Regulator snage s fazno kontroliranim triakom na PIC16F84A. Triac regulator snage s mikrokontrolerskom kontrolom Najjednostavniji tiristorski regulator
Regulator je dizajniran za glatku kontrolu snage aktivnog opterećenja, napajanog mrežom izmjenične struje od 220 V s frekvencijom od 50 Hz. Snaga opterećenja ovisi o vrsti triaka koji se koristi. Metoda upravljanja temelji se na principu fazne regulacije trenutka uključivanja triaka spojenog u seriju s opterećenjem.
Fotografije regulatora prikazane su na slikama: 
U trenutku uključivanja, snaga na opterećenju se glatko povećava, što je zgodno ako se regulator koristi za reguliranje svjetline svjetiljke. Općenito, opseg primjene regulatora je najširi.
Glavni element regulatora je mikrokontroler PIC16F84A.Ulaz RB0 mikrokontrolera osigurava prekid u trenutku kada mrežni napon prijeđe nulu. Ispad na ovom pinu tvori čvor optokaplera U1 (AOU110B). Od trenutka prekida programira se odgoda uključivanja triaka koja varira u određenim granicama.Na LED indikatoru to izgleda kao regulacija snage od 0 do 99%.
Krug regulatora snage prikazan je na slici:
Pogreška u korespondenciji između očitanja indikatora i stvarne snage koja se isporučuje opterećenju sasvim je dovoljna za korištenje regulatora za kućne potrebe. Tipke S1 i S2 služe za povećanje odnosno smanjenje snage. U potprogramu prozivanja gumba organizirano je nekoliko načina koji su jednostavni za korištenje: jednokratni pritisak mijenja vrijednost za jednu jedinicu; dugi pritisak omogućuje brzu i vrlo brzu promjenu.
Upravljačka jedinica triac sastoji se od elemenata U2, VD3, R5, standardnog dizajna kruga, optotiristor U2 (AOU103V) osigurava galvansku izolaciju i pomoću diodnog mosta VD3 (W08) upravlja triakom VS1.
Krug se napaja iz mreže preko transformatora T1. Zatim se napon ispravlja diodnim mostom VD2, dio napona dovodi se na optokapler U1 kako bi se formirao diferencijalni prijelaz mrežnog napona kroz nulu, ostatak kroz diodu VD1 na stabilizatorski čip IC1, koji stabilizira napon na 5 volti. Elementi C1, C2, C7 služe za izravnavanje valovitosti mrežnog napona.
Za upravljanje nekim vrstama kućanskih aparata (na primjer, električnim alatom ili usisavačem) koristi se regulator snage koji se temelji na trijaku. Više o principu rada ovog poluvodičkog elementa možete saznati iz materijala objavljenih na našoj web stranici. U ovoj publikaciji razmotrit ćemo brojna pitanja vezana uz krugove triaka za kontrolu snage opterećenja. Kao i uvijek, počnimo s teorijom.
Princip rada regulatora na trijaku
Podsjetimo se da se triac obično naziva modifikacijom tiristora koji igra ulogu poluvodičkog prekidača s nelinearnom karakteristikom. Njegova glavna razlika od osnovnog uređaja je dvosmjerna vodljivost pri prelasku u "otvoreni" način rada, kada se struja dovodi do upravljačke elektrode. Zahvaljujući ovom svojstvu, trijaci ne ovise o polaritetu napona, što im omogućuje da se učinkovito koriste u krugovima s izmjeničnim naponom.
Uz stečenu značajku, ovi uređaji imaju važno svojstvo osnovnog elementa - sposobnost održavanja vodljivosti kada je upravljačka elektroda isključena. U ovom slučaju, "zatvaranje" poluvodičke sklopke događa se kada nema razlike potencijala između glavnih terminala uređaja. To jest, kada izmjenični napon prijeđe nultu točku.
Dodatni bonus od ovog prijelaza u "zatvoreno" stanje je smanjenje količine smetnji tijekom ove faze rada. Imajte na umu da se regulator koji ne stvara smetnje može stvoriti pod kontrolom tranzistora.
Zahvaljujući gore navedenim svojstvima, moguće je kontrolirati snagu opterećenja kroz faznu regulaciju. To jest, triac se otvara svaki poluciklus i zatvara kada prijeđe nulu. Vrijeme odgode za uključivanje "otvorenog" načina, kako je bilo, prekida dio poluciklusa, kao rezultat toga, oblik izlaznog signala bit će pilast.
