Регулятор напряжения на симисторе схема: Схемы регуляторов напряжения симисторных

Содержание

Схемы регуляторов напряжения симисторных

Принцип работы симисторных регуляторов мощности (напряжения) в цепях
переменного тока.

Что такое симистор, принцип его работы, а также справочные характеристики некоторых популярных приборов мы с Вами внимательно рассмотрели на странице &nbspСсылка на страницу.
Там же мы отметили, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью вытеснил его из электроцепей переменного тока.

Вспомним пройденный материал.
Отличительной чертой симистора является то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой – в момент прохождения отрицательной).

Итак. Важным плюсом симисторных схем в электроцепях переменного тока является отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что даёт возможность подключать их, помимо всего прочего, как трансформаторам, так и электродвигателям переменного тока.

Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.

Для начала давайте рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным управлением, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 1200 Вт.

Рис.1

При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно увеличивать практически неограниченно.

А теперь – как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора – тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях и обмотках трансформаторов), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.1 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

Существуют и различные модификации приведённой выше простейшей схемы диммера.

Рис.2

Дополнительная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана увеличить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что в свою очередь позволяет производить более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

На схеме, приведённой на Рис.2 справа, цепь, образованная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что проявляется в скачкообразном повышении регулируемой мощности от нуля до 3. 5% от максимальной.
Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и, тем самым, устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке.

Изредка можно встретить устройства, в которых регулировка мощности производится посредством отдельной схемы, которая формирует импульсы с регулируемой длительностью для управления симистором.
Такие диммеры обладают значительно лучшими характеристиками, чем представленные выше, однако обратной стороной медали является повышенная сложность устройств и необходимость наличия отдельного источника питания схемы. Исключения составляют устройства, выполненные на специализированных ИМС. Примером такой микросхемы является фазовый регулятор КР1182ПМ1.

Рис.3

Применение КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет добиваться как хорошей повторяемости, так и широкого диапазона перестройки и высокой температурной стабильности.

А если уж мы решили заморачиваться созданием отдельной схемы формирования управляющих импульсов, то имеет смысл отказаться от фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
При таком способе регулирования появляется возможность включения симистора вблизи точки пересечения сетевым переменным напряжением нулевого потенциала, вследствие чего радикально снижается уровень помех, вносимых в электросеть.
Освещение таким диммером не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов – самое то.

Данная схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и представляет собой модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.

«Устройство предназначено для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети переменного тока 220 В.
Кроме снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого напряжения. При таком способе регулирования с высокой точностью обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке, вследствие чего дополнительно снижается уровень искажений, вносимых в электросеть. Это особенно важно в случае мощной нагрузки.
Максимальная мощность нагрузки, подключаемой к регулятору, составляет 1 кВт. Потребляемый регулятором ток от сети не превышает 4 мА (действующее значение), типовое потребление – 3,5 мА.

На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.

Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».

И конечно, было бы совсем неправильно не упомянуть о таком важном представителе симисторного семейства, как – оптосимистор.
Оптосимистор включается посредством освещения полупроводникового слоя и представляет собой комбинацию оптоизлучателя и симистора в одном корпусе. Преимущество – простая однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от фаз сетевого напряжения.

Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),

Рис.5

так и управлять более мощными симисторами (Рис.6).

Рис.6

За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, основное его предназначение – это управление мощностью нагрузки при помощи логических устройств или микроконтроллеров с собственными цепями питания.

Рис. 7

В качестве примера на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу этой схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .

«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит внутри себя схему пересечения питающим напряжением нуля, т.е. открывается только в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светодиод. Тем самым обеспечивается ключевой режим подключения нагрузки, с практически полным отсутствием ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В. Поэтому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, не имеющих такой схемы, крайне нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового регулирования.
Конденсатор С1 является балластным реактивным сопротивлением. Ток, который он пропускает совместно с подключенным параллельно ему резистором R1,приближенно составляет 16 мА. Данный ток используется для питания таймера DA1 и инфракрасного светодиода оптрона DA2».

Работа таймера, формирующего управляющий сигнал для оптотиристора, аналогична работе DD1 на Рис.4 и сводится к формированию импульсов с изменяемой скважностью.

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками.

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самым простым устройством, с помощью которого можно изменять уровень сигнала, считается реостат. Он представляет собой резистор, имеющий два вывода, один из которых подвижный. При перемещении ползункового вывода реостата изменяется сопротивление. Для этого он подключается параллельно нагрузке. Фактически это делитель напряжения, позволяющий регулировать величину разности потенциалов на нагрузке в пределах от нуля до значения, выдаваемого источником энергии.

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

  • резисторы;
  • тиристоры или транзисторы;
  • цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

  1. Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
  2. Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
  3. Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
  4. Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
  5. Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
  6. Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
  7. Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
  8. Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

  • паяльник;
  • мультиметр;
  • припой;
  • пинцет;
  • кусачки;
  • флюс;
  • технический спирт;
  • соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ). Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа. В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Если управляющий вывод резистора находится в нижнем положении, то напряжение на выходе схемы равно нулю. А если вывод перемещается в верхнее положение, то транзистор максимально становится открытым, а уровень выходного сигнала будет равен напряжению источника питания за вычетом падения разности потенциалов на транзисторе.

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

Наименование Номинал Аналог
Резистор R1 470 кОм
Резистор R2 10 кОм
Конденсатор С1 0,1 мкФ х. 400 В
Диод D1 1N4007 1SR35–1000A
Светодиод D2 BL-B2134G BL-B4541Q
Динистор DN1 DB3 HT-32
Симистор DN2 BT136 КУ 208

Принцип работы регулятора заключается в следующем: через цепочку, состоящую из динистора DN1, конденсатора C1 и диода D1, ток поступает на симистор DN2, что приводит к его открытию. Момент открытия зависит от ёмкости C1, которая заряжается через резисторы R1 и R2. Соответственно, изменением сопротивления R1 управляется скорость заряда C1.

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар. Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения. Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

  • работать в широком диапазоне температур;
  • выдерживать скачки напряжения;
  • иметь возможность отключения во время запуска мотора;
  • обладать малым падением разности потенциалов.

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора. Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения. Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок. Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр. Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока. То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Практически в любом радиоэлектронном устройстве в большинстве случаев присутствует регулировка по мощности. За примерами далеко ходить не надо: это электроплиты, кипятильники, паяльные станции, различные регуляторы вращения двигателей в устройствах.

Способов, по которым можно собрать регулятор напряжения своими руками 220 В, в Сети полно. В большинстве случаев это схемы на симисторах или тиристорах. Тиристор, в отличие от симистора, более распространённый радиоэлемент, и схемы на его основе встречаются гораздо чаще. Разберём разные варианты исполнения, основанные на обоих полупроводниковых элементах.

Регулятор мощности на симисторе

Симистор, по большому счету, – это частный случай тиристора, пропускающий ток в обе стороны, при условии, что он выше тока удержания. Один из его недостатков – это плохая работа на высоких частотах. Поэтому его часто используют в низкочастотных сетях. Для построения регулятора мощности на основе обычной сети 220 В, 50 Гц он вполне подходит.

Регулятор напряжения на симисторе используется в обычных бытовых приборах, где нужна регулировка. Схема регулятора мощности на симисторе выглядит следующим образом.

  • Пр. 1 – предохранитель (выбирается в зависимости от требуемой мощности).
  • R3 – токоограничительный резистор – служит для того чтобы при нулевом сопротивлении потенциометра остальные элементы не выгорели.
  • R2 – потенциометр, подстроечный резистор, которым и осуществляется регулировка.
  • C1 – основной конденсатор, заряд которого до определённого уровня отпирает динистор, вместе с R2 и R3 образует RC-цепь
  • VD3 – динистор, открытие которого управляет симистором.
  • VD4 – симистор – главный элемент, производящий коммутацию и, соответственно, регулировку.

Основная работа возложена на динистор и симистор. Сетевое напряжение подаётся на RC-цепочку, в которой установлен потенциометр, им в итоге и регулируется мощность. Производя регулировку сопротивления, мы меняем время зарядки конденсатора и тем самым порог включения динистора, который, в свою очередь, включает симистор. Демпферная RC-цепь, подключённая параллельно симистору, служит для сглаживания помех на выходе, а также при реактивной нагрузке (двигатель или индуктивность) предохраняет симистор от скачков высокого обратного напряжения.

Симистор включается, когда ток, проходящий через динистор, превышает ток удержания (справочный параметр). Отключается, соответственно, когда ток становится меньше тока удержания. Проводимость в обе стороны позволяет настроить более плавную регулировку, чем это возможно, например, на одном тиристоре, при этом используется минимум элементов.

Осциллограмма регулировки мощности представлена ниже. Из неё видно, что после включения симистора оставшаяся полуволна поступает на нагрузку и при достижении 0, когда ток удержания уменьшается до такой степени, что симистор отключается. Во втором «отрицательном» полупериоде происходит тот же процесс, т. к. симистор обладает проводимостью в обе стороны.

Напряжение на тиристоре

Для начала разберёмся, чем отличается тиристор от симистора. Тиристор содержит в себе 3 p-n перехода, а симистор – 5 p-n переходов. Не углубляясь в детали, если говорить простым языком, симистор обладает проводимостью в обоих направлениях, а тиристор – только в одном. Графические обозначения элементов показаны на рисунке. Из графики это хорошо видно.

Принцип работы абсолютно такой же. На чём и построена регулировка по мощности в любой схеме. Рассмотрим несколько схем регулятора на тиристорах. Первая простейшая схема, которая в основе повторяет схему на симисторе, описанную выше. Вторая и третья – с применением логики, схемы, которые более качественно гасят помехи, создаваемые в сети переключением тиристоров.

Простая схема

Простая схема фазового регулирования на тиристоре представлена ниже.

Единственное её отличие от схемы на симисторе – это то, что регулировка происходит только положительной полуволны сетевого напряжения. Времязадающая RC-цепь путём регулирования величины сопротивления потенциометра регулирует величину отпирания, тем самым задавая выходную мощность, поступающую на нагрузку. На осциллограмме это выглядит следующим образом.

Из осциллограммы видно, что регулировка мощности идёт путём ограничения напряжения поступающего на нагрузку. Образно говоря, регулировка заключается в ограничении поступления сетевого напряжения на выход. Регулируя время заряда конденсатора путём изменения переменного сопротивления (потенциометра). Чем выше сопротивление, тем дольше происходит заряд конденсатора и тем меньше мощности будет передано на нагрузку. Физика процесса подробно описана в предыдущей схеме. В этом случае она ничем особым не отличается.

С генератором на основе логики

Второй вариант более сложный. В связи с тем, что процессы коммутации на тиристорах вызывают большие помехи в сети, это плохо влияет на элементы, установленные на нагрузке. Особенно если на нагрузке находится сложный прибор с тонкими настройками и большим количеством микросхем.

Такая реализация тиристорного регулятора мощности своими руками подойдёт для активных нагрузок, например, паяльник или любые устройства нагрева. На входе стоит выпрямительный мост, поэтому обе волны сетевого напряжения будут положительными. Обратите внимание, что при такой схеме для питания микросхем понадобиться дополнительный источник постоянного напряжения +9 В. Осциллограмма из-за наличия выпрямительного моста будет выглядеть следующим образом.

Обе полуволны теперь будут положительными из-за влияния выпрямительного моста. Если для реактивных нагрузок (двигатели и другие индуктивные нагрузки) наличие разно полярных сигналов предпочтительно, то для активных – положительное значение мощности крайне важно. Отключение тиристора происходит также при приближении полуволны к нулю ток удержания подаёт до определённого значения и тиристор запирается.

Остальные элементы играют незначительную роль и в основном служат для токоограничения и сглаживания импульсов. HL1 обеспечивает индикацию и сигнализирует только о том, что прибор подключён к сети и находится под напряжением.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.

На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:

  1. Фазовые. Используются для управления яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп. Другое их название — диммеры.
  2. Тиристорные. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока.
  3. Симисторные. Мощность регулируется вследствие изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку.
  4. Регулятор хода. Позволяет плавно изменять электрическую мощность, подаваемую на электродвигатель.

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:

  • плавность регулировки;
  • рабочую и пиковую подводимую мощность;
  • диапазон входного рабочего сигнала;
  • КПД.

Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

Принцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.

Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.

Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.

Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.

Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.

Фазовый способ трансформации

Сам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.

Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

При работе диммеров в широком спектре частот возбуждаются электромагнитные помехи. Такие излучения приводят к снижению КПД из-за появления паразитного тока в проводниках. Для борьбы с такими токами в конструкцию добавляются индуктивно-ёмкостные фильтры.

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

Практически в любом радиоэлектронном устройстве в большинстве случаев присутствует регулировка по мощности. За примерами далеко ходить не надо: это электроплиты, кипятильники, паяльные станции, различные регуляторы вращения двигателей в устройствах.

Способов, по которым можно собрать регулятор напряжения своими руками 220 В, в Сети полно. В большинстве случаев это схемы на симисторах или тиристорах. Тиристор, в отличие от симистора, более распространённый радиоэлемент, и схемы на его основе встречаются гораздо чаще. Разберём разные варианты исполнения, основанные на обоих полупроводниковых элементах.

Регулятор мощности на симисторе

Симистор, по большому счету, – это частный случай тиристора, пропускающий ток в обе стороны, при условии, что он выше тока удержания. Один из его недостатков – это плохая работа на высоких частотах. Поэтому его часто используют в низкочастотных сетях. Для построения регулятора мощности на основе обычной сети 220 В, 50 Гц он вполне подходит.

Регулятор напряжения на симисторе используется в обычных бытовых приборах, где нужна регулировка. Схема регулятора мощности на симисторе выглядит следующим образом.

  • Пр. 1 – предохранитель (выбирается в зависимости от требуемой мощности).
  • R3 – токоограничительный резистор – служит для того чтобы при нулевом сопротивлении потенциометра остальные элементы не выгорели.
  • R2 – потенциометр, подстроечный резистор, которым и осуществляется регулировка.
  • C1 – основной конденсатор, заряд которого до определённого уровня отпирает динистор, вместе с R2 и R3 образует RC-цепь
  • VD3 – динистор, открытие которого управляет симистором.
  • VD4 – симистор – главный элемент, производящий коммутацию и, соответственно, регулировку.

Основная работа возложена на динистор и симистор. Сетевое напряжение подаётся на RC-цепочку, в которой установлен потенциометр, им в итоге и регулируется мощность. Производя регулировку сопротивления, мы меняем время зарядки конденсатора и тем самым порог включения динистора, который, в свою очередь, включает симистор. Демпферная RC-цепь, подключённая параллельно симистору, служит для сглаживания помех на выходе, а также при реактивной нагрузке (двигатель или индуктивность) предохраняет симистор от скачков высокого обратного напряжения.

Симистор включается, когда ток, проходящий через динистор, превышает ток удержания (справочный параметр). Отключается, соответственно, когда ток становится меньше тока удержания. Проводимость в обе стороны позволяет настроить более плавную регулировку, чем это возможно, например, на одном тиристоре, при этом используется минимум элементов.

Осциллограмма регулировки мощности представлена ниже. Из неё видно, что после включения симистора оставшаяся полуволна поступает на нагрузку и при достижении 0, когда ток удержания уменьшается до такой степени, что симистор отключается. Во втором «отрицательном» полупериоде происходит тот же процесс, т. к. симистор обладает проводимостью в обе стороны.

Напряжение на тиристоре

Для начала разберёмся, чем отличается тиристор от симистора. Тиристор содержит в себе 3 p-n перехода, а симистор – 5 p-n переходов. Не углубляясь в детали, если говорить простым языком, симистор обладает проводимостью в обоих направлениях, а тиристор – только в одном. Графические обозначения элементов показаны на рисунке. Из графики это хорошо видно.

Принцип работы абсолютно такой же. На чём и построена регулировка по мощности в любой схеме. Рассмотрим несколько схем регулятора на тиристорах. Первая простейшая схема, которая в основе повторяет схему на симисторе, описанную выше. Вторая и третья – с применением логики, схемы, которые более качественно гасят помехи, создаваемые в сети переключением тиристоров.

Простая схема

Простая схема фазового регулирования на тиристоре представлена ниже.

Единственное её отличие от схемы на симисторе – это то, что регулировка происходит только положительной полуволны сетевого напряжения. Времязадающая RC-цепь путём регулирования величины сопротивления потенциометра регулирует величину отпирания, тем самым задавая выходную мощность, поступающую на нагрузку. На осциллограмме это выглядит следующим образом.

Из осциллограммы видно, что регулировка мощности идёт путём ограничения напряжения поступающего на нагрузку. Образно говоря, регулировка заключается в ограничении поступления сетевого напряжения на выход. Регулируя время заряда конденсатора путём изменения переменного сопротивления (потенциометра). Чем выше сопротивление, тем дольше происходит заряд конденсатора и тем меньше мощности будет передано на нагрузку. Физика процесса подробно описана в предыдущей схеме. В этом случае она ничем особым не отличается.

С генератором на основе логики

Второй вариант более сложный. В связи с тем, что процессы коммутации на тиристорах вызывают большие помехи в сети, это плохо влияет на элементы, установленные на нагрузке. Особенно если на нагрузке находится сложный прибор с тонкими настройками и большим количеством микросхем.

Такая реализация тиристорного регулятора мощности своими руками подойдёт для активных нагрузок, например, паяльник или любые устройства нагрева. На входе стоит выпрямительный мост, поэтому обе волны сетевого напряжения будут положительными. Обратите внимание, что при такой схеме для питания микросхем понадобиться дополнительный источник постоянного напряжения +9 В. Осциллограмма из-за наличия выпрямительного моста будет выглядеть следующим образом.

Обе полуволны теперь будут положительными из-за влияния выпрямительного моста. Если для реактивных нагрузок (двигатели и другие индуктивные нагрузки) наличие разно полярных сигналов предпочтительно, то для активных – положительное значение мощности крайне важно. Отключение тиристора происходит также при приближении полуволны к нулю ток удержания подаёт до определённого значения и тиристор запирается.

На основе транзистора КТ117

Наличие дополнительного источника постоянного напряжение может вызвать затруднения, если его нет, и вовсе придётся городить дополнительную схему. Если дополнительного источника у вас нет, то можно воспользоваться следующей схемой, в ней генератор сигналов на управляющий вывод тиристора собран на обычном транзисторе. Есть схемы на основе генераторов, построенных на комплементарных парах, но они более сложные, и здесь мы их рассматривать не будем.

В данной схеме генератор построен на двухбазовом транзисторе КТ117, который при таком применении будет генерировать управляющие импульсы с периодичностью, задаваемой подстроечным резистором R6. На схеме ещё реализована система индикации на базе светодиода HL1.

  • VD1-VD4 – диодный мост, выпрямляющий обе полуволны и позволяющий выполнять более плавную регулировку мощности.
  • EL1 – лампа накаливания – представлена вроде нагрузки, но может быть любой другой прибор.
  • FU1 – предохранитель, в этом случае стоит на 10 А.
  • R3, R4 – токоограничительные резисторы – нужны, чтобы не сжечь схему управления.
  • VD5, VD6 – стабилитроны – выполняют роль стабилизации напряжения определённого уровня на эмиттере транзистора.
  • VT1 – транзистор КТ117 – установлен должен быть именно с таким расположение базы №1 и базы №2, иначе схема будет не работоспособна.
  • R6 – подстроечный резистор, определяющий момент, когда поступает импульс на управляющий вывод тиристора.
  • VS1 – тиристор – элемент, обеспечивающий коммутацию.
  • С2 – времязадающий конденсатор, определяющий период появления управляющего сигнала.

Остальные элементы играют незначительную роль и в основном служат для токоограничения и сглаживания импульсов. HL1 обеспечивает индикацию и сигнализирует только о том, что прибор подключён к сети и находится под напряжением.

Если вы ищите схему простого регулятора мощности то эта схема вам обязательно пригодится. Она достаточно простая, мощность нагрузки составляет 3,5 кВт, с её помощью можно регулировать освещение, нагревательные тэны и тому подобное.

Единственный минус данной схемы, это то что подключить к ней индукционную нагрузку не получится, так как симистор выходит из строя!

Схема регулятора мощности

* Симистор Т1 можно взять BTB16-600BW или подобный (КУ 208 ил ВТА, ВТ).

* Динистор Т — DB3 или DB4

* Конденсатор 0,1мкФ керамический

Резистор R2 510Ом ограничивает максимальное напряжение на конденсатор 0,1 мкФ, если поставить движок регулятора в положение 0Ом, то сопротивление цепи всё равно будет 510Ом

Заряжается он через резисторы R2 510Ом и переменный резистор R1 420кОм, после того, как напряжение на конденсаторе достигнет напряжения открывания динистора DB3, динистор формирует импульс, открывающий симистор, после чего, при проходе синусоиды, симистор закрывается. Частота открывания-закрывания симистора зависит от напряжения на конденсаторе 0.1мкФ, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления переменного резистора. Таким образом, прерывая ток (с большой частотой) схема регулирует мощность в нагрузке. Допустим, если подключить электролампу через диод, мы заставим работать её «в пол накала» и продлим ей срок службы, однако не получиться регулировать яркость, да и неприятного мерцания не избежать. В симисторных схемах этого недостатка нет, так как частота переключения симистора слишком высока, и увидеть мерцание лампы человеческому глазу не под силу. При работе на индуктивную нагрузку, например электродвигатель, можно услышать что-то вроде пение, это будет частота с которой симистор подключает нагрузку к цепи.

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

Регулятор мощности на симисторе для трансформатора

Принцип работы симисторных регуляторов мощности (напряжения) в цепях
переменного тока.

Что такое симистор, принцип его работы, а также справочные характеристики некоторых популярных приборов мы с Вами внимательно рассмотрели на странице &nbspСсылка на страницу.
Там же мы отметили, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью вытеснил его из электроцепей переменного тока.

Вспомним пройденный материал.
Отличительной чертой симистора является то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой – в момент прохождения отрицательной).

Итак. Важным плюсом симисторных схем в электроцепях переменного тока является отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что даёт возможность подключать их, помимо всего прочего, как трансформаторам, так и электродвигателям переменного тока.

Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.

Для начала давайте рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным управлением, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 1200 Вт.

Рис.1

При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно увеличивать практически неограниченно.

А теперь – как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора – тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях и обмотках трансформаторов), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.1 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

Существуют и различные модификации приведённой выше простейшей схемы диммера.

Рис.2

Дополнительная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана увеличить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что в свою очередь позволяет производить более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

На схеме, приведённой на Рис.2 справа, цепь, образованная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что проявляется в скачкообразном повышении регулируемой мощности от нуля до 3. 5% от максимальной.
Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и, тем самым, устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке.

Изредка можно встретить устройства, в которых регулировка мощности производится посредством отдельной схемы, которая формирует импульсы с регулируемой длительностью для управления симистором.
Такие диммеры обладают значительно лучшими характеристиками, чем представленные выше, однако обратной стороной медали является повышенная сложность устройств и необходимость наличия отдельного источника питания схемы. Исключения составляют устройства, выполненные на специализированных ИМС. Примером такой микросхемы является фазовый регулятор КР1182ПМ1.

Рис.3

Применение КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет добиваться как хорошей повторяемости, так и широкого диапазона перестройки и высокой температурной стабильности.

А если уж мы решили заморачиваться созданием отдельной схемы формирования управляющих импульсов, то имеет смысл отказаться от фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
При таком способе регулирования появляется возможность включения симистора вблизи точки пересечения сетевым переменным напряжением нулевого потенциала, вследствие чего радикально снижается уровень помех, вносимых в электросеть.
Освещение таким диммером не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов – самое то.

Данная схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и представляет собой модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.

«Устройство предназначено для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети переменного тока 220 В.
Кроме снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого напряжения. При таком способе регулирования с высокой точностью обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке, вследствие чего дополнительно снижается уровень искажений, вносимых в электросеть. Это особенно важно в случае мощной нагрузки.
Максимальная мощность нагрузки, подключаемой к регулятору, составляет 1 кВт. Потребляемый регулятором ток от сети не превышает 4 мА (действующее значение), типовое потребление – 3,5 мА.

На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.

Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».

И конечно, было бы совсем неправильно не упомянуть о таком важном представителе симисторного семейства, как – оптосимистор.
Оптосимистор включается посредством освещения полупроводникового слоя и представляет собой комбинацию оптоизлучателя и симистора в одном корпусе. Преимущество – простая однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от фаз сетевого напряжения.

Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),

Рис.5

так и управлять более мощными симисторами (Рис.6).

Рис.6

За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, основное его предназначение – это управление мощностью нагрузки при помощи логических устройств или микроконтроллеров с собственными цепями питания.

Рис.7

В качестве примера на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу этой схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .

«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит внутри себя схему пересечения питающим напряжением нуля, т.е. открывается только в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светодиод. Тем самым обеспечивается ключевой режим подключения нагрузки, с практически полным отсутствием ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В. Поэтому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, не имеющих такой схемы, крайне нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового регулирования.
Конденсатор С1 является балластным реактивным сопротивлением. Ток, который он пропускает совместно с подключенным параллельно ему резистором R1,приближенно составляет 16 мА. Данный ток используется для питания таймера DA1 и инфракрасного светодиода оптрона DA2».

Работа таймера, формирующего управляющий сигнал для оптотиристора, аналогична работе DD1 на Рис.4 и сводится к формированию импульсов с изменяемой скважностью.

Регуляторы мощности получили широкое применение в повседневной жизни. Их использование очень разнообразное: от регулирования величины яркости освещения до управления оборотами различных двигателей, с их помощью можно выставлять требуемую температуру различных нагревательных приборов. Таким образом, регулировать мощность можно для нагрузки любого вида как реактивной, так и активной.

Регулятор мощности представляет собой определённую электронную схему, с помощью которой можно контролировать значение энергии, подводимой к нагрузке.

Виды и характеристики регуляторов

Устройства, предназначенные для управления значениями мощности, разделяют по способу регулировки:

  • тиристорные;
  • симисторные;
  • фазовые (диммер).

По виду выходного сигнала:

  • стабилизированные;
  • не стабилизированные.

Регулировка осуществляется при питании как от постоянного, так и переменного напряжения. Управлять можно величиной напряжения или тока.

По своему виду расположения регуляторы могут быть портативными и стационарными, устанавливаться в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном, крепиться на специальную дин рейку или встраиваться. Конструктивно выполняются как на специализированных печатных платах, так и с помощью навесного монтажа.

Основными характеристиками, на которые следует обращать внимание, являются следующие параметры:

  • плавность регулировки;
  • рабочая и пиковая подводимая мощность;
  • диапазон входного рабочего напряжения;
  • диапазон задания напряжения, поступающего на нагрузку;
  • условия эксплуатации.

Тиристорный регулятор мощности

Схема и принцип работы такого устройства не отличается особой сложностью. Основное назначение тиристорного преобразователя — управление устройствами с малой мощностью, но в редких случаях и большой. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока. Главным компонентом такой схемы является тиристор, работающий в режиме ключа. При появлении разности потенциалов на управляющем контакте он открывается. Чем больше задержка при включении, тем меньше мощности поступает в нагрузку.

Простейшая схема, кроме тиристора, содержит два биполярных транзистора, два резистора, задающих рабочую точку, и конденсатор. Транзисторы, работая в режиме ключа, формируют управляющий сигнал. Как только разность потенциалов на конденсаторе достигает значения, равному рабочему, то транзисторы открываются, и подаётся сигнал на управляющий контакт. Конденсатор начинает разряжаться до следующего полупериода.

Преимущества этого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом используется как активная, так и пассивная система охлаждения.

Применяется тиристорный регулятор для управления мощностью бытовых (паяльники, электронагреватели, лампы накаливания ) и производственных приборов (плавный запуск мощных силовых установок). Агрегат может быть однофазным и трёхфазным.

Изготовление устройства самостоятельно

Если есть необходимость использовать тиристорный регулятор мощности, можно своими руками сделать прибор неплохого качества. Для этого нужно в специализированной точке продаж приобрести набор, содержащий подробную схему с описанием принципа сборки и работы. Или можно использовать любую схему из интернета или литературы и спаять устройство самостоятельно.

В качестве тиристоров можно использовать любой тип, например, отечественный КУ202Н или импортный bt151, в зависимости от необходимой мощности. Кроме тиристора, значение последней будет также зависеть от параметров диодного моста, применяемого в схеме. Регулировка мощности осуществляется с помощью переменного резистора. Если нет возможности или желания изготовить печатную плату, можно собрать прибор с помощью навесного монтажа. При этом необходимо тщательно заизолировать все места соединений во избежание короткого замыкания.

Симисторный регулятор мощности

Симистор является полупроводниковым элементом, предназначенным для использования в цепях переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, проводящего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно из-за этой способности симистор и применяется в сетях переменного тока.

Мощность регулируется в этом случае путём изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку. Главное отличие от тиристорных схем в том, что здесь не используется выпрямительное устройство. Работа схемы основана на принципе фазного управления, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль.

Этот прибор используется для управления нагревательными элементами, лампами накаливания, оборотами двигателя. Сигнал на выходе устройства имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление прибора даже проще, чем изготовление тиристорного регулятора. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа BT137−600E или MAC97A6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием этих элементов отличается простотой изготовления.

Фазовый регулятор

Фазовое регулирование используется для плавного запуска двигателей различного типа или управления током при заряде аккумулятора. Один из видов таких приборов является диммер.

Основа работы лежит в изменении угла открытия ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижается действующая величина напряжения.

Достоинство такого типа регулирования — низкая стоимость ввиду применения недорогих радиодеталей. А вот основной недостаток — значимый коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

Нередко в конструкции такого вида регуляторов используются микросхемы низкочастотного типа. Благодаря этому регулятор способен быстро изменять мощность. Фазовые регуляторы редко стабилизируют с помощью стабилитронов, обычно роль стабилизатора выполняют попарно работающие тиристоры.

Регулятор мощности для паяльника своими руками

Рассмотрим пример изготовления регулятора тока своими руками. Например, будем регулировать мощность паяльника. Регулирование в таком устройстве позволяет не перегревать место пайки и способно защищать жало паяльника от выгорания.

Такого типа устройства выпускаются достаточно давно. Одним из видов его был отечественный прибор, носящий название «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял использовать низковольтный паяльник напряжением 36 вольт, питаемый от сети 220 В.

Регулятор на симисторе КУ208Г

Схема прибора довольно интересная и простая в реализации. Отличительной её особенностью является использование неоновой лампочки.

Конденсатор, величиной порядка 0,1 мкФ, предназначен для генерации пилообразного импульса и защиты схемы управления от помех. Резисторы применяются для ограничения тока, а с помощью переменного резистора ток регулируется, его величина составляет около 220 кОм. Неоновая лампочка позволяет выполнять линейное управление и одновременно является индикатором. По интенсивности её яркости можно контролировать регулировку.

Недостатком такой схемы будет слабая информированность о мощности паяльника. Для наглядного отображения значений выставленного значения, при достаточном уровне радиоподготовки, можно применить микроконтроллер, например, pic16f628a. На нем также возможно будет выполнить электронную регулировку мощности, отказавшись от переменного резистора.

Регулировка на интегральном стабилизаторе

Ещё одним способом управления мощностью является применение интегральных стабилизаторов. Используя такое устройство, очень легко изготовить диммер для 12 вольтового регулятора напряжения. Такое устройство простое в сборке и обладает встроенной защитой, может использоваться как для подключения паяльника на 12 В, так и светодиодной ленты. Обычно переменный резистор подключается к входу управляющего электрода микросхемы. Недостаток — сильный нагрев стабилизирующей микросхемы.

Переменное напряжение сети 220 В понижается через трансформатор до 16−18 вольт. Далее через диодный мост и сглаживающий конденсатор выпрямленное значение поступает на вход линейного стабилизатора. С помощью переменного резистора посредством изменения рабочей характеристики микросхемы выставляется требуемое напряжение на выходе. Такое напряжение будет стабилизированным и для нашего случая составит 12 вольт.

При самостоятельном изготовлении приборов соблюдайте осторожность и помните про технику безопасности при работе с сетью переменного тока 220 В. Как правило, верно выполненный регулятор из исправных деталей не требует настройки и сразу начинает работать.

Практически в любом радиоэлектронном устройстве в большинстве случаев присутствует регулировка по мощности. За примерами далеко ходить не надо: это электроплиты, кипятильники, паяльные станции, различные регуляторы вращения двигателей в устройствах.

Способов, по которым можно собрать регулятор напряжения своими руками 220 В, в Сети полно. В большинстве случаев это схемы на симисторах или тиристорах. Тиристор, в отличие от симистора, более распространённый радиоэлемент, и схемы на его основе встречаются гораздо чаще. Разберём разные варианты исполнения, основанные на обоих полупроводниковых элементах.

Регулятор мощности на симисторе

Симистор, по большому счету, – это частный случай тиристора, пропускающий ток в обе стороны, при условии, что он выше тока удержания. Один из его недостатков – это плохая работа на высоких частотах. Поэтому его часто используют в низкочастотных сетях. Для построения регулятора мощности на основе обычной сети 220 В, 50 Гц он вполне подходит.

Регулятор напряжения на симисторе используется в обычных бытовых приборах, где нужна регулировка. Схема регулятора мощности на симисторе выглядит следующим образом.

  • Пр. 1 – предохранитель (выбирается в зависимости от требуемой мощности).
  • R3 – токоограничительный резистор – служит для того чтобы при нулевом сопротивлении потенциометра остальные элементы не выгорели.
  • R2 – потенциометр, подстроечный резистор, которым и осуществляется регулировка.
  • C1 – основной конденсатор, заряд которого до определённого уровня отпирает динистор, вместе с R2 и R3 образует RC-цепь
  • VD3 – динистор, открытие которого управляет симистором.
  • VD4 – симистор – главный элемент, производящий коммутацию и, соответственно, регулировку.

Основная работа возложена на динистор и симистор. Сетевое напряжение подаётся на RC-цепочку, в которой установлен потенциометр, им в итоге и регулируется мощность. Производя регулировку сопротивления, мы меняем время зарядки конденсатора и тем самым порог включения динистора, который, в свою очередь, включает симистор. Демпферная RC-цепь, подключённая параллельно симистору, служит для сглаживания помех на выходе, а также при реактивной нагрузке (двигатель или индуктивность) предохраняет симистор от скачков высокого обратного напряжения.

Симистор включается, когда ток, проходящий через динистор, превышает ток удержания (справочный параметр). Отключается, соответственно, когда ток становится меньше тока удержания. Проводимость в обе стороны позволяет настроить более плавную регулировку, чем это возможно, например, на одном тиристоре, при этом используется минимум элементов.

Осциллограмма регулировки мощности представлена ниже. Из неё видно, что после включения симистора оставшаяся полуволна поступает на нагрузку и при достижении 0, когда ток удержания уменьшается до такой степени, что симистор отключается. Во втором «отрицательном» полупериоде происходит тот же процесс, т. к. симистор обладает проводимостью в обе стороны.

Напряжение на тиристоре

Для начала разберёмся, чем отличается тиристор от симистора. Тиристор содержит в себе 3 p-n перехода, а симистор – 5 p-n переходов. Не углубляясь в детали, если говорить простым языком, симистор обладает проводимостью в обоих направлениях, а тиристор – только в одном. Графические обозначения элементов показаны на рисунке. Из графики это хорошо видно.

Принцип работы абсолютно такой же. На чём и построена регулировка по мощности в любой схеме. Рассмотрим несколько схем регулятора на тиристорах. Первая простейшая схема, которая в основе повторяет схему на симисторе, описанную выше. Вторая и третья – с применением логики, схемы, которые более качественно гасят помехи, создаваемые в сети переключением тиристоров.

Простая схема

Простая схема фазового регулирования на тиристоре представлена ниже.

Единственное её отличие от схемы на симисторе – это то, что регулировка происходит только положительной полуволны сетевого напряжения. Времязадающая RC-цепь путём регулирования величины сопротивления потенциометра регулирует величину отпирания, тем самым задавая выходную мощность, поступающую на нагрузку. На осциллограмме это выглядит следующим образом.

Из осциллограммы видно, что регулировка мощности идёт путём ограничения напряжения поступающего на нагрузку. Образно говоря, регулировка заключается в ограничении поступления сетевого напряжения на выход. Регулируя время заряда конденсатора путём изменения переменного сопротивления (потенциометра). Чем выше сопротивление, тем дольше происходит заряд конденсатора и тем меньше мощности будет передано на нагрузку. Физика процесса подробно описана в предыдущей схеме. В этом случае она ничем особым не отличается.

