Трехфазные тиристорные регуляторы мощности Sipin
Трехфазный тиристорный регулятормощности WATT используется в системах автоматического изменения и контролятемпературы, являющихся частью электронагревательных установок. Представленноеустройство считается незаменимым в электрических цепях, характеризующихсярезистивной, индуктивной или резистивной нагрузкой. Оно дает возможность изменять мощность в нагрузке припомощи управляющего сигнала.
На сегодняшний день тиристорныйрегулятор мощности Sipin применяется практически во всех сферах промышленности, где требуетсяуправлять крупными индуктивными и активными нагрузками, к примеру, припереработке пластмасс, в промышленных печах, на транспорте. Это оборудование состоитизвключенных встречно-параллельно силовых тиристоров, электроникиуправления и радиатора. Следует заметить, что микропроцессорноеуправление отделено от силовых схем.
Используемые регуляторы содержат специализированные ограничители тока иразличные алгоритмы для нагревательных карбидных, кремниевых и суперканталовыхэлементов. Современные контролеры на этих приборах могут иметь до пяти разных входовуправления на выбор пользователя.
Варианты исполнений
| Ном.ток (А) | С фазовым управлением (регулировка 3-х фаз) | С коммутацией при переходе тока через ноль (3-х ф.) | С коммутацией при переходе тока через ноль (2-х ф.) |
| 30 | W5ТP4V030-24J | W5ZZ4V030-24C | W5TZ4V030-24C |
| 45 | W5ТP4V045-24J | W5ZZ4V045-24C | W5TZ4V045-24C |
| 60 | W5ТP4V060-24J | W5ZZ4V060-24C | W5TZ4V060-24C |
| 80 | W5ТP4V080-24J | W5ZZ4V080-24C | W5TZ4V080-24C |
| 100 | W5ТP4V100-24J | W5ZZ4V100-24C | W5TZ4V100-24C |
| 125 | W5ТP4V125-24J | W5ZZ4V125-24C | W5TZ4V125-24C |
| 150 | W5ТP4V150-24J | W5ZZ4V150-24C | W5TZ4V150-24C |
| 180 | W5ТP4V180-24J | W5ZZ4V180-24C | W5TZ4V180-24C |
| 230 | W5ТP4V230-24J | W5ZZ4V230-24C | W5TZ4V230-24C |
| 300 | W5ТP4V300-24J | W5ZZ4V300-24C | W5TZ4V300-24C |
| 380 | W5ТP4V380-24J | W5ZZ4V380-24C | W5TZ4V380-24C |
| 450 | W5ТP4V450-24J | W5ZZ4V450-24C | W5TZ4V450-24C |
| 580 | W5ТP4V580-24J | W5ZZ4V580-24C | W5TZ4V580-24C |
| 720 | W5ТP4V720-24J | W5ZZ4V720-24C | W5TZ4V720-24C |
Схема подключения TP, ZZ
Схема подключения TZ регуляторов мощности
Клеммный разъем
| Клемма | Описание | Примечание |
| FS | Определение выгорания предохранителей | Только для серии TZ. Клемма для подключения силового не коммутируемого проводника |
| M | Выход + 5 V DC | Только для этой платы управления, не использовать для других сигналов управления |
| + | Положительная клемма входного сигнала | Где нет маркировки установка по умолчанию 4 — 20 мА |
| — | Отрицательная клемма входного сигнала | |
| E3 | Подключение выносного потенциометра | Регулировка выхода 0 — 100%, Уберите перемычку между клеммами Е2 и Е3 если будете управлять выносным потенциометром (2 — 10 кОм) |
| E2 | ||
| E1 | ||
| NC | Выход сигнализации (нормально закрытый) | Ток нагрузки сигнализации: 2A |
| COM | Выход сигнализации (общий) | |
| NO | Выход сигнализации (нормально открытый) | |
| AC1 | Питание платы управления (~220 V AC) | Можно подключить к 1-ой фазе питающего напряжения и нолю |
| AC2 |
| Название | Цена | Заказать |
| W5-TP4V030-24J Регулятор мощности (3ф., 30А, фазовое, 200-480V AC) | 380$ | |
