Простой регулятор напряжения переменного тока: РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ



Всем привет! В прошлой статье я расказывал, как сделать регулятор напряжения для постоянного тока. Сегодня мы сделаем регулятор напряжения для переменного тока 220в. Конструкция довольно-таки проста для повторения даже начинающими. Но при этом регулятор может брать на себя нагрузку даже в 1 киловатт! Для изготовления данного регулятора нам понадобится несколько компонентов:

 1. Резистор 4.7 кОм млт-0.5 (пойдет даже 0.25 ватт).
 2. Перменный резистор 500 кОм-1 мОм, с 500 ком будет регулировать довольно плавно, но только в диапазоне 220в-120в. С 1 мОм – будет регулировать более жестко, то есть будет регулировать промежутком в 5-10 вольт, но зато диапазон возрастет, возможно регулировать от 220 до 60 вольт! Резистор желательно ставить со встроеным выключателем (хотя можно обойтись и без него, просто поставив перемычку).
 3. Динистор DB3. Взять такой можно из ЛСД экономичных ламп. (Можно заменить на отечественный Kh202).
 4. Диод FR104 или 1N4007, такие диоды встречаются практически в любой импортной радиотехнике.
 5. Экономичные по току светодиоды.
 6. Симистор BT136-600B или BT138-600.
 7. Винтовые клемники. (обйтись можно и без них, просто припаяв провода к плате).
 8. Небольшой радиатор (до 0,5 кВт он не нужен).
 9. Пленочный конденсатор на 400 вольт, от 0.1 микрофарадп, до 0.47 микрофарад.

   Схема регулятора переменного напряжения:

   Приступим к сборке устройства. Для начало вытравим и пролудим плату. Печатная плата – её рисунок в LAY, находится в архиве. Более компактный вариант, представленный товарищем sergei – тут.

   Далее припаяем симистор, и переменный резистор.

   Затем паяем конденастор. На фото конднесатор со стороны лужения, т.к у моего экземпляра конденсатора были слишком коротки ножки.

   Паяем динистор. У динистора полярности нет, так-что вставляем его как вам угодно. Припаиваем диод, резистор, светодиод, перемычку и винтовой клемник. Выглядит оно примерно так:

   И в конце концов последний этап – это ставим на симистор радиатор.

   А вот фото готового устройства уже в корпусе.

   Регулятор какой-нибуть дополнительно настройки не требует. Видео работы данного устройства:

Хочу заметить, что ставить его можно не только в сеть 220В на обычные приборы и электроинструменты, но и на любой другой источник переменного тока с напряжением от 20 до 500В (ограничивается предельными параметрами радиоэлементов схемы). С вами был [PC]Boil-:D

   Форум по источникам питания



Простой регулятор напряжения 220В — Radio это просто

от Foxiss

 

Простой регулятор напряжения 220В, основная функция предлагаемой схемы состоит в регулировании яркости ламп, питаемых от сети 220В. Печатная плата была разработана таким образом, что она располагается в электрической монтажную коробке, заменяя стандартный выключатель освещения.

Без дополнительного радиатора простой регулятор напряжения 220В может управлять нагрузками примерно до 200 Вт, в то время как в случае использования дополнительного охлаждения мощность нагрузки зависит в основном только от допустимого тока используемого симистора. Регулировка интенсивности освещения лампочек — не единственное применение устройства. Его также можно использовать для плавного регулирования мощности других потребителей переменного тока, а также для регулирования мощности коммутаторных двигателей (например, дрели). Регулятор может способствовать значительной экономии потребления электроэнергии. Во многих случаях нам не нужно использовать полную мощность освещения, установленного в комнате (например, при просмотре телевизионной программы), а лампы накаливания, работающие в полную мощность, только чрезмерно расходуют электричество.

Краткие технические характеристики простой регулятор напряжения 220 В

Регулировка мощности нагрузки переменного тока не является простой. Самый простой, но и наименее совершенный метод — это использовать сопротивления, соединенное последовательно с нагрузкой. Однако плавное регулирование мощности в этом случае практически невозможно, и мы не получаем никакой экономии энергии. Особый случай такого типа управления заключался в последовательном включении термистора с лампой малой мощности, например, от ночника.