С генератором на основе логики

Второй вариант более сложный. В связи с тем, что процессы коммутации на тиристорах вызывают большие помехи в сети, это плохо влияет на элементы, установленные на нагрузке. Особенно если на нагрузке находится сложный прибор с тонкими настройками и большим количеством микросхем.

Такая реализация тиристорного регулятора мощности своими руками подойдёт для активных нагрузок, например, паяльник или любые устройства нагрева. На входе стоит выпрямительный мост, поэтому обе волны сетевого напряжения будут положительными. Обратите внимание, что при такой схеме для питания микросхем понадобиться дополнительный источник постоянного напряжения +9 В. Осциллограмма из-за наличия выпрямительного моста будет выглядеть следующим образом.

Обе полуволны теперь будут положительными из-за влияния выпрямительного моста. Если для реактивных нагрузок (двигатели и другие индуктивные нагрузки) наличие разно полярных сигналов предпочтительно, то для активных – положительное значение мощности крайне важно. Отключение тиристора происходит также при приближении полуволны к нулю ток удержания подаёт до определённого значения и тиристор запирается.

На основе транзистора КТ117

Наличие дополнительного источника постоянного напряжение может вызвать затруднения, если его нет, и вовсе придётся городить дополнительную схему. Если дополнительного источника у вас нет, то можно воспользоваться следующей схемой, в ней генератор сигналов на управляющий вывод тиристора собран на обычном транзисторе. Есть схемы на основе генераторов, построенных на комплементарных парах, но они более сложные, и здесь мы их рассматривать не будем.

В данной схеме генератор построен на двухбазовом транзисторе КТ117, который при таком применении будет генерировать управляющие импульсы с периодичностью, задаваемой подстроечным резистором R6. На схеме ещё реализована система индикации на базе светодиода HL1.

  • VD1-VD4 – диодный мост, выпрямляющий обе полуволны и позволяющий выполнять более плавную регулировку мощности.
  • EL1 – лампа накаливания – представлена вроде нагрузки, но может быть любой другой прибор.
  • FU1 – предохранитель, в этом случае стоит на 10 А.
  • R3, R4 – токоограничительные резисторы – нужны, чтобы не сжечь схему управления.
  • VD5, VD6 – стабилитроны – выполняют роль стабилизации напряжения определённого уровня на эмиттере транзистора.
  • VT1 – транзистор КТ117 – установлен должен быть именно с таким расположение базы №1 и базы №2, иначе схема будет не работоспособна.
  • R6 – подстроечный резистор, определяющий момент, когда поступает импульс на управляющий вывод тиристора.
  • VS1 – тиристор – элемент, обеспечивающий коммутацию.
  • С2 – времязадающий конденсатор, определяющий период появления управляющего сигнала.

Остальные элементы играют незначительную роль и в основном служат для токоограничения и сглаживания импульсов. HL1 обеспечивает индикацию и сигнализирует только о том, что прибор подключён к сети и находится под напряжением.

Малогабаритный регулятор напряжения на симисторе

Выпускаемые в настоящее время микросхемы тринисторных и симисторных фазоимпульсных регуляторов действующего значения напряжения позволяют создавать компактные и удобные устройства.

Наиболее предпочтительны для этих целей симисторные микросхемы, поскольку диодный мост в тринисторных регуляторах рассеивает значительную мощность, что для компактных конструкций крайне нежелательно из-за ограниченных возможностей охлаждения. В предлагаемой статье описан малогабаритный регулятор напряжения выполненный на симисторной микросхеме

Это устройство собрано на специализированной микросхеме ГРН-1-220. которая представляет собой симисторный фазоимпульсный регулятор напряжения. Его можно разместить непосредственно в сетевой вилке нагрузки, например паяльника.

Правда, на практике удобнее пользоваться устройством в виде вилки-переходника с розеткой для подключения нагрузки. Внешний вид регулятора показан на рис 1

Основные параметры микросхемы:

  • Предельно допустимое напряжение (амплитудноезначение) В — 400;
  • Номинальное напряжение сети, В — 220;
  • Ток нагрузки, не более, А — 2;
  • Интервал регулирования эффективного напряжения, % — 0 97;
  • Мощность нагрузки, Вт микросхема без теплоотвода — 250, микросхема установлена на теплоотвод — 400;
  • Интервал рабочих температур,‘С = -40 … +70.

Рис. 1. Внешний вид регулятора.

С учетом ограниченных условий охлаждения в малогабаритной конструкции мощность нагрузки предлагаемого устройства не должна превышать 100 Вт.

Принципиальная схема

Регулятор выполнен по типовой схе ме завода-изготовителя которая приведена на рис 2. При указанном на схеме сопротивлении переменного резистора R1 обеспечивается паспортный интервал регулирования напряжения.

Рис. 2. Принципиальная схема регулятора напряжения на симисторе.

Из опыта практической работы известно что в большинстве случаев для паяльников оптимальное рабочее напряжение — около 150…160 В. Поэтому целесообразно ограничить пределы изменения напряжения примерно от 100 до 200-210 В с тем чтобы сделать регулировку напряжения более плав ной. Кроме того, могут возникнуть сложности с приобретением переменного резистора нужного номинала.

Решить эти вопросы возможно путем установки дополнительных резисторов, которые показаны на рис. 2 штриховой линией Если интервал регулирования окажется больше требуемого, следует установить дополнительный резистор R2, сопротивление которого подбирают при налаживании, а если меньше -резистор R3.

Подборку целесообразно выполнить до монтажа устройства. Следует напомнить что проводить измерения лучше вольтметром электромагнитной или тепловой системы, поскольку толь ко они измеряют действующее значение напряжения. В крайнем случае настройку можно провести, используя в качестве индикатора обычную лампу накаливания.

Детали и монтаж

Переменный резистор R1 — СП-0,4 СПЗ-9а или другой малогабаритный. Он должен быть обязательно с линейной характеристикой регулирования (группа А). Заметим что при подключении дополнительного параллельного резистора R2 линейность регулирования несколько нарушается, но существенного значения это не имеет Дополнительные резисторы также должны быть малогабаритными, например МЛТ-0,125

Для установки в вилку микросхему нужно несколько доработать с учетом особенностей ее конструкции: микросхема собрана на подложке из тонкого стеклотекстолита Ее выводы — продолжение токопроводящих дорожек, при изгибе они легко ломаются и обращаться с ними необходимо очень аккуратно.

С целью усиления конструкции изогнутые выводы микросхемы припаивают к печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5.. 0,8 мм, чертеж которой приведен на рис 3. Плату целесообразно приклеить к основанию микросхемы с помощью клея расплава.

Рис. 3. Маленькая печатная плата регулятора.

Основа конструкции — сетевая вилка с «заземлением». Для размещения деталей регулятора ее придется несколько доработать просверлить в крышке отверстия для установки двухполюсной розетки, удалить лишнюю пластмассу в корпусе и на крышке вилки. По окончании монтажа переменный резистор утапливают в корпус и заливают клеем-расплавом.

Д Турчинский, г. Москва. Р-06-2000.

Радиоконструктор 009, симисторный регулятор мощности 1 КВт,

Описание Радиоконструктор 009, симисторный регулятор мощности 1 КВт,

Радиоконструктор 009 Симисторный регулятор мощности 1 КВт.  Симисторный регулятор мощности (до 1 киловатт).  В состав входит печатная плата, симистор, радиатор охлаждения симистора, регулятор (переменный резистор) необходимый набор радиодеталей, монтажный провод, схема и описание. Позволяет изменять потребляемую мощность нагревательными приборами (паяльник, обогреватель, эл. плита), регулировать обороты дрели, перфоратора, регулировать напряжение на выходе !!!трансформатора.
 

  Начинающим                                                 Регулятор мощности на симисторе.                                                       (009)

              

           В радиолюбительской практике часто случается, что паяльник на 40 Ватт сильно нагревается, а на 25 Ватт не хватает мощности или необходимо уменьшить мощность нагревательного прибора, изменить яркость свечения лампы накаливания, снизить обороты коллекторного двигателя, электрической дрели, подключить к сети напряжением 220 вольт нагрузку, рассчитанную на напряжение 110 вольт, уменьшить напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Тогда на помощь придёт симисторный регулятор мощности. Принцип его работы основан на изменении времени открытого состояния (фазово-импульсном управлении) симистора (симистор — это двунаправленный тиристор или «триак»). Это можно увидеть и понять, сравнив графики рис.1 полного периода сетевого напряжения на входе (верхний график) симистора и на выходе (нижний график). В определённый момент происходит отсечка симистором каждой полуволны сетевого напряжения и в результате в нагрузку поступает только часть мощности. Принципиальная схема регулятора мощности с фазово-импульсным управлением показана на рис. 2. Он собран по классической схеме на симметричном динисторе DB3 на 32V (VD3) и симисторе ТС106-10-4 (отечественного производства 10 ампер 400 вольт) или импортных аналогах ВТ136-600, ВТ134-600 (4А, 600В), ВТ137-600 (8А, 600В), ВТ138-600 (12А, 600В), ВТ139-600, ВТА16-600 (16А, 600В) (VD4). При каждой полуволне сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается током, протекающим через резисторы R2, R3. Когда напряжение на нем достигает 32 В, динистор открывается и конденсатор С1 быстро разряжается через резистор R4, динистор VD3 и управляющий электрод симистора. Таким образом, происходит управление симистором: когда напряжение на условном аноде симистора (верхний по схеме вывод) положительное, управляющий импульс тоже положительный, а при отрицательном напряжении — отрицательной полярности. Значение мощности в нагрузке, зависит от того, как долго симистор будет включен в течение каждого полупериода сетевого напряжения. Момент включения симистора определяется пороговым напряжением динистора и постоянной времени (R2 + R3), C1. Чем больше сопротивление переменного резистора R2, тем длительнее промежуток времени, в течение которого симистор находится в закрытом состоянии, тем меньше мощность в нагрузке. Схема обеспечивает практически полный диапазон регулирования выходной мощности — от 0 до 99 %. При подключении переменного резистора R2, необходимо учесть то, что увеличение выходной мощности происходит с уменьшением сопротивления переменного резистора.     Цепь, образованная диодами VD1, VD2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без нее характеристика управления регулятором имеет гистерезис. Например, яркость лампы накаливания, используемой в качестве нагрузки, при увеличении выходной мощности изменяется скачком от нуля до 3…5% от максимальной яркости.          Суть этого явления заключается в следующем: при большом сопротивлении резистора R2, когда напряжение на конденсаторе С1 не превышает 30 В, динистор не открывается в течение всего полупериода сетевого напряжения и выходная мощность равна нулю. При этом к моменту перехода сетевого напряжения через «ноль» напряжение на конденсаторе имеет нулевое значение и в следующем полупериоде значительную часть времени конденсатор разряжается. Если сопротивление резистора R2 уменьшать, то после того, как напряжение на конденсаторе начнет превышать порог срабатывания динистора, конденсатор будет разряжен в конце полупериода и в следующем полупериоде сразу же начнет заряжаться, поэтому в новом полупериоде динистор откроется раньше. Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и тем самым устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке. Резистор R4 ограничивает максимальный ток через динистор примерно до 0,1 А и замедляет процесс разрядки конденсатора С1. Тем самым обеспечивается относительно большая длительность импульса, достаточная для надежного запуска симистора VD4 даже при значительной индуктивной составляющей нагрузки. При указанных на схеме номиналах резистора R4 и конденсатора С1 длительность импульса управления равна 130 мкс. Значительную часть этого времени через управляющий электрод симистора протекает ток, достаточный для открывания симистора.

                Симметричный динистор 32V (VD3) обеспечивает одинаковость угла открывания симистора в обеих полуволнах сетевого напряжения. Следовательно, описываемый регулятор не будет выпрямлять сетевое напряжение, поэтому во многих случаях может быть применен даже для управления нагрузкой, подключенной к нему через трансформатор.  Падение напряжения на симисторе VS1 равно примерно 2 В, поэтому при нагрузке мощностью более 100 Вт симистор необходимо установить на соответствующий теплоотвод (радиатор). Максимальная мощность нагрузки не должна превышать возможности симистора (4 А = 800 Вт, 8 А = 1600 Вт, 10 А = 2 КВт, 12 А = 2,4 КВт, 16 А = 3,2 КВт, 40 А = 8 КВт).

