Zawory 

Regulator napięcia dla obwodu elementu grzejnego 2 5 kW. Elektroniczne regulatory mocy obciążenia

W artykule opisano działanie tyrystorowego regulatora mocy, którego schemat zostanie przedstawiony poniżej

W życiu codziennym bardzo często istnieje potrzeba regulacji mocy urządzeń gospodarstwa domowego, takich jak kuchenki elektryczne, lutownice, bojlery i elementy grzejne, w transporcie – prędkość obrotowa silnika itp. Na ratunek przychodzi najprostsza konstrukcja radia amatorskiego - regulator mocy na tyrystorze. Złożenie takiego urządzenia nie będzie trudne; może stać się pierwszym własnoręcznie wykonanym urządzeniem, które spełni funkcję regulacji temperatury grotu lutownicy początkującego radioamatora. Warto zaznaczyć, że gotowe stacje lutownicze z kontrolą temperatury i innymi przyjemnymi funkcjami są o rząd wielkości droższe od zwykłej lutownicy. Minimalny zestaw części pozwala na złożenie prostego tyrystorowego regulatora mocy do montażu na ścianie.

Dla Państwa informacji montaż powierzchniowy to metoda montażu elementów radioelektronicznych bez użycia płytki drukowanej, która przy dobrych umiejętnościach pozwala na szybki montaż urządzeń elektronicznych o średnim stopniu skomplikowania.

Możesz także zamówić regulator tyrystorowy, a dla tych, którzy chcą to rozgryźć samodzielnie, poniżej zostanie przedstawiony schemat i wyjaśniona zasada działania.

Nawiasem mówiąc, jest to jednofazowy tyrystorowy regulator mocy. Takie urządzenie może służyć do kontrolowania mocy lub prędkości. Najpierw jednak musimy to zrozumieć, ponieważ pozwoli nam to zrozumieć, dla jakiego obciążenia lepiej jest zastosować taki regulator.

Jak działa tyrystor?

Tyrystor to kontrolowane urządzenie półprzewodnikowe, które może przewodzić prąd w jednym kierunku. Nie bez powodu użyto słowa „sterowany”, ponieważ za jego pomocą w odróżnieniu od diody, która również przewodzi prąd tylko do jednego bieguna, można wybrać moment, w którym tyrystor zacznie przewodzić prąd. Tyrystor ma trzy wyjścia:

  • Anoda.
  • Katoda.
  • Elektroda kontrolna.

Aby prąd zaczął płynąć przez tyrystor, muszą zostać spełnione następujące warunki: część musi znajdować się w obwodzie pod napięciem, a do elektrody sterującej należy przyłożyć krótkotrwały impuls. W przeciwieństwie do tranzystora sterowanie tyrystorem nie wymaga trzymania sygnału sterującego. Na tym nie kończą się niuanse: tyrystor można zamknąć jedynie poprzez przerwanie prądu w obwodzie lub wygenerowanie odwrotnego napięcia anoda-katoda. Oznacza to, że zastosowanie tyrystora w obwodach prądu stałego jest bardzo specyficzne i często nierozsądne, natomiast w obwodach prądu przemiennego, np. w urządzeniu takim jak tyrystorowy regulator mocy, obwód jest skonstruowany w taki sposób, że zapewniony jest warunek zamknięcia . Każda półfala zamknie odpowiedni tyrystor.

Najprawdopodobniej nie rozumiesz wszystkiego? Nie rozpaczaj - poniżej szczegółowo zostanie opisany proces działania gotowego urządzenia.

Zakres stosowania regulatorów tyrystorowych

W jakich obwodach skuteczne jest zastosowanie tyrystorowego regulatora mocy? Obwód pozwala doskonale regulować moc urządzeń grzewczych, czyli wpływać na obciążenie czynne. Podczas pracy z obciążeniem silnie indukcyjnym tyrystory mogą po prostu się nie zamknąć, co może prowadzić do awarii regulatora.

Czy jest możliwość posiadania silnika?

Myślę, że wielu czytelników widziało lub używało wiertarek, szlifierek kątowych, popularnie nazywanych „szlifierkami”, i innych elektronarzędzi. Być może zauważyłeś, że liczba obrotów zależy od głębokości wciśnięcia przycisku spustowego urządzenia. To właśnie w tym elemencie wbudowany jest tyrystorowy regulator mocy (którego schemat pokazano poniżej), za pomocą którego zmienia się liczbę obrotów.

Notatka! Regulator tyrystorowy nie może zmieniać prędkości silników asynchronicznych. W ten sposób napięcie jest regulowane w silnikach komutatorowych wyposażonych w zespół szczotkowy.

Schemat jednego i dwóch tyrystorów

Typowy obwód do montażu tyrystorowego regulatora mocy własnymi rękami pokazano na poniższym rysunku.

Napięcie wyjściowe tego obwodu wynosi od 15 do 215 woltów; w przypadku zastosowania wskazanych tyrystorów zainstalowanych na radiatorach moc wynosi około 1 kW. Nawiasem mówiąc, przełącznik z regulacją jasności światła jest wykonany według podobnego schematu.

Jeśli nie musisz w pełni regulować napięcia, a chcesz po prostu uzyskać napięcie wyjściowe od 110 do 220 woltów, skorzystaj z tego schematu, który pokazuje półfalowy tyrystorowy regulator mocy.

Jak to działa?

