интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Тиристорный регулятор напряжения: описание, назначение. Схемы тиристорные регуляторы мощности


Мощный тиристорный регулятор | Сабвуфер своими руками

В последние годы тиристорные регуляторы мощности оказались вытесненными регуляторами на симисторах или даже на интегральных микросхемах КР1182ПМ1, ГРН-1-220, требующих минимума навесных деталей. Причина забвения тиристоров кроется в том, что при большой мощности нагрузки число устанавливаемых на теплоотводы элементов достигает пяти (тиристор и четыре мощных диода выпрямительного моста), что резко увеличивает габариты и массу конструкции.

схема простейшего тиристорного регулятораЕсли собрать тиристорный регулятор мощности по схеме, приведенной на сайте www.radiochipi.ru то число устанавливаемых на теплоотводы деталей сократится до двух. В отличие от устройств, описанных ранее в данном тиристорном регуляторе при работе с максимальной мощностью тиристоры открываются уже при напряжении сетевой полуволны 15…20 В. Основное назначение описываемого тиристорного регулятора — управление лампами накаливания мощностью до 2 кВт.

При необходимости он может быть использован для регулирования рабочей температуры электроплиток, паяльников, электрообогревателей и других подобных нагрузок.

Конструктивно схему устройства можно разбить на три функциональных узла:

  • мощное исполнительное устройство на тиристорах VS1, VS2;
  • аналог маломощного тиристора с малым током управления на высоковольтных транзисторах VT1, VT2;
  • аналог однопереходного транзистора на транзисторах VT3, VT4.

Мощность, подаваемая в нагрузку, регулируется переменным резистором R11. При нижнем по схеме положении движка R11, подключенная в качестве нагрузки лампа накаливания EL1 светится с максимальной яркостью. Время открывания транзисторов VT3, VT4 в каждой полуволне выпрямленного напряжения зависит от введенного сопротивления резисторов R11, R13.

Когда напряжение на конденсаторе С2 достигает достаточного уровня, транзисторы VT3, VT4 открываются, и конденсатор С2 быстро разряжается через резистор R8 и эмиттерный переход транзистора VT1. Следовательно, транзисторы VT1, VT2 лавинообразно открываются, ток через управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 резко возрастает, вследствии чего (в зависимости от полярности текущей полуволны сетевого напряжения) открывается VS1 или VS2. Резисторы R4, R8 предохраняют транзисторы от выхода из строя вследствие больших бросков тока при их лавинообразном открывании.

простые тиристорные регуляторыСетевой фильтр L1-C1-R1 снижает излучаемые в сеть помехи, а также снижает чувствительность тиристорного регулятора к сетевым помехам извне. Кроме того, резистор R1 уменьшает акустический шум дросселя L1 и предотвращает выход из строя тиристоров при неудачно изготовленном или неисправном дросселе L1. Светодиод HL1 предназначен для подсветки мощного тиристорного регулятора в темноте Если в этом нет необходимости, его можно исключить. Ничто не мешает заменить в данной конструкции мощный узел на тиристорах симисторным узлом, как показано на рис.2. В этом случае симистор окажется единственной деталью, которой может потребоваться теплоотвод.

Детали. В устройстве могут быть применены постоянные резисторы МЯТ соответствующей мощности. При этом резистор R1 лучше взять невоспламеняемый, типа Р1-7. Завышенмая мощность резистора R7 (рис.1) объясняется вероятностью работы тиристорного регулятора при напряжении питания более 220 В. Переменный резистор R11 может быть типа СПЗ-30. Можно использовать резистор этого типа с совмещенным выключателем питания. Обе группы контактов в нем следует запараллелить, а соединения выполнить так, чтобы отключение питания происходило при минимальной установленной мощности. Подстроечный резистор R13 — типа СПЗ-16.

Конденсатор С1 — типа К73-15, К73-17 на напряжение не ниже 400 В; С2 — любой из К73-9. К73-15, К73-17 (не стоит применять керамические конденсаторы, так как в данном тиристорном регуляторе емкость этого конденсатора должна быть достаточно стабильна). Диодный мост VD1 можно заменить четырьмя диодами типа КД258 (Б…Д), КД221 (В, Г), КД243 (Г…Ж), IN4004 или КД209 с любыми индексами. Светодиод HL1 можно взять серий АЛ307, АЛ336, КИПМ01, КИПМ02. Стабилитрон VD2 можно заменить любым на 6.9 В, например, Д814А, КС126И, КС170А, КС468А. КС407Д, КС182А. На месте VT1 могут работать высоковольтные транзисторы КТ504А,

КТ506А, КТ506Б, 2N6517, КТ940А. КТ969А. На месте VT2 можно поставить КТ9115А, 2N6520. 2SA1625 (М. L. К). Транзистор VT3 можно заменить КТ315, VT4 — КТ361. Тиристор КУ202Н является единственным в этой серии, который способен работать при напряжении более 300 В. Со снижением надежности подойдут КУ202 с индексами К, Л, М. Если вместо тиристоров использовать симистор (рис.2), то КУ208Г можно заменить на 2ТС122-25-8, ТС106-10-6, ТС112-10-10 или другим аналогичным. Из “старых» могут работать ТС2-10, ТС2-16, ТС2-25.

Дроссель L1 намотан проводом ПЭВ-2 01 мм на отрезке ферритового стержня 400НН длиной 75 мм и диаметром 10 мм с прокладками из фторопластовой пленки или тонкого электрокартона. Обмотка тщательно пропитывается клеем БФ-2. Дроссель может иметь и другую конструкцию. Если мощность нагрузки не превышает 600 Вт, тиристоры могут работать без радиаторов. Однако для повышения надежности их желательно все-таки установить на соответствующие теплоотводы при мощности нагрузки более 400 Вт.