          При включении схемы в сеть 220 вольт необходимо строго соблюдать правила техники безопасности! Все элементы схемы находятся под смертельно опасным напряжением! Категорически запрещается касаться любыми частями тела элементов схемы. При установке радиатора симистора, необходимо между симистором и радиатором установить изолирующую теплопроводящую прокладку, а на крепящий винт (саморез) одеть фторопластовую изолирующую втулку и плотно прижать симистор к радиатору. Не смотря на то, что вал переменного резистора гальванически не связан с его выводами, обязательно на вал необходимо установить пластиковую изолирующую ручку, так как при поломке подвижного контакта резистора не исключается возможность электрического контакта вала с выводами резистора.

         Настоящая схема имеет недостаток – при работе симистора в режиме отсечки, на его выходах появляются помехи. Если эти помехи оказывают влияние на другую аппаратуру, необходимо установить в схему помехоподавляющую цепочку R2, C6 (в комплект набора входят, но изначально в схему не устанавливаются). Если этой цепочки будет недостаточно, необходимо включать схему в сеть через сетевой фильтр (рис. 5). Этот фильтр можно взять из неисправного блока питания компьютера, использовав дроссель, состоящий из двух одновременно (бифилярно) намотанных обмоток на ферритовом кольце и параллельно подключенного конденсатора с рабочим напряжением не менее 400 вольт. На рис. 3 показаны три возможных вида маркировки выводов симистора (все они аналогичны). На отечественном ТС106-10 выбито наверху справа и слева от крепёжного отверстия, «старая маркировка»: К – катод, А – анод, У.Э.- управляющий электрод, новая: А1 – первый анод, А2 – второй анод, У – управляющий электрод.

 

Комплектация выбирается перед тем как положить набор в корзину.


ПАКЕТ: Содержание набора 009


1. Симистор ВТ137 (8А),
2. Печатная плата,    
3. Диоды 1N4007 (2 шт.),
4. Динистор DB3,
5. Резисторы:
   R1 – 100   кОм (Кч/Ч/Ж),
   R2 – 100 кОм (переменный),
   R3 – 1 кОм (Кч/Ч/Кр),
   R4 –  270 Ом (Кр/Ф/Кч),
   R5 –  1,5 кОм Кч/Зел/Кр),
   R6 –  100 Ом (Кч/Ч/Кч).
6. Конденсаторы:
   С1 – 0,47 мкФ (не менее 250 В),
   С2 – 0,068мкФ  (Uраб. не менее 400 В),

7. Пластиковая ручка для переменного резистора,    

8. Монтажный провод,
9. Схема и описание.

 


.    

КОРОБКА: Содержание набора 009  


1. Симистор ВТ138 (12А),


2. Печатная плата,                                                    


3. Диоды 1N4007 (2 шт.),


4. Динистор DB3,


5. Резисторы:


    R1 – 100   кОм (Кч/Ч/Ж),


    R2 – 100 кОм (переменный),


    R3 – 1 кОм (Кч/Ч/Кр),


    R4 –  270 Ом (Кр/Ф/Кч),


    R5 –  1,5 кОм Кч/Зел/Кр),


    R6 –  100 Ом (Кч/Ч/Кч).


6. Конденсаторы:


    С1 – 0,47 мкФ (не менее 250 В),


    С2 – 0,068мкФ  (Uраб. не менее 400 В),


7. Пластиковая ручка для переменного резистора,


8. Радиатор для симистора,


9. Изолирующая прокладка и втулка,


10. Винт М3 (гайка М3 отдельно или в радиаторе),             
11. Монтажный провод,


12. Схема и описание.

ВЫПУСК 009.

Регулятор мощности симисторный 220 В,  2 КВт.

1.  Симистор ВТ138-600,

2.  Печатная плата,

3.  Диод 1N4007 (2 шт.),

4.  Динистор DB3,

5.  Набор постоянных резисторов,

6.  Переменный резистор с ручкой,

7.  Конденсаторы,

8.  Радиатор для симистора,

9.  Винт, гайка М3,

10. Теплопроводящая изолирующая прокладка,

11. Фторопластовая изолирующая втулка,

12. Монтажный провод,

13. Схема и описание,

14. Контейнер с деталями схемы.

 

Схема простого регулятора вентилятора с использованием TRIAC и DIAC

В этом проекте мы разработали схему простого регулятора вентилятора, которая может использоваться для регулирования скорости вентилятора. Эта простая схема регулятора вентилятора реализована с использованием очень простых компонентов.

Вы когда-нибудь сталкивались с использованием обычного регулятора напряжения вентилятора для управления скоростью? Такой тип регулятора называется регулятором сопротивления, который работает по принципу реостата или устройства резистивного делителя потенциала.

Поскольку шаги (ручки на коробке регулятора) уменьшаются, это означает, что вы фактически увеличиваете сопротивление цепи и, следовательно, меньшая мощность подается на вентилятор, поэтому он становится медленнее.

Очевидно, что при такой схеме потребление энергии вентилятором будет меньше на более низких скоростях, но это не метод экономии энергии. Падение напряжения на сопротивлении преобразуется в тепловые потери (I 2 R), поэтому энергия рассеивается в виде тепла.

Эта потеря энергии больше при высоком сопротивлении или низкой скорости. Поэтому обычные регуляторы напряжения вентиляторов имеют больше потерь энергии.

Чтобы узнать больше о TRIAC, прочтите этот пост: TRIAC — Основы, работа и приложения

Простой электронный регулятор напряжения

Благодаря развитию технологий силовой электроники, можно легко реализовать альтернативную конструкцию регулятора вентилятора (регулятора напряжения) для снижения потерь энергии, вызываемых обычными регуляторами напряжения.

Этот тип регулятора напряжения представляет собой энергосберегающее устройство, в котором используются TRIAC, DIAC и потенциометрическое сопротивление. Этот метод обеспечивает бесступенчатое управление скоростью вращения вентилятора за счет получения требуемого количества энергии от основного источника в данный момент.

Следовательно, мощность сохраняется, а не расходуется без надобности. Расскажем вкратце об этой схеме регулятора напряжения и ее работе.

Теперь мы собираемся построить простую схему регулятора вентилятора, которая обычно используется для управления скоростью вентилятора в наших домах или офисах.Как мы знаем, изменяя угол включения TRIAC, можно управлять мощностью, подаваемой через нагрузку, что является не чем иным, как концепцией управления мощностью с использованием TRIAC.

Тот же принцип применяется к схеме регулятора напряжения, которую мы собираемся обсудить.

Необходимые компоненты для цепи регулятора напряжения

  • Резистор R1 — 10 КОм
  • Переменное сопротивление или потенциометр R2 — 100 КОм
  • Полиэфирный конденсатор C1 — 0,1 мкФ (для рабочего диапазона до 400 В)
  • DIAC, D1 — DB3
  • TRIAC, Т1 — BT136
  • Однофазный потолочный вентилятор или двигатель переменного тока — 220 В, 50 Гц (диапазон ниже 200 Вт)

Подключение цепи регулятора напряжения

  • Определите клеммы всех компонентов для положительного и отрицательного клеммных соединений.Выберите потолочный вентилятор или любой двигатель переменного тока при условии, что его мощность не превышает 200 Вт (в соответствии со значениями выбранных компонентов)
  • Возьмите нулевую плату или печатную плату (PCB) и подключите схему, как показано на схеме ниже.
  • Цепь включения состоит из резистора R1, потенциометра R2, конденсатора C1 и DIAC. Подключите одну клемму DIAC к комбинации резисторов и конденсатора делителя напряжения, как показано на рисунке.
  • Для распознавания терминалов TRIAC и получения другой подробной информации рассмотрите технический паспорт TRIAC BT 136.Подключите терминал MT1 к нейтрали, а MT2 — к одному концу двигателя переменного тока или нагрузки. И подключите терминал ворот к другому концу DIAC.
  • Подключите нагрузку или потолочный вентилятор между клеммой фазы или линии источника питания переменного тока и клеммой MT2 TRIAC.

ПРИМЕЧАНИЕ : В демонстрационных целях мы подключили лампочку к простой цепи регулятора вентилятора вместе с мультиметром, чтобы показать напряжение.

Для получения дополнительной информации о DIAC: DIAC — Введение, работа и приложения

Принципиальная схема регулятора напряжения с использованием TRIAC, DIAC

Работа цепи электронного регулятора напряжения

  • Прежде чем подавать питание на эту простую схему регулятора вентилятора, удерживайте переменный резистор или потенциометр в положении максимального сопротивления, чтобы триггер не запускался и, следовательно, триак находился в режиме отсечки.
  • Включите питание цепи и посмотрите, находится ли вентилятор в состоянии покоя или нет. Медленно изменяйте положение потенциометра, чтобы конденсатор начал заряжаться с постоянной времени, определяемой значениями R1 и R2.
  • Как только напряжение на конденсаторе превышает напряжение отключения DIAC, DIAC начинает проводить. Таким образом, конденсатор начинает разряжаться к выводу затвора TRIAC через DIAC.
  • Следовательно, TRIAC начинает проводить, и, следовательно, основной ток начинает течь в вентилятор через замкнутый путь, образованный TRIAC.
  • Изменяя потенциометр R2, можно изменять скорость, с которой будет заряжаться конденсатор, это означает, что, если сопротивление меньше, конденсатор будет заряжаться с большей скоростью, так что чем раньше будет проводимость TRIAC.
  • По мере постепенного увеличения сопротивления потенциометра угол проводимости TRIAC будет уменьшаться. Следовательно, средняя мощность нагрузки будет изменяться.
  • Благодаря возможности двунаправленного управления как TRIAC, так и DIAC, можно управлять углом включения TRIAC как на положительных, так и на отрицательных пиках входного сигнала.
Примечание
  • В качестве меры безопасности проверьте исправное рабочее состояние этой цепи, подав низкое напряжение, например 24 В переменного тока или 12 В переменного тока, с небольшой нагрузкой, например, лампочкой малой мощности, перед подключением к сети.
  • Если нагрузка превышает 200 Вт, выберите TRIAC большей мощности вместо BT 136 TRIAC.

Преимущества простой схемы регулятора вентилятора

  • Возможно непрерывное и плавное регулирование скорости вращения вентилятора
  • Энергосбережение достигается на всех скоростях за счет минимизации потерь энергии
  • Простая схема, требующая меньшего количества компонентов
  • Эффективен по сравнению с резистивным типом за счет меньшего энергопотребления
  • Экономичный

Простая схема регулятора освещенности лампы / вентилятора с использованием симистора

Схема регулятора освещенности или схема регулятора вентилятора (оба случая, схема и конструкция одинаковы, единственное различие заключается в изменении выходной нагрузки, то есть вентилятора или света) используются для управления яркостью света или скорость вентилятора по нашему желанию.Целью схемы является изменение интенсивности, яркости лампочки или скорости вентилятора с помощью фиксированного источника. Для этого нет необходимости заменять лампочку на лампу с большей мощностью. Простой симистор может сделать эту работу за вас. Симисторы используются в этой схеме в качестве диммера, поскольку они просты в разработке и управлении, а также очень экономичны благодаря своей высокой эффективности и низкой стоимости покупки.

T Это принципиальная схема простейшего регулятора яркости лампы или вентилятора.Схема основана на принципе управления мощностью с помощью симистора. Схема работает путем изменения угла включения симистора. С этим связаны резисторы R1, R2 и конденсатор C2. Угол открытия можно изменять, изменяя значение любого из этих компонентов. Здесь R1 выбран как переменный элемент. Изменяя значение R1, изменяется угол открытия симистора (простыми словами, сколько времени должен проводить симистор). Это напрямую меняет мощность нагрузки, так как нагрузка приводится в действие симистором.Запускающие импульсы подаются на затвор симистора T1 с помощью Diac D1.

Симистор

Вы получите лучшее представление о схеме светорегулятора, узнав больше о симисторе.

