Якщо в житлі є газопостачання, готувати їжу на газовій плиті зручніше, а опалення газовим котлом зазвичай дешевше за електричний варіант. Але за відсутності газу оптимізація споживання електроенергії стає дуже важливим завданням. Для її вирішення треба споживати рівно стільки електричної енергії, скільки потрібно. А для цього буде потрібно оптимальне керування побутовими електроприладами та освітленням. Багато електроплити, електрообігрівачі, вентилятори і т.д. забезпечені вбудованими регуляторами.
Але технічні можливості системи керування електрообладнанням коштують чималих грошей. І з цієї причини найчастіше купуються недорогі електроприлади із найпростішими регуляторами. Далі ми розповімо читачам про пристрої, використання яких дасть не тільки економію електроенергії, але й зробить багато електроприладів зручнішими. Ці пристрої – регулятори потужності. Їх призначення – регулювання середнього значення напруги на навантаженні.
Найпростіше купити димер
Вони зменшують його величину, відповідно, і споживану потужність. За законами Джоуля-Ленца та Ома для електричного кола. Ефективне регулювання потужності навантаження забезпечує спеціальні технічні рішення. А будь-яка схема регулятора потужності містить напівпровідниковий комутатор. Хто бажає якнайшвидше отримати можливість гнучкого керування своїми електроприладами, може легко купити простий регулятор потужності. Ним є димер. Різноманітні моделі цього пристрою продаються у мережах.
Дуже зручний такий регулятор на дачі. Він буде чудовим доповненням до маленького окропу або одно-, двоконфорочної електроплитки. Тепер у ході приготування їжі не буде підгоряння та занадто сильного кипіння. Купуючи регулятор потужності, обов'язково переконайтеся у його відповідності до вирішуваних завдань. Він повинен бути потужнішим за кероване електроустаткування. Більшість моделей диммерів розраховано обслуговування квартирного освітлення. Тому вони в основному регулюють потужність до 300 Вт.
Не знайшов у магазині – зроби сам
Щоб придбати потужнішу модель, доведеться пошукати її в торгових мережах. Альтернативне рішення – перегляд схем регуляторів потужності, виготовлення своїми руками обраної моделі. Щоб допомогти нашим читачам вибрати оптимальну схему, докладніше опишемо головні особливості цих пристроїв. Регулятор на напівпровідниковому ключі може бути виконаний на
- біполярному транзисторі;
- польовому транзисторі;
- тиристорі;
- симетричному тиристорі (симісторі, тріаку).
Регулятор потужності, схема якого містить будь-який із перерахованих напівпровідникових ключів, завжди перебуває в одному з двох станів. Він або максимально обмежує струм (відключає навантаження), або майже не чинить опору (підключає навантаження). При спрацьовуванні опір переходів напівпровідникових приладів швидко змінюється за величиною. Кожному його значення відповідає певна електрична потужність. Вона виділяється як тепло і називається динамічних втрат. Чим швидше спрацьовує прилад (відключає або підключає навантаження), тим менші динамічні втрати.
Найбільш швидкодіючими ключами є транзистори. Але вони і включаються і вимикаються за будь-якої ненульової величини напруги. Якщо ці процеси відбуваються поблизу його амплітудного значення, динамічні втрати будуть максимально більшими. Звичайний тиристорний ключ відрізняється тим, що вимикається без сигналу керуючого при переході струму навантаження через нуль. Хоча його включення відбувається за тієї ж амплітуди змінної напруги, що й у транзисторів.
Вибери тріак
З цієї причини схема тиристора, а особливо симісторного регулятора потужності виходить більш простою, економічною та надійною. Особливо якщо він швидко вмикається. У регулятора потужності на симісторі крім нього немає більше напівпровідникових приладів, якими тече струм навантаження. А у регуляторів з рештою ключів такими приладами обов'язково будуть випрямні діоди, у тому числі вбудовані. Тому рекомендуємо зупинитися на симісторах - схеми з ними є в багатьох довідниках, популярних журналах, а отже, і в інтернеті. Їх легко знайти та вибрати щось прийнятне.
Перший регулятор потужності на симісторі КУ208Г використовується вже багато років, починаючи з 80-х років минулого століття.
