Простой регулятор мощности на симисторе: принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками

Содержание

симисторный и тиристорный, системы индикации и схемы

Практически в любом радиоэлектронном устройстве в большинстве случаев присутствует регулировка по мощности. За примерами далеко ходить не надо: это электроплиты, кипятильники, паяльные станции, различные регуляторы вращения двигателей в устройствах.

Способов, по которым можно собрать регулятор напряжения своими руками 220 В, в Сети полно. В большинстве случаев это схемы на симисторах или тиристорах. Тиристор, в отличие от симистора, более распространённый радиоэлемент, и схемы на его основе встречаются гораздо чаще. Разберём разные варианты исполнения, основанные на обоих полупроводниковых элементах.

Регулятор мощности на симисторе

Симистор, по большому счету, — это частный случай тиристора, пропускающий ток в обе стороны, при условии, что он выше тока удержания. Один из его недостатков — это плохая работа на высоких частотах. Поэтому его часто используют в низкочастотных сетях. Для построения регулятора мощности на основе обычной сети 220 В, 50 Гц он вполне подходит.

Регулятор напряжения на симисторе используется в обычных бытовых приборах, где нужна регулировка. Схема регулятора мощности на симисторе выглядит следующим образом.

  • Пр. 1 — предохранитель (выбирается в зависимости от требуемой мощности).
  • R3 — токоограничительный резистор — служит для того чтобы при нулевом сопротивлении потенциометра остальные элементы не выгорели.
  • R2 — потенциометр, подстроечный резистор, которым и осуществляется регулировка.
  • C1 — основной конденсатор, заряд которого до определённого уровня отпирает динистор, вместе с R2 и R3 образует RC-цепь
  • VD3 — динистор, открытие которого управляет симистором.
  • VD4 — симистор — главный элемент, производящий коммутацию и, соответственно, регулировку.

Основная работа возложена на динистор и симистор. Сетевое напряжение подаётся на RC-цепочку, в которой установлен потенциометр, им в итоге и регулируется мощность. Производя регулировку сопротивления, мы меняем время зарядки конденсатора и тем самым порог включения динистора, который, в свою очередь, включает симистор. Демпферная RC-цепь, подключённая параллельно симистору, служит для сглаживания помех на выходе, а также при реактивной нагрузке (двигатель или индуктивность) предохраняет симистор от скачков высокого обратного напряжения.

Симистор включается, когда ток, проходящий через динистор, превышает ток удержания (справочный параметр). Отключается, соответственно, когда ток становится меньше тока удержания. Проводимость в обе стороны позволяет настроить более плавную регулировку, чем это возможно, например, на одном тиристоре, при этом используется минимум элементов.

Осциллограмма регулировки мощности представлена ниже. Из неё видно, что после включения симистора оставшаяся полуволна поступает на нагрузку и при достижении 0, когда ток удержания уменьшается до такой степени, что симистор отключается. Во втором «отрицательном» полупериоде происходит тот же процесс, т. к. симистор обладает проводимостью в обе стороны.

Напряжение на тиристоре

Для начала разберёмся, чем отличается тиристор от симистора. Тиристор содержит в себе 3 p-n перехода, а симистор — 5 p-n переходов. Не углубляясь в детали, если говорить простым языком, симистор обладает проводимостью в обоих направлениях, а тиристор — только в одном. Графические обозначения элементов показаны на рисунке. Из графики это хорошо видно.

Принцип работы абсолютно такой же. На чём и построена регулировка по мощности в любой схеме. Рассмотрим несколько схем регулятора на тиристорах. Первая простейшая схема, которая в основе повторяет схему на симисторе, описанную выше. Вторая и третья — с применением логики, схемы, которые более качественно гасят помехи, создаваемые в сети переключением тиристоров.

Простая схема

Простая схема фазового регулирования на тиристоре представлена ниже.

Единственное её отличие от схемы на симисторе — это то, что регулировка происходит только положительной полуволны сетевого напряжения. Времязадающая RC-цепь путём регулирования величины сопротивления потенциометра регулирует величину отпирания, тем самым задавая выходную мощность, поступающую на нагрузку. На осциллограмме это выглядит следующим образом.

Из осциллограммы видно, что регулировка мощности идёт путём ограничения напряжения поступающего на нагрузку. Образно говоря, регулировка заключается в ограничении поступления сетевого напряжения на выход. Регулируя время заряда конденсатора путём изменения переменного сопротивления (потенциометра). Чем выше сопротивление, тем дольше происходит заряд конденсатора и тем меньше мощности будет передано на нагрузку. Физика процесса подробно описана в предыдущей схеме. В этом случае она ничем особым не отличается.

С генератором на основе логики

Второй вариант более сложный. В связи с тем, что процессы коммутации на тиристорах вызывают большие помехи в сети, это плохо влияет на элементы, установленные на нагрузке. Особенно если на нагрузке находится сложный прибор с тонкими настройками и большим количеством микросхем.

Такая реализация тиристорного регулятора мощности своими руками подойдёт для активных нагрузок, например, паяльник или любые устройства нагрева. На входе стоит выпрямительный мост, поэтому обе волны сетевого напряжения будут положительными. Обратите внимание, что при такой схеме для питания микросхем понадобиться дополнительный источник постоянного напряжения +9 В. Осциллограмма из-за наличия выпрямительного моста будет выглядеть следующим образом.

Обе полуволны теперь будут положительными из-за влияния выпрямительного моста. Если для реактивных нагрузок (двигатели и другие индуктивные нагрузки) наличие разно полярных сигналов предпочтительно, то для активных — положительное значение мощности крайне важно. Отключение тиристора происходит также при приближении полуволны к нулю ток удержания подаёт до определённого значения и тиристор запирается.

На основе транзистора КТ117

Наличие дополнительного источника постоянного напряжение может вызвать затруднения, если его нет, и вовсе придётся городить дополнительную схему. Если дополнительного источника у вас нет, то можно воспользоваться следующей схемой, в ней генератор сигналов на управляющий вывод тиристора собран на обычном транзисторе. Есть схемы на основе генераторов, построенных на комплементарных парах, но они более сложные, и здесь мы их рассматривать не будем.

В данной схеме генератор построен на двухбазовом транзисторе КТ117, который при таком применении будет генерировать управляющие импульсы с периодичностью, задаваемой подстроечным резистором R6. На схеме ещё реализована система индикации на базе светодиода HL1.

  • VD1-VD4 — диодный мост, выпрямляющий обе полуволны и позволяющий выполнять более плавную регулировку мощности.
  • EL1 — лампа накаливания — представлена вроде нагрузки, но может быть любой другой прибор.
  • FU1 — предохранитель, в этом случае стоит на 10 А.
  • R3, R4 — токоограничительные резисторы — нужны, чтобы не сжечь схему управления.
  • VD5, VD6 — стабилитроны — выполняют роль стабилизации напряжения определённого уровня на эмиттере транзистора.
  • VT1 — транзистор КТ117 — установлен должен быть именно с таким расположение базы №1 и базы №2, иначе схема будет не работоспособна.
  • R6 — подстроечный резистор, определяющий момент, когда поступает импульс на управляющий вывод тиристора.
  • VS1 — тиристор — элемент, обеспечивающий коммутацию.
  • С2 — времязадающий конденсатор, определяющий период появления управляющего сигнала.

Остальные элементы играют незначительную роль и в основном служат для токоограничения и сглаживания импульсов. HL1 обеспечивает индикацию и сигнализирует только о том, что прибор подключён к сети и находится под напряжением.

Схемы регуляторов мощности (диммеров) на симисторах

Принцип работы симисторных регуляторов мощности (напряжения) в цепях
переменного тока.

Что такое симистор, принцип его работы, а также справочные характеристики некоторых популярных приборов мы с Вами внимательно рассмотрели на странице &nbspСсылка на страницу.
Там же мы отметили, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью вытеснил его из электроцепей переменного тока.

Вспомним пройденный материал.
Отличительной чертой симистора является то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).

Итак. Важным плюсом симисторных схем в электроцепях переменного тока является отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что даёт возможность подключать их, помимо всего прочего, как трансформаторам, так и электродвигателям переменного тока.

Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.

Для начала давайте рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным управлением, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 1200 Вт.

Рис.1

При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно увеличивать практически неограниченно.

А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях и обмотках трансформаторов), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.1 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

Существуют и различные модификации приведённой выше простейшей схемы диммера.

Рис.2

Дополнительная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана увеличить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что в свою очередь позволяет производить более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

На схеме, приведённой на Рис.2 справа, цепь, образованная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что проявляется в скачкообразном повышении регулируемой мощности от нуля до 3…5% от максимальной.
Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и, тем самым, устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке.

Изредка можно встретить устройства, в которых регулировка мощности производится посредством отдельной схемы, которая формирует импульсы с регулируемой длительностью для управления симистором.
Такие диммеры обладают значительно лучшими характеристиками, чем представленные выше, однако обратной стороной медали является повышенная сложность устройств и необходимость наличия отдельного источника питания схемы. Исключения составляют устройства, выполненные на специализированных ИМС. Примером такой микросхемы является фазовый регулятор КР1182ПМ1.

Рис.3

Применение КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет добиваться как хорошей повторяемости, так и широкого диапазона перестройки и высокой температурной стабильности.

А если уж мы решили заморачиваться созданием отдельной схемы формирования управляющих импульсов, то имеет смысл отказаться от фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
При таком способе регулирования появляется возможность включения симистора вблизи точки пересечения сетевым переменным напряжением нулевого потенциала, вследствие чего радикально снижается уровень помех, вносимых в электросеть.
Освещение таким диммером не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов — самое то.

Рис.4

Данная схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и представляет собой модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.

«Устройство предназначено для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети переменного тока 220 В.
Кроме снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого напряжения. При таком способе регулирования с высокой точностью обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке, вследствие чего дополнительно снижается уровень искажений, вносимых в электросеть. Это особенно важно в случае мощной нагрузки.
Максимальная мощность нагрузки, подключаемой к регулятору, составляет 1 кВт. Потребляемый регулятором ток от сети не превышает 4 мА (действующее значение), типовое потребление – 3,5 мА.

На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.

Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».

И конечно, было бы совсем неправильно не упомянуть о таком важном представителе симисторного семейства, как — оптосимистор.
Оптосимистор включается посредством освещения полупроводникового слоя и представляет собой комбинацию оптоизлучателя и симистора в одном корпусе. Преимущество — простая однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от фаз сетевого напряжения.

Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),


Рис.5

так и управлять более мощными симисторами (Рис.6).


Рис.6

За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, основное его предназначение — это управление мощностью нагрузки при помощи логических устройств или микроконтроллеров с собственными цепями питания.

Рис.7

В качестве примера на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу этой схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .

«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит внутри себя схему пересечения питающим напряжением нуля, т.е. открывается только в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светодиод. Тем самым обеспечивается ключевой режим подключения нагрузки, с практически полным отсутствием ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В. Поэтому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, не имеющих такой схемы, крайне нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового регулирования.
Конденсатор С1 является балластным реактивным сопротивлением. Ток, который он пропускает совместно с подключенным параллельно ему резистором R1,приближенно составляет 16 мА. Данный ток используется для питания таймера DA1 и инфракрасного светодиода оптрона DA2».

Работа таймера, формирующего управляющий сигнал для оптотиристора, аналогична работе DD1 на Рис.4 и сводится к формированию импульсов с изменяемой скважностью.

 

Схемы регуляторов напряжения на симисторе

Приборы, которые работают на потреблении электрического тока, можно настраивать. Для этого существуют специальные регуляторы. Сегодня всё большую популярность набирает симисторный подтип. Его существенным отличием стало двухстороннее действие. Благодаря тому, что в приборе есть анод и катод, в процессе их передвижения появляется возможность изменять направления тока.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы регуляторов напряжения на симисторе

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Регулятор мощности для приборов работающих от сети переменного тока 220В. Диммер на ВТА41-600

Регулятор мощности 220 В – схема на симисторе


Управлять можно величиной напряжения или тока. Применяется тиристорный регулятор для управления мощностью бытовых паяльники, электронагреватели, лампы накаливания и т.

Если есть необходимость использовать тиристорный регулятор мощности, можно своими руками сделать прибор неплохого качества.

Этот прибор используется для управления нагревательными элементами, лампами накаливания, оборотами двигателя. Самостоятельное изготовление прибора даже проще, чем изготовление тиристорного регулятора.

Фазовое регулирование используется для плавного запуска двигателей различного типа или управления током при заряде аккумулятора. Благодаря этому регулятор способен быстро изменять мощность. Рассмотрим пример изготовления регулятора тока своими руками. Например, будем регулировать мощность паяльника. Такого типа устройства выпускаются достаточно давно. Для наглядного отображения значений выставленного значения, при достаточном уровне радиоподготовки, можно применить микроконтроллер, например, pic16fa.

Ещё одним способом управления мощностью является применение интегральных стабилизаторов. Используя такое устройство, очень легко изготовить диммер для 12 вольтового регулятора напряжения.

Главная Без рубрики Оценка статьи:. Похожие статьи Как подключить двигатель на через конденсаторы схема. Сварочный аппарат из блока питания компьютера своими руками. Принцип работы диммера и возможность подключения. Как собрать металлоискатель своими руками.


Уважаемый Пользователь!

Войти Регистрация. Логин: Пароль Забыли? Популярные ICO. Обзор ICO Agrotechfarm: цели, преимущества, токены. Обзор ICO fatcats.

Недостатком такой схемы будет слабая информированность о мощности паяльника.

Регулятор мощности: делаем самостоятельно симисторный вариант

Для управления некоторыми видами бытовых приборов например, электроинструментом или пылесосом применяют регулятор мощности на основе симистора. Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте. В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как всегда, начнем с теории. Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой. Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением. Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента — возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода.

5 самых популярных схем регуляторов напряжения (РН) 0-220 вольт своими руками

Войти на сайт Логин:. Сделать стартовой Добавить в закладки. Мы рады приветствовать Вас на нашем сайте! Мы уверены, что у нас Вы найдете много полезной информации для себя, читайте, скачивайте, все абсолютно бесплатно и без паролей. Периодически материал сайта пополняется, поэтому добавьте Komitart в закладки или подпишитесь на новостную рассылку RSS, так будет проще узнавать о публикуемых новинках.

Из-за проблемы с электричеством люди все чаще покупают регуляторы мощности. Не секрет, что резкие перепады, а также чрезмерно пониженное или повышенное напряжение пагубно влияют на бытовые приборы.

Простой регулятор мощности 3,5 кВт

Если вы ищите схему простого регулятора мощности то эта схема вам обязательно пригодится. Она достаточно простая, мощность нагрузки составляет 3,5 кВт, с её помощью можно регулировать освещение, нагревательные тэны и тому подобное. Единственный минус данной схемы, это то что подключить к ней индукционную нагрузку не получится, так как симистор выходит из строя! Резистор R2 Ом ограничивает максимальное напряжение на конденсатор 0,1 мкФ, если поставить движок регулятора в положение 0Ом, то сопротивление цепи всё равно будет Ом. Заряжается он через резисторы R2 Ом и переменный резистор R1 кОм, после того, как напряжение на конденсаторе достигнет напряжения открывания динистора DB3, динистор формирует импульс, открывающий симистор, после чего, при проходе синусоиды, симистор закрывается.