U tom će slučaju amplituda signala ostati ista, zbog čega je netočno takve uređaje nazivati regulatorima napona.
Opcije kruga regulatora
Navedimo nekoliko primjera krugova koji vam omogućuju kontrolu snage opterećenja pomoću triaka, počevši od najjednostavnijeg.
Slika 2. Dijagram strujnog kruga jednostavnog regulatora snage triaka s napajanjem od 220 V Oznake:
- Otpornici: R1- 470 kOhm, R2 – 10 kOhm,
- Kondenzator C1 – 0,1 µF x 400 V.
- Diode: D1 – 1N4007, D2 – bilo koji indikator LED 2,10-2,40 V 20 mA.
- Dinistor DN1 – DB3.
- Triac DN2 - KU208G, možete instalirati snažniji analogni BTA16 600.
Uz pomoć dinistora DN1 zatvara se krug D1-C1-DN1, koji pomiče DN2 u položaj "otvoreno", u kojem ostaje do nulte točke (završetak poluciklusa). Trenutak otvaranja određen je vremenom nakupljanja na kondenzatoru praga naboja potrebnog za prebacivanje DN1 i DN2. Brzina punjenja C1 kontrolira se lancem R1-R2, čiji ukupni otpor određuje trenutak "otvaranja" triaka. Sukladno tome, snaga opterećenja se kontrolira preko promjenjivog otpornika R1.
Unatoč jednostavnosti kruga, vrlo je učinkovit i može se koristiti kao prigušivač za osvjetljenje niti ili regulator snage lemilice.
Nažalost, gornji krug nema povratnu vezu, stoga nije prikladan kao stabilizirani regulator brzine kolektorskog elektromotora.
Krug regulatora povratne veze
Povratna veza je neophodna za stabilizaciju brzine elektromotora, koja se može mijenjati pod utjecajem opterećenja. To možete učiniti na dva načina:
- Ugradite tahometar koji mjeri brzinu. Ova opcija omogućuje preciznu prilagodbu, ali to povećava troškove implementacije rješenja.
- Pratite promjene napona na elektromotoru i ovisno o tome povećajte ili smanjite "otvoreni" način rada poluvodičke sklopke.
Potonja je opcija mnogo lakša za implementaciju, ali zahtijeva lagano prilagođavanje snage korištenog električnog stroja. Ispod je dijagram takvog uređaja.
Oznake:
- Otpornici: R1 – 18 kOhm (2 W); R2 – 330 kOhm; R3 – 180 Ohma; R4 i R5 – 3,3 kOhm; R6 – mora se odabrati kako je opisano u nastavku; R7 – 7,5 kOhm; R8 – 220 kOhm; R9 – 47 kOhm; R10 – 100 kOhm; R11 – 180 kOhm; R12 – 100 kOhm; R13 – 22 kOhm.
- Kondenzatori: C1 – 22 µF x 50 V; C2 – 15 nF; C3 – 4,7 µF x 50 V; C4 – 150 nF; C5 – 100 nF; C6 – 1 µF x 50 V..
- Diode D1 – 1N4007; D2 – bilo koji LED indikator od 20 mA.
- Triac T1 – BTA24-800.
- Mikro krug – U2010B.
Ovaj krug osigurava glatko pokretanje električne instalacije i štiti ga od preopterećenja. Dopuštena su tri načina rada (podešava se prekidačem S1):
- A – Kada dođe do preopterećenja, pali se LED D2, označavajući preopterećenje, nakon čega motor smanjuje brzinu na minimum. Da biste izašli iz načina, morate isključiti i uključiti uređaj.
- B – Ako dođe do preopterećenja, pali se LED D2, motor se prebacuje na rad na minimalnoj brzini. Za izlaz iz načina rada potrebno je ukloniti opterećenje s elektromotora.
- C – Način indikacije preopterećenja.
Postavljanje kruga svodi se na odabir otpora R6, izračunava se ovisno o snazi elektromotora prema sljedećoj formuli: . Na primjer, ako trebamo kontrolirati motor od 1500 W, tada će izračun biti sljedeći: 0,25 / (1500 / 240) = 0,04 Ohm.
Za izradu ovog otpora najbolje je koristiti nikromnu žicu promjera 0,80 ili 1,0 mm. Ispod je tablica koja vam omogućuje odabir otpora R6 i R11, ovisno o snazi motora.
