Регулятор мощности для индуктивной нагрузки на симисторе – Принципы реализации регуляторов мощности и напряжения на симисторах, схемы для сборки своими руками

Симисторный регулятор тока для активной и индуктивной нагрузки

Читать все новости

Существует огромное число различных вариантов симисторных и тринисторных регуляторов тока. Однако практически все они предназначены для работы либо на чисто активную, либо на слабо индуктивную нагрузку. Автор предлагает регулятор с фазоимпульсным управлением, предназначенный для работы на нагрузку, импеданс которой может изменяться от чисто активного до чисто индуктивного, причём даже в процессе работы. Активная и индуктивная компоненты могут быть соединены как последовательно, так и параллельно. Недостаток предлагаемого регулятора — положение его органа управления, соответствующее максимальному эффективному значению тока, зависит от характера нагрузки.

Устройства, позволяющие регулировать эффективное значение тока нагрузки, обычно содержат узел управления, который открывает симистор с задержкой а относительно начала полупериода сетевого напряжения (рис. 1). При отсутствии задержки (α=0) ток в активной нагрузке максимален, при задержке на половину периода (α =180°) он отсутствует. Симистор закрывается в конце каждого полупериода, когда текущий через него и нагрузку ток становится меньше свойственного ему тока удержания.

Рис. 1

При работе на нагрузку с индуктивной компонентой импеданса (электродвигатель или трансформатор) ток через симистор не прекращается в моменты перехода сетевого напряжения через ноль. Он продолжает течь ещё некоторое время за счёт энергии, накопленной в индуктивности нагрузки (рис. 2).

Рис. 2

Изображённая здесь осциллограмма тока соответствует параллельному соединению активного сопротивления и индуктивности нагрузки. Основное отличие при их последовательном соединении состоит в том, что тогда ток не возрастает скачком в момент открывания симистора, а нарастает плавно со скоростью, определяемой отношением этих компонентов. Это может нарушить работу регулятора, если за время действия открывающего симистор импульса ток не успевает стать больше тока удержания.

Но наиболее опасна для индуктивной нагрузки симисторного регулятора его работа при слишком малой задержке импульса управления. В этом случае (рис. 3) симистор к приходу очередного импульса не успевает закрыться и поэтому, закрывшись уже после его окончания, остаётся в этом состоянии до следующего импульса. Регулятор переходит в аварийный «однополупериодный» режим работы с большой постоянной составляющей тока нагрузки. Чтобы предотвратить это явление, необходимо увеличивать длительность импульса управления до значения, гарантирующего открывание симистора в текущем полупериоде.

Рис. 3

Схема предлагаемого регулятора показана на рис. 4. Узел его питания, ставший уже стандартным для подобных устройств [1], состоит из резистора R1, конденсаторов С1-С3, диодов VD1, VD2 и стабилитрона VD3. На резисторах R2-R5 и логических элементах DD1.1, DD1.2 реализован узел синхронизации с сетевым напряжением, схема которого взята из [2] с некоторыми модификациями. Элемент DD1.1 в моменты перехода мгновенного значения сетевого напряжения через ноль формирует на своём выходе короткие синхроимпульсы высокого уровня, элемент DD1.2 служит их повторителем.

Рис. 4

Необходимую задержку открывания симистора VS1 относительно импульса синхронизации обеспечивает одновибратор [3] на логических элементах DD2.1 и DD2.2. Он запускается в момент окончания импульса положительной полярности, формируемого из синхроимпульса дифференцирующей цепью C4R7. По истечении выдержки, продолжительность которой определяется цепью R6R8C5, высокий уровень на выходе элемента DD2.1 сменяется низким. Для подготовки одновибратора к генерации следующего импульса конденсатор С5 разряжается через диод VD4.

Узел контроля состояния симистора, состоящий из резисторов R9-R12 и элементов DD1.3, DD1.4, аналогичен узлу синхронизации с сетевым напряжением. На выходе элемента DD1.4 низкий уровень присутствует только при ненулевом напряжении на симисторе — это означает, что он закрыт.

При условии, что импульс синхронизации с сетью закончился, формируемая одновибратором задержка истекла, а симистор закрылся, на выходе элемента DD2.3 будет установлен высокий уровень. Через открывшийся транзистор VT3 в цепи управляющего электрода симистора VS1 потечёт ток. Он прекратится, когда в результате открывания симистора указанное условие будет нарушено.

Узел контроля состояния симистора, состоящий из резисторов R9-R12 и элементов DD1.3, DD1.4, аналогичен узлу синхронизации с сетевым напряжением. На выходе элемента DD1.4 низкий уровень присутствует только при ненулевом напряжении на симисторе — это означает, что он закрыт.

При условии, что импульс синхронизации с сетью закончился, формируемая одновибратором задержка истекла, а симистор закрылся, на выходе элемента DD2.3 будет установлен высокий уровень. Через открывшийся транзистор VT3 в цепи управляющего электрода симистора VS1 потечёт ток. Он прекратится, когда в результате открывания симистора указанное условие будет нарушено. Поэтому открывающий импульс всегда имеет длительность, необходимую и достаточную для правильной работы устройства.

Микросхемы К561ЛП2 и К561ЛЕ10 могут быть заменены аналогичными из серии 564 или импортными из серий 4000. При необходимости элементы DD1.2 и DD1.4 без ущерба для работоспособности регулятора можно исключить из схемы и использовать в других целях. Если применены микросхемы серии 164 или К176, вместо стабилитрона Д814Г желательно установить Д814Б, Д814В или другой с напряжением стабилизации около 9 В.