При мощности нагрузки 2 кВт используются теплоотводы с площадью охлаждающей поверхности не менее 250 см2 для каждого тиристора. Налаживание правильно собранного тиристорного регулятора сводится к установке подстроечным резистором R13 величины минимальной мощности, отдаваемой в нагрузку. Данный мощный тиристорный регулятор работает с лампами накаливания от 40 до 2000 Вт. Однако многие тиристоры позволяют использовать лампы мощностью всего в 8… 16 Вт. Работа собранного тиристорного регулятора с нагрузкой менее 40 Вт определяется экспериментально. Если мощный тиристорный регулятор будет работать с трансформаторной нагрузкой, то параллельно выводам первичной обмотки трансформатора следует включить лампу накаливания на 25…40 Вт.

PS: Привожу ниже превосходную схему симисторного регулятора мощности. Проста в изготовлении не требует дефицитных радиодеталей, повторить может любой начинающий радиолюбитель. Схема работает 100%.

simistornyj-regulyator-moshhnosti

www.radiochipi.ru

Простой регулятор мощности

 

Простой самодельный тиристорный регулятор мощности. Фото

На днях понадобился мне простой регулятор мощности, так как для демонтажа деталей из старых плат я использую советский 80 ваттный паяльник, и мне, в такую жару за окном, надоело, через десять минут его работы, обливаться потом, так как он разогревается до безумия, что деревянную ручку уже невозможно спокойно держать в руках.

Основными требованиями к схеме регулятора мощности было: легкость сборки и минимум доступных деталей, которые есть у каждого радиолюбителя в наличии. В итоге на просторах Интернета были найдены две вариации схемы из одного и того же набора деталей. Обе схемы регулятора мощности проверены и работают идентично.

Две схемы простых регуляторов мощности на тиристоре

В оригинальной схеме вместо диодного моста использовались 226е диоды, я же поставил диодный мост КЦ402Б. Тиристор можно использовать любой имеющийся, смотрите только его характеристики, так как от них зависит максимально допустимая нагрузка и рабочее напряжение. В одном таком регуляторе мощности я использовал тиристор КУ202Н, а в другом, более мощный, Т122-25-6. Конденсатор можно брать до 470мкФ, а переменный резистор 5-10кОм. Постоянный резистор должен быть минимум МЛТ-2, он ощутимо греется в процессе работы регулятора мощности. Так что если Вы используете корпус для данного устройства, обращайте внимание, чтобы резистор не касался пластиковые его частей.

Данный регулятор мощности можно использовать как приставку для разных целей и устройств. Например, он же является простым регулятором яркости светильника и т.д.

Страницы:

best-chart.ru

Тиристорный регулятор напряжения: описание, назначение

Тиристорный регулятор напряжения – это устройство, предназначенное для регулирования частоты вращения электродвигателя. Регулировка происходит в результате изменения напряжения, которое подведено к статору двигателя, и смены угла открывания тиристоров. Этот способ управления электродвигателями называется фазовым управлением и является подвидом амплитудного управления.

Тиристорный регулятор напряжения конструктивно выполняется с замкнутой и с разомкнутой системами регулирования. Разомкнутая система не в состоянии обеспечить удовлетворительное качество процесса регулировки частоты вращения. Главное ее назначение – регулировка, направленная на получение необходимого режима работы двигателя в динамическом процессе. Тиристорный регулятор напряжения с замкнутой системой используют с обратной связью по скорости. Это обеспечивает жесткие характеристики двигателя в зоне низких частот вращения. тиристорный регулятор напряжения

Наиболее эффективно используется тиристорный регулятор напряжения при регулировании частоты вращения и момента в электродвигателях асинхронного типа с фазным якорем. Симметричная схема подключения обеспечивает незначительные потери от гармонических токов. Высокие величины потерь в электрических схемах с двумя или четырьмя тиристорами определены несимметричным напряжением в фазах привода. Использование тиристорных регуляторов позволяет управлять электроприводом не только в случае спуска, но и при подъеме груза. Правда снижение напряжения на статоре повлечет понижение и магнитного потока. Это явление при данном моменте вызовет прирост уровня тока потерь и, соответственно, увеличится нагрев. Габариты тиристорных регуляторов соизмеримы с габаритными размерами тиристорного преобразователя питания электродвигателя постоянного тока, у них одинаковая система фазового управления, что также искажает напряжение электросети. регулятор напряжения генератора

Работу регулятора можно сравнить с работой синхронного ключа, который расположен между источником и нагрузкой. Ключ находится в разомкнутом состоянии в первый полупериод и в замкнутым - во второй.

Тиристорный регулятор напряжения генератора применяется для стабилизации разности потенциалов машинных генераторов с повышенной частотой на заданном уровне в случае изменения величины и характера нагрузки. Использование регуляторов напряжения генераторов позволяет повысить качество управления, а также стабилизировать напряжение, что приводит к повышению стабильности технологии.цифровой регулятор напряжения

Существует еще один тип устройства - цифровой регулятор напряжения. Он строится по одноканальному принципу. Содержит вентильный преобразователь, датчик напряжения, нагрузку, прибор эталонного интервала, схему сравнения, устройство управления. Такой регулятор напряжения может использоваться для регулировки давления в вентиляционных системах, где есть зависимость от температуры.

fb.ru

ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ

   В радиолюбительской практике одним из важных инструментов является паяльник. Но со временем, у каждого паяльника, как правило жало выгорает и нам приходится его точить. Через какое то время эта процедура повторяется. Затем, еще раз и еще. Это происходит потому, что сплав олова с канифолью в постоянном контакте с медью при температуре ~200 градусов выгорает. В продаже сейчас очень много разнообразных паяльников, различных моделей и разной ценовой категорий. Да и жало на этих паяльниках латунное (или еще какое-нибудь), к которым припой не наносит вреда. Но не всем любителям канифольного дыма эти паяльники по душе в виду того, что они рассчитаны на точечную пайку. Многие (как и я например), предпочитают только медное жало и следят за его состоянием. Для продления срока службы этого, несомненно важного инструмента, радиолюбители разрабатывают и собирают различные регуляторы мощности для паяльника. Одной из таких схем тиристорных регуляторов, которую недавно, собрал для своего паяльника, хочу с вами поделиться.