Informacje opisane poniżej dotyczą większości programów. Oznaczenia literowe zostaną przyjęte zgodnie z pierwszym obwodem regulatora tyrystorowego

Tyrystorowy regulator mocy, którego zasada działania opiera się na kontroli fazowej wartości napięcia, również zmienia moc. Zasada ta polega na tym, że w normalnych warunkach na obciążenie oddziałuje napięcie przemienne sieci domowej, zmieniające się zgodnie z prawem sinusoidalnym. Powyżej opisując zasadę działania tyrystora, powiedziano, że każdy tyrystor działa w jednym kierunku, czyli steruje własną półfali z fali sinusoidalnej. Co to znaczy?

Jeśli okresowo podłączasz obciążenie za pomocą tyrystora w ściśle określonym momencie, wartość napięcia skutecznego będzie niższa, ponieważ część napięcia (wartość skuteczna, która „spada” na obciążenie) będzie mniejsza niż napięcie sieciowe. Zjawisko to ilustruje wykres.

Zacieniony obszar to obszar naprężenia, który jest pod obciążeniem. Litera „a” na osi poziomej wskazuje moment otwarcia tyrystora. Gdy kończy się półfala dodatnia i rozpoczyna się okres z półfali ujemną, jeden z tyrystorów zamyka się i w tym samym momencie otwiera się drugi tyrystor.

Zastanówmy się, jak działa nasz konkretny tyrystorowy regulator mocy

Schemat pierwszy

Ustalmy z góry, że zamiast słów „pozytywny” i „negatywny” zostaną użyte słowa „pierwszy” i „drugi” (półfala).

Tak więc, gdy pierwsza półfala zaczyna działać na nasz obwód, kondensatory C1 i C2 zaczynają się ładować. Szybkość ich ładowania ograniczona jest potencjometrem R5. element ten jest zmienny i za jego pomocą ustawia się napięcie wyjściowe. Kiedy na kondensatorze C1 pojawi się napięcie niezbędne do otwarcia dinistora VS3, dinistor otwiera się i przepływa przez niego prąd, za pomocą którego tyrystor VS1 zostanie otwarty. Momentem przebicia dinistora jest punkt „a” na wykresie przedstawionym w poprzedniej części artykułu. Gdy wartość napięcia przekroczy zero, a obwód znajdzie się pod drugą półfali, tyrystor VS1 zamyka się i proces powtarza się ponownie, tylko dla drugiego dinistora, tyrystora i kondensatora. Rezystory R3 i R3 służą do sterowania, a R1 i R2 służą do stabilizacji termicznej obwodu.

Zasada działania drugiego obwodu jest podobna, ale kontroluje tylko jedną z półfali napięcia przemiennego. Teraz, znając zasadę działania i obwód, możesz własnymi rękami zmontować lub naprawić tyrystorowy regulator mocy.

Korzystanie z regulatora w życiu codziennym i zasady bezpieczeństwa

Trzeba powiedzieć, że obwód ten nie zapewnia izolacji galwanicznej od sieci, dlatego istnieje niebezpieczeństwo porażenia prądem. Oznacza to, że nie należy dotykać elementów regulatora rękami. Należy zastosować izolowaną obudowę. Warto zaprojektować konstrukcję swojego urządzenia tak, aby w miarę możliwości schować je w regulowanym urządzeniu i znaleźć wolne miejsce w etui. Jeśli regulowane urządzenie jest umieszczone na stałe, ogólnie rzecz biorąc, sensowne jest podłączenie go za pomocą przełącznika ze ściemniaczem. Rozwiązanie to częściowo zabezpieczy przed porażeniem prądem, wyeliminuje konieczność poszukiwania odpowiedniej obudowy, posiada atrakcyjny wygląd i jest produkowane metodą przemysłową.

Urządzenie półprzewodnikowe, które ma 5 złączy p-n i może przepuszczać prąd w kierunku do przodu i do tyłu, nazywa się triakiem. Ze względu na brak możliwości pracy przy wysokich częstotliwościach prądu przemiennego, dużą wrażliwość na zakłócenia elektromagnetyczne oraz znaczne wytwarzanie ciepła przy przełączaniu dużych obciążeń, nie są one obecnie powszechnie stosowane w instalacjach przemysłowych dużej mocy.

Tam z powodzeniem zastępują je obwody oparte na tyrystorach i tranzystorach IGBT. Jednak kompaktowe wymiary urządzenia i jego trwałość w połączeniu z niskim kosztem i prostotą obwodu sterującego pozwoliły na ich zastosowanie w obszarach, w których powyższe wady nie są znaczące.

Obecnie obwody triakowe można znaleźć w wielu urządzeniach gospodarstwa domowego, od suszarek do włosów po odkurzacze, elektronarzędzia ręczne i elektryczne urządzenia grzewcze – gdzie wymagana jest płynna regulacja mocy.

Zasada działania

Regulator mocy na triaku działa jak klucz elektroniczny, okresowo otwierając i zamykając z częstotliwością określoną przez obwód sterujący. Po odblokowaniu triak przechodzi część półfali napięcia sieciowego, co oznacza, że ​​​​odbiorca otrzymuje tylko część mocy znamionowej.

Zrób to sam

Obecnie asortyment regulatorów triakowych w sprzedaży nie jest zbyt duży. I choć ceny takich urządzeń są niskie, często nie spełniają one wymagań konsumentów. Z tego powodu rozważymy kilka podstawowych obwodów regulatorów, ich przeznaczenie i zastosowaną podstawę elementów.

Schemat urządzenia

Najprostsza wersja obwodu, zaprojektowana do pracy z dowolnym obciążeniem. Stosowane są tradycyjne komponenty elektroniczne, zasada sterowania to impuls fazowy.

Główne składniki:

  • triak VD4, 10 A, 400 V;
  • dinistor VD3, próg otwarcia 32 V;
  • potencjometr R2.

Prąd przepływający przez potencjometr R2 i rezystancję R3 ładuje kondensator C1 każdą półfali. Kiedy napięcie na płytkach kondensatora osiągnie 32 V, dinistor VD3 otwiera się, a C1 zaczyna się rozładowywać przez R4 i VD3 do zacisku sterującego triaka VD4, który otwiera się, umożliwiając przepływ prądu do obciążenia.

Czas otwarcia reguluje się dobierając napięcie progowe VD3 (wartość stała) i rezystancję R2. Moc w obciążeniu jest wprost proporcjonalna do wartości rezystancji potencjometru R2.

Dodatkowy obwód diod VD1 i VD2 oraz rezystancji R1 jest opcjonalny i służy zapewnieniu płynnej i dokładnej regulacji mocy wyjściowej. Prąd płynący przez VD3 jest ograniczony przez rezystor R4. Osiąga to czas trwania impulsu wymagany do otwarcia VD4. Bezpiecznik Pr.1 chroni obwód przed prądami zwarciowymi.

Charakterystyczną cechą obwodu jest to, że dinistor otwiera się pod tym samym kątem w każdej półfali napięcia sieciowego. W rezultacie prąd nie ulega prostowaniu i możliwe staje się podłączenie obciążenia indukcyjnego, na przykład transformatora.

Triaki należy dobierać odpowiednio do wielkości obciążenia, bazując na wyliczeniu 1 A = 200 W.

Wykorzystane elementy:

  • Dinistor DB3;
  • Triak TS106-10-4, VT136-600 lub inne, wymagany prąd znamionowy wynosi 4-12A.
  • Diody VD1, VD2 typu 1N4007;
  • Rezystancje R1100 kOhm, R3 1 kOhm, R4 270 Ohm, R5 1,6 kOhm, potencjometr R2 100 kOhm;
  • C1 0,47 µF (napięcie robocze od 250 V).

Należy pamiętać, że schemat jest najczęstszy, z niewielkimi różnicami. Na przykład dinistor można zastąpić mostkiem diodowym lub równolegle z triakiem można zainstalować obwód RC tłumiący zakłócenia.

Bardziej nowoczesny obwód to taki, który steruje triakiem z mikrokontrolera - PIC, AVR lub inne. Schemat ten zapewnia dokładniejszą regulację napięcia i prądu w obwodzie obciążenia, ale jest również bardziej skomplikowany w realizacji.


 Obwód regulatora mocy triaka

Montaż

Regulator mocy należy montować w następującej kolejności:

  1. Określ parametry urządzenia, na którym będzie pracować opracowywane urządzenie. Parametry obejmują: liczbę faz (1 lub 3), potrzebę precyzyjnej regulacji mocy wyjściowej, napięcie wejściowe w woltach i prąd znamionowy w amperach.
  2. Wybierz typ urządzenia (analogowe lub cyfrowe), dobierz elementy w zależności od mocy obciążenia. Możesz sprawdzić swoje rozwiązanie w jednym z programów do modelowania obwodów elektrycznych - Electronics Workbench, CircuitMaker lub ich internetowych odpowiednikach EasyEDA, CircuitSims lub dowolnym innym.
  3. Rozproszenie ciepła należy obliczyć za pomocą następującego wzoru: spadek napięcia na triaku (około 2 V) pomnożony przez prąd znamionowy w amperach. Dokładne wartości spadku napięcia w stanie otwartym i znamionowego przepływu prądu podano w charakterystyce triaka. Otrzymujemy straty mocy w watach. Dobierz grzejnik zgodnie z obliczoną mocą.
  4. Kup niezbędne komponenty elektroniczne, grzejnik i płytka drukowana.
  5. Rozłóż na płycie tory stykowe i przygotuj miejsca do montażu elementów. Zapewnij montaż na płycie triaka i grzejnika.
  6. Zamontuj elementy na płytce za pomocą lutowania. Jeśli nie ma możliwości przygotowania płytki drukowanej, można zastosować montaż powierzchniowy, aby połączyć elementy za pomocą krótkich przewodów. Podczas montażu należy zwrócić szczególną uwagę na polaryzację podłączenia diod i triaka. Jeśli nie ma na nich oznaczeń pinów, oznacza to „łuki”.
  7. Sprawdź zmontowany obwód za pomocą multimetru w trybie rezystancji. Powstały produkt musi odpowiadać oryginalnemu projektowi.
  8. Bezpiecznie przymocuj triak do chłodnicy. Nie zapomnij o ułożeniu izolacyjnej uszczelki termoprzewodzącej pomiędzy triakiem a chłodnicą. Śruba mocująca jest bezpiecznie izolowana.
  9. Umieść zmontowany obwód w plastikowej obudowie.
  10. Pamiętaj o tym na zaciskach elementów Występuje niebezpieczne napięcie.
  11. Ustaw potencjometr na minimum i wykonaj uruchomienie próbne. Zmierz napięcie na wyjściu regulatora za pomocą multimetru. Płynnie obracaj gałką potencjometru, aby monitorować zmianę napięcia wyjściowego.
  12. Jeśli wynik jest zadowalający, możesz podłączyć obciążenie do wyjścia regulatora. W przeciwnym razie konieczne jest dokonanie regulacji mocy.

 Radiator mocy triaka

Regulacja mocy

Sterowanie mocą odbywa się za pomocą potencjometru, za pomocą którego ładowany jest kondensator i obwód rozładowujący kondensator. Jeżeli parametry mocy wyjściowej nie są zadowalające należy dobrać wartość rezystancji w obwodzie rozładowania, a w przypadku małego zakresu regulacji mocy wartość potencjometru.

  • wydłużyć żywotność lampy, dostosować oświetlenie lub temperaturę lutownicy Pomoże prosty i niedrogi regulator wykorzystujący triaki.
  • wybierz typ obwodu i parametry komponentów zgodnie z planowanym obciążeniem.
  • przepracuj to dokładnie rozwiązania obwodów.
  • zachować ostrożność podczas montażu obwodu, należy zwrócić uwagę na polaryzację elementów półprzewodnikowych.
  • nie zapominaj, że prąd elektryczny istnieje we wszystkich elementach obwodu i jest zabójczy dla ludzi.

Witam wszystkich, którzy tu wpadną. Recenzja skupi się, jak zapewne już się domyślacie, bardzo przydatnym regulatorem/ściemniaczem mocy o mocy 2000 W i pozwalającym regulować moc wyjściową różnych urządzeń. Adapter jest bardzo przydatny w życiu codziennym, ma mnóstwo zastosowań, więc jeśli ktoś jest zainteresowany, to zapraszam pod kotleta...
Aktualizacja, dodano kilka testów z większym obciążeniem

Formularz ogólny:


Krótka charakterystyka techniczna:
- Moc maksymalna – 2000W
- Napięcie zasilania – 50-220V
- Mieszkanie - nie
- Wymiary - 52mm*50mm*30mm
- Waga – 41g

Wymiary:

Kontroler mocy/ściemniacz jest dostarczany w standardowej torbie i ma niewielkie rozmiary. Oto porównanie z banknotem tysiącdolarowym i pudełkiem zapałek:




Wygląd:

Regulator posiada tylko jeden element roboczy, który pozwala mniej więcej zmieniać moc wyjściową:


Liczba części jest niewielka, lutowanie jest dobre, topnik został zmyty:


Aby połączyć się z siecią/urządzeniami, na płytce wlutowana jest listwa zaciskowa z bokami ochronnymi:


Podłączenie jest proste: dwa lewe zaciski (IN) do podłączenia do sieci 220V, dwa prawe zaciski (OUT) do podłączenia obciążenia.
Niestety urządzenie nie posiada żadnej obudowy, dlatego należy zachować ostrożność podczas korzystania z niego w tej formie!

Testowanie:

Dla przykładu spróbujmy wyregulować moc lutownicy EPCN-40 o mocy 40W:


Parametry będziemy monitorować za pomocą domowego watomierza:


W trybie nominalnym lutownica zużywa około 39 W:


Minimalna możliwa moc z tym regulatorem wynosiła 10W:


Maksymalna możliwa moc poprzez regulator to 38W:


Różnicę 1-2W można zniwelować stratami w dodatkowych przewodach i różnymi napięciami wejściowymi, tj. Gdy regulator jest ustawiony na MAX, moc wyjściowa jest prawie nieograniczona.
Wiele osób zapyta, po co zmieniać moc lutownicy. Moją odpowiedzią jest zminimalizowanie wypalenia końcówki. Przy znacznie mniejszych średnicach grotów lub dużej mocy lutownicy pozostawienie jej w trybie „standby” na dłuższy czas powoduje „wypalenie się” grota. Jeśli stale wyłączasz zasilanie lutownicy, będziesz musiał poczekać kilka minut, aż ponownie nagrzeje się do żądanej temperatury. Zgadzam się – nie jest to zbyt wygodne. Ten regulator z kolei tylko nieznacznie obniża temperaturę i w razie potrzeby doprowadzenie lutownicy do nominalnych parametrów zajmie znacznie mniej czasu niż przy pełnym nagrzaniu. Jednocześnie zużycie końcówki jest niewielkie, nagrzewa się do temperatury nominalnej w ciągu pół minuty. Na zdjęciu poniżej moc ustawiona jest na około 30W:


Na prośbę czytelników dodaję mały test z mocniejszym obciążeniem, jakim jest opalarka KLT-3A. Do wyjścia regulatora podłączono domowy watomierz.
Przy obciążeniu 700W (suwak regulatora ustawiony na MAX) grzejnik triakowy jest ciepły, w ciągu 5 minut nagrzewa się do 35°C:


Może pracować w tym trybie przez długi czas. W drugim trybie opalarki (suwak sterujący na MAX) temperatura osiągała w ciągu minuty 50°C. Moc wynosiła około 1350W:


Przy takiej mocy grzejnik ten nie wystarczy do długotrwałej pracy, konieczne jest podłączenie masywniejszego grzejnika lub aktywnego chłodzenia (chłodnicy). Moim zdaniem do 800-900W można używać regulatora „tak jak jest”; przy większych mocach i długotrwałych trybach pracy trzeba zmodyfikować chłodzenie!
Jeszcze kilka przykładów, regulator jest ustawiony w pozycji środkowej:


Nieco powyżej średniej:


Bardzo typowe zastosowania regulatora:
- Zmiana obrotów silników komutatorowych:
Nadaje się jako regulator budżetu dla większości elektronarzędzi (szlifierki/szlifierki kątowe, wiertarki, wiertarki udarowe, strugarki, szlifierki). Bardzo wygodna rzecz w przypadku modeli, które nie mają wbudowanego regulatora prędkości lub systemów miękkiego startu, na przykład tych samych budżetowych szlifierek kątowych z nominalną prędkością wrzeciona 11 000 obr/min. Jedyną rzeczą, o której musisz pamiętać, jest to, że wraz ze spadkiem mocy zmniejsza się również moment obrotowy na wale, a ponadto układ chłodzenia jest zaprojektowany dla prędkości znamionowych i nie będzie prawidłowo chłodził przy zmniejszonych prędkościach. Istnieje ryzyko spalenia instrumentu na skutek przegrzania
- Regulacja mocy lamp oświetleniowych jest rzeczą niezbędną w sytuacji, gdy wyłączanie określonej grupy lamp jest niedopuszczalne. Regulator pozwala płynnie zmieniać jasność świecenia w odpowiednim miejscu
- Regulacja mocy urządzeń grzewczych: elementy grzejne, lutownice

Całkowity, regulator jest dobry, radiator praktycznie nie nagrzewa się przy małych mocach (do 800-900W), przy większych mocach wskazane jest poprawienie chłodzenia i śladów na płycie. Regulator jest tani, zalecany do zakupu...

Produkt został udostępniony do napisania recenzji przez sklep. Recenzja została opublikowana zgodnie z punktem 18 Regulaminu.

Planuję kupić +78 Dodaj do ulubionych Recenzja przypadła mi do gustu +54 +103

Jeśli Twój dom jest podłączony do gazu, wygodniej jest gotować na kuchence gazowej, a ogrzewanie za pomocą kotła gazowego jest zwykle tańsze niż opcja elektryczna. Jednak w przypadku braku gazu optymalizacja zużycia energii elektrycznej staje się bardzo ważnym zadaniem. Aby go rozwiązać, trzeba zużyć dokładnie tyle energii elektrycznej, ile potrzeba. Wymaga to optymalnego sterowania urządzeniami gospodarstwa domowego i oświetleniem. Wiele kuchenek elektrycznych, grzejników elektrycznych, wentylatorów itp. wyposażone we wbudowane regulatory.

Jednak możliwości techniczne systemu sterowania urządzeniami elektrycznymi kosztują dużo pieniędzy. Z tego powodu najczęściej kupowane są niedrogie urządzenia elektryczne z prostymi regulatorami. Następnie opowiemy czytelnikom o urządzeniach, których użytkowanie nie tylko pozwoli zaoszczędzić energię, ale także sprawi, że wiele urządzeń elektrycznych będzie wygodniejszych. Urządzenia te są regulatorami mocy. Ich celem jest regulacja średniego napięcia na obciążeniu.

Najłatwiej jest kupić ściemniacz

Zmniejszają jego rozmiar, a co za tym idzie, zużycie energii. Zgodnie z prawami Joule'a-Lenza i Ohma dla obwodu elektrycznego. Skuteczną kontrolę mocy obciążenia zapewniają specjalne rozwiązania techniczne. Każdy obwód regulatora mocy zawiera przełącznik półprzewodnikowy. Każdy, kto chce szybko zyskać możliwość elastycznego sterowania swoimi urządzeniami elektrycznymi, może z łatwością kupić prosty regulator mocy. To jest ściemniacz. W sieciach handlowych sprzedawane są różne modele tego urządzenia.

Taki regulator jest bardzo wygodny w kraju. Będzie wspaniałym dodatkiem do małego kotła lub jedno- lub dwupalnikowej kuchenki elektrycznej. Teraz podczas gotowania nie będzie przypalania i zbytniego wrzenia. Kupując regulator mocy, upewnij się, że pasuje on do rozwiązywanych zadań. Musi mieć większą moc niż kontrolowane urządzenia elektryczne. Większość modeli ściemniaczy przeznaczona jest do obsługi oświetlenia mieszkania. Z tego powodu regulują głównie moc do 300W.

Nie znalazłem w sklepie - zrób to sam

Aby kupić mocniejszy model, trzeba będzie go poszukać w sieciach handlowych. Alternatywnym rozwiązaniem jest obejrzenie schematów regulatora mocy i samodzielne wykonanie wybranego modelu. Aby pomóc naszym czytelnikom wybrać optymalny obwód, opiszemy bardziej szczegółowo główne cechy tych urządzeń. Kontroler na przełączniku półprzewodnikowym można wykonać za pomocą

  • tranzystor bipolarny;
  • tranzystor polowy;
  • tyrystor;
  • tyrystor symetryczny (triak, triak).

Regulator mocy, którego obwód zawiera dowolny z wymienionych przełączników półprzewodnikowych, znajduje się zawsze w jednym z dwóch stanów. Albo ogranicza prąd tak bardzo, jak to możliwe (odłącza obciążenie), albo nie zapewnia prawie żadnego oporu (podłącza obciążenie). Po wyzwoleniu rezystancja złącza urządzeń półprzewodnikowych szybko zmienia wartość. Każda wartość odpowiada określonej mocy elektrycznej. Jest ono uwalniane w postaci ciepła i nazywane jest stratami dynamicznymi. Im szybciej urządzenie pracuje (odłącza lub podłącza obciążenie), tym mniejsze są straty dynamiczne.

Najszybsze przełączniki to tranzystory. Ale włączają się i wyłączają przy dowolnej niezerowej wartości napięcia. Jeżeli procesy te zachodzą w pobliżu wartości amplitudy, straty dynamiczne będą możliwie największe. Konwencjonalny przełącznik tyrystorowy różni się tym, że wyłącza się bez sygnału sterującego, gdy prąd obciążenia przechodzi przez zero. Chociaż jest włączony przy tej samej amplitudzie napięcia przemiennego, co tranzystory.

Wybierz triak

Z tego powodu obwód tyrystorowy, a zwłaszcza regulator mocy triaka, okazuje się prostszy, bardziej ekonomiczny i niezawodny. Zwłaszcza jeśli włącza się szybko. Oprócz tego regulator mocy na triaku nie ma już elementów półprzewodnikowych, przez które przepływa prąd obciążenia. A regulatory z innymi przełącznikami i tego typu urządzeniami na pewno będą miały diody prostownicze, także te wbudowane. Dlatego zalecamy skupienie się na triakach - obwody z nimi można znaleźć w wielu podręcznikach, popularnych magazynach, a co za tym idzie, w Internecie. Łatwo je znaleźć i wybrać coś akceptowalnego.

Pierwszy regulator mocy oparty na triaku KU208G stosowany jest od wielu lat, począwszy od lat 80-tych ubiegłego wieku.

Nowoczesne triaki w regulatorach

Przestarzała konstrukcja KU208G nie zawsze jest wygodna do umieszczenia w korpusie regulatora. Nowy model BT136 600E, który ma w przybliżeniu takie same parametry przełączania i regulacji, pozwoli na złożenie bardziej kompaktowego regulatora mocy triaka. W przypadku tego modelu, ze względu na jego kompaktowe rozmiary, istnieje znacznie więcej możliwości projektowania do wyboru.

Jeśli tworzysz własny regulator mocy, którego schemat pochodzi z dowolnego źródła, pamiętaj o porównaniu maksymalnych prądów użytego przełącznika i obciążenia. W tym celu należy podzielić znamionową moc obciążenia przez 220. Aby niezawodnie działać regulator mocy na triaku, a nie tylko, wynikowa wartość prądu musi wynosić 0,7 od wartości znamionowej przełącznika zastosowanego w obwodzie. Dlatego dla wielu domowych urządzeń elektrycznych KU208G będzie raczej słaby. Ale można go zastąpić mocniejszym, na przykład VTA 12.

Ten klucz o mocy 12 amperów będzie w stanie niezawodnie regulować obciążenie do 1848 W z krótkim wzrostem do 2000 W. Zmontowany regulator mocy oparty np. na triaku tego modelu można wykorzystać do sterowania czajnikiem elektrycznym. Poniżej pokazano jedną z takich opcji.

Przy wyborze obwodu regulatora mocy

  • Silnik komutatorowy prądu stałego,
  • silniki uniwersalne (również komutatorowe),
  • nadaje się do sterowania silnikiem elektrycznym w dowolnym urządzeniu elektrycznym,

Zalecamy zwrócenie uwagi na bezpieczeństwo sterowania. Zapewnia to izolacja galwaniczna w obwodzie regulatora. Klucz jest niezawodnie zwalniany z elementu sterującego, którego dotyka użytkownik. W tym celu stosuje się rozwiązania obwodów z transformatorami, a także urządzenia elektroniczne z transoptorem. Przykłady takich schematów pokazano poniżej. W tych obwodach element sterujący jest częścią sterownika.

Skuteczny, niezawodny i bezpieczny regulator mocy doda nowych właściwości użytkowych wielu Twoim urządzeniom elektrycznym. Pozostaje Ci właściwy wybór urządzenia przy zakupie lub wykonaniu go bez błędów własnymi rękami zgodnie z wybranym schematem.

Zastosowanie nowoczesnej technologii obwodów wykorzystujących proste, oryginalne rozwiązania na tradycyjnej bazie elementów oraz na nowych małogabarytowych mikroukładach pozwala nam na produkcję kompaktowych i łatwych w obsłudze regulatory dużej mocy. W artykule opisano kilka prostych konstrukcji regulatorów mocy obciążenia do 5 kW, które można łatwo wykonać z dostępnych części.


Elektroniczne regulatory mocyObciążenia są obecnie szeroko stosowane w przemyśle i życiu codziennympłynna regulacja prędkości obrotowej silników elektrycznych, temperatura urządzeń grzewczych, natężenie oświetlenia pomieszczeń lampami elektrycznymi, ustawienie wymaganego prądu spawania, regulacja prądu ładowania akumulatorów itp. Wcześniej wykorzystywano do tego nieporęczne transformatory i autotransformatory ze stopniowym lub płynnym przełączaniem zwojów uzwojeń pracujących na obciążeniu. Elektroniczne regulatory są bardziej kompaktowe, łatwe w obsłudze i lekkie, a przy tym zapewniają znacznie większą moc. Zasadniczo elementami wykonawczymi elektronicznych regulatorów mocy prądu przemiennego są: tyrystor, triak i optotyrystor, ten ostatni sterowany jest poprzez wbudowany w niego transoptor, co eliminuje połączenie galwaniczne pomiędzy obwodem sterującym a siecią zasilającą.

Regulacja mocy przez te elementy polega na zmianie fazy przełączania triaka w każdej półfali napięcia sinusoidalnego przez obwód sterujący. W rezultacie przebieg napięcia na obciążeniu jest „przecięciem” półfal sinusoidy o stromych czołach (rys. 1).W tym przypadku przebieg napięcia na samym regulatorze mocy ma postać pokazaną na ryc. 2. Ta forma sygnału ma szeroki zakres harmonicznych, które rozprzestrzeniając się w okablowaniu elektrycznym mogą zakłócać urządzenia elektroniczne: telewizory, komputery, sprzęt do odtwarzania dźwięku itp. W związku z tym filtry RC lub RLC są instalowane na wejściach sieciowych takich regulatorów mocy.

Ryc.1

W praktyce wszystkie produkowane obecnie elektroniczne urządzenia gospodarstwa domowego i komputery posiadają własne wbudowane filtry przeciwprzepięciowe, dzięki czemu zakłócenia pochodzące od regulatorów mocy mogą nie wpływać na pracę tych urządzeń elektronicznych. Autor przetestował różne regulatory mocy bez własnych filtrów sieciowych w pomieszczeniach, w których znajduje się telewizor,

Ryc.2

Komputer, odbiornik FM i odtwarzacz DVD z UMZCH Na tym sprzęcie nie zaobserwowano żadnych zakłóceń, ale nie oznacza to, że filtry w ogóle nie są potrzebne. Te regulatory mocy mogą zakłócać sprzęt elektroniczny sąsiadów przy wejściu. Praktyczne badania propagacji hałasu przez przewody elektryczne w sąsiednich pomieszczeniach za pomocą oscyloskopu wykazały, że przy regulacji mocy obciążenia do 2 kW wystarczy filtr RC, co potwierdzają schematy obwodów produktów przemysłowych. W przypadku regulatorów o większej mocy konieczne jest podłączenie filtra LC za filtrem RC,

Ryc.3

Ryc.4

Schemat ideowy filtra sieciowego przemysłowego regulatora mocy do 4 kW typu RT-4 UHL4.2 220V-1 P30 przedstawiono na rys. 3,montaż regulatora - na rys. 4. Każda cewka zawiera 90 zwojów drutu PEV-2 o średnicy 1,5 mm, nawiniętych w dwóch warstwach na ramę, wewnątrz której znajduje się rdzeń ferrytowy o przepuszczalności F600 o średnicy 8 mm. Indukcyjność cewki wynosi 0,25 mH. Regulatory mocy bez filtrów można stosować w garażach, indywidualnych pomieszczeniach gospodarczych, domkach letniskowych itp. czyli z dala od sąsiadów. Jeśli regulator mocy jest oddzielnym produktem i jest przeznaczony do podłączenia odbiorników o różnej mocy, ważne jest, aby użytkownicy wiedzieli, że przy tym samym położeniu pokrętła regulatora, różne obciążenia będą miały różne napięcia. Z tego powodu regulator mocy należy ustawić na zero przed podłączeniem obciążenia. W razie potrzeby można monitorować napięcie na obciążeniu za pomocą osobnego lub wbudowanego woltomierza.

W Internecie i magazynach elektrycznych istnieje wiele różnych obwodów elektronicznych regulatorów mocy obciążenia o prawie takich samych funkcjach, ale są też inne rozwiązania obwodów, np.niezakłócające regulatory. Te regulatory wytwarzają impulsy prądów sinusoidalnych, których czas trwania reguluje moc obciążenia. Obwody takich regulatorów są stosunkowo złożone i mogą być stosowane w niektórych szczególnych przypadkach. Nie spotkano się z zastosowaniem takich regulatorów w przemyśle. Zdecydowana większość regulatorów mocy zbudowana jest na zasadzie kontroli fazowej prądu w obciążeniu. Główną różnicą są obwody sterujące tyrystorami i triakami. Część mocy składa się z praktycznie trzech opcji: tyrystora w ukośnym mostku diodowym, dwóch tyrystorów ustawionych tyłem do siebie i triaka. Obwody sterujące to różne opcje oparte na tranzystorach, mikroukładach, dinistorach, urządzeniach wyładowczych, tranzystorach jednozłączowych itp., z których niektóre podano w [1-6]. Takie obwody składają się z wielu części i są stosunkowo skomplikowane w produkcji i konfiguracji.

regulatory tyrystorowe

Najprostszym i najszerzej stosowanym regulatorem mocy był regulator tyrystorowy podłączony do przekątnej mostka diodowego i posiadający prosty obwód sterujący (rys. 5).. Zasada działania tego regulatora jest bardzo prosta: podczas gdy kondensator C2 jest ładowany przez R2 i R4, tyrystor jest blokowany, po osiągnięciu napięcia odblokowującego na C2 tyrystor otwiera się i przekazuje prąd do obciążenia, a C2 jest szybko rozładowywany przez niskie

Ryc. 5 regulator mocy na tyrystorze

otwarty opór tyrystorowy. Kiedy sinusoidalne napięcie sieciowe przechodzi przez zero, tyrystor wyłącza się i czeka na nowy wzrost napięcia na C2. Im dłużej C2 jest ładowany, tym krócej tyrystor znajduje się w stanie otwartym i tym mniejszy jest prąd w obciążeniu. Im mniejsza wartość R4, tym szybciej ładowany jest C2 i tym więcej prądu jest przekazywane do obciążenia. Zaletą tego obwodu jest to, że niezależnie od parametrów pracującego tyrystora, dodatnie i ujemne impulsy prądu w obciążeniu są zawsze symetryczne, a także obecność tylko jednego tyrystora, którego brakowało w momencie ich pojawienia się. Wadą jest obecność czterech mocnych diod, co wraz z tyrystorem i chłodnicami znacznie zwiększa wymiary regulatora. Regulatory mocy oparte na tyrystorach typu back-to-back są bardziej kompaktowe i dwukrotnie mocniejsze. Stosując dwa tyrystory KU202N z prostym obwodem sterującym, uzyskuje się regulator mocy obciążenia do 4 kW, który autor stosuje od dawna w grzejniku dużej mocy.

Schemat ideowy takiego regulatora z filtrem sieciowym pokazano na rys. 6. Wadą takich obwodów jest asymetria dodatnich i ujemnych impulsów prądu w obciążeniu przy zmianie parametrów tyrystora.

Ryc.6

Asymetria objawia się w początkowej fazie otwierania tyrystorów. W przypadku urządzeń grzewczych i elektronarzędzi z silnikami komutatorowymi ta asymetria nie odgrywa praktycznej roli, a urządzenia oświetleniowe, gdy ich jasność maleje, zaczynają migać, ponieważ impulsy o określonej polaryzacji całkowicie zanikają. Aby wyeliminować tę wadę, należy dobrać tyrystory o identycznych parametrach prądu rozwarcia i prądu trzymania tyrystorów z technologicznego źródła prądu stałego przy odpowiednim obciążeniu lub dobierając drugi tyrystor ze względu na brak mrugania lampy przy minimalnym żarniku ciepło.

Jedną z odmian tyrystorów są optotyrystory, do sterowania którymi, po podłączeniu w trybie równoległym, można zastosować zasadę sterowania obwodu przedstawioną na ryc. 5.z separacją dodatnich i ujemnych impulsów sterujących za pomocą diod lub dinistorów.

Praktyczny schemat ideowy takiego regulatora mocy obciążenia do 5 kW pokazano na ryc. 7.Ten regulator służy autorowi do regulacji prądu spawania i trybów pracy innych potężnych urządzeń elektrycznych. Regulator mocy wyposażony jest w czujnik zegarowy napięcia na obciążeniu, co zwiększa wygodę jego obsługi. Na ryc. 8widoczny jest czujnik zegarowy (poz. 1), na który przyklejone są części jego prostownika i filtra. Regulator nie ma zabezpieczenia przeciwprzepięciowego, ponieważ jest używany zarówno w wiejskim domu, jak i w garażu. W razie potrzeby można zastosować filtr, którego schemat pokazano na ryc. 3.

Rys. 7, schemat regulatora mocy wykorzystującego optotyrystory

Ryc.8

Regulatory na triakach

Szczególnie interesujące są nowoczesne obwody regulatorów mocy wykorzystujące triaki. Tradycyjne obwody sterujące triakiem składają się ze stosunkowo wielu części, co wyraźnie widać na płytce drukowanej regulatora przemysłowego pokazanej na rys. 4.Na przykład mikroukładKR1167KP1B wyprowadza impulsy sterujące pokazane na oscylogramie na elektrodę sterującą triaka (rys. 9).Schemat ideowy regulatora mocy wykorzystującego ten mikroukład, powszechny wśród elektryków w Zaporożu, pokazano na ryc. 10. Ten pozbawiony radiatora regulator mocy dla VS1 może obsłużyć obciążenia do 200 W

Ryc.9

(ryc. 11), oraz z grzejnikiem o powierzchni co najmniej 100 cm 2 - do 2 kW. Okazało się, że schemat ten można jeszcze bardziej uprościć bez utraty jakości. Uproszczony schemat regulatora z tym mikroukładem pokazano na ryc. 12.W przypadku korzystania z części nadających się do serwisowania obwody te nie wymagają regulacji.

Rys. 10, obwód regulatora mocy wykorzystujący triaki

Przy produkcji regulatorów lampek nocnych okazało się, że niektóre triaki i mikroukłady mają defekty, które wpływają na symetrię impulsów i odpowiednio na równomierność regulacji jarzenia lampy, a nawet prowadzą do ich

Ryc.11

migający. Ponowne lutowanie części na płytce drukowanej jest zabiegiem nieprzyjemnym i prowadzi do jej uszkodzenia. W związku z tym wykonano płytkę testową zgodnie ze schematem na ryc. 10(bez R1 i C1) z gniazdem na mikroukład jednorzędowy, co rozwiązało te problemy. Regulatory są przylutowane do styków 1-2 płytki drukowanej.

Ryż. 12

rezystor polerujący R5. Żarówka jest podłączona jako obciążenie. Przed zamontowaniem części do testów, płytkę należy odłączyć od zasilania.

Na podstawie schematu z rys. 11 wykonano przenośny sterownik procesu do różnych prac. Montaż części pokazano na zdjęciuna początku artykułu (dolna okładka jest usunięta). Obwód zmontowany jest w aluminiowej obudowie, która służy również jako chłodnica triaka, odizolowanej od obudowy uszczelką mikową i specjalną podkładką izolacyjną. Po podłączeniu triaka należy koniecznie sprawdzić rezystancję izolacji między jego anodą a obudową, która musi wynosić co najmniej 1 MOhm. Ten regulator, testowany przez dwie godziny, działał normalnie bez podgrzewania obudowy do obciążenia 500 W.

Podsumowując, należy zauważyć, że regulatory mocy obciążenia zmontowane zgodnie ze schematami na rys. 6 i ryc. 10, przetestowane w długotrwałej pracy, są najbardziej optymalne pod względem niezawodności, zwartości, prostoty części, instalacji i uruchomienia. Przy niewielkich różnicach parametrów tyrystorów i asymetrii parametrów triaka, regulatory te mogą pracować na wszystkich rodzajach obciążeń o odpowiedniej mocy, z wyjątkiem urządzeń oświetleniowych. Odchylenia wartości rezystorów i kondensatorów od wskazanych na schematach o 10...20% nie mają wpływu na pracę regulatorów. Powyższe obwody sterujące mogą współpracować również z mocniejszymi tyrystorami i triakami w regulatorach mocy dla obciążeń do 5 kW. Regulator mocy zgodnie ze schematem na rys. 12 zaleca się stosować do urządzeń oświetleniowych o mocy do 100 W bez radiatora. Nie badano działania tego regulatora dla innych typów obciążeń, ale przypuszcza się, że nie powinien on być gorszy od regulatora zmontowanego według schematu na rys. 10 .

JAKIŚ. Żurenkow

Literatura

1. Zolotarev S. Regulator mocy // Radio. -1989. - Nr 11.

2. Karapetyants V. Ulepszenie sterownika mocy //Radio. - 1986. -№11.

3. Leontyev A., Lukash S. Regulator napięcia z kontrolą impulsu fazowego // Radio -1992. - Nr 9.

4. Biryukov S. Dwukanałowy regulator triaka // Radio. - 2000. - nr 2.

5 . Zorin S. Regulator mocy // Radio. -2000. - № 8 .

6. Zhurenkov A. Suszarka do włosów z elektronicznym regulatorem mocy // Elektryk. - 2009. - nr 1-2.

7. Zhurenkov A. Grzejnik o zwiększonej mocy // Elektryk. - 2009. - nr 9.