Gore navedeni uređaj može se koristiti kao regulator brzine za motore električnih alata, usisavača i druge kućanske opreme.
Regulator za induktivno opterećenje
Oni koji pokušavaju kontrolirati induktivno opterećenje (na primjer, transformator stroja za zavarivanje) koristeći gore navedene krugove bit će razočarani. Uređaji neće raditi, a trijaci mogu pokvariti. To je zbog faznog pomaka, zbog čega tijekom kratkog impulsa poluvodički prekidač nema vremena za prebacivanje u "otvoreni" način rada.
Postoje dvije opcije za rješavanje problema:
- Dostavljanje niza sličnih impulsa kontrolnoj elektrodi.
- Primijenite konstantan signal na kontrolnu elektrodu dok ne prođe kroz nulu.
Prva opcija je najoptimalnija. Ovdje je dijagram gdje se ovo rješenje koristi.
Kao što je vidljivo iz sljedeće slike, koja prikazuje oscilograme glavnih signala regulatora snage, za otvaranje triaka koristi se paket impulsa.
Ovaj uređaj omogućuje korištenje regulatora na poluvodičkim sklopkama za kontrolu indukcijskog opterećenja.
Jednostavan regulator snage na triac vlastitim rukama
Na kraju članka dat ćemo primjer jednostavnog regulatora snage. U principu, možete sastaviti bilo koji od gore navedenih krugova (najjednostavnija verzija prikazana je na slici 2). Za ovaj uređaj čak nije potrebna izrada tiskane pločice, uređaj se može sastaviti površinskom montažom. Primjer takve implementacije prikazan je na donjoj slici.
Ovaj regulator se može koristiti kao dimmer, a može se koristiti i za upravljanje snažnim električnim grijačima. Preporučujemo odabir strujnog kruga u kojem se za upravljanje koristi poluvodička sklopka s karakteristikama koje odgovaraju struji opterećenja.
Slika 1 – opći početni prikaz
S desne strane gornjeg plastičnog poklopca nalazila se rupica za ručku ugrađenog regulatora snage kojeg nije bilo. Srećom, nešto kasnije sam naišao na radnu kopiju istog kamina. Na prvi pogled, regulator je bio prilično složen krug s dva tiristora i mnogo vrlo snažnih otpornika. Nije imalo smisla ponavljati, iako imam pristup gotovo svim sovjetskim radio komponentama, jer bi to koštalo mnogo puta više od verzije koja se sada proizvodi.
Za početak, kamin je spojen izravno na mrežu, potrošnja struje je bila 5,6 A, što odgovara nazivnoj snazi kamina od 1,25 kW. Ali zašto trošiti toliko energije, pogotovo jer nije jeftino, a grijač ne morate uvijek uključivati punom snagom. Stoga je odlučeno započeti potragu za snažnim regulatorom snage. U svojoj zalihi pronašao sam gotov krug iz kineskog usisavača, koristeći triac VTA12-600. Triac mi je sa svojom nazivnom strujom od 12 A savršeno odgovarao. Ovaj regulator je bio fazni regulator, tj. Ovaj tip regulatora ne propušta cijeli poluval mrežnog sinusnog napona, već samo njegov dio, čime se ograničava snaga koja se dovodi do opterećenja. Je li podešavanje izvedeno otvaranjem triaka pod željenim faznim kutom?
Slika 2 – a) uobičajeni oblik mrežnog napona; b) napon doveden preko regulatora
Prednosti faznog regulatora
:
- jednostavnost izrade
- jeftinoća
- jednostavno rukovanje
Mane
:
S jednostavnim krugom, normalan rad se promatra samo s opterećenjima kao što su žarulje sa žarnom niti
- s jakim aktivnim opterećenjem pojavljuje se neugodno zujanje (lupanje), koje se može pojaviti iu samom trijaku i na opterećenju (grijaća spirala)
- stvara mnogo radio smetnji
- zagađuje elektroenergetsku mrežu
Kao rezultat toga, nakon testiranja kruga regulatora iz usisavača, otkriveno je zveckanje spirale električnog kamina.