 регулятора мощности на тиристоре

   Схема как вы видите, проста до предела! Печатной платы не нужно, все паяется на выводах тиристора, переменного резистора и розетки под нагрузку. Схема тиристорного регулятора мощности работает не только с паяльником, но и с любой другой нагрузкой. Например регулятор яркости люстры (ночника). В моем случае тиристор установлен на небольшой радиатор, что позволит подключать в нагрузку, довольно мощный источник потребления.

тиристор установлен на небольшой радиатор

   Вот так выглядит монтаж в моем варианте устройства. Правда, оно еще не закончено, в связи с отсутствием переменника нужного номинала. Но само устройство уже собрано, осталось припаять регулятор.

ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ПАЯЛЬНИКА

   Внешний вид самодельного регулятора мощности на тиристоре спереди.

ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ - ПЕРЕД

   Оно же с тыла…

ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ СВОИМИ РУКАМИ

   Проверка регулятора оуществляется визуально, с помощью обычной лампочки. Включаем в нагрузку и крутим переменный резистор. Если яркость уменьшается и прибавляется - значит все у нас, как говорится, тип-топ. Обычно в такие регуляторы ставят по питанию дроссель и конденсатор, для сглаживания и фильтрации помех, но в данном случае они не наблюдались.

   Форум по регуляторам мощности

   Обсудить статью ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ

radioskot.ru

Регулятор мощности и напряжения на тиристоре. Схема диммера на тиристоре.

регулятор мощности на тирристоре

Не удивляйтесь столь странной картинке в заголовке этой статьи. Она хорошо отражает то, о чем мы будем говорить.

Недавно мы рассмотрели в одной из статей диммеры (приборы плавной регулировки освещения), и один из читателей упрекнул нас в том, что мы допустили ошибку, утверждая о том, что экономия электроэнергии при помощи этих приборов сильно преувеличена. Как пример был приведён регулятор мощности на тиристоре, который экономит энергию.

Поскольку в статье о выключателях с регулятором яркости рассматривались и другие аспекты, мы решили её не править, а рассмотреть отдельно вопрос какова экономия энергии при помощи регулятора напряжения на тиристоре .

Схема регулятора и параметры регулировок

Для начала напомним, что диммеры с резисторами рассеивают часть энергии в тепло и ничего не экономят . Первые такие диммеры использовались в театрах, позже для этих целей стали использовать трансформаторы. Оба устройства, ввиду своих габаритов, неприменимы для бытовых целей.

Первые бытовые диммеры были также построены на резисторах, часть моделей до сих пор в продаже, и стоят недорого. Не все наши читатели эксперты в электротехнике, поэтому рассмотрим ситуацию на простом примере. Две одинаковые комнаты, лампа 50Вт и лампа 100Вт с диммером на резисторе. Здравый смысл говорит о том, что если лампу 100Вт прикрутить диммером до светимости 50Вт, на сопротивлении будет рассеиваться в тепло 50Вт. На самом деле нет. Зависимость яркости свечения от напряжения нелинейная , поэтому для снижения светимости на 45% нужно снизить напряжение на 15%. Потребляемая мощность при этом снизится на 21%. Графически в идеальном случае это выглядит так:

Зависимость мощности, светимости от напряжения

Фактически мы теперь имеем две комнаты. В одной светит лампа 50Вт и потребляет 50Вт, во второй светит лампа 55Вт (100 – 45), потребляя 79 Вт (100 – 21). Диммер с резистором при этом нагревается не за счет "сэкономленной мощности" в 21Вт, а за счет сложной зависимости 15% напряжения (фактически 33В плюс сопротивление резистора), и схемы устройства ( с учётом зашиты от перегрева на резисторе) такого диммера. Можно спорить про формулы и закон Ома до хрипоты, но факты упрямая вещь. Диммер на резисторе экономит не больше 3-5% энергии и нагревается всего лишь на несколько градусов выше температуры тела человека даже при длительной работе.

Теперь рассмотрим электронный регулятор мощности на тиристоре, и начнём с принципа действия. Ниже будет приведена схема диммера на тиристоре, но сначала ответим на вопрос, куда делся ток и мощность? Это график синусоиды (тока) на выходе диммера к лампе.

Принцип действия регулятрора напряжения на тиристоре

Чем больше мы «прикручиваем» диммер, тем больше время, когда тока нет – горизонтальные линии на графике синусоиды. Сама форма изменённой синусоиды это как раз значение напряжения, (тиристор работает при определённых значениях) и силы тока. Именно изменение напряжения и силы тока снижает яркость свечения лампы накаливания.

Теперь обещанная схема диммера на тиристоре:

Схема диммера на тиристоре

Как это работает?