| W5-TP4V045-24J Регулятор мощности (3ф., 45А, фазовое, 200-480V AC) | 450$ | |
| W5-TP4V060-24J Регулятор мощности (3ф., 60А, фазовое, 200-480V AC) | 500$ | |
| W5-TP4V080-24J Регулятор мощности (3ф., 80А, фазовое, 200-480V AC) | 595$ | |
| W5-TP4V100-24J Регулятор мощности (3ф., 100А, фазовое, 200-480V AC) | 800$ | |
| W5-TP4V125-24J Регулятор мощности (3ф., 125А, фазовое, 200-480V AC) | 930$ | |
| W5-TP4V150-24J Регулятор мощности (3ф., 150А, фазовое, 200-480V AC) | 1100$ | |
| W5-TP4V180-24J Регулятор мощности (3ф., 180А, фазовое, 200-480V AC) | 1390$ | |
| W5-TP4V230-24J Регулятор мощности (3ф., 230А, фазовое, 200-480V AC) | 1700$ | |
| W5-TP4V300-24J Регулятор мощности (3ф., 300А, фазовое, 200-480V AC) | 2410$ | |
| W5-TP4V380-24J Регулятор мощности (3ф., 380А, фазовое, 200-480V AC) | 2950$ | |
| W5-TP4V450-24J Регулятор мощности (3ф., 450А, фазовое, 200-480V AC) | 3550$ | |
| W5-TP4V580-24J Регулятор мощности (3ф., 580А, фазовое, 200-480V AC) | 5350$ | |
| W5-TP4V720-24J Регулятор мощности (3ф., 720А, фазовое, 200-480V AC) | 6950$ | |
| W5-ZZ4V030-24С Регулятор мощности (3ф., 30А, через ноль, 200-480V AC) | 380$ |
- 1
- следующая ›
- последняя »
Сборка регулятора напряжения на симисторах
В основе работы симисторного РН — фазовое смещение открывания ключа. Детали схемы можно разделить на две группы:
- силовые (ключ) — симистор;
- создающие управляющие импульсы, база на симметричном динисторе.
С помощью резисторов R1 и 2 сконструирован делитель напряжения. Сопротивление на первом переменное, что дает возможность регулировать значение на отрезке R2–C1. Между указанными деталями поставлен динистор DB3. Конструкция работает с мощностью около 100–150 Вт.
Алгоритм работы:
- В момент достижения напряжения на конденсаторе C1 точки открытия динистора, на симистор (он же является силовым ключом) VS1 поступает импульс для управления — он активируется.
- Через симистор начинает протекать ток на подключенный прибор.
- Положением регулятора выставляют часть фазы волны, где срабатывает силовой ключ.
Второй вариант
Данный способ сборки на симисторе своими руками почти аналогичен предыдущему. Схема базируется на дешевом симисторе BT136. Сборка предназначена для работы в пределах 100 Вт.
Потребуется следующее:
Как работает: через цепь DN1 (динист.) — C1 (конд.) — D1 (диод) ток течет на DN2 (симист.). Последний открывается и момент этого зависит от емкости C1, заряжаемого через R1 и 2 (резисторы). Получается требуемый алгоритм: модуляцией сопротивления R1 настраивается скорость заряда конденсатора.
Конструкция чрезвычайно простая, но отлично справляется с настройкой вольтажа нагревательных приборов с вольфрамовой нитью. Но есть минус: отсутствует обратная связь, поэтому применять самоделку для регулировки оборотов коллекторного электродвигателя нельзя.
Третий вариант РН на симисторе с иллюстрацией этапов, фото деталей
Нижеуказанная схема может обслужить нагрузку до 1 кВт. Потребуется конденсатор 0.1 мкФ×400 В и следующее:
Графически схема выглядит так:
Детали можно спаять между собой, но рассмотрим вариант с платой — ее вытравливают и лудят стандартными методами, макет ниже:
Припаиваем симистор, переменный резистор. Конденсатор в нашем случае на плате со стороны лужения, так как у пользователя он был со слишком короткими ножками.
