клапани 

Регулатор на напрежението за нагревателен елемент 2 5kw верига. Електронни регулатори на мощността на товара

Статията описва как работи тиристорният контролер на мощността, чиято схема ще бъде представена по-долу.

В ежедневието много често се налага регулиране на мощността на домакински уреди, като електрически печки, поялници, бойлери и нагревателни елементи, в транспорта - обороти на двигателя и др. Най-простият аматьорски радиодизайн идва на помощ - регулатор на мощността на тиристор. Не е трудно да се сглоби такова устройство, то може да се превърне в първото домашно приготвено устройство, което ще изпълнява функцията за регулиране на температурата на върха на запояване на начинаещ радиолюбител. Струва си да се отбележи, че готовите станции за запояване с контрол на температурата и други приятни функции са много по-скъпи от обикновения поялник. Минималният набор от части ви позволява да сглобите прост тиристорен контролер на мощността за повърхностен монтаж.

За ваша информация повърхностният монтаж е метод за сглобяване на електронни компоненти без използване на печатна платка и с добро умение ви позволява бързо да сглобявате електронни устройства със средна сложност.

Можете също така да поръчате тиристорен регулатор, а за тези, които искат да го разберат сами, по-долу ще бъде представена диаграма и ще бъде обяснен принципът на работа.

Между другото, това е еднофазен тиристорен регулатор на мощността. Такова устройство може да се използва за контрол на мощността или броя на оборотите. Първо обаче трябва да разберете, защото това ще ни позволи да разберем какъв товар е по-добре да използваме такъв регулатор.

Как работи тиристорът?

Тиристорът е контролирано полупроводниково устройство, способно да провежда ток в една посока. Думата "контролиран" се използва с причина, защото с негова помощ, за разлика от диод, който също провежда ток само към един полюс, можете да изберете момента, в който тиристорът да започне да провежда ток. Тиристорът има три изхода:

  • Анод.
  • Катод.
  • контролен електрод.

За да започне да тече токът през тиристора, трябва да са изпълнени следните условия: частта трябва да е във верига под напрежение, към управляващия електрод трябва да се приложи краткотраен импулс. За разлика от транзистора, управлението на тиристор не изисква задържане на контролен сигнал. Нюансите не свършват дотук: тиристорът може да бъде затворен само чрез прекъсване на тока във веригата или чрез образуване на обратно напрежение анод-катод. Това означава, че използването на тиристор в DC вериги е много специфично и често неразумно, но в AC вериги, например, в такова устройство като тиристорен регулатор на мощността, веригата е проектирана по такъв начин, че условието за затваряне е предоставени. Всяка от полувълните ще затвори съответния тиристор.

Вие най-вероятно не разбирате всичко? Не се отчайвайте - процесът на готовото устройство ще бъде описан подробно по-долу.

Обхват на тиристорни регулатори

В какви схеми е ефективно да се използва тиристорен регулатор на мощността? Веригата ви позволява да регулирате перфектно мощността на нагревателните устройства, тоест да повлияете на активния товар. Когато работите с високо индуктивен товар, тиристорите може просто да не се затворят, което може да доведе до повреда на регулатора.

Може ли двигателят?

Мисля, че много от читателите са виждали или използвали бормашини, ъглошлайфи, които популярно се наричат ​​"шлайфове" и други електрически инструменти. Може би сте забелязали, че броят на оборотите зависи от дълбочината на натискане на спусъка на устройството. Именно в този елемент е вграден такъв тиристорен регулатор на мощността (чиято диаграма е показана по-долу), с помощта на който се променя броят на оборотите.

Забележка! Тиристорният контролер не може да променя скоростта на асинхронните двигатели. По този начин напрежението се регулира на колекторни двигатели, оборудвани с четка.

Схема на един и два тиристора

Типична схема за сглобяване на тиристорен регулатор на мощността със собствените си ръце е показана на фигурата по-долу.

Изходното напрежение на тази верига е от 15 до 215 волта, в случай на използване на тези тиристори, инсталирани на радиатори, мощността е около 1 kW. Между другото, превключвател с димерен превключвател се прави по подобна схема.

Ако не се нуждаете от пълно регулиране на напрежението и е достатъчно да получите 110 до 220 волта на изхода, използвайте тази диаграма, която показва полувълнов тиристорен регулатор на мощността.

Как работи?

Информацията по-долу е валидна за повечето вериги. Означенията на буквите ще бъдат взети в съответствие с първата верига на тиристорния регулатор

Тиристорният регулатор на мощността, чийто принцип на работа се основава на фазовия контрол на стойността на напрежението, също променя мощността. Този принцип се крие във факта, че при нормални условия товарът се влияе от променливото напрежение на домакинската мрежа, което се променя според синусоидалния закон. По-горе, когато се описва принципът на работа на тиристора, беше казано, че всеки тиристор работи в една посока, т.е. контролира своята половин вълна от синусоида. Какво означава?