  • R1 - это сопротивление, та самая ручка, которую мы крутим чтобы лампочка R2 светила меньше.
  • D1 – диодный мост. Его задача обеспечить выпрямление напряжения так, чтобы тиристор VS работал с каждой полуволной синусоиды. Сам тиристор имеет два положения – открыто и закрыто. Открывается он сигналом, и открыт, пока не изменится характеристика тока так, что он закроется. Это дверь для тока. Тиристор приоткрывает её так, чтобы в дверь пролезло столько тока, сколько считает нужным тиристор.
  • VD2 (динистор) - швейцар, который даёт сигнал тиристору на открытие двери. Перед этим он сам открывает свою, вторую дверь. Если посмотреть на схему, при двух открытых дверях линия заработает.

В схеме главный конденсатор С. Он начинает заряжаться сразу, как только мы включили свет через лампочку R2. Зарядившись, он командует динистору VD2, что пора открывать дверь и цепочка начинает работать. При этом конденсатор С разрядился и ждет, пока тринистор и динистор закроют двери, чтобы начать заряжаться снова и повторить цикл. Одинокий диод VD1 стоит на страже, на случай пробоя, то есть, не позволяя току течь в обратном направлении.

В принципе так и работает регулятор мощности на тиристоре – ограничивает параметры напряжения и тока, открывая и закрывая «дверь», по сути, производя отключения питания в течения цикла, когда потребления энергии нет. Так что, выходит, что регулятор напряжения на тиристоре, современный диммер, правда экономит много электроэнергии?

Мы повторимся, что не претендуем на Нобелевскую премию, напротив наша задача прямо противоположна. «Усложнять просто, сложно упрощать» (с)

Для начала поясним, что регулятор мощности и регулятор напряжения на тиристоре это почти одно и тоже, поэтому мы и рассматривали их как один прибор. Отличия есть, но о них ниже.

Начнём с достоинств этого регулятора и реальных преимуществ:

  • Плавный пуск осветительных приборов, что значительно продлевает срок службы, особенно ламп накаливания; Возможность регулирования яркости лампы, что позволяет управлять освещённостью помещения или поддерживать «дежурный» режим освещения в темное время суток;
  • Возможность управлять освещённостью, в том числе по таймеру, с пульта ДУ, или с одного диммера зонировать освещённость зон в одной комнате;
  • Возможность (для диммеров с памятью) оставить на ночь низкий уровень освещённости, чтобы спросонок не ослепляла яркая лампа.

Это действительно преимущества диммера перед обычным выключателем, о чём мы уже говорили. Теперь перейдем к главному достоинству регулятора мощности на тиристоре – прямой экономии электроэнергии и денег потребителя. Нам пришлось перелопатить приличное количество источников информации, чтобы установить значение заявленной характеристики, а именно процент экономии электроэнергии. Если у Вас найдётся время – повторите поиск сами (если мы Вам скажем границы этого значения, Вы нам просто можете не поверить).

Что такое скважинность и « с чем её едят»

Но перед тем как посчитать самим, вспомним слово «скважинность» в комментарии, который побудил нас разобраться в этом вопросе. Возможно, в нём кроется ключ к разгадке тайны экономии энергии?

Итак, регулятор напряжения на тиристоре изменяет сважинность в цепи, где он установлен. Скважинность – это отношение длительности пикового импульса (красная линия) к длительности цикла (зелёная линия).

Скважинность

Чем меньше это значение, тем меньше тока пропущено к нашей лампочке (мы говорим именно о регуляторе напряжения на тиристоре, хотя это важная характеристика любой импульсной системы). Важность этой характеристики для импульсных систем такова, что балансирование на предельно допустимых значениях (той же экономии) может приводить к сбоям и потери информации (для систем связи, например).

Но мы говорим об электрике, поэтому посмотрим, что даст предельное значение скважинности (это, кстати, безразмерная характеристика, своего рода процент «пропускной способности системы» в нашем примере с диммером). Рассмотрим нить накаливания. Вместо привычного режима работы она будет разогреваться и остывать, с заданными параметрами. Напомним, что с точки зрения нити накаливания её то включат, то выключат. Предельным значением скважинности станет визуально заметное мигание лампы. Обратим внимание, что при этом перегрузки нити накаливания не будет – «щадящий режим токов», а значит, нить не перегорит. Мы просто станем видеть мерцание. Одновременное изменение параметров тока сглаживает этот эффект с одной стороны, с другой стороны: чем «темнее» лампочка, тем менее заметен этот эффект.

Тем не менее, при недостатках в этом смысле важно главное – параметры тока в цепи меняются, и время от времени тока вообще «нет». А раз нет тока, нет и потребления.

Отлично – экономия есть!

Сколько экономит энергии диммер, если он её экономит?

Теперь давайте вернёмся к тому, сколько мы экономим на самом деле. Забудем о резисторах, рассеивании тепла и прочем. Обратим внимание на то, что у нас изменился регулятор, который умеет изменять параметры тока, не расходуя излишки на нагрев.

Но перед этим для тех, кто не стал искать в Сети информацию о том, сколько же процентов энергии экономит регулятор напряжения на тиристоре, то есть цифры, которые мы нашли. Только отнеситесь с пониманием!

  1. Рекордсмен – диммер ABB, который экономит (барабанная дробь) до 75% энергии. Информация откуда? Правильно – от продавца этих диммеров.
  2. Скромное второе место с экономией 60% занимает аналогичный прибор AEG. Данные конечно от продавца.
  3. Далее ещё несколько производителей с экономией энергии в интервале от 50 до 40%.
  4. Приз за скромность в этом забеге получает Schneider Electric с цифрой не менее 25%.