Регулятор мощности схема

На рисунке представлена схема симисторного регулятора мощности, которую можно менять за счет изменения общего количества сетевых полупериодов, пропускаемых симистором за определенный интервал времени. На элементах микросхемы DD1. Скважность импульсов регулируется резистором R3. Транзистор VT1 совместно с диодами VD5-VD8 предназначен для привязки момента включения симистора во время перехода сетевого напряжения через нуль. В основном этот транзистор открыт, соответственно, на вход DD1. В момент перехода через нуль транзистор VT1 закрывается и почти сразу открывается. При этом, если на выходе DD1.

Для многих людей оптимизация мощности, потребляемой из электросети, весьма актуальна. Для бытовых нужд электричество.

Регулятор мощности на симисторе и тиристоре

Схемы регуляторов напряжения на симисторе

Управлять можно величиной напряжения или тока. Применяется тиристорный регулятор для управления мощностью бытовых паяльники, электронагреватели, лампы накаливания и т. Если есть необходимость использовать тиристорный регулятор мощности, можно своими руками сделать прибор неплохого качества.

Регулятор мощности на симисторе, классическая схема с динистором

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Регулятор мощности на симисторе

Такой простой, но в то же время очень эффективный регулятор, сможет собрать практически каждый, кто может держать в руках паяльник и хоть слегка читает схемы. Ну а этот сайт поможет вам осуществить своё желание. Представленный регулятор регулирует мощность очень плавно без бросков и провалов. Схема простого симисторного регулятора. Вернуться назад 1 2 3 4 5. Установите галочку:.

Из-за проблемы с электричеством люди все чаще покупают регуляторы мощности.

Симисторный регулятор мощности для электродвигателя

Если вы ищите схему простого регулятора мощности то эта схема вам обязательно пригодится. Она достаточно простая, мощность нагрузки составляет 3,5 кВт, с её помощью можно регулировать освещение, нагревательные тэны и тому подобное. Единственный минус данной схемы, это то что подключить к ней индукционную нагрузку не получится, так как симистор выходит из строя! Резистор R2 Ом ограничивает максимальное напряжение на конденсатор 0,1 мкФ, если поставить движок регулятора в положение 0Ом, то сопротивление цепи всё равно будет Ом. Заряжается он через резисторы R2 Ом и переменный резистор R1 кОм, после того, как напряжение на конденсаторе достигнет напряжения открывания динистора DB3, динистор формирует импульс, открывающий симистор, после чего, при проходе синусоиды, симистор закрывается. Частота открывания-закрывания симистора зависит от напряжения на конденсаторе 0.

Как сделать своими руками регулятор мощности на симисторе

Для управления некоторыми видами бытовых приборов например, электроинструментом или пылесосом применяют регулятор мощности на основе симистора. Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте. В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки.


Простой регулятор мощности на симисторе – Tokzamer

Простой регулятор мощности на симисторе

Простой беспомеховый регулятор мощности на симисторе

Автор: Aenigma
Опубликовано 21.02.2013
Создано при помощи КотоРед.


На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.

Рассмотрим более подробно логику работы устройства. Предположим, на выходе элемента DD1.4 присутствует низкий логический уровень, конденсатор C1 разряжен. Тогда независимо от полярности сетевого напряжения транзистор VT2 открыт, VT1 – закрыт, конденсатор C2 разряжен, управляющий сигнал на симистор не поступает – нагрузка остаётся выключенной. В это время на выходе DD1.2 присутствует уровень логической единицы, конденсатор C1 заряжается через цепочку R1VD1. Когда напряжение на конденсаторе C1 достигнет порогового значения (около 4,6 В), элемент DD1.2 переключится в нулевое состояние, если напряжение в сети отрицательное (на верхнем по схеме выводе относительно нижнего). Если напряжение в сети было положительным, то переключение элемента DD1.2 откладывается до смены полярности сетевого напряжения. Когда DD1.2 переключится в нулевое состояние, RS-триггер на элементах DD1.1 и DD1.2 защёлкивается и больше не реагирует на изменения полярности сетевого напряжения, элемент DD1.4 принимает единичное состояние. Пока на выходе DD1.4 присутствует логическая единица, элемент DD1.3 работает как инвертор по отношению к выводу 9. В результате, на коллекторах транзисторов VT1, VT2 формируются импульсы напряжения, полярность которых совпадает с полярностью сетевого напряжения, но с отставанием на 0,05 мс. Эти импульсы дифференцируются конденсатором C2 и создают импульсы тока управления 50…60 мА, которые в начале каждого полупериода открывают симистор VS1. В это время конденсатор C1 перезаряжается током обратного направления через цепочку VD2R1. Когда напряжение на выводе 13 DD1 станет ниже порогового значения, элемент DD1.2 переключается в состояние логической единицы, а элемент DD1.4 «дожидается», когда напряжение в сети станет отрицательным, и затем переключается в нулевое состояние. После этого подача управляющих импульсов на симистор снова прекращается, нагрузка отключается. Таким образом, нагрузка включается и выключается на время, всегда равное целому числу периодов сетевого напряжения.

Микросхему К176ЛА7 можно заменить на К176ЛЕ5 без каких-либо изменений в схеме. Применять их аналоги из серий К561, КР1561, а также зарубежные аналоги типов 4001, 4011, нежелательно из-за различий в конструкции входных цепей микросхем. Если всё же необходимо использовать серию микросхем, отличную от К176, то в схему потребуется внести следующие изменения: вместо стабилитрона VD3 включается диод Шоттки КД923А, а параллельно конденсатору C3 – стабилитрон КС191Ж (включаются анодами к общему проводу), ещё один диод КД923А включается параллельно резистору R6 (катодом к C3). Также следует обратить внимание на возможность использования микросхем серии К176 ранних годов выпуска (выпущенных до начала 80-х годов XX века), которые могут не иметь защитных диодов между входами и плюсом питания (в их входных цепях стоят только защитные стабилитроны). Если в распоряжении радиолюбителя оказалась такая микросхема, то её можно использовать, включив параллельно резистору R6 диод КД521А или любой другой кремниевый (катодом к C3). Указанные выше диоды Шоттки заменяются любыми из серии КД922, 1N17–1N19 или любыми маломощными кремниевыми диодами, например из серии КД521. Транзистор КТ3107Л можно заменить на КТ3107К, КТ3102Г – на КТ3102Е. Вместо стабилитрона 2С210Ж подойдут КС210Ж, КС406Б, КС510А, Д810, Д814В и другие с напряжением стабилизации около 10 В. При выборе стабилитрона следует помнить, что недопустимо использовать двуханодные, термокомпенсированные и составные стабилитроны. Симистор VS1 может быть КУ208Г1, КУ208Д1 или другой, рассчитанный на требуемый ток нагрузки и напряжение не менее 400 В. При мощности нагрузки до 1 кВт симистор ставится на теплоотвод площадью 150 см 2 . В случае использования симистора ТС106-10-4 максимальная мощность нагрузки составляет 2 кВт, и требуется теплоотвод площадью 300 см 2 .

Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно.

[1] Молчанов В. Симисторный регулятор мощности. – Радио, 2009, № 9, с. 40–41.

[2] Черемисинова Н. Симисторный регулятор мощности. – Радио, 2009, № 11, с. 35.

[3] Гаврилов К. Регулятор мощности с малым уровнем помех. – Радио, 2011, № 2, с. 41–42.

Регулятор мощности на симисторе и тиристоре

Практически в любом радиоэлектронном устройстве в большинстве случаев присутствует регулировка по мощности. За примерами далеко ходить не надо: это электроплиты, кипятильники, паяльные станции, различные регуляторы вращения двигателей в устройствах.

  • Регулятор мощности на симисторе
  • Напряжение на тиристоре
    • Простая схема
    • С генератором на основе логики
    • На основе транзистора КТ117

Способов, по которым можно собрать регулятор напряжения своими руками 220 В, в Сети полно. В большинстве случаев это схемы на симисторах или тиристорах. Тиристор, в отличие от симистора, более распространённый радиоэлемент, и схемы на его основе встречаются гораздо чаще. Разберём разные варианты исполнения, основанные на обоих полупроводниковых элементах.

Регулятор мощности на симисторе

Симистор, по большому счету, — это частный случай тиристора, пропускающий ток в обе стороны, при условии, что он выше тока удержания. Один из его недостатков — это плохая работа на высоких частотах. Поэтому его часто используют в низкочастотных сетях. Для построения регулятора мощности на основе обычной сети 220 В, 50 Гц он вполне подходит.

Регулятор напряжения на симисторе используется в обычных бытовых приборах, где нужна регулировка. Схема регулятора мощности на симисторе выглядит следующим образом.

  • Пр. 1 — предохранитель (выбирается в зависимости от требуемой мощности).
  • R3 — токоограничительный резистор — служит для того чтобы при нулевом сопротивлении потенциометра остальные элементы не выгорели.
  • R2 — потенциометр, подстроечный резистор, которым и осуществляется регулировка.
  • C1 — основной конденсатор, заряд которого до определённого уровня отпирает динистор, вместе с R2 и R3 образует RC-цепь
  • VD3 — динистор, открытие которого управляет симистором.
  • VD4 — симистор — главный элемент, производящий коммутацию и, соответственно, регулировку.

Основная работа возложена на динистор и симистор. Сетевое напряжение подаётся на RC-цепочку, в которой установлен потенциометр, им в итоге и регулируется мощность. Производя регулировку сопротивления, мы меняем время зарядки конденсатора и тем самым порог включения динистора, который, в свою очередь, включает симистор. Демпферная RC-цепь, подключённая параллельно симистору, служит для сглаживания помех на выходе, а также при реактивной нагрузке (двигатель или индуктивность) предохраняет симистор от скачков высокого обратного напряжения.

Симистор включается, когда ток, проходящий через динистор, превышает ток удержания (справочный параметр). Отключается, соответственно, когда ток становится меньше тока удержания. Проводимость в обе стороны позволяет настроить более плавную регулировку, чем это возможно, например, на одном тиристоре, при этом используется минимум элементов.

Осциллограмма регулировки мощности представлена ниже. Из неё видно, что после включения симистора оставшаяся полуволна поступает на нагрузку и при достижении 0, когда ток удержания уменьшается до такой степени, что симистор отключается. Во втором «отрицательном» полупериоде происходит тот же процесс, т. к. симистор обладает проводимостью в обе стороны.

Напряжение на тиристоре

Для начала разберёмся, чем отличается тиристор от симистора. Тиристор содержит в себе 3 p-n перехода, а симистор — 5 p-n переходов. Не углубляясь в детали, если говорить простым языком, симистор обладает проводимостью в обоих направлениях, а тиристор — только в одном. Графические обозначения элементов показаны на рисунке. Из графики это хорошо видно.

Принцип работы абсолютно такой же. На чём и построена регулировка по мощности в любой схеме. Рассмотрим несколько схем регулятора на тиристорах. Первая простейшая схема, которая в основе повторяет схему на симисторе, описанную выше. Вторая и третья — с применением логики, схемы, которые более качественно гасят помехи, создаваемые в сети переключением тиристоров.

Простая схема

Простая схема фазового регулирования на тиристоре представлена ниже.

Единственное её отличие от схемы на симисторе — это то, что регулировка происходит только положительной полуволны сетевого напряжения. Времязадающая RC-цепь путём регулирования величины сопротивления потенциометра регулирует величину отпирания, тем самым задавая выходную мощность, поступающую на нагрузку. На осциллограмме это выглядит следующим образом.

Из осциллограммы видно, что регулировка мощности идёт путём ограничения напряжения поступающего на нагрузку. Образно говоря, регулировка заключается в ограничении поступления сетевого напряжения на выход. Регулируя время заряда конденсатора путём изменения переменного сопротивления (потенциометра). Чем выше сопротивление, тем дольше происходит заряд конденсатора и тем меньше мощности будет передано на нагрузку. Физика процесса подробно описана в предыдущей схеме. В этом случае она ничем особым не отличается.

С генератором на основе логики

Второй вариант более сложный. В связи с тем, что процессы коммутации на тиристорах вызывают большие помехи в сети, это плохо влияет на элементы, установленные на нагрузке. Особенно если на нагрузке находится сложный прибор с тонкими настройками и большим количеством микросхем.

Такая реализация тиристорного регулятора мощности своими руками подойдёт для активных нагрузок, например, паяльник или любые устройства нагрева. На входе стоит выпрямительный мост, поэтому обе волны сетевого напряжения будут положительными. Обратите внимание, что при такой схеме для питания микросхем понадобиться дополнительный источник постоянного напряжения +9 В. Осциллограмма из-за наличия выпрямительного моста будет выглядеть следующим образом.

Обе полуволны теперь будут положительными из-за влияния выпрямительного моста. Если для реактивных нагрузок (двигатели и другие индуктивные нагрузки) наличие разно полярных сигналов предпочтительно, то для активных — положительное значение мощности крайне важно. Отключение тиристора происходит также при приближении полуволны к нулю ток удержания подаёт до определённого значения и тиристор запирается.

На основе транзистора КТ117

Наличие дополнительного источника постоянного напряжение может вызвать затруднения, если его нет, и вовсе придётся городить дополнительную схему. Если дополнительного источника у вас нет, то можно воспользоваться следующей схемой, в ней генератор сигналов на управляющий вывод тиристора собран на обычном транзисторе. Есть схемы на основе генераторов, построенных на комплементарных парах, но они более сложные, и здесь мы их рассматривать не будем.

В данной схеме генератор построен на двухбазовом транзисторе КТ117, который при таком применении будет генерировать управляющие импульсы с периодичностью, задаваемой подстроечным резистором R6. На схеме ещё реализована система индикации на базе светодиода HL1.

  • VD1-VD4 — диодный мост, выпрямляющий обе полуволны и позволяющий выполнять более плавную регулировку мощности.
  • EL1 — лампа накаливания — представлена вроде нагрузки, но может быть любой другой прибор.
  • FU1 — предохранитель, в этом случае стоит на 10 А.
  • R3, R4 — токоограничительные резисторы — нужны, чтобы не сжечь схему управления.
  • VD5, VD6 — стабилитроны — выполняют роль стабилизации напряжения определённого уровня на эмиттере транзистора.
  • VT1 — транзистор КТ117 — установлен должен быть именно с таким расположение базы №1 и базы №2, иначе схема будет не работоспособна.
  • R6 — подстроечный резистор, определяющий момент, когда поступает импульс на управляющий вывод тиристора.
  • VS1 — тиристор — элемент, обеспечивающий коммутацию.
  • С2 — времязадающий конденсатор, определяющий период появления управляющего сигнала.