Ако с помощта на тиристор натоварването се свързва периодично в строго определен момент, големината на ефективното напрежение ще бъде по-ниска, тъй като част от напрежението (ефективната стойност, която „пада“ върху товара) ще бъде по-малка отколкото мрежовото напрежение. Това явление е илюстрирано на графиката.

Засенчената зона е зоната на стрес, която се оказа под натоварване. Буквата "а" на хоризонталната ос показва момента на отваряне на тиристора. Когато положителната полувълна приключи и започне периодът с отрицателна полувълна, единият от тиристорите се затваря и в същия момент се отваря вторият тиристор.

Нека да разберем как работи конкретно нашият тиристорен контролер на мощността

Схема първа

Нека предварително уговорим, че вместо думите "положителен" и "отрицателен" ще се използват "първи" и "втори" (половин вълна).

И така, когато първата полувълна започне да действа върху нашата верига, капацитетите C1 и C2 започват да се зареждат. Скоростта им на зареждане се ограничава от потенциометър R5. този елемент е променлив и с негова помощ се задава изходното напрежение. Когато напрежението, необходимо за отваряне на динистора VS3, се появи на кондензатора C1, динисторът се отваря, през него протича ток, с помощта на който ще се отвори тиристорът VS1. Моментът на повреда на динистора е точката "а" на графиката, представена в предишния раздел на статията. Когато стойността на напрежението премине през нула и веригата е под втората полувълна, тиристорът VS1 се затваря и процесът се повтаря отново, само за втория динистор, тиристор и кондензатор. Резисторите R3 и R3 се използват за управление, а R1 и R2 - за термична стабилизация на веригата.

Принципът на действие на втората верига е подобен, но тя управлява само една от полувълните на променливото напрежение. Сега, знаейки принципа на работа и веригата, можете да сглобите или ремонтирате тиристорен регулатор на мощността със собствените си ръце.

Използването на регулатора в ежедневието и безопасността

Не може да се каже, че тази верига не осигурява галванична изолация от мрежата, поради което съществува опасност от токов удар. Това означава, че не трябва да докосвате регулаторните елементи с ръце. Трябва да се използва изолиран корпус. Трябва да проектирате дизайна на вашето устройство, така че, ако е възможно, да можете да го скриете в регулируемо устройство, намерете свободно място в калъфа. Ако регулируемото устройство е неподвижно, тогава обикновено има смисъл да го свържете чрез превключвател с димер за светлина. Такова решение частично предпазва от токов удар, премахва необходимостта от намиране на подходящ калъф, има привлекателен външен вид и се произвежда по промишлен метод.

Полупроводниково устройство, което има 5 p-n прехода и е способно да пропуска ток в права и обратна посока, се нарича триак. Поради невъзможността да работят при високи променливотокови честоти, висока чувствителност към електромагнитни смущения и значително генериране на топлина при превключване на големи товари, те в момента не се използват широко в промишлени инсталации с висока мощност.

Там те са успешно заменени от схеми, базирани на тиристори и IGBT транзистори. Но компактните размери на устройството и неговата издръжливост, съчетани с ниската цена и простотата на веригата за управление, им позволиха да се използват в области, където горните недостатъци не са значителни.

Днес триак вериги могат да бъдат намерени в много домакински уреди от сешоар до прахосмукачка, ръчни електрически инструменти и електрически нагреватели - където се изисква плавен контрол на мощността.

Принцип на действие

Регулаторът на мощността на триака работи като електронен ключ, периодично отваряне и затваряне, с честота, зададена от управляващата верига. При отключване триакът пропуска част от полувълната на мрежовото напрежение, което означава, че консуматорът получава само част от номиналната мощност.

Направи го сам

Към днешна дата гамата от триак регулатори в продажба не е твърде голяма.И въпреки че цените на такива устройства са ниски, те често не отговарят на изискванията на потребителя. Поради тази причина ще разгледаме няколко основни схеми на регулатора, тяхното предназначение и използваната елементна база.

Схема на устройството

Най-простата версия на веригата, проектирана да работи при всякакво натоварване.Използват се традиционни електронни компоненти, принципът на управление е фазово-импулсен.

Главни компоненти:

  • триак VD4, 10 A, 400 V;
  • динистор VD3, праг на отваряне 32 V;
  • потенциометър R2.

