Схема включения регулировки напряжения bt136 600e: плюсы и минусы

Содержание
  1. Преимущества и недостатки
  2. Регулятор мощности на симисторе: учимся использовать все преимущества устройства
  3. Структура устройства и область его применения
  4. Принцип работы и цели применения
  5. Топ 4 стабилизирующие микросхемы 0-5 вольт:
  6. Простейшая схема симисторного регулятора и принцип ее работы
  7. 3 Основных момента при изготовлении мощного РН и тока своими руками
  8. Самостоятельное изготовление
  9. Варианты схем
  10. Особенности схемы регулятора
  11. Регулятор мощности на симисторе: принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками
  12. Принцип работы регулятора на симисторе
  13. Варианты схем регулятора
  14. Схема регулятора с обратной связью
  15. Регулятор для индуктивной нагрузки
  16. Простой регулятор мощности на симисторе своими руками
  17. РН на 2 транзисторах
  18. Как сделать регулятор мощности своими руками
  19. Регулятор для индуктивной нагрузки
  20. Напряжение на тиристоре
  21. Простая схема
  22. С генератором на основе логики
  23. Симисторный регулятор мощности — схема самодельного устройства и пошаговая инструкция как сделать регулятор своими руками
  24. Принцип работы симисторного регулятора мощности
  25. Инструкция, как сделать симисторный регулятор своими руками
  26. Устройство и схемы простых регуляторов
  27. Какие элементы понадобятся
  28. 2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками
  29. Схема №1.
  30. Схема №2.
  31. Проще ли купить диммер
  32. Не нашел в магазине — сделай сам
  33. Выбераем триак
  34. Как работает регулятор мощности в трансформаторе
  35. 4 Схемы РН своими руками и схема подключения
  36. Схема 1.
  37. Схема 2.
  38. Схема 3.
  39. Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.
  40. Самостоятельная сборка
  41. Схема регулятора с обратной связью

Преимущества и недостатки


Регулятор мощности симистора

На рынке представлены стабилизаторы напряжения, построенные на базе современных симисторов BT136 600E, которые по своим характеристикам значительно превосходят свои тиристорные аналоги. Использование полупроводников с двунаправленным управлением дает следующие преимущества:

  • уменьшение нелинейных искажений;
  • улучшить управляющие характеристики всей схемы;
  • небольшая экономия на потреблении электроэнергии.

Главное преимущество любого электронного контроллера — отсутствие механических контактов, которые быстро выходят из строя и создают много шума.

К не очень существенным минусам этих устройств можно отнести:

  • повышенная чувствительность к переходным процессам в цепях управления;
  • необходимость установки радиатора для отвода тепла;
  • ограниченный частотный диапазон.

Несмотря на все эти недостатки, симисторные стабилизаторы успешно используются для регулирования мощности в индуктивной нагрузке.

Регулятор мощности на симисторе: учимся использовать все преимущества устройства

Небольшой полупроводниковый «симистор», или симметричный тринистор (тиристор), скрывает за своим сложным названием довольно простой принцип работы, сравнимый с работой двери в метро.

Обычные тиристоры можно сравнить с простой дверцей: если закрыть ее, прохода не будет. И такая дверь работает в одну сторону. Симисторы работают в обоих направлениях.

Вот почему сравнение с дверью метро: куда бы ее не толкнули, она отсоединяется и позволяет пассажирам двигаться в любом направлении.

Структура устройства и область его применения

Двустороннее действие симистора обусловлено его особой конструкцией. Его катод и его анод в некотором смысле могут меняться местами и выполнять функции друг друга, пропуская ток в противоположном направлении. Это возможно благодаря тому, что симистор имеет 5 полупроводниковых слоев и электрод затвора.

Для облегчения понимания физических процессов, происходящих в симисторе, его можно представить в виде двух тиристоров, соединенных встречно параллельно.

Симисторы используются в различных схемах в качестве бесконтактных ключей и имеют множество преимуществ перед контакторами, реле, пускателями и аналогичными электромеханическими элементами:

  • симисторы стойкие, практически неразрушимые;
  • там, где есть электромеханика, есть ограничения по частоте коммутации, износу и соответствующие риски и проблемы, а с полупроводниками такие нюансы не возникают;
  • полное отсутствие искр и связанных с ними рисков;
  • возможность переключения в моменты нулевого сетевого тока, что снижает помехи и влияние на точность схемы.

Принцип работы и цели применения


Форма сигнала на выходе регулятора мощности: A — 100%, B — 50%, C — 25%

Принцип работы симисторного регулятора основан на характеристиках полупроводниковых устройств, которые ограничивают амплитуду переменного тока за счет снижения мощности в нагрузке. При заданной частоте сетевого напряжения можно регулировать этот показатель в небольших пределах (не более 20-30%).

Качество и глубина регулировки зависят от схемы управления работой элементов симистора, которая принимает разные конструкции.

В простейшем случае он состоит из нескольких дискретных элементов: диодов, разделительного трансформатора, резисторов и конденсаторов. В более сложных устройствах функцию модуля регулирования выполняет микросхема или микропроцессор. В соответствии с методом управления симистором возможны различные методы изменения количества мощности, подаваемой на нагрузку. Самый распространенный способ сделать это эффективно с минимальными потерями — это воздействовать на фазу преобразованного напряжения. В соответствии с переменным параметром этот метод называется импульсно-фазовым, а устройство, работающее на его основе, — фазорегулятор.

