Ventily 

Regulátor napětí pro topné těleso 2 okruh 5 kW. Elektronické regulátory výkonu zátěže

Článek popisuje, jak funguje tyristorový regulátor výkonu, jehož schéma bude uvedeno níže

V každodenním životě je velmi často potřeba regulovat výkon domácích spotřebičů, jako jsou elektrické sporáky, páječky, kotle a topná tělesa, v dopravě - otáčky motoru atd. Nejjednodušší amatérský rádiový design přichází na záchranu - regulátor výkonu na tyristoru. Sestavení takového zařízení nebude obtížné, může se stát úplně prvním domácím zařízením, které bude plnit funkci nastavení teploty hrotu páječky začínajícího radioamatéra. Stojí za zmínku, že hotové pájecí stanice s regulací teploty a dalšími pěknými funkcemi jsou o řád dražší než jednoduchá páječka. Minimální sada dílů umožňuje sestavit jednoduchý tyristorový regulátor výkonu pro montáž na stěnu.

Pro vaši informaci, povrchová montáž je způsob montáže radioelektronických součástek bez použití desky s plošnými spoji a při dobré zručnosti umožňuje rychle sestavit elektronická zařízení střední složitosti.

Můžete si také objednat tyristorový regulátor a pro ty, kteří na to chtějí přijít sami, bude níže uvedeno schéma a bude vysvětlen princip fungování.

Mimochodem, jedná se o jednofázový tyristorový regulátor výkonu. Takové zařízení lze použít k ovládání výkonu nebo rychlosti. Nejprve to však musíme pochopit, protože to nám umožní pochopit, pro jaké zatížení je lepší použít takový regulátor.

Jak funguje tyristor?

Tyristor je řízené polovodičové zařízení schopné vést proud v jednom směru. Slovo „řízené“ bylo použito z nějakého důvodu, protože s jeho pomocí, na rozdíl od diody, která také vede proud pouze do jednoho pólu, můžete vybrat okamžik, kdy tyristor začne vést proud. Tyristor má tři výstupy:

  • Anoda.
  • Katoda.
  • Řídicí elektroda.

Aby začal tyristorem procházet proud, musí být splněny následující podmínky: součástka musí být v obvodu, který je pod napětím a na řídicí elektrodu musí být přiveden krátkodobý impuls. Na rozdíl od tranzistoru nevyžaduje ovládání tyristoru držení řídicího signálu. Tím nuance nekončí: tyristor lze uzavřít pouze přerušením proudu v obvodu nebo vytvořením reverzního napětí anoda-katoda. To znamená, že použití tyristoru ve stejnosměrných obvodech je velmi specifické a často nerozumné, ale ve střídavých obvodech, například v zařízení, jako je tyristorový regulátor výkonu, je obvod konstruován tak, že je zajištěna podmínka pro sepnutí . Každá půlvlna uzavře příslušný tyristor.

S největší pravděpodobností nerozumíte všemu? Nezoufejte - níže bude podrobně popsán proces provozu hotového zařízení.

Rozsah použití tyristorových regulátorů

V jakých obvodech je efektivní použít tyristorový regulátor výkonu? Okruh umožňuje dokonale regulovat výkon topných zařízení, to znamená ovlivnit aktivní zatížení. Při práci s vysoce indukční zátěží nemusí tyristory jednoduše sepnout, což může vést k poruše regulátoru.

Je možné mít motor?

Myslím, že mnoho čtenářů vidělo nebo používalo vrtačky, úhlové brusky, kterým se lidově říká „brusky“ a další elektrické nářadí. Možná jste si všimli, že počet otáček závisí na hloubce stisku spouštěcího tlačítka zařízení. Právě v tomto prvku je zabudován tyristorový regulátor výkonu (jehož schéma je uvedeno níže), pomocí kterého se mění počet otáček.

Poznámka! Tyristorový regulátor nemůže měnit otáčky asynchronních motorů. Napětí je tedy regulováno na komutátorových motorech vybavených kartáčovou sestavou.

Schéma jednoho a dvou tyristorů

Typický obvod pro sestavení tyristorového regulátoru výkonu vlastníma rukama je znázorněn na obrázku níže.

Výstupní napětí tohoto obvodu je od 15 do 215 voltů, v případě použití uvedených tyristorů instalovaných na chladičích je výkon cca 1 kW. Mimochodem, spínač s ovládáním jasu světla je vyroben podle podobného schématu.

Pokud nepotřebujete plně regulovat napětí a stačí vám získat výstup 110 až 220 voltů, použijte toto schéma, které ukazuje půlvlnný regulátor výkonu na tyristoru.

Jak to funguje?

Níže popsané informace platí pro většinu schémat. Písmenná označení budou brána v souladu s prvním obvodem tyristorového regulátoru

Výkon mění i tyristorový regulátor výkonu, jehož princip činnosti je založen na fázovém řízení hodnoty napětí. Tento princip spočívá v tom, že za normálních podmínek je zátěž ovlivňována střídavým napětím domácí sítě, měnícím se podle sinusového zákona. Výše, při popisu principu činnosti tyristoru, bylo řečeno, že každý tyristor pracuje v jednom směru, to znamená, že řídí svou vlastní půlvlnu ze sinusovky. Co to znamená?