 

После включения питания термистор постепенно нагревался, уменьшая его сопротивление и постепенно увеличивая силу света. В этом случае использовались термисторы большой мощности, от ламповых телевизоров для защиты накала радиоламп от перегорания при включении питания. Это было довольно эффективно, но в настоящее время это не актуально. Другой, вероятно, лучший способ регулирования мощности сетевых нагрузок — это использование автотрансформатора. Их применение практически лишено недостатков, за исключением нескольких это высокая стоимость автотрансформатора и его большие габариты.

Тем не менее, большое преимущество их использования — это неискаженный синусоидальный выход и возможность увеличения напряжения. Автотрансформатор, схему которого мы видим на рисунке, является бесценным инструментом. Он позволяет тестировать различные устройства, питающиеся от сети, и их устойчивость к падениям и повышению напряжения выше номинального. Простой регулятор напряжения 220В, представленный на схеме очень дешевый и простой, работающий по принципу фазового регулирования.

Электрическая схема диммера показана на рисунке. Как видите, схема чрезвычайно проста и состоит из нескольких элементов. Самый интересный из них — динистор. Использование этого элемента позволило выполнить такую ​​простую схему. Принцип работы динистора заключается в следующем он не проводит ток ниже порогового напряжения, обычно около 12 … 20 В. Однако, если это напряжение превышено, динистор начинает открываться и, в отличие от стабилитронов, проводит ток, пока напряжение не упадет почти до нуля.

Вторая, чрезвычайно важная особенность динисторов — это тот факт, что поляризация напряжения ему совершенно безразлична, что предрасполагает этот элемент к использованию в цепях переменного тока. Работа этого элемента лучше всего проиллюстрирована на рисунке.

Это, вероятно, самая простая (но с ужасными параметрами) диаграмма пилообразных сигналов. Давайте теперь обсудим работу нашего диммера. Мы начнем анализировать его работу, когда сетевое напряжение пройдет через ноль, когда напряжение на конденсаторе C1 также близко к нулю. Напряжение в сети начинает увеличиваться, и конденсатор C1 заряжается через резистор R1 и потенциометр P1.

Очевидно, что скорость этого заряда зависит от значений последовательно соединенных сопротивлений R1 и P1, поэтому может изменяться потенциометром в широких пределах. В какой-то момент напряжение на конденсаторе C1 достигает значения включения диакон. Динистор начинает проводить разрядку конденсатора через затвор симистора Q1. Симистор включается для питания нагрузки, и замыкание цепи зарядки конденсатора С1 предотвращает его перезарядку.

При следующем пересечении нуля сетевого напряжения симистор выключается, конденсатор C1 начинает заряжаться, и весь цикл повторяется сто раз в секунду. Очевидно, что чем позже конденсатор C1 заряжается и симистор начинает проводить, тем меньше энергии будет передано текущей нагрузке. Таким образом, простым способом мы получаем плавное регулирование мощности примерно от 99% до нуля. На этом все. Всем всего доброго.

Рубрики Разное

© 2022 Radio это просто • Создано с помощью GeneratePress

Что такое контроллер напряжения переменного тока? – Определение, работа и применение

от администратора

Определение:

Регулятор напряжения переменного тока представляет собой тиристорное устройство, которое преобразует фиксированное переменное напряжение непосредственно в переменное переменное напряжение без изменения частоты.

Регулятор напряжения переменного тока представляет собой устройство с фазовым управлением, поэтому не требуется силовая коммутационная схема. Используется естественная или линейная коммутация. Управление фазой означает, что соотношение фаз между началом тока нагрузки и напряжением питания регулируется путем изменения угла открытия тиристора, используемого в цепи регулятора напряжения переменного тока.

Принцип работы контроллера напряжения переменного тока:

Принцип работы контроллера напряжения переменного тока основан на одном из двух методов: Управление фазой или управление интегральным циклом.