Токът, протичащ през потенциометъра R2 и съпротивлението R3, зарежда кондензатора C1 с всяка полувълна.Когато напрежението на кондензаторните плочи достигне 32 V, динисторът VD3 ще се отвори и C1 ще започне да се разрежда през R4 и VD3 към контролния изход на триака VD4, който ще се отвори, за да премине ток към товара.

Продължителността на отварянето се регулира чрез избора на праговото напрежение VD3 (постоянна стойност) и съпротивлението R2. Мощността в товара е право пропорционална на стойността на съпротивлението на потенциометъра R2.

Допълнителна верига от диоди VD1 и VD2 и съпротивление R1 не е задължителна и служи за плавно и точно регулиране на изходната мощност. Ограничаването на тока, протичащ през VD3, се извършва от резистора R4. Това постига необходимата продължителност на импулса за отваряне на VD4. Предпазител Pr.1 предпазва веригата от токове на късо съединение.

Отличителна черта на веригата е, че динисторът се отваря под същия ъгъл във всяка половин вълна на мрежовото напрежение. В резултат на това няма коригиране на тока и става възможно свързването на индуктивен товар, например трансформатор.

Триаците трябва да бъдат избрани според големината на натоварването, въз основа на изчислението на 1 A \u003d 200 W.

Използвани елементи:

  • Динистор DB3;
  • Триак TS106-10-4, VT136-600 или други, необходимият ток е 4-12A.
  • Диоди VD1, VD2 тип 1N4007;
  • Съпротивления R1100 kOhm, R3 1 kOhm, R4 270 Ohm, R5 1,6 kOhm, потенциометър R2 100 kOhm;
  • C1 0,47 uF (работно напрежение от 250 V).

Имайте предвид, че схемата е най-често срещаната, с малки вариации.Например, динисторът може да бъде заменен с диоден мост или паралелно с триака да се инсталира RC верига за потискане на шума.

По-модерна е схема с триак управление от микроконтролер - PIC, AVR или др.Такава схема осигурява по-прецизно регулиране на напрежението и тока в товарната верига, но е и по-трудна за изпълнение.


Схема на контролера на мощността на триак

Сглобяване

Сглобяването на регулатора на мощността трябва да се извърши в следната последователност:

  1. Определете параметрите на устройството, за което ще работи разработеното устройство.Параметрите включват: броя на фазите (1 или 3), необходимостта от фина настройка на изходната мощност, входното напрежение във волтове и номиналния ток в ампери.
  2. Изберете типа на устройството (аналогов или цифров), изберете елементите според мощността на натоварване.Можете да проверите вашето решение в една от програмите за симулация на електрически вериги - Electronics Workbench, CircuitMaker или техните онлайн аналози EasyEDA, CircuitSims или друга по ваш избор.
  3. Изчислете разсейването на топлината, като използвате следната формула: спад на напрежението на триак (около 2 V) по номиналния ток в ампери. Точните стойности на спада на напрежението в отворено състояние и номиналния пропускателен ток са посочени в характеристиките на триака. Получаваме разсеяната мощност във ватове. Изберете радиатор според изчислената мощност.
  4. Закупете необходимите електронни компоненти, радиатор и платка.
  5. Направете окабеляването на контактните релси на платката и подгответе местата за монтаж на елементите.Осигурете монтаж на платката за триак и радиатор.
  6. Монтирайте елементите на платката чрез запояване.Ако не е възможно да се подготви печатна платка, тогава може да се използва повърхностен монтаж за свързване на компонентите с помощта на къси проводници. Когато сглобявате, обърнете специално внимание на полярността на свързващите диоди и триак. Ако нямат клемни маркировки, тогава или „арки“.
  7. Проверете сглобената верига с мултицет в режим на съпротивление.Полученият продукт трябва да отговаря на оригиналния проект.
  8. Закрепете сигурно триака към радиатора.Между триака и радиатора не забравяйте да поставите изолиращо уплътнение за пренос на топлина. Закрепващият винт е надеждно изолиран.
  9. Поставете сглобената схемав пластмасова кутия.
  10. Спомнете си, че на клемите на елементитеима опасно напрежение.
  11. Намалете потенциометъра до минимум и направете пробно пускане.Измерете напрежението с мултицет на изхода на регулатора. Завъртете бавно копчето на потенциометъра, за да наблюдавате промяната в изходното напрежение.
  12. Ако резултатът е подходящ, тогава можете да свържете товара към изхода на регулатора.В противен случай трябва да се направят корекции на мощността.

Мощностен радиатор на триак

Регулиране на мощността

Потенциометърът е отговорен за регулиране на мощността, чрез която се зарежда кондензаторът и разрядната верига на кондензатора. Ако параметрите на изходната мощност са незадоволителни, трябва да се избере стойността на съпротивлението в разрядната верига и, с малък диапазон на регулиране на мощността, стойността на потенциометъра.