Так что мы имеем границы экономии энергии приборами разных производителей – от 25% до 75% . Согласитесь, учитывая надёжность брендов, к этим цифрам мы должны испытывать доверие, пиетет и уважение.

Но мы же не гонимся за премиями и лаврами, поэтому мы, с калькулятором, вернёмся к нашим двум комнатам, где две лампочки 50Вт и 100Вт, только заменим диммер с резистором, на регулятор мощности на тиристоре.

Изменилась схема диммера, теперь он на тиристоре, но нас интересует, как изменилась при этом физика процесса.

Напомним этот график. А также о том, что этот график нарисован с точки зрения лампочки, но не регулятора мощности, будь он даже на тиристоре.

Зависимость мощности от напряжения

По-прежнему, снижая мощность лампы 100Вт, мы выравниваем уровень освещённости в обеих комнатах.

Фактически в итоге мы имеем две комнаты. Две лампочки. В одной комнате 50 Вт и мощность 50 Вт, в другой лампа 100 Вт светит как лампа 50 Вт, потребляя мощность 79 Вт (100 – 21).

Если Вы заметили, мы смотрим на эту историю с точки зрения лампочки, которой «до лампочки», кто там регулирует напряжение. Поэтому полагаем, что большинство вдумчивых читателей уже поняли, какой предельный уровень экономии может быть достижим регулятором мощности на тиристоре, учитывая, что это график расчётно-идеальных условий без помех, паразитных наводок и не совсем чистых синусоид.

Заключение. Размер реальной экономии

Всё-таки будем упрямыми и вернёмся к тому, что диммер, прежде всего, изменяет освещённость в комнате. А значит, раз изменение освещенности основной фактор, от него и оттолкнёмся. Мы снова пригасим лампу до 50Вт. И посчитаем, сколько мы сможем (теоретически) сэкономить энергии в таких условиях, используя проверочный метод. Вернёмся к нашему многострадальному графику честных характеристик освещённости, добавив для разнообразия зависимость разных ламп накаливания для разных значений напряжения -

Зависимость освещенности от напряжения

Эта зависимость, как мы видим, практически линейная. (Это не совсем так, но мы рассматриваем идеальный случай). График приведён для того, чтобы нас не упрекали в использовании одного источника. Линейна-то она линейная, но и тут подвох. Снижение напряжения на 10% с 220 до 200В приводит к снижению освещённости в люксах со 155 до 110, а это 30%. Рассчитаем снижение светимости на 45% (85 люкс), что даст нам напряжение – 15% = 190В.

Фактически мы пришли к снижению потребляемой мощности на 23%.

Извините, если мы не объяснили последний абзац, это стандартная процедура проверки данных с другого конца, а многострадальный график для сравнения можно посмотреть выше.

В итоге исходные данные изменились немного. При снижении светимости на 45%, потребляемая мощность снизилась на 23%. Учитывая потери, которые имеет даже регулятор мощности на тиристоре (паспортные данные 3-5%), можно говорить о том, что предел экономии энергии такими приборами составляет НЕ БОЛЕЕ 20%.

Данная статья не направлена против этих полезных плавных регуляторов, поскольку любой прибор, сглаживающий пусковые токи полезен по умолчанию. Мы просто хотели развеять миф о том, что стоит поставить регулятор напряжения на тиристоре и у Вас наступит облегчение для кошелька. Мы уже писали о «приборах» для экономии энергии и повторимся, диммер – прибор для экономии энергии, потому что это выключатель.

И он действительно экономит деньги и энергию, когда Вы выключаете свет, ну или снижает немного сумму в квитанции от энергетиков. Примерно на 3-4%. Вы же не можете использовать диммер для утюга и СВЧ печи.

obelektrike.ru

Тиристорные регуляторы мощности - Статьи

Тиристорные регуляторы мощности являются одной из самых распространенных радиолюбительских конструкций, и в этом нет ничего удивительного. Ведь всем, кто когда-нибудь пользовался обычным 25 - 40 ваттным паяльником, способность его к перегреванию даже очень известна. Паяльник начинает дымить и шипеть, потом, достаточно скоро, облуженное жало выгорает, становится черным. Паять таким паяльником уже совсем невозможно.

И вот тут на помощь и приходит регулятор мощности, с помощью которого можно достаточно точно выставить температуру для пайки. Ориентироваться следует на то, чтобы при касании паяльником куска канифоли она дымила ну, так, средне, без шипения и брызг, не очень энергично. Ориентироваться следует на то, чтобы пайка получалась контурной, блестящей.

Конечно, современные паяльные станции оснащены паяльниками с термостабилизацией, цифровой индикацией и регулировкой температуры нагрева, но они слишком дороги по сравнению с обычным паяльником. Поэтому, при незначительных объемах паяльных работ, вполне можно обойтись обычным паяльником с тиристорным регулятором мощности. При этом качество пайки, может быть не сразу, получится отличным, - достигается практикой.

Другая область применения тиристорных регуляторов это управление яркостью светильников. Такие регуляторы продаются в магазинах электротоваров в виде обычных настенных выключателей с крутящейся ручкой. Но вот тут-то покупателя и подстерегает засада: современные энергосберегающие лампы (часто в литературе их называют компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)) просто не хотят работать с такими регуляторами.

Такой же непредсказуемый вариант получится и в случае регулирования яркости светодиодных ламп. Ну, не предназначены они для такой работы и все тут: выпрямительный мост с электролитическим конденсатором, расположенный внутри КЛЛ, просто не даст работать тиристору. Поэтому регулируемый «ночник» с таким регулятором можно создать только с использованием лампы накаливания.