В методе фазового управления фазовое соотношение между начальным током нагрузки и входным напряжением питания контролируется путем управления углом открытия тиристора.

При интегральном управлении циклом входное питание переменного тока включается на некоторое количество интегральных циклов и выключается на дополнительное количество интегральных циклов. Интегральное управление циклом в основном используется для приложений, где механическая постоянная времени или тепловая постоянная времени достаточно велика, порядка нескольких секунд. Например, механическая постоянная времени для многих приводов с регулированием скорости или тепловая постоянная времени нагревательных нагрузок обычно довольно высока. Для таких приложений почти не будет замечено изменение скорости или температуры, если управление достигается подключением нагрузки к источнику на несколько циклов включения и последующим отключением нагрузки на несколько циклов выключения. Эта форма управления мощностью представляет собой управление интегральным циклом.

На рисунке ниже показана принципиальная схема однофазного двухполупериодного регулятора напряжения переменного тока:

Схема состоит из двух тиристоров, включенных встречно-параллельно. Встречно-параллельное соединение выполнено таким образом, что тиристор (T1) смещен в прямом направлении для положительной половины входного напряжения питания, тогда как тиристор (T2) смещен в прямом направлении для отрицательного полупериода входного источника переменного тока. Метод управления фазой используется для достижения контроля выходного напряжения.

Когда T1 смещен в прямом направлении, его можно активировать, чтобы включить его. Угол открывания тиристора можно выбрать исходя из требуемого выходного напряжения. Если требуемое выходное напряжение больше, угол открытия (α) должен быть меньше.

См. рисунок ниже. На этом рисунке показан способ управления напряжением в этом контроллере.

Предположим, T1 стреляет под углом α. Как только T1 срабатывает, он подключает нагрузку к источнику для положительного полупериода входа. Если нагрузка имеет резистивный характер, выходное напряжение нагрузки соответствует огибающей входного напряжения переменного тока. Ток нагрузки сразу становится (V m sinα / R) и находится в фазе с напряжением нагрузки.

При ωt = π напряжение нагрузки становится равным нулю, и ток также становится равным нулю. Поскольку тиристор T1 смещен в обратном направлении после ωt = π и ток через него равен нулю, он естественным образом коммутируется.

При ωt = (π+α) тиристор T2 с прямым смещением закрыт. Следовательно, он проводит и подключенную нагрузку к источнику. Напряжение нагрузки теперь соответствует отрицательной огибающей входного источника переменного тока, и ток нагрузки делает то же самое.

Таким образом, среднеквадратичное напряжение можно контролировать, контролируя угол включения. Таким образом, управление напряжением достигается в контроллере напряжения переменного тока.

Применение регулятора напряжения переменного тока:

Некоторые из основных применений регулятора напряжения переменного тока:

  • Бытовое и промышленное отопление
  • Устройство РПН трансформатора
  • Управление освещением
  • Управление скоростью однофазных и трехфазных приводов переменного тока
  • Пуск асинхронных двигателей

Ранее для вышеуказанных приложений использовались автотрансформаторы, РПН, магнитные усилители, реакторы насыщения и т. д. контроль, компактный размер и меньше требований к обслуживанию. Регуляторы напряжения переменного тока также могут быть адаптированы для системы управления с обратной связью.

Основным недостатком регулятора напряжения переменного тока является введение нежелательных гармоник в форму сигнала тока питания и напряжения нагрузки, особенно при пониженном уровне выходного напряжения.

Контроллер напряжения переменного тока, Контроллер напряжения переменного тока

Базовая электроника

Энгр Фахад
Отправить письмо

26 ноября 2020 г.