Симисторные цепи используются во многих устройствах, при работе с которыми приходится иметь дело с индуктивной нагрузкой, особенно с обмотками двигателя. К этой же категории промышленных и бытовых приборов относятся:

  • стиральные машины, фены и компрессорные агрегаты;
  • котлы, пылесосы и многочисленные модели осветительных приборов;
  • асинхронные электронасосы и двигатели заводских станков;
  • котельное оборудование и даже обычные паяльники.

Практически такой же характер использования аппаратуры, управляемой регуляторами мощности фаз на симисторах. Различаются только рабочие показатели самих полупроводниковых приборов: величина тока, мощность в нагрузке, эффективность управления, экономичность и другие.

Топ 4 стабилизирующие микросхемы 0-5 вольт:

  1. КР1157 — бытовая микросхема, с ограничением входного сигнала до 25 вольт и током нагрузки не более 0,1 ампер.
  2. 142ЕН5А — микросхема с максимальным выходным током 3 ампера, на входе подается не более 15 вольт.
  3. TS7805CZ — это устройство с допустимыми токами до 1,5 ампер и повышенным входным напряжением до 40 вольт.
  4. L4960 — это импульсная микросхема с максимальным током нагрузки до 2,5 А. Входное напряжение не должно превышать 40 вольт.

Простейшая схема симисторного регулятора и принцип ее работы

На рисунке ниже показана простейшая схема регулятора мощности на симисторе. Во всех смыслах проще. Во-первых, давайте разберемся, из каких компонентов состоит устройство и зачем они там нужны.

схема симисторного регулятора
Схема регулятора мощности симистора

На этой схеме всего 5 радиодеталей:

  1. Симистор U1.
  2. Динистор Д1.
  3. Конденсатор С1.
  4. Переменный резистор РВ1.
  5. Сопротивление R1.

Симистор U1 — главный компонент схемы. Все остальные радиокомпоненты «работают на него». Симистор имеет только два рабочих состояния: он может быть разомкнутым или замкнутым. Когда он открыт, электрический ток беспрепятственно протекает через него от источника питания к нагрузке. В закрытом состоянии ток не течет.

Чтобы «заставить» симистор открыться и пропустить ток, необходимо подать небольшое напряжение на его управляющий выход (слева на схеме). Он замыкается «независимо», как только ток перестает течь через основные выходы.

Обычно это работает следующим образом. Напряжение в наших розетках переменное, соответственно ток тоже течет то в одну сторону, то в другую с частотой 50 раз в секунду. Если в момент перетекания, например, от источника питания к нагрузке, они «заставят» симистор открыться, наше устройство получит «дозу» мощности и немного поработает.

Затем ток меняет направление, так как наше напряжение меняется. Это вызывает замыкание симистора.

Поскольку направление тока из розетки может меняться 50 раз в секунду, каждый раз мы можем «пропустить» через нагрузку столько тока, сколько нам нужно для получения желаемой мощности.

Например, если мы пропустим только половину, паяльник на 80 Вт будет потреблять только 40 Вт и нагреет половину. А для этого надо каждый раз размыкать симистор ровно на половину полуволны переменного напряжения. Вторая полуволна будет, так сказать, отрезана и не будет использоваться для питания устройства.

Динистор D1 как раз и делает то, что размыкает симистор в нужный момент. Этот компонент также имеет только два состояния: открыто (текущий проходит) и закрыто (не проходит). Чтобы динистор открылся и подал управляющий сигнал на симистор, необходимо приложить определенное напряжение (около 30 В). Если напряжение меньше этого значения, он замыкается.

Конденсатор С1 — нужен для открытия динистора D1. Происходит это следующим образом. Когда переменный ток течет в одном направлении, конденсатор «постепенно» заряжается, и напряжение на его выводах увеличивается. Когда он достигает значения, достаточного для открытия динистора, динистор делает именно это. И конденсатор возвращается в исходное состояние, то есть разряжается. И так 50 раз в секунду.

Резисторы R1 и RV1 — ограничивают ток через наш конденсатор. Чем ниже их общее сопротивление, тем быстрее заряжается конденсатор и достигает напряжения, необходимого для размыкания динистора. По мере увеличения сопротивления резисторов ток течет меньше, и конденсатор заряжается медленнее.

Теперь давайте посмотрим на слаженную работу всех этих компонентов вместе. Симистор на каждой полуволне переменного напряжения (50 раз в секунду) открывается и закрывается в течение определенного периода времени, проходя или наоборот, не пропуская ток через себя. В зависимости от продолжительности этого периода времени нагрузка (паяльник, мотор, лампа) получает то или иное напряжение.

Симистор открывается в тот момент, когда на динисторе появляется напряжение, достаточное для его пробоя (размыкания). Конденсатор отвечает за то, в какой момент полуволны это происходит. А насколько быстро или медленно он будет заряжаться, зависит от сопротивления резисторов на данный момент.

Следовательно, если мы повернем ручку переменного резистора, мы изменим время зарядки конденсатора в момент срабатывания динистора и размыкания симистора. Когда сопротивление потенциометра минимально (ручка повернута до упора влево), ток через конденсатор максимально велик, он заряжается быстро, динистор открывается раньше, и симистор пропускает ток на нагрузку в течение почти вся полуволна.

Когда мы поворачиваем ручку в сторону увеличения сопротивления потенциометра, процесс зарядки конденсатора замедляется, динистор открывается позже и симистор в результате пропускает меньше тока на нагрузку.

3 Основных момента при изготовлении мощного РН и тока своими руками

Устройство выдерживает нагрузки до 3000 Вт. Он построен на использовании мощного симистора, а динистор управляет его затвором или ключом.

Динистор похож на симистор, только без управляющего выхода. Если симистор открывается и начинает пропускать ток через себя, когда управляющее напряжение повышается на его базе и остается открытым до тех пор, пока не исчезнет, ​​динистор откроется, если между его анодом и его катодом появится разность потенциалов над открывающимся барьером. Он будет оставаться разблокированным до тех пор, пока ток между электродами не упадет ниже уровня блокировки.

СНиП 3.05.06-85

Как только положительный потенциал попадет на управляющий электрод, он откроется, и пройдет переменный ток, и чем сильнее этот сигнал, тем выше напряжение между его выводами и, следовательно, нагрузкой. Для регулировки степени открытия используется цепь развязки, состоящая из динистора VS1 и резисторов R3 и R4. Эта схема устанавливает ограничение тока на переключателе симистора, а конденсаторы сглаживают пульсации входного сигнала.

Самостоятельное изготовление

Сделать стабилизатор напряжения на симисторах своими руками сможет любой, кто освоил принцип его работы. Для этого необходимо предварительно выбрать фирменный вариант устройства, подходящий для ручного копирования. Одно из условий правильного выбора — чтобы понравившийся узор был достаточно простым, чтобы его можно было повторить.

Варианты схем


Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием 220 В

Среди популярных моделей промышленных устройств, которые можно взять за пример, выделяются следующие:

  • Продукция построена на базе устройств марки BT136 600E, схемы регулирования напряжения которых доступны в Интернете.
  • Устройства на базе симистора BTA16-600 с более сложной коммутационной организацией.


Регулятор мощности с обратной связью

Особенностью первого схемного решения является использование одиночного симистора. С помощью такого регулятора, повторенного в виде самодельного изделия, можно управлять режимами работы домашнего сварщика мощностью до 0,09 кВт. Также, если у вас есть прибор, вы можете регулировать яркость настольной лампы или скорость вращения электровентилятора.

Среди схемных решений, используемых для самостоятельного изготовления регулятора, выделяется изделие на базе относительно мощных полупроводниковых приборов БТА16-600. Его особенность — наличие неоновой лампы, включенной в выходную цепь. Яркость его свечения указывает на количество энергии, подаваемой на нагрузку в данный момент, что очень удобно для работы со многими потребителями.

Пользователю, не имеющему опыта работы с микросхемами, необходимо будет воспользоваться опцией комбо. Блок управления взят от более простого изделия на базе BT136-600E, а на выходе используется схема управления с неоновой лампой. В ситуации, когда регулятор предназначен для управления осветителем с собственным внутренним стартером, допустимо не устанавливать неон.

возможен другой вариант фирменного ретранслятора, использующий элементы управления MAC 97A6. Эта схема переключения подходит для ламп 220В.

Особенности схемы регулятора

Этот паттерн является наиболее распространенным, но есть и небольшие вариации. Например, иногда вместо динистора устанавливают диодный мост. В некоторых схемах есть цепочка из емкости и сопротивления для подавления помех. Существуют также более современные конструкции, в которых используется схема управления на основе микроконтроллера. С помощью такой схемы достигается точное управление током и напряжением в нагрузке, но реализовать ее сложнее.

Регулятор мощности на симисторе: принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками

Регулятор мощности симистора

Для управления некоторыми видами бытовой техники (например, электроинструментом или пылесосом) используется регулятор мощности на основе симистора.

Подробнее о принципе работы этого полупроводникового элемента вы можете узнать из материалов, опубликованных на нашем сайте.

В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных со схемами управления мощностью симисторной нагрузки. Как всегда, начнем с теории.

Принцип работы регулятора на симисторе

Напомним, симистор принято называть модификацией тиристора, который играет роль полупроводникового переключателя с нелинейной характеристикой.

Его основное отличие от базового прибора заключается в двусторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, когда на управляющий электрод подается ток.

Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет эффективно использовать их в цепях переменного напряжения.

Помимо приобретаемой характеристики, эти устройства обладают важным свойством базового элемента — способностью сохранять проводимость при отключенном управляющем электроде. В этом случае «замыкание» полупроводникового переключателя происходит при отсутствии разности потенциалов между основными выводами устройства. То есть, когда переменное напряжение пересекает нулевую точку.

Еще одним преимуществом этого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение количества помех на этом этапе работы. Обратите внимание, что можно создать стабилизатор без помех под управлением транзисторов.

Благодаря перечисленным выше свойствам мощность нагрузки может регулироваться фазовым регулированием. То есть симистор открывается каждые полупериод и закрывается, когда он пересекает ноль. Время задержки включения «открытого» режима как бы прерывает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.

Форма сигнала на выходе регулятора мощности: A — 100%, B — 50%, C — 25%

В этом случае амплитуда сигнала останется прежней, из-за чего такие устройства неправильно называют регуляторами напряжения.

Варианты схем регулятора

Вот несколько примеров схем, позволяющих управлять мощностью нагрузки с помощью симистора, начнем с самого простого.

Рисунок 2. Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием 220 В

Легенда:

  • Резисторы: R1 — 470 кОм, R2 — 10 кОм,
  • Конденсатор С1 — 0,1 мкФ х 400 В.
  • Диоды: D1 — 1N4007, D2 — любой светодиодный индикатор 2.10-2.40V 20mA.
  • Динистор DN1 — DB3.
  • Симистор DN2 — КУ208Г, возможна установка более мощного аналога ВТА16 600.

С помощью динистора DN1 замыкается цепь D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «разомкнутое» положение, где он остается до нулевой точки (конца полупериода).

Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Скорость заряда C1 контролируется цепочкой R1-R2, от общего сопротивления которой зависит момент «размыкания» симистора.

В результате мощность нагрузки регулируется переменным резистором R1.

Несмотря на простоту схемы, он достаточно эффективен и может использоваться как диммер для осветительных приборов с нитью накала или как регулятор мощности для паяльника.

К сожалению, в приведенной выше схеме нет обратной связи, поэтому она не подходит в качестве стабилизированного регулятора скорости для коллекторного двигателя.

Схема регулятора с обратной связью

Обратная связь нужна для стабилизации скорости электродвигателя, которая может изменяться под действием нагрузки. Это можно сделать двумя способами:

  1. Установите тахометр, измеряющий скорость. Этот вариант позволяет выполнять тонкую настройку, но увеличивает стоимость внедрения решения.
  2. Он отслеживает изменения напряжения на электродвигателе и, в зависимости от этого, увеличивает или уменьшает «открытый» режим полупроводникового переключателя.

Последний вариант намного проще в реализации, но требует небольшой корректировки мощности используемой электрической машины. Ниже представлена ​​схема такого устройства.

Регулятор мощности с обратной связью

Легенда:

  • Резисторы: R1 — 18 кОм (2 Вт); R2 — 330 кОм; R3 — 180 Ом; R4 и R5 — 3,3 кОм; R6 — нужно выбрать, как будет описано ниже; R7 — 7,5 кОм; R8 — 220 кОм; R9 — 47 кОм; R10 — 100 кОм; R11 — 180 кОм; R12 — 100 кОм; R13 — 22 кОм.
  • Конденсаторы: С1 — 22 мкФ х 50 В; C2 — 15 нФ; C3 — 4,7 мкФ x 50 В; C4 — 150 нФ; C5 — 100 нФ; C6 — 1 мкФ x 50 В..
  • Диоды D1 — 1N4007; D2 — любой индикатор 20 мА светодиодный.
  • Симистор Т1 — БТА24-800.
  • Микросхема — У2010Б.

Эта схема обеспечивает плавный запуск электрической системы и защищает ее от перегрузки. Допускаются три режима работы (устанавливаются переключателем S1):

  • A — В случае перегрузки светодиод D2 загорается, указывая на перегрузку, после чего двигатель снижает скорость до минимума. Для выхода из режима устройство необходимо выключить и снова включить.
  • B — В случае перегрузки загорается светодиод D2, мотор переключается на работу на минимальной скорости. Для выхода из режима необходимо снять нагрузку с электродвигателя.
  • C — Режим индикации перегрузки.

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно рассчитывается по мощности электродвигателя по следующей формуле:. Например, если нам нужно управлять двигателем мощностью 1500 Вт, расчет будет следующим: 0,25 / (1500/240) = 0,04 Ом.

Для изготовления этого резистора лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или 1,0 мм. Ниже представлена ​​таблица, которая позволяет выбрать сопротивление R6 и R11 в зависимости от мощности мотора.

Таблица для выбора значений сопротивления в зависимости от мощности двигателя

Поставляемое устройство можно использовать в качестве регулятора скорости для двигателей электроинструментов, пылесосов и другой бытовой техники.

Регулятор для индуктивной нагрузки

Любой, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором на сварочном аппарате) с помощью вышеуказанных схем, будет разочарован. Устройства не будут работать, а симисторы могут не работать. Это связано с фазовым сдвигом, из-за которого во время короткого импульса полупроводниковый переключатель не успевает перейти в «открытый» режим.

Есть два варианта решения проблемы:

  1. Подача серии однотипных импульсов на управляющий электрод.
  2. Подайте постоянный сигнал на электрод затвора, пока не произойдет переход через нуль.

Первый вариант — самый оптимальный. Вот диаграмма, на которой используется это решение.

Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки

Как видно из следующего рисунка, на котором представлены осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для размыкания симистора используется пакет импульсов.

Осциллограммы входного (A), управляющего (B) и выходного (C) сигнала регулятора мощности

Это устройство позволяет использовать полупроводниковые переключатели для управления индуктивными нагрузками.

Простой регулятор мощности на симисторе своими руками

В конце статьи мы приведем пример простейшего регулятора мощности. В принципе, можно собрать любую из вышеперечисленных схем (наиболее упрощенный вариант показан на рисунке 2). Для этого устройства даже не нужно делать печатную плату, устройство можно собрать путем поверхностного монтажа. Пример такой реализации показан на следующем рисунке.

Самодельный регулятор мощности

Этот контроллер может использоваться как диммер и управляться мощными электронагревательными приборами. Рекомендуется выбирать схему, в которой для управления используется полупроводниковый переключатель с характеристиками, соответствующими току нагрузки.

РН на 2 транзисторах

Этот тип используется в особенно мощных схемах регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но ключевой вывод управляется каскадом транзисторов. Это реализовано следующим образом: переменный резистор регулирует ток, протекающий к базе первого маломощного транзистора, и который через переход коллектор-эмиттер управляет базой второго мощного транзистора и уже открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления большими токами нагрузки.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых распространенных нормативных вопроса:

  1. Каков допустимый допуск выходного напряжения? Для заводских устройств крупных компаний отклонение не превысит + -5%
  2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и симистора, который переключает цепь.
  3. Для чего используются регуляторы 0-5 вольт? Эти устройства часто используются для питания микросхем и различных печатных схем.
  4. Зачем нужен домашний регулятор 0-220 вольт? Они используются для плавного включения и выключения приборов.

Как сделать регулятор мощности своими руками

Чтобы собрать стабилизатор напряжения на симисторе для трансформатора, вам потребуются следующие комплектующие:

  • сам симистор и электронные компоненты: динистор, потенциометр, диоды, конденсатор и резистор;
  • радиатор;
  • изолирующая прокладка для теплопередачи;
  • пластиковый контейнер;
  • печатная плата;
  • мультиметр;
  • сварщик.


Самодельный стабилизатор

Подробная инструкция, как собрать самодельный регулятор мощности:

  1. Во-первых, необходимо определить некоторые характеристики устройства, для которого нужен регулятор: входное напряжение, сила тока, сколько фаз (3 или 1), а также нужно ли точно регулировать выходную мощность.
  2. Вам предстоит определиться с типом устройства: цифровым или аналоговым. Вы можете смоделировать электрическую цепь с помощью загружаемых утилит, таких как CircuitMaker или Workbench, чтобы проверить, подходит ли выбранный тип для конкретной электрической сети. Вы также можете сделать это онлайн.
  3. Затем вы можете начать рассчитывать тепловыделение по формуле — падение напряжения на регуляторе, умноженное на силу тока. Оба параметра должны быть указаны в спецификации симистора. Ориентируясь на мощность, полученную по формуле, необходимо выбрать радиатор.
  4. Купить радиатор, электронные компоненты и печатную плату.
  5. Выполните разводку контактных дорожек и подготовьте места, где необходимо установить электронные компоненты, симистор и радиатор.
  6. Закрепите все компоненты на плате с помощью паяльника. В качестве альтернативы плате можно использовать поверхностный монтаж с короткими проводами. Необходимо внимательно следить за полярностью подключаемых компонентов — симисторов и диодов.
  7. Возьмите мультиметр и проверьте сопротивление получившейся цепи. Полученное значение не должно отличаться от теоретического.
  8. Закрепите симистор и радиатор, вставив прокладку и изолируя винт, которым они соединены.
  9. Получившуюся микросхему необходимо поместить в пластиковый корпус.
  10. Установите потенциометр на минимальное значение и попробуйте его включить. Используйте мультиметр для измерения выходного напряжения. Медленно поверните ручку регулируемого потенциометра, наблюдая за изменением напряжения.
  11. Если схема работает должным образом, можно подключать нагрузку. В противном случае нужно по-другому отрегулировать мощность.

Регулятор для индуктивной нагрузки

Любой, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором на сварочном аппарате) с помощью вышеуказанных схем, будет разочарован. Устройства не будут работать, а симисторы могут не работать. Это связано с фазовым сдвигом, из-за которого во время короткого импульса полупроводниковый переключатель не успевает перейти в «открытый» режим.

Есть два варианта решения проблемы:

  1. Подача серии однотипных импульсов на управляющий электрод.
  2. Подайте постоянный сигнал на электрод затвора, пока не произойдет переход через нуль.

Первый вариант — самый оптимальный. Вот диаграмма, на которой используется это решение.

Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки
Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки

Как видно из следующего рисунка, на котором представлены осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для размыкания симистора используется пакет импульсов.

Осциллограммы входного (A), управляющего (B) и выходного (C) сигнала регулятора мощности
Осциллограммы входного (A), управляющего (B) и выходного (C) сигнала регулятора мощности

Это устройство позволяет использовать полупроводниковые переключатели для управления индуктивными нагрузками.

Напряжение на тиристоре

Для начала выясним, чем тиристор отличается от симистора. Тиристор содержит 3 pn перехода, а симистор 5 pn переходов. Не вдаваясь в подробности, проще говоря, симистор имеет проводимость в обоих направлениях, а тиристор только в одном направлении. Графические обозначения элементов показаны на рисунке. Это хорошо видно на графике.

Схематическое обозначение тиристора, симистора и динистора

Принцип работы точно такой же. На этом основано регулирование мощности в любой схеме. Рассмотрим несколько контуров регулирования тиристоров. Первая более простая схема, которая по сути повторяет схему симистора, описанную выше. Второй и третий — с использованием логики, схем, которые лучше гасят помехи, создаваемые в сети за счет переключения тиристоров.

Простая схема

Ниже показана простая схема регулирования фазы тиристора.

Простейшая схема тиристорного регулятора мощности

Единственное его отличие от схемы на симисторе состоит в том, что регулирование происходит только по положительной полуволне сетевого напряжения. Цепь синхронизации RC, регулируя значение сопротивления потенциометра, регулирует значение открытия, таким образом устанавливая выходную мощность, подаваемую на нагрузку. На осциллограмме это выглядит так.

Как регулируется выходная мощность в регуляторах

Из осциллограммы видно, что мощность регулируется ограничением напряжения, подаваемого на нагрузку. Образно говоря, регулирование заключается в ограничении подачи сетевого напряжения на выход. Регулируя время зарядки конденсатора, изменяя переменное сопротивление (потенциометр). Чем выше сопротивление, тем дольше будет заряжаться конденсатор и тем меньше мощности будет передаваться на нагрузку. Физика процесса подробно описана на предыдущей диаграмме. В этом случае все ничем не отличается.

С генератором на основе логики

Второй вариант более сложный. Из-за того, что коммутационные процессы на тиристорах вызывают большие помехи в сети, это негативно сказывается на элементах, установленных на нагрузке. Особенно, если нагрузка представляет собой сложное устройство с точными настройками и большим количеством микросхем.

Тиристорный регулятор мощности с плавной регулировкой

Такая реализация тиристорного регулятора мощности своими руками подойдет для активных нагрузок, например, паяльника или любого нагревательного прибора. На входе есть выпрямительный мост, поэтому обе волны сетевого напряжения будут положительными. Отметим, что при такой схеме для питания микросхем требуется дополнительный источник постоянного напряжения +9 В. Осциллограмма из-за наличия выпрямительного моста будет выглядеть так.

Осциллограмма при наличии выпрямительного моста

Обе полуволны теперь будут положительными для влияния выпрямительного моста. В то время как для реактивных нагрузок (двигателей и других индуктивных нагрузок) предпочтительно наличие сигналов с противоположной поляризацией, для активных нагрузок крайне важно положительное значение мощности. Отключение тиристора также происходит, когда полуволна приближается к нулю, ток удержания повышается до определенного значения и тиристор выключается.

Симисторный регулятор мощности — схема самодельного устройства и пошаговая инструкция как сделать регулятор своими руками

Регулятор мощности симистора

Симисторами называют полупроводниковые приборы, на которых имеется 5 мк переходов. Его самое главное качество — способность передавать сигнал как в прямом, так и в обратном направлении.

Принцип работы симисторного регулятора мощности

Они используются только в небольших приборах, поскольку они чрезвычайно чувствительны к электромагнитным волнам, выделяют много тепла и не могут работать при высоких частотах переменного тока. Они не используются на крупных промышленных предприятиях.

Устройство простое в изготовлении, не требует больших затрат и имеет длительный срок службы. Его можно легко применять в областях и устройствах, где описанные выше недостатки не играют важной роли.

Многие не знают, для чего нужны симисторные регуляторы мощности. Но они присутствуют в большинстве бытовых приборов, таких как фены, пылесосы, электроинструменты и нагревательные приборы.

Регулятор мощности позволяет передавать электрический сигнал с частотой, установленной пользователем.

Инструкция, как сделать симисторный регулятор своими руками

Сегодня найти подходящий регулятор мощности не так просто, несмотря на невысокую цену, получить полностью подходящий по параметрам симистор крайне проблематично.

Поэтому нет другого выбора, кроме как делать это самому. Для этого нужно рассмотреть несколько простых базовых схем регулирования, чем они отличаются друг от друга, и проанализировать элементарную основу каждой.

Устройство и схемы простых регуляторов

Самая простая схема, способная работать под любой нагрузкой. Принадлежности представляют собой простейшие электронные компоненты, а управление осуществляется по принципу фазовых импульсов.

Основные элементы схемы:

  • симистор VD4 10 А, 400 В
  • динистор VD3 32 В
  • потенциометр R2

Через R2 и R3 протекает ток, который накапливает заряд на конденсаторе C1. После того, как заряд достигает 32 В, динистор VD3 открывается и конденсатор С1 начинает разряжаться через R4 и VD3. Энергия пойдет на симистор VD4, откроется и пропустит ток через нагрузку.

Мощность регулируется с помощью симистора VD3 и нагрузки R2. Величины эффекта симистора постоянны и не могут изменяться, мощность регулируется изменением сопротивления нагрузки R2.

Элементы VD1, VD2, R1 не являются обязательными в этой схеме, но они позволяют обеспечить плавное и точное изменение выходной мощности.

Чтобы правильно рассчитать регулятор мощности симистора, необходимо опираться на используемую нагрузку, симистор подбирается по коэффициенту 1А = 200 Вт.

Какие элементы понадобятся

  • Динистор DB3;
  • Симистор ТС106-10-4, VT136-600, 4-12А.
  • Диоды VD1, VD2 1N4007;
  • Резисторы R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
  • Конденсатор С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение 250 В).

Эта схема самая распространенная и универсальная, существует множество ее вариаций.

2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками

Схема №1.

Самый простой и удобный в использовании регулятор напряжения — тиристорный регулятор, подключенный в противоположных направлениях. Это создаст синусоидальный выходной сигнал желаемой величины.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение до 220 В подается через предохранитель в нагрузку и по второму проводнику, через кнопку включения полусинусоидальная волна поступает на катод и анод тиристора VS1 и VS2. А через переменный резистор R2 регулируется выходной сигнал. Два диода VD1 и VD2 оставляют только положительную полуволну, которая поступает на управляющий электрод одного из тиристоров, что приводит к его размыканию.

Важно! Чем выше сигнал тока на тиристорном ключе, тем больше он откроется, т.е тем больше тока может пройти через себя.

Световой индикатор предназначен для проверки входной мощности и вольтметра для установки выходной мощности.

Схема №2.

Отличительной особенностью этой схемы является замена двух тиристоров на один симистор. Это упрощает схему, делает ее более компактной и легкой в ​​изготовлении.

В схеме также присутствует предохранитель и кнопка включения и регулирующий резистор R3 и управляет базой симистора, это одно из немногих полупроводниковых устройств с возможностью работы с переменным током. Ток, проходя через резистор R3, приобретет определенное значение, будет управлять степенью открытия симистора. После этого он выпрямляется на диодном мосту VD1 и через ограничивающий резистор попадает на ключевой электрод симистора VS2. Остальные элементы схемы, такие как конденсаторы C1, C2, C3 и C4, служат для гашения пульсаций входного сигнала и фильтрации его от посторонних шумов и нерегулируемых частот.

Проще ли купить диммер

Они снижают его стоимость и, как следствие, потребление энергии. По законам Джоуля-Ленца и Ома для электрической цепи. Эффективное регулирование мощности нагрузки обеспечивается специальными техническими решениями. И любая схема регулятора мощности содержит полупроводниковый переключатель. Те, кто хочет быстро приобрести возможность гибкого управления своими электроприборами, легко могут приобрести простой регулятор мощности. Это диммер. Различные модели этого устройства продаются в торговых сетях.

Такой регулятор очень удобен на даче. Он станет отличным дополнением к небольшому котлу или одно- или двухконфорочной электрической плите. Теперь при варке не будет ожогов и слишком сильного кипения.

Как сделать регулятор мощности на симисторе своими руками
Покупая регулятор мощности, убедитесь, что он соответствует решаемым задачам. Он должен быть мощнее управляемого электрооборудования. Большинство моделей диммеров предназначены для освещения жилых помещений. По этой причине они в основном регулируют мощность до 300 Вт.

Не нашел в магазине — сделай сам

Чтобы купить более мощную модель, придется поискать ее в торговых сетях. Альтернативное решение — визуализировать схемы регулятора мощности, изготовить выбранную модель своими руками. Чтобы помочь нашим читателям выбрать оптимальную схему, мы более подробно опишем основные особенности этих устройств. Полупроводниковый регулятор может быть изготовлен на

  • биполярный транзистор;
  • полевой транзистор;
  • тиристор;
  • симметричный тиристор (симистор, симистор).

Регулятор мощности, в цепи которого находится один из перечисленных полупроводниковых ключей, всегда находится в одном из двух состояний. Он максимально ограничивает ток (отключает нагрузку) или почти не предлагает сопротивления (подключает нагрузку).

При активации сопротивление перехода полупроводниковых устройств быстро меняется. Каждому из его значений соответствует определенная электрическая мощность. Он выделяется в виде тепла и называется динамическими потерями. Чем быстрее работает устройство (отключите или подключите нагрузку), тем меньше динамические потери.

Самые быстрые переключатели — транзисторы. Но они включаются и выключаются при любом значении напряжения, кроме нуля. Если эти процессы происходят близко к его амплитудному значению, динамические потери будут максимальными. Обычный тиристорный переключатель отличается тем, что он отключается без управляющего сигнала, когда ток нагрузки пересекает ноль. Хотя он включается при той же амплитуде переменного напряжения, что и у транзисторов.

Выбераем триак

По этой причине тиристорная схема, и в частности симисторный регулятор мощности, проще, дешевле и надежнее. Особенно, если быстро. В регуляторе мощности на симисторе также больше нет полупроводниковых приборов, через которые протекает ток нагрузки. Регуляторы с другими ключами с такими устройствами будут иметь выпрямительные диоды, в том числе встроенные.

Поэтому рекомендуем остановиться на симисторах — схемы с ними есть во многих справочниках, популярных журналах, а значит, и в Интернете. Их легко найти и выбрать что-то приемлемое. Первый стабилизатор мощности на симисторе КУ208Г применялся много лет, начиная с 80-х годов прошлого века.

Как работает регулятор мощности в трансформаторе

В трансформаторе обычно используется симисторный регулятор мощности для индуктивной нагрузки. Он работает как электронный ключ, открывается и закрывается, а частота задается схемой управления. Ток через симистор проходит в 2 направлениях, поэтому его часто используют для сетей переменного тока.


Схема симисторного регулятора напряжения трансформатора

При подключении к трансформатору переменный ток подается на один из стабилизирующих электродов, а отрицательное управляющее напряжение (от диодного моста) подается на управляющий электрод. При повышении порога воспламенения симистор откроется и подаст ток. В момент смены полярности на входе симистор замкнется.

Важно! Вся последовательность действий повторяется несколько раз.

4 Схемы РН своими руками и схема подключения

Кратко рассмотрим каждую из схем, особенности, преимущества.

Схема 1.

Очень простая схема для подключения и настройки паяльника без проблем. Используется для предотвращения подгорания и перегрева жала паяльника. В схеме используется мощный симистор, управляемый цепочкой переменных тиристорных резисторов.

СНиП 3.05.06-85

Схема 2.

Схема построена на использовании микросхемы регулирования фазы типа 1182ПМ1. Управляет степенью открытия симистора, регулирующего нагрузку. Они используются для регулировки степени яркости ламп накаливания.

СНиП 3.05.06-85

Схема 3.

Самая простая схема регулировки нагрева жала паяльника. Выполнен в очень компактной конструкции с использованием легко доступных компонентов. Нагрузка управляется тиристором, степень зажигания которого регулируется переменным резистором. Также есть диод для защиты от обратного напряжения.

