Che cos'è un circuito a croce zero?
Un circuito a croce zero è un circuito elettrico che rileva l'istante in cui un'onda sinusoidale, o il formato naturale di corrente alternata (CA), è a zero volt in ampiezza e invia un segnale al suo circuito controllato. È molto utile nella prevenzione di correnti di sovracorrente per proteggere carichi resistivi come lampade a incandescenza e riscaldatori e nella prevenzione di correnti di sovraccarico che generano interferenze elettromagnetiche ai circuiti elettronici. Il circuito a croce zero rileva la tensione della linea di alimentazione due volte durante il ciclo e si assicura che la tensione della linea di alimentazione istantanea sia zero prima di attivare l'interruttore di alimentazione. Senza il circuito a croce zero, l'interruttore potrebbe impegnarsi a un livello di tensione di picco che provoca una brusca corrente di picco. Inoltre, il circuito a croce zero può anche garantire che il carico CA sia acceso abbastanza presto nel ciclo di tensione per ottenere piena potenza dall'alimentazione CA.
I circuiti a relè elettromeccanici non beneficiano di circuiti a croce zero poiché il contatto del relè non può chiudersi abbastanza velocemente da ottenere una bassa resistenza mentre l'alimentazione CA dalla rete è a zero, motivo per cui i driver del relè non rilevano la fase zero. Gli interruttori a semiconduttore, d'altra parte, sono in grado di passare molto velocemente, quindi questi dispositivi beneficiano del segnale proveniente da un circuito a croce zero. I raddrizzatori controllati al silicio (SCR) sono interruttori di alimentazione elettronici che si comportano in modo molto simile ai diodi ordinari, ma a differenza dei diodi ordinari, gli SCR hanno bisogno di un segnale di innesco prima che avvenga la conduzione diretta. Quando si verifica l'evento trigger, l'SCR si blocca "on" mentre la corrente è al di sopra della sua corrente di mantenimento. Con un ponte a diodi di potenza, un SCR può funzionare in modalità bidirezionale ed essere in grado di commutare la piena potenza CA in carichi CA.
Il triodo per corrente alternata (TRIAC) è un interruttore a semiconduttore a tre terminali per applicazioni CA che è molto simile a un relè elettromeccanico perché conduce correnti in entrambe le direzioni. Si differenzia dal controllo SCR, poiché anche il trigger TRIAC è bidirezionale, che attiva il TRIAC ogni volta che la tensione è in fase zero. Esistono dispositivi di isolamento ottico progettati per semplificare la fornitura di trigger TRIAC. Gli isolatori ottici promuovono la sicurezza separando il circuito di alimentazione principale dal circuito di controllo. Esistono persino isolatori ottici a fuoco incrociato zero che si occupano del rilevamento a croce zero.
I circuiti a croce zero diventano un po 'complicati con carichi reattivi. I carichi resistivi avranno tensioni e correnti in fase. I circuiti ad angolo di fase sono necessari per elaborare le tensioni di innesco per carichi non resistivi, che possono essere induttivi o capacitivi. Ad esempio, i motori a corrente alternata sono induttivi a causa degli avvolgimenti utilizzati per gli avvolgimenti di campo e del rotore di questi dispositivi.
La tensione di carico CA nei carichi induttivi porta la corrente. In un circuito a croce zero, la croce di interesse zero è la corrente che deve essere ritardata con riferimento alla tensione di ingresso. La maggior parte dei circuiti di compensazione del carico induttivo fornirebbe una tensione di controllo al circuito a croce zero che è ritardata di un angolo uguale al ritardo di corrente attraverso il carico.