Pokud pravidelně připojujete zátěž pomocí tyristoru v přesně definovaném okamžiku, hodnota efektivního napětí bude nižší, protože část napětí (efektivní hodnota, která „padne“ na zátěž) bude menší než síťové napětí. Tento jev je znázorněn v grafu.

Stínovaná oblast je oblast stresu, která je pod zatížením. Písmeno „a“ na vodorovné ose označuje moment otevření tyristoru. Když skončí kladná půlvlna a začíná období se zápornou půlvlnou, sepne se jeden z tyristorů a ve stejný okamžik se otevře druhý tyristor.

Pojďme zjistit, jak funguje náš specifický tyristorový regulátor výkonu

Schéma jedna

Předem stanovíme, že místo slov „pozitivní“ a „negativní“ se bude používat „první“ a „druhá“ (půlvlna).

Když tedy na náš obvod začne působit první půlvlna, začnou se nabíjet kondenzátory C1 a C2. Jejich rychlost nabíjení je omezena potenciometrem R5. tento prvek je proměnný a s jeho pomocí se nastavuje výstupní napětí. Když se na kondenzátoru C1 objeví napětí potřebné k otevření dinistoru VS3, dinistor se otevře a protéká jím proud, pomocí kterého se otevře tyristor VS1. Okamžikem poruchy dinistoru je bod „a“ na grafu uvedeném v předchozí části článku. Když hodnota napětí projde nulou a obvod je pod druhou půlvlnou, tyristor VS1 se sepne a proces se znovu opakuje, pouze pro druhý dinistor, tyristor a kondenzátor. Rezistory R3 a R3 slouží k řízení a R1 a R2 k tepelné stabilizaci obvodu.

Princip činnosti druhého obvodu je podobný, ale řídí pouze jednu z půlvln střídavého napětí. Nyní, když znáte princip činnosti a obvod, můžete sestavit nebo opravit tyristorový regulátor výkonu vlastníma rukama.

Použití regulátoru v každodenním životě a bezpečnostní opatření

Je třeba říci, že tento obvod nezajišťuje galvanické oddělení od sítě, takže hrozí nebezpečí úrazu elektrickým proudem. To znamená, že byste se neměli dotýkat prvků regulátoru rukama. Musí být použito izolované pouzdro. Design svého zařízení byste měli navrhnout tak, abyste jej pokud možno schovali do nastavitelného zařízení a našli v pouzdře volné místo. Pokud je nastavitelné zařízení umístěno trvale, pak má obecně smysl jej připojit přes spínač se stmívačem. Toto řešení částečně ochrání před úrazem elektrickým proudem, eliminuje nutnost hledání vhodného krytu, má atraktivní vzhled a je vyráběno průmyslovou metodou.

Polovodičové zařízení, které má 5 p-n přechodů a je schopné propouštět proud v propustném a zpětném směru, se nazývá triak. Vzhledem k nemožnosti provozu při vysokých frekvencích střídavého proudu, vysoké citlivosti na elektromagnetické rušení a značnému vývinu tepla při spínání velkých zátěží nejsou v současné době široce používány ve vysoce výkonných průmyslových instalacích.

Tam jsou úspěšně nahrazeny obvody na bázi tyristorů a IGBT tranzistorů. Ale kompaktní rozměry zařízení a jeho odolnost v kombinaci s nízkou cenou a jednoduchostí řídicího obvodu umožnily jejich použití v oblastech, kde výše uvedené nevýhody nejsou významné.

Dnes lze triakové obvody nalézt v mnoha domácích spotřebičích od vysoušečů vlasů po vysavače, ruční elektrické nářadí a elektrická topná zařízení – kde je vyžadováno plynulé nastavení výkonu.

Princip činnosti

Regulátor výkonu na triaku funguje jako elektronický klíč, periodicky se otevírá a zavírá při frekvenci určené řídicím obvodem. Když je triak odemčen, prochází částí půlvlny síťového napětí, což znamená, že spotřebitel přijímá pouze část jmenovitého výkonu.

Udělej si sám

Dnes není nabídka triakových regulátorů v prodeji příliš velká. A přestože jsou ceny takových zařízení nízké, často nesplňují požadavky spotřebitelů. Z tohoto důvodu se budeme zabývat několika základními obvody regulátorů, jejich účelem a použitou základnou prvků.

Schéma zařízení

Nejjednodušší verze obvodu, navržená pro práci s jakýmkoli zatížením. Jsou použity tradiční elektronické součástky, princip řízení je fázově pulzní.

Hlavní komponenty:

  • triak VD4, 10 A, 400 V;
  • dinistor VD3, prahová hodnota otevření 32 V;
  • potenciometr R2.

Proud procházející potenciometrem R2 a odporem R3 každou půlvlnou nabíjí kondenzátor C1. Když napětí na deskách kondenzátoru dosáhne 32 V, otevře se dinistor VD3 a C1 se začne vybíjet přes R4 a VD3 k řídicí svorce triaku VD4, která se otevře, aby umožnil proudění proudu do zátěže.