Slika 3 – Pogled iznutra kamina
Spirala izgleda kao namotana žica (ne mogu odrediti materijal) na dvije trake, napunjena nekakvim učvršćivačem otpornim na toplinu da se fiksira na rubove traka. Možda bi zveckanje moglo uzrokovati njegovo uništenje. Pokušalo se spojiti prigušnicu u seriju s opterećenjem i premostiti triac s RC sklopom (što je djelomično rješenje za smetnje). Ali niti jedna od ovih mjera nije u potpunosti uklonila buku.
Odlučeno je koristiti drugu vrstu regulatora - diskretni. Takvi regulatori otvaraju triac za razdoblje od cijelog poluvala napona, ali je broj poluvalova koji prolaze ograničen. Na primjer, na slici 3, puni dio grafikona su poluvalovi koji su prošli kroz triac, isprekidani dio su poluvalovi koji nisu prošli, odnosno u to vrijeme triac je bio zatvoren.
Slika 4 – Princip diskretne regulacije
Prednosti diskretnih regulatora
:
- manje zagrijavanje triaka
- nedostatak zvučnih efekata čak i uz prilično snažno opterećenje
- nema radio smetnji
- nema zagađenja električne mreže
Mane
:
Mogući su skokovi napona (na 220 V za 4-6 V s opterećenjem od 1,25 kW), što se može primijetiti na žaruljama sa žarnom niti. Ovaj učinak nije primjetan na drugim kućanskim aparatima.
Identificirani nedostatak to je uočljiviji što je niža granica prilagodbe. Pri maksimalnom opterećenju nema apsolutno nikakvih prenapona. Kao moguće rješenje ovog problema moguće je koristiti stabilizator napona za žarulje sa žarnom niti. Na internetu je pronađena sljedeća shema koja je privukla pažnju svojom jednostavnošću i lakoćom upravljanja.
Slika 5 – Shematski dijagram diskretnog regulatora
Opis kontrole
Prilikom prvog uključivanja, indikator svijetli 0. Uključivanje i isključivanje događa se istovremenim pritiskom i držanjem dvije tipke. Podešavanje više/manje – svaki gumb posebno. Ako ne pritisnete nijednu tipku, nakon zadnjeg pritiska, nakon 2 sata regulator će se sam isključiti, indikator će treptati na zadnjoj radnoj razini opterećenja. Kada se odspojite s mreže, zadnja razina se pamti i bit će postavljena sljedeći put kada se uključi. Prilagodba se odvija od 0 do 9, a zatim od A do F. To jest, ukupno 16 koraka prilagodbe. 
Prilikom izrade ploče prvi put sam je koristio LUT, i nije se pravilno zrcalio pri printanju pa je kontroler okrenut naopako.I indikator nije odgovarao pa sam ga zalemio žicama. Kad sam crtao pločicu greškom sam stavio zener diodu iza diode pa sam je morao zalemiti s druge strane pločice.
NEKOLIKO SHEMATSKIH DIJAGRAMA REGULATORA SNAGE
REGULATOR SNAGE NA TRIACU
Značajke predloženog uređaja su korištenje D-okidača za izgradnju generatora sinkroniziranog s mrežnim naponom i metoda upravljanja triakom pomoću jednog impulsa, čije se trajanje automatski podešava. Za razliku od drugih metoda pulsne kontrole triaka, ova metoda nije kritična za prisutnost induktivne komponente u opterećenju. Impulsi generatora slijede s periodom od približno 1,3 s.
Mikro krug DD 1 napaja se strujom koja teče kroz zaštitnu diodu koja se nalazi unutar mikro kruga između njegovih pinova 3 i 14. Ona teče kada napon na ovom pinu, spojenom na mrežu preko otpornika R 4 i diode VD 5, premaši stabilizacijski napon zener diode VD 4 .
K. GAVRILOV, Radio, 2011, broj 2, str. 41
DVOKANALNA REGULACIJA SNAGE ZA GRIJNE UREĐAJE
Regulator sadrži dva neovisna kanala i omogućuje vam održavanje potrebne temperature za različita opterećenja: temperaturu vrha lemilice, električno glačalo, električni grijač, električni štednjak itd. Dubina regulacije je 5...95 % snage opskrbne mreže. Regulatorski krug napaja se ispravljenim naponom od 9 ... 11 V s izolacijom transformatora iz mreže od 220 V s malom potrošnjom struje.