Остальные элементы играют незначительную роль и в основном служат для токоограничения и сглаживания импульсов. HL1 обеспечивает индикацию и сигнализирует только о том, что прибор подключён к сети и находится под напряжением.

Мощный симисторный регулятор мощности

Здравствуй мой дорогой читатель. Сегодня я хочу рассказать про нюансы мощных симисторных регуляторов мощности, которые заполонили наш рынок. Теперь так называемые диммеры продают даже в отделах продажи дистилляторов, для регулировки температуры нагрева материала в перегонных аппаратах.

Схема мощного симисторного регулятора мощности

Внесу немного ясности о схеме. Схема симисторного регулятора мощности является типичной и в нее может быть включен любой, подходящий вам по параметрам симистор серии BTA, например BTA06-600, BTA16-600 и так далее. Номиналы элементов при этом пересчитывать не нужно. Работу схемы я описывал в статье «Диммер своими руками», и сейчас немного поговорим о другом.

В качестве полупроводника я применил BTA41-600 и мог бы заявить вам, что регулятор мощности рассчитан на 8.5кВт, как это делают большинство продавцов. Да, симистор BTA41-600 рассчитан на максимальный средний ток 40А. Но, во-первых, должен быть запас по току, а во-вторых не только от параметров симистора зависит мощность собранного устройства. От чего же еще может зависеть мощность диммера?

В первую очередь от запаса тока симистора. Для меня это примерно 30% запас. Разница по цене будет несущественной.

Вот пример симисторного регулятора из Китая. Продавец утверждает, что его мощность достигает 4кВт.

Сфотографировано так близко, чтобы выполнить обман зрения и внушить большие размеры теплоотвода. Если вы представляете, что такое 4000Вт, то подумайте, какое сечение провода нам необходимо для пропускания через себя тока 18А. Нет, конечно, если такой диммер включить на 30 секунд, то он может и выдержит, но обычно нагрузкой служат мощные лампы или ТЭН, которые работают часами. Теперь посмотрите ширину дорожек печатной платы этого самого китайского диммера.

Да не выдержат они 4кВт долговременно, будут до ужаса греться даже на 3кВт, а потом перегорят. Поэтому вторым критерием является сечение проводов и дорожек печатной платы. Чем шире и толще, тем лучше. И чем короче они, тем также лучше. В обязательном порядке необходимо их лудить оловом или паять вдоль дорог медную жилу.

Для сведения, медный провод сечением 2.5мм 2 рассчитан на максимальный долговременный ток 27А. Из своего опыта скажу, что при использовании такого провода на нагрузке 3000Вт (ток 14А) в течение 1 часа, он хорошо нагревается. Но это нормально. А уже при 27А изоляция такого провода будет плавиться.

Еще, при такой мощности (3000Вт и более) я отказываюсь от всяких разъемов, зажимных клемм и стараюсь все провода паять сразу к печатной плате. Так как все эти клеммы и разъемы являются уязвимым местом, чуть контакт ослаб и происходит нагрев, а дальше обгорание проводов.

Третий критерий мощного регулятора это теплоотвод. Однажды я выполнял измерение температуры теплоотвода площадью 200см 2 при эксплуатации диммера на нагрузку 1кВт в течение 5 часов. Температура достигла 90 0 С. Для отвода тепла при эксплуатации на мощности 3кВт понадобится радиатор с внушительной площадью поверхности, если мы говорим про долговременную работу. Иначе получим настоящую печь.

Рекомендую в качестве теплоотвода использовать радиатор с вентилятором от ПК, даже небольшой такой теплоотвод с принудительным охлаждением дает отличный результат на мощности 4кВт.

Китайский радиатор, на мощности 4000Вт позволит лишь регулятору не выйти из строя за ближайшие минуты.

Также и наши продавцы, закупая диммеры в Китае, заявляют мощность, которую они долговременно регулировать не могут.

Множество видео роликов про регуляторы мощности имеется на одном из известных видео порталов. Практически все блоггеры демонстрируют их тест на лампах накаливания. Лампа накаливания 60-80Вт может работать через наше устройство без радиатора, это и я проверял. А вот на мощности 1000Вт и выше рисуется совсем другая картина.

Существуют вентиляторы на разное питающее напряжение, в продаже есть вентиляторы и с напряжением питания 220В переменного тока. У меня же напряжение питания 12В постоянного тока. И в качестве источника я применил небольшой импульсный блок питания 12В 1А.

О стеклянном предохранителе. Не советую. На заднюю панель регулятора мощности вывел держатель предохранителя с колпачком. Предохранитель установил на 15А, нагрузка составляла 3000Вт.

Это было что-то. Грелся весь узел, не притронуться рукой. Поэтому, вместо стеклянных предохранителей устанавливайте автоматический выключатель. Например, если нагрузка 3кВт, то выключатель на 16А.

В своем регуляторе мощности я использовал тумблер на 25 Ампер, у которого были две группы контактов. Чтобы повысить надежность я соединил их параллельно медным проводом, сечением 2.5мм 2 .

Корпус диммера я использовал из пластмассы. Для удобства я установил на корпус розетку с керамической вставкой на 16 Ампер.

Также я добавил еще один переменный резистор на 50кОм для более точной (плавной) подстройки.

Вентилятор, розетку и импульсный блок питания я прикрепил к корпусу винтами М3 и гайками, не забыв и про шайбы. В теплоотводе я выполнил отверстия и нарезал резьбу для крепления к нему симистора BTA41-600, а также отверстия с резьбой для крепления самого теплоотвода к корпусу. Как нарезать резьбу в радиаторе я описывал в статье «Нарезаем резьбу в радиаторе усилителя НЧ».

Вилка регулятора рассчитана на ток 16 Ампер. Ее провода припаяны напрямую к печатной плате, миную разъемы и клеммы.

Выводы симистора, при его монтаже, рекомендуется делать как можно короче.

Вывод.

Чтобы собрать мощный симисторный регулятор мощности, помимо выбора параметров симистора необходимо учесть такие конструктивные особенности, как ширина и толщина дорожек печатной платы, сечение соединительных проводов, замена разъемов и клемм пайкой, площадь поверхности теплоотвода, номинальная мощность вилок и розеток. Ведь для регулятора мощности 6кВт (27А) нужны совсем другие розетки, вилки, провода и так далее…

Печатная плата регулятора мощности СКАЧАТЬ

Устройство регулятора мощности своими руками

Устройства, позволяющие управлять работой электрических приборов, подстраивая их под оптимальные характеристики для пользователя, прочно вошли в обиход. Одним из таких приспособлений является регулятор мощности. Применение таких регуляторов востребовано при использовании электронагревательных и осветительных приборов и в устройствах с двигателями. Схемотехника регуляторов разнообразна, поэтому порой бывает затруднительно подобрать себе оптимальный вариант.

Простейший регулятор энергии

Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были основаны на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и сконструирован прибор, получивший название — реостат. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. Изменяя его сопротивление, регулируется и мощность.

Ток, поступая на реостат, разделяется между ним и нагрузкой. При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов. В зависимости от материала, из которого изготовлено сопротивление, реостаты могут быть:

  • металлическими;
  • жидкостными;
  • угольными;
  • керамическими.

Согласно закону сохранения энергии, забранная электрическая энергия не может просто исчезнуть, поэтому в резисторах мощность преобразуется в теплоту, и при большом её значении должна от них отводиться. Для обеспечения отвода используется охлаждение, которое выполняется с помощью обдува или погружением реостата в масло.

Реостат — довольно универсальное приспособление. Единственный, но существенный его минус — это выделение тепла, что не позволяет выполнить устройство с небольшими размерами при необходимости пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто используется в маломощных линиях бытовых приборов. Например, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости. Выполнить такой регулятор тока своими руками совсем несложно, в большей мере это касается проволочного реостата.

Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая наматывается на оправку. Регулирование электрической мощности происходит путём изменения длины проволоки.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.

На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:

  1. Фазовые. Используются для управления яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп. Другое их название — диммеры.
  2. Тиристорные. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока.
  3. Симисторные. Мощность регулируется вследствие изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку.
  4. Регулятор хода. Позволяет плавно изменять электрическую мощность, подаваемую на электродвигатель.

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:

  • плавность регулировки;
  • рабочую и пиковую подводимую мощность;
  • диапазон входного рабочего сигнала;
  • КПД.

Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

Принцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.

Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.

Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.

Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.

Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.

Фазовый способ трансформации

Сам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.

Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

При работе диммеров в широком спектре частот возбуждаются электромагнитные помехи. Такие излучения приводят к снижению КПД из-за появления паразитного тока в проводниках. Для борьбы с такими токами в конструкцию добавляются индуктивно-ёмкостные фильтры.

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

Originally posted 2018-07-04 07:13:04.

KOMITART — развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

  • » На Главную
  • » Радиолюбителю
  • » APEX AUDIO
  • » Блоки питания
  • » Гитарные примочки
  • » Своими руками
  • » Автомобилисту
  • » Service-Manual
  • » PREAMPLIFIERS
  • » Бесплатные программы
  • » Компьютер
  • » Книги
  • » Женские штучки
  • Готовим вкусно и быстро
  • » Игры на сайте
  • » Юмор
  • » Разное — интересное

DirectAdvert NEWS

GNEZDO NEWS

Друзья сайта

Статистика

Регуляторы мощности.

В симисторных регуляторах мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определенного числа полупериодов тока в единицу времени, должно выполняться условие четности их числа. Во многих известных радиолюбительских (и не только) конструкциях оно нарушается. Вниманию читателей предлагается регулятор, свободный от этого недостатка. Его схема изображена на рис. 1.

Здесь имеются узел питания, генератор импульсов регулируемой скважности и формирователь импульсов, управляющих симистором. Узел питания выполнен по классической схеме: токоограничивающие резистор R2 и конденсатор С1, выпрямитель на диодах VD3, VD4, стабилитрон VD5, сглаживающий конденсатор СЗ. Частота импульсов генератора, собранного на элементах DD1.1, DD1.2 и DD1.4, зависит от емкости конденсатора С2 и сопротивления между крайними выводами переменного резистора R1. Этим же резистором регулируют скважность импульсов. Элемент DD1.3 служит формирователем импульсов с частотой сетевого напряжения, поступающего на его вывод 1 через делитель из резисторов R3 и R4, причем каждый импульс начинается, вблизи перехода мгновенного значения сетевого напряжения через ноль. С выхода элемента DD1.3 эти импульсы через ограничительные резисторы R5 и R6 поступают на базы транзисторов VT1, VT2. Усиленные транзисторами импульсы управления через разделительный конденсатор С4 приходят на управляющий электрод симистора VS1. Здесь их полярность соответствует знаку сетевого напряжения, приложенного в этот момент к выв. 2 симистора. Благодаря тому, что элементы DD1.1 и DD1.2, DD1.3 и DD1.4 образуют два триггера, уровень на выходе элемента DD1.4, соединенном с выводом 2 элемента DD1.3, сменяется на противоположный только в отрицательном полупериоде сетевого напряжения. Предположим, триггер на элементах DD1.3, DD1.4 находится в состоянии с низким уровнем на выходе элемента DD1.3 и высоким на выходе элемента DD1.4. Для изменения этого состояния необходимо, чтобы высокий уровень на выходе элемента DD1.2, соединенном с выводом 6 элемента DD1.4, стал низким. А это может произойти только в отрицательном полупериоде сетевого напряжения, поступающего на вывод 13 элемента DD1.1, независимо от момента установки высокого уровня на выводе 8 элемента DD1.2. Формирование управляющего импульса начинается с приходом положительного полупериода сетевого напряжения на вывод 1 элемента DD1.3. В некоторый момент в результате перезарядки конденсатора С2 высокий уровень на выводе 8 элемента DD1.2 сменится низким, что установит на выходе элемента высокий уровень напряжения. Теперь высокий уровень на выходе элемента DD1.4 тоже может смениться низким, но только в отрицательный полупериод напряжения, поступающего на вывод 1 элемента DD1.3. Следовательно, рабочий цикл формирователя управляющих импульсов закончится в конце отрицательного полупериода сетевого напряжения, а общее число полупериодов напряжения, приложенного к нагрузке, будет четным. Основная часть деталей устройства смонтирована на плате с односторонней печатью, чертеж которой показан на рис. 2.

Диоды VD1 и VD2 припаяны непосредственно к выводам переменного резистора R1, а резистор R7 — к выводам симистора VS1. Симистор снабжен ребристым теплоотводом заводского изготовления с площадью теплоотводящей поверхности около 400 см2. Использованы постоянные резисторы МЛТ, переменный резистор R1 — СПЗ-4аМ. Его можно заменить другим такого же или большего сопротивления. Номиналы резисторов R3 и R4 должны быть одинаковыми. Конденсаторы С1, С2 — К73-17. Если требуется повышенная надежность, то оксидный конденсатор С4 можно заменить пленочным, например, К73-17 2,2. 4,7 мкФ на 63 В, но размеры печатной платы придется увеличить.
Вместо диодов КД521А подойдут и другие маломощные кремниевые, а стабилитрон Д814В заменит любой более современный с напряжением стабилизации 9 В. Замена транзисторов КТ3102В, КТ3107Г — другие маломощные кремниевые соответствующей структуры. Если амплитуда открывающих симистор VS1 импульсов тока окажется недостаточной, сопротивление резисторов R5 и R6 уменьшать нельзя. Лучше подобрать транзисторы с возможно большим коэффициентом передачи тока при напряжении между коллектором и эмиттером 1 В. У VT1 он должен быть 150. 250, у VT2 — 250. 270. По окончании монтажа можно присоединять к регулятору нагрузку сопротивлением 50. 100 Ом и включать его в сеть. Параллельно нагрузке подключите вольтметр постоянного тока на 300. 600 В. Если симистор устойчиво открывается в обоих полупериодах сетевого напряжения, стрелка вольтметра вообще не отклоняется от нуля либо немного колеблется вокруг него. Если же стрелка вольтметра отклоняется лишь в одну сторону, значит, симистор открывается только в полупериодах одного знака. Направление отклонения стрелки соответствует той полярности приложенного к симистору напряжения, при которой он остается закрытым. Обычно правильной работы симистора удается добиться установкой транзистора VT2 с большим значением коэффициента передачи тока.

Предлагаемый симисторный регулятор мощности (см. рис.) можно использовать для регулирования активной мощности нагревательных приборов (паяльника, электрической печки, плиты и пр.). Для изменения яркости осветительных приборов его использовать не рекомендуется, т.к. они будут сильно мигать. Особенностью регулятора является коммутация симистора в моменты перехода сетевого напряжения через ноль, поэтому он не создает сетевых помех Мощность регулируется изменением числа полупериодов сетевого напряжения, поступающих в нагрузку.