Doba otevření je regulována volbou prahového napětí VD3 (konstantní hodnota) a odporu R2. Výkon v zátěži je přímo úměrný hodnotě odporu potenciometru R2.

Přídavný obvod diod VD1 a VD2 a odporu R1 je volitelný a slouží k zajištění plynulého a přesného nastavení výstupního výkonu. Proud procházející VD3 je omezen rezistorem R4. Tím se dosáhne trvání pulzu potřebného k otevření VD4. Pojistka Pr.1 chrání obvod před zkratovými proudy.

Charakteristickým rysem obvodu je, že dinistor se otevírá pod stejným úhlem v každé půlvlně síťového napětí. V důsledku toho se proud neupraví a je možné připojit indukční zátěž, například transformátor.

Triaky je třeba volit podle velikosti zátěže, na základě výpočtu 1 A = 200 W.

Použité prvky:

  • Dinistor DB3;
  • Triak TS106-10-4, VT136-600 nebo jiné, požadovaný jmenovitý proud je 4-12A.
  • Diody VD1, VD2 typ 1N4007;
  • Odpory R1100 kOhm, R3 1 kOhm, R4 270 Ohm, R5 1,6 kOhm, potenciometr R2 100 kOhm;
  • C1 0,47 µF (provozní napětí od 250 V).

Všimněte si, že schéma je nejběžnější, s malými obměnami. Například dinistor lze nahradit diodovým můstkem nebo paralelně s triakem instalovat RC obvod potlačující rušení.

Modernější obvod je takový, který řídí triak z mikrokontroléru - PIC, AVR nebo jiných. Tento obvod poskytuje přesnější regulaci napětí a proudu v zátěžovém obvodu, ale je také složitější na implementaci.


 Obvod regulátoru výkonu triaku

Shromáždění

Regulátor výkonu je nutné sestavit v následujícím pořadí:

  1. Určete parametry zařízení, na kterém bude vyvíjené zařízení fungovat. Mezi parametry patří: počet fází (1 nebo 3), potřeba přesného nastavení výstupního výkonu, vstupní napětí ve voltech a jmenovitý proud v ampérech.
  2. Vyberte typ zařízení (analogové nebo digitální), vyberte prvky podle výkonu zátěže. Své řešení si můžete ověřit v některém z programů pro modelování elektrických obvodů - Electronics Workbench, CircuitMaker nebo jejich online analogech EasyEDA, CircuitSims nebo libovolném jiném dle vašeho výběru.
  3. Vypočítejte rozptyl tepla pomocí následujícího vzorce: úbytek napětí na triaku (asi 2 V) vynásobený jmenovitým proudem v ampérech. Přesné hodnoty úbytku napětí v otevřeném stavu a jmenovitého průtoku proudu jsou uvedeny v charakteristice triaku. Získáme ztrátový výkon ve wattech. Radiátor vybírejte podle vypočteného výkonu.
  4. Kupte si potřebné elektronické součástky, radiátor a deska plošných spojů.
  5. Rozložte kontaktní dráhy na desku a připravte místa pro instalaci prvků. Zajistěte montáž na desku pro triak a radiátor.
  6. Nainstalujte prvky na desku pomocí pájení. Pokud není možné připravit plošný spoj, pak lze pro připojení součástek pomocí krátkých vodičů použít povrchovou montáž. Při montáži věnujte zvláštní pozornost polaritě připojení diod a triaku. Pokud na nich nejsou žádné značky kolíků, existují „oblouky“.
  7. Zkontrolujte sestavený obvod pomocí multimetru v režimu odporu. Výsledný produkt musí odpovídat původnímu návrhu.
  8. Bezpečně připevněte triak k chladiči. Nezapomeňte mezi triak a radiátor položit izolační těsnění pro přenos tepla. Upevňovací šroub je bezpečně izolován.
  9. Umístěte sestavený obvod v plastovém pouzdře.
  10. Pamatujte, že na svorkách prvků Je přítomno nebezpečné napětí.
  11. Otočte potenciometr na minimum a proveďte zkušební provoz. Změřte napětí na výstupu regulátoru multimetrem. Plynulým otáčením knoflíku potenciometru sledujte změnu výstupního napětí.
  12. Pokud je výsledek uspokojivý, můžete připojit zátěž k výstupu regulátoru. V opačném případě je nutné provést úpravy výkonu.

 Triakový výkonový radiátor

Nastavení výkonu

Řízení výkonu je řízeno potenciometrem, přes který se nabíjí kondenzátor a obvod vybíjení kondenzátoru. Pokud jsou parametry výstupního výkonu nevyhovující, měli byste zvolit hodnotu odporu ve vybíjecím obvodu a pokud je rozsah nastavení výkonu malý, hodnotu potenciometru.