Сучасні симістори в регуляторах
Застарілий дизайн КУ208 не завжди зручний для розміщення в корпусі регулятора. Нова модель BT136 600E, у якої параметри включення та регулювання приблизно такі самі, дозволить зібрати компактніший симісторний регулятор потужності. З цією моделлю через компактність виходить значно більше варіантів конструкції, з яких можна вибирати.
Якщо самостійно виготовляється регулятор потужності, схема якого взята з будь-якого джерела, обов'язково порівняйте максимальні струми використовуваного ключа та навантаження. З цією метою розділіть паспортну потужність навантаження на 220. Для надійної роботи регулятора потужності на симісторі і не тільки отримане значення струму має становити 0,7 від номінального значення ключа, що використовується у схемі. Тому для багатьох побутових електроприладів КУ208Г виявиться слабким. Але його можна замінити потужнішим, наприклад ВТА 12.
Цей ключ зі своїми 12 амперами зможе надійно регулювати навантаження до 1848 Вт з нетривалим збільшенням до 2000 Вт. Зібраний регулятор потужності на симісторі цієї моделі, наприклад, можна застосувати для керування електричним чайником. Один із таких варіантів показаний далі.
При виборі схеми регулятора потужності
- колекторного двигуна постійного струму,
- універсальних (теж колекторних) двигунів,
- придатного для керування електродвигуна в будь-якому електрообладнанні,
рекомендуємо звернути увагу на безпеку керування. Вона забезпечується гальванічною розв'язкою у схемі регулятора. Ключ надійно розв'язується від елемента, що управляє, до якого торкається користувач. Для цього застосовуються схемотехнічні рішення із трансформаторами, а також оптронні електронні прилади. Приклади таких схем показані далі. У цих схемах керуючий елемент є частиною контролера.
Ефективний, надійний та безпечний регулятор потужності додасть багатьом вашим електроприладам нові споживчі властивості. За вами залишається правильний вибір пристрою при покупці або виготовлення їх без помилок своїми руками за вибраною схемою.
Напівпровідниковий прилад, що має 5 p-n переходів і здатний пропускати струм у прямому та зворотному напрямках, називається симистором. Через нездатність роботи на високих частотах змінного струму, високу чутливість до електромагнітних перешкод і значне тепловиділення при комутації великих навантажень, в даний час широкого застосування в потужних промислових установках вони не мають.
Там їх успішно замінюють схеми на тиристорах і IGBT-транзисторах. Але компактні розміри приладу та його довговічність у поєднанні з невисокою вартістю та простотою схеми керування дозволили знайти їм застосування у сферах, де зазначені вище недоліки не мають суттєвого значення.
Сьогодні схеми на симісторах можна знайти в багатьох побутових приладах від фена до пилососа, ручному електроінструменті та електронагрівальних пристроях – там, де потрібне плавне регулювання потужності.
Принцип роботи
Регулятор потужності на симісторі працює подібно до електронного ключа, періодично відкриваючись і закриваючись, з частотою, заданою схемою управління. При відмиканні симистор пропускає частину напівхвилі напруги, а значить споживач отримує тільки частину номінальної потужності.
Робимо своїми руками
На сьогоднішній день асортимент симісторних регуляторів у продажу не надто великий.І хоча ціни на такі пристрої невеликі, часто вони не відповідають вимогам споживача. З цієї причини розглянемо кілька основних схем регуляторів, їх призначення та елементну базу, що використовується.
Схема приладу
Найпростіший варіант схеми, розрахований на будь-яке навантаження.Використовуються традиційні електронні компоненти, принцип управління фазово-імпульсний.
Основні компоненти:
- симистор VD4, 10 А, 400 В;
- диністор VD3, поріг відкривання 32;
- потенціометр R2.
Струм, що протікає через потенціометр R2 і опір R3, кожній напівхвильовій заряджає конденсатор С1.Коли на обкладках конденсатора напруга досягне 32 В, відкриття диністора VD3 і С1 почне розряджатися через R4 і VD3 на керуючий висновок симістора VD4, який відкриється для проходження струму на навантаження.
Тривалість відкриття регулюється підбором порогової напруги VD3 (величина постійна) та опором R2. Потужність у навантаженні прямо пропорційна величині опору потенціометра R2.