Синхрогенератор выполнен на базе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ DD1.1. Его особенностью является появление высокого уровня (логической «1») на выходе в том случае, когда входные сигналы отличаются друг от друга, и низкого уровня («О») при совладении входных сигналов. В результате этого «Г появляется на выходе DD1.1 только в моменты перехода сетевого напряжения через ноль. Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью выполнен на логических элементах DD1.2 и DD1.3. Соединение одного из входов этих элементов с питанием превращает их в инверторы. В результате получается генератор прямоугольных импульсов. Частота импульсов приблизительно 2 Гц, а их длительность изменяется резистором R5.

На резисторе R6 и диодах VD5. VD6 выполнена схема совпадения 2И. Высокий уровень на ее выходе появляется только при совпадении двух «1» (импульса синхронизации и импульса с генератора). В результате на выходе 11 DD1.4 появляются пачки импульсов синхронизации. Элемент DD1.4 является повторителем импульсов, для чего один из его входов подключен к общей шине.
На транзисторе VT1 выполнен формирователь управляющих импульсов. Пачки коротких импульсов с его эмиттера, синхронизированные с началом полупериодов сетевого напряжения, поступают на управляющий переход симистора VS1 и открывают его. Через RH протекает ток.

Питание симисторного регулятора мощности осуществляется через цепочку R1-C1-VD2. Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение питания на уровне 15 В. Положительные импульсы со стабилитрона VD1 через диод VD2 заряжают конденсатор СЗ.
При большой регулируемой мощности симистор VS1 необходимо установить на радиатор. Тогда симистор типа КУ208Г позволяет коммутировать мощность до 1 кВт. Размеры радиатора можно приближенно прикинуть из расчета, что на 1 Вт рассеиваемой мощности необходимо около 10 см2 эффективной поверхности радиатора (сам корпус симистора рассеивает 10 Вт мощности). Для большей мощности необходим более мощный симистор, например, ТС2-25-6. Он позволяет коммутировать ток 25 А. Симистор выбирается с допустимым обратным напряжением не ниже 600 В. Симистор желательно защитить варистором, включенным параллельно, например, СН-1-1-560. Диоды VD2.. .VD6 можно применять в схеме любые, например. КД522Б или КД510А Стабилитрон — любой маломощный на напряжение 14.. .15 В. Подойдет Д814Д.

Симисторный регулятор мощности размещен на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита размерами 68×38 мм.

Регулятор мощности до 1 кВт (0%-100%).
Схема собиралась не раз, работает без наладки и других проблем. Естественно диоды и тиристор на радиатор при мощности более 300 ватт. Если меньше, то хватает самих корпусов деталей для охлаждения.
Изначально в схеме применялись транзисторы типа МП38 и МП41.

Простой универсальный регулятор мощности.

Предлагаемая ниже схема позволит снизить мощность любого нагревательного электроприбора. Схема достаточно проста и доступна даже начинающему радиолюбителю. Для управления более мощной нагрузкой тиристоры необходимо поставить на радиатор (150 см2 и более). Для устранения помех, создаваемых регулятором, желательно на входе поставить дроссель.

Простой симисторный регулятор.

На схеме — родителе, был установлен симистор КУ208Г, и меня он не устроил из за малой мощности коммутации. Покопавшись нашел импортные симисторы BTA16-600. Максимальное напряжение коммутации которого равен 600 вольт пр токе 16А.
Все резисторы МЛТ 0,125;
R4 — СП3-4аМ;
Конденсатор составлен из двух (включенных параллельно) по 1 микрофараду 250 вольт, типа — К73-17.
При данных, указанных на схеме, были достигнуты следующие результаты: Регулировка напряжения от 40 до напряжения сети.

Регулятор можно вставить в штатный корпус обогревателя.

Схема срисованная с платы регулятора пылесоса.

на кондесаторе маркировка: 1j100
Пробовал управлять ТЭНом 2 квт — никаких морганий света на той же фазе не заметил,
напряжение на ТЭНе регулируется плавно и, вроде бы, равномернно (пропорционально углу поворота резистора).
Регулируется от 0 до 218 вольт при напряжении в сети 224-228 вольт.

схемы. Фазовый регулятор мощности на симисторе

Многие приборы в доме человек имеет возможность настраивать. Осуществляется этот процесс при помощи специального регулятора. На сегодняшний день в отдельную категорию выделен симисторный подтип, однако многие про данный элемент знают мало. На самом деле особенность указанной детали заключается в двухстороннем действии. Возможно это благодаря аноду, а также катоду. В результате их передвижения в устройстве происходит изменение направления тока.

Некоторые считают, что симисторы вполне могут быть заменены контакторами, реле и пускателями. Однако это мнение является ошибочным. В первую очередь следует отметить долговечность данных регуляторов. По частоте коммутации они практические не ограничены и это хорошая новость. Износ деталей при этом минимален. Дополнительно следует отметить полное отсутствие искрообразования в приборах такого типа. В моменты нулевого сетевого тока осуществлять коммутации регуляторы способны. Благодаря этому помехи в цепи значительно снижаются.

Схема простого регулятора

Схема регулятора мощности на симисторе включает в себя одну микросхему, а также набор тиристоров. Располагаться в цепи они могут после конденсатора или сразу у платы. Переменный резистор, как правило, в устройстве имеется один. Он в регуляторе отвечает за помехи. Напряжение резистор способен выдерживать самое разнообразное. В данном случае многое зависит от вольности прибора. Резистор, который располагается за конденсатором, предельное сопротивление обязан выдерживать на уровне 3 Ом. В свою очередь элемент на выходе устанавливается чуть слабее. Также схема регулятора мощности на симисторе включает в себя предохранитель.

Регуляторы на симисторе «КУ208г»

Данный симистор отличается тем, что способен работать с коммутируемым переменным током. При этом напряжение в системе выдерживается до 5 А. Регулятор мощности на симисторе «КУ208г», как правило, является компактным и использоваться может в различном оборудовании. Как пример можно привести паяльник.

Регуляторы мощности для паяльника

Регулятор мощности паяльника на симисторе в микросхеме не нуждается. Транзисторов в стандартной цепи имеется два. Устанавливаются они в некоторых случаях биполярного типа. Первый из них должен находиться непосредственно возле источника питания. В это время второй биполярный транзистор располагается за симистором.

Отличительной особенностью таких регуляторов принято считать наличие слабовольных стабилитронов. Наиболее часто данные элементы на рынке можно встретить с маркировкой «КД2». Это говорит о том, что стабилитрон предельное напряжение выдерживает 2 В. В свою очередь переменный ток в системе максимум может составлять 5 А. Конденсатор в цепи всегда устанавливается только один. Припаивают его в некоторых случаях сразу за биполярным транзистором.

Данный элемент в устройстве отвечает за преобразование тока. Резисторы регулятор мощности на симисторе имеет разного типа. Аналоговые элементы на входе сопротивление максимум выдерживают 2 Ом. В свою очередь за стабилитроном резисторы устанавливаются переменного типа с повышенной частотностью. Работать они способны в обоих направлениях.

Схемы моделей для пылесосов

Регулятор мощности на симисторе пылесоса состоит из набора диодов, а также резисторов с одним конденсатором. Для хорошей проводимости симистор в некоторых случаях снабжается ребристым теплоотводом. Это дополнительно помогает в стабилизации напряжения. Конденсаторы в системе справляются с импульсами. Транзисторы в основном используют кремниевые.

Пропускать они через себя способны только постоянный ток. Сопротивление на выходе в системе не должно превышать 4 Ом. В противном случае на симистор подается большое напряжение. Многое в данной ситуации также зависит от коэффициента передачи тока. Влияет на него коллектор вместе с установленным эммитером.

Отличие фазовых регуляторов

Микросхемы в таких регуляторах применяются низкочастотные. Это необходимо для быстрого процесса преобразования. Стабилитроны используются довольно редко. Смена фазы в системе происходит за счет переключение конденсатора в верхнее положение. Для стабилизации напряжения фазовый регулятор мощности на симисторе имеет два тиристора, а работают они в цепи попарно. За счет высокой частоты на катоде, диоды припаиваются очень редко.

Схема безпомехового регулятора

Простой беспомеховый регулятор мощности на симисторе, как правило, применяется на устройствах с напряжением свыше 200 В. В данном случае микросхемы используются двухканальные. Система диодов устанавливается рядом с конденсаторами. Переменные транзисторы в цепи не используются. Максимальное сопротивление конденсатор обязан выдерживать до 3 Ом. Непосредственно регулирование мощности устройства осуществляется при помощи приемника.

Уровень коэффициента заполнения импульсов при этом изменяется. Конденсаторы в системе пропускают через себя только постоянный ток. Частота тактового транзистора зависит от коэффициента деления счетчика. Микроконтроллеры в системе используются для подавления помех. Частота импульсов на входе зависит исключительно от предельного регистра.

Регуляторы с симисторами «ТС80»

Простой регулятор мощности на симисторе «ТС80» способен похвастаться хорошей теплопроводимостью. Непосредственно процесс преобразования осуществляется в трансформаторе. Предельная частота при этом зависит только от напряжения в сети. В целом регуляторы с симисторами такого типа отличаются повышенной надежностью, и проработать они способны долгое время. Однако недостатки у них также имеются.

В первую очередь следует отметить малый уровень стабилизации. Связано это с большой нагрузкой, которая оказывается на тиристор. Чтобы справиться со стабильностью тока, в некоторых случаях применяют специальные фильтры. Однако для бытового оборудования это не помогает. Таким образом, использовать регуляторы такого типа лучше всего на приемниках и прочих низкочастотных устройствах.

Модели с симисторами «ТС 125»

Регулятор мощности на симисторе «ТС 125» используется для мощных блоков питания. Сопротивление он способен максимум выдержать до 4 Ом. В таком случае проводимость тепла находится на высокой отметке. Дополнительно следует учитывать, что симисторы данного типа оборудуются индикаторами. Данные устройства предназначены для борьбы с электромагнитными помехами.

В некоторых случаях система индикации устанавливается активная. Это предполагает использование низкочастотного контроллера. Данный элемент в системе работает на пару с ограничителями. Пропускают оно через себя только переменный ток. В случае отрицательной полярности, в работу включаются конденсаторы. Для перехода на сетевое напряжение имеется ряд транзисторов.

Дистанционные устройства для регулирования

Дистанционный регулятор мощности на симисторе в обязательном порядке оснащается контроллером. Диоды в системе устанавливаются только аналогового типа. Микросхема для нормальной работы конденсаторов требуется трехканальная. Резисторов, как правило, необходимо только три. Один из них нужен для передачи и стабилизации сигнала от трансформатора. Остальные два резистора устанавливаются напротив конденсаторов. В этом случае амплитуда помех значительно снижается и это следует учитывать.

Дополнительно в регуляторах имеются преобразователи. Номинальную нагрузку указанные элементы выдерживают на уровне 5 А. Переменные резисторы в цепи применяются довольно редко. Связано это с тем, что источники питания имеются высоковольтные. Системы фильтрации устанавливаются исключительно перед трансформатором. В данном случае коэффициент точности будет максимальным.

Регуляторы с плавным пуском

Для плавного пуска в регулятор мощности на симисторе вставляют специальный блок. Его основной задачей является двойное интегрирование. Происходит это по определению предельного значения полярности. Система индикации в регуляторах присутствует довольно редко. Использоваться такие устройства могут при температурах от -20 до +30 градусов. Источником питания системы может быть блок мощностью до 10 В. Чувствительность устройства зависит исключительно от типов резисторов. Если в системе применять аналоговые элементы, то преобразование тока происходит значительно быстрее.

Синфазное напряжение регулятором способно поддерживаться на уровне 5 В. Конденсаторы в устройстве устанавливаются с предельным сопротивлением 6 Ом. В данном случае их емкость минимум должна составлять 2 пФ. Все это позволит значительно стабилизировать напряжение на выходе. Диоды в регуляторе припаиваются малой мощности. Нагрузку максимум они должны быть готовы выдерживать на уровне 5 А.

Схемы регуляторов для электроплитки

Для таких приборов как электроплитка, резисторы требуются токоограничительные. Стабилитрон в системе используется только один. Транзисторов в приборе может находиться до трех единиц. В данном случае многое зависит от типа блока питания. Если предельное напряжение составляет менее 30 В, то в начале цепи требуется только один транзистор. Сопротивление он должен быть способным выдерживать на уровне 5 Ом. Симистор в системе устанавливается между двумя конденсаторами. На первичную обмотку ток подается только после того, как пройдет через трансформатор.

Симисторный регулятор мощности до трёх киловатт своими руками

Такой простой, но в то же время очень эффективный регулятор, сможет собрать практически каждый, кто может держать в руках паяльник и хоть слегка читает схемы. Ну а этот сайт поможет вам осуществить своё желание. Представленный регулятор регулирует мощность очень плавно без бросков и провалов.

Схема простого симисторного регулятора



Такой регулятор можно применить в регулировании освещения лампами накаливания, но и светодиодными тоже, если купить диммируемые. Температуру паяльника регулировать — легко. Можно бесступенчато регулировать обогрев, менять скорость вращения электродвигателей с фазным ротором и ещё много где найдётся место такой полезной вещице. Если у вас есть старая электродрель, у которой не регулируются обороты, то применив этот регулятор, вы усовершенствуете такую полезную вещь.
В статье, с помощью фотографий, описания и прилагаемого видео, очень подробно описан весь процесс изготовления, от сбора деталей до испытания готового изделия.

Сразу говорю, что если вы не дружите с соседями, то цепочку C3 — R4 можете не собирать. (Шутка) Она служит для защиты от радиопомех.
Все детали можно купить в Китае на Алиэкспресс. Цены от двух до десяти раз меньше, чем в наших магазинах.
Для изготовления этого устройства понадобится:
  • R1 – резистор примерно 20 Ком, мощностью 0,25вт;
  • R2 – потенциометр примерно 500 Ком, можно от 300 Ком до 1 Мом, но лучше 470 Ком;
  • R3 — резистор примерно 3 Ком, 0, 25 Вт;
  • R4- резистор 200-300 Ом, 0, 5 Вт;
  • C1 и C2 – конденсаторы 0, 05 МкФ, 400 В;
  • C3 – 0, 1 МкФ, 400 В;
  • DB3 – динистор, есть в каждой энергосберегающей лампе;
  • BT139-600, регулирует ток 18 А или BT138-800, регулирует ток 12 А – симисторы, но можно взять и любые другие, в зависимости от того, какую нагрузку нужно регулировать. Динистор ещё называют диак, симистор – триак.
  • Радиатор охлаждения выбирается от величины планируемой мощности регулирования, но чем больше, тем лучше. Без радиатора можно регулировать не более 300 ватт.
  • Клеммные колодки можно поставить любые;
  • Макетную плату применять по вашему желанию, лишь бы всё вошло.
  • Ну и без прибора, как без рук. А вот припой применять лучше наш. Он хоть и дороже, но намного лучше. Хорошего припоя Китайского не видел.



Приступаем к сборке регулятора


Сначала нужно продумать расстановку деталей так, чтобы ставить как можно меньше перемычек и меньше паять, затем очень внимательно проверяем соответствие со схемой, а потом все соединения запаиваем.