Диоды КД509А допускается заменять любыми маломощными кремниевыми. Такую же замену можно попробовать и для диода Д9Б в случае отсутствия другого германиевого. Вместо КТ315А подойдёт любой кремниевый транзистор структуры n-p-n малой или средней мощности с коэффициентом передачи тока не менее 50. Симистор VS1 должен быть установлен на тепло-отвод, площадь которого зависит от максимального тока нагрузки.

Правильно собранный регулятор налаживания не требует. Возможно, для получения нужных пределов регулирования потребуется подобрать номиналы резисторов R6 и R8. При монтаже и эксплуатации устройства следует помнить, что все его элементы находятся под сетевым напряжением.

Литература

1.    Бирюков С. Симисторные регуляторы мощности. — Радио, 1996, № 1, с. 43-46.

2.    Абрамский А. Симисторный регулятор с обратными связями. — Радио, 2002, № 4, с. 24, 25.

3.    Самойленко А. Управляемый одновибратор. — Радио, 1999, № 5, с. 38, 39.

Автор: А. Староверов, г. Вологда

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

РЕГУЛИРОВКА МОЩНОСТИ

РЕГУЛИРОВКА МОЩНОСТИ

     Чаще всего регуляторы мощности устройств делают на тринисторах, используя его в качестве выходного мощного ключа. Но тринистор в цепи переменного тока неудобен тем, что требует питания через выпрямительный мост, который при большой мощности нагрузки должен быть установлен на радиатор. В этом плане для ключевого элемента более удобен симистор. Основное отличие симистора — это возможность коммутации не только постоянного, но и переменного тока, который может протекать в любом направлении — как от анода к катоду, так и в противоположную сторону.

     Для справки: симисторы при положительном напряжении на аноде могут включаться импульсами любой полярности, подаваемыми на управляющий электрод относительно катода, а при отрицательном напряжении на аноде — импульсами только отрицательной полярности. Управление симистором постоянным током требует большой мощности, а при импульсном управлении необходим формирователь, обеспечивающий короткие импульсы в момент прохождения сетевого напряжения через ноль, что снижает уровень помех по сравнению с регуляторами, в которых использован фазоимпульсный метод регулирования.

     Устройство регулировки мощности содержит симистор, узел временной (фазовой) задержки, компенсирующую цепь и источник питания. Компенсирующая цепочка R8 C2 к напряжению стабилитрона VD3 добавляет величину напряжения, пропорциональную питающему напряжению. Эта сумма является межбазовым напряжением однопереходного транзистора КТ117. Уменьшение питающего напряжения снижает напряжение питания транзистора и вызывает уменьшение временной задержки. От известной схемы симисторного регулятора мощности на BT136-600 и динисторе DB-3, эта отличается стабилизацией управляющих импульсов и соответственно большей точностью и неизменностью выходного напряжения.

     При наладке устройства регулировки мощности, надо включить его в сеть с нагрузкой через автотрансформатор, а параллельно нагрузке установить вольтметр. Меняя напряжение переменным резистором R8 на входе регулятора, добиваемся минимального напряжения на нагрузке. Трансформатор выполнен на сердечнике Ш5х6, первичная обмотка 40 витков, вторичная 50 витков ПЭЛ-0,2 – 0.3. В своём варианте устройства регулировки мощности поставил трансформатор на ферритовом кольце К20х10х6 с двумя одинаковыми обмотками по 40 витков – всё отлично заработало. Для визуального контроля напряжения (мощности) на нагрузке, поставил небольшой вольтметр переменного тока собранный из индикатора уровня записи бобинного советского магнитофона. Подключаем его естественно параллельно нагрузке. Светодиоды красного свечения показывают, что устройство регулировки мощности включено в сеть и выполняют подсветку шкалы.

     К данному регулятору можно подключать активную нагрузку мощностью до двух киловат — электроплиты, электрочайники, электрокамины, утюги и т. д., а при замене симистора на более мощный, например ТС132-50, до 10 кВт. Реальный пример использования: у соседа постоянно выбивают пробки автоматы на 16 А при эксплуатации электрочайника Тефаль 2 кВт. Замена их невозможна, так как проживает он не в своей квартире. Проблему решило данное устройство для регулировки, установленное на 80% мощности.


     Полезные доработки: при работе с индуктивной нагрузкой, параллельно симистору регулятора мощности надо включить RC цепочку для ограничения скорости нарастания анодного напряжения. Любой симисторный регулятор является источником радиопомех, поэтому регулятор мощности желательно снабдить фильтром радиопомех. Фильтр радиопомех LC представляет собой обычный Г-фильтр с катушкой и конденсатором. В качестве дросселя L используется катушка из 100 витков провода, намотанного на ферритовый стержень диаметром 8 мм и длиной 50 мм. Диаметр провода 1 мм соответствует максимальной мощности нагрузки примерно 700 Вт. Предохранитель на номинальный ток нагрузки защищает симистор от короткого замыкания в нагрузке. При настройке соблюдайте меры безопасности, так как все элементы устройства для регулировки мощности гальванически связаны с сетью 220 В.

     Вопросы и коментарии по схеме — на ФОРУМ

   Схемы блоков питания

 

elwo.ru

Регулятор мощности — AmpExpert

Порой возникает необходимость принять меры для регулирования мощности электрического тока. Такая необходимость может быть применена к уменьшению накала лампы, регулировки числа оборотов электродвигателя и иногда регулировка температуры прибора, такого как паяльник. Таких задач может возникать множество а решением станет симисторный регулятор.