5 007

Содержание

Контроллер напряжения переменного тока:

Контроллер или регулятор напряжения переменного тока преобразует фиксированный источник переменного напряжения в переменный источник переменного напряжения и управляет мощностью нагрузки, изменяя среднеквадратичное значение напряжения нагрузки. Выходная частота всегда равна входной частоте и может использоваться в промышленности для управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя, магнитного управления мощностью переменного тока и переключения ответвлений трансформатора нагрузки. Он также используется в управлении реактивной мощностью. Самый простой способ управления Напряжение переменного тока подается на нагрузку с помощью переключателя переменного тока. Этот переключатель будет двунаправленным, как симистор или пара тиристоров, соединенных встречно-параллельно. Переключающие устройства, отличные от тиристоров, также могут использоваться для реализации двунаправленных переключателей. В большинстве случаев результат управления не зависит от используемого переключателя. Практические ограничения доступных в настоящее время номиналов симисторов часто делают необходимым использование SCR в приложениях с очень большой мощностью, для которых могут использоваться симисторы.

Управление мощностью переменного тока:

Существует два основных метода управления интегральным циклом мощности нагрузки или интегральным циклом мощности, которые изменяют только уровень напряжения сигнала, а частота сигнала остается неизменной. Первый метод подходит для систем с большой постоянной времени, таких как системы контроля температуры. Питание нагрузки можно подключить к источнику и нагрузке на несколько полных циклов, затем отключить источник от нагрузки на другое количество циклов и повторить цикл переключения. Периоды включения и выключения относительной продолжительности рабочего цикла d регулируются таким образом, чтобы средняя мощность, подаваемая на нагрузку, соответствовала какой-либо конкретной цели. В идеальных условиях средняя мощность нагрузки может регулироваться от 0% до 100%.

Интегральное управление циклом:

Интегральное управление циклом не будет использоваться, если нагрузки имеют короткую постоянную времени. В таких ситуациях можно использовать управление фазой. При фазовом регулировании нагрузка подключается к питанию на n циклов и отключается от питания на «m» циклов интегрального цикла. Напряжение на нагрузке можно изменять, изменяя угол зажигания для каждого полупериода периода. Если ⍺=0, выходное напряжение максимально, если ⍺=π, выходное напряжение минимально.

Таким образом, выходное напряжение можно регулировать до любого значения между нулем и напряжением источника. Этот процесс создает переменный выходной сигнал с регулируемой фазой, который подходит для таких приложений, как управление молнией и скоростью двигателя.

Однофазный двухполупериодный контроллер переменного напряжения:

В однофазном двухволновом контроллере переменного напряжения мы используем два тиристора, включенных встречно-параллельно, которые будут подключены к входному напряжению переменного тока. На выходе подключен резистор, напряжение, которое мы подаем со входа, будет равно В м sin⁡ωt , что обеспечит ввод в синусоидальной форме. Мы подадим триггерный импульс на обе стороны тиристоров. В котором тиристор 1 будет работать в положительном полупериоде, а тиристор 2 будет работать в отрицательном полупериоде. Мы получим напряжение на резисторе.

 

Рабочий:

Когда мы обеспечим цикл положительного напряжения напряжения источника, верхняя часть цикла будет положительной, а нижняя часть будет отрицательной. Ток, который будет течь от источника напряжения, будет источником тока. Этот ток будет течь от тиристора 1. Таким образом, в положительный полупериод тиристор 1 будет проводить. После угла ⍺ на затворе тиристора будет подан триггерный импульс, обеспечивающий перевод тиристора в проводящее положение. ⍺ угол — это угол открытия, для активации которого требуется триггерный импульс на воротах. Когда он сработает, он начнет проводить ток, тирситор 2 не будет проводить. Напряжение на тиристоре 2 упадет, но на тиристоре 1 напряжение не упадет. Ток от тиристора 1 пойдет на резистор, который будет известен как выходной ток. Форма выходного сигнала будет равна   . Его значение будет между 0 и π. Мы не получим никакого напряжения, если мы не обеспечим триггерное напряжение на затворе. На диаграмме точка, в которой у нас нет напряжения, известна как угол открытия ⍺. На диаграмме мы показываем две волны, одна волна — это напряжение источника, а другая — выходное напряжение. Тиристор будет давать выходное напряжение после угла открытия. Волна исходного напряжения перед углом открытия не будет возникать на выходе. Тиристор будет проводить в течение периода времени T1. Выходной ток будет таким же, как и напряжение.