Банкноты

Соберите схему на печатной плате хорошего качества или на обычной плате. Нагрузка, будь то лампа, вентилятор или что-либо еще, должна быть менее 200 Вт. Для подключения более высоких нагрузок замените Triac BT 136 на Triac большей мощности. Все части цепи активны, что может привести к поражению токомТак что будь осторожен.

Я советую проверить схему с источником низкого напряжения (скажем, 12 В или 24 В переменного тока) и небольшой нагрузкой (такая же лампочка вольт), прежде чем подключать схему к сети.

Список деталей

R1 1o K Резистор 1 Вт

R2 1o0 K Потенциометр (переменное сопротивление)

C1 0,1 мкФ (500 В или выше) Полиэфирный конденсатор

T1 BT 136 симистор

D1 DB2 Diac

Схема регулятора вентилятора

BT 136Triac Необходимые данные.

BT 136 Технические характеристики

Схема регулятора освещенности, описанная выше, была изменена путем добавления демпфирующей схемы для улучшения характеристик симистора.

Схема стабилизатора напряжения сети, управляемая симистором

Эта, безусловно, единственная в своем роде и трудная для поиска схема стабилизатора напряжения переменного тока, управляемая симистором, была создана специально для вас. Благодаря твердотельной конструкции переходы при переключении напряжения чрезвычайно плавные с минимальным повреждением, что приводит к полезной стабилизации напряжения.Узнайте обо всей методике разработки этого превосходного твердотельного стабилизатора сетевого напряжения.
Предлагаемая схема стабилизатора переменного напряжения с симисторным управлением обеспечит превосходную 4-ступенчатую стабилизацию напряжения для любого устройства на его выходе. Без использования движущихся частей его эффективность еще больше повышается. Узнайте больше об этом бесшумном операторе: Power Guard.

Введение

Схема автоматического стабилизатора напряжения, упомянутая в одном из моих предыдущих материалов, хотя и полезна, в результате ее менее сложной конструкции, не имеет возможности дискретного регулирования различных уровней переменного сетевого напряжения.Предлагаемая концепция, хотя и не проверена, выглядит довольно убедительной и, если основные части правильно рассчитаны, должна работать естественно.
Существующая схема стабилизатора переменного напряжения с симисторным управлением имеет превосходный КПД и является практически лучшим стабилизатором напряжения во всех отношениях. Как обычно, схема по-прежнему производится исключительно мной. Он будет управлять и измерять входное напряжение сети переменного тока с помощью 4 независимых мер.
Использование симисторов гарантирует быстрое переключение (в пределах 2 мс) и отсутствие искр или переходных процессов, обычно связанных со стабилизаторами релейного типа.Кроме того, поскольку не используются движущиеся части, весь блок превращается в полностью твердое состояние и почти долго служит.
Давайте перейдем к точному анализу особенностей схемы.
Крайняя осторожность: каждая отдельная цель ЦЕПИ, описанная в этой статье, может быть ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ СЕТИ переменного тока, по этой причине ЧРЕЗВЫЧАЙНО ВРЕДНО ПРИКАСАТЬСЯ В ПОЛОЖЕНИЕ ВКЛЮЧЕНО. РЕКОМЕНДУЕТСЯ UTMOST Внимание и забота, рекомендуется использовать ДЕРЕВЯННУЮ ДОСКУ ПОД НОГАМИ. Новичкам ПОЖАЛУЙСТА, избегайте.
Описание схемы
Функционирование схемы можно определить по следующим точкам:
Транзисторы T1 — T4 организованы так, чтобы определять постоянное повышение входного напряжения и последовательно работать один за другим по мере повышения напряжения и наоборот.
Шлюзы с N1 по N4 от IC 4093 настроены как буферы. Выходы транзисторов подаются на входы этих вентилей.

Все вентили коррелированы друг с другом на таком расстоянии, что выход только определенного логического элемента остается эффективным в определенном временном кадре в соответствии с уровнем входного напряжения.
Таким образом, по мере увеличения входного напряжения затворы реагируют на транзисторы, и их выходы в конечном итоге оказываются один за другим логически высоким, обеспечивая отключение выхода более раннего затвора и наоборот.
Логический привет из конкретного буфера используется на затворе определенного SCR, который выполняет и подключает соответствующую «горячую» линию от трансформатора к внешнему подключенному устройству.
По мере увеличения напряжения соответствующие симисторы в конечном итоге выбирают подходящие «горячие» концы трансформатора для повышения или понижения напряжения и сохранения в некоторой степени поддерживаемого выхода.

Подсказки по конструкции и советы по тестированию

Конструкция этой схемы защиты переменного тока управления симистором проста и состоит всего лишь из нескольких частей, требующих выбора необходимых деталей и их правильной сборки на базовой печатной плате.Совершенно очевидно, что человек, который пытается создать эту схему, знает немного больше, чем просто основы электроники. Очки могут пойти совсем не так, если вы испытаете какую-либо ошибку в окончательной настройке.
Вы предпочитаете универсальный источник питания постоянного тока с внешней переменной (от 0 до 12 вольт) для настройки устройства следующим образом:
При условии, что выходное напряжение 12 вольт от TR1 символизирует входное питание 225 вольт, посредством расчетов мы получаем напротив, он будет генерировать 9 вольт на входе 170 вольт, 13 вольт будут соответствовать 245 вольт, а 14 вольт будут сопоставимы с входом около 260 вольт.
Вначале держите точки «AB» выключенными и убедитесь, что цепь полностью отключена от сети переменного тока.
Измените внешний универсальный источник питания на 12 В и подключите его положительный полюс к точке «B», а отрицательный — к общей земле цепи.
Теперь регулируйте P2, пока LD2 не будет только что включен. Уменьшите напряжение до 9 и отрегулируйте P1, чтобы включить LD1.
Аналогичным образом отрегулируйте P3 и P4, чтобы соответствующие светодиоды загорелись при напряжениях 13 и 14 соответственно.
На этом процесс настройки завершен.Снимите внешний источник питания и соедините точки «AB» вместе.
Теперь все устройство можно подключить к сети переменного тока, чтобы он мог немедленно начать работу.
Вы можете подтвердить эффективность системы, подав переменный входной переменный ток с помощью автотрансформатора и просмотрев выход с помощью цифрового мультиметра.
Этот стабилизатор напряжения переменного тока с симисторным управлением отключается при напряжениях ниже 170 и выше 300 вольт.

Список деталей

При разработке этого стабилизатора управляющего переменного напряжения SCR вы предпочитаете следующие детали:
Все резисторы Вт, CFR 5%, если не указано иное.
R5, R6, R7, R8 = 1 МОм Вт,
Все симисторы на 400 В, номинальное значение 1 кВ,
T1, T2, T3, T4 = BC 547,
Все стабилитроны = 3 В 400 мВт,
Все диоды = 1N4007,
Все предустановки = 10K линейный,
R1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 = 1K ¼ ватт,
N1 до N4 = IC 4093,
C1 и C3 = 100Uf / 25 вольт,
C2 = 104, керамический, трансформатор стабилизатора питания
= «Сделано на заказ», имеющий выход 170, 225, 240, 260 вольт Отводы при входном питании 225 вольт, или отводы на 85, 115, 120, 130 вольт при входном напряжении 110 переменного тока.
TR1 = понижающий трансформатор, 0–12 В, 100 мА.

Схема автоматического стабилизатора напряжения, управляемая тиристором / триаком

В этом посте мы обсудим относительно простую схему автоматического стабилизатора сетевого напряжения, управляемую симистором, в которой используются логические ИС и несколько симисторов для управления уровнями напряжения сети.

Почему твердотельный

Поскольку он выполнен в твердом состоянии, переходы при переключении напряжения очень плавные с минимальным износом, что приводит к эффективной стабилизации напряжения.

Откройте для себя всю процедуру создания этого уникального твердотельного стабилизатора сетевого напряжения.

Предлагаемая схема стабилизатора переменного напряжения с симисторным управлением обеспечит превосходную 4-ступенчатую стабилизацию напряжения для любого устройства на его выходе.

Благодаря отсутствию движущихся частей его эффективность еще больше повышается. Узнайте больше об этом бесшумном приборе: Power Guard.

Схема автоматического стабилизатора напряжения, описанная в одной из моих предыдущих статей, хотя и полезна, из-за своей более простой конструкции, но не имеет возможности дискретного управления разными уровнями переменного напряжения сети.

Предложенная идея, хотя и не проверена, выглядит довольно убедительно, и, если основные компоненты правильно рассчитаны, все должно работать должным образом.

Данная схема стабилизатора переменного напряжения с симисторным управлением отличается выдающимися характеристиками и является почти идеальным стабилизатором напряжения во всех отношениях.

Как обычно, схема была разработана мной. Он может точно контролировать и измерять входное напряжение сети переменного тока с помощью 4 независимых шагов.

Использование симисторов обеспечивает быстрое переключение (в пределах 2 мс) и отсутствие искр или переходных процессов, обычно связанных со стабилизаторами релейного типа.

Кроме того, поскольку не используются движущиеся части, весь блок становится полностью твердотельным и почти постоянным.

Давайте посмотрим, как работает схема.

ВНИМАНИЕ:
КАЖДАЯ ТОЧКА ЦЕПИ, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ ЗДЕСЬ, МОЖЕТ БЫТЬ НА ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО ПРИКАСАТЬСЯ ПРИ ВКЛЮЧЕННОМ ПОЛОЖЕНИИ. РЕКОМЕНДУЕТСЯ САМЫЙ УХОД И ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ, ПРИ РАБОТЕ С ДАННЫМ ДИЗАЙНОМ СТРОГО РЕКОМЕНДУЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВЯННОЙ ДОСКИ ПОД НОГАМИ…. НОВИЧКИ, ПОЖАЛУЙСТА, ДЕРЖАТЬ.

Работа схемы

Функционирование схемы можно понять по следующим пунктам:

Транзисторы с T1 по T4 расположены так, чтобы воспринимать постепенное повышение входного напряжения и проводить одно за другим последовательно по мере повышения напряжения и наоборот.

Шлюзы с N1 по N4 от IC 4093 сконфигурированы как буферы. Выходы транзисторов подаются на входы этих вентилей.

Все затворы соединены друг с другом на таком расстоянии, что выход только определенного затвора остается активным в данный период времени в соответствии с уровнем входного напряжения.

Таким образом, когда входное напряжение возрастает, затворы реагируют на транзисторы, и их выходы последовательно становятся логическими высшими один за другим, обеспечивая отключение выхода предыдущего затвора, и наоборот.

Логический hi из конкретного буфера применяется к затвору соответствующего SCR, который проводит и подключает соответствующую «горячую» линию от трансформатора к внешнему подключенному устройству.

По мере увеличения напряжения соответствующие симисторы выбирают соответствующие «горячие» концы трансформатора для увеличения или уменьшения напряжения и поддержания относительно стабильного выхода.

Как собрать схему

Конструкция этой схемы защиты переменного тока управления симистором проста и сводится лишь к приобретению необходимых деталей и их правильной сборке на общей печатной плате.

Совершенно очевидно, что человек, пытающийся создать эту схему, знает немного больше, чем просто основы электроники.

Что-то может пойти совсем не так, если будет какая-либо ошибка в окончательной сборке.

Вам потребуется универсальный источник питания постоянного тока с внешней переменной (от 0 до 12 В) для настройки устройства следующим образом:

Предполагая, что выходное напряжение 12 В от TR1 соответствует входному источнику питания 225 В, посредством расчетов мы обнаружите, что он будет производить 9 вольт на входе 170 вольт, 13 вольт будут соответствовать 245 вольтам, а 14 вольт будут эквивалентны входу приблизительно 260 вольт.

Как настроить и протестировать цепь

Сначала держите точки «AB» отключенными и убедитесь, что цепь полностью отключена от сети переменного тока.

Настройте внешний универсальный источник питания на 12 вольт и подключите его положительный полюс к точке «B», а отрицательный — к общей массе цепи.

Теперь настройте P2, пока LD2 не будет просто включен. Уменьшите напряжение до 9 и настройте P1, чтобы включить LD1.

Аналогичным образом отрегулируйте P3 и P4, чтобы соответствующие светодиоды загорелись при напряжениях 13 и 14 соответственно.

На этом процедура настройки завершена. Снимите внешний источник питания и соедините точки «AB» вместе.

Теперь все устройство можно подключить к сети переменного тока, чтобы он мог сразу же начать работать.