Додатковий ланцюг з діодів VD1 і VD2 та опору R1 є необов'язковим і служить для забезпечення плавності та точності регулювання вихідної потужності. Обмеження струму, що протікає через VD3, виконує резистор R4. Цим досягається необхідна відкриття VD4 тривалість імпульсу. Запобіжник Пр.1 захищає схему від струмів короткого замикання.
Відмінною особливістю схеми є те, що диністор відкривається на однаковий кут у кожній напівхвилі напруги. Внаслідок цього не відбувається випрямлення струму і стає можливим підключення індуктивного навантаження, наприклад, трансформатора.
Підбирати симістори слід за величиною навантаження, виходячи з розрахунку 1 А = 200 Вт.
Використовувані елементи:
- Діністор DB3;
- Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 або інші, необхідного номіналу струму 4-12А.
- Діоди VD1, VD2 типу 1N4007;
- Опір R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенціометр R2 100 кОм;
- С1 0,47 мкФ (робоча напруга від 250 В).
Зазначимо, що схема є найпоширенішою, із невеликими варіаціями.Наприклад, диністор може бути замінений на діодний міст або може бути встановлена помехоподавляющая RC ланцюжок паралельно симистору.
Більш сучасною є схема з керуванням симістора від мікроконтролера – PIC, AVR чи інші.Така схема забезпечує більш точне регулювання напруги і струму в ланцюзі навантаження, але є складнішою в реалізації.
Схема симісторного регулятора потужності Складання
Складання регулятора потужності необхідно проводити в наступній послідовності:
- Визначити параметри приладу, на який буде працювати пристрій, що розробляється.До параметрів відносяться: кількість фаз (1 або 3), необхідність точного регулювання вихідної потужності, вхідна напруга у вольтах та номінальний струм в амперах.
- Вибрати тип пристрою (аналоговий або цифровий), зробити вибір елементів за потужністю навантаження.Можна перевірити своє рішення в одній із програм для моделювання електричних кіл – Electronics Workbench, CircuitMaker або їх онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims або будь-який інший на ваш вибір.
- Розрахувати тепловиділення за такою формулою: падіння напруги на симисторі (близько 2) помножити на номінальний струм в амперах. Точні значення падіння напруги у відкритому стані та номінальний пропускається струм зазначені в характеристиках симістора. Отримуємо розсіювану потужність у ватах. Підібрати за розрахованою потужністю радіатор.
- Купити необхідні електронні компоненти, радіатор та друкованій платі.
- Здійснити розведення контактних доріжок на платі та підготувати майданчики для встановлення елементів.Передбачити кріплення на платі для симістора та радіатора.
- Встановити елементи на плату за допомогою паяння.Якщо немає можливості підготувати друковану плату, можна використовувати для з'єднання компонентів навісний монтаж, використовуючи короткі дроти. При складанні особливу увагу приділити полярності підключення діодів та симистора. Якщо на них немає маркування висновків, то чи «аркашки».
- Перевірити зібрану схему мультиметром у режимі опору.Отриманий виріб повинен відповідати первісному проекту.
- Надійно закріпити симистор на радіаторі.Між симістором і радіатором не забути прокласти ізолюючу теплопередавальну прокладку. Скріплюючий гвинт надійно заізолювати.
- Розмістити зібрану схемуу пластиковий корпус.
- Згадати, що на висновках елементівє небезпечна напруга.
- Викрутити потенціометр на мінімум і здійснити пробне включення.Виміряти напругу мультиметром на виході регулятора. Плавно повертаючи ручку потенціометра слідкувати за зміною напруги на виході.
- Якщо результат влаштовує, можна підключати навантаження до виходу регулятора.В іншому випадку необхідно провести регулювання потужності.
Симісторний радіатор потужності Регулювання потужності
За регулювання потужності відповідає потенціометр, через який заряджається конденсатор та розрядний ланцюг конденсатора. При незадовільних параметрах вихідної потужності слід підбирати номінал опору в розрядному ланцюзі та, при малому діапазоні регулювання потужності, номінал потенціометра.
- продовжити термін служби лампи, регулювати освітлення або температуру паяльникадопоможе простий та недорогий регулятор на симісторах.