  • prodloužit životnost lampy, upravit osvětlení nebo teplotu páječky Pomůže jednoduchý a levný regulátor pomocí triaků.
  • vyberte typ obvodu a parametry součástky podle plánovaného zatížení.
  • pečlivě to vypracujte obvodová řešení.
  • buďte opatrní při sestavování obvodu, dodržujte polaritu polovodičových součástek.
  • nezapomeňte, že elektrický proud existuje ve všech prvcích obvodu a to je pro lidi smrtelné.

Vítám každého, kdo se zastavil. Recenze se zaměří, jak už asi tušíte, na velmi užitečný regulátor/stmívač výkonu, dimenzovaný na 2000W a umožňující nastavit výstupní výkon různých zařízení. Adaptér je velmi užitečný v každodenním životě, má spoustu aplikací, takže pokud by měl někdo zájem, jste vítáni pod kočkou...
Upd, přidal pár testů s vyšší zátěží

Obecná forma:


Stručné technické vlastnosti:
- Maximální výkon – 2000W
- Napájecí napětí – 50-220V
- Bydlení - ne
- Rozměry - 52mm*50mm*30mm
- Hmotnost - 41g

Rozměry:

Regulátor výkonu/stmívač se dodává ve standardním sáčku a má malé rozměry. Zde je srovnání s tisícdolarovou bankovkou a krabičkou zápalek:




Vzhled:

Regulátor má pouze jeden pracovní prvek, který umožňuje více či méně měnit výstupní výkon:


Počet dílů je malý, pájení je dobré, tavidlo bylo smyto:


Pro připojení k síti/zařízením je na desce připájena svorkovnice s ochrannými stranami:


Zapojení je jednoduché: dvě levé svorky (IN) pro připojení k síti 220V, dvě pravé svorky (OUT) pro připojení zátěže.
Zařízení bohužel nemá žádné pouzdro, proto buďte opatrní při používání v této podobě!

Testování:

Jako příklad si zkusme regulovat výkon páječky EPCN-40 s výkonem 40W:


Parametry budeme sledovat domácím wattmetrem:


V nominálním režimu spotřebovává páječka asi 39W:


Minimální možný výkon s tímto regulátorem byl 10W:


Maximální možný výkon přes regulátor je 38W:


Rozdíl 1-2W lze vyrovnat ztrátami v přídavných vodičích a různým vstupním napětím, tzn. Když je regulátor nastaven na MAX, výstupní výkon je téměř neomezený.
Mnoho lidí se bude ptát, proč měnit výkon páječky. Moje odpověď je minimalizovat vyhoření spropitného. S mnohem menší velikostí hrotu nebo vysokým výkonem páječky, pokud je ponechána v „pohotovostním“ režimu po dlouhou dobu, hrot „shoří“. Pokud neustále vypínáte napájení páječky, budete muset několik minut počkat, než se znovu zahřeje na požadovanou teplotu. Souhlas - není to příliš pohodlné. Tento regulátor zase jen mírně snižuje teplotu a v případě potřeby, aby parametry páječky byly nominální, bude trvat mnohem méně času než při plném ohřevu. Zároveň je opotřebení hrotu malé, na nominální teplotu se zahřeje za půl minuty. Na obrázku níže je výkon nastaven na cca 30W:


Na přání čtenářů přidávám malý test s výkonnější zátěží, kterou je horkovzdušná pistole KLT-3A. Na výstup regulátoru byl připojen podomácku vyrobený wattmetr.
Při zátěži 700W (jezdec regulátoru je nastaven na MAX) je triakový radiátor teplý, za 5 minut se zahřeje na 35°C:


V tomto režimu může pracovat dlouhou dobu. Ve druhém režimu horkovzdušné pistole (ovládací posuvník na MAX) dosáhla teplota za minutu 50°C. Výkon byl asi 1350 W:


S takovým výkonem tento chladič na dlouhodobý provoz nestačí, je nutné přidělat masivnější chladič nebo aktivní chlazení (chladič). Dle mého názoru do 800-900W můžete regulátor používat „tak jak je“, při vyšších výkonech a dlouhodobých provozních režimech je potřeba upravit chlazení!
Několik dalších příkladů, regulátor je nastaven do střední polohy:


Mírně nadprůměrné:


Velmi časté aplikace regulátoru:
- Změna otáček komutátorových motorů:
Vhodné jako regulátor rozpočtu pro většinu elektrického nářadí (úhlové brusky, vrtačky, příklepové vrtačky, hoblíky, brusky). Velmi pohodlná věc pro modely, které nemají vestavěný regulátor otáček nebo systémy měkkého startu, například stejné rozpočtové úhlové brusky s nominální rychlostí vřetena 11 000 ot / min. Jediné, co si musíte zapamatovat, je, že s klesajícím výkonem klesá i točivý moment na hřídeli, navíc chladicí systém je navržen pro jmenovité otáčky a při snížených otáčkách nebude správně chladit. Hrozí nebezpečí popálení přístroje v důsledku přehřátí
- Úprava výkonu osvětlovacích svítilen je nenahraditelná věc, kdy je zhasínání určité skupiny svítilen nepřijatelné. Regulátor umožňuje plynule měnit jas záře na správném místě
- Nastavení výkonu topných zařízení: topná tělesa, páječky

Celkový, regulátor je dobrý, radiátor při malých výkonech (do 800-900W) prakticky netopí, při vyšších výkonech je vhodné zlepšit chlazení a stopy na desce. Regulátor je levný, doporučuji ke koupi...