Однако, здесь следует вспомнить про электронные трансформаторы, предназначенные для питания галогенных ламп, а в радиолюбительских конструкциях в самых разных целях. В этих трансформаторах после выпрямительного моста почему-то, видимо в целях экономии, или просто для уменьшения габаритов, не устанавливается электролитический конденсатор. Именно эта «экономия» позволяет регулировать яркость ламп с помощью тиристорных регуляторов.

Если напрячь фантазию, то можно найти еще немало областей, где требуется применение тиристорных регуляторов. Одна из таких областей это регулирование оборотов электроинструмента: дрелей, болгарок, шуроповертов, перфораторов и т.д. и т.п. Естественно, что тиристорные регуляторы находятся внутри инструментов, работающих от сети переменного тока.

Весь такой регулятор встроен в кнопку управления и представляет собой небольших размеров коробочку, вставляемую в рукоятку дрели. Степень нажатия на кнопку определяет частоту вращения патрона. В случае выхода из строя меняется вся коробочка сразу: при всей кажущейся простоте конструкции такой регулятор абсолютно не пригоден для ремонта.

В случае инструментов, работающих на постоянном токе от аккумуляторов, регулирование мощности производится с помощью транзисторов MOSFET методом широтно-импульсной модуляции. Частота ШИМ достигает нескольких килогерц, поэтому сквозь корпус шуроповерта можно услышать писк высокой частоты. Это пищат обмотки двигателя.

Но в этой статье будут рассмотрены только тиристорные регуляторы мощности. Поэтому, прежде, чем рассматривать схемы регуляторов, следует вспомнить, как же работает тиристор.

Чтобы не усложнять рассказ, не будем рассматривать тиристор в виде его четырехслойной p-n-p-n структуры, рисовать вольтамперную характеристику, а просто на словах опишем, как же он, тиристор, работает. Для начала в цепи постоянного тока, хотя в этих цепях тиристоры почти не применяются. Ведь выключить тиристор, работающий на постоянном токе достаточно сложно. Все равно, что коня на скаку остановить.

И все же большие токи и высокие напряжения тиристоров привлекают разработчиков различной, как правило, достаточно мощной аппаратуры постоянного тока. Для выключения тиристоров приходится идти на различные усложнения схем, ухищрения, но в целом результаты получаются положительными.

Обозначение тиристора на принципиальных схемах показано на рисунке 1.

ТиристорТиристор на схемах

Рисунок 1. Тиристор

Нетрудно заметить, что по своему обозначению на схемах, тиристор очень похож на обычный диод. Если разобраться, то он, тиристор, тоже обладает односторонней проводимостью, а следовательно, может выпрямлять переменный ток. Вот только делать это он будет лишь в том случае, когда на управляющий электрод подано относительно катода положительное напряжение, как показано на рисунке 2. По старой терминологии тиристор иногда называли управляемым диодом. Покуда не подан управляющий импульс, тиристор закрыт в любом направлении.

Подключение тиристора

Рисунок 2. 

Как включить светодиод

Здесь все очень просто. К источнику постоянного напряжения 9В (можно использовать батарейку «Крона») через тиристор Vsx подключен светодиод HL1 с ограничительным резистором R3. С помощью кнопки SB1 напряжение с делителя R1, R2 может быть подано на управляющий электрод тиристора, и тогда тиристор откроется, светодиод начинает светиться.

Если теперь отпустить кнопку, перестать ее удерживать в нажатом состоянии, то светодиод должен продолжать светиться. Такое кратковременное нажатие на кнопку можно назвать импульсным. Повторное и даже многократное нажатие этой кнопки ничего не изменит: светодиод не погаснет, но и не станет светить ярче или тусклее.

Нажали – отпустили, а тиристор остался в открытом состоянии. Причем, это состояние является устойчивым: тиристор будет открыт до тех пор, пока из этого состояния его не выведут внешние воздействия. Такое поведение схемы говорит об исправном состоянии тиристора, его пригодности для работы в разрабатываемом или ремонтируемом устройстве.

Маленькое замечание

Но из этого правила часто случаются исключения: кнопку нажали, светодиод зажегся, а когда кнопку отпустили, то погас, как, ни в чем не бывало. И в чем же тут подвох, что сделали не так? Может кнопку нажимали недостаточно долго или не очень фанатично? Нет, все было сделано достаточно добросовестно. Просто ток через светодиод оказался меньше, чем ток удержания тиристора.

Чтобы описанный опыт прошел удачно, надо просто заменить светодиод лампой накаливания, тогда ток станет больше, либо подобрать тиристор с меньшим током удержания. Этот параметр у тиристоров имеет значительный разброс, иногда даже приходится тиристор для конкретной схемы подбирать. Причем одной марки, с одной буквой и из одной коробки. Несколько лучше с этим током у импортных тиристоров, которым в последнее время отдается предпочтение: и купить проще, и параметры лучше.

Как закрыть тиристор

Никакие сигналы, поданные на управляющий электрод, закрыть тиристор и погасить светодиод не смогут: управляющий электрод может только включить тиристор. Существуют, конечно, запираемые тиристоры, но их назначение несколько иное, чем банальные регуляторы мощности или простые выключатели. Обычный тиристор можно выключить лишь только прервав ток через участок анод – катод.

Сделать это можно, как минимум, тремя способами. Во-первых, тупо отключить всю схему от батарейки. Вспоминаем рисунок 2. Естественно, что светодиод погаснет. Но при повторном подключении он сам по себе не включится, поскольку тиристор остался в закрытом состоянии. Это состояние также является устойчивым. И вывести его из этого состояния, Зажечь свет, поможет только нажатие кнопки SB1.