Убедившись, что ошибок нет и поместив изделие в пластиковый корпус, можно опробовать, подключив к сети.






Будьте очень внимательны при испытании. Все детали схемы находятся под прямым напряжением сети 220 вольт и прикосновение к ним, является очень опасным.
Если сборка вами проведена правильно, то всё должно заработать сразу. Устройство в регулировке и наладке не нуждается.

Испытание регулятора мощности


Как сделать своими руками регулятор мощности

Электроника – интересная, увлекательная и полезная наука. Всё, что нас окружает, чем пользуемся в быту, офисе, производстве, основано на управлении электронными приборами.

Люди разных возрастов (от 7 до 70 лет), увлеченные электроникой, приносят пользу человечеству, изобретая, конструируя, создавая приборы управления, гаджеты, вычислительную технику, телевизоры, музыкальные центры, аппаратуру связи и управления космической техникой и многое другое.

Бил Гейтс и Марк Цукерберг, Борис Евсеевич Черток и Николай Алексеевич Пилюгин, Александр Степанович Попов и Владимир Кузьмич Зворыкин – великие электронщики, создавшие мощную инфраструктуру, без которой современная жизнь немыслима.

Краткое содержимое статьи:

Идеи автоматизации двигают прогресс

Одним из разделов электроники является автоматизация и управление электронными и электрическими приборами.

Широкое применение имеют коммутационные приборы – тиристоры, разделяющиеся на типы:

  • кремниевый управляемый выпрямитель;
  • тетроидный тиристор;
  • симметричный (двунаправленный) триодный тиристор или симистор;
  • диодный тиристор – динистор;
  • симметричный динистор.

В различных бытовых приборах и электрических инструментах для регулировки мощности используется симисторный регулятор мощности.

Принцип работы симисторного регулятора мощности

Принцип работы симисторного регулятора мощности состоит в уникальных свойствах симистора, работающего как управляемое реле.

Симистор представляет собой два кремниевых управляемых выпрямителя (КУВ), включенных встречно, что позволяет протекать току в обоих направлениях и использовать симистор для коммутации и передаче переменного тока.

Симистор имеет три вывода, два из которых основные (силовые), обозначаются Т1; Т2 или ОВ1; ОВ2, третий – управляющий, обозначается УЭ или G.

Когда управляющий вывод обесточен, на основных выводах напряжение отсутствует, так как КУВы запирают электрическую цепь.

При подаче напряжения на управляющий вывод оба КУВа открываются, и через симистор протекает переменный ток.

Применяется симистор в различных устройствах:

  • переключатель для включения электрической нагрузки;
  • регуляторы:
  • яркости света;
  • скорости вращения электродвигателя;
  • мощности.

Схема регулятора мощности своими руками

Регулятор мощности просто сделать на тиристоре или симисторе своими руками. Тиристор пропускает ток в одном направлении и работает как пускатель.

Достоинства перед последним в том, что нет искрения в контактной группе, потому что тиристор прибор полупроводниковый бесконтактный.

Симистор, как уже говорилось, пропускает переменный ток и в зависимости от величины напряжения на управляющем входе регулирует напряжение на выходе схемы, в которую включен.

Схемы регулятора мощности можно найти в Интернете и выбрать по своим требованиям.

Инструкция, как сделать регулятор мощности

Для изготовления регулятора мощности понадобятся:

  • радиодетали в соответствии с применяемой схемой;
  • печатная плата;
  • корпус для будущего устройства;
  • паяльник;
  • пинцет;
  • бокорезы;
  • держатель для монтажной платы;
  • игла;
  • кисточка;
  • хлористое железо для травления печатной платы;
  • припой;
  • канифоль или флюс.

Корпус, в зависимости от фантазии конструктора можно склеить из пластика по размерам изделия, можно подобрать готовые корпуса от розеток, тройников или встроить устройство в инструмент, для которого делается регулятор.

Порядок выполнения работ

В первую очередь готовится печатная плата из куска фольгированного текстолита. На приобретенном куске текстолита размечаем расположение элементов схемы, отмечаем необходимые размеры платы и вырезаем её.

Обезжириваем фольгу, чистим мелкой шкуркой, рисуем карандашом монтажную схему регулятора, соответствующую принципиальной.

Лаком (можно лаком для ногтей) обводим карандашный рисунок. После высыхания лака опускаем плату в ванночку с хлористым железом и вытравливаем медную фольгу не участвующую в работе схемы.

В местах установки элементов схемы сверлим отверстия, наносим на остатки фольги пленку флюса и лудим дорожки и площадки, создавая токоведущие соединения. По готовности платы к установке элементов заканчиваем монтаж их установкой и впаиванием.

Устанавливаем симистор или тиристор на радиаторе для отвода тепла.

Припаиваем по схеме провода питания

Перед первым включением необходимо прозвонить всю схему и убедиться в том, что она собрана правильно. Убедившись в правильной сборке, подключаем на выход нагрузку. Наглядной нагрузкой для определения правильности работы регулятора может служить лампочка.

Изменяя положение ползунка потенциометра, убеждаемся в изменении интенсивности свечения лампы.

Схема работает и её можно использовать для регулировки мощности любой нагрузки.

Симисторный регулятор мощности

Простейший симисторный регулятор мощности состоит из симистора, переменного резистора и емкости (конденсатора).

Работает схема следующим образом. При включении устройства в сеть начинает заряжаться конденсатор.

Когда напряжение на нем достигнет напряжения открывания симистора, на выход схемы поступает импульс положительной или отрицательной полярности в соответствии с поступившей на вход полуволной. При переходе синусоиды входного тока через ноль симистор закрывается.

Переменный резистор и емкость образуют RC-цепочку, формирующую величину отсечки, т.е. время между двумя импульсами тока на выходе схемы. Чем больше их величины, тем больше величина отсечки и меньше ток, протекающий через нагрузку.

Применение регуляторов мощности на симисторе вместо переменного резистора, подключенного последовательно с нагрузкой, снижает потребление электроэнергии и повышает долгосрочность работы устройства.

Простой регулятор мощности

Один из вариантов простого регулятора мощности состоит из диодного моста, тиристора, переменного и постоянного резисторов и емкости.

Величина сопротивления переменного резистора и емкости конденсатора определяют время отсечки и мощность нагрузки. Применяется регулятор мощности в регулировке яркости освещения, нагреве паяльника и других аналогичных целях.

Преимущество простейшего регулятора мощности перед симисторным в использовании элементов, доступных каждому радиолюбителю в любое время. Быстрая сборка и простота отладки.

Увлечение техническим творчеством – занятие интересное и полезное. Удачи в техническом творчестве!

Фото советы как сделать своими руками регулятор мощности

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉  

Простая схема регулятора вентилятора с использованием TRIAC и DIAC

В этом проекте мы разработали простую схему регулятора вентилятора, которую можно использовать для регулирования скорости вентилятора. Эта простая схема регулятора вентилятора реализована с использованием очень простых компонентов.

Вы когда-нибудь сталкивались с использованием обычного регулятора напряжения вентилятора для управления скоростью? Такой тип регулятора называется регулятором сопротивления, который работает по принципу реостата или резистивного делителя потенциала.

Поскольку шаги (ручки на блоке регулятора) уменьшаются, это означает, что вы фактически увеличиваете сопротивление цепи, и, следовательно, на вентилятор подается меньшая мощность, поэтому он становится медленнее.

Очевидно, что потребление энергии вентилятором будет меньше при более низких скоростях при таком расположении, но это не метод энергосбережения. Падение напряжения на сопротивлении преобразуется в тепловые потери (I 2 R), поэтому энергия рассеивается в виде тепла.

Эта потеря энергии больше при высоком сопротивлении или низкой скорости. Поэтому обычные регуляторы напряжения вентилятора имеют больше потерь энергии.

Чтобы узнать больше о TRIAC, прочитайте этот пост: TRIAC — основы, работа и применение

обычный регулятор напряжения

Простой электронный регулятор напряжения

Благодаря прогрессу в технологии силовой электроники можно легко внедрить альтернативную конструкцию регулятора вентилятора (регулятор напряжения) для снижения потерь энергии, вызванных обычными регуляторами напряжения.

Этот тип регулятора напряжения представляет собой энергосберегающее устройство, в котором используются TRIAC, DIAC и потенциометрическое сопротивление. Этот метод обеспечивает бесступенчатое управление скоростью вращения вентилятора путем получения требуемой мощности от основного источника питания в данный момент времени.

Таким образом, энергия сохраняется, а не тратится попусту. Давайте кратко обсудим эту схему регулятора напряжения и ее работу.

Электронный регулятор напряжения

Теперь мы собираемся построить простую схему регулятора вентилятора, которая обычно используется для управления скоростью вентилятора в наших домах или офисах.Поскольку мы знаем, что, изменяя угол включения симистора, можно контролировать мощность, подаваемую через нагрузку, что является не чем иным, как концепцией управления мощностью с использованием симистора.

Тот же принцип применен к схеме регулятора напряжения, которую мы собираемся обсудить.

Необходимые компоненты для цепи регулятора напряжения

  • Резистор R1 – 10 кОм
  • Переменное сопротивление или потенциометр R2 – 100 кОм
  • Полиэфирный конденсатор C1 – 0,1 мкФ (Для рабочего диапазона до 400 В)
  • ДИАК, D1 – DB3
  • Триак, T1 – BT136
  • Однофазный потолочный вентилятор или двигатель переменного тока – 220 В, 50 Гц (диапазон мощности менее 200 Вт)

Соединение цепи регулятора напряжения

  • Распознайте клеммы всех компонентов для положительных и отрицательных клеммных соединений.Выберите потолочный вентилятор или любой двигатель переменного тока при условии, что его номинальная мощность не превышает 200 Вт (в соответствии со значениями выбранных компонентов)
  • Возьмите нулевую плату или печатную плату (PCB) и подключите цепь, как показано на схеме ниже.
  • Цепь зажигания состоит из резистора R1, потенциометра R2, конденсатора C1 и DIAC. Подключите одну клемму DIAC к комбинации резисторов и конденсатора делителя напряжения, как показано на рисунке.
  • Ознакомьтесь с техническими данными TRIAC BT 136, чтобы распознать клеммы TRIAC и узнать другую подробную информацию.Подключите клемму MT1 к нейтрали, а MT2 к одному концу двигателя переменного тока или нагрузки. И подключите клемму ворот к другому концу DIAC.
  • Подключите нагрузку или потолочный вентилятор между клеммой Phase или Line источника питания переменного тока и клеммой MT2 TRIAC.

ПРИМЕЧАНИЕ : Для демонстрации мы подключили лампочку к простой цепи регулятора вентилятора вместе с мультиметром, чтобы показать напряжение.

Для получения дополнительной информации о DIAC: DIAC – введение, работа и применение

Принципиальная схема регулятора напряжения с использованием TRIAC, DIAC

Работа схемы электронного регулятора напряжения

  • Перед подачей питания на эту простую схему регулятора вентилятора держите переменный резистор или потенциометр в положении максимального сопротивления, чтобы симистор не запускался и, следовательно, симистор находился в режиме отсечки.
  • Включите источник питания цепи и проверьте, находится ли вентилятор в состоянии покоя или нет. Медленно меняйте положение потенциометра, чтобы конденсатор начал заряжаться с постоянной времени, определяемой значениями R1 и R2.
  • Как только напряжение на конденсаторе превышает напряжение пробоя DIAC, DIAC начинает проводить ток. Таким образом, конденсатор начинает разряжаться по направлению к выводу затвора TRIAC через DIAC.
  • Таким образом, симистор начинает проводить ток, и, следовательно, основной ток начинает течь в вентилятор через замкнутый путь, образованный симистором.
  • При изменении потенциометра R2 скорость, с которой будет заряжаться конденсатор, будет меняться. Это означает, что чем меньше сопротивление, тем быстрее будет заряжаться конденсатор, и тем раньше будет проводимость симистора.
  • По мере постепенного увеличения сопротивления потенциометра угол проводимости TRIAC будет уменьшаться. Следовательно, средняя мощность на нагрузке будет варьироваться.
  • Благодаря возможности двунаправленного управления как TRIAC, так и DIAC, можно управлять углом открытия TRIAC как при положительных, так и при отрицательных пиках входного сигнала.
Примечание
  • В качестве меры предосторожности проверьте исправность этой цепи, подав низковольтный источник питания, например 24 В переменного тока или 12 В переменного тока, с небольшой нагрузкой, например маломощной лампочкой, перед подключением к сети.
  • Если нагрузка превышает 200 Вт, вместо симистора BT 136 выберите более мощную симистор.

Преимущества простой схемы регулятора вентилятора

  • Возможно плавное и бесступенчатое регулирование скорости вращения вентилятора
  • Энергосбережение достигается на всех скоростях за счет минимизации потерь энергии
  • Простая схема, требующая меньшего количества компонентов
  • Эффективность по сравнению с резистивным типом благодаря более низкому энергопотреблению
  • Экономичный

Изучены простые схемы управления фазой симистора

В схеме управления фазой симистора симистор включается только для определенных частей полупериода переменного тока, в результате чего нагрузка работает только в течение этого периода формы волны переменного тока.Это приводит к контролируемой подаче мощности на нагрузку.

Триаки обычно используются в качестве полупроводниковой замены реле для переключения нагрузок переменного тока большой мощности. Тем не менее, есть еще одна очень полезная функция симисторов, которая позволяет использовать их в качестве регуляторов мощности для управления заданной нагрузкой на заданных уровнях мощности.

В основном это реализуется несколькими способами: управление фазой и переключение при нулевом напряжении.

Применение фазового управления обычно подходит для таких нагрузок, как регуляторы освещенности, электродвигатели, устройства регулирования напряжения и тока.

Переключение при нулевом напряжении больше подходит для реактивных нагрузок, таких как лампы накаливания, нагреватели, паяльники, газовые колонки и т. д. Хотя ими также можно управлять методом фазового управления.

Как работает управление фазой симистора

Симистор можно активировать в любой части полупериода приложенного переменного тока, и он будет оставаться в проводящем режиме до тех пор, пока полупериод переменного тока не достигнет линии пересечения нуля.

Это означает, что когда симистор срабатывает в начале каждого полупериода переменного тока, симистор, по сути, включается, как переключатель ВКЛ/ВЫКЛ, включенный.

Однако предположим, что если этот запускающий сигнал используется где-то в середине формы волны цикла переменного тока, симистору будет разрешено работать только в течение оставшегося периода этого полупериода.

А поскольку симистор активируется только на половину периода, он пропорционально снижает мощность, подаваемую на нагрузку, примерно на 50% (рис. 1).

Таким образом, мощностью нагрузки можно управлять на любом желаемом уровне, просто изменяя точку срабатывания симистора на фазе переменного тока.Вот как работает управление фазой с помощью симистора.