Если электроприборы не нуждаются в идеальной форме напряжения, то симисторный регулятор идеальный вариант.

В интернете множество схем регуляторов мощности основанных как на транзисторах так и на микросхемах, но все они отличаются сложностью изготовления, а порой и ценами необходимых деталей. Да же по этому симисторный регулятор будет лучшим выбором.

Предлагаемая схема предельно проста и не содержит сложных и дорогостоящих элементов. С ней справится даже человек не сильно понимающий в электротехнике.

Детали

Т1 — симистор, в схеме использован КУ208В

Т — симметричный динистор DB3

 

Все остальные элемены просты: пара неплярных конденсаторов, пара мощных резисторов и один переменный резистор на 420 кОм.

Принцип работы регулятора мощности

Резистор 510.Оm – ограничивает максимальное напряжение на конденсатор 0,1 mkF, то есть если движок переменного резистора потавить в положение 0.Оm, то сопротивление цепи всё равно будет 510.Оm
Справа на схеме резистор на 20 kOm и конденсатор 0.22mkF именуемая RC цепью. RC цепочка, это своеобразная защита симистора от выбросов напряжения при работе на индуктивную нагрузку. То есть если Ваша схема будет регулировать активную нагрузку (лампочка, паяльник, ТЭН и т.д.), то R3 и C можно исключить из схемы, а это делает схему до смешного простой.
И так, конденсатор 0,1mkF заряжается через резисторы 510.Om и переменный резистор 420kOm, после того, как напряжение на конденсаторе достигнет напряжения открывания динистора DB 3, динистор формирует импульс, открывающий симистор, после чего, при проходе синусоиды, симистор закрывается. Частота открывания-закрывания симистора зависит от напряжения на конденсаторе 0.1 mkF, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления переменного резистора. Таким образом прерывая ток (с большой частотой) схема регулирует мощность в нагрузке.

Данная принцип работы меняет форму питающего напряжения и она уже не похожа на синусоиду. Именно по этому такой регулятор мощности не подойдет для работы с двигателями балгарок, водяных насосов и холодильников!

Схема была разработана в LAY (Скачать ТУТ)  и легко повторяется методом ЛУТ.

 

 

 

Поделись с друьями:

Это интересно :

ampexpert.ru

Симисторный регулятор мощности до трёх киловатт своими руками

Такой простой, но в то же время очень эффективный регулятор, сможет собрать практически каждый, кто может держать в руках паяльник и хоть слегка читает схемы. Ну а этот сайт поможет вам осуществить своё желание. Представленный регулятор регулирует мощность очень плавно без бросков и провалов.

Схема простого симисторного регулятора



Такой регулятор можно применить в регулировании освещения лампами накаливания, но и светодиодными тоже, если купить диммируемые. Температуру паяльника регулировать — легко. Можно бесступенчато регулировать обогрев, менять скорость вращения электродвигателей с фазным ротором и ещё много где найдётся место такой полезной вещице. Если у вас есть старая электродрель, у которой не регулируются обороты, то применив этот регулятор, вы усовершенствуете такую полезную вещь.
В статье, с помощью фотографий, описания и прилагаемого видео, очень подробно описан весь процесс изготовления, от сбора деталей до испытания готового изделия.

Сразу говорю, что если вы не дружите с соседями, то цепочку C3 — R4 можете не собирать. (Шутка) Она служит для защиты от радиопомех.
Все детали можно купить в Китае на Алиэкспресс. Цены от двух до десяти раз меньше, чем в наших магазинах.
Для изготовления этого устройства понадобится:
  • R1 – резистор примерно 20 Ком, мощностью 0,25вт;
  • R2 – потенциометр примерно 500 Ком, можно от 300 Ком до 1 Мом, но лучше 470 Ком;
  • R3 — резистор примерно 3 Ком, 0, 25 Вт;
  • R4- резистор 200-300 Ом, 0, 5 Вт;
  • C1 и C2 – конденсаторы 0, 05 МкФ, 400 В;
  • C3 – 0, 1 МкФ, 400 В;
  • DB3 – динистор, есть в каждой энергосберегающей лампе;
  • BT139-600, регулирует ток 18 А или BT138-800, регулирует ток 12 А – симисторы, но можно взять и любые другие, в зависимости от того, какую нагрузку нужно регулировать. Динистор ещё называют диак, симистор – триак.
  • Радиатор охлаждения выбирается от величины планируемой мощности регулирования, но чем больше, тем лучше. Без радиатора можно регулировать не более 300 ватт.
  • Клеммные колодки можно поставить любые;
  • Макетную плату применять по вашему желанию, лишь бы всё вошло.
  • Ну и без прибора, как без рук. А вот припой применять лучше наш. Он хоть и дороже, но намного лучше. Хорошего припоя Китайского не видел.



Приступаем к сборке регулятора


Сначала нужно продумать расстановку деталей так, чтобы ставить как можно меньше перемычек и меньше паять, затем очень внимательно проверяем соответствие со схемой, а потом все соединения запаиваем.







Убедившись, что ошибок нет и поместив изделие в пластиковый корпус, можно опробовать, подключив к сети.






Будьте очень внимательны при испытании. Все детали схемы находятся под прямым напряжением сети 220 вольт и прикосновение к ним, является очень опасным.
Если сборка вами проведена правильно, то всё должно заработать сразу. Устройство в регулировке и наладке не нуждается.