Второй способ прервать ток через тиристор это просто взять и замкнуть выводы катода и анода проволочной перемычкой. При этом весь ток нагрузки, в нашем случае это всего - лишь светодиод, потечет через перемычку, а ток через тиристор будет равен нулю. После того, как перемычка будет убрана, тиристор закроется, и светодиод погаснет. При опытах с подобными схемами в качестве перемычки чаще всего используется пинцет.

Предположим, что вместо светодиода в этой схеме будет достаточно мощная нагревательная спираль с большой тепловой инерцией. Тогда получается практически готовый регулятор мощности. Если коммутировать тиристор таким образом, что на 5 секунд спираль включена и столько же времени выключена, то в спирали выделяется 50-ти процентная мощность. Если же за время этого десятисекундного цикла включение производится лишь на 1 секунду, то совершенно очевидно, что спираль выделит только 10% тепла от своей мощности.

Примерно с такими временными циклами, измеряемыми в секундах, работает регулировка мощности в микроволновой печи. Просто с помощью реле включается и выключается ВЧ излучение. Тиристорные регуляторы работают на частоте питающей сети, где время измеряется уже миллисекундами.

Третий способ выключения тиристора

Состоит в том, чтобы до нуля уменьшить напряжение питания нагрузки, а то и вовсе изменить полярность питающего напряжения на противоположную. Именно такая ситуация получается при питании тиристорных схем переменным синусоидальным током.

При переходе синусоиды через нуль, она меняет знак на противоположный, поэтому ток через тиристор становится меньше тока удержания, а затем и вовсе равным нулю. Таким образом, проблема выключения тиристора решается как бы сама собой.

Тиристорные регуляторы мощности. Фазовое регулирование

Итак, дело осталось за малым. Чтобы получилось фазовое регулирование, надо просто в определенное время подать управляющий импульс. Другими словами импульс должен иметь определенную фазу: чем ближе он будет расположен к концу полупериода переменного напряжения, тем меньшая амплитуда напряжения окажется на нагрузке. Фазовый способ регулирования показан на рисунке 3.

Фазовое регулирование

Рисунок 3. Фазовое регулирование

В верхнем фрагменте картинки управляющий импульс подается почти в самом начале полупериода синусоиды, фаза управляющего сигнала близка к нулю. На рисунке это время t1, поэтому тиристор открывается почти в начале полупериода, а в нагрузке выделяется мощность близкая к максимальной (если бы в цепи не было тиристоров, мощность была бы максимальной).

Сами управляющие сигналы на этом рисунке не показаны. В идеальном варианте они представляют собой короткие положительные относительно катода импульсы, поданные в определенной фазе на управляющий электрод. В простейших схемах это может быть линейно нарастающее напряжение, получаемое при заряде конденсатора. Об этом будет рассказано несколько ниже.

На среднем графике управляющий импульс подается в средине полупериода, что соответствует фазовому углу Π/2 или моменту времени t2, поэтому в нагрузке выделяется лишь половина максимальной мощности.

На нижнем графике открывающие импульсы подаются очень близко к окончанию полупериода, тиристор открывается почти перед тем, как ему предстоит закрыться, по графику это время обозначено как t3, соответственно мощность в нагрузке выделяется незначительная.

Схемы включения тиристоров

После краткого рассмотрения принципа работы тиристоров, наверное, можно привестинесколько схем регуляторов мощности. Нового здесь ничего не изобретено, все можно найти в сети Интернет или в старых радиотехнических журналах. Просто в статье приводится краткий обзор и описание работы схем тиристорных регуляторов. При описании работы схем будет обращаться внимание на то, каким образом используются тиристоры, какие существуют схемы включения тиристоров.

Как было сказано в самом начале статьи, тиристор выпрямляет переменное напряжение как обычный диод. Получается однополупериодное выпрямление. Когда-то именно так, через диод, включались лампы накаливания на лестничных клетках: света совсем чуть, в глазах рябит, но зато лампы перегорают очень редко. То же самое получится, если светорегулятор выполнить на одном тиристоре, только появляется еще возможность регулирования уже и так незначительной яркости.

Поэтому регуляторы мощности управляют обоими полупериодами сетевого напряжения. Для этого применяется встречно – параллельное включение тиристоров, симисторы или включение тиристора в диагональ выпрямительного моста.

Для наглядности этого утверждения далее будут рассмотрены несколько схем тиристорных регуляторов мощности. Иногда их называют регуляторами напряжения, и какое название вернее, решить трудно, ведь вместе с регулированием напряжения регулируется и мощность.

Простейший тиристорный регулятор

Он предназначен для регулирования мощности паяльника. Его схема показана на рисунке 4.

Схема простейшего тиристорного регулятора мощности

Рисунок 4. Схема простейшего тиристорного регулятора мощности

Регулировать мощность паяльника, начиная от нуля, нет никакого смысла. Поэтому можно ограничиться регулированием только одного полупериода сетевого напряжения, в данном случае положительного. Отрицательный полупериод проходит без изменений через диод VD1 сразу на паяльник, что обеспечивает его половинную мощность.

Положительный полупериод проходит через тиристор VS1, позволяющий осуществлять регулирование. Цепь управления тиристором предельно проста. Это резисторы R1, R2 и конденсатор C1. Конденсатор заряжается по цепи: верхний провод схемы, R1, R2 и конденсатор C1, нагрузка, нижний провод схемы.

К плюсовому выводу конденсатора подключен управляющий электрод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, последний открывается, пропуская в нагрузку положительный полупериод напряжения, вернее его часть. Конденсатор C1 при этом, естественно, разряжается, тем самым подготавливаясь к следующему циклу.