Далее, динистор: у него нет полярности, вставляем как угодно. Затем установка всего остального: диода, резистора, светодиода, перемычки, винтового клеммника.
Конструкция помещается в любую коробочку, пример:
Самоделка в дополнительных настройках не нуждается. Можно применять не только для сети 220 В на стандартные приборы, но и для любого источника с переменным током от 20 до 500 В. Данный диапазон определен предельными характеристиками радиоэлементов.
Электронный регулятор напряжения бортовой сети авто
Электромеханический, в котором с помощью вибрирующих контактов изменяется ток в обмотке возбуждения генератора переменного тока. Работа вибрирующий контактов обеспечивается таким образом, чтобы с ростом напряжения бортовой сети уменьшался ток в обмотке возбуждения. Однако вибрационные регуляторы напряжения поддерживают напряжение с точностью 5-10%, из-за этого существенно снижается долговечность аккумулятора и освети тельных ламп автомобиля. Электронные регуляторы напряжения бортовой сети типа Я112 , которые в народе называют “шоколадка”. Недостатки этого регулятора известны всем – низкая надежность, обусловленная низким коммутационным током 5А и местом установки прямо на генераторе, что ведет к перегреву регулятора и выходу его из строя. Точность поддержания напряжения остается, несмотря на электронную схему, очень низкой и составляет 5% от номинального напряжения.
Вот поэтому я решил сделать устройство, которое свободно от вышеизложенных недостатков. Регулятор прост в настройке, точность поддержания напряжения составляет 1% от номинального напряжения. Схема, приведенная на рис.1 прошла испытания на многих автомобилях, в том числе и грузовых в течение 2-х лет и показала очень хорошие результаты.
Рис.1.
Принцип работы
При включении замка зажигания напряжение +12В подается на схему электронного регулятора. Если напряжение, поступающее на стабилитрон VD1 с делителя напряжения R1R2 недостаточно для его пробоя, то транзисторы VT1, VT2 находятся в закрытом состоянии, а VT3 – в открытом. Через обмотку возбуждения протекает максимальный ток, выходное напряжение генератора начинает расти и при достижении 13,5 – 14,2В возникает пробой стабилитрона.
Благодаря этому открываются транзисторы VT1, VT2, соответственно транзистор VT3 закрывается, ток обмотки возбуждения уменьшается и снижается выходное напряжение генератора. Снижения выходного напряжения примерно на 0,05 – 0,12В достаточно, чтобы стабилитрон перешел в запертое состояние, после чего транзисторы VT1, VT2 закрываются, а транзистор VT3 открывается и через обмотку возбуждения снова начинает протекать ток. Этот процесс непрерывно повторяется с частотой 200 – 300 Гц, которая определяется инерционностью магнитного потока.
Конструкция
При изготовлении электронного регулятора, следует обратить особое внимание на отвод тепла от транзистора VT3. На этом транзисторе, работающем в ключевом режиме, 1ем не менее выделяется значительная мощность, поэтому его следует монтировать на радиаторе
Остальные детали можно разместить на печатной плате, прикрепленной к радиатору.
Таким образом, получается очень компактная конструкция. Резистор R6 должен быть мощностью не менее 2Вт. Диод VD2 должен иметь прямой ток около 2А и обратное напряжение не менее 400В, лучше всего подходит КД202Ж, но возможны и другие варианты. Транзисторы желательно применить те, которые указаны на принципиальной схеме, особенно VT3. Транзистор VT2 можно заменить на КТ814 с любыми буквенными индексами. Стабилитрон VD1 желательно установить серии КС с напряжением стабилизации 5,6-9В, (типа КС156А, КС358А, КС172А), при этом увеличится точность поддержания напряжения.