  • удължете живота на лампата, регулирайте осветлението или температурата на поялникапрост и евтин регулатор на триаци ще помогне.
  • изберете тип верига и параметри на компонентаспоред планираното натоварване.
  • изработете го внимателносхематични решения.
  • бъдете внимателни, когато сглобявате веригата, спазвайте полярността на полупроводниковите компоненти.
  • не забравяйте, че във всички елементи на веригата има електрически токи е смъртоносен за хората.

Поздрави на всички, които погледнаха светлината. Ревюто ще се съсредоточи, както вероятно вече се досещате, върху много полезен регулатор на мощността / димер, предназначен за 2000 W и позволяващ да регулирате изходната мощност на различни устройства. Адаптерът е много полезен в ежедневието, има много приложения, така че ако се интересувате, заповядайте под разреза…
актуализиран, добави няколко теста с по-голямо натоварване

Обща форма:


Кратки експлоатационни характеристики:
- Максимална мощност - 2000W
- Захранващо напрежение - 50-220V
- Жилища - не
- Размери - 52мм*50мм*30мм
- Тегло - 41гр

Размери:

Контролерът на мощността/димерът се предлага в стандартна чанта и е малък по размер. Ето сравнение с хилядна банкнота и кибритена кутия:




Външен вид:

Регулаторът има само едно работно тяло, което ви позволява да променяте повече или по-малко изходната мощност:


Броят на частите е малък, запояването е добро, потокът се измива:


За свързване към мрежата / устройствата на платката е запоен клемен блок със защитни платки:


Връзката е проста: две леви клеми (IN) за свързване към 220V мрежа, две десни (OUT) за свързване на товара.
За съжаление устройството няма корпус, така че бъдете внимателни, когато работите в тази форма!

Тестване:

Като пример, нека се опитаме да регулираме мощността на поялника EPTSN-40 с мощност 40 W:


Ще контролираме параметрите с домашен ватметър:


В номинален режим поялникът консумира около 39 W:


Минималната възможна мощност с този регулатор беше 10W:


Максималната възможна мощност през регулатора е 38W:


Разлика от 1-2W може да се компенсира от загуби в допълнителни проводници и различни входни напрежения, т.е. когато регулаторът е настроен на MAX, изходната мощност почти не се ограничава от нищо.
Мнозина ще попитат, казват те, защо да променят мощността на поялника. Ще отговоря - за да се сведе до минимум изгарянето на жилото. При много по-малък накрайник или с поялник с висока мощност, при дълъг престой в режим "готовност", накрайникът "изгаря". Ако постоянно изключвате захранването на поялника, ще трябва да изчакате няколко минути, за да се загрее отново до желаната температура. Съгласете се - не е много удобно. Този регулатор от своя страна само леко намалява температурата и за да се приведат параметрите на поялника до номинала, ако е необходимо, ще отнеме много по-малко време, отколкото при пълно нагряване. В същото време износването на върха е малко, загрява се до номиналната температура за половин минута. На снимката по-долу мощността е настроена на около 30 W:


По искане на читателите добавям малък тест с по-мощен товар, който е пистолетът за горещ въздух KLT-3A. Домашен ватметър включи изхода на регулатора.
При натоварване от 700 W (плъзгачът на регулаторите в MAX), радиаторът на триак е топъл, загрява до 35 ° C за 5 минути:


В този режим може да работи дълго време. Във втория режим на пистолета за горещ въздух (плъзгачът на регулаторите в MAX) температурата достигна 50 ° C за минута. Мощността в този случай беше около 1350W:


С такава мощност този радиатор не е достатъчен за продължителна работа, необходимо е да се завие по-масивен радиатор или активно охлаждане (охладител). Според мен до 800-900W можете да използвате регулатора "както е", при по-високи мощности и дълги режими на работа е необходимо да се промени охлаждането!
Още няколко примера, регулаторът е настроен на средна позиция:


Малко над средното:


Много често срещани приложения на контролера:
- Промяна на скоростта на колекторните двигатели:
Подходящ като бюджетен регулатор за повечето електрически инструменти (ъглошлайфи / ъглошлайфи, бормашини, перфоратори, рендета, шлайфове). Много удобно нещо за модели, които нямат вграден регулатор на скоростта или системи за плавен старт, например същите бюджетни ъглошлайфи с номинална скорост на шпиндела от 11 000 об / мин. Единственото нещо, което трябва да запомните е, че с намаляване на мощността въртящият момент на вала също пада, освен това охладителната система е проектирана за номинална скорост и няма да се охлажда правилно при намалени скорости. Съществува риск от изгаряне на инструмента от прегряване
- Регулирането на мощността на осветителните лампи е незаменимо нещо, когато изключването на група лампи е неприемливо. Регулаторът ви позволява плавно да променяте яркостта на сиянието на правилното място
- Регулиране на мощността на нагревателни уреди: нагревателни елементи, поялници

Обща сума, регулаторът е подходящ, радиаторът практически не загрява при ниски мощности (до 800-900W), при по-високи мощности е желателно да се модифицира охлаждането и пистите на платката. регулаторът е евтин, препоръчва се за закупуване ...