Во время отрицательного полупериода тиристор 1 не проводит ток. Только тиристор 2 будет проводить теперь мы снова подадим импульс запуска для тиристора 2 после угла открытия тиристор 2 начнет проводить ток пойдет на резистор. Форма волны будет происходить между π и 2π. Выходной ток будет аналогичен выходному напряжению. Теперь снова при появлении положительного цикла тиристор закроется и начнет работать тиристор 1.

Однофазное управление с нагрузкой RL:

Напряжение будет подаваться со входа, которое будет V m sin⁡ωt. При этом положительный цикл будет переходить от тиристора 1 к нагрузкам, представляющим собой резистор и индуктор. Индуктор начнет накапливать энергию. I g1 представляет ток тиристора 1, а I g2 представляет ток тиристора 2, который будет находиться в обратном смещении. Тиристор не проводит ток при угле ⍺. Когда импульс закончится, выходной ток не будет равен нулю. Ток будет близок к максимальному, потому что на выходе подключена катушка индуктивности. Индуктор будет поддерживать выходной ток, чтобы ток не стал внезапно равным нулю. Когда выходной ток будет равен нулю, выходное напряжение также будет равно нулю, а при подаче импульса на триггер тиристора будет формироваться выходное напряжение.

Это напряжение будет равно максимальному напряжению. Импульс, в котором выходной ток отрицательный, а напряжение положительное, обусловлен тиристором 2, который будет находиться в проводящем состоянии. Когда придет отрицательный цикл, он будет проводить на определенном пределе из-за индуктора. Ток будет течь, пока не станет равным нулю. Когда ток станет равным нулю, падение напряжения на тиристоре 1 будет положительным, а падение напряжения на тиристоре 2 — отрицательным. При возникновении отрицательного цикла полярность питания будет изменена. При отрицательном начале цикла выходной ток уменьшится, и наступит точка, в которой мы подарим его с β, при котором выходной ток будет равен нулю. Начнет течь ток от индуктора, который был сохранен индуктором, и ток начнет уменьшаться, что обозначается как β. В этом состоянии тиристор 1 также будет находиться в проводящем состоянии. Тиристор 1 будет проводить между ⍺ и β.
Ток станет равным нулю после β в течение определенного времени. Тогда ток пойдет в обратном направлении. Когда отрицательный полупериод завершится, выходной ток не будет равен нулю и будет близок к максимальному значению.

Двухступенчатый регулятор напряжения переменного тока с последовательным управлением с нагрузкой R:

В этом мы будем использовать набор тиристоров, соединенных встречно-параллельно, т. е. мы будем использовать четыре тиристора в этой схеме. Напряжение источника обеспечит переменное напряжение, которое будет состоять из первичной обмотки и вторичной обмотки. Вторичная обмотка будет иметь отвод от центра, две обмотки будут взаимно соединены. Напряжение с одной обмотки будет V1= V m sin⁡ωt и напряжение на второй обмотке будет
V2= V m sin⁡ωt
Цепь подключена к резистивной нагрузке на выходе.

Рабочий:

Тиристоры Т3 и Т4 будут работать только при ωt=0, т.е. когда угол открытия ⍺ будет равен нулю. Тиристоры Т1 и Т2 сработают при подаче импульса под определенным углом, т.е. угол открытия будет под определенной фазой. Когда мы начнем питание от напряжения источника, когда произойдет положительный цикл и ωt=0, тогда тиристор 3 будет проводить, и ток будет проходить от тиристора 3. Напряжение будет от вторичной обмотки V2, а ток источника будет течь от тиристора T3. когда ⍺ будет равно нулю, когда ωt будет равно ⍺, то подадим триггерный импульс на затвор T1, тогда тиристор 3 закроется, а тиристор 1 в это время будет открыт, тогда напряжение будет от V1+V2 и ток источника будет течь в T1. Волна пойдет вверх после триггерного импульса. Это связано с тем, что сначала было только одно напряжение, которое было V1, а теперь у нас есть два напряжения, которые равны V1 + V2, вся вторичная обмотка будет работать.
Когда от источника придет отрицательный цикл, первичка и младшая вторичка начнут работать, напряжение будет V2, когда мы подадим триггерный импульс на T4, он начнет проводить. Выходное напряжение будет начинаться в обратном направлении, и ωt будет равно π. Выходной ток будет также в обратном направлении. Когда на затвор T2 будет подаваться триггерный импульс, выходное напряжение будет равно V1+V2.