Испытание регулятора мощности


sdelaysam-svoimirukami.ru

Симисторный регулятор тока для активной и индуктивной нагрузки

Р/л технология

Главная  Радиолюбителю  Р/л технология



Существует огромное число различных вариантов симисторных и тринисторных регуляторов тока. Однако практически все они предназначены для работы либо на чисто активную, либо на слабо индуктивную нагрузку. Автор предлагает регулятор с фазоимпульсным управлением, предназначенный для работы на нагрузку, импеданс которой может изменяться от чисто активного до чисто индуктивного, причём даже в процессе работы. Активная и индуктивная компоненты могут быть соединены как последовательно, так и параллельно. Недостаток предлагаемого регулятора — положение его органа управления, соответствующее максимальному эффективному значению тока, зависит от характера нагрузки.

Устройства, позволяющие регулировать эффективное значение тока нагрузки, обычно содержат узел управления, который открывает симистор с задержкой а относительно начала полупериода сетевого напряжения (рис. 1). При отсутствии задержки (α=0) ток в активной нагрузке максимален, при задержке на половину периода (α =180°) он отсутствует. Симистор закрывается в конце каждого полупериода, когда текущий через него и нагрузку ток становится меньше свойственного ему тока удержания.

При работе на нагрузку с индуктивной компонентой импеданса (электродвигатель или трансформатор) ток через симистор не прекращается в моменты перехода сетевого напряжения через ноль. Он продолжает течь ещё некоторое время за счёт энергии, накопленной в индуктивности нагрузки (рис. 2).

Изображённая здесь осциллограмма тока соответствует параллельному соединению активного сопротивления и индуктивности нагрузки. Основное отличие при их последовательном соединении состоит в том, что тогда ток не возрастает скачком в момент открывания симистора, а нарастает плавно со скоростью, определяемой отношением этих компонентов. Это может нарушить работу регулятора, если за время действия открывающего симистор импульса ток не успевает стать больше тока удержания.

Но наиболее опасна для индуктивной нагрузки симисторного регулятора его работа при слишком малой задержке импульса управления. В этом случае (рис. 3) симистор к приходу очередного импульса не успевает закрыться и поэтому, закрывшись уже после его окончания, остаётся в этом состоянии до следующего импульса. Регулятор переходит в аварийный «однополупе-риодный» режим работы с большой постоянной составляющей тока нагрузки. Чтобы предотвратить это явление, необходимо увеличивать длительность импульса управления до значения, гарантирующего открывание симистора в текущем полупериоде.

Рис. 4

Схема предлагаемого регулятора показана на рис. 4. Узел его питания, ставший уже стандартным для подобных устройств [1], состоит из резистора R1, конденсаторов С1- СЗ, диодов VD1, VD2 и стабилитрона VD3. На резисторах R2-R5 и логических элементах DD1.1, DD1.2 реализован узел синхронизации с сетевым напряжением, схема которого взята из [2] с некоторыми модификациями. Элемент DD1.1 в моменты перехода мгновенного значения сетевого напряжения через ноль формирует на своём выходе короткие синхроимпульсы высокого уровня, элемент DD1.2 служит их повторителем.

Необходимую задержку открывания симистора VS1 относительно импульса синхронизации обеспечивает одновиб-ратор [3] на логических элементах DD2.1 и DD2.2. Он запускается в момент окончания импульса положительной полярности, формируемого из синхроимпульса дифференцирующей цепью C4R7. По истечении выдержки, продолжительность которой определяется цепью R6R8C5, высокий уровень на выходе элемента DD2.1 сменяется низким. Для подготовки одновибратора к генерации следующего импульса конденсатор С5 разряжается через диод VD4.

Узел контроля состояния симистора, состоящий из резисторов R9-R12 и элементов DD1.3, DD1.4, аналогичен узлу синхронизации с сетевым напряжением. На выходе элемента DD1.4 низкий уровень присутствует только при ненулевом напряжении на симисторе — это означает, что он закрыт.

При условии, что импульс синхронизации с сетью закончился, формируемая одновибратором задержка истекла, а симистор закрылся, на выходе элемента DD2.3 будет установлен высокий уровень. Через открывшийся транзистор VT3 в цепи управляющего электрода симистора VS1 потечёт ток. Он прекратится, когда в результате открывания симистора указанное условие будет нарушено. Поэтому открывающий импульс всегда имеет длительность, необконденсатор С5 разряжается через диод VD4.

Узел контроля состояния симистора, состоящий из резисторов R9-R12 и элементов DD1.3, DD1.4, аналогичен узлу синхронизации с сетевым напряжением. На выходе элемента DD1.4 низкий уровень присутствует только при ненулевом напряжении на симисторе — это означает, что он закрыт.

При условии, что импульс синхронизации с сетью закончился, формируемая одновибратором задержка истекла, а симистор закрылся, на выходе элемента DD2.3 будет установлен высокий уровень. Через открывшийся транзистор VT3 в цепи управляющего электрода симистора VS1 потечёт ток. Он прекратится, когда в результате открывания симистора указанное условие будет нарушено. Поэтому открывающий импульс всегда имеет длительность, необ-

ходимую и достаточную для правильной работы устройства.

Микросхемы К561ЛП2 и К561ЛЕ10 могут быть заменены аналогичными из серии 564 или импортными из серий 4000. При необходимости элементы DD1.2 и DD1.4 без ущерба для работоспособности регулятора можно исключить из схемы и использовать в других целях. Если применены микросхемы серии 164 или К176, вместо стабилитрона Д814Г желательно установить Д814Б, Д814В или другой с напряжением стабилизации около 9 В.