Продуктът е предоставен за написване на рецензия от магазина. Прегледът се публикува в съответствие с клауза 18 от Правилата на сайта.

Смятам да купя +78 Добави към любими Рецензията ми хареса +54 +103

Ако домът е газифициран, готвенето на газова печка е по-удобно, а отоплението с газов котел обикновено е по-евтино от електрическия вариант. Но при липса на газ оптимизирането на потреблението на електроенергия става много важна задача. За да се реши, е необходимо да се консумира точно толкова електрическа енергия, колкото е необходимо. А това ще изисква оптимален контрол на домакинските електрически уреди и осветление. Много електрически печки, електрически нагреватели, вентилатори и др. оборудвани с вградени контроли.

Но техническите възможности на системата за управление на електрическото оборудване струват много пари. И поради тази причина най-често се купуват евтини електрически уреди с прости регулатори. След това ще разкажем на читателите за устройства, чието използване не само ще спести електроенергия, но и ще направи много електрически уреди по-удобни. Тези устройства са регулатори на мощността. Целта им е да регулират средното напрежение на товара.

Най-лесният начин да си купите димер

Те намаляват размера му и съответно консумацията на енергия. Според законите на Джаул-Ленц и Ом за електрическа верига. Ефективното регулиране на мощността на товара се осигурява от специални технически решения. И всяка верига на регулатора на мощността съдържа полупроводников ключ. Тези, които искат бързо да придобият способността за гъвкаво управление на своите електрически уреди, могат лесно да закупят обикновен регулатор на мощността. Димер е. В търговските вериги се продават различни модели на това устройство.

Такъв регулатор е много удобен в страната. Ще бъде чудесно допълнение към малък бойлер или електрическа печка с една, две горелки. Сега, по време на готвене, няма да има изгаряне и прекалено кипене. Когато купувате регулатор на мощността, не забравяйте да се уверите, че той отговаря на задачите, които трябва да бъдат решени. То трябва да е по-мощно от управляваното електрическо оборудване. Повечето димерни модели са предназначени за обслужване на жилищно осветление. Поради тази причина те основно регулират мощността до 300 вата.

Не го намерихте в магазина - направете го сами

За да закупите по-мощен модел, ще трябва да го потърсите в търговските вериги. Алтернативно решение е да видите вериги на регулатора на мощността, да направите избрания модел със собствените си ръце. За да помогнем на нашите читатели да изберат оптималната схема, ще опишем по-подробно основните характеристики на тези устройства. Контролерът на полупроводников ключ може да бъде направен

  • биполярен транзистор;
  • полеви транзистор;
  • тиристор;
  • симетричен тиристор (триак, триак).

Регулаторът на мощността, чиято верига съдържа някой от изброените полупроводникови ключове, винаги е в едно от двете състояния. Той или ограничава тока възможно най-много (разединява товара), или не предлага почти никакво съпротивление (свързва товара). Когато се задейства, съпротивлението на прехода на полупроводниковите устройства бързо се променя по величина. Всяка от неговите стойности съответства на определена електрическа мощност. Тя се отделя като топлина и се нарича динамична загуба. Колкото по-бързо работи устройството (изключва или свързва товара), толкова по-малко са динамичните загуби.

Най-бързите ключове са транзисторите. Но те се включват и изключват при всяка ненулева стойност на напрежението. Ако тези процеси протичат близо до неговата амплитудна стойност, динамичните загуби ще бъдат възможно най-големи. Конвенционалният тиристорен ключ е различен по това, че се изключва без управляващ сигнал, когато токът на натоварване преминава през нула. Въпреки че включването му става при същата амплитуда на променливото напрежение като тази на транзисторите.

Изберете триак

Поради тази причина тиристорната верига и особено регулаторът на мощността на триака е по-проста, по-икономична и по-надеждна. Особено ако се включва бързо. Регулаторът на мощността на триака, освен него, няма повече полупроводникови устройства, през които протича товарният ток. А регулаторите с останалите клавиши ще имат такива устройства като токоизправителни диоди, включително вградени. Затова препоръчваме да спрете на триаци - има схеми с тях в много справочници, популярни списания и следователно в Интернет. Лесно се намират и избират нещо приемливо.