Produkt byl poskytnut k napsání recenze obchodem. Recenze byla zveřejněna v souladu s článkem 18 Pravidel webu.

Mám v plánu koupit +78 Přidat k oblíbeným Recenze se mi líbila +54 +103

Pokud máte doma plyn, je výhodnější vařit na plynovém sporáku a vytápění plynovým kotlem je obvykle levnější než elektrická varianta. Ale při absenci plynu se optimalizace spotřeby elektřiny stává velmi důležitým úkolem. Chcete-li to vyřešit, musíte spotřebovat přesně tolik elektrické energie, kolik je potřeba. To vyžaduje optimální ovládání domácích spotřebičů a osvětlení. Mnoho elektrických sporáků, elektrických ohřívačů, ventilátorů atd. vybavena vestavěnými regulátory.

Technické možnosti řídicího systému elektrických zařízení ale stojí nemalé peníze. A z tohoto důvodu se nejčastěji nakupují levné elektrospotřebiče s jednoduchými regulátory. Dále čtenářům řekneme o zařízeních, jejichž použití nejen ušetří energii, ale také usnadní mnoho elektrických spotřebičů. Tato zařízení jsou regulátory výkonu. Jejich účelem je regulovat průměrné napětí na zátěži.

Nejjednodušší způsob je koupit stmívač

Zmenšují jeho velikost a tím i spotřebu energie. Podle Joule-Lenzových a Ohmových zákonů pro elektrický obvod. Efektivní řízení výkonu zátěže je zajištěno speciálními technickými řešeními. A každý obvod regulátoru výkonu obsahuje polovodičový spínač. Každý, kdo chce rychle získat možnost flexibilně ovládat své elektrospotřebiče, si snadno pořídí jednoduchý regulátor výkonu. Je to stmívač. V maloobchodních řetězcích se prodávají různé modely tohoto zařízení.

Takový regulátor je v zemi velmi pohodlný. Bude skvělým doplňkem malého bojleru nebo jedno- či dvouplotýnkového elektrického sporáku. Nyní během vaření nedochází k připalování a přílišnému varu. Při nákupu regulátoru výkonu se ujistěte, že vyhovuje řešeným úkolům. Musí být výkonnější než ovládaná elektrická zařízení. Většina modelů stmívačů je určena pro servis osvětlení bytu. Z tohoto důvodu regulují především výkon do 300W.

Nenašel jsem to v obchodě - udělejte to sami

Pro pořízení výkonnějšího modelu jej budete muset hledat v obchodních řetězcích. Alternativním řešením je zobrazení schémat regulátoru výkonu a zhotovení vybraného modelu sami. Abychom našim čtenářům pomohli vybrat optimální obvod, popíšeme podrobněji hlavní vlastnosti těchto zařízení. Regulátor na polovodičovém spínači lze vyrobit pomocí

  • bipolární tranzistor;
  • tranzistor s efektem pole;
  • tyristor;
  • symetrický tyristor (triak, triak).

Regulátor výkonu, jehož obvod obsahuje některý z uvedených polovodičových spínačů, je vždy v jednom ze dvou stavů. Buď maximálně omezuje proud (odpojuje zátěž), ​​nebo neklade téměř žádný odpor (připojuje zátěž). Při spuštění se přechodový odpor polovodičových součástek rychle mění na hodnotě. Každá hodnota odpovídá určitému elektrickému výkonu. Uvolňuje se jako teplo a nazývá se dynamické ztráty. Čím rychleji zařízení pracuje (odpojuje nebo připojuje zátěž), ​​tím nižší jsou dynamické ztráty.

Nejrychlejší spínače jsou tranzistory. Ale zapínají a vypínají se při jakékoli nenulové hodnotě napětí. Pokud se tyto procesy vyskytnou v blízkosti jeho amplitudy, budou dynamické ztráty co největší. Konvenční tyristorový spínač se liší tím, že se vypne bez řídicího signálu, když zátěžový proud prochází nulou. I když je zapnuto se stejnou amplitudou střídavého napětí jako u tranzistorů.

Vyberte triak

Z tohoto důvodu se tyristorový obvod a zejména triakový regulátor výkonu ukazuje jako jednodušší, ekonomičtější a spolehlivější. Zvláště pokud se rychle zapne. Regulátor výkonu na triaku kromě něj již nemá žádné polovodičové prvky, kterými protéká zátěžový proud. A regulátory s jinými spínači a takovými zařízeními určitě budou mít usměrňovací diody, včetně zabudovaných. Proto doporučujeme zaměřit se na triaky - obvody s nimi jsou v mnoha příručkách, populárních časopisech a následně i na internetu. Snadno se najdou a vyberou něco přijatelného.

První regulátor výkonu na bázi triaku KU208G se používá již řadu let, počínaje 80. lety minulého století.