Диоды КД509А допускается заменять любыми маломощными кремниевыми. Такую же замену можно попробовать и для диода Д9Б в случае отсутствия другого германиевого. Вместо КТ315А подойдёт любой кремниевый транзистор структуры n-p-п малой или средней мощности с коэффициентом передачи тока не менее 50. Симистор VS1 должен быть установлен на тепло-отвод, площадь которого зависит от максимального тока нагрузки.

Правильно собранный регулятор налаживания не требует. Возможно, для получения нужных пределов регулирования потребуется подобрать номиналы резисторов R6 и R8. При монтаже и эксплуатации устройства следует помнить, что все его элементы находятся под сетевым напряжением.

Литература

1. Бирюков С. Симисторные регуляторы мощности. — Радио, 1996, № 1, с. 43-46.

2. Абрамский А. Симисторный регулятор с обратными связями. — Радио, 2002, № 4, с. 24, 25.

3. Самойленко А. Управляемый одновиб-ратор. — Радио, 1999, № 5, с. 38, 39.

Автор: А. Староверов, г. Вологда

Дата публикации: 25.06.2012

Мнения читателей
  • Виталий / 30.01.2014 — 16:59
    Отлично работает. У кого есть печатная плата, прошу выслать на [email protected]

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:


www.radioradar.net

Электронные регуляторы мощности нагрузки

электроника для дома

 

Применение современной схемотехники с использованием простых оригинальных решений на традиционной элементной базе и на новых малогабаритных микросхемах позволяет изготовить компактные и удобные в эксплуатации регуляторы большой мощности. В данной статье описано несколько простых конструкций регуляторов мощности нагрузки до 5 кВт, которые легко изготовить из доступных деталей.

 


Электронные регуляторы мощности нагрузки в настоящее время широко используются в промышленности и быту для плавного регулирования скорости вращения электродвигателей, температуры нагревательных приборов, интенсивности освещения помещений электрическими лампами, установки необходимого сварочного тока, регулировки зарядного тока аккумуляторных батарей и т.п. Раньше для этого использовались громоздкие трансформаторы и автотрансформаторы со ступенчатым или плавным переключением витков их обмоток, работающих на нагрузку. Электронные регуляторы более компактны, удобны в эксплуатации и имеют малый вес при значительно большей мощности. В основном, исполнительными элементами электронных регуляторов мощности переменного тока являются: тиристор, симистор и оптотиристор, управление последним осуществляется через встроенную в него оптопару, устраняющую гальваническую связь между схемой управления и питающей электросетью.

Регулирование мощности этими элементами основано на изменении фазы включения симистора в каждой полуволне синусоидального напряжения схемой управления. В результате этого на нагрузке форма напряжения представляет собой «обрезки» полуволн синусоиды с крутыми фронтами (рис.1). При этом форма напряжения на самом регуляторе мощности имеет вид, показанный на рис.2. Такая форма сигнала имеет широкий спектр гармоник, которые, распространяясь по электропроводке, могут создавать помехи электронным устройствам: телевизорам, компьютерам, звуковоспроизводящей аппаратуре и т.п. В связи с этим на сетевых входах таких регуляторов мощности устанавливаются RC- или RLC-фильтры.

Рис.1

На практике все выпускаемые сейчас электронные бытовые устройства и компьютеры имеют свои встроенные сетевые фильтры, благодаря которым помехи регуляторов мощности могут не влиять на работу указанных электронных устройств. Автором проверялись различные регуляторы мощности без собственных сетевых фильтров в комнатах, где установлены телевизор, ком-

Рис.2

пьютер, приемник FM и DVD-проигрыватель с УМЗЧ Воздействия помех на эту аппаратуру не наблюдалось, но это не значит, что фильтры вообще не нужны. Эти регуляторы мощности могут создавать помехи электронной аппаратуре соседей по подъезду. Практические исследования распространения помех по электропроводке в соседних комнатах с помощью осциллографа показали, что при регулировании мощности нагрузки до 2 кВт достаточно RC-фильтра, что подтверждается схемами промышленных изделий. Для регуляторов большей мощности необходимо после RC-фильтра подключить LC-фильтр,

Рис.3

Рис.4

Принципиальная схема сетевого фильтра промышленного регулятора мощности до 4 кВт типа РТ-4 УХЛ4.2 220В-1 Р30 показана на рис.3, монтаж регулятора — на рис.4. Каждая катушка содержит 90 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм, намотанного в два слоя на каркасе, внутри которого размещен ферритовый сердечник с проницаемостью Ф600 диаметром 8 мм. Индуктивность катушки равна 0,25 мГн. Регуляторы мощности без фильтров могут использоваться в гаражах, индивидуальных подсобных помещениях, дачах и т.п., то есть вдали от соседей. Если регулятор мощности является отдельным изделием и предназначен для подключения нагрузок разной мощности, пользователям важно знать, что при одном и том же положении ручки регулятора на разных нагрузках будет разное напряжение. По этой причине перед подключением нагрузки регулятор мощности необходимо устанавливать в нулевое положение. При необходимости контролировать напряжение на нагрузке можно отдельным или встроенным вольтметром.

В Интернете и электротехнических журналах приведено множество различных схем электронных регуляторов мощности нагрузки с практически одинаковыми функциями, но есть и другие схемные решения, например регуляторы, не создающие помех. Эти регуляторы выдают пачки синусоидальных токов, длительностью которых регулируется мощность в нагрузке. Схемы таких регуляторов относительно сложны и могут применяться в каких-то особых случаях. Применение подобных регуляторов в промышленности не встречалось. Подавляющее большинство регуляторов мощности построены по принципу фазового регулирования тока в нагрузке. Основное различие — схемы управления тиристорами и симисторами. Силовая часть представляет собой практически три варианта: тиристор в диагонали диодного моста, два встречно-параллельных тиристора и симистор. Схемы управления представляют собой различные варианты на транзисторах, микросхемах, динисторах, газоразрядных приборах, однопереходных транзисторах и т.п., часть которых приведена в [ 1—6]. Такие схемы содержат много деталей, относительно сложны в изготовлении и наладке.