Многоступенчатое последовательное управление Напряжение:

Контроллер будет подключен в многоступенчатом режиме. На вторичной обмотке будет отдельное напряжение, такое, что 1В на одной обмотке, 2В на второй обмотке и 8В на третьей обмотке.

 

Рабочий:

При подаче напряжения источника потечет ток источника с тиристора Т3 и он начнет работать и с Т3. T1 и T2 начнут работать под углом ⍺. Напряжение будет 10 Вм, что является суммой 2 и 8 вольт. В положительном цикле верхняя часть вторичной обмотки при подаче триггерного напряжения на тиристор Т1 начнет проводить ток. Тогда выходное напряжение будет суммой всех напряжений обмоток 1, 2 и 8В, что равно 11В. когда произойдет отрицательный цикл, тиристор T4 начнет проводить. Выходное напряжение будет суммой 2 и 8, что равно 10В. При этом на тиристор Т2 будет подан триггерный импульс, который начнет проводить при π+⍺. Когда T1 и T2 будут проводить, мы добавим все напряжения обмотки, а когда T3 и T4 будут проводить, мы добавим только две обмотки.

Повышающий циклопреобразователь со средней точкой:

В этом типе преобразователя P1 и P2 представляют собой тиристоры положительного типа, а N1 и N2 — тиристоры отрицательного типа, а нагрузка подключается к средней точке вторичной обмотки.

Работа циклоконвертера заключается в преобразовании частоты. Как следует из названия, это увеличит частоту. Выходная частота будет больше, чем входная частота. Верхняя часть схемы представлена ​​буквой A, а нижняя часть представлена ​​буквой B. Источник обеспечивает переменное напряжение. Когда появится положительное напряжение от источника, P1 и N2 начнут проводить одновременно. Точно так же P2 и N1 будут работать одновременно. В положительном цикле A станет положительным по отношению к B. Ток будет течь от P1 к нагрузке. P1 будет после ωt 1 за счет принудительной коммутации, и направление тока будет изменено. N2 также находится в проводящем состоянии A будет отрицательным по отношению к B. ток будет течь из точки O и проходить через N2, этот процесс будет выполняться в течение положительного полупериода. Выходное напряжение N2 будет отрицательным и мы пожертвуем при ωt 2. Аналогичный процесс будет продолжаться снова P1 начнет проводить этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока положительный цикл не закончится.

Теперь, когда произойдет отрицательный цикл, P2 начнет проводить, и ток пойдет на нагрузку. Тогда ток будет проходить через N1.

Повышающий мостовой циклоконвертер:

В этом преобразователе тиристоры P1, P2, P3 и P4 используются для положительного цикла, а четыре других тиристора: N1, N2, N3 и N4 — для отрицательного полупериода. Нагрузка подключается между ними. В преобразователе этого типа P1 и P2 будут преобразовываться одновременно, а N1 и N2 будут преобразовываться одновременно. Они будут проводить параллельно в положительный полупериод. В период между 0 и π четыре тиристора будут проводить ток источника, который будет течь от положительных тиристоров и будет двигаться к P1, который находится в проводящем состоянии и проходит через нагрузку. Откуда он будет идти к P2 и снова к источнику.

Результат, полученный в течение этого периода, будет от 0 до ωt1. При ωt1 за счет принудительной коммутации оба тиристора будут закрыты. N1 и N2 будут в рабочем состоянии. Теперь ток будет течь от отрицательного тиристора и будет проходить от N1, затем к нагрузке, откуда он проходит через N2, а затем к источнику.