Применение регулятора освещенности

Стандартная схема регулятора освещенности представлена ​​на рис. 2 ниже. В течение каждого полупериода переменного тока конденсатор емкостью 0,1 мкФ заряжается (через сопротивление управляющего потенциометра) до тех пор, пока на его выводах не будет достигнут уровень напряжения 30-32 В.

Приблизительно на этом уровне триггерный диод (диак) принудительно загорается, заставляя напряжение проходить триггер и затвор симистора.

Вместо диака можно использовать неоновую лампу для получения того же результата.Время, необходимое конденсатору емкостью 0,1 мкФ для зарядки до порога срабатывания диака, зависит от настройки сопротивления потенциометра управления.

Теперь предположим, что если потенциометр настроить на нулевое сопротивление, это вызовет мгновенную зарядку конденсатора до уровня срабатывания диака, что, в свою очередь, приведет к переходу в проводимость почти на весь полупериод переменного тока.

С другой стороны, когда потенциометр настроен на максимальное значение сопротивления, конденсатор может заряжаться до уровня срабатывания только до тех пор, пока полупериод почти не достигнет своей конечной точки.Это позволит симистору

работать только в течение очень короткого промежутка времени, пока сигнал переменного тока проходит через конец полупериода.

Хотя продемонстрированная выше схема диммера действительно проста и недорога в изготовлении, она имеет одно существенное ограничение — она ​​не позволяет плавно регулировать мощность на нагрузке от нуля до максимума.

При вращении потенциометра мы можем обнаружить, что ток нагрузки довольно резко возрастает от нуля до некоторых более высоких уровней, откуда только после этого он может плавно работать на более высоких или более низких уровнях.

В случае кратковременного отключения питания переменного тока и снижения освещенности лампы ниже этого уровня «скачка» (гистерезиса), лампа остается выключенной даже после окончательного восстановления питания.

Как уменьшить гистерезис

Этот эффект гистерезиса можно существенно снизить, реализуя схему, показанную на рис. 3 ниже.

Исправление: Замените 100 мкФ на 100 мкГн для катушки RFI

Эта схема прекрасно работает в качестве бытового диммера.Все детали могут быть установлены сзади настенного распределительного щита, и в случае, если нагрузка окажется ниже 200 Вт, симистор может работать без радиатора.

Практически 100% отсутствие гистерезиса необходимо для диммеров, используемых в оркестровых представлениях и театрах, чтобы обеспечить последовательное управление освещением ламп. Эту функцию можно реализовать, работая со схемой, показанной на рис. 4 ниже.

Исправление: Замените 100 мкФ на 100 мкГн для катушки ВЧ-помех

Выбор мощности симистора

Лампы накаливания потребляют невероятно большой ток в период, когда нить накаливания достигает своей рабочей температуры.Этот импульсный ток при включении может превышать номинальный ток симистора примерно в 10–12 раз.

К счастью, бытовые лампочки способны достичь своей рабочей температуры всего за пару циклов переменного тока, и этот короткий период высокого тока легко поглощается симистором без каких-либо проблем.

Однако ситуация может быть иной для сценариев театрального освещения, в которых лампочкам большей мощности требуется гораздо больше времени для достижения рабочей температуры. Для такого типа приложений симистор должен быть рассчитан как минимум на 5-кратную типичную максимальную нагрузку.

Колебания напряжения в цепях управления фазой симистора

Каждая из показанных цепей управления фазой симистора зависит от напряжения, т. е. их выходное напряжение изменяется в ответ на изменения входного напряжения питания. Эту зависимость от напряжения можно устранить, используя стабилитрон, способный стабилизировать и поддерживать постоянное напряжение на времязадающем конденсаторе (рис. 4).

Эта конфигурация помогает поддерживать практически постоянный выходной сигнал независимо от любых значительных изменений входного сетевого напряжения переменного тока.Он регулярно используется в фотографии и других приложениях, где очень стабильный и фиксированный уровень света становится важным.

Управление люминесцентной лампой

Ссылаясь на все описанные выше схемы управления фазой, можно управлять лампами накаливания без каких-либо дополнительных изменений в существующей системе домашнего освещения.

Диммирование люминесцентных ламп также возможно с помощью такого симисторного управления фазой. Когда внешняя температура галогенной лампы падает ниже 2500°C, регенерирующий галогенный цикл становится нерабочим.

Это может привести к отложению вольфрамовой нити на стенке лампы, сокращению срока службы нити накала и ограничению передачи света через стекло. Регулировка, которая часто используется вместе с некоторыми из рассмотренных выше схем, показана на рис. 5.

Эта установка включает лампы с наступлением темноты и снова выключает их на рассвете. Фотоэлементу необходимо видеть окружающий свет, но быть экранированным от управляемой лампы.

Управление скоростью двигателя

Симисторное управление фазой также позволяет регулировать скорость электродвигателей. Общий тип двигателя с последовательной обмоткой может управляться с помощью схем, очень похожих на те, которые применяются для затемнения света.

Однако, чтобы гарантировать надежную коммутацию, необходимо параллельно симистору подключить конденсатор и последовательное сопротивление (рис. 6).

Благодаря этой настройке скорость двигателя может изменяться в зависимости от изменения нагрузки и напряжения питания,

Однако для некритичных приложений (например, управление скоростью вентилятора), в которых нагрузка фиксируется на любой заданной скорости , схема не потребует никаких изменений.

Скорость двигателя, которая обычно при предварительном программировании остается постоянной даже при изменении условий нагрузки, оказывается полезной характеристикой для электроинструментов, лабораторных мешалок, часовых станков, гончарных кругов и т. д. ‘ ОПЗ обычно включают в полуволновую схему (рис. 7).

Схема работает довольно хорошо в ограниченном диапазоне скоростей двигателя, хотя может быть уязвима для низкоскоростных «задержек», а правило полуволны запрещает стабилизированную работу намного выше 50% диапазона скоростей.Схема управления фазой с измерением нагрузки, в которой симистор обеспечивает полное управление от нуля до максимума, показана на рис. 8. если задействованы двигатели с расщепленной фазой или конденсаторным пуском. Обычно асинхронные двигатели могут управляться между полной и половинной скоростью, учитывая, что они не нагружены на 100%.

Температура двигателя может быть использована в качестве достаточно надежного эталона.Температура никогда не должна выходить за пределы спецификаций производителя, на любой скорости.

Опять же, можно применить усовершенствованную схему регулятора освещенности, показанную на рис. 6 выше, однако нагрузка должна быть подключена в другом месте, как показано пунктирными линиями

Изменение напряжения трансформатора посредством управления фазой

Настройка схемы Объясненное выше можно также использовать для регулирования напряжения в первичной обмотке трансформатора, тем самым получая вторичный выходной сигнал с переменной скоростью.

Эта конструкция применялась в различных контроллерах ламп микроскопа. Переменная установка нуля обеспечивается заменой резистора 47К на потенциометр 100К.

Управление нагревательными нагрузками

Различные симисторные схемы управления фазами, обсуждавшиеся до сих пор, могут применяться для управления нагрузками типа нагревателя, хотя контролируемая температура нагрузки может изменяться в зависимости от изменений входного переменного напряжения и температуры окружающей среды. Схема, которая компенсирует такое изменение параметров, показана на рис.10.

Гипотетически эта схема может поддерживать стабилизацию температуры в пределах 1% от заданной точки независимо от изменений сетевого напряжения переменного тока +/-10%. Точная общая производительность может определяться структурой и конструкцией системы, в которой применяется контроллер.

Эта схема обеспечивает относительное управление, что означает, что общая мощность передается на отопительную нагрузку, когда нагрузка начинает прогреваться, а затем в какой-то промежуточной точке мощность снижается за счет меры, которая пропорциональна разнице между фактической температура груза и предполагаемая температура груза.

Пропорциональный диапазон изменяется с помощью регулятора усиления. Схема проста, но эффективна, однако у нее есть один существенный недостаток, который ограничивает ее использование в основном более легкими нагрузками. Эта проблема связана с излучением сильных радиопомех из-за прерывания фазы симистора.

Радиочастотные помехи в системах управления фазой

Все симисторные устройства управления фазой создают огромное количество радиочастотных помех (радиочастотные помехи или РЧ-помехи).В основном это происходит на низких и средних частотах.

Радиочастотное излучение сильно улавливается всеми близлежащими средневолновыми радиоприемниками и даже аудиооборудованием и усилителями, создавая раздражающий громкий звенящий звук.

Это радиопомехи может также воздействовать на оборудование исследовательских лабораторий, особенно на рН-метры, что приводит к непредсказуемому функционированию компьютеров и других подобных чувствительных электронных устройств.

Возможное средство для уменьшения ВЧ-помех состоит в том, чтобы добавить РЧ-индуктивность последовательно с линией электропередачи (обозначается как L1 в схемах).Дроссель подходящего размера можно изготовить, намотав от 40 до 50 витков медной проволоки с суперэмалевым покрытием на небольшой ферритовый стержень или любой ферритовый сердечник.

Это может привести к увеличению индуктивности прибл. 100 мкГн, что в значительной степени подавляет колебания РЧ-помех. Для усиленного подавления может быть необходимо максимизировать число витков до максимально возможного или индуктивности до 5 Гн. заключается в том, что мощность нагрузки должна учитываться в зависимости от толщины дроссельной проволоки.Поскольку нагрузка должна быть в киловаттном диапазоне, провод РЧ-дросселя должен быть достаточно толстым, что приводит к значительному увеличению размера катушки и ее громоздкости.

ВЧ-шум пропорционален мощности нагрузки, поэтому более высокие нагрузки могут вызвать более сильное ВЧ-излучение, требующее более совершенных схем подавления.

Эта проблема может быть не столь серьезной для индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели, поскольку в таких случаях обмотка нагрузки сама по себе ослабляет ВЧ-помехи. Управление фазой симистора также связано с дополнительной проблемой — это коэффициент мощности нагрузки.

На коэффициент мощности нагрузки может оказать негативное влияние, и к этому вопросу регуляторы электропитания относятся очень серьезно.

Схема регулятора света и потолочного вентилятора

В этом посте на двух примерах мы узнаем, как построить простую схему переключателя диммера света для управления интенсивностью света с помощью потенциометра, используя принцип прерывания фазы симистора.

Что такое симисторные диммеры

Во многих моих предыдущих статьях мы уже видели, как симисторы используются в электронных схемах для переключения нагрузок переменного тока.

Триаки — это в основном устройства, способные включать определенную подключенную нагрузку в ответ на внешний триггер постоянного тока.

Хотя они могут быть включены для процедур полного включения и полного отключения нагрузки, устройство также широко применяется для регулирования переменного тока, так что выход на нагрузку может быть уменьшен до любого желаемого значения.

Например, симисторы — это очень часто используемые диммерные переключатели, в которых схема спроектирована таким образом, чтобы устройство переключалось таким образом, чтобы оно работало только для определенной части синусоиды переменного тока и оставалось отключенным в течение оставшихся частей синусоидальной волны. волна.

Этот результат представляет собой соответствующий выходной переменный ток, среднее среднеквадратичное значение которого намного ниже фактического входного переменного тока.

Подключенная нагрузка также реагирует на это более низкое значение переменного тока и, таким образом, регулируется в соответствии с этим конкретным потреблением или результирующей выходной мощностью.

Именно это и происходит внутри электрических диммерных выключателей, которые обычно используются для управления потолочным вентилятором и лампами накаливания.

Предупреждение: Все описанные ниже цепи подключены напрямую к сети переменного тока, поэтому прикасаться к ним при включенном питании и в открытом состоянии крайне опасно.

Принципиальная схема простого диммера

Рабочий видеоклип:

Схема простого переключателя светового диммера

Принципиальная схема, показанная выше, является классическим примером переключателя регулятора освещенности, в котором используется симистор. для управления интенсивностью света.

Когда сеть переменного тока подается на вышеуказанную цепь, в соответствии с настройкой потенциометра, C2 полностью заряжается после определенной задержки, обеспечивая необходимое напряжение запуска диака.

Диак проводит и запускает симистор в проводимость, однако это также разряжает конденсатор, заряд которого падает ниже напряжения срабатывания диака.

Из-за этого диак перестает проводить, как и симистор.

Это происходит для каждого цикла синусоидального сигнала сетевого переменного тока, который разрезает его на отдельные части, что приводит к хорошо подобранному выходному напряжению с более низким напряжением.

Настройка потенциометра устанавливает время заряда и разряда C2, что, в свою очередь, определяет, как долго симистор остается в проводящем режиме для синусоидальных сигналов переменного тока.

Вам может быть интересно узнать, почему С1 помещен в схему, ведь схема будет работать и без него.

Это правда, C1 на самом деле не требуется, если подключенная нагрузка представляет собой резистивную нагрузку, такую ​​как лампа накаливания и т. д.

Однако, если нагрузка является индуктивной, включение C1 становится очень важным.

Индуктивные нагрузки имеют плохую привычку возвращать часть накопленной энергии в обмотке обратно в питающие шины.

Эта ситуация может задушить C2, который затем перестанет правильно заряжаться для инициирования следующего последующего срабатывания.

C1 в этой ситуации помогает C2 поддерживать цикл, обеспечивая всплески небольших напряжений даже после того, как C2 полностью разряжен, и, таким образом, поддерживает правильную скорость переключения симистора.

Симисторные диммерные схемы имеют свойство генерировать большое количество РЧ-помех в воздухе во время работы, и поэтому для этих диммерных переключателей RC-сеть становится обязательной для уменьшения РЧ-генераций.

Вышеприведенная схема показана без этой функции и, следовательно, будет генерировать много радиочастот, которые могут мешать сложным электронным аудиосистемам.

Схема и подключение печатной платы

Детали компоновки дорожек

Усовершенствованная конструкция

Схема переключателя регулятора освещенности, показанная ниже, включает необходимые меры предосторожности для решения вышеуказанной проблемы.

Эта усовершенствованная схема диммера света также делает ее более подходящей для высоких индуктивных нагрузок, таких как двигатели, шлифовальные машины и т. д. это становится возможным благодаря включению C2, C3, R3, что позволяет запускать диак с последовательным коротким всплеском напряжения вместо этого. импульсов резкого переключения, что, в свою очередь, позволяет запускать симистор с более плавными переходами, вызывая минимальные переходные процессы и выбросы.

Принципиальная схема усовершенствованного света DIMMER

Список деталей

  • C1 = 0,1U / 400V (необязательно)
  • C2, C3 = 0,022 / 250 В,
  • R1 = 15K,
  • R2 = 330K,
  • R3 = 33k,
  • R4 = 100 Ом,
  • R4 = 100 Ом,
  • VR1 = 220K или 470K линейный
  • Diac = DB3,
  • TRIAC = BT136
  • L1 = 40UH (необязательно)

Модификация в 5-ступенчатый регулятор вентилятора, свет Схема диммера

Вышеупомянутая простая, но очень эффективная схема переключателя вентилятора или регулятора освещенности также может быть модифицирована для ступенчатого регулирования скорости вентилятора или затемнения света путем замены потенциометра поворотным переключателем с 4 постоянными резисторами, как показано ниже:

Резисторы могут быть в порядке возрастания, например: 220K.150K, 120K, 68K или другую подходящую комбинацию можно попробовать между 22K и 220K.