Регуляторы на тиристорах

Самым простым и широко используемым регулятором мощности был регулятор на тиристоре, включенном в диагональ диодного моста и с простой схемой управления (рис.5). Принцип работы этого регулятора очень простой пока конденсатор С2 заряжается через R2 и R4, тиристор заперт, при достижении на С2 напряжения отпирания тиристор открывается и пропускает ток в нагрузку, а С2 быстро разряжается через низкое

Рис.5 регулятор мощности на тиристоре

сопротивление открытого тиристора. При переходе синусоидального напряжения сети через ноль тиристор запирается и ждет нового повышения напряжения на С2 Чем больше времени заряжается С2, тем меньше времени тиристор находится в открытом состоянии и меньше ток в нагрузке. Чем меньше величина R4, тем быстрее заряжается С2 и больше ток пропускается в нагрузку. Достоинством этой схемы является то, что независимо от параметров исправного тиристора положительные и отрицательные импульсы тока в нагрузке всегда симметричны, а также наличие только одного тиристора, которые при их появлении были дефицитом. Недостатком является наличие четырех мощных диодов, что вместе с тиристором и охладителями существенно увеличивает габариты регулятора. Более компактными и в два раза более мощными являются регуляторы мощности на включенных встречно-параллельно тиристорах. На двух тиристорах КУ202Н с простой схемой управления получается регулятор мощности нагрузки до 4 кВт, которая длительно используется автором в калорифере повышенной мощности [7].

Принципиальная схема такого регулятора с сетевым фильтром показана на рис.6. Недостатком таких схем является асимметрия положительных и отрицательных импульсов тока в нагрузке при разбросе параметров тиристоров.

Рис.6

Асимметрия проявляется в начальной стадии открывания тиристоров. Для нагревательных приборов и электроинструмента с коллекторными двигателями эта асимметрия практической роли не играет, а осветительные приборы при уменьшении их яркости начинают мигать, так как импульсы какой-то полярности при этом вообще исчезают. Для устранения этого недостатка необходимо подбирать тиристоры с идентичными параметрами по току открывания и току удержания тиристоров от технологического источника постоянного тока на соответствующей нагрузке или путем подбора второго тиристора по отсутствию мигания лампы при минимальном накале спирали.

Одной из разновидностей тиристоров являются оптотиристоры, для управления которыми при встречнопараллельном включении может быть применен принцип управления схемы рис.5 с разделением положительных и отрицательных управляющих импульсов с помощью диодов или динисторов.

Практическая принципиальная схема такого регулятора мощности нагрузки до 5 кВт показана на рис.7. Этот регулятор используется автором для регулировки сварочного тока и режимов работы других мощных электроустройств. Регулятор мощности снабжен стрелочным индикатором напряжения на нагрузке, что повышает удобство при его эксплуатации. На рис.8 виден стрелочный индикатор (поз.1), на котором приклеены детали его выпрямителя и фильтра. Регулятор не имеет сетевого фильтра, так как применяется либо на даче, либо в гараже. При необходимости в нем можно применить фильтр, схема которого показана на рис.3.

Рис.7, схема регулятора мощности на оптотиристорах

Рис.8

Регуляторы на симисторах

Особый интерес представляют современные схемы регуляторов мощности на симисторах. Традиционные схемы управления симисторами содержат относительно много деталей, что наглядно видно на монтажной плате промышленного регулятора, показанной на рис.4. Например,    микросхема КР1167КП1Б выдает на управляющий электрод симистора управляющие импульсы, показанные на осциллограмме (рис.9). Принципиальная схема регулятора мощности с применением данной микросхемы, распространенная среди запорожских электриков, показана на рис. 10. Этот регулятор мощности без теплоотвода для VS1 может работать на нагрузку до 200 Вт

Рис.9

(рис. 11), а с радиатором площадью не менее 100 см2 — до 2 кВт. Оказалось, что эту схему без потери качества можно еще упростить. Упрощенная схема регулятора с этой микросхемой показана на рис. 12. При использовании исправных деталей эти схемы не требуют наладки.

Рис.10, схема регулятора мощности на симисторах

При изготовлении регуляторов для прикроватных светильников оказалось, что некоторые симисторы и микросхемы имеют дефекты, влияющие на симметричность импульсов и, соответственно, на равномерность регулировки свечения ламп, и даже приводящие к их

Рис.11

миганию. Перепайка деталей на печатной плате является неприятной процедурой и приводит к ее порче. В связи с этим была изготовлена проверочная плата по схеме рис. 10 (без R1 и С1) с панелькой для однорядной микросхемы, которая решила указанные проблемы. К контактам 1 -2 печатной платы подпаивают регу-

Рис. 12

лировочный резистор R5. В качестве нагрузки подключают лампу накаливания. Перед установкой деталей для проверки плату в обязательном порядке отключают от электросети.

На базе схемы рис.11 изготовлен портативный технологический регулятор для различных работ. Монтаж деталей показан на фото в начале статьи (нижняя крышка снята). Схема собрана в алюминиевом корпусе, который также служит охладителем симистора, изолированным от корпуса слюдяной прокладкой и изоляционной спецшайбой. После крепления симистора необходимо в обязательном порядке проверить сопротивление изоляции между его анодом и корпусом, которое должно быть не менее 1 МОм Данный регулятор при испытании в течение двух часов нормально работал без нагрева корпуса на нагрузку мощностью 500 Вт.