Скорость заряда конденсатора регулируется с помощью переменного резистора R1. Чем быстрее конденсатор зарядится до напряжения открывания тиристора, тем раньше тиристор откроется, тем большая часть положительного полупериода напряжения поступит в нагрузку.

Схема простая, надежная, для паяльника вполне подходит, хотя регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Очень похожая схема показана на рисунке 5.

Тиристорный регулятор мощности

Рисунок 5. Тиристорный регулятор мощности

Она несколько сложней предыдущей, но позволяет осуществлять регулировку более плавно и точно, благодаря тому, что схема формирования управляющих импульсов собрана на двухбазовом транзисторе КТ117. Этот транзистор предназначен для создания генераторов импульсов. Больше, кажется, ни на что другое не способен. Подобная схема используется во многих регуляторах мощности, а также в импульсных блоках питания в качестве формирователя запускающего импульса.

Как только напряжение на конденсаторе C1 достигает порога срабатывания транзистора, последний открывается и на выводе Б1 появляется положительный импульс, открывающий тиристор VS1. Резистором R1 можно регулировать скорость заряда конденсатора.

Чем быстрее зарядится конденсатор, тем раньше появится открывающий импульс, тем большее напряжение поступит в нагрузку. Вторая полуволна сетевого напряжения проходит в нагрузку через диод VD3 без изменений. Для питания схемы формирователя управляющих импульсов используется выпрямитель VD2, R5, стабилитрон VD1.

Тут можно спросить, а когда же откроется транзистор, каков же порог срабатывания? Открывание транзистора происходит в тот момент, когда напряжение на его эмиттере Э превысит напряжение на базе Б1. Базы Б1 и Б2 не равноценны, если их поменять местами, то генератор не заработает.

На рисунке 6 показана схема, позволяющая регулировать оба полупериода напряжения.

Светорегулятор

Рисунок 6. 

Схема представляет собой светорегулятор. Сетевое напряжение выпрямляется мостом VD1-VD4, после которого пульсирующее напряжение подается на лампу EL1, тиристор VS1, а через резисторы R3, R4 на стабилитроны VD5, VD6, от которых питается схема управления. Использование в схеме выпрямительного моста позволяет осуществить регулирование положительного и отрицательного полупериодов с использованием всего одного тиристора.

Схема управления выполнена также на двухбазовом транзисторе КТ117А. Скорость заряда времязадающего конденсатора C2 изменяется резистором R6 отчего меняется фаза управляющего тиристором сигнала.

По поводу этой схемы можно сделать небольшое замечание: ток в нагрузке состоит лишь из положительных полупериодов сети, полученных после мостового выпрямителя. Если требуется в нагрузке получить положительную и отрицательную части синусоиды, достаточно, ничего не меняя в схеме, включить нагрузку сразу после предохранителя. На место нагрузки следует просто установить перемычку. Такая схема показана на рисунке 7.

Схема тиристорного регулятора мощности

Рисунок 7. Схема тиристорного регулятора мощности

Транзистор КТ117 изобретение советской электронной промышленности и зарубежных аналогов не имеет, но при необходимости может быть собран из двух транзисторов по схеме, показанной на рисунке 8. Вдруг кто-то возьмется собирать подобную схему, где такой транзистор взять?

Аналог КТ117

Рисунок 8.

В схемах, показанных на рисунках 6 и 7, тиристор используется в сочетании с диодным мостом. Такое включение дает возможность с помощью одного тиристора управлять обоими полупериодами переменного напряжения. Но вместе с тем появляются 4 дополнительных диода, что в целом увеличивает габариты конструкции.

www.alprof.info

СХЕМА ТИРИСТОРНОГО РЕГУЛЯТОРА

   Столкнулся с проблемой выгорания жала паяльника, а жало выгорает действительно сильно, если работать с паяльником более часа подряд, да и не удобно каждые минут пять выключать включать, чтобы подостыл. Паяльник у меня русский, на 25 ватт. Решено было сделать тиристорный регулятор для паяльника по принципиальной схеме, показанной ниже.

СХЕМА ТИРИСТОРНОГО РЕГУЛЯТОРА

   Для корпуса взял коробку установочную за 21 рубль - и цвет хорош, и размер.

Для корпуса взял коробку установочную

   Купил розетку простую за 22 рубля. Прикрутил ее на корпус болтами, залил клеем крышку для прочности силиконовым, чтобы не лопнула под силами дерганий туда-сюда, если что.

РОЗЕТКА ДЛЯ ТИРИСТОРНОГО РЕГУЛЯТОРА

   Собрал печатную плату на кусочке текстолита, диодный мост на диодах КД на 400 вольт 4 ампера, сам тиристор закрепил на половинке ВЧ каркаса от контурной катушки лампового ТВ (на всякий случай, для охлаждения).

Простая электросхема тиристорного регулятора напряжения

   Регулятор взял что был в наличии - на 220 ком, меньше не было подходящего, но лучше на 100к ставить, для того, что бы регулировка происходила по всей оси вращения, а так у меня только порядка половины используется. Резистор который с регулятором - на 2 ватта.

ТИРИСТОРНый РЕГУЛЯТОР

   Вся схема тиристорного регулятора напряжения испытывалась на лампе мощностью 40 ватт в течение 30 минут. Выключил, потрогал все детали, ничего абсолютно не нагрелось. Припаял нормальную сетевую вилочку и собрал окончательно в корпус. Итог – хороший и простой регулятор! Компактный и красивый, работает так как и хотел. С уважением, тов. redmoon. 

el-shema.ru


Каталог товаров
    .