Настройка
Правильно собранный регулятор напряжения не нуждается в особой настройке и обеспечивает стабильность напряжения бортовой сети примерно 0,1 – 0,12В, при изменении числа оборотов двигателя от 800 до 5500 об/мин. Проще всего настройку производить на стенде, состоящем из регулируемого блока питания 0 – 17В и лампочки накаливания 12В 5-10Вт. Плюсовой выход блока питания подключают к клемме “+” регулятора, минусовой выход блока питания подключают к клемме “Общ”, а лампочку накаливания подключают к клемме “Ш” и клемме “Общ” регулятора.
Настройка сводится к подбору резистора R2, который изменяют в пределах 1-5 кОм, и добиваются порога срабатывания на уровне 14,2В. Это и есть поддерживаемое напряжение бортовой сети. Увеличивать его выше 14,5В нельзя, поскольку при этом резко сократится ресурс аккумуляторов.
Виды тиристоров
Есть несколько образов тиристоров, которые можно классифицировать следующими методами:
- по режимам контроля;
- согласно электропроводности;
- в соответствии с порядком работы;
- по форме управления.
Итак, начнем с классификации тиристоров по режимам контроля. Следует сказать о том, что полупроводниковый инструмент обладает двумя выходными путями, различающиеся в своих открытиях.
Если один открывается вводом напряжения на анодный блок, то другой — на катодный. Однако, есть некоторое замечание: подают не только напряжение, но и импульс. Если импульс связывают с управляющим выходом и катодом, то устройство будет иметь такое название: “Тиристор с катодным управлением”. В противном случае — с анодным.
По электропроводности
Перейдем к другой классификации устройства. Как было сказано ранее — тиристоры (единичные) проводят ток лишь в одном направлении, то есть обратного провода не существует (это первый вид электропроводности). Однако, следует оговориться, ведь мы знаем, что наш прибор работает благодаря подачи напряжения в роли ключа (переключателя), а если использовать двойной элемент, то бишь симметричный тиристор, тогда устройство сможет проводить ток сразу в двух направлениях (это есть обратная электропроводность — 2-й вид).
По режиму работы
Наконец, перейдем к рассмотрению последнего вида классификации. Выделяют три главных, которые чаще всего используется в современных, более усовершенствованных, полупроводниковых элементах:
Также есть возможность рассказать о следующих подвидах тиристора: Запирающиеся и не запирающиеся (в первом случае: «+» прикреплен к отрицательно заряженному электроду, а «-» приложен к положительно заряженному; во 2-ом случае — противоположное положение дел); Быстродейственные (способны за короткий временной отрезок, без потери коэффициента полезного действия, перейти из “закрытого” состояния в “открытое”); Электроимпульсные (с минимальными потерями проводят переходный процесс фаз).
Разберемся, как работает конкретно наш тиристорный регулятор мощности
Схема первая
Оговорим заранее, что вместо слов «положительная» и «отрицательная» будут использованы «первая» и «вторая» (полуволна).
Итак, когда на нашу схему начинает действовать первая полуволна, начинают заряжаться ёмкости C1 и C2. Скорость их заряда ограничена потенциометром R5. данный элемент является переменным, и с его помощью задаётся выходное напряжение. Когда на конденсаторе C1 появляется необходимое для открытия динистора VS3 напряжение, динистор открывается, через него поступает ток, с помощью которого будет открыт тиристор VS1. Момент пробоя динистора и есть точка «а» на графике, представленном в предыдущем разделе статьи. Когда значение напряжения переходит через ноль и схема оказывается под второй полуволной, тиристор VS1 закрывается, и процесс повторяется заново, только для второго динистора, тиристора и конденсатора. Резисторы R3 и R3 служат для ограничения тока управления, а R1 и R2 — для термостабилизации схемы.
Принцип работы второй схемы аналогичен, но в ней идёт управление только одной из полуволн переменного напряжения. Теперь, зная принцип работы и схему, вы можете собрать или починить тиристорный регулятор мощности своими руками.
Конструкция и детали.