В заключение следует отметить, что регуляторы мощности нагрузки, собранные по схемам рис.6 и рис. 10, испытанные длительной эксплуатацией, наиболее оптимальны в части надежности, компактности, простоты деталей, монтажа и наладки. С небольшими разбросами параметров тиристоров и асимметричностью параметров симисторов эти регуляторы могут работать на все типы нагрузок соответствующей мощности, кроме осветительных приборов. Отклонение номиналов резисторов и конденсаторов от указанных в схемах на 10…20% на работу регуляторов не влияют. Приведенные схемы управления могут работать и с более мощными тиристорами и симисторами в регуляторах мощности нагрузок до 5 кВт. Регулятор мощности по схеме рис. 12 рекомендуют применять для осветительных приборов мощностью до 100 Вт без теплоотвода. Работа этого регулятора на другие типы нагрузок не испытывалась, но предположительно он не должен быть хуже регулятора, собранного по схеме рис. 10.

А.Н. Журенков

Литература

1. Золотарев С. Регулятор мощности // Радио. -1989. — №11.

2. Карапетьянц В. Усовершенствование регулятора мощности // Радио. — 1986. -№11.

3. Леонтьев А., Лукаш С. Регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением // Радио -1992. — №9.

4. Бирюков С. Двухканальный симисторный регулятор // Радио. — 2000. — №2.

5. Зорин С. Регулятор мощности // Радио. -2000. — №8.

6. Журенков А. Фен с электронным регулятором мощности // Электрик. — 2009. — №1-2.

7. Журенков А. Калорифер повышенной мощности // Электрик. — 2009. — №9.

 


radiopolyus.ru

описание, схемы, устройства от REGIN

Регулятор мощности используется для разных целей. Например, для продления срока службы ламп. Они до сих пор повсюду используются, из-за своей цены и доступности. Устройство устанавливается между проводом питания и лампой, напряжение выставляется 70%. Срок службы увеличивается в несколько раз.

Когда в бытовом приборе выходит из строя трансформатор, у которого обмотки с разным напряжением, они не сгорают обе. И с использованием симисторного регулятора мощности поставив половину напряжения, получим живую деталь.

Купили бытовой прибор заграницей, а он рассчитан на работу от напряжения в 110 В? И здесь опять поможет регулятор мощности, выставив половину напряжения. При нагрузке до 250 Вт устройство не оснащается радиатором.

Схема симисторного регулятора мощности

Ещё одни вариант классической схемы, собран на симисторе VS1 (TIC226M), динисторе VD3 (32 В). Конденсатор C1 заряжается с каждой волной напряжения, которое проходит через резисторы R3, R2. Когда уровень достигает 32 В, конденсатор C1 передаёт накопленный заряд динистору VD3, через резистор R4. Мощность на разъёме X1, зависит от времени работы симистра. Момент включения определяется напряжением на C1. Чем больше величина сопротивления на резисторе R2, тем дольше он находится в закрытом состоянии. Указанные номиналы обеспечивают регулировку на полном диапазоне мощностей.

Для достижения плавности, используют резистор R2 группы Б. Диоды VD2, VD1 и резистор обеспечивают плавность работы при минимальной мощности. Без такой надстройки, регулировка будет с провалами (яркость лампы увеличится с 0 сразу до 5%). Когда напряжение на C1 не превышает 30 В, а на R2 большое сопротивление, то динистр находится в закрытом положении и мощность равна 0.

Резистор R4, устанавливает ограничение на максимальный ток, проходящий через динистор до 0,1 А. Так увеличивается длительность импульса, необходимого для запуска VS1.

REGIN PULSER

Симисторный регулятор PULSER используется для настройки электрообогревателей (однофазных и двухфазных). Крепится на вертикальную поверхность, подключается последовательно между аппаратом и сетью питания. PULSER оборудован входом для термодатчика и терморегулятора.

Управление осуществляется путём включения и выключения отопительного прибора на пропорциональной основе (30 секунд работает, 30 секунд отключён). Так, экономится электроэнергия, а температура в помещении остаётся на одном уровне. Распределение нагрузки осуществляется симистром (полупроводниковым прибором). Это обеспечивает дополнительную надёжность, из-за отсутствия механических элементов. Переключение производится при нулевом напряжение, это мешает образованию электромагнитных помех.

Если в помещении температура быстро меняется, то регулятор начинает работать в специальном режиме, с точкой возврата к исходным параметрам через 6 минут. В ночной период можно выставить специальную температуру. При чрезмерной мощности электрообогревателя, нагрузка разделяется на несколько приборов с управлением от одного регулятора.

Технические характеристики

  • Электросеть — однофазная или двухфазная, 200/415 В, 50-60 Гц.
  • Ток — минимальный — 1 А, максимальный — 16 А.
  • Окружающая среда — не больше 30°C.
  • Влажность — не больше 90%.
  • Защита — IP20.
  • Размеры — 94х150х43 мм.
  • Диапазон — от 0 до 30 °C.
  • Количество термодатчиков — 1.

Устройство соответствует европейским стандартам EN 50081-1.

REGIN PULSER/D

Симисторный регулятор мощности PULSER/D используется для регулировки электрообогревателя.

