Τι είναι ένα κύκλωμα μηδενικού σταυρού;

Ένα μηδενικό εγκάρσιο κύκλωμα είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που ανιχνεύει τη στιγμή που ένα ημιτονοειδές κύμα ή η φυσική μορφή του εναλλασσόμενου ρεύματος (AC), είναι σε πλάτος μηδέν βολτ και στέλνει ένα σήμα στο ελεγχόμενο κύκλωμά του. Είναι πολύ χρήσιμο για την αποτροπή ρευμάτων υψηλής τάσης για την προστασία ωμικών φορτίων όπως λαμπτήρες πυρακτώσεως και θερμάστρες και για την πρόληψη ρευμάτων υψηλής τάσης που δημιουργούν ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές στα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Το μηδενικό εγκάρσιο κύκλωμα ανιχνεύει την τάση της γραμμής τροφοδοσίας δύο φορές κατά τη διάρκεια του κύκλου και βεβαιώνεται ότι η στιγμιαία τάση της γραμμής τροφοδοσίας είναι μηδενική προτού ενεργοποιήσετε τον διακόπτη ισχύος. Χωρίς το μηδενικό εγκάρσιο κύκλωμα, ο διακόπτης θα μπορούσε να εμπλακεί σε ένα επίπεδο τάσης αιχμής που προκαλεί ένα απότομο ρεύμα υψηλής υπέρτασης. Επιπλέον, το μηδενικό εγκάρσιο κύκλωμα μπορεί επίσης να διασφαλίσει ότι το φορτίο εναλλασσόμενου ρεύματος ενεργοποιείται αρκετά νωρίς στον κύκλο τάσης ώστε να λαμβάνεται πλήρης ισχύς από την παροχή AC.

Τα ηλεκτρομηχανικά κυκλώματα ρελέ δεν επωφελούνται από μηδενικά διασταυρούμενα κυκλώματα επειδή η επαφή του ρελέ δεν μπορεί να κλείσει αρκετά γρήγορα για να επιτύχει χαμηλή αντίσταση ενώ η ισχύς AC από το δίκτυο είναι στο μηδέν, γι’ αυτό οι οδηγοί ρελέ δεν ανιχνεύουν μηδενική φάση. Οι διακόπτες ημιαγωγών, από την άλλη πλευρά, είναι σε θέση να αλλάζουν πολύ γρήγορα, επομένως αυτές οι συσκευές επωφελούνται από το σήμα από ένα μηδενικό διασταυρούμενο κύκλωμα. Οι ελεγχόμενοι ανορθωτές πυριτίου (SCR) είναι ηλεκτρονικοί διακόπτες ισχύος που συμπεριφέρονται σαν τις συνηθισμένες δίοδοι, αλλά σε αντίθεση με τις συνηθισμένες διόδους, οι SCR χρειάζονται ένα σήμα σκανδάλης πριν πραγματοποιηθεί η αγωγιμότητα προς τα εμπρός. Όταν συμβεί το συμβάν σκανδάλης, το SCR μανδαλώνει “on” ενώ το ρεύμα είναι πάνω από το ρεύμα συγκράτησης. Με μια γέφυρα διόδου ισχύος, ένα SCR μπορεί να λειτουργεί σε αμφίδρομη λειτουργία και να μπορεί να μεταφέρει πλήρη ισχύ AC σε φορτία AC.

Η τρίοδος για εναλλασσόμενο ρεύμα (TRIAC) είναι ένας διακόπτης ημιαγωγών τριών ακροδεκτών για εφαρμογές εναλλασσόμενου ρεύματος που μοιάζει πολύ με ηλεκτρομηχανικό ρελέ επειδή μεταφέρει ρεύματα και προς τις δύο κατευθύνσεις. Διαφέρει από τον έλεγχο SCR, καθώς η σκανδάλη TRIAC είναι επίσης αμφίδρομη, η οποία ενεργοποιεί το TRIAC κάθε φορά που η τάση βρίσκεται σε μηδενική φάση. Υπάρχουν συσκευές οπτικής απομόνωσης που έχουν σχεδιαστεί για να απλοποιούν την παροχή της σκανδάλης TRIAC. Οι οπτικοί απομονωτές προάγουν την ασφάλεια διαχωρίζοντας το κύριο κύκλωμα ισχύος από το κύκλωμα ελέγχου. Υπάρχουν ακόμη και οπτικοί απομονωτές μηδενικής διασταύρωσης που φροντίζουν για μηδενική διασταυρούμενη ανίχνευση.

Τα μηδενικά διασταυρούμενα κυκλώματα γίνονται λίγο περίπλοκα με αντιδραστικά φορτία. Τα ωμικά φορτία θα έχουν τάσεις και ρεύματα που είναι σε φάση. Τα κυκλώματα γωνίας φάσης χρειάζονται για την επεξεργασία των τάσεων σκανδάλης για φορτία χωρίς αντίσταση, τα οποία μπορεί να είναι επαγωγικά ή χωρητικά. Για παράδειγμα, οι κινητήρες AC είναι επαγωγικοί λόγω των περιελίξεων που χρησιμοποιούνται για τις περιελίξεις πεδίου και ρότορα αυτών των συσκευών.

Η τάση φορτίου AC σε επαγωγικά φορτία οδηγεί το ρεύμα. Σε ένα κύκλωμα μηδενικής διασταύρωσης, η μηδενική διασταύρωση ενδιαφέροντος είναι το ρεύμα που πρέπει να καθυστερήσει σε σχέση με την τάση εισόδου. Τα περισσότερα επαγωγικά κυκλώματα αντιστάθμισης φορτίου θα παρέχουν μια τάση ελέγχου στο μηδενικό εγκάρσιο κύκλωμα που καθυστερεί κατά γωνία ίση με την τρέχουσα υστέρηση κατά μήκος του φορτίου.