- вибирайте тип схеми та параметри компонентівза запланованим навантаженням.
- ретельно пропрацюйтесхемні рішення.
- будьте уважні при складанні схеми, дотримуйтесь полярності напівпровідникових компонентів.
- не забувайте, що електричний струм є у всіх елементах схемиі він смертельно небезпечний для людини.
Всіх вітаю, хто заглянув на вогник. Мова в огляді піде, як ви напевно вже здогадалися, про дуже корисний регулятор потужності/діммер, розрахований на 2000W і що дозволяє регулювати вихідну потужність всіляких пристроїв. Перехідник дуже корисний у побуті, має масу застосувань, тому хтось зацікавився, милості прошу під кат…
Upd, додав пару тестів з більшим навантаженням
Загальний вигляд:
Короткі ТТХ:
- Максимальна потужність – 2000W
- Напруга живлення – 50-220V
- Корпус – ні
- Розміри - 52мм * 50мм * 30мм
- Вага – 41г
Габарити:
Регулятор потужності/дімер поставляється в стандартному пакетику і має невеликі габарити. Ось порівняння з тисячною банкнотою та коробкою сірників: 
Зовнішній вигляд:
Регулятор має лише один робочий орган, що дозволяє змінювати вихідну потужність більше або менше: 
Кількість деталей невелика, пайка хороша, флюс відмитий: 
Для підключення до мережі/приладів, на платі розпаяний клемник із захисними бортами: 
По підключенню все просто: дві ліві клеми (IN) для підключення до мережі 220V, дві праві (OUT) для підключення навантаження.
На жаль, якого корпусу пристрій не має, тому при експлуатації в такому вигляді будьте обережні!
Тестування:
Як приклад спробуємо регулювати потужність паяльника ЕПЦН-40, потужністю 40W: 
Контролювати параметри будемо саморобним ватметром: 
У номінальному режимі паяльник споживає близько 39W: 
Мінімально-можлива потужність із цим регулятором склала 10W: 
Максимально-можлива потужність через регулятор – 38W: 
Різницю в 1-2W можна скостити на втрати у додаткових дротах та різному вхідному напрузі, тобто. при положенні регулятора MAX, вихідна потужність майже нічим не обмежується.
Багато хто запитає, мовляв, навіщо змінювати потужність паяльника. Відповім – для мінімізації вигоряння жала. При набагато менших розмірах жала або великих потужностях паяльника, при тривалому знаходженні його в режимі «очікування», жало «вигоряє». Якщо постійно вимикати живлення паяльника, необхідно чекати кілька хвилин, щоб він знову нагрівся до потрібної температури. Погодьтеся – не дуже зручно. Даний регулятор, у свою чергу, лише трохи знижує температуру і для того, щоб при необхідності довести параметри паяльника до номінальних, знадобиться набагато менше часу, аніж за повного нагрівання. При цьому знос жала невеликий, розігрівається до номінальної температури за півхвилини. На фото нижче встановлено потужність близько 30W: 
На прохання читачів додаю невеликий тест з більш потужним навантаженням, яким виступає термофен KLT-3A. Саморобний ватметр включив на вихід регулятора.
При навантаженні 700W (повзунок регуляторів MAX), радіатор симістора теплий, за 5 хвилин нагрівся до 35°С: 
У такому режимі може працювати тривалий час. У другому режимі термофена (повзунок регуляторів MAX), за хвилину температура досягла 50°С. Потужність при цьому склала близько 1350W: 
При такій потужності даного радіатора недостатньо для тривалої роботи, необхідно прикрутити більш масивний радіатор або активне охолодження (кулер). На мій погляд, до 800-900W можна використовувати регулятор «як є», при більших потужностях та тривалих режимах роботи необхідно доопрацювати охолодження!