Светорегулятор SCR

Ниже показана регулируемая RC-цепь фазовой задержки, состоящая из резистора R2. R3 и C1.

Конденсатор C1 фиксирует период времени, в течение которого однопереходный транзистор 2N2646 (Q2) формирует импульс запуска затвора для включения тринистора 2N3228 (Q1).

Некоторыми манипуляциями с потенциометром R3 пользователь может изменять выход SCR в широком диапазоне.В цепи управления фазой резистор R2 работает как предохранитель, препятствующий фиксации реостата R1 при 100 % анодном напряжении UJT.

Это специальное правило применяется здесь для регулирования уровня освещенности ламп накаливания, будь то одна лампа или несколько ламп, включенных параллельно, до 1000 Вт. В этой конструкции двухполупериодный мостовой выпрямитель построен с использованием 4-х кремниевых силовых диодов 1N4007 (D1-D4), которые подают выпрямленное сетевое напряжение для SCR и лампы.

Благодаря двухполупериодному выходу моста тиристор может позаботиться об обоих полупериодах сетевого напряжения переменного тока. Система фазового сдвига чувствительна к частоте и рассчитана только на входную сеть с частотой 60 Гц. Поэтому схема не будет работать с люминесцентными лампами и не должна подключаться к ним. 2N3228 SCR 5 ампер. 200 вольт. но более мощные тиристоры можно заменить для сильноточных приложений, а раздел схемы UJT 2N2646 можно оставить без изменений.Помимо того, что схема SCR предназначена для использования в качестве регулятора освещенности, эта схема также может использоваться в качестве контроллера нагревателя или духовки.

Схема светового диммера и изображения прототипа Представлены специальным пользователем этого блога

Дроссель изготовлен из 5 метров суперэмалированного медного провода 30 SWG диаметром 1/2 дюйма и ферритовым сердечником длиной 1 дюйм

Простой диммер лампы / Схема регулятора вентилятора на симисторе

Цепь диммера освещения или схема регулятора вентилятора (в любом случае схема и конструкция одинаковы, единственное различие заключается в изменяемой выходной нагрузке, т.е. вентилятор или свет) используется для управления яркостью освещения или скорость вентилятора по нашему желанию.Цель схемы состоит в том, чтобы изменять интенсивность яркости лампочки или скорость вращения вентилятора с помощью фиксированного источника. Для этого нет необходимости заменять лампочку на более мощную. Простой симистор может сделать всю работу за вас. Симисторы используются в этой схеме в качестве диммера, поскольку их легко спроектировать и ими легко управлять, и они очень экономичны из-за их высокой эффективности и низких затрат на покупку.

T это принципиальная схема простейшего диммера лампы или регулятора вентилятора.Схема основана на принципе управления мощностью с помощью симистора. Схема работает за счет изменения угла включения симистора. С этим связаны резисторы R1, R2 и конденсатор С2. Угол открытия можно изменять, изменяя значение любого из этих компонентов. Здесь R1 выбран в качестве переменного элемента. Варьируя значение R1, меняется угол открытия симистора (проще говоря, сколько времени должен проводить симистор). Это напрямую меняет мощность нагрузки, так как нагрузка управляется симистором.Импульсы зажигания подаются на затвор симистора Т1 с помощью диэкстора D1.

Триак

Вы лучше поймете схему диммера света, узнав больше о симисторе.

Примечания

Соберите схему на печатной плате хорошего качества или обычной плате. Нагрузка, будь то лампа, вентилятор или что-то еще, должна быть менее 200 Вт. Для подключения более высоких нагрузок замените симистор BT 136 симистором большей мощности. Все части цепи активны с потенциальной опасностью поражения электрическим током.Так что будь осторожен.

Перед подключением схемы к сети советую протестировать схему при низком напряжении питания (скажем, 12В или 24В переменного тока) и небольшой нагрузке (такая же лампочка вольта).

Список деталей

R1 1o K Резистор 1 Вт

R2 1o0 K Потенциометр (переменное сопротивление)

C1 Полиэфирный конденсатор 0,1 мкФ (500 В или выше)

T1 BT 136 Симистор

D1 DB2 Диак

Схема регулятора вентилятора

BT 136Triac Необходимые данные. Технические характеристики BT 136

Схема регулятора освещенности, описанная выше, была модифицирована за счет добавления схемы снаббера для улучшения характеристик симистора.

Симисторный диммер/регулятор скорости переменного тока – Случайные мысли

Я сделал небольшую покупку в середине декабря, и когда я вернусь домой с рождественских праздников, меня ждал приятный пакет – пара модулей диммера/регулятора скорости света AC230V/2000W! Электроника модуля представляет собой не что иное, как простую конструкцию на основе симистора, так что пришло время освежить мои прежние знания о диммерах и регуляторах скорости, работающих от сети.Назад в Аналоговые джунгли!

Немного теории и практики

Почему симистор? Как вы, возможно, хорошо знаете, симистор можно использовать для создания очень эффективных диммеров ламп переменного тока и регуляторов скорости, используя метод «переключения с фазовой задержкой». В этом методе симистор включается (в каждом полупериоде мощности) через некоторое контролируемое время задержки фазы после начала каждого полупериода переменного тока. Таким образом, можно контролировать среднюю мощность, подаваемую на лампу/нагрузку.

Наиболее распространенный способ запуска симистора с регулируемой фазовой задержкой — это использование диака с фазовой задержкой C-R, как показано на базовой схеме (AC230V), приведенной ниже.

В этой «хрестоматийной» схеме компоненты VR1-R1-C1 обеспечивают переменную фазовую задержку. Следующая схема на самом деле представляет собой простой вариант первой схемы, но с добавлением одного LC-фильтра в линию питания только для подавления радиопомех.

 

Теперь у вас есть базовая схема диммера лампы с подавителем радиопомех. На практике эта схема имеет небольшой недостаток (часто остающийся незамеченным). Это означает, что если вы выключили лампу, увеличив сопротивление VR1 до определенного значения, она не включится снова, пока VR1 не будет настроена обратно на чуть меньше этого значения, и тогда лампа будет гореть с довольно высокой яркостью.Этот «гистерезис» можно значительно уменьшить, добавив токоограничивающий резистор R2 последовательно с диаком D1, как показано на следующей схеме. Видите ли, есть также новый конденсатор C3, который следует за фазовой задержкой C2 и запускает диак D1.

Если вас не очень устраивает описанный выше трюк, то вы можете включить еще один резистор R3 в тот же путь, как показано на следующей схеме.

Так как же работает концепция? Что ж, как указывалось ранее, ядром схемы является регулируемый генератор импульсов с задержкой, и принцип его работы заключается в том, что начало каждого сетевого цикла переменного тока отключается, а затем только через определенное время срабатывает симистор.Ниже вы можете увидеть на осциллограмме изображено, как это выглядит (при измерении через дифференциальный пробник). Полный цикл сети переменного тока составляет 20 мс (50 Гц). Тогда половина цикла составляет 10 мс, а при настройке среднего диапазона каждая половина синусоиды включается примерно через 5 мс (на полпути к синусоиде) при пиковом напряжении.

Будьте осторожны. Никогда не проверяйте осциллограф непосредственно в цепи, подключенной к сети, так как заземление щупа осциллографа может образовать замкнутый контур с сетевым разъемом и взорвать все на пути, включая осциллограф и даже вас самих!

Есть несколько способов справиться с дорогостоящей катастрофой.Наиболее рекомендуемый (но возмутительно дорогой) метод — использовать дифференциальный пробник в качестве входного каскада обычного осциллографа. К счастью, на рынке появилось интересное предложение, и этот конкретный дифференциальный датчик (Micsig Differential Probe) можно купить примерно за 170 долларов. Сравнив все имеющиеся на рынке высоковольтные дифференциальные пробники, вы обнаружите, что они очень экономичны http://www.micsig.com/html/list_69.html

Симисторный модуль AC230V/2000W – Разумный выбор или нет?

Для здравого суждения необходимо пройти быструю поломку электроники.Итак, позвольте мне начать с моей восстановленной схемы (см. ниже).

Как видите, рабочей лошадкой здесь является кремниевый двунаправленный тиристор BTA16-600C (T1) от ON Semiconductor (http://onsemi.com) с номинальным током в открытом состоянии 16 A RMS при 25°C. Этот изолированный симистор можно закрепить непосредственно на корпусе устройства или радиаторе. Помимо большого потенциометра «управления пользователем» (P1), есть также небольшой многооборотный регулятор для точной настройки (P2). Цепь снаббера (R1-C1) предназначена для предотвращения ложного включения симистора.Снаббер состоит из сетевого конденсатора и угольного резистора, соединенных последовательно. Типичные номиналы компонентов составляют 0,1 мкФ и ≥100 Ом. Резистор из углеродного состава необходим для того, чтобы выдерживать повторяющиеся импульсные токи без перегорания.

Насколько мне известно, симисторы без снаббера обычно не требуют внешней цепи снаббера из-за его улучшенных характеристик коммутации. Но есть определенные исключения, как указано здесь http://www.elec.canterbury.ac.nz/intranet/dsl/p90-links/doc-include/power_electronics/snubber_circuits_and_triacs.pdf

Работает? Конечно, поворот ручки определенно отрегулирует выходную мощность соответствующим образом, но не очень жестко. Для простых применений этот грубый подход хорош, так как вы можете легко управлять лампами накаливания AC230V, потолочными вентиляторами, ручными дрелями, лобзиками и т. д. Далее, точно так же, как лампочка, модуль вполне может таким образом «затемнить» обычный паяльник. Сначала я протестировал свой модуль с галогенной лампочкой 230 В переменного тока / 50 Вт (см. случайные снимки), затем с комнатным обогревателем 230 В переменного тока / 1000 Вт и с моим лобзиком 230 В / 500 Вт.Да, все работало, и я дожил до того, чтобы рассказать об этом 🙂

Что касается симистора BTA16-600C, то он разработан для высокопроизводительных приложений управления двухполупериодным переменным током, где требуется высокая помехоустойчивость и высокая коммутация di/dt, и обеспечивает одинаковые токи запуска затвора в трех квадрантах. Ниже вы можете увидеть определения квадрантов для симистора.

В принципе, 3-квадрантный симистор может запускаться в трех режимах или «квадрантах», тогда как 4-квадрантный симистор может запускаться во всех четырех режимах.В следующей статье этой серии я объясню преимущества 3-квадрантного симистора по сравнению с традиционным 4-квадрантным. Быть в курсе!

Принципы и схемы симистора — Часть 1


Симистор — это управляемый твердотельный переключатель переменного тока с полузащелкой средней и высокой мощности. В этой статье, состоящей из двух частей, объясняется его основная работа и показаны различные способы его использования. Большинство практических схем показывают два набора значений компонентов для использования с обычными бытовыми/коммерческими источниками переменного напряжения 50 Гц или 60 Гц с номинальным значением либо 240 В (как используется в большинстве стран Европы), либо (в скобках) 120 В (как используется в большинстве стран Европы). Соединенные Штаты Америки).В каждой конструкции пользователь должен использовать симистор с номиналами, соответствующими его или ее конкретному приложению.

Основы симистора

РИСУНОК 1. Символы симистора.
РИСУНОК 2. Простой выключатель питания переменного тока с резистивной (ламповой) нагрузкой.

Симистор представляет собой твердотельный тиристор с тремя выводами (MT1, затвор и MT2), который использует альтернативные обозначения на рис. 1 и действует как пара тиристоров, соединенных инверсно параллельно и управляемых через один затвор. Терминал.Он может проводить ток в любом направлении между своими клеммами MT1 и MT2 и, таким образом, может использоваться для прямого управления питанием переменного тока. Он может запускаться как положительным, так и отрицательным током затвора, независимо от полярности тока MT2, и, таким образом, он имеет четыре возможных режима запуска или «квадранта», обозначенных следующим образом:

I+     Mode = ток MT2 +ve, ток затвора +ve
I-     Mode = ток MT2 +ve, ток затвора -ve
III+   Mode = ток MT2 -ve, ток затвора +ve
III+   Mode = ток MT2 -ve, ток затвора текущий -ве

Чувствительность триггерного тока максимальна, когда токи MT2 и затвора имеют одинаковую полярность (либо оба положительные, либо оба отрицательные), и обычно вдвое меньше, когда они имеют противоположную полярность.

На рис. 2 показан симистор, используемый в качестве простого переключателя питания переменного тока, управляющий резистивной ламповой нагрузкой; Предположим, что SW2 закрыт. Когда SW1 разомкнут, симистор действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, симистор запирается через R1 и самоблокируется вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на ламповую нагрузку. Симистор автоматически разблокируется в конце каждого полупериода переменного тока, когда мгновенное напряжение питания (и, следовательно, ток нагрузки) кратковременно падает до нуля.

В рис. 2 задача резистора R1 заключается в ограничении пикового мгновенного тока затвора симистора при включении до безопасного значения; его сопротивление (вместе с сопротивлением нагрузки) должно быть больше, чем пиковое напряжение питания (примерно 350 В в цепи 240 В переменного тока, 175 В в цепи 120 В), деленное на номинальный пиковый ток затвора симистора (который обычно указывается в документации производителя симистора). расширенные технические данные).

Обратите внимание на рис. 2 (и в большинстве других симисторных цепей, показанных в этой мини-серии), что — из соображений безопасности — нагрузка подключается последовательно с нейтральной линией (N) источника переменного тока и главным переключателем включения/выключения. SW2 может изолировать всю цепь от действующей (L) линии.

Эффект скорости симистора

РИСУНОК 3. Простой выключатель питания переменного тока с индуктивной нагрузкой и демпфирующей цепью C1-R2 для подавления эффекта скорости.

Большинство симисторов, как и SCR, подвержены проблемам «скорости-эффекта». Между основными выводами и затвором симистора неизбежно существуют внутренние емкости, и если на одном из основных выводов появляется резко возрастающее напряжение, оно может — если его скорость нарастания превышает номинальную dV/dt симистора — вызвать достаточный прорыв к гейт, чтобы включить симистор.Это нежелательное включение «эффекта скорости» может быть вызвано переходными процессами в линии питания; однако проблема особенно серьезна при управлении индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели, в которых токи и напряжения нагрузки не совпадают по фазе, что приводит к внезапному появлению большого напряжения на основных клеммах каждый раз, когда симистор размыкается, когда ток на его основной клемме падает. почти до нуля в каждом рабочем полупериоде.

Проблемы, связанные с эффектом скорости, обычно можно решить, подключив RC-демпферную сеть между MT1 и MT2, чтобы ограничить скорость нарастания напряжения до безопасного значения, как показано (например) в схеме переключателя питания симистора в . Рисунок 3 , где R2-C1 образуют снабберную сеть.Некоторые современные симисторы имеют повышенные характеристики dV/dt (обычно 750 В/мс) и практически не подвержены влиянию скорости; эти симисторы известны как «бесшумные» типы.