Вы можете проверить работу системы, подав переменный входной переменный ток через автотрансформатор и проверив выход с помощью цифрового мультиметра.

Этот стабилизатор переменного напряжения с симисторным управлением отключается при напряжениях ниже 170 и выше 300 вольт.

Схема расположения выводов внутреннего затвора IC 4093

Список деталей

Для конструкции этого стабилизатора управляющего переменного напряжения SCR вам потребуются следующие детали:
Все резисторы имеют are Вт, CFR 5%, если не указано иное.

  • R5, R6, R7, R8 = 1M ¼ Вт,
  • Все симисторы на 400 вольт, номинальное значение 1 кВ,
  • T1, T2, T3, T4 = BC 547,
  • Все стабилитроны = 3 вольт 400 мВт ,
  • Все диоды = 1N4007,
  • Все предустановки = 10K линейный,
  • R1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 = 1 кОм / Вт,
  • N1 — N4 = IC 4093,
  • C1 и C3 = 100Uf / 25 вольт,
  • C2 = 104, керамический,
  • Трансформатор стабилизатора защиты питания = «Сделано на заказ», имеющий 170, 225, Выход 240, 260 вольт Отводы при входном питании 225 вольт или ответвления 85, 115, 120, 130 вольт при входном напряжении 110 переменного тока.
  • TR1 = понижающий трансформатор, 0–12 В, 100 мА.
О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Упрощенная электрическая система: регулятор скорости (TRIAC)

ТРИАК — это
компонент, который эффективно основан на тиристоре.Обеспечивает переключение переменного тока
для электрических систем. Как и тиристоры, триаки используются во многих
электрические коммутационные приложения. Они находят особое применение для схем в
диммеры, регуляторы скорости вентилятора и т. д., где они позволяют использовать обе половины цикла переменного тока.
Это делает их более эффективными с точки зрения использования доступной мощности.
Хотя можно использовать два тиристора вплотную друг к другу, это не всегда
рентабельно для недорогих и относительно маломощных приложений.

Есть возможность просмотреть
работа TRIAC в виде двух тиристоров, расположенных спина к спине. Тиристор эквивалент двух тиристоров

Один из недостатков
Особенностью TRIAC является то, что он не переключается симметрично. Часто бывает
смещение, переключение при разных напряжениях затвора для каждой половины цикла. Этот
создает дополнительные гармоники, которые плохо сказываются на характеристиках ЭМС, а также
обеспечивает дисбаланс в системе

Чтобы улучшить
переключение формы волны тока и обеспечение большей симметрии — это
используйте устройство, внешнее по отношению к TRIAC, чтобы синхронизировать импульс запуска.DIAC разместил
последовательно с воротами — это нормальный метод достижения этого.

DIAC и TRIAC соединены вместе

Базовая схема:

Это схема
Схема простейшего диммера лампы или регулятора вентилятора. Схема построена на
принцип управления мощностью с помощью симистора. Схема работает путем изменения
угол стрельбы симистора. Резисторы R1, R2 и конденсатор C2 связаны
с этим. Угол открытия можно изменять, изменяя значение любого из этих
составные части.Здесь R1 выбран как переменный элемент. Изменяя значение
R1 изменяется угол открытия симистора (т.е. сколько времени симистор должен
поведение) изменения. Это напрямую изменяет мощность нагрузки, поскольку нагрузка приводится в движение
Симистор. Запускающие импульсы подаются на затвор симистора T1 с помощью Diac D1.
Самая основная волна (т.е. без учета всех потерь и гармоник) показана ниже.

Форма волны, показанная ниже, демонстрирует выходное напряжение
TRIAC до и после исправления.

Альфа — небесный ангел тиристеров.

На двух рисунках, показанных ниже, мы можем увидеть форму выходного сигнала, изменив
огненный ангел. На первом рисунке
выходная мощность будет половиной мощности входной.

На втором рисунке ангел зажигания равен нулю, поэтому
выходная мощность будет такой же, как входная.

В пререгуляторе источника питания

, управляемом TRIAC, используется оптическая обратная связь

Что вы узнаете:

  • В течение следующего года количество различных грузовых автомобилей с нулевым уровнем выбросов значительно увеличится.
  • Какие производители инвестируют в полностью электрические грузовики?
  • Какие производители грузовиков работают над автомобилями на топливных элементах?

В США используется около 3,7 миллиона большегрузных автомобилей, перевозящих товары по всей стране. Обычно они приводятся в действие дизельными двигателями, которые шумят и выделяют загрязнения. По данным IDTechEx, несмотря на то, что на эти большие дизельные двигатели грузовиков приходится всего 9% мирового парка транспортных средств, они составляют 39% выбросов парниковых газов в транспортном секторе и около 5% выбросов CO 2 от ископаемого топлива.

Но это может скоро измениться. Для тех, кто в автомобильном мире пытается убедить босса в том, что изменение климата является важным стратегическим вопросом для бизнеса, происходит нечто важное: компании стремятся к зеленым долларам, деньгам, потраченным на сокращение загрязнения и отходов, и при этом они также демонстрируя хорошее корпоративное гражданство.

В следующем году количество различных грузовых автомобилей с нулевым уровнем выбросов значительно увеличится. Такие производители, как Ford, GM, Peterbilt, Tesla и Volvo, инвестируют в полностью электрические грузовики, а Daimler, Hyundai и Toyota работают над автомобилями на топливных элементах.

Tesla

Например, производитель электромобилей Tesla планирует производить полуфабрикат и имеет предварительные заказы от таких гигантов, как Anheuser-Busch, DHL, FedEx, JB Hunt Transport Services, PepsiCo, UPS и Walmart ( Рис.1) . Электрический полуприцеп Tesla класса 8 будет выпускаться с пробегом на 300 и 500 миль. По заявлению компании, Semi будет разгоняться от 0 до 60 миль в час за 20 секунд при полной нагрузке в 40 тонн. Он сможет поддерживать эту скорость при подъеме на 5% уклон.

1. Ожидается, что к концу августа Tesla произведет около 350 автомобилей Semi. Затем, согласно отчетам автомобильной промышленности, его производительность увеличится до 100 в неделю к концу 2021 года и до 500 в неделю к концу 2022 года. готов к производству — все инженерные работы уже завершены — но автопроизводитель не сможет добиться массового производства, пока компания не нарастит производство 4680 аккумуляторных элементов.Компания рассчитывает начать поставки Tesla Semi где-то в этом году.

Kenworth

Новый Kenworth T680E с нулевым уровнем выбросов является первой аккумуляторно-электрической моделью класса 8 производителя грузовиков за его 97-летнюю историю. Расчетная дальность действия T680E составляет 150 миль, в зависимости от приложения. В нем используется быстрое зарядное устройство постоянного тока CCS1 с максимальной мощностью 120 кВтч, а время зарядки составляет 3,3 часа. Kenworth T680E обеспечивает непрерывную мощность в 536 л.с. и максимальную мощность до 670 л.с. плюс крутящий момент в 1623 фунт-фут.

Peterbilt

Модель 579EV компании Peterbilt теперь доступна для заказов клиентов, производство планируется начать во втором квартале 2021 года (Рис. 2) . Полностью интегрированная, полностью электрическая трансмиссия в модели 579EV использует литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи с терморегулятором, чтобы обеспечить запас хода до 150 миль. При использовании в сочетании с рекомендованным быстрым зарядным устройством постоянного тока аккумуляторные батареи заряжаются за 3-4 часа, что делает 579EV хорошо подходящим для региональных перевозок и операций на последней миле.

2. Peterbilt Model 579EV доступен в конфигурации с тандемным приводом, с двигателями Meritor 14Xe, обеспечивающими питание через приводные инверторы. Рекуперативное торможение улавливает энергию от остановок и остановок, чтобы помочь зарядить аккумуляторы и увеличить запас хода автомобиля. (Источник: Peterbilt)

Volvo

Volvo Trucks представила на рынок свой грузовик с нулевым уровнем выбросов VNR Electric в конце 2020 года. VNR Electric имеет запас хода 150 миль и скорость до 65 км. миль / ч по трассе.Он разработан для клиентских приложений и ездовых циклов с местным и региональным распределением, включая продукты питания и напитки, а также маршруты получения и доставки. Грузовик выпускается в трех моделях: прямая тележка; трактор 4х2; и трактор 6х2. По данным компании, в нем используются литий-ионные батареи емкостью 264 кВтч, которые могут заряжаться до 80% за 70 минут.

Daimler

Daimler, крупнейший производитель грузовиков в мире, теперь поставляет грузовик Freightliner eCascadia Class 8.В eCascadia, когда водитель нажимает педаль акселератора примерно на половину (50%), контроллер трансмиссии сначала проверяет другие компоненты, чтобы определить, является ли передача 50% крутящего момента на электродвигатель безопасной и эффективной для системы.

Если все требования соблюдены, контроллер трансмиссии позволяет инвертору извлекать энергию из батареи и передавать ее электронным двигателям, чтобы удовлетворить потребность водителя в 50% крутящем моменте. Если контроллер трансмиссии определяет, что передача 50% крутящего момента не рекомендуется (если грузовик неподвижен или движется медленно), он снизит крутящий момент до идеального уровня, например, 30%.

Разработанный для eCascadia, полностью электрический Detroit ePowertrain использует электрическую трансмиссию eAxle. Благодаря интеграции электродвигателя, трансмиссии и специальной электроники в компактный блок, eAxle может напрямую приводить в действие колеса грузовика.

Detroit ePowertrain предлагает две модели Detroit eAxle. Установка с двумя двигателями имеет максимальный крутящий момент 23000 фунт-футов и максимальную мощность 360 л.с. Конструкция с одним двигателем обеспечивает максимальный крутящий момент 11500 фунт-футов и максимальную мощность 180 л.с.

GM

GM входит в игру по доставке электроэнергии через новое бизнес-подразделение под названием BrightDrop, чей электрический грузовой фургон EV600 появится на дорогах в конце 2021 года для своего первого клиента, FedEx.

BrightDrop EV600 — это легкий электрический грузовой автомобиль, специально созданный для доставки товаров и услуг на большие расстояния. Характеристики EV600 включают в себя:

  • Работающий от системы аккумуляторов GM Ultium, EV600 рассчитан на пробег до 250 миль при полной зарядке.
  • Пиковая скорость зарядки до 170 миль пробега электромобиля в час за счет быстрой зарядки постоянного тока мощностью 120 кВт.
  • Грузовое пространство более 600 кубических футов.
  • Предлагается для полной массы автомобиля (GVWR) менее 10 000 фунтов.

Стандартные функции безопасности включают в себя: систему помощи при парковке спереди и сзади, автоматическое экстренное торможение, предупреждение о лобовом столкновении, индикатор расстояния следования, торможение передним пешеходом, систему удержания полосы движения с предупреждением о выезде с полосы движения, автоматический дальний свет IntelliBeam и камеру заднего обзора HD.Дополнительные доступные функции безопасности и помощи водителю включают в себя: торможение при перекрестном движении сзади, помощь при рулевом управлении в слепой зоне, автоматическое торможение задним ходом, HD Surround Vision, предупреждение пешеходов сзади и улучшенное автоматическое экстренное торможение, среди прочего.

BrightDrop планирует сделать EV600 доступными большему количеству клиентов, начиная с начала 2022 года.

Ford

Автогигант Ford вышел в новый сектор рынка электромобилей с планами по разработке полностью электрической версии своего автомобиля. Транзитный грузовой фургон будет доступен в конце 2021 года.Ожидается, что автомобиль будет иметь запас хода в 126 миль. Исследования, основанные на внутренних данных компании, показывают, что средний пользователь общественного транспорта проезжает 74 мили в день, что находится в пределах прогнозируемой дальности действия электрической версии транспортного средства.

Rivian

Rivian в прошлом году получила огромный заказ на 100 000 полностью электрических автофургонов от гиганта электронной коммерции Amazon. Пока вы читаете это, Amazon начала тестирование первой партии своих электрических автофургонов Rivian Automotive в Лос-Анджелесе.Rivian ожидает, что первые фургоны будут доставлены для Amazon во второй половине 2021 года, в общей сложности 10 000 фургонов будут введены в эксплуатацию к концу 2022 года, а полные 100 000 — к 2030 году.