Moderní triaky v regulátorech

Zastaralý design KU208G není vždy vhodný pro umístění do těla regulátoru. Nový model BT136 600E, který má přibližně stejné spínací a nastavovací parametry, vám umožní sestavit kompaktnější triakový regulátor výkonu. U tohoto modelu je díky kompaktním rozměrům podstatně více možností provedení, ze kterých lze vybírat.

Pokud si vyrobíte vlastní regulátor výkonu, jehož schéma je převzato z jakéhokoli zdroje, nezapomeňte porovnat maximální proudy použitého spínače a zátěže. Pro tyto účely vydělte jmenovitý výkon zátěže číslem 220. Pro spolehlivou činnost regulátoru výkonu na triaku a nejen výsledná hodnota proudu musí být 0,7 od jmenovité hodnoty přepínače použitého v obvodu. Proto bude pro mnoho domácích elektrických spotřebičů KU208G spíše slabý. Dá se ale vyměnit za výkonnější, třeba VTA 12.

Tento klíč se svými 12 ampéry bude schopen spolehlivě regulovat zátěž až do 1848 W s krátkým nárůstem na 2000 W. Sestaveným regulátorem výkonu na triaku tohoto modelu lze například ovládat rychlovarnou konvici. Jedna taková možnost je uvedena níže.

Při výběru obvodu regulátoru výkonu

  • komutátorový stejnosměrný motor,
  • univerzální (také komutátorové) motory,
  • vhodné pro ovládání elektromotoru v jakémkoliv elektrickém zařízení,

Doporučujeme dbát na bezpečnost ovládání. Je zajištěno galvanickým oddělením v obvodu regulátoru. Klíč se spolehlivě uvolní z ovládacího prvku, kterého se uživatel dotkne. K tomuto účelu se používají obvodová řešení s transformátory a také optočlenová elektronická zařízení. Příklady takových schémat jsou uvedeny níže. V těchto schématech je ovládací prvek součástí ovladače.

Účinný, spolehlivý a bezpečný regulátor výkonu přidá nové spotřebitelské vlastnosti mnoha vašim elektrickým spotřebičům. Zbývá vám správná volba zařízení při nákupu nebo bez chyb vlastními rukama podle zvoleného schématu.

Použití moderní obvodové technologie využívající jednoduchá originální řešení na tradiční bázi prvků a na nových malých mikroobvodech nám umožňuje vyrábět kompaktní a snadno použitelné regulátory s vysokým výkonem. Tento článek popisuje několik jednoduchých návrhů regulátorů výkonu zátěže do 5 kW, které lze snadno vyrobit z dostupných dílů.


Elektronické regulátory výkonuzátěže jsou v současné době široce používány v průmyslu a každodenním životě proplynulá regulace rychlosti otáčení elektromotorů, teplota topných zařízení, intenzita osvětlení místnosti elektrickými lampami, nastavení požadovaného svařovacího proudu, úprava nabíjecího proudu akumulátorů atd. Dříve se k tomu používaly objemné transformátory a autotransformátory se stupňovitým nebo plynulým spínáním závitů jejich vinutí pracujících na zátěži. Elektronické regulátory jsou kompaktnější, snadno se používají a mají nízkou hmotnost s výrazně vyšším výkonem. Výkonnými prvky elektronických regulátorů střídavého výkonu jsou v zásadě: tyristor, triak a optotyristor, který je řízen přes optočlen v něm zabudovaný, čímž odpadá galvanické spojení mezi řídicím obvodem a napájecí sítí.

Regulace výkonu těmito prvky je založena na změně spínací fáze triaku v každé půlvlně sinusového napětí řídicím obvodem. V důsledku toho je průběh napětí na zátěži „řez“ půlvlnami sinusoidy se strmými čely (obr. 1).V tomto případě má průběh napětí na samotném výkonovém regulátoru tvar znázorněný na obr. 2. Obr. Tato forma signálu má široký rozsah harmonických, které se šíří elektrickými rozvody a mohou rušit elektronická zařízení: televizory, počítače, zařízení pro reprodukci zvuku atd. V tomto ohledu jsou na síťových vstupech takových regulátorů výkonu instalovány RC nebo RLC filtry.

Obr. 1

V praxi mají všechna v současnosti vyráběná elektronická zařízení pro domácnost a počítače vlastní vestavěné síťové filtry, díky nimž rušení od regulátorů výkonu nemusí mít vliv na provoz těchto elektronických zařízení. Autor testoval různé regulátory výkonu bez vlastních síťových filtrů v místnostech, kde je TV,

Obr.2

Počítač, FM přijímač a DVD přehrávač s UMZCH Na tomto zařízení nebylo pozorováno žádné rušení, ale to neznamená, že filtry nejsou vůbec potřeba. Tyto regulátory výkonu mohou rušit elektronické zařízení sousedů ve vchodu. Praktické studie šíření rušení po elektrických rozvodech v přilehlých místnostech pomocí osciloskopu ukázaly, že při regulaci výkonu zátěže do 2 kW postačí RC filtr, což potvrzují schémata zapojení průmyslových výrobků. U regulátorů vyšších výkonů je nutné za RC filtr zapojit LC filtr,