Подавление радиопомех

РИСУНОК 4. Базовый диммер лампы переменного тока с подавлением радиопомех через C1-L1.

Симистор можно использовать для управления переменной мощностью переменного тока с помощью метода «переключения с фазовой задержкой», при котором симистор срабатывает частично в течение каждого полупериода.При каждом включении симистора ток его нагрузки резко (за несколько микросекунд) переключается от нуля до значения, заданного его сопротивлением нагрузки и мгновенными значениями напряжения питания. В схемах с резистивной нагрузкой, таких как диммеры ламп, это действие переключения неизбежно генерирует импульс ВЧ-помех, который наименьший, когда симистор срабатывает вблизи точек пересечения нуля 0° и 180° осциллограммы линии питания (при которой переключатель токи включения минимальны) и максимальны, когда устройство срабатывает через 90° после начала каждого полупериода (где токи включения максимальны).

Импульсы радиочастотных помех возникают на частоте, вдвое превышающей частоту сети, и могут быть очень раздражающими. В диммерах ламп РЧ-помехи обычно можно устранить, установив на диммер простую сеть LC-фильтров, как показано на рис. 4 . Фильтр устанавливается рядом с симистором и значительно снижает скорость нарастания токов в сети переменного тока.

РИСУНОК 5. Символ диака.

Диаки и квадраки

Диак представляет собой двухполюсное двунаправленное триггерное устройство; он может использоваться с напряжениями любой полярности и обычно используется в сочетании с симистором; На рис. 5 показан символ схемы.Основное действие диака таково, что при подключении к источнику напряжения через токоограничивающий нагрузочный резистор он действует как высокоимпедансный резистор до тех пор, пока приложенное напряжение не поднимется примерно до 35 В, после чего он срабатывает и действует как низкоимпедансный 30-вольтовый резистор. стабилитрон, и 30 В вырабатывается на диаке, а остальные 5 В появляются на нагрузочном резисторе. Диак остается в этом состоянии до тех пор, пока его прямой ток не упадет ниже минимального удерживающего значения (это происходит, когда напряжение питания падает ниже значения «стабилитрона» 30 В), после чего диак снова отключается.

РИСУНОК 6. Базовая схема диммера лампы с регулируемой фазовой задержкой. Рисунок 7 . Символ квадрака.

Диак чаще всего используется в качестве пускового устройства в приложениях управления мощностью с фазным триаком, как в базовой схеме регулятора яркости лампы Рисунок 6 . Здесь в каждом полупериоде линии электропередачи сеть R1-RV1-C1 применяет вариант полупериода с переменной задержкой по фазе к затвору симистора через диак, и когда напряжение C1 возрастает до 35 В, диак срабатывает и подает триггерный импульс 5В (от С1) на затвор симистора, тем самым включая симистор и одновременно подавая питание на ламповую нагрузку и отключая привод от RC-цепи.Таким образом, средняя мощность нагрузки (интегрированная за полный период полупериода) полностью изменяется от почти нуля до максимума через RV1.

На заре разработки симистора некоторые специализированные устройства производились со встроенным диаком последовательно с затвором симистора; такие устройства были известны как квадраки и использовали символ схемы Рисунок 7 . Quadrac не имели коммерческого успеха и сейчас устарели.

Варианты выключателя питания переменного тока

Самый простой тип переключателя питания симистора — это переключатель , рис. 2 , в котором симистор включается через R1, когда SW1 замкнут; Только 1 В или около того генерируется на симисторе, когда он включен, поэтому R1 и SW1 потребляют очень небольшую среднюю мощность; На рис. 3 показана та же цепь, оснащенная «снабберной» сетью.Есть много полезных вариантов этих основных схем. На Рисунке 8 , например, показана версия, которая может запускаться через источник постоянного тока переменного тока. C1 заряжается (через R1-D1) до +10 В в каждом положительном полупериоде линии питания переменного тока, и этот заряд запускает симистор, когда SW1 замкнут. Обратите внимание, что R1 постоянно подвергается почти полному напряжению сети переменного тока и, следовательно, требует довольно высокой номинальной мощности, и что все части этой схемы находятся под напряжением, что затрудняет взаимодействие с внешней схемой управления.

РИСУНОК 8. Переключатель питания переменного тока с запуском по постоянному току переменного тока. РИСУНОК 9. Переключатель питания переменного тока с изолированным входом (с оптической развязкой), срабатывающий от постоянного тока.


На рис. 9 показана вышеприведенная схема, модифицированная для обеспечения «изолированного» взаимодействия с внешней схемой управления. SW1 просто заменяется транзистором Q2, который управляется со стороны фототранзистора оптрона.Светодиод соединителя питается от внешнего источника постоянного тока через R1, а симистор включается только при замыкании SW1; При желании SW1 можно заменить электронной коммутационной схемой.

РИСУНОК 10. Выключатель питания переменного тока с изолированным входом, срабатывающий от переменного тока. РИСУНОК 11. Переключатель питания переменного тока с запуском по постоянному току с помощью транзистора.


На рис. 10 показан вариант, в котором симистор запускается по переменному току в каждом полупериоде через импеданс переменного тока C1-R1 и через встречно-параллельные стабилитроны ZD1-ZD2, а C1 рассеивает около нуля власть.Мостовой выпрямитель D1-D4 подключен к сети ZD1-ZD2-R2 и нагружен Q2. Когда Q2 выключен, мост фактически разомкнут, и симистор открыт в каждом полупериоде, но когда Q2 включен, между ZD1-ZD2-R2 возникает почти короткое замыкание, и симистор выключен. Q2 управляется через оптопару от изолированной внешней цепи, а симистор включен, когда SW1 разомкнут, и выключен, когда SW1 замкнут.

РИСУНОК 12. Выключатель питания переменного тока с изолированным входом и срабатыванием по постоянному току.

На рисунках 11 и 12 показаны варианты, в которых симистор запускается с помощью трансформаторного источника постоянного тока и транзисторного ключа. В Рисунок 11 , Q2 и симистор оба включены, когда SW1 замкнут, и выключены, когда SW1 разомкнут. На практике SW1 можно заменить электронной схемой, позволяющей активировать симистор с помощью тепла, света, звука, времени и т. д. Обратите внимание, однако, что вся эта схема находится под напряжением.’ На рис. 12 показана схема, модифицированная для работы с оптопарой, позволяющая активировать ее через полностью изолированную внешнюю схему.

Запуск UJT

Еще один способ получить полностью изолированное симисторное переключение — использовать схемы UJT в рисунках 13 и 14 , в которых UJT представляет собой старый тип 2N2646 или современный аналог. В этих схемах пусковое действие достигается за счет UJT-генератора Q2, который работает на частоте несколько кГц и подает выходные импульсы на затвор симистора через импульсный трансформатор T1, который обеспечивает желаемую «развязку».Из-за довольно высокой частоты колебаний UJT запускает симистор в пределах нескольких градусов от начала каждого полупериода линии электропередачи переменного тока, когда генератор активен.

РИСУНОК 13. Выключатель питания переменного тока с изолированным входом (с трансформаторной связью). РИСУНОК 14. Выключатель питания переменного тока с изолированным входом.


В Рис. 13 Q3 включен последовательно с основным времязадающим резистором UJT, поэтому UJT и симистор включаются только при замыкании SW1.В Рис. 14 Q3 подключен параллельно основному времязадающему конденсатору UJT, поэтому UJT и симистор включаются только тогда, когда SW1 разомкнут.

РИСУНОК 15. Типичная схема симистора с оптронной развязкой и рабочие характеристики.
Рис. 16. Управление маломощными лампами через симистор с оптронной развязкой.

Симисторы с оптической развязкой

Соединения затвора «голого» симистора по своей природе фоточувствительны, и, таким образом, симистор с оптической развязкой может быть изготовлен путем установки «голого» симистора и светодиода близко друг к другу в одном корпусе. На рис. 15 показана схема и перечислены характеристики типичной шестиконтактной DIL-версии такого устройства, в которой светодиод имеет максимальный номинальный ток 50 мА, симистор имеет максимальные номинальные значения 400 В и 100 мА среднеквадратичного значения (и номинальный ток 1,2 А для 10 мс), а весь пакет имеет номинальное напряжение изоляции 1,5 кВ и типичную чувствительность срабатывания по входному току 5 мА.

Триаки с оптопарой

просты в использовании и обеспечивают превосходную гальваническую развязку между входом и выходом.Вход используется как обычный светодиод, а выход как маломощный симистор. На рис. 16 показано устройство, используемое для активации лампы накаливания с питанием от сети переменного тока, которая должна иметь среднеквадратичное значение ниже 100 мА и номинальный пиковый пусковой ток ниже 1,2 А.

РИСУНОК 17. Управление большой мощностью через ведомый симистор. РИСУНОК 18. Приведение в действие индуктивной нагрузки.


На рис. 17 показан симистор с оптронной развязкой, используемый для активации подчиненного симистора, тем самым приводя в действие нагрузку любой требуемой номинальной мощности.Эта схема подходит для использования только с неиндуктивными нагрузками, такими как лампы и нагревательные элементы. Его можно модифицировать для использования с индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели, с помощью соединений Рисунок 18 . Здесь цепь R2-C1-R3 обеспечивает определенный фазовый сдвиг в цепи затвора-привода симистора, чтобы обеспечить правильное срабатывание симистора, а R4-C2 образуют демпферную сеть для подавления эффектов скорости.

Синхронное переключение питания при нулевом напряжении

Синхронный силовой выключатель «нулевого напряжения» (или «интегрального цикла») — это переключатель, в котором симистор неизменно включается сразу после начала каждого полупериода питания (т.е., около точки нулевого напряжения сигнала), а затем снова автоматически выключается в конце, таким образом генерируя минимальные радиопомехи. В большинстве схем переключения мощности, показанных до сих пор в этой статье, симистор включается в произвольной точке своего начального полупериода включения, тем самым создавая потенциально высокий начальный всплеск радиопомех, но затем дает синхронное действие переключения при нулевом напряжении. на все последующие полупериоды.

Истинно синхронная схема с нулевым напряжением использует систему переключения Рисунок 19 , в которой симистор может быть включен только вблизи начальной точки или точки «нулевого напряжения» каждого полупериода, и, таким образом, создает минимальные ВЧ-помехи.Эта система широко используется для включения/выключения сильноточных нагрузок, таких как электрические нагреватели и т. д.

РИСУНОК 19. Система синхронного переключения питания переменного тока с нулевым напряжением. РИСУНОК 20. Синхронный выключатель питания переменного тока.


На рис. 20 показан практичный синхронный выключатель питания переменного тока с нулевым напряжением; 10 В постоянного тока получают от переменного тока через R7-D1-ZD1 и C2 и переключают на затвор симистора через Q2, который управляется через SW1 и детектор «нулевого напряжения» Q3-Q4-Q5 и может подавать ток затвора только тогда, когда SW1 закрыт, а Q3 выключен.

РИСУНОК. 21 Альтернативный вариант синхронного выключателя переменного тока.

В детекторе нулевого напряжения транзисторы Q4 или Q5 включаются всякий раз, когда напряжение в сети переменного тока превышает или ниже нуля более чем на несколько вольт (устанавливается RV1), тем самым активируя Q3 через резистор R5 и блокируя Q2. Таким образом, ток затвора может подаваться на симистор только тогда, когда SW1 замкнут, а мгновенное линейное напряжение переменного тока находится в пределах нескольких вольт от нуля; Таким образом, эта схема генерирует минимальные коммутационные радиочастотные помехи.

На рис. 21 показана схема, модифицированная таким образом, что симистор может включаться только при разомкнутом переключателе SW1. Обратите внимание, что в обоих случаях на симистор подается только узкий импульс тока затвора, и, таким образом, средний ток затвора составляет всего 1 мА или около того. При желании SW1 можно заменить электронным переключателем или оптопарой, что позволяет активировать нагрузку по уровню освещенности или температуры, по времени и т. д.

На практике самый простой способ создать действительно эффективную синхронную схему управления симистором «нулевого напряжения» — это использовать специализированную ИС, функционирующую как синхронный симистор малой мощности с оптронной связью, который может легко использоваться в качестве ведомого устройства для синхронного управления обычным мощным симистором.

В следующем и последнем эпизоде ​​будут даны практические подробности таких схем, а также другие схемы и информация, связанные с симисторами. НВ

Упрощенное электрическое оборудование: регулятор скорости (TRIAC)



ТРИАК – это компонент, эффективно выполненный на основе тиристора. Обеспечивает коммутацию переменного тока для электрических систем. Подобно тиристорам, симисторы используются во многих электрические коммутационные приложения. Они находят особое применение для цепей в диммеры, регуляторы скорости вращения вентиляторов и т.д., где они позволяют использовать обе половины цикла переменного тока. Это делает их более эффективными с точки зрения использования доступной мощности. Хотя можно использовать два тиристора вплотную друг к другу, это не всегда возможно. рентабельность для недорогих и относительно маломощных приложений. можно посмотреть Работа симистора с двумя тиристорами, расположенными спиной к спине. TRIAC эквивалентен двум тиристорам Один из недостатков симистора заключается в том, что он не переключается симметрично.Он часто будет иметь смещение, переключение при разных напряжениях затвора для каждой половины цикла. Этот создает дополнительные гармоники, что не способствует ЭМС, а также создает дисбаланс в системе Чтобы улучшить переключение формы тока и обеспечение его большей симметрии заключается в используйте устройство, внешнее по отношению к TRIAC, для синхронизации запускающего импульса. DIAC размещен последовательно с затвором — нормальный метод достижения этого.

DIAC и TRIAC, соединенные вместе

Основная цепь:

это схема схема простейшего диммера лампы или регулятора вентилятора.Схема основана на принцип управления мощностью с помощью симистора. Схема работает за счет изменения угол открытия симистора. Резисторы R1, R2 и конденсатор C2 связаны между собой. с этим. Угол открытия можно изменить, изменяя значение любого из этих компоненты. Здесь R1 выбран в качестве переменного элемента. Меняя значение R1 изменяется угол открытия симистора (т.е. сколько времени должен симистор поведение) меняется. Это напрямую меняет мощность нагрузки, так как нагрузка управляется Триак. Импульсы зажигания подаются на затвор симистора Т1 с помощью диэкстора D1.Самый простой сигнал (т. е. игнорирующий все потери и гармоники) показан ниже.






Показанная ниже форма сигнала демонстрирует выходное напряжение Симистор до и после выпрямления.

Альфа — огненный ангел тиристоров.

Из двух рисунков, показанных ниже, мы можем увидеть форму выходного сигнала, изменив стреляющий ангел. На первом рисунке на выходе будет половина мощности входной мощности.

На втором рисунке угол стрельбы равен нулю, поэтому выходная мощность будет такой же, как входная.






.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.