch den Taster S2 bewirkt wurde.

Aufbau eines  Dimmers aber nicht mit 230 Volt mit denen sie üblicherweise betrieben werden, sondern aus Sicherheitsgründen erst einmal mit einer Spannung von AC 24 Volt.

Bei Änderung des Potentiometer Wertes stellt man am Ausgang eine Phasenverschiebung im Verhältnis zur Phase der Eingangsspannung fest. Diese Phasenverschiebung lässt sich beim verdrehen des Potentiometer im gewissen Bereich verändern. Diese Veränderung ist abhängig von der Zeitverzögerung die sich aus Widerstand und Kondensator ergibt. Gleichzeitig verändert sich aber auch die Höhe der Ausgangsspannung, weil man sich das Poti und den Kondensator als Spannungsteiler vorstellen muss. Nehmen wir einmal den extremen Fall an bei dem das Poti auf 10k Ohm steht, dann berechnen wir den Blindwiderstand des Kondensators  und kommen auf ca 32 KOhm. Berechnen wir nun die Spannung kommen wir auf eine Ausgangsspannung von 18Volt. Der andere extreme Fall wäre , das Poti steht auf 0 Ohm, dann haben wir die volle Eingangsspannung von 24 Volt auch am Ausgang anliegen. Demzufolge sich nicht nur je nach Poti Wert eine Phasenveschiebung einstellt sondern sich auch noch die Höhe der Spannung ändert.

Hier sieht man einmal die Signale die bei unterschiedlich eingestellten Poti am Ausgang anliegen. Bei eingestellten Poti auf 1 Kilo ergibt sich die gelb/grüne Kurve. Bei einen Widerstand von 50k ergibt sich das rosa Signal usw. Bei 100 k das rote Signal bei 200 k das grüne Signal und bei 300 k das lila Signal. Dabei entsteht bein einer Poti Einstellung von 0 Ohm gar keine Phasenverschiebung, hingegen bei 100 kOhm eine Verschiebujg von 90°

Bauen wir die Schaltung weiter auf und steuern mit diesen erzeugten Signal den Triac direkt an, so würde der Triac immer eine Phasenverschiebung zur Betriebsspannung haben, was auch so gewollt ist. Gleichzeitig würde das Signal aber auch immer eine unterschiedliche Spannungshöhe haben womit aber dann nicht sauber geregelt werden kann. Also setzt man zuvor noch einen Diac ein. Der sorgt dafür das die Spannungshöhe immer der Durchbruchspannung des Diacs gleich ist, und die liegt bei dem hier verwendeten Diac bei 32 Volt. Die Spannungsspitzen werden quasi bei 32 Volt abgeschnitten. Dabei fällt auf das bei 24 Volt Betriebspannung je nach Einstellung des Poti die meisten Signale Spannungsmäßig schon von vorne herein unter 32 Volt liegen, also kann auch damit nicht sauber geregelt werden. Die Regelung funktioniert also nicht bei einer so kleinen Betriebsspannung. Es sind somit mindestens die Spannung nötig die beim Diac einen Durchbruch erzeugt.

Also wird die nächste Schaltung mit 50 Volt AC betrieben.

Bei 50 Herz dauert eine Sinuskurve genau 20ms , eine halbe Sinuskurve dauert somit 10ms , das ist genau die Zeit um die meine Phase maximal verschoben werden sollte.

So sieht das Signal am Gate des Trias aus wenn kein Diac verwendet wird. Die Kurven enstehen bei verschieden eingestellten Widerstand von Gelb=1K Ohm, rosa= 50 KOhm, rot= 100 KOhm, grün = 200 kOhm, Lila = 300 Kohm. Es ist zu sehen das sich bei verschieden eingestellten Poti nicht nur der Phasenwinkel sondern auch die Spannungshöhe verändert

Mit Diac erkennt man das

Bei 230 Volt eff

Gängige Typen: Type Anschluss Schaltbild BT137 1 = A1 2 = A2 3 = G BT138 BT139 BTW43 TXC 01 T2500 2N5754 2N5756

Datenblatt

Triac mit Gleichspannung ansteuern

Es ist auch möglich Triacs mit Gleichspannung an zu steuern. Nun könnte man meinen das wenn mit Gleichspannung angesteuert wird auch nur eine halbe Sinuswelle durchgesteuert wird. Aber das ist nicht der Fall, es wird die komplette Sinuswelle durchgesteuert. Dabei muss man darauf achten das die Gleichspannung auch am richtigen Anschluss angelegt wird. In der Regel haben Triacs die Anschluss Bezeichnungen T1 , T2 und G T1 = Terminal 1 T2 = Terminal 2 G  = Gate Die Steuerspannung wird dann zwischen Gate und Terminal 2 angelegt. Dabei hat der Terminal 2 auch gleichzeitig eine Verbindung zum metallischen Gehäuse. Beim Triac vom hier verwendeten Typ BT 137 ist das so , und bei den meisten anderen Typen auch. Aber Achtung: Es gibt hier möglicherweise auch Ausnahmen, am besten das Datenblatt zu Rate ziehen. Auch hier ist es so das wenn einmal der Triac durch Gleichspannung gezündet wurde , er so lange in den leitenden Zustand verbleibt bis der Strom im Hautstromkreis die Grenze von ca. 10 mA unterschritten hat.

Aktualisiert 15.02.2024