В схеме используются два кремниевых транзистора: КТ315 и КТ361. Так как корпуса у них одинаковые, то различаются они по месту расположения буквенной маркировки. На рисунке эти места обозначены стрелками.
У транзистора КТ315 буква всегда расположена в левом верхнем углу
корпуса, а у КТ361 буква всегда наносится всередине корпуса . Все остальные обозначения это: год выпуска, месяц, партия.
На следующем рисунке изображены диод и стабилитрон
Здесь нужно обратить внимание на цоколевку их выводов. Как правило, цоколевка наносится на корпусе элемента в виде полоски, точки или нескольких точек со стороны обозначаемого вывода
Также встречаются диоды, у которых на корпусе нанесено условное обозначение диода, применяемое на принципиальных схемах. Как именно нанесено обозначение относительно выводов, значит, такое расположение анода и катода соответствует действительности.
У импортных диодов и стабилитронов наносится полоска со стороны вывода катода, а у мощных, цоколевка наносится в виде условного обозначения диода.
У Советских и Российских диодов цоколевка немного отличается от импортной. Здесь используется и полоска, и точки, и условное обозначение диода. К тому же еще обозначаются и вывод анода, и вывод катода. Так что, в любом случае, желательно использовать справочник или измерительный прибор для более точного определения выводов.
В схеме регулятора мощности, в качестве регулируемого элемента, используется тиристор. Сам по себе тиристор напоминает диод, только у него есть еще один вывод – управляющий электрод.
В закрытом состоянии тиристор не пропускает ток, и если на его управляющий электрод подать отпирающее напряжение, то тиристор откроется, и через анод и катод потечет ток. Чем больше будет ток отпирающего напряжения, тем больший ток будет пропускать тиристор через себя.
Если возникнут проблемы с приобретением резистора R5, то его можно будет сделать из двух резисторов, соединенных последовательно. Все остальные детали простые, поэтому на них останавливаться не будем.
В качестве корпуса регулятора мощности, как вы уже догадались, возьмем накладную розетку
Когда будете покупать, то обратите внимание, чтобы сама розетка была сделана из пластмассы. , а не из керамики
, а не из керамики.
Это нужно для того, если вдруг тиристор не будет влезать в корпус, то от пластмассы всегда можно срезать лишний кусок.
Собирать регулятор будем из двух частей. Низковольтную часть лучше собрать на фольгированном стеклотекстолите, плотном картоне или любом другом диэлектрическом материале — так будет аккуратней. А вот высоковольтную часть сделаем навесным монтажом, как показано на рисунке ниже.
Здесь отверстия обозначены черными точками, а все соединения между точками и деталями — дорожки
, показаны синими линиями. Плата схемы управления и силовая часть соединяются между собой тремя красными проводниками.
Схема регулятора
Давайте рассмотрим простой симисторный регулятор мощности, который можно использовать с любой нагрузкой. Управление фазово-импульсное, все компоненты традиционные для таких конструкций. Нужно применять такие элементы:
- Непосредственно симистор, рассчитанный на напряжение 400 В и ток 10 А.
- Динистор с порогом открывания 32 В.
- Для регулировки мощности используется переменный резистор.
Ток, который протекает через переменный резистор и сопротивление, заряжает конденсатор с каждой полуволной. Как только конденсатор накопит заряд и напряжение между его пластинами будет 32 В, откроется динистор. При этом конденсатор разряжается через него и сопротивление на управляющий вход симистора. Последний при этом открывается, чтобы ток прошел к нагрузке.
Чтобы изменить длительность импульсов, нужно подобрать переменный резистор и пороговое напряжение динистора (но это постоянная величина). Поэтому придется «играть» с сопротивлением переменного резистора. В нагрузке мощность оказывается прямо пропорциональна сопротивлению переменного резистора. Диоды и постоянный резистор использовать не обязательно, цепочка предназначена для того, чтобы обеспечить точность и плавность регулировки мощности.