Obr.3

Obr.4

Schéma síťového filtru pro průmyslový regulátor výkonu do 4 kW typu RT-4 UHL4.2 220V-1 P30 je na obr. 3, Obr.instalace regulátoru - na obr. 4. Každá cívka obsahuje 90 závitů drátu PEV-2 o průměru 1,5 mm, navinutých ve dvou vrstvách na rámu, uvnitř kterého je feritové jádro s propustností F600 o průměru 8 mm. Indukčnost cívky je 0,25 mH. Regulátory výkonu bez filtrů lze použít v garážích, jednotlivých technických místnostech, chatách apod., tedy mimo dosah sousedů. Pokud je regulátor výkonu samostatný produkt a je určen k připojení zátěží různého výkonu, je důležité, aby uživatelé věděli, že při stejné poloze knoflíku regulátoru budou mít různé zátěže různá napětí. Z tohoto důvodu musí být regulátor výkonu před připojením zátěže nastaven na nulu. V případě potřeby můžete ovládat napětí na zátěži pomocí samostatného nebo vestavěného voltmetru.

Na internetu a v elektro časopisech je mnoho různých obvodů elektronických regulátorů výkonu zátěže s téměř identickými funkcemi, ale existují i ​​jiná obvodová řešení, např.nerušící regulátory. Tyto regulátory produkují rázy sinusových proudů, jejichž trvání reguluje výkon v zátěži. Obvody takových regulátorů jsou poměrně složité a lze je použít v některých speciálních případech. S použitím takových regulátorů v průmyslu se nesetkali. Naprostá většina výkonových regulátorů je postavena na principu fázové regulace proudu v zátěži. Hlavním rozdílem jsou řídicí obvody pro tyristory a triaky. Výkonovou část tvoří prakticky tři možnosti: tyristor v diagonálním diodovém můstku, dva tyristory back-to-back a triak. Řídicí obvody jsou různé možnosti založené na tranzistorech, mikroobvodech, dinistorech, plynových výbojích, unijunkčních tranzistorech atd., z nichž některé jsou uvedeny v [1-6]. Takové obvody obsahují mnoho částí a jejich výroba a nastavení jsou poměrně složité.

Tyristorové regulátory

Nejjednodušším a nejpoužívanějším regulátorem výkonu byl tyristorový regulátor zapojený do diagonály diodového můstku a s jednoduchým regulačním obvodem (obr. 5). Princip činnosti tohoto regulátoru je velmi jednoduchý: zatímco kondenzátor C2 je nabíjen přes R2 a R4, tyristor je uzamčen, při dosažení odblokovacího napětí na C2 se tyristor otevře a propustí proud do zátěže a C2 se rychle vybije. přes nízkou

Obr. 5 regulátor výkonu na tyristoru

otevřený odpor tyristoru. Při průchodu sinusového napětí sítě nulou se tyristor vypne a čeká na nové zvýšení napětí na C2 Čím déle je C2 nabitý, tím kratší dobu je tyristor v otevřeném stavu a tím menší proud v zátěži. Čím menší je hodnota R4, tím rychleji se C2 nabíjí a tím více proudu prochází do zátěže. Výhodou tohoto zapojení je, že bez ohledu na parametry pracovního tyristoru jsou kladné a záporné proudové impulsy v zátěži vždy symetrické, stejně jako přítomnost pouze jednoho tyristoru, kterých byl v době jejich výskytu nedostatek. Nevýhodou je přítomnost čtyř výkonných diod, což spolu s tyristorem a chladiči výrazně zvětšuje rozměry regulátoru. Regulátory výkonu založené na tyristorech typu back-to-back jsou kompaktnější a dvakrát výkonnější. Pomocí dvou tyristorů KU202N s jednoduchým regulačním obvodem se získá regulátor výkonu zátěže až 4 kW, který autor dlouhodobě používá ve vysokovýkonném ohřívači.

Schematické schéma takového regulátoru se síťovým filtrem je na obr. 6. Obr. Nevýhodou těchto obvodů je asymetrie kladných a záporných proudových impulsů v zátěži při změně parametrů tyristoru.

Obr.6

Asymetrie se projevuje v počáteční fázi otevírání tyristorů. U topných zařízení a elektrického nářadí s komutátorovými motory tato asymetrie nehraje praktickou roli a osvětlovací zařízení, když se jejich jas sníží, začnou blikat, protože pulsy určité polarity úplně zmizí. Pro odstranění tohoto nedostatku je nutné volit tyristory se shodnými parametry pro vypínací proud a přídržný proud tyristorů z technologického zdroje stejnosměrného proudu při příslušné zátěži, nebo volbou druhého tyristoru na základě absence blikání žárovky na minimální vlákno. teplo.

Jednou z variant tyristorů jsou optotyristory, k jejichž řízení lze při zapojení v paralelním režimu zády k sobě použít princip řízení obvodu na obr. 5. Obr.s oddělením pozitivních a negativních řídicích impulsů pomocí diod nebo dinistorů.

