Vengono presentati i risultati ottenuti da misurazioni con carico ohmico induttivo.
Nel caso di carichi ohmici si ha una situazione di spegnimento del TRIAC contemporaneo al passaggio della tensione per lo zero (LB: TRIAC con Arduino, misurazioni 1) in quanto la corrente si annulla nello stesso istante (tensione e corrente sono in fase).
La presenza di una induttanza ha l'effetto di ritardare l'annullamento della corrente con la conseguenza che la tensione è presente sul carico anche in una parte del periodo successivo (vedi simulazioni in ETT: circuiti ohmico induttivi con TRIAC).
Misurazioni su carico ohmico induttivo.
Il carico viene realizzato utilizzando un trasformatore 220/12, 20W, prelevato da una lampada da tavolo e fatto funzionare a vuoto collegandolo dal lato BT; il lato BT del trasformatore, usato come induttore, viene collegato in serie ad una resistore dal 1Ω, 10W per avere una misura della corrente nel TRIAC (nota 1).
In questo modo il trasformatore a vuoto è un carico ohmico induttivo.
Nota: il trasformatore a vuoto non è una induttanza ma una combinazione tra una induttanza, per giunta non lineare, che è connessa con la produzione del campo magnetico, ed una resistenza che rappresenta le perdite nel ferro che, per piccoli trasformatori, non sono così trascurabili. (se interessa, vedi trasformatori)
Le misurazioni sono tutte effettuate con l'oscilloscopio OWON DS 7102V.
Lo schema di funzionamento è stato illustrato in LB: TRIAC con Arduino, misurazioni 1, qui si precisa la modalità di collegamento delle sonde dell'oscilloscopio con il circuito e si esaminano i grafici rilevati.
Le sonde sono collegate nel seguente modo (vedi figura a lato):
- il punto comune (coccodrillo) è sul punto F
- la sonda rossa è sul punto K così misura la tensione sul resistore, quindi la corrente
- la sonda gialla è sul punto H così misura la tensione totale sul carico
Misurazione preliminare
Il circuito RL viene collegato direttamente senza il TRIAC per osservare come sono la tensione e la corrente in sua assenza.
Scale: t=2ms/div, rossa 2V/div, gialla 10V/div
A parte la misura del periodo che è 20ms come ci si deve aspettare, la corrente (rosso) è fortemente distorta, cioè ha una forma molto lontana dalla forma sinusoidale.
Infatti è la corrente di magnetizzazione di un trasformatore che è deformata proprio in quel modo per la presenza di armoniche dispari dovute alla saturazione del nucleo di ferro e di armoniche pari per la presenza dell'isteresi magnetica.
Questo non compromette le valutazioni qualitative riguardo il funzinamento del TRIAC ma non ci si può aspettare che le forma d'onda siano "pezzi" di sinusoide.
Il picco di tensione raggiunge 2,6div per cui vale 5,2V (un po' alta, nota 2) che su una resistenza di 1Ω significa un picco di corrente di 5,2A
Si può valutare lo sfasamento misurando la distanza temporale fra passaggi per lo zero della tensionte totale (giallo) e la corrente (rosso): 1,3div che significa 2,6ms; in gradi sono 2,6/10*180 = 46° circa di ritardo della corrente rispetto alla tensione.
Misurazioni con angolo di ritardo variabile.
Ritardo θ massimo
Scale: t=2ms/div, rossa 200mV/div, gialla 10V/div
Il ritardo di trigger (che si misura in ms a partire dallo zero-crossing della tensione al fronte di salita della corrente) è valutato in 9ms.
La corrente è pulsante e si estingue rapidamente e ma dopo che la tensione è passata per lo zero.
Infatti la tensione si inverte per un breve intervallo di tempo.
Il valore di picco della corrente è bassissimo: il picco di tensione sul resistore raggiunge 100mV che significa una corrente di 100mA.
Ritardo θ intermedio (90°)
Scale: t=2ms/div, rossa 200mV/div, gialla 10V/div
Il ritardo di trigger è valutato in 5ms.
Un ritardo di 5ms significa un ritardo di 90°.
Si manifesta chiaramente la deformazione della corrente.
Anche se il ritardo θ è 5ms, il tempo a disposizione per regolare ulteriormente il ritardo non è 5ms ma inferiore, circa 3ms, a causa del ritardo allo spegnimento.
Ritardo θ minimo
Scale: t=2ms/div, rossa 500mV/div, gialla 10V/div
Il ritardo di trigger è valutato in 3,6ms.
Il circuito è al limite della possibilità di regolazione eppure ci sono ancora 1,4ms a disposizione: un ritardo di trigger di poco inferiore innesca una tensione alternata senza soluzione di continuità
o, peggio:
se l'impulso è breve viene innescata una corrente unidirezionale perchè quando si presenta il primo impulso il TRIAC si accende ma si spegne troppo tardi cioè dopo che si è presentato il secondo impulso e la corrente si segno opposto non si può attivare.
Vedi anche un video con simulazione realizzata con Scratch.
note
nota 1: è un valore piuttosto alto. La caduta di tensione di un resistore inserito per misurare la corrente dovrebbe essere trascurabile e così non è. In questo caso serve anche a limitare la corrente sotto valori sopportabili dal TRIAC.
nota 2: con questo collegamento il trasformatore è alimentato dal lato Bassa Tensione (12V) per cui è questo lato che sta funzionando come avvolgimento primario in quanto è il lato alimentato dal generatore con TRIAC. Se collegato ad una rete a 12V ca assorbirebbe a carico una corrente di 20W/12V = 1,7A. Il trasformatore funziona così da elevatore di tensione e sul secondario avremo circa 220V.