Принцип действия
Особенность работы заключается в том, что в любом приборе напряжение будет регулироваться мощностью и перебоями в электросети согласно синусоидальным законам.
Любой тиристор общей мощности может пропускать ток только в одном направлении. Если тиристор не отключить, то он будет продолжать работать и отключится только после совершения определённых действий.
При самостоятельном изготовлении необходимо спроектировать конструкцию таким образом, чтобы внутри было достаточно свободного места для установки регулирующего рычага или кнопки. В том случае когда устройство устанавливается по классической схеме, целесообразно подключение через особый выключатель, который будет изменять цвет при разном уровне мощности.
Кроме этого, такое дополнение позволяет частично предотвратить возникновение ситуаций с поражением человека током. Не нужно будет искать подходящий корпус, а также прибор будет иметь привлекательный внешний вид.
Тиристорный регулятор — напряжение
| Силовая часть схемы преобразователя частоты с инвертором тока. |
Схема однофазного тиристорного регулятора напряжения ТРИ показана на рис. 2.5, а. Его силовая часть состоит из двух тиристоров VS1 и VS2, включенных по встречно-параллельной схеме между источником питания с напряжением Ux и нагрузкой ZH. Изменение с помощью входного сигнала Uy момента подачи импульсов управления Ua на тиристоры позволяет регулировать напряжение на нагрузке UH от нуля до сетевого Ux при той же частоте сети.
Наиболее простыми являются тиристорные регуляторы напряжения.
Замкнутая САР с тиристорным регулятором напряжения АД.
Одна из распространенных схем тиристорного регулятора напряжения ( ТРИ) приведена на рис. 5.16. В простейшем случае ТРИ используют как переключатель — статический контактор — для включения и отключения асинхронных двигателей, в частности короткозамкнутых. В реверсивных схемах добавляют еще один комплект тиристоров. Регулирование угла отпирания тиристоров ос ( отсчитываемого от начала положительной полуволны фазного напряжения сети) в пределах от нуля до 150 эл, град соответствует практически изменению напряжения на двигателе ( Уд от напряжения сети 1с до нуля. Поэтому, например, плавно изменяя при пуске двигателя угол а от 150 до нуля, можно свести до минимума вредное влияние электромагнитных переходных процессов в обмотке двигателя.
| Характеристики дросселя насыщения ( а и механические характеристики двигателя ( б. |
При использовании магнитных усилителей и тиристорных регуляторов напряжения точность регулирования момента может быть повышена путем использования тех или иных обратных связей. Однако нелинейный характер зависимости момента от тока и скольжения, а также отсутствие простых и надежных способов непосредственного измерения момента двигателя ограничивают возможности точного регулирования момента по отклонению.
Схема включения двигателя с помощью тиристорного регулятора напряжения представлена на рис. 2.19. В регуляторе напряжения в каждый фазный провод включаются встречно-параллельно два тиристора, один из которых работает условно в положительный полупериод напряжения сети, а другой в отрицательный. Регулирование напряжения на выходе регулятора осуществляется изменением времени включения каждого тиристора относительно момента, когда ток должен переходить с одного из трех тиристоров на другой ( базовая точка), путем подачи на тиристор управляющего импульса, что дает возможность изменять время протекания тока через тиристор в течение полупериода напряжения сети и напряжение на его выходе, подаваемое на нагрузку, в данном случае на двигатель.
| Схема тиристорного управления двигателем постоянного тока. |
На рис. 10.5 представлена схема тиристорного регулятора напряжения, питаемого от трехфазной сети через понижающий автотрансформатор. Тиристоры Т1 — Т6 составляют схему трехфазного выпрямителя-регулятора. Их обмотки управления соединены последовательно и питаются постоянным напряжением, являющимся входным сигналом. Три однофазных трансформатора Tpl — ТрЗ соединены в звезду. Каждый из них имеет по две вторичных обмотки.