Първият регулатор на мощността на триака KU208G се използва от много години, започвайки от 80-те години на миналия век.

Съвременни триаци в регулаторите

Остарелият дизайн на KU208G не винаги е удобен за поставяне в корпуса на регулатора. Новият модел BT136 600E, в който параметрите за превключване и настройка са приблизително еднакви, ще ви позволи да сглобите по-компактен контролер на мощността на триак. При този модел, поради своята компактност, има значително повече дизайнерски възможности, от които да избирате.

Ако регулаторът на мощността е направен самостоятелно, чиято верига е взета от произволен източник, не забравяйте да сравните максималните токове на използвания ключ и товара. За тази цел разделете мощността на натоварване на табелката на 220. За надеждна работа на регулатора на мощността на триака, а не само, получената стойност на тока трябва да бъде 0,7 от номиналната стойност на ключа, използван във веригата. Следователно за много домакински електрически уреди KU208G ще бъде доста слаб. Но може да бъде заменен с по-мощен, например BTA 12.

Този ключ със своите 12 ампера ще може надеждно да регулира натоварването до 1848 вата с кратко увеличение до 2000 вата. Сглобеният регулатор на мощността на триака на този модел например може да се използва за управление на електрическа кана. Една от тези опции е показана по-долу.

При избора на схема на регулатор на мощността

  • колекторен постояннотоков двигател,
  • универсални (също колекторни) двигатели,
  • подходящ за задвижване на електрически двигател във всяко електрическо оборудване,

Препоръчваме ви да обърнете внимание на безопасността на управлението. Осигурява се чрез галванична изолация във веригата на регулатора. Ключът е сигурно развързан от управлението, което потребителят докосва. За това се използват схемни решения с трансформатори, както и електронни устройства с оптрони. Примери за такива схеми са показани по-долу. В тези схеми контролният елемент е част от контролера.

Един ефективен, надежден и безопасен регулатор на мощността ще добави нови потребителски свойства към много от вашите електрически уреди. Остава да изберете правилното устройство, когато купувате или правите без грешки със собствените си ръце според избраната схема.

Използването на съвременни схеми, използващи прости оригинални решения, базирани на традиционната елементна база и на нови микросхеми с малък размер, прави възможно производството на компактни и лесни за използване регулатори с висока мощност. Тази статия описва няколко прости дизайна на регулатори на мощност до 5 kW, които са лесни за производство от налични части.


Електронно управление на мощносттатовари сега се използват широко в промишлеността и ежедневието заплавно регулиране на скоростта на въртене на електродвигателите, температура на нагревателите, интензивност на осветлението на помещенията с електрически лампи, настройка на необходимия заваръчен ток, регулиране на зарядния ток на акумулаторите и др. Преди това за това бяха използвани обемисти трансформатори и автотрансформатори със стъпаловидно или плавно превключване на завоите на техните намотки, работещи върху товара. Електронните регулатори са по-компактни, лесни за използване и имат ниско тегло с много по-голяма мощност. Основно изпълнителните елементи на електронните контролери за променлива мощност са: тиристор, триак и оптотиристор, последният се управлява чрез вграден в него оптрон, който елиминира галваничната връзка между управляващата верига и захранването.

Регулирането на мощността от тези елементи се основава на промяната във фазата на включване на триака във всяка полувълна на синусоидалното напрежение от управляващата верига. В резултат на това формата на напрежението върху товара е „отрязване” на полувълни на синусоида със стръмни фронтове (фиг. 1).В този случай формата на напрежението на самия регулатор на мощността има формата, показана на фиг. 2. Тази форма на вълната има широк диапазон от хармоници, които, разпространявайки се по електрическото окабеляване, могат да повлияят на електронни устройства: телевизори, компютри, аудио оборудване и др. В тази връзка RC или RLC филтри са инсталирани на мрежовите входове на такива контролери на мощността.

Фиг. 1

На практика всички произведени в момента електронни домакински устройства и компютри имат свои собствени вградени предпазители от пренапрежение, поради което смущенията от регулаторите на мощността може да не повлияят на работата на тези електронни устройства. Авторът тества различни регулатори на мощността без собствени мрежови филтри в помещения, където е инсталиран телевизор,

Фиг.2

компютър, FM приемник и DVD плейър с UMZCH Не са наблюдавани смущения на това оборудване, но това не означава, че филтрите изобщо не са необходими. Тези регулатори на мощността могат да попречат на електронното оборудване на съседите на верандата. Практическите изследвания на разпространението на смущения през електрическото окабеляване в съседни помещения с помощта на осцилоскоп показаха, че при регулиране на мощността на натоварване до 2 kW е достатъчен RC филтър, което се потвърждава от диаграми на индустриални продукти. За регулатори с по-висока мощност е необходимо да свържете LC филтър след RC филтъра,

