Wat is een nuldoorgangscircuit?
Een nulkruiscircuit is een elektrisch circuit dat het moment detecteert wanneer een sinusgolf, of het natuurlijke formaat van wisselstroom (AC), een spanning van nul volt heeft en een signaal naar het geregelde circuit stuurt. Het is zeer nuttig bij het voorkomen van hoge stroomstoten voor het beschermen van resistieve belastingen zoals gloeilampen en kachels en bij het voorkomen van hoge stroomstoten die elektromagnetische interferentie met elektronische schakelingen genereren. Het nul-kruiscircuit detecteert de netspanning twee keer tijdens de cyclus en zorgt ervoor dat de momentane netspanning nul is voordat de voedingsschakelaar wordt ingeschakeld. Zonder het nulkruiscircuit zou de schakelaar kunnen werken op een piekspanningsniveau dat een abrupte hoge piekstroom veroorzaakt. Bovendien kan het nulkruiscircuit er ook voor zorgen dat de AC-belasting vroeg genoeg in de spanningscyclus wordt ingeschakeld om volledig vermogen uit de AC-voeding te verkrijgen.
Elektromechanische relaiscircuits profiteren niet van nulkruiscircuits omdat het relaiscontact niet snel genoeg kan sluiten om een lage weerstand te bereiken terwijl de wisselstroomvoeding op nul staat. Daarom detecteren relaisdrivers geen nulfase. Halfgeleiderschakelaars kunnen daarentegen zeer snel schakelen, dus deze apparaten profiteren van het signaal van een nuldoorgangscircuit. Siliciumgestuurde gelijkrichters (SCR's) zijn elektronische stroomschakelaars die zich gedragen als gewone diodes, maar in tegenstelling tot gewone diodes hebben SCR's een triggersignaal nodig voordat voorwaartse geleiding plaatsvindt. Wanneer de triggergebeurtenis plaatsvindt, vergrendelt de SCR "aan" terwijl de stroom zich boven zijn houdstroom bevindt. Met een power diode bridge kan een SCR in bidirectionele modus werken en in staat zijn om volledige wisselstroom in wisselstroom te schakelen.
De triode voor wisselstroom (TRIAC) is een drie-klem halfgeleiderschakelaar voor wisselstroomtoepassingen die erg op een elektromechanisch relais lijkt, omdat het stromen in beide richtingen geleidt. Het verschilt van de SCR-besturing, omdat de TRIAC-trigger ook bidirectioneel is, waardoor de TRIAC wordt geactiveerd telkens wanneer de spanning in nulfase is. Er zijn optische isolatieapparaten die zijn ontworpen om het aanbieden van TRIAC-trigger te vereenvoudigen. Optische isolatoren bevorderen de veiligheid door het hoofdstroomcircuit te scheiden van het regelcircuit. Er zijn zelfs zero-cross-firing optische isolatoren die zorgen voor nul-kruis detectie.
Zero cross-circuits worden een beetje ingewikkeld met reactieve belastingen. Weerstandsbelastingen hebben spanningen en stromen die in fase zijn. Fasehoekcircuits zijn nodig om de triggerspanningen te verwerken voor niet-resistieve belastingen, die inductief of capacitief kunnen zijn. AC-motoren zijn bijvoorbeeld inductief vanwege de wikkelingen die worden gebruikt voor veld- en rotorwikkelingen van deze apparaten.
De AC-laadspanning in inductieve belastingen leidt de stroom. In een nulkruiscircuit is het nulkruis van belang de stroom die moet worden vertraagd ten opzichte van de ingangsspanning. De meeste inductieve belastingcompensatiecircuits zouden een stuurspanning leveren aan het nulkruiscircuit dat wordt vertraagd met een hoek gelijk aan de stroomvertraging over de belasting.