| Схема пуска трехфазного асинхронного электродвигателя с помощью тиристорного регулятора напряжения ( ТРИ. |
Схема включения двигателя с помощью тиристорного регулятора напряжения представлена на рис. 2.41. В регуляторе напряжения в каждый фазный провод включаются встречно-параллельно два тиристора, один из которых работает условно в положительный полупериод напряжения сети, а другой в отрицательный. Регулирование напряжения на выходе регулятора осуществляется изменением времени включения каждого тиристора относительно момента, когда ток должен переходить с одного из трех тиристоров на другой ( базовая точка), путем подачи на тиристор управляющего импульса, что дает возможность изменять время протекания тока через тиристор в течение полупериода напряжения сети и напряжение на его выходе, подаваемое на нагрузку, в данном случае на двигатель.
| Осциллограмма тока трансформатора при пробое электрофильтра. |
В описана система управления тиристорным регулятором напряжения, основанная на использовании сигналов с датчиков тока и напряжения на первичной стороне трансформатора, обеспечивающая подачу на электрофильтр максимально возможного постоянного напряжения и осуществляющая также быстродействующую защиту при пробое фильтра или при возникновении перенапряжений.
Схемы на симисторах
Не всегда требуются сложные схемы для регулировки температуры паяльника. Но просто поставить регулятор после вилки — не слишком хорошая идея. Он будет регулировать (если параметры подберете соответствующие), но и греться будет почти как паяльник. Потому даже самые простые регуляторы мощности содержат что-то около десятка компонентов. Ниже приведена одна из самых простых схем. Все что в этой схеме есть — симистор и динистор. Симистор нужен ВТ139, динистор DB3. Маркировка выводов симистора также дана не схеме, обозначено какие ноги к чему паять.
Схема простого регулятора температуры паяльника на 220 В на симисторе
Схема совсем небольшая, с легкостью помещается в корпус от телефонной зарядки. Не сказать, что данный регулятор идеален, но он вполне успешно работает с паяльниками не слишком большой мощности. Предел возможностей — 1500 Вт.
Симистор КУ208Г и десяток деталей
Похожая схема есть на симисторе, похожая в смысле простоты и набора элементов. Симистор также монтируем на радиатор. Имеет тот же недостаток — помехи, которые точно так же устраняется.
Схема регулятора паяльника на симисторе
Диодный мост собирается как обычно, на базе КД906Б. Все номиналы радиоэлементов прописаны на схеме, никаких проблем с реализацией быть не должно.
Управление индуктивной нагрузкой
При управлении индуктивной нагрузкой, такой как электродвигатель, или при наличии помех в сети напряжение может стать достаточно большим, чтобы симистор самопроизвольно открылся. Для борьбы с этим явлением в схему необходимо добавить снаббер — это сглаживающий конденсатор и резистор параллельно симистору.
Снаббер не сильно улучшает ситуацию с выбросами, но с ним лучше, чем без него.
Керамический конденсатор должен быть рассчитан на напряжение, большее пикового в сети питания. Ещё раз вспомним, что для 230 В — это 325 В. Лучше брать с запасом.
Типичные значения: , .
Есть также модели симисторов, которым не требуется снаббер. Например, BTA06-600C.
Классическая тиристорная схема регулятора
Классическая тиристорная схема регулятора мощности паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом. Если схему дополнить фильтром, то конструкция получится громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт. Поэтому я и решил представить эту схему.
Для того, чтобы понять, как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт. чтобы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5 В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление между анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно. Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение между его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.
Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1). При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядится до напряжения 2-5 В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1. Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма).
При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличится, ток заряда конденсатора С1 уменьшится и надо будет больше времени, чтобы напряжение на нем достигло 2-5 В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время. Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше. Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.
Выше приведена классическая схема тиристорного регулятора выполненная на тиристоре КУ202Н. Так как для управления этим тиристором нужен больший ток (по паспорту 100 мА, реальный около 20 мА), то уменьшены номиналы резисторов R1 и R2, а R3 исключен, а величина электролитического конденсатора увеличена. При повторении схемы может возникнуть необходимость увеличения номинала конденсатора С1 до 20 мкФ.