Фиг.3

Фиг.4

Схематична диаграма на мрежовия филтър на индустриален регулатор на мощност до 4 kW тип RT-4 UHL4.2 220V-1 R30 е показана на фиг. 3,монтаж на регулатора - на фиг.4. Всяка намотка съдържа 90 навивки тел PEV-2 с диаметър 1,5 mm, навити на два слоя върху рамка, вътре в която е поставено феритно ядро ​​с пропускливост Ф600 с диаметър 8 mm. Индуктивността на бобината е 0,25 mH. Регулаторите на мощността без филтри могат да се използват в гаражи, отделни помощни помещения, вили и т.н., т.е. далеч от съседите. Ако регулаторът на мощността е отделен продукт и е предназначен за свързване на товари с различна мощност, важно е потребителите да знаят, че при една и съща позиция на копчето на регулатора, различните товари ще имат различни напрежения. Поради тази причина, преди да свържете товара, регулаторът на мощността трябва да бъде настроен на нула. Ако е необходимо, можете да контролирате напрежението на товара с отделен или вграден волтметър.

В интернет и електрическите списания има много различни схеми на електронни регулатори на мощността на товара с почти същите функции, но има и други схемни решения, напр.регулатори без смущения. Тези регулатори издават изблици на синусоидални токове, чиято продължителност се регулира от мощността в товара. Веригите на такива регулатори са сравнително сложни и могат да се използват в някои специални случаи. Използването на такива регулатори в индустрията не е срещано. По-голямата част от регулаторите на мощността са изградени на принципа на регулиране на фазовия ток в товара. Основната разлика е в схемите за управление на тиристори и триаци. Силовата част е практически три варианта: тиристор в диагонала на диодния мост, два антипаралелни тиристора и триак. Контролните вериги са различни опции, базирани на транзистори, микросхеми, динистори, газоразрядни устройства, еднопреходни транзистори и др., Някои от които са дадени в [1-6]. Такива схеми съдържат много детайли, сравнително трудни са за производство и настройка.

Тиристорни регулатори

Най-простият и най-широко използван регулатор на мощността беше тиристорен регулатор, включен в диагонала на диоден мост и с проста верига за управление (фиг. 5). Принципът на работа на този регулатор е много прост, докато кондензаторът C2 се зарежда през R2 и R4, тиристорът е заключен, когато се достигне напрежението на задействане на C2, тиристорът се отваря и предава ток към товара, а C2 бързо изхвърля през ниско

Фиг. 5 регулатор на мощността на тиристор

съпротивление на отворен тиристор. Когато синусоидалното мрежово напрежение премине през нулата, тиристорът е заключен и чака ново увеличение на напрежението на C2.Колкото повече време C2 се зарежда, толкова по-малко време тиристорът е в отворено състояние и толкова по-малък е токът в товара. Колкото по-малка е стойността на R4, толкова по-бързо C2 се зарежда и повече ток преминава към товара. Предимството на тази схема е, че независимо от параметрите на добър тиристор, положителните и отрицателните токови импулси в товара винаги са симетрични, както и наличието само на един тиристор, който, когато се появи, беше в недостиг. Недостатъкът е наличието на четири мощни диода, което заедно с тиристора и охладителите значително увеличава размерите на регулатора. По-компактни и два пъти по-мощни са регулаторите на мощността, базирани на антипаралелни тиристори. На два тиристора KU202N с проста верига за управление се получава регулатор на мощността на натоварване до 4 kW, който се използва от автора дълго време в нагревател с повишена мощност.

Принципна схема на такъв регулатор с мрежов филтър е показана на фиг.6. Недостатъкът на такива схеми е асиметрията на положителните и отрицателните токови импулси в товара с разпределение на параметрите на тиристора.

Фиг.6

Асиметрията се проявява в началния етап на отваряне на тиристора. За нагреватели и електрически инструменти с колекторни двигатели тази асиметрия не играе практическа роля и когато яркостта им намалее, осветителните устройства започват да мигат, тъй като импулсите с някаква полярност изчезват напълно. За отстраняване на този недостатък е необходимо да се изберат тиристори с еднакви параметри за ток на отваряне и ток на задържане на тиристори от технологичен източник на постоянен ток при съответния товар или чрез избор на втори тиристор за липса на мигане на лампата при минимално нагряване на спиралата.

Един от видовете тиристори са оптотиристорите, за управлението на които с антипаралелна връзка може да се приложи принципът на управление на схемата на фиг. 5с разделяне на положителни и отрицателни управляващи импулси с помощта на диоди или динистори.