Praktické schematické schéma takového regulátoru výkonu zátěže do 5 kW je na obr. 7.Tento regulátor autor používá k úpravě svařovacího proudu a provozních režimů jiných výkonných elektrických zařízení. Regulátor výkonu je vybaven číselníkovým ukazatelem napětí na zátěži, což zvyšuje komfort jeho ovládání. Na obr.8je viditelný úchylkoměr (poz. 1), na kterém jsou nalepeny části jeho usměrňovače a filtru. Regulátor nemá přepěťovou ochranu, protože se používá buď ve venkovském domě nebo v garáži. V případě potřeby lze použít filtr, jehož schéma je na obr. 3.

Obr. 7, schéma regulátoru výkonu s použitím optotyristorů

Obr.8

Regulátory na triacích

Zvláště zajímavé jsou moderní obvody regulátorů výkonu využívající triaky. Tradiční obvody řízení triaku obsahují relativně mnoho dílů, jak je dobře vidět na desce plošných spojů průmyslového regulátoru znázorněné na obr. 4.Například mikroobvodKR1167KP1B vysílá řídicí impulsy na řídicí elektrodu triaku, znázorněné na oscilogramu (obr. 9).Schematický diagram regulátoru výkonu využívajícího tento mikroobvod, běžný mezi záporožskými elektrikáři, je znázorněn na obr. 10. Tento regulátor výkonu bez chladiče pro VS1 zvládne zatížení až 200W

Obr.9

(obr. 11), a s radiátorem o ploše nejméně 100 cm 2 - do 2 kW. Ukázalo se, že toto schéma lze dále zjednodušit bez ztráty kvality. Zjednodušené schéma regulátoru s tímto mikroobvodem je na Obr. 12.Při použití opravitelných dílů tyto obvody nevyžadují seřízení.

Obr. 10, obvod regulátoru výkonu pomocí triaků

Při výrobě regulátorů pro noční lampičky se ukázalo, že některé triaky a mikroobvody mají vady, které ovlivňují symetrii pulsů, a tedy i rovnoměrnost nastavení záře lampy, a dokonce vedou k jejich

Obr.11

blikání. Přepájení dílů na desce plošných spojů je nepříjemný postup a vede k jejímu poškození. V tomto ohledu byla vyrobena zkušební deska podle schématu na Obr. 10(bez R1 a C1) se zásuvkou pro jednořadý mikroobvod, který tyto problémy vyřešil. Regulátory jsou připájeny na kontakty 1-2 desky plošných spojů.

Rýže. 12

leštící odpor R5. Žárovka je připojena jako zátěž. Před instalací dílů pro testování musí být deska odpojena od napájení.

Na základě schématu na obr. 11 byl vyroben přenosný procesní regulátor pro různé provozy. Montáž dílů je znázorněna na fotografiina začátku článku (sejmutá spodní obálka). Okruh je sestaven v hliníkové skříni, která zároveň slouží jako triakový chladič, izolovaná od skříně slídovým těsněním a speciální izolační podložkou. Po připojení triaku je bezpodmínečně nutné zkontrolovat izolační odpor mezi jeho anodou a pouzdrem, který musí být minimálně 1 MOhm.Tento regulátor při dvouhodinovém testu fungoval normálně bez zahřívání pouzdra na zátěž 500W.

Na závěr je třeba poznamenat, že regulátory výkonu zátěže sestavené podle schémat na obr. 6 a obr. 10, prověřené dlouhodobým provozem, jsou nejoptimálnější z hlediska spolehlivosti, kompaktnosti, jednoduchosti dílů, montáže a uvedení do provozu. S malými odchylkami v parametrech tyristorů a asymetrií v parametrech triaku mohou tyto regulátory pracovat na všech typech zátěží příslušného výkonu, kromě osvětlovacích zařízení. Odchylky hodnot rezistoru a kondenzátoru od hodnot uvedených v diagramech o 10...20% nemají vliv na činnost regulátorů. Výše uvedené regulační obvody mohou pracovat i s výkonnějšími tyristory a triaky ve výkonových regulátorech pro zátěže do 5 kW. Regulátor výkonu podle schématu na Obr. 12 se doporučuje použít pro osvětlovací zařízení s výkonem do 100 W bez chladiče. Činnost tohoto regulátoru pro jiné typy zátěží nebyla testována, ale pravděpodobně by neměla být horší než regulátor sestavený podle schématu na Obr. 10 .

A.N. Žurenkov

Literatura

1. Zolotarev S. Regulátor výkonu // Rádio. -1989. - č. 11.

2. Karapetyants V. Vylepšení regulátoru výkonu // Rádio. - 1986. -№11.

3. Leontyev A., Lukash S. Regulátor napětí s fázově pulzním řízením // Radio -1992. - č. 9.

4. Biryukov S. Dvoukanálový triakový regulátor // Rádio. - 2000. - Č. 2.

5 . Zorin S. Regulátor výkonu // Rádio. -2000. - № 8 .

6. Žurenkov A. Vysoušeč vlasů s elektronickým regulátorem výkonu // Elektrikář. - 2009. - č. 1-2.

7. Žurenkov A. Vysoce výkonný ohřívač // Elektrický. - 2009. - č. 9.