V G. Nikitenko, O.V. Nikitenko, Radioamator, 2011, br. 4, str. 35
TRIAC REGULATOR SNAGE
Značajka ovog triac regulatora je da je broj poluciklusa mrežnog napona koji se dovodi do opterećenja jednak u bilo kojem položaju kontrole. Kao rezultat toga, konstantna komponenta potrošene struje se ne formira i, stoga, nema magnetizacije magnetskih krugova transformatora i elektromotora spojenih na regulator. Snaga se regulira promjenom broja razdoblja izmjeničnog napona primijenjenog na opterećenje u određenom vremenskom intervalu. Regulator je dizajniran za regulaciju snage uređaja sa značajnom inercijom (grijači, itd.).
Nije prikladno za podešavanje svjetline osvjetljenja, jer će svjetiljke snažno bljeskati.
V. KALAŠNIK, N. ČEREMISINOVA, V. ČERNIKOV, Radiomir, 2011, br. 5, str. 17 - 18 (prikaz, stručni).
REGULATOR NAPONA BEZ SMETNJI
Većina regulatora napona (snage) izrađena je pomoću tiristora prema fazno-impulsnom upravljačkom krugu. Poznato je da takvi uređaji stvaraju primjetnu razinu radio smetnji. Predloženi regulator nema ovaj nedostatak. Značajka predloženog regulatora je kontrola amplitude izmjeničnog napona, pri čemu oblik izlaznog signala nije izobličen, za razliku od fazno-impulsne kontrole.
Regulacijski element je snažan tranzistor VT1 u dijagonali diodnog mosta VD1-VD4, spojen u seriju s opterećenjem. Glavni nedostatak uređaja je njegova niska učinkovitost. Kada je tranzistor zatvoren, struja ne prolazi kroz ispravljač i opterećenje. Ako se upravljački napon primijeni na bazu tranzistora, on se otvara i struja počinje teći kroz njegov dio kolektor-emiter, diodni most i opterećenje. Napon na izlazu regulatora (na opterećenju) raste. Kada je tranzistor otvoren i u režimu zasićenja, gotovo sav mrežni (ulazni) napon se primjenjuje na opterećenje. Upravljački signal generira napajanje male snage sastavljeno na transformatoru T1, ispravljaču VD5 i kondenzatoru za izravnavanje C1.
Promjenjivi otpornik R1 regulira baznu struju tranzistora, a time i amplitudu izlaznog napona. Kada se klizač promjenjivog otpornika pomakne u gornji položaj na dijagramu, izlazni napon se smanjuje, a u donji položaj povećava. Otpornik R2 ograničava maksimalnu vrijednost upravljačke struje. Dioda VD6 štiti upravljačku jedinicu u slučaju kvara kolektorskog spoja tranzistora. Regulator napona montiran je na ploču izrađenu od foliranog laminata od staklenih vlakana debljine 2,5 mm. Tranzistor VT1 treba instalirati na hladnjak s površinom od najmanje 200 cm2. Ako je potrebno, diode VD1-VD4 zamjenjuju se snažnijim, na primjer D245A, a također se postavljaju na hladnjak.
Ako je uređaj sastavljen bez grešaka, odmah počinje raditi i ne zahtijeva praktički nikakvo podešavanje. Samo trebate odabrati otpornik R2.
S regulacijskim tranzistorom KT840B snaga opterećenja ne smije prelaziti 60 W. Može se zamijeniti uređajima: KT812B, KT824A, KT824B, KT828A, KT828B s dopuštenom disipacijom snage od 50 W; KT856A -75 W; KT834A, KT834B - 100 W; KT847A-125 W. Snaga opterećenja može se povećati ako se regulacijski tranzistori iste vrste spoje paralelno: kolektori i emiteri su međusobno povezani, a baze su spojene na motor promjenjivog otpornika preko zasebnih dioda i otpornika.
Uređaj koristi transformator male veličine s naponom na sekundarnom namotu od 5 ... 8 V. Jedinica ispravljača KTs405E može se zamijeniti bilo kojom drugom ili sastaviti od pojedinačnih dioda s dopuštenom strujom naprijed ne manjom od potrebne bazna struja regulacijskog tranzistora. Isti zahtjevi vrijede i za VD6 diodu. Kondenzator C1 - oksid, na primjer, K50-6, K50-16 itd., S nazivnim naponom od najmanje 15 V. Promjenjivi otpornik R1 - bilo koji s nazivnom snagom rasipanja od 2 W. Prilikom postavljanja i postavljanja uređaja potrebno je poduzeti mjere opreza: elementi regulatora su pod mrežnim naponom. Napomena: Kako biste smanjili izobličenje izlaznog napona sinusnog vala, pokušajte eliminirati kondenzator C1. A. Čekarov
Regulator napona baziran na MOSFET tranzistorima (IRF540, IRF840)
Oleg Belousov, Električar, 201 2, br. 12, str. 64 - 66 (prikaz, stručni).