Fuel-Cell Electric

Заправка время и пробег являются важными факторами при эксплуатации большегрузных автомобилей. В этом отношении водород является подходящим топливом для грузовиков большой грузоподъемности, так как обеспечивает короткое время дозаправки и поездки на большие расстояния, одновременно предлагая решение с нулевым уровнем выбросов.

Компания Daimler представила концептуальный автомобиль на водородных топливных элементах под названием грузовик Mercedes-Benz Genh3, заявив, что он сможет проехать до 621 мили на одном баке. Серийная версия Genh3 Truck имеет полную массу 40 тонн и полезную нагрузку 25 тонн. Два бака с жидким водородом и система топливных элементов сделают эту полезную нагрузку возможной и увеличивают дальность полета и, следовательно, составляют основу концепции Genh3 Truck.

Daimler Trucks предпочитает использовать жидкий водород (Lh3), потому что в этом состоянии энергоноситель имеет более высокую плотность энергии по отношению к объему, чем газообразный водород.В результате баки грузовика на топливных элементах, в котором используется жидкий водород, намного меньше и из-за более низкого давления значительно легче. Это дает грузовикам больше грузового пространства и большую массу полезной нагрузки. В то же время можно перевозить больше водорода, что значительно увеличивает дальность полета грузовиков.

Грузовики

Genh3 начнут испытывать заказчики в 2023 году, а серийное производство — во второй половине этого десятилетия.

General Motors присоединяется к другим автопроизводителям, таким как Toyota, в разработке технологии водородных топливных элементов для грузовых перевозок на дальние расстояния.GM сотрудничает с производителем грузовых автомобилей Navistar и поставщиком водорода Oneh3 для разработки полной системы дальних перевозок с нулевым уровнем выбросов в США.

Грузовики будут работать на водороде, а не на аккумуляторах, что устранит необходимость в зарядных станциях на длинных маршрутах грузовиков.

Navistar International Corp будет использовать два блока питания на топливных элементах GM Hydrotec для питания своего грузового электромобиля на топливных элементах серии International RH. Каждый силовой куб Hydrotec содержит более 300 водородных топливных элементов, а также системы управления температурой и мощностью (рис.3) .

3. Блоки питания на топливных элементах Hydrotec компании General Motors обеспечивают мощность более 80 кВт и могут быть размещены по 2-3 единицы на автомобиль для достижения более высоких номинальных мощностей. (Источник: General Motors)

Водородные грузовики поступят в производство в конце 2023 года как модель 2024 года. Целевая дальность полета составляет более 500 миль, при этом время заправки водородом менее 15 минут.

В конце прошлого года Toyota объявила о сделке с производителем грузовиков Hino о совместной разработке грузовиков на водородных топливных элементах для Северной Америки.Ожидается, что первый демонстрационный автомобиль появится в первой половине 2021 года. Компании будут использовать недавно разработанное шасси серии Hino XL с технологией топливных элементов Toyota.

Корейская компания Hyundai работает над своим водородным топливным элементом Xcient, который может быть заряжен в течение 8-20 минут на одной зарядке при давлении в баке 350 бар. По данным компании, грузовики Xcient имеют аккумуляторную батарею емкостью 73,2 кВтч (24,4 кВтч × 3) и запас хода около 400 км на одной зарядке (в конфигурации 4 x 2 при буксировке 18-тонного прицепа).Электродвигатель (максимальная мощность 350 кВт) генерирует движущую силу за счет электроэнергии, подаваемой от батареи и батареи.

Государственная поддержка

Совет по воздушным ресурсам Калифорнии (CARB) в прошлом году принял постановление о Advanced Clean Trucks, обязывающее производителей грузовиков переходить с дизельных грузовиков и фургонов на электрические грузовики с нулевым уровнем выбросов, начиная с 2024 года. К 2045 году каждый проданный грузовик в Калифорнии будет с нулевым уровнем выбросов. Начиная с 2024 года производители коммерческих грузовиков должны продавать грузовики с нулевым уровнем выбросов в качестве растущего процента от своих годовых продаж в масштабах штата.

Президент Байден объявил, что его администрация планирует заменить парк автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, принадлежащий федеральному правительству, электромобилями, произведенными в США. По данным Управления общего обслуживания США (GSA), федеральный парк насчитывает около 650 000 автомобилей, из которых около 100 000 средних -грузовых и 40 000 большегрузных автомобилей на складе.

Basic Triac-SCR Projects Circuits Tutorial

by Lewis Loflin

На этой странице обсуждаются базовые симисторы и тиристоры.Симистор — это двунаправленный трехконтактный двойной тиристорный переключатель (SCR). Это устройство может переключать ток в любом направлении, подавая небольшой ток любой полярности между затвором и вторым главным контактом.

Симистор изготовлен путем объединения двух тиристоров в обратном параллельном соединении. Он используется в приложениях переменного тока, таких как регулирование яркости света, регулирование скорости двигателя и т. Д. Симисторы также могут использоваться в микроконтроллере управления мощностью со схемой фазовой синхронизации.

Если кто-то не знаком с диодами и выпрямлением переменного тока, см. Следующее:

Включение / выключение диода

На рисунке выше изображен кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) или тиристер. Это диод с «затвором». SCR не только проводит в одном направлении, как любой другой диод, но и затвор позволяет отключать и отключать саму проводимость. Когда переключатель ON нажат, SCR включается, и ток течет с отрицательного на положительный через SCR и нагрузку.После включения SCR будет оставаться включенным до тех пор, пока не будет нажат выключатель, нарушающий текущий путь.

Обратите внимание, что переключатель ON называется «нормально разомкнутым» (Н.О.) и при нажатии замыкает (замыкает) соединение. Выключатель OFF, называемый нормально закрытым (N.C.), разрывает (размыкает) соединение при нажатии. Оба они кнопочные.

В цепи над нагрузкой находится лампа постоянного тока. Нажмите переключатель S1, и включатся и будут продолжать оставаться включенными, пока не будет нажат переключатель S2.

В этом примере мы разместили диод последовательно с переключателем включения / выключения затвора. Когда вы нажимаете переключатель ON, двигатель запускается, загорается свет и т. Д. Когда переключатель отпускается, питание прекращается без использования переключателя OFF. Это связано с тем, что входное напряжение переменного тока возвращается к нулю вольт на 180 и 360 градусов, отключая SCR. И как диод, SCR проводит только половину цикла.

В этом примере схемы мы разместили переменный резистор (потенциометр) последовательно с диодом затвора.(Это было также известно как ручка регулировки громкости старого стиля.) «Поворачивая ручку», мы можем изменить точку срабатывания при включении SCR только части полупериода или, если сопротивление достаточно, выключить SCR.

Это иллюстрирует процесс с двухполупериодным нефильтрованным постоянным током

В другом примечании мы можем управлять двухполупериодным пульсирующим нефильтрованным постоянным током с помощью тиристора. Также см. Основы выпрямления и фильтрации переменного тока

Подробнее см. Что такое светоактивированный кремниевый управляемый выпрямитель? (LASCR) и спецификация оптопары h21C6 SCR.(PDF файл)

Выше представлена ​​практическая схема тестирования SCR. Лампа загорится только при нажатии Sw3. Лампа будет иметь половинную яркость, потому что тиристор действует как полуволновой выпрямитель. R4 может находиться в диапазоне от 100 до 470 Ом. Лампа должна быть полностью выключена, если выключатель не нажат или устройство не неисправно. (Полностью или частично закорочены.)

Эта схема также хороша для сравнения различных тиристоров одного и того же номера детали. Например, однажды у меня была неисправная печатная плата с шестью тиристорами, но один тиристор из шести при работе включался при совершенно другом напряжении срабатывания, чем остальные пять.Лампа имела другой уровень яркости, чем остальные пять. Замена этого одного SCR устранила эту очень дорогую печатную плату.

Знакомство с симисторами

Симистор — это твердотельный переключатель переменного тока. Небольшой ток на клемме затвора может переключать очень большие токи переменного тока. Думайте о симисторе как о двух последовательно соединенных тиристорах, где катод одного тиристора соединен с анодом другого, и наоборот. Ворота соединены между собой. Поскольку у нас есть конфигурация с двумя тиристорами, можно переключать оба полупериода.

Примечание. Я видел бумажные примеры использования двух тиристоров, расположенных один за другим в качестве симистора, но это может не работать так же! Остерегайтесь этого.

В приведенном выше примере замыкание переключателя приведет к включению симистора. Идея состоит в том, чтобы использовать небольшой переключатель малой мощности для управления мощными устройствами, такими как двигатели или нагреватели. Опасность здесь заключается в том, что на самом переключателе присутствует высокое напряжение переменного тока. Это также может быть большой проблемой для твердотельных контроллеров, если они не используют маленькое реле, которое некоторые микроволновые печи делают именно так.

Выше представлена ​​практическая испытательная схема TRIAC. Нажмите любой переключатель, и лампа включится с половинной яркостью. Сожмите оба вместе на полную яркость. Это позволяет тестировать обе стороны SCR по отдельности. Яркость должна быть одинаковой для обеих сторон, иначе TRIAC неисправен. Если переключатель не нажат, лампа должна быть полностью выключена. R1 и R2 должны быть в диапазоне от 100 до 470 Ом.

Схема симистора с наилучшим откликом и диак.

Ключ к успешному срабатыванию симистора — убедиться, что затвор получает свое напряжение срабатывания со стороны главной клеммы 2 схемы (основной клеммы на противоположной стороне символа TRIAC от клеммы затвора).Идентификация клемм Mt1 и Mt2 должна выполняться с помощью номера детали TRIAC со ссылкой на технический паспорт или книгу.

DIAC, или «диод переменного тока», представляет собой триггерный диод, который проводит ток только после того, как его напряжение пробоя было мгновенно превышено. Когда это происходит, сопротивление DIAC резко уменьшается, что приводит к резкому уменьшению падения напряжения на самом DIAC, что приводит к резкому увеличению тока, протекающего через затвор симистора.

Это гарантирует быстрое и чистое резание TRIAC.DIAC остается в режиме проводимости до тех пор, пока напряжение не упадет до очень низкого значения, намного ниже напряжения срабатывания. Это называется удерживающим током. Ниже этого значения диак снова переключается в состояние высокого сопротивления (выключено). Это двунаправленное поведение, то есть обычно одинаковое как для положительного, так и для отрицательного полупериодов.

Большинство DIAC имеют напряжение пробоя около 30 В. Таким образом, их поведение в некоторой степени похоже на (но гораздо более точно контролируется и происходит при более низких напряжениях, чем) неоновая лампа.

ЦИАП

не имеют электрода затвора, в отличие от некоторых других тиристоров. Некоторые TRIAC содержат встроенный DIAC последовательно (я никогда не видел такого в полевых условиях) с терминалом TRIAC для этой цели. ДИАП также называют симметричными триггерными диодами из-за симметрии их характеристической кривой. Поскольку DIAC являются двунаправленными устройствами, их выводы помечены не как анод и катод, а как A1 и A2 или Mt1 («Главный вывод») и Mt2. Большинство листов спецификации не удосуживаются маркировать A1 / A2 или Mt1 / Mt2.

Также см. Как проверить DIAC

Диммер для коммерческих ламп в странах с напряжением 220 В. Br100 — диак.

Диак обеспечивает более чистое переключение симистора. Диоды — это специализированные диоды Шокли, соединенные спина к спине.

Демпферы

Между МТ1 и МТ2 часто используется демпфирующая цепь (обычно RC-типа). Демпферные цепи используются для предотвращения преждевременного срабатывания, вызванного, например, скачками напряжения в сети переменного тока или индуктивными нагрузками, такими как двигатели.Кроме того, между затвором и MT1 можно подключить резистор затвора или конденсатор (или оба параллельно), чтобы дополнительно предотвратить ложное срабатывание. Это может увеличить требуемый пусковой ток и, возможно, задержку выключения при разрядке конденсатора.

В этой схеме выше «горячая» сторона линии переключается, а нагрузка подключается к холодной или заземленной стороне. Резистор 100 Ом и конденсатор 0,1 мкФ предназначены для демпфирования симистора. Эти компоненты должны использоваться с индуктивными нагрузками, такими как двигатели, контакторы и т. Д.

Подробнее о вышеуказанном оптроне см. Оптоизолятор серии moc30xx (файл в формате pdf)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *