ÚPRAVA VÝKONU
Regulátory výkonu zariadenia sa najčastejšie vyrábajú pomocou tyristorov a používajú sa ako výkonný výstupný spínač. Ale tyristor v obvode striedavého prúdu je nepohodlný, pretože vyžaduje napájanie cez usmerňovací mostík, ktorý musí byť pri vysokom zaťažení inštalovaný na radiátor. V tomto ohľade je pre kľúčový prvok vhodnejší triak. Hlavným rozdielom je schopnosť spínať nielen jednosmerný, ale aj striedavý prúd, ktorý môže prúdiť ľubovoľným smerom - ako od anódy ku katóde, tak aj v opačnom smere.
Na porovnanie: triaky s kladným napätím na anóde je možné zapnúť impulzmi akejkoľvek polarity privádzanými do riadiacej elektródy vzhľadom na katódu a so záporným napätím na anóde - impulzmi iba so zápornou polaritou. Riadenie triaku jednosmerným prúdom vyžaduje veľa energie a pri pulznom riadení je potrebný budič, ktorý poskytuje krátke impulzy pri prechode sieťového napätia cez nulu, čo znižuje úroveň rušenia v porovnaní s regulátormi, ktoré používajú metódu riadenia fázovým impulzom. .
Zariadenie na riadenie výkonu obsahuje triak, jednotku časového (fázového) oneskorenia, kompenzačný obvod a zdroj energie. Kompenzačný obvod R8 C2 pridáva napätie úmerné napájaciemu napätiu k napätiu zenerovej diódy VD3. Tento súčet je napätie medzi základňou a základňou jednospojkového tranzistora KT117. Zníženie napájacieho napätia znižuje napájacie napätie tranzistora a spôsobuje zníženie časového oneskorenia. To sa líši od známeho obvodu regulátora výkonu triaku na BT136-600 a dinistore DB-3 stabilizáciou riadiacich impulzov a tým aj väčšou presnosťou a konzistenciou výstupného napätia.
Pri nastavovaní zariadenia na reguláciu výkonu ho musíte pripojiť k sieti so záťažou a nainštalovať voltmeter paralelne so záťažou. Zmenou napätia s premenlivým odporom R8 na vstupe regulátora dosiahneme minimálne napätie na záťaži. Transformátor je vyrobený na jadre Sh5x6, primárne vinutie je 40 otáčok, sekundárne vinutie je 50 otáčok PEL-0,2 - 0,3. V mojej verzii zariadenia na riadenie výkonu som nainštaloval transformátor na feritový krúžok K20x10x6 s dvoma identickými vinutiami po 40 otáčok - všetko fungovalo perfektne. Na vizuálne sledovanie napätia (výkonu) na záťaži som nainštaloval malý striedavý voltmeter zostavený z indikátora úrovne nahrávania kotúčového sovietskeho magnetofónu. Pripájame ho prirodzene rovnobežne so záťažou. Červené svetlo indikuje, že zariadenie na reguláciu výkonu je pripojené k sieti a rozsvieti váhu.
Pomocou tohto regulátora je možné pripojiť aktívnu záťaž s výkonom do dvoch kilowattov - elektrické sporáky, rýchlovarné kanvice, elektrické krby, žehličky a pod., a pri výmene triaku za výkonnejší, napríklad TC132-50, do 10 kW. Skutočný príklad použitia: susedove 16 A automaty pri používaní rýchlovarnej kanvice neustále vybíjajú zástrčky Tefal 2 kW. Ich výmena je nemožná, keďže nebýva vo vlastnom byte. Problém vyriešilo toto nastavovacie zariadenie, nastavené na 80% výkon.
Užitočné úpravy: pri práci s indukčnou záťažou je potrebné paralelne s triakom regulátora výkonu zapnúť RC obvod, aby sa obmedzila rýchlosť nárastu anódového napätia. Každý triakový regulátor je zdrojom rádiového rušenia, preto je vhodné vybaviť výkonový regulátor filtrom rádiového rušenia. LC rádiový šumový filter je bežný G-filter s cievkou a kondenzátorom. Ako tlmivka L sa používa cievka 100 závitov drôtu navinutá na feritovej tyči s priemerom 8 mm a dĺžkou 50 mm. Priemer drôtu 1 mm zodpovedá maximálnemu zaťažovaciemu výkonu približne 700 W. Poistka pre menovitý prúd záťaže chráni triak pred skratom v záťaži. Pri nastavovaní dodržujte bezpečnostné opatrenia, nakoľko všetky prvky zariadenia na reguláciu výkonu sú galvanicky spojené so sieťou 220 V.
Otázky a pripomienky týkajúce sa diagramu - na
Triakové regulátory výkonu fungujú pomocou fázového riadenia. Môžu byť použité na zmenu výkonu rôznych elektrických zariadení pracujúcich pomocou striedavého napätia.
Zariadenia môžu zahŕňať elektrické žiarovky, vykurovacie zariadenia, elektromotory na striedavý prúd, transformátorové zváracie stroje a mnohé ďalšie. Majú široké možnosti nastavenia, čo im dáva široké možnosti použitia, a to aj v každodennom živote.
Popis a princíp činnosti
Činnosť zariadenia je založená na regulácii oneskorenia zapnutia triaku, keď sieťové napätie prekročí nulu. Na začiatku polcyklu je triak v uzavretej polohe. Po zvýšení napätia kladnej polvlny sa kondenzátor nabíja fázovým posunom od sieťového napätia.
Tento posun je určený hodnotami odporu rezistorov P1, R1, R2 a kapacitou kondenzátora C1. Po dosiahnutí prahovej hodnoty na kondenzátore sa zapne triak. Stáva sa vodivým, umožňuje prechod napätia, čím premosťuje obvod s odpormi a kondenzátormi. Keď polcyklus prejde cez 0, triak sa vypne.
Potom, keď je kondenzátor nabitý, opäť sa otvorí so zápornou napäťovou vlnou. Takáto prevádzka triaku je možná vďaka jeho štruktúre. Má päť vrstiev polovodičov s riadiacou elektródou. Čo mu dáva možnosť vymeniť anódu a katódu. Zjednodušene povedané, môže byť reprezentovaný ako dva tyristory s prepojením back-to-back.
Oblasť použitia
Triakové regulátory výkonu našli svoje uplatnenie nielen v každodennom živote, ale aj v mnohých odvetviach. Úspešne nahrádzajú najmä ťažkopádne riadiace obvody reléových kontaktov. Pomáhajú nastaviť optimálne prúdy v automatických zváracích linkách a v mnohých iných odvetviach.
Čo sa týka využitia týchto zariadení v bežnom živote, jeho využitie je veľmi rôznorodé. Od regulácie napätia žiaroviek až po reguláciu otáčok ventilátora. Stručne povedané, sortiment je taký rozmanitý, že nie je ľahké ho opísať.
Typy triakových regulátorov výkonu
Keď už hovoríme o týchto zariadeniach, treba poznamenať, že všetky fungujú na rovnakom princípe. Ich hlavným rozdielom je výkon, pre ktorý sú navrhnuté. Druhým rozdielom bude schéma ovládania. Niektoré typy triakov môžu vyžadovať jemnejšie doladenie riadiacich signálov. Ovládanie môže byť veľmi rôznorodé, od kondenzátora a dvojice rezistorov až po moderný mikrokontrolér.
Schéma
Regulátory výkonu môžu používať mnoho rôznych dizajnov. Za najjednoduchší obvod sa považuje použitie premenlivého odporu a za najzložitejší je moderný mikrokontrolér. Ak ho používate doma, môžete sa držať toho najjednoduchšieho.
Pre väčšinu potrieb to bude stačiť. Okrem nastavenia svetla sa regulátor často používa na. Tí, ktorí radi robia elektrotechniku doma, potrebujú regulovať teplotu spájkovačky.
Je to nepohodlné robiť to pomocou variabilných odporov a navyše dochádza k veľkým stratám elektriny. Najlepším riešením by bolo použitie triakového regulátora.
Ako zostaviť regulátor
Pre montáž si zoberme najjednoduchšiu schému zapojenia. Tento obvod používa triak VD2 - VTV 12-600V (600 - 800 V, 12 A), odpory: R1 -680 kOhm, R2 - 47 kOhm, R3 - 1,5 kOhm, R4 - 47 kOhm. Kondenzátory: C1 – 0,01 mF, C2 – 0,039 mF.
Ak chcete zostaviť takýto obvod vlastnými rukami, budete musieť vykonať určité akcie v správnom poradí:
- Je potrebné zakúpiť všetky diely z vyššie uvedeného zoznamu.
- Druhou etapou bude vývoj dosky plošných spojov. Pri vývoji treba brať do úvahy, že niektoré diely budú namontované namontované. A niektoré časti budú inštalované priamo do dosky.
- Vytváranie dosky začína nakreslením obrázka s umiestnením častí a kontaktnými dráhami medzi časťami. Potom sa výkres prenesie na polotovar dosky. Keď sa kresba prenesie na tabuľu, potom všetko prebieha podľa známej metódy. Leptanie dosky, vŕtanie otvorov na diely, pocínovanie dráh na doske. Mnoho ľudí používa moderné počítačové programy, ako je Sprint Layout, aby získali kresbu dosky, ale ak ich nemáte, je to v poriadku. V tomto prípade máme malý diagram. Dá sa to urobiť ručne.
- Keď je doska hotová, vložte potrebné rádiové súčiastky do pripravených otvorov, skráťte dĺžku kontaktov pomocou nožníc na požadovanú dĺžku a začnite spájkovať. K tomu použite spájkovačku na zahriatie kontaktného bodu na doske, naneste naň spájku, keď sa spájka roztiahne po povrchu v mieste kontaktu, vyberte spájkovačku a nechajte spájku vychladnúť. V tomto prípade musia všetky časti zostať na svojom mieste a nesmú sa pohybovať. Pri spájkovaní je potrebné dodržiavať bezpečnostné opatrenia. Predovšetkým sa musíte chrániť pred popáleninami, ktoré môžu byť spôsobené kontaktom s spájkovačkou, postriekaním horúcou spájkou alebo tavidlom. Mali by ste mať oblečenie, ktoré poskytuje maximálnu ochranu všetkým oblastiam tela. A aby ste si chránili oči, musíte nosiť ochranné okuliare. Miesto spájkovania by malo byť vo vetranom priestore, pretože počas prevádzky sa môžu objaviť korozívne plyny.
- Poslednou fázou montáže bude umiestnenie výslednej dosky do krabice. Ktorý box si vyberiete, bude priamo závisieť od typu regulátora, ktorý máte. V prípade našej schémy bude postačovať krabica veľkosti plastovej zásuvky. Malý počet dielov, z ktorých najväčší je premenlivý odpor, zaberá málo miesta a zmestí sa do malého priestoru.
- Posledným krokom bude kontrola a konfigurácia zariadenia. K tomu budete potrebovať merací prístroj na sledovanie napätia a prístroj na záťaž, v našom prípade spájkovačku. Otáčaním gombíka regulátora musíte preskúmať, ako hladko sa mení výstupné napätie. V prípade potreby môžete v blízkosti nastavovacieho odporu použiť značky.
cena
Trh je preplnený veľkým množstvom ponúk s rôznymi cenovými hladinami. Cenu triakových regulátorov výkonu ovplyvňuje predovšetkým niekoľko parametrov:
- Výkon produktu, čím silnejší je výkon, tým drahšie bude vaše zariadenie.
- Zložitosť riadiaceho obvodu, v najjednoduchších obvodoch, hlavné náklady znášajú triaky. V zložitých riadiacich obvodoch, kde sa používajú mikrokontroléry, môže vďaka nim narásť cena. Poskytujú dodatočné funkcie, respektíve za vyššiu cenu. Takže regulátor je na rezistore s napätím 220 V, výkonom 2500 W. stojí 1200 rubľov a na mikrokontroléri s rovnakými parametrami 2450 rubľov.
- Značka výrobcu. Niekedy môžete za dobre propagovanú značku zaplatiť aj o 50 % viac.
Teraz nájdete regulátory výkonu zostavené podľa rôznych schém. Každý z nich bude mať svoje výhody a nevýhody. Moderné regulátory sú rozdelené do dvoch typov, mikroprocesorové a analógové. Analógové regulátory možno klasifikovať ako systémy ekonomickej triedy. Sú známe už od čias ZSSR, sú ľahko realizovateľné a lacné. Ich najdôležitejšou nevýhodou je neustála kontrola majiteľa alebo prevádzkovateľa.
Uveďme si jednoduchý príklad: na výstupe potrebujete mať napätie 170 V. Keď nastavíte toto napätie, napájacie napätie bolo 225 V a teraz si predstavte, že vstupné napätie sa zmenilo o 10 V a výstupné napätie bude zmeniť podľa toho.
Ak výstupné napätie ovplyvňuje proces, môžu nastať problémy. Okrem poklesu napájacieho napätia môžu byť výstupné napätie ovplyvnené parametrami samotného regulátora. Pretože kapacita kondenzátora sa v priebehu času mení, premenlivý odpor môže byť ovplyvnený vlhkosťou prostredia a nie je možné dosiahnuť stabilnú prevádzku.
Regulátory na báze mikroprocesorov tento problém nemajú. Implementujú spätnú väzbu, ktorá umožňuje rýchle nastavenie riadiaceho signálu.
Jedným z dôležitých aspektov dlhodobej prevádzky bude oprava a servis. Mikroprocesorové regulátory sú zložité produkty a na ich opravu vyžadujú špecializované servisné strediská. Analógové regulátory sa ľahšie opravujú. Každý rádioamatér to zvládne doma.
Konečnú voľbu na regulátore výkonu triaku môžete urobiť po preštudovaní podmienok jeho prevádzky. Ak nepotrebujete väčšiu presnosť výstupu, je rozumné uprednostniť analógové zariadenie a zároveň ušetriť peniaze. Keď sa vyžaduje presnosť na výstupe, nešetrite, kúpte si mikroprocesorové zariadenie.
Na ovládanie niektorých typov domácich spotrebičov (napríklad elektrického náradia alebo vysávača) sa používa regulátor výkonu na báze triaku. Viac o princípe fungovania tohto polovodičového prvku sa môžete dozvedieť z materiálov zverejnených na našej webovej stránke. V tejto publikácii sa budeme zaoberať množstvom problémov súvisiacich s triakovými obvodmi na riadenie výkonu záťaže. Ako vždy, začnime teóriou.
Princíp činnosti regulátora na triaku
Pripomeňme, že triak sa zvyčajne nazýva modifikácia tyristora, ktorý hrá úlohu polovodičového spínača s nelineárnou charakteristikou. Jeho hlavným rozdielom od základného zariadenia je obojsmerná vodivosť pri prepnutí do „otvoreného“ prevádzkového režimu, keď je do riadiacej elektródy privádzaný prúd. Vďaka tejto vlastnosti triaky nezávisia od polarity napätia, čo umožňuje ich efektívne využitie v obvodoch so striedavým napätím.
Okrem získanej vlastnosti majú tieto zariadenia dôležitú vlastnosť základného prvku - schopnosť udržiavať vodivosť pri odpojení riadiacej elektródy. V tomto prípade dôjde k „uzavretiu“ polovodičového spínača, keď medzi hlavnými svorkami zariadenia nie je žiadny potenciálny rozdiel. To znamená, keď striedavé napätie prekročí nulový bod.
Ďalším bonusom z tohto prechodu do „uzavretého“ stavu je zníženie množstva rušenia počas tejto fázy prevádzky. Upozorňujeme, že regulátor, ktorý nevytvára rušenie, môže byť vytvorený pod kontrolou tranzistorov.
Vďaka vyššie uvedeným vlastnostiam je možné regulovať výkon záťaže fázovým riadením. To znamená, že triak sa otvára každý polcyklus a zatvára sa pri prekročení nuly. Čas oneskorenia pre zapnutie „otvoreného“ režimu, ako to bolo, preruší časť polcyklu, v dôsledku čoho bude tvar výstupného signálu pílovitý.
V tomto prípade zostane amplitúda signálu rovnaká, a preto je nesprávne nazývať takéto zariadenia regulátory napätia.
Možnosti regulačného okruhu
Uveďme niekoľko príkladov obvodov, ktoré umožňujú riadiť výkon záťaže pomocou triaku, počnúc najjednoduchším.
Obrázok 2. Schéma zapojenia jednoduchého triakového regulátora výkonu napájaného 220 V Označenia:
- Rezistory: R1 - 470 kOhm, R2 - 10 kOhm,
- Kondenzátor C1 – 0,1 µF x 400 V.
- Diódy: D1 – 1N4007, D2 – ľubovoľná indikačná LED 2,10-2,40 V 20 mA.
- Dinistor DN1 – DB3.
- Triak DN2 - KU208G, môžete nainštalovať výkonnejší analógový BTA16 600.
Pomocou dinistora DN1 sa uzavrie okruh D1-C1-DN1, čím sa DN2 presunie do polohy „otvorené“, v ktorej zotrvá až do nulového bodu (ukončenie polcyklu). Okamih otvorenia je určený časom akumulácie prahového náboja potrebného na prepnutie DN1 a DN2 na kondenzátore. Rýchlosť nabíjania C1 je riadená reťazou R1-R2, ktorej celkový odpor určuje okamih „otvorenia“ triaku. V súlade s tým je výkon záťaže riadený premenlivým odporom R1.
Napriek jednoduchosti obvodu je pomerne efektívny a môže byť použitý ako stmievač pre osvetlenie vlákna alebo regulátor výkonu spájkovačky.
Žiaľ, vyššie uvedený obvod nemá spätnú väzbu, preto nie je vhodný ako stabilizovaný regulátor otáčok komutátorového elektromotora.
Obvod regulátora spätnej väzby
Spätná väzba je potrebná na stabilizáciu otáčok elektromotora, ktoré sa môžu vplyvom zaťaženia meniť. Môžete to urobiť dvoma spôsobmi:
- Nainštalujte tachometer, ktorý meria rýchlosť. Táto možnosť umožňuje presné nastavenie, čo však zvyšuje náklady na implementáciu riešenia.
- Sledujte zmeny napätia na elektromotore a v závislosti od toho zvýšte alebo znížte „otvorený“ režim polovodičového spínača.
Druhá možnosť je oveľa jednoduchšia na implementáciu, ale vyžaduje mierne prispôsobenie výkonu použitého elektrického stroja. Nižšie je uvedený diagram takéhoto zariadenia.
Označenia:
- Rezistory: R1 – 18 kOhm (2 W); R2 – 330 kOhm; R3 – 180 Ohm; R4 a R5 – 3,3 kOhm; R6 – musí sa zvoliť podľa nižšie uvedeného popisu; R7 – 7,5 kOhm; R8 – 220 kOhm; R9 – 47 kOhm; R10 – 100 kOhm; R11 – 180 kOhm; R12 – 100 kOhm; R13 – 22 kOhm.
- Kondenzátory: C1 – 22 µF x 50 V; C2 – 15 nF; C3 – 4,7 µF x 50 V; C4 – 150 nF; C5 – 100 nF; C6 – 1 µF x 50 V..
- Diódy D1 – 1N4007; D2 – ľubovoľná 20 mA indikačná LED.
- Triak T1 – BTA24-800.
- Mikroobvod – U2010B.
Tento obvod zabezpečuje plynulý štart elektroinštalácie a chráni ju pred preťažením. Sú povolené tri prevádzkové režimy (nastavené prepínačom S1):
- A – Pri preťažení sa rozsvieti LED D2, ktorá signalizuje preťaženie, po ktorom motor zníži otáčky na minimum. Ak chcete režim ukončiť, musíte zariadenie vypnúť a zapnúť.
- B – Ak dôjde k preťaženiu, LED D2 sa rozsvieti, motor sa prepne na minimálnu rýchlosť. Na opustenie režimu je potrebné odstrániť záťaž z elektromotora.
- C – Režim indikácie preťaženia.
Nastavenie obvodu spočíva vo výbere odporu R6, ktorý sa vypočíta v závislosti od výkonu elektromotora pomocou nasledujúceho vzorca: . Napríklad, ak potrebujeme ovládať 1500 W motor, potom bude výpočet nasledovný: 0,25 / (1500 / 240) = 0,04 Ohm.
Na vytvorenie tohto odporu je najlepšie použiť nichrómový drôt s priemerom 0,80 alebo 1,0 mm. Nižšie je uvedená tabuľka, ktorá umožňuje zvoliť odpor R6 a R11 v závislosti od výkonu motora.
Vyššie uvedené zariadenie je možné použiť ako regulátor otáčok motorov elektrického náradia, vysávačov a iných domácich spotrebičov.
Regulátor pre indukčnú záťaž
Tí, ktorí sa pokúšajú ovládať indukčnú záťaž (napríklad transformátor zváracieho stroja) pomocou vyššie uvedených obvodov, budú sklamaní. Zariadenia nebudú fungovať a triaky môžu zlyhať. Je to spôsobené fázovým posunom, a preto sa polovodičový spínač počas krátkeho impulzu nestihne prepnúť do „otvoreného“ režimu.
Existujú dve možnosti riešenia problému:
- Privádzanie série podobných impulzov do riadiacej elektródy.
- Aplikujte konštantný signál na riadiacu elektródu, kým neprejde cez nulu.
Prvá možnosť je najoptimálnejšia. Tu je schéma, kde je toto riešenie použité.
Ako je zrejmé z nasledujúceho obrázku, ktorý ukazuje oscilogramy hlavných signálov regulátora výkonu, na otvorenie triaku sa používa balík impulzov.
Toto zariadenie umožňuje použiť regulátory na polovodičových spínačoch na riadenie indukčnej záťaže.
Jednoduchý regulátor výkonu na triaku s vlastnými rukami
Na konci článku uvedieme príklad jednoduchého regulátora výkonu. V zásade môžete zostaviť ktorýkoľvek z vyššie uvedených obvodov (najjednoduchšia verzia bola znázornená na obrázku 2). Pre toto zariadenie nie je ani potrebné zhotovovať plošný spoj, zariadenie je možné zložiť povrchovou montážou. Príklad takejto implementácie je znázornený na obrázku nižšie.
Tento regulátor je možné použiť ako stmievač a možno ho použiť aj na ovládanie výkonných elektrických vykurovacích zariadení. Odporúčame zvoliť obvod, v ktorom je na ovládanie použitý polovodičový spínač s charakteristikou zodpovedajúcou záťažovému prúdu.
Polovodičové zariadenie, ktoré má 5 p-n prechodov a je schopné prechádzať prúdom v smere dopredu a dozadu, sa nazýva triak. Kvôli neschopnosti pracovať pri vysokých frekvenciách striedavého prúdu, vysokej citlivosti na elektromagnetické rušenie a značnému vývinu tepla pri spínaní veľkých záťaží sa v súčasnosti vo vysokovýkonných priemyselných inštaláciách veľmi nepoužívajú.
Tam sú úspešne nahradené obvodmi na báze tyristorov a IGBT tranzistorov. Ale kompaktné rozmery zariadenia a jeho odolnosť v kombinácii s nízkou cenou a jednoduchosťou riadiaceho obvodu umožnili ich použitie v oblastiach, kde vyššie uvedené nevýhody nie sú významné.
Triakové obvody dnes možno nájsť v mnohých domácich spotrebičoch od sušičov vlasov po vysávače, ručné elektrické náradie a elektrické vykurovacie zariadenia – kde je potrebné plynulé nastavenie výkonu.
Princíp činnosti
Regulátor výkonu na triaku funguje ako elektronický kľúč, ktorý sa periodicky otvára a zatvára pri frekvencii špecifikovanej riadiacim obvodom. Pri odblokovaní triak prechádza časťou polvlny sieťového napätia, čo znamená, že spotrebiteľ dostane iba časť menovitého výkonu.
Urob si sám
Dnes nie je sortiment triakových regulátorov v predaji príliš veľký. A hoci sú ceny takýchto zariadení nízke, často nespĺňajú požiadavky spotrebiteľov. Z tohto dôvodu zvážime niekoľko základných obvodov regulátorov, ich účel a použitú základňu prvkov.
Schéma zariadenia
Najjednoduchšia verzia obvodu, navrhnutá na prácu s akýmkoľvek zaťažením. Používajú sa tradičné elektronické súčiastky, princíp riadenia je fázovo-pulzný.
Hlavné komponenty:
- triak VD4, 10 A, 400 V;
- dinistor VD3, prah otvárania 32 V;
- potenciometer R2.
Prúd pretekajúci cez potenciometer R2 a odpor R3 nabíja kondenzátor C1 každou polvlnou. Keď napätie na doskách kondenzátora dosiahne 32 V, otvorí sa dinistor VD3 a C1 sa začne vybíjať cez R4 a VD3 na riadiacu svorku triaku VD4, ktorá sa otvorí, aby umožnil prúdenie prúdu do záťaže.
Dĺžka otvárania sa reguluje výberom prahového napätia VD3 (konštantná hodnota) a odporu R2. Výkon v záťaži je priamo úmerný hodnote odporu potenciometra R2.
Prídavný obvod diód VD1 a VD2 a odporu R1 je voliteľný a slúži na zabezpečenie plynulého a presného nastavenia výstupného výkonu. Prúd pretekajúci cez VD3 je obmedzený odporom R4. Tým sa dosiahne trvanie impulzu potrebné na otvorenie VD4. Poistka Pr.1 chráni obvod pred skratovými prúdmi.
Charakteristickým znakom obvodu je, že dinistor sa otvára pod rovnakým uhlom v každej polvlne sieťového napätia. V dôsledku toho sa prúd neupraví a je možné pripojiť indukčnú záťaž, napríklad transformátor.
Triaky by sa mali vyberať podľa veľkosti zaťaženia na základe výpočtu 1 A = 200 W.
Použité prvky:
- Dinistor DB3;
- Triak TS106-10-4, VT136-600 alebo iné, požadovaný prúdový výkon je 4-12A.
- Diódy VD1, VD2 typ 1N4007;
- Odpory R1100 kOhm, R3 1 kOhm, R4 270 Ohm, R5 1,6 kOhm, potenciometer R2 100 kOhm;
- C1 0,47 µF (prevádzkové napätie od 250 V).
Všimnite si, že schéma je najbežnejšia s malými obmenami. Napríklad dinistor môže byť nahradený diódovým mostíkom alebo môže byť paralelne s triakom inštalovaný obvod RC potlačujúci rušenie.
Modernejší obvod je taký, ktorý riadi triak z mikrokontroléra - PIC, AVR alebo iných. Tento obvod poskytuje presnejšiu reguláciu napätia a prúdu v zaťažovacom obvode, ale je tiež zložitejší na implementáciu.
Obvod regulátora výkonu triaku zhromaždenie
Regulátor výkonu sa musí zostaviť v nasledujúcom poradí:
- Určite parametre zariadenia, na ktorom bude vyvíjané zariadenie fungovať. Medzi parametre patrí: počet fáz (1 alebo 3), potreba presného nastavenia výstupného výkonu, vstupné napätie vo voltoch a menovitý prúd v ampéroch.
- Vyberte typ zariadenia (analógové alebo digitálne), vyberte prvky podľa výkonu záťaže. Svoje riešenie si môžete skontrolovať v niektorom z programov na modelovanie elektrických obvodov – Electronics Workbench, CircuitMaker alebo ich online analógoch EasyEDA, CircuitSims alebo v akomkoľvek inom podľa vášho výberu.
- Vypočítajte rozptyl tepla pomocou nasledujúceho vzorca: pokles napätia na triaku (asi 2 V) vynásobený menovitým prúdom v ampéroch. Presné hodnoty poklesu napätia v otvorenom stave a menovitého prietoku prúdu sú uvedené v charakteristikách triaku. Získame stratový výkon vo wattoch. Radiátor vyberte podľa vypočítaného výkonu.
- Kúpte si potrebné elektronické komponenty, radiátor a doska plošných spojov.
- Rozložte kontaktné dráhy na dosku a pripravte miesta na inštaláciu prvkov. Zabezpečte montáž na dosku pre triak a radiátor.
- Nainštalujte prvky na dosku pomocou spájkovania. Ak nie je možné pripraviť dosku plošných spojov, potom môžete použiť povrchovú montáž na pripojenie komponentov pomocou krátkych vodičov. Pri montáži venujte zvláštnu pozornosť polarite zapojenia diód a triaku. Ak na nich nie sú žiadne značky kolíkov, existujú „oblúky“.
- Skontrolujte zostavený obvod pomocou multimetra v režime odporu. Výsledný produkt musí zodpovedať pôvodnému dizajnu.
- Bezpečne pripevnite triak k radiátoru. Nezabudnite položiť izolačné tesnenie na prenos tepla medzi triak a radiátor. Upevňovacia skrutka je bezpečne izolovaná.
- Umiestnite zostavený obvod v plastovom puzdre.
- Nezabudnite, že na svorkách prvkov Je prítomné nebezpečné napätie.
- Otočte potenciometer na minimum a vykonajte skúšobnú jazdu. Zmerajte napätie na výstupe regulátora pomocou multimetra. Plynulým otáčaním gombíka potenciometra sledujte zmenu výstupného napätia.
- Ak je výsledok uspokojivý, potom môžete pripojiť záťaž k výstupu regulátora. V opačnom prípade je potrebné vykonať úpravy výkonu.
Triakový výkonový radiátor Regulácia výkonu
Regulácia výkonu je riadená potenciometrom, cez ktorý sa nabíja kondenzátor a obvod vybíjania kondenzátora. Ak sú parametre výstupného výkonu nevyhovujúce, mali by ste zvoliť hodnotu odporu vo vybíjacom obvode a ak je rozsah nastavenia výkonu malý, hodnotu potenciometra.
- predĺžte životnosť lampy, upravte osvetlenie alebo teplotu spájkovačky Pomôže jednoduchý a lacný regulátor využívajúci triaky.
- vyberte typ obvodu a parametre komponentov podľa plánovanej záťaže.
- starostlivo to vypracujte obvodové riešenia.
- buďte opatrní pri zostavovaní obvodu dbajte na polaritu polovodičových súčiastok.
- nezabudnite, že elektrický prúd existuje vo všetkých prvkoch obvodu a to je pre ľudí smrteľné.
Výber obvodov a popis činnosti regulátora výkonu pomocou triakov a ďalšie. Obvody regulátora výkonu triaku sú vhodné na predĺženie životnosti žiaroviek a na nastavenie ich jasu. Alebo na napájanie neštandardných zariadení, napríklad 110 voltov.
Na obrázku je znázornený obvod regulátora výkonu triaku, ktorý je možné zmeniť zmenou celkového počtu polcyklov siete, ktoré triak prejde za určitý časový interval. Prvky mikroobvodu DD1.1.DD1.3 sú vyrobené s periódou oscilácie asi 15-25 polcyklov siete.
Pracovný cyklus impulzov je regulovaný odporom R3. Tranzistor VT1 spolu s diódami VD5-VD8 je navrhnutý tak, aby viazal moment, keď je triak zapnutý počas prechodu sieťového napätia cez nulu. V zásade je tento tranzistor otvorený, na vstup DD1.4 sa posiela „1“ a tranzistor VT2 s triakom VS1 sú zatvorené. V okamihu prekročenia nuly sa tranzistor VT1 zatvára a otvára takmer okamžite. V tomto prípade, ak bol výstup DD1.3 1, potom sa stav prvkov DD1.1.DD1.6 nezmení a ak bol výstup DD1.3 „nula“, potom prvky DD1.4.DD1 .6 vygeneruje krátky impulz, ktorý zosilní tranzistor VT2 a otvorí triak.
Pokiaľ je na výstupe generátora logická nula, proces bude prebiehať cyklicky po každom prechode sieťového napätia cez nulový bod.
Základom obvodu je zahraničný triak mac97a8, ktorý umožňuje spínať vysokovýkonné pripojené záťaže a na jeho reguláciu som použil starý sovietsky premenlivý odpor a ako indikáciu som použil bežnú LED.
Regulátor výkonu triaku využíva princíp fázového riadenia. Činnosť obvodu regulátora výkonu je založená na zmene okamihu zapnutia triaku vzhľadom na prechod sieťového napätia cez nulu. V počiatočnom momente kladného polcyklu je triak v uzavretom stave. Keď sa napätie v sieti zvyšuje, kondenzátor C1 sa nabíja cez delič.
Zvyšujúce sa napätie na kondenzátore je fázovo posunuté od sieťového napätia o hodnotu závislú od celkového odporu oboch odporov a kapacity kondenzátora. Kondenzátor sa nabíja, kým napätie na ňom nedosiahne úroveň „rozpadu“ dinistora, približne 32 V.
V momente otvorenia dinistora sa otvorí aj triak a cez záťaž pripojenú na výstup bude pretekať prúd v závislosti od celkového odporu otvoreného triaku a záťaže. Triak bude otvorený až do konca polcyklu. Rezistorom VR1 nastavujeme otváracie napätie dinistora a triaku, čím regulujeme výkon. V čase záporného polcyklu je algoritmus činnosti obvodu podobný.
Možnosť okruhu s menšími úpravami pre 3,5 kW
Obvod regulátora je jednoduchý, výkon záťaže na výstupe zariadenia je 3,5 kW. S týmto domácim amatérskym rádiom môžete nastaviť osvetlenie, vykurovacie telesá a oveľa viac. Jedinou významnou nevýhodou tohto obvodu je, že k nemu nemôžete za žiadnych okolností pripojiť indukčnú záťaž, pretože triak vyhorí!
Rádiové komponenty použité v návrhu: Triac T1 - BTB16-600BW alebo podobné (KU 208 alebo VTA, VT). Dinistor T - typ DB3 alebo DB4. Keramický kondenzátor 0,1 µF.
Odpor R2 510 Ohm obmedzuje maximálne volty na kondenzátore na 0,1 μF; ak posuniete posúvač regulátora do polohy 0 Ohm, odpor obvodu bude asi 510 Ohmov. Kapacita sa nabíja cez odpory R2 510 Ohm a premenlivý odpor R1 420 kOhm, keď U na kondenzátore dosiahne úroveň otvorenia dinistora DB3, ten vygeneruje impulz, ktorý odblokuje triak, po ktorom pri ďalšom prechode sínusoidy, triak je zablokovaný. Frekvencia otvárania a zatvárania T1 závisí od úrovne U na kondenzátore 0,1 μF, ktorá závisí od odporu premenného odporu. To znamená, že prerušením prúdu (s vysokou frekvenciou) obvod reguluje výstupný výkon.
S každou kladnou polvlnou vstupného striedavého napätia sa kapacita C1 nabíja cez reťaz rezistorov R3, R4, keď sa napätie na kondenzátore C1 rovná otváraciemu napätiu dinistora VD7, dôjde k jeho rozpadu a kapacita bude vybíjaný cez diódový mostík VD1-VD4, ako aj odpor R1 a riadiaca elektróda VS1. Na otvorenie triaku sa používa elektrický reťazec diód VD5, VD6, kondenzátor C2 a odpor R5.
Hodnotu odporu R2 je potrebné zvoliť tak, aby pri oboch polvlnách sieťového napätia fungoval triak regulátora spoľahlivo a tiež je potrebné voliť hodnoty odporov R3 a R4 tak, aby pri otáčaní premennej odporový gombík R4, napätie na záťaži sa plynule mení z minimálnych na maximálne hodnoty. Namiesto triaku TC 2-80 môžete použiť TC2-50 alebo TC2-25, aj keď dôjde k miernej strate prípustného výkonu v záťaži.
KU208G, TS106-10-4, TS 112-10-4 a ich analógy boli použité ako triak. V momente, keď je triak uzavretý, cez pripojenú záťaž a odpory R1 a R2 sa nabíja kondenzátor C1. Rýchlosť nabíjania sa mení odporom R2, odpor R1 je určený na obmedzenie maximálnej hodnoty nabíjacieho prúdu
Po dosiahnutí prahovej hodnoty napätia na doskách kondenzátora sa spínač otvorí, kondenzátor C1 sa rýchlo vybije na riadiacu elektródu a prepne triak zo zatvoreného stavu do otvoreného stavu, v rozpojenom stave triak obíde obvod R1, R2, C1. V momente, keď sieťové napätie prejde nulou, triak sa uzavrie, potom sa kondenzátor C1 opäť nabije, ale záporným napätím.
Kondenzátor C1 od 0,1...1,0 µF. Rezistor R2 1,0...0,1 MOhm. Triak sa zapína kladným prúdovým impulzom do riadiacej elektródy s kladným napätím na konvenčnom anódovom vývode a záporným prúdovým impulzom do riadiacej elektródy so záporným napätím na konvenčnej katóde. Kľúčový prvok pre regulátor teda musí byť obojsmerný. Ako kľúč môžete použiť obojsmerný dinistor.
Diódy D5-D6 slúžia na ochranu tyristora pred prípadným rozpadom spätným napätím. Tranzistor pracuje v režime lavínového rozpadu. Jeho prierazné napätie je asi 18-25 voltov. Ak nenájdete P416B, môžete sa pokúsiť nájsť zaň náhradu.
Pulzný transformátor je navinutý na feritovom krúžku s priemerom 15 mm, trieda N2000. Tyristor je možné nahradiť KU201
Zapojenie tohto regulátora výkonu je podobné ako vyššie popísané obvody, je zavedený iba odrušovací obvod C2, R3 a prepínač SW umožňuje prerušiť nabíjací obvod riadiaceho kondenzátora, čo vedie k okamžitému zablokovaniu triaku. a odpojenie záťaže.
C1, C2 - 0,1 MKF, R1-4k7, R2-2 mOhm, R3-220 Ohm, VR1-500 kOhm, DB3 - dinistor, BTA26-600B - triak, 1N4148/16 V - dióda, ľubovoľná LED.
Regulátor slúži na reguláciu výkonu záťaže v obvodoch do 2000 W, žiarovky, vykurovacie telesá, spájkovačka, asynchrónne motory, autonabíjačka a ak vymeníte triak za výkonnejší, je možné ho použiť v súčasnej regulácii obvod vo zváracích transformátoroch.
Princíp činnosti tohto obvodu regulátora výkonu spočíva v tom, že záťaž dostane polovičný cyklus sieťového napätia po zvolenom počte vynechaných polovičných cyklov.
Diódový mostík usmerňuje striedavé napätie. Rezistor R1 a zenerova dióda VD2 spolu s filtračným kondenzátorom tvoria 10 V zdroj energie na napájanie mikroobvodu K561IE8 a tranzistora KT315. Usmernené kladné polcykly napätia prechádzajúceho cez kondenzátor C1 sú stabilizované zenerovou diódou VD3 na úrovni 10 V. Na počítací vstup C čítača K561IE8 teda nasledujú impulzy s frekvenciou 100 Hz. Ak je spínač SA1 pripojený k výstupu 2, potom bude na báze tranzistora neustále prítomná logická jedna úroveň. Pretože resetovací impulz mikroobvodu je veľmi krátky a počítadlo sa podarí reštartovať z rovnakého impulzu.
Pin 3 bude nastavený na logickú úroveň. Tyristor bude otvorený. Všetka energia sa uvoľní pri záťaži. Vo všetkých nasledujúcich pozíciách SA1 na kolíku 3 počítadla prejde jeden impulz cez 2-9 impulzov.
Čip K561IE8 je desiatkový čítač s pozičným dekodérom na výstupe, takže logická jedna úroveň bude periodická na všetkých výstupoch. Ak je však spínač nainštalovaný na výstupe 5 (pin 1), potom sa počítanie uskutoční len do 5. Keď impulz prejde cez výstup 5, mikroobvod sa vynuluje. Počítanie začne od nuly a logická jedna úroveň sa objaví na kolíku 3 počas trvania jedného polcyklu. Počas tejto doby sa tranzistor a tyristor otvoria, jeden polovičný cyklus prechádza na záťaž. Aby to bolo jasnejšie, uvádzam vektorové schémy činnosti obvodu.
Ak potrebujete znížiť výkon záťaže, môžete pridať ďalší čítací čip spojením kolíka 12 predchádzajúceho čipu s kolíkom 14 nasledujúceho čipu. Inštaláciou ďalšieho spínača môžete nastaviť výkon až na 99 zmeškaných impulzov. Tie. môžete získať asi stotinu celkového výkonu.
Mikroobvod KR1182PM1 má dva tyristory a pre ne riadiacu jednotku. Maximálne vstupné napätie mikroobvodu KR1182PM1 je asi 270 voltov a maximálne zaťaženie môže dosiahnuť 150 wattov bez použitia externého triaku a až 2000 W pri použití, a to aj s prihliadnutím na skutočnosť, že triak bude nainštalovaný na radiátore.
Na zníženie úrovne vonkajšieho hluku sa používa kondenzátor C1 a tlmivka L1 a na plynulé zapínanie záťaže je potrebná kapacita C4. Nastavenie sa vykonáva pomocou odporu R3.
Výber pomerne jednoduchých regulačných obvodov pre spájkovačku uľahčí život rádioamatérovi.
Kombinácia spočíva v spojení jednoduchosti použitia digitálneho regulátora a flexibility jednoduchého nastavenia.
Uvažovaný obvod regulátora výkonu funguje na princípe zmeny počtu periód vstupného striedavého napätia smerujúceho k záťaži. To znamená, že zariadenie nemožno použiť na úpravu jasu žiaroviek z dôvodu viditeľného blikania. Obvod umožňuje regulovať výkon v rámci ôsmich prednastavených hodnôt.
Klasických obvodov tyristorového a triakového regulátora je obrovské množstvo, ale tento regulátor je vyrobený na modernej prvkovej báze a navyše bol fázový, t.j. neprenáša celú polvlnu sieťového napätia, ale len jej určitú časť, čím obmedzuje výkon, keďže triak sa otvára len pri požadovanom fázovom uhle.