Budući da se fizički princip rada tranzistora s efektom polja s izoliranim vratima razlikuje od rada tiristora i triaka, može se više puta uključiti i isključiti tijekom razdoblja mrežnog napona. Preklopna frekvencija snažnih tranzistora u ovom krugu odabrana je na 1 kHz. Prednost ovog sklopa je njegova jednostavnost i mogućnost promjene radnog ciklusa impulsa, uz malu promjenu brzine ponavljanja impulsa.
U autorskom dizajnu dobivena su sljedeća trajanja impulsa: 0,08 ms, s periodom ponavljanja od 1 ms, i 0,8 ms, s periodom ponavljanja od 0,9 ms, ovisno o položaju klizača otpornika R2.
Napon na opterećenju možete isključiti zatvaranjem sklopke S 1, dok je na vratima MOSFET tranzistora postavljen napon blizak naponu na pinu 7 mikro kruga. S otvorenim prekidačem, napon na opterećenju u autorskom primjerku uređaja mogao se mijenjati otpornikom R 2 u rasponu od 18...214 V (mjereno uređajem tipa TES 2712).
Shematski dijagram takvog regulatora prikazan je na donjoj slici. Regulator koristi domaći mikro krug K561LN2 na dva elementa od kojih je sastavljen generator s podesivom osjetljivošću, a četiri elementa koriste se kao strujna pojačala.
Kako bi se izbjegle smetnje preko mreže 220, preporuča se spojiti prigušnicu namotanu na feritni prsten promjera 20...30 mm u seriju s opterećenjem dok se ne napuni 1 mm žice.
Generator struje opterećenja na temelju bipolarnih tranzistora (KT817, 2SC3987)
Butov A.L., Radioconstructor, 201 2, br. 7, str. 11 - 12 (izvorni znanstveni rad, znanstveni).
Za provjeru funkcionalnosti i konfiguriranje napajanja, prikladno je koristiti simulator opterećenja u obliku podesivog generatora struje. Pomoću takvog uređaja možete ne samo brzo postaviti napajanje i stabilizator napona, već ga, na primjer, koristiti kao generator stabilne struje za punjenje i pražnjenje baterija, uređaja za elektrolizu, za elektrokemijsko jetkanje tiskanih pločica, kao stabilizator struje za električne žarulje, za "meki" start komutatorskih elektromotora.
Uređaj je dvopolni uređaj, ne zahtijeva dodatni izvor napajanja i može se priključiti na strujni krug napajanja raznih uređaja i aktuatora.
Raspon podešavanja struje od 0...0, 16 do 3 A, maksimalna potrošnja (rasipanje) 40 W, raspon napona napajanja 3...30 V DC. Potrošnja struje regulirana je promjenjivim otpornikom R6. Što je klizač otpornika R6 više lijevo na dijagramu, uređaj troši više struje. S otvorenim kontaktima sklopke SA 1, otpornik R6 može postaviti struju potrošnje od 0,16 do 0,8 A. Sa zatvorenim kontaktima ove sklopke, struja se regulira u rasponu od 0,7... 3 A.
Crtež sklopne ploče generatora struje
Simulator automobilskog akumulatora (KT827)
V. MELNICHUK, Radiomir, 201 2, broj 1 2, str. 7 - 8 (prikaz, znanstveni).
Prilikom prepravljanja računalnih prekidačkih izvora napajanja (UPS) i punjača za automobilske baterije, gotovi proizvodi moraju biti napunjeni nečim tijekom procesa postavljanja. Stoga sam odlučio napraviti analog snažne zener diode s podesivim stabilizacijskim naponom, čiji su krugovi prikazani na Sl. 1 . Otpornikom R 6 moguće je regulirati stabilizacijski napon od 6 do 16 V. Izrađena su ukupno dva takva uređaja. U prvoj verziji, KT 803 se koristi kao tranzistori VT 1 i VT 2.
Pokazalo se da je unutarnji otpor takve zener diode previsok. Dakle, pri struji od 2 A, stabilizacijski napon je bio 12 V, a kod 8 A - 16 V. U drugoj verziji korišteni su kompozitni tranzistori KT827. Ovdje je pri struji od 2 A stabilizacijski napon bio 12 V, a pri 10 A - 12,4 V.
Međutim, kod regulacije snažnijih potrošača, na primjer električnih kotlova, triac regulatori snage postaju neprikladni - stvarat će previše smetnji u mreži. Da biste riješili ovaj problem, bolje je koristiti regulatore s duljim razdobljem ON-OFF načina rada, što jasno eliminira pojavu smetnji. Prikazana je jedna od opcija dijagrama.
U članku je opisano kako radi tiristorski regulator snage, čiji će dijagram biti prikazan u nastavku
U svakodnevnom životu vrlo često postoji potreba za regulacijom snage kućanskih aparata, kao što su električni štednjaci, lemilice, bojleri i grijaći elementi, u transportu - brzina motora itd. Najjednostavniji amaterski radio dizajn dolazi u pomoć - regulator snage na tiristoru. Sastavljanje takvog uređaja neće biti teško, može postati prvi kućni uređaj koji će obavljati funkciju podešavanja temperature vrha lemilice početnika radio amatera. Vrijedno je napomenuti da su gotove stanice za lemljenje s kontrolom temperature i drugim zgodnim funkcijama red veličine skuplje od jednostavnog lemilice. Minimalni skup dijelova omogućuje vam sastavljanje jednostavnog tiristorskog regulatora snage za zidnu montažu.
Za vašu informaciju, površinska montaža je metoda sastavljanja radio-elektroničkih komponenti bez korištenja tiskane pločice, a uz dobru vještinu omogućuje vam brzo sastavljanje elektroničkih uređaja srednje složenosti.
Također možete naručiti tiristorski regulator, a za one koji to žele sami shvatiti, u nastavku će biti prikazan dijagram i objašnjeno načelo rada.
Usput, ovo je jednofazni tiristorski regulator snage. Takav uređaj se može koristiti za kontrolu snage ili brzine. Međutim, prvo to moramo razumjeti jer će nam to omogućiti da shvatimo za koje je opterećenje bolje koristiti takav regulator.
Kako radi tiristor?
Tiristor je kontrolirani poluvodički uređaj koji može provoditi struju u jednom smjeru. Riječ "kontrolirano" korištena je s razlogom, jer uz njegovu pomoć, za razliku od diode, koja također provodi struju samo na jednom polu, možete odabrati trenutak kada tiristor počinje provoditi struju. Tiristor ima tri izlaza:
- Anoda.
- Katoda.
- Kontrolna elektroda.
Da bi struja počela teći kroz tiristor, moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti: dio mora biti u strujnom krugu koji je pod naponom, a na upravljačku elektrodu mora se primijeniti kratkotrajni impuls. Za razliku od tranzistora, upravljanje tiristora ne zahtijeva zadržavanje upravljačkog signala. Nijanse tu ne završavaju: tiristor se može zatvoriti samo prekidanjem struje u krugu ili stvaranjem obrnutog napona anoda-katoda. To znači da je uporaba tiristora u istosmjernim krugovima vrlo specifična i često nerazborita, ali u izmjeničnim krugovima, primjerice u uređaju kao što je tiristorski regulator snage, strujni je krug konstruiran tako da je osiguran uvjet za zatvaranje. . Svaki poluval će zatvoriti odgovarajući tiristor.
Najvjerojatnije, ne razumijete sve? Nemojte očajavati - u nastavku će biti detaljno opisan proces rada gotovog uređaja.
Područje primjene tiristorskih regulatora
U kojim je krugovima učinkovito koristiti tiristorski regulator snage? Krug vam omogućuje savršeno reguliranje snage uređaja za grijanje, odnosno utjecaj na aktivno opterećenje. Kada radite s visoko induktivnim opterećenjem, tiristori se jednostavno ne mogu zatvoriti, što može dovesti do kvara regulatora.
Je li moguće imati motor?
Mislim da su mnogi čitatelji vidjeli ili koristili bušilice, kutne brusilice, koje se popularno nazivaju "brusilice", i druge električne alate. Možda ste primijetili da broj okretaja ovisi o dubini pritiska na gumb okidača uređaja. U ovom elementu ugrađen je tiristorski regulator snage (čiji je dijagram prikazan u nastavku), uz pomoć kojeg se mijenja broj okretaja.