Практическа принципна диаграма на такъв регулатор на мощност на натоварване до 5 kW е показана на фиг. 7.Този регулатор се използва от автора за регулиране на заваръчния ток и режимите на работа на други мощни електрически устройства. Регулаторът на мощността е снабден с индикатор за напрежение на стрелката върху товара, което увеличава удобството при работата му. На фиг.8вижда се стрелков индикатор (поз. 1), върху който са залепени частите на неговия токоизправител и филтър. Регулаторът няма защита от пренапрежение, тъй като се използва или в страната, или в гаража. Ако е необходимо, можете да приложите филтър в него, чиято схема е показана на фиг.3.

Фиг. 7, схема на регулатора на мощността на оптотиристори

Фиг.8

Триак регулатори

От особен интерес са съвременните схеми на регулатори на мощността, базирани на триаци. Традиционните вериги за управление на триак съдържат относително много части, както може ясно да се види на платката на индустриалния регулатор, показана на Фигура 4.Например микрочипKR1167KP1B подава управляващи импулси към управляващия електрод на триака, показан на осцилограмата (фиг. 9).Схематична диаграма на регулатор на мощността, използващ тази микросхема, която е често срещана сред електротехниците в Запорожие, е показана на фиг. 10. Този регулатор на мощността без радиатор за VS1 може да управлява товари до 200 W

Фиг.9

(фиг. 11), и с радиатор с площ най-малко 100 cm 2 - до 2 kW. Оказа се, че тази схема може да бъде допълнително опростена без загуба на качество. Опростена схема на регулатора с тази микросхема е показана на фиг. 12.Когато се използват обслужваеми части, тези вериги не изискват настройка.

Фиг. 10, схема на регулатора на мощността на триаци

При производството на регулатори за нощни лампи се оказа, че някои триаци и микросхеми имат дефекти, които влияят на симетрията на импулсите и съответно на равномерността на регулиране на светенето на лампите и дори водят до тях

Фиг.11

мига. Презапояването на части върху печатна платка е неприятна процедура и води до нейната повреда. В тази връзка е направена тестова платка по схемата на фиг. 10(без R1 и C1) с гнездо за едноредова микросхема, което реши тези проблеми. Към контакти 1-2 на печатната платка, спойка регулатора

Ориз. 12

подстригващ резистор R5. Като товар е свързана лампа с нажежаема жичка. Преди да инсталирате части за тестване, платката трябва да бъде изключена от електрическата мрежа.

На базата на схемата на фиг. 11 е изработен преносим технологичен контролер за различни видове работа. Монтажът на частите е показан на снимкатав началото на статията (долната корица е премахната). Веригата е сглобена в алуминиев корпус, който служи и като триак охладител, изолиран от корпуса със слюдено уплътнение и изолираща специална шайба. След фиксиране на триака е задължително да се провери съпротивлението на изолацията между неговия анод и корпуса, което трябва да бъде най-малко 1 MΩ.

В заключение трябва да се отбележи, че регулаторите за мощност на товара, сглобени по схемите на фиг. 6 и фиг. 10, тествани при дългосрочна експлоатация, са най-оптималните по отношение на надеждност, компактност, простота на частите, монтаж и пускане в експлоатация. С малко разпространение на параметрите на тиристора и асиметрия на параметрите на триака, тези регулатори могат да работят на всички видове товари с подходяща мощност, с изключение на осветителни устройства. Отклонението на резисторите и кондензаторите от посочените в диаграмите с 10 ... 20% не влияе на работата на регулаторите. Дадените схеми за управление могат да работят и с по-мощни тиристори и триаци в регулатори на мощност до 5 kW. Регулаторът на мощността по схемата на фиг. 12 се препоръчва за осветителни тела до 100 W без радиатор. Работата на този регулатор за други видове товари не е тествана, но вероятно не трябва да бъде по-лоша от регулатора, сглобен съгласно схемата на фиг. 10 .

А.Н. Журенков

Литература

1. Золотарев С. Регулатор на мощността // Радио. -1989. - № 11.

2. Карапетянц В. Подобряване на регулатора на мощността // Радио. - 1986. -№11.

3. Леонтиев А., Лукаш С. Регулатор на напрежение с импулсно-фазов контрол // Радио -1992. - № 9.

4. Бирюков С. Двуканален триак контролер // Радио. - 2000. - № 2.

5 . Зорин С. Регулатор на мощността // Радио. -2000. - № 8 .

6. Журенков А. Сешоар с електронно управление на мощността // Elektrik. - 2009. - № 1-2.

7. Журенков А. Нагревател с повишена мощност // Elektrik. - 2009. - № 9.