Как работает такое устройство?
Описанные ниже характеристики будет соответствовать большинству схем.
- Тиристорный регулятор общей мощности, принцип и особенности работы которого будут основаны на фазовости управления величиной напряжения, изменяет и общую мощность в приборах. Данная особенности заключена в том, что в нормальных производственных условиях на нагрузку могут воздействовать примерные показатели напряжения бытовой сети, которая будет меняться в соответствии с синусоидальным законом. Выше, при описании принципа функционирования работы тиристора было сказано о том, что любой тиристор включает в себя функционирование лишь в одном направлении, то есть осуществляет управление своей полуволной от синусоидов. Что же это может означать?
- Если при помощи такого прибора, как тиристор со временем подключать нагрузку в строго определённое время, то показатель действующего напряжения будет довольно низким, так как половина от напряжения (действующее значение, которое и воспроизводит нагрузку) будет намного меньше, чем световое. Такое явление можно рассмотреть на графиках движения.
При этом происходит определённая область, которая будет находиться под особым напряжением. Когда воздействие положительной полуволны окончится и начнётся новый период движения с отрицательно полуволной, то один из таких тиристоров начнёт закрываться, и в это же время откроется новый тиристор.
Вместо слов положительная и отрицательная волна стоит использовать первая и вторая (полуволна).
В то время как на схему начинает своё воздействие первая полуволна, происходит особая зарядка ёмкости С1, а также С2. Скорость их полной зарядки будет ограничена потенциометром R 5. Такой элемент будет полностью переменным, и при его помощи будет задаваться выходное напряжение. В тот момент, когда на поверхности конденсатора С1 появится нужное для открытия диристора VS 3 напряжения, весь динистор откроется, а через него начнёт проходить ток, при помощи которого откроется тиристор VS 1.
Во время пробоя динистра и образуется точка на общем графике. После того как значение напряжение перейдёт нулевую отметку, и схема будет находиться под воздействием второй полуволны, тиристор VS 1, закроется, а процесс будет повторяться, только уже для второго динистра, тиристора, а также конденсатора. Резисторы R 3 и R 3 нужны для ограничения общего тока управления, а R 1 и R 2 — для процесса термостабилизации всей схемы.
Принцип действия второй схемы будет точно такой же, но в ней будет происходить управление лишь одной из полуволн переменного тока. После того, как пользователь будет понимать принцип работы устройства и его общую схему строение, он сможет понять как собрать или же в случае необходимости починить тиристорный регулятор мощности самостоятельно.
Как снизить уровень помех от тиристорных регуляторов
Для уменьшения помех излучаемых тиристорными регуляторами мощности в электрическую сеть применяют ферритовые фильтры, представляющие собой ферритовое кольцо с намотанными витками провода. Такие ферритовые фильтры можно встретить во всех импульсных блоках питания компьютеров, телевизоров и в других изделиях. Эффективным, подавляющим помехи ферритовым фильтром можно дооснастить любой тиристорный регулятор. Достаточно пропустить провод подключения к электрической сети через ферритовое кольцо.
Устанавливать ферритовый фильтр нужно как можно ближе к источнику помехи, то есть к месту установки тиристора. Ферритовый фильтр можно размещать как внутри корпуса прибора, так и с внешней его стороны. Чем больше витков, тем лучше ферритовый фильтр будет подавлять помехи, но достаточно и просто продеть сетевой провод через кольцо.
Ферритовое кольцо можно взять с интерфейсных проводов компьютерной техники, мониторов, принтеров, сканеров
Если Вы обратите внимание на провод, соединяющий системный блок компьютера с монитором или принтером, то заметите на проводе цилиндрическое утолщение изоляции. В этом месте находится ферритовый фильтр высокочастотных помех
Достаточно ножиком разрезать пластиковую изоляцию и извлечь ферритовое кольцо. Наверняка у Вас или Ваших знакомых найдется не нужный интерфейсный кабель от струйного принтера или старого кинескопного монитора.