Bilješka! Tiristorski regulator ne može promijeniti brzinu asinkronih motora. Dakle, napon se regulira na kolektorskim motorima opremljenim sklopom četkica.
Shema jednog i dva tiristora
Tipični krug za sastavljanje tiristorskog regulatora snage vlastitim rukama prikazan je na donjoj slici.
Izlazni napon ovog kruga je od 15 do 215 volti; u slučaju korištenja navedenih tiristora instaliranih na hladnjake, snaga je oko 1 kW. Usput, prekidač s kontrolom svjetline svjetla izrađen je prema sličnoj shemi.
Ako ne trebate u potpunosti regulirati napon i samo trebate dobiti izlaz od 110 do 220 volti, upotrijebite ovaj dijagram koji prikazuje poluvalni regulator snage na tiristoru.
Kako radi?
Informacije opisane u nastavku vrijede za većinu shema. Oznake slova će se uzeti u skladu s prvim krugom tiristorskog regulatora
Tiristorski regulator snage, čiji se princip rada temelji na faznoj kontroli vrijednosti napona, također mijenja snagu. Ovo načelo leži u činjenici da u normalnim uvjetima na opterećenje utječe izmjenični napon kućne mreže, mijenjajući se prema sinusoidnom zakonu. Gore, pri opisivanju principa rada tiristora, rečeno je da svaki tiristor radi u jednom smjeru, odnosno upravlja vlastitim poluvalom iz sinusnog vala. Što to znači?
Ako povremeno povezujete opterećenje pomoću tiristora u strogo određenom trenutku, vrijednost efektivnog napona bit će niža, jer će dio napona (efektivna vrijednost koja "pada" na opterećenje) biti manji od napona mreže. Ova pojava je ilustrirana na grafikonu.
Zasjenjeno područje je područje stresa koje je pod opterećenjem. Slovo "a" na vodoravnoj osi označava moment otvaranja tiristora. Kada završi pozitivni poluval i započne period s negativnim poluvalom, jedan od tiristora se zatvara, au istom trenutku otvara se drugi tiristor.
Shvatimo kako radi naš specifični tiristorski regulator snage
Shema jedan
Unaprijed odredimo da će se umjesto riječi "pozitivno" i "negativno" koristiti "prvi" i "drugi" (poluval).
Dakle, kada prvi poluval počne djelovati na naš krug, kondenzatori C1 i C2 počinju se puniti. Njihova brzina punjenja ograničena je potenciometrom R5. ovaj element je promjenjiv, a uz njegovu pomoć postavlja se izlazni napon. Kada se na kondenzatoru C1 pojavi napon potreban za otvaranje dinistora VS3, dinistor se otvara i kroz njega teče struja uz pomoć koje će se otvoriti tiristor VS1. Trenutak kvara dinistora je točka "a" na grafikonu prikazanom u prethodnom odjeljku članka. Kada vrijednost napona prijeđe nulu i krug je pod drugim poluvalom, tiristor VS1 se zatvara, a proces se ponovno ponavlja, samo za drugi dinistor, tiristor i kondenzator. Otpornici R3 i R3 služe za upravljanje, a R1 i R2 za toplinsku stabilizaciju kruga.
Princip rada drugog kruga je sličan, ali on kontrolira samo jedan od poluvalova izmjeničnog napona. Sada, znajući princip rada i krug, možete sastaviti ili popraviti tiristorski regulator snage vlastitim rukama.
Korištenje regulatora u svakodnevnom životu i sigurnosne mjere
Mora se reći da ovaj krug ne osigurava galvansku izolaciju od mreže, tako da postoji opasnost od strujnog udara. To znači da ne smijete dodirivati elemente regulatora rukama. Mora se koristiti izolirano kućište. Trebali biste dizajnirati svoj uređaj tako da ga, ako je moguće, možete sakriti u podesivi uređaj i pronaći slobodan prostor u kućištu. Ako se podesivi uređaj nalazi trajno, tada ga općenito ima smisla spojiti preko prekidača s prigušivačem. Ovo rješenje će djelomično zaštititi od strujnog udara, eliminirati potrebu za pronalaženjem prikladnog kućišta, ima atraktivan izgled i proizvedeno je industrijskom metodom.