СНиП 3.05.06-85

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

  1. Буква после кодового обозначения симистора говорит о его максимальном рабочем напряжении: A — 100 В, B — 200 В, V — 300 В, G — 400 В. Поэтому не стоит брать прибор с буквами A и B на штатные 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.
  2. Симистор, как и любое другое полупроводниковое устройство, сильно нагревается во время работы, стоит подумать об установке радиатора или активной системы охлаждения.
  3. При использовании симистора в цепях нагрузки с большим потреблением тока необходимо четко подбирать устройство по заявленному назначению. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 Вт каждая, потребляет всего 2 ампера. Выбирая из каталога, нужно смотреть на максимальный рабочий ток устройства. Так что симистор MAC97A6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а MAC228A8 способен пропускать до 8А и подходит для этой нагрузки.

Самостоятельная сборка


Самодельный регулятор мощности

В состав типовой схемы симисторного регулятора входят следующие компоненты и обязательные элементы:

  • выпрямительные (или мостовые) диоды);
  • регулирующий резистор, ручка которого выведена на лицевую панель самодельного устройства;
  • ограничительный динистор любого вида;
  • симистор БТА16-000;
  • светодиодная сигнализация вместо неона;
  • предохранитель.

После того, как все эти детали будут впаяны в схему, необходимо будет проверить порядок работы каждого из отдельных модулей. Для этого необходимо пройти всю цепочку от входа до груза.

Выпрямленное диодами переменное напряжение 220 Вольт через регулирующий резистор подается сначала на ограничительный элемент, а затем на управляющий электрод BTA16-000. В зависимости от положения ручки потенциометра симистор будет более или менее открываться, изменяя количество мощности, подаваемой на нагрузку. Согласно этому описанию собранная схема проверяется на правильность ее сборки и работы.

С помощью такого простого регулятора можно без проблем изменять выходную мощность паяльника или настольной лампы, например.

Схема регулятора с обратной связью

Обратная связь нужна для стабилизации скорости электродвигателя, которая может изменяться под действием нагрузки. Это можно сделать двумя способами:

  1. Установите тахометр, измеряющий скорость. Этот вариант позволяет выполнять тонкую настройку, но увеличивает стоимость внедрения решения.
  2. Он отслеживает изменения напряжения на электродвигателе и, в зависимости от этого, увеличивает или уменьшает «открытый» режим полупроводникового переключателя.

Последний вариант намного проще в реализации, но требует небольшой корректировки мощности используемой электрической машины. Ниже представлена ​​схема такого устройства.

Регулятор мощности с обратной связью
Регулятор мощности с обратной связью

Легенда:

  • Резисторы: R1 — 18 кОм (2 Вт); R2 — 330 кОм; R3 — 180 Ом; R4 и R5 — 3,3 кОм; R6 — нужно выбрать, как будет описано ниже; R7 — 7,5 кОм; R8 — 220 кОм; R9 — 47 кОм; R10 — 100 кОм; R11 — 180 кОм; R12 — 100 кОм; R13 — 22 кОм.
  • Конденсаторы: С1 — 22 мкФ х 50 В; C2 — 15 нФ; C3 — 4,7 мкФ x 50 В; C4 — 150 нФ; C5 — 100 нФ; C6 — 1 мкФ x 50 В..
  • Диоды D1 — 1N4007; D2 — любой индикатор 20 мА светодиодный.
  • Симистор Т1 — БТА24-800.
  • Микросхема — У2010Б.

Эта схема обеспечивает плавный запуск электрической системы и защищает ее от перегрузки. Допускаются три режима работы (устанавливаются переключателем S1):

  • A — В случае перегрузки светодиод D2 загорается, указывая на перегрузку, после чего двигатель снижает скорость до минимума. Для выхода из режима устройство необходимо выключить и снова включить.
  • B — В случае перегрузки загорается светодиод D2, мотор переключается на работу на минимальной скорости. Для выхода из режима необходимо снять нагрузку с электродвигателя.
  • C — Режим индикации перегрузки.

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно рассчитывается по мощности электродвигателя по следующей формуле:. Например, если нам нужно управлять двигателем мощностью 1500 Вт, расчет будет следующим: 0,25 / (1500/240) = 0,04 Ом.

Для изготовления этого резистора лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или 1,0 мм. Ниже представлена ​​таблица, которая позволяет выбрать сопротивление R6 и R11 в зависимости от мощности мотора.

Таблица для выбора значений сопротивления в зависимости от мощности двигателя
Таблица для выбора значений сопротивления в зависимости от мощности двигателя

Поставляемое устройство можно использовать в качестве регулятора скорости для двигателей электроинструментов, пылесосов и другой бытовой техники.

Источники

  • https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/tiristornye-i-simistornye-regulyatory-napryazheniya-dlya-induktivnoj-nagruzki/
  • https://tokarmaster.ru/oborudovanie/regulyator-moshhnosti-na-simistore-i-tiristore.html
  • https://crast.ru/instrumenty/reguljator-moshhnosti-na-simistore-dlja
  • https://knigaelektrika.ru/samodelki/simistornyj-regulyator.html
  • https://abc-import.ru/jelektronika/369-simistornyj-reguljator-moshhnosti-svoimi-rukami/
  • https://svoumirykami.ru/simistornyj-regulyator-moshhnosti.html
  • https://rusenergetics.ru/oborudovanie/regulyator-moschnosti
  • https://www.asutpp.ru/reguljator-moshhnosti-na-simistore.html
  • https://tokar.guru/instrumenty/regulyator-moschnosti-na-simistore-i-tiristore.html
  • https://ElectroInfo.net/praktika/kak-sdelat-reguljator-moshhnosti-na-simistore-svoimi-rukami.html

Оцените статью
Блог про электронику