Модель предназначена для установки на DIN рейки. Максимальная мощность 3,6 кВт (при 230 В), 6,4 кВт (при 400 В). Автоматическое переключение между пропорционально-интегральным и пропорциональным регулированием. На PULSER/D имеется разъём для термодатчика, который размещается в помещении или воздуховоде.

Регулирование температуры осуществляется включением и выключением электрообогревателя через заданные отрезки времени. Чем обеспечивается экономия электроэнергии при поддержании температуры на комфортной отметке. Настройки осуществляется синистром, выполненным без механических элементов, для повышения надёжности. Включение и выключение происходит при нулевом напряжении.

Когда температура в комнате быстро меняется, регулятор переходит в пропорционально-интегральный режим с фиксированным временем и зоной. Переход к штатным настройкам осуществляется через 6 минут. При медленном изменении окружающей температуры используется пропорциональный режим работы. Часовой механизм даёт возможность настройки ночного режима.

Технические характеристики

  • Электросеть — 200/415 В, 50-60 Гц, двухфазная или однофазная.
  • Окружающая среда — не больше 30°C.
  • Ток — минимальный — 1 А, максимальный — 16 А.
  • Влажность — до 90%.
  • Зашита — IP20.
  • Размеры — 115х88х59 мм.
  • Хранить — не ниже -40°C, не выше +50°C.
  • Диапазон регулировки — от 0 до 30°C.

REGIN ТТС

Регулятор для трехфазного электрообогревателя с управлением от термодатчиков. Присутствует функция максимальной и минимальной температуры. Предназначен для установки в шкаф или стенку. Выпускаются 3 разновидности для сетей 500 В, 400 В, 230 В. Когда напряжение тока больше 25 А, необходимо установить дополнение TT-SLAV. Общая нагрузка будет распределяться на оба устройства и не превысит 50%.

При постоянном включении и нагрузки в 100% в течение 2 минут, устройство переключается в стандартный режим работы и поддерживает заданную температуру. С постепенным уменьшением мощности по необходимости. Устройство самостоятельно включает и выключает отопительную систему по мере необходимости.

Ведомое устройство TT-MSLAV, определяет нагрузку на TTC и включает или выключает дополнительный обогрев. При загрузке на 90% аппарат повышает мощность на 1 ступень. Аналогичным образом происходит снижение. Для нормальной работы мощность не должна превышать 70% на каждой ступени. Для обеспечения плавности работы, переключение между стадиями происходит с задержкой в 5 минут.

Модели:

  • TTC — симисторный регулятор для трехфазной сети 400 В, 25 А (нагрузка до 16,5 кВт).
  • TTC-NO — симисторный регулятор для трехфазной сети 230 В, 25 А (нагрузка до 9,5 кВт).
  • TTC500 — симисторный регулятор для трехфазной сети 500 В, 25 А (нагрузка до 21 кВт).
  • TTC-SLAV — ведомый блок с одним этапом.
  • TT-MSLAV — ведомый блок с тремя этапами.
  • NS/D — блок настройки температуры в ночной период.

Технические характеристики

  • Электросеть — TTC: 400 В, три фазы, 50-60 Гц. TTC-NO: 230 В, три фазы, 50-60 Гц. TTC500: 500 В, три фазы, 50-60 Гц.
  • Нагрузки — минимальная — 1 А, максимальная — 25 А.
  • Влажность — до 90%.
  • Хранить — не ниже -20°C, не выше +70°C.
  • Зашита — IP20.
  • Размеры — 160х280х120 мм.

Схема подключения

Регулятор подключается к трехфазному обогревателю с симметричной нагрузкой. Фазы питания подсоединяются к клеммам. Заземление крепится винтом. Питание подаётся через реле температуры обогревателя и датчика воздуха.

Если мощность отопительной системы превышает производительность регулятора, то можно задействовать 2 и более устройства. Каждый должен быть подключён к своей нагрузке. К главному подключается термодатчик, а блоки соединяются между собой клеммами.

Дополнительный узел TT-SLAV подсоединяется к передней панели TTC. Маркированные провода крепятся к первой и последней клемме. Для безопасности, электропитание подключается через предохранитель. Суммарная нагрузка не должна превышать 45%, иначе устройство будет неустойчиво работать.

При подключении TT-MSLAV, первая ступень не должна быть больше 70% мощности TTC, а вторая, в 2 раза больше, третья — в 4. Например, при суммарных показателях 85 кВт, на TTC приходится 14 кВт, на первую ступень — 10 кВт, на вторую — 20 кВт, на третью — 40 кВт.

Установка датчика требует чтобы второй переключатель был переведён в позицию «Вкл». Режим максимальной и минимальной температуры работает только при наличии термодатчиков REGIN. Который устанавливается в воздуховод и передаёт показания по клеммам. При установке модели TK-K330, положение 0°C соответствует полному повороту переключателя против часовой стрелки, конечное положение — 30°C, среднее — 15°C.

При подключении внешнего сигнала управление к модели TTC, 1-4 переключатели должны стоять в положении «ОТКЛ». Внешний сигнал подключается к 1 и 5 клемме.

Для включения пониженного режима температуры в ночной период необходимо замкнуть реле между 1 и 2 клеммами. Для работы необходим термодатчик REGIN.

Cимисторный регулятор мощности, повсюду применяется в бытовой техники. В домашнем хозяйстве поможет продлить жизнь лампочки накаливания, реанимирует вышедший из строя трансформатор, урежет напряжение для техники, рассчитанной на 110 В. Схема регулятора довольно проста и при наличии деталей, не составит проблем собрать самостоятельно. А если нет желания и возможности купите готовое решение, которых множество на рынке.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

elektro.guru