Ще кілька прикладів, регулятор виставлений у середнє положення: 
Трохи більше за середнє: 
Дуже поширені застосування регулятора:
- Зміна оборотів колекторних двигунів:
Підійде як бюджетний регулятор для більшості електроінструменту (УШМ/болгарки, дрилі, перфоратори, рубанки, шліфувальні машини). Дуже зручна віша для моделей, що не мають вбудованого регулятора оборотів або систем плавного пуску, наприклад, тих самих бюджетних болгарок з номінальними оборотами шпинделя 11000 об/хв. Єдине, що необхідно пам'ятати - зі зниженням потужності, падає і крутний момент на валу, плюс система охолодження розрахована під номінальні обороти і не буде охолоджувати належним чином при знижених оборотах. Є ризик спалити інструмент від перегріву
- Регулювання потужності ламп освітлення – незамінна річ, коли вимкнення якоїсь групи ламп неприйнятне. Регулятор дозволяє плавно змінювати яскравість свічення у потрібному місці
- Регулювання потужності нагрівальних приладів: ТЕНи, паяльники
Разом, регулятор придатний, радіатор практично не гріється на невеликих потужностях (до 800-900W), при більших потужностях бажано доопрацювати охолодження та доріжки на платі. регулятор дешевий, рекомендується до придбання.
Товар надано для написання огляду магазином. Огляд опубліковано відповідно до п.18 Правил сайту.
Планую купити +78 Додати в обране Огляд сподобався +54 +103Застосування сучасної схемотехніки з використанням простих оригінальних рішень на традиційній елементній базі та нових малогабаритних мікросхемах дозволяє виготовити компактні та зручні в експлуатації регулятори великої потужності. У цій статті описано декілька простих конструкцій регуляторів потужності навантаження до 5 кВт, які легко виготовити з доступних деталей.
Електронні регулятори потужності
навантаження в даний час широко використовуються в промисловості та побуті дляплавного регулювання швидкості обертання електродвигунів, температури нагрівальних приладів, інтенсивності освітлення приміщень електричними лампами, встановлення необхідного зварювального струму, регулювання зарядного струму акумуляторних батарей і т.п. Раніше для цього використовувалися громіздкі трансформатори та автотрансформатори зі ступінчастим або плавним перемиканням витків їх обмоток, що працюють на навантаження. Електронні регулятори компактніші, зручніші в експлуатації і мають малу вагу при значно більшій потужності. В основному, виконавчими елементами електронних регуляторів потужності змінного струму є: тиристор, симистор і оптотиристор, керування останнім здійснюється через вбудовану в нього оптопару, що усуває гальванічну зв'язок між схемою управління та електромережею живлення.Регулювання потужності цими елементами засноване на зміні фази включення симистора в кожній напівхвилі напругою синусоїдальної схемою управління. В результаті цього на навантаженні форма напруги є «обрізання» напівхвиль синусоїди з крутими фронтами (рис.1).
При цьому форма напруги на самому регуляторі потужності має вигляд, що показаний на рис.2. Така форма сигналу має широкий спектр гармонік, які, поширюючись електропроводкою, можуть створювати перешкоди електронним пристроям: телевізорам, комп'ютерам, звуковідтворювальній апаратурі і т.п. У зв'язку з цим на мережевих входах таких регуляторів потужності встановлюються RC або RLC-фільтри.
Рис.1
На практиці всі електронні побутові пристрої і комп'ютери, що випускаються зараз, мають свої вбудовані мережеві фільтри, завдяки яким перешкоди регуляторів потужності можуть не впливати на роботу зазначених електронних пристроїв. Автором перевірялися різні регулятори потужності без власних мережевих фільтрів у кімнатах, де встановлені телевізор, ком-
Рис.2
П'ютер, приймач FM і DVD-програвач з УМЗЧ Впливу перешкод на цю апаратуру не спостерігалося, але це не означає, що фільтри взагалі не потрібні. Ці регулятори потужності можуть створювати перешкоди для електронної апаратури сусідів по під'їзду. Практичні дослідження поширення перешкод електропроводкою в сусідніх кімнатах за допомогою осцилографа показали, що при регулюванні потужності навантаження до 2 кВт достатньо RC-фільтра, що підтверджується схемами промислових виробів. Для регуляторів більшої потужності необхідно після RC-фільтра підключити LC-фільтр,
Рис.3
Рис.4
Принципова схема мережевого фільтра промислового регулятора потужності до 4 кВт типу РТ-4 УХЛ4.2 220В-1 Р30 показана на рис.3,
монтаж регулятора – на рис.4. Кожна котушка містить 90 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 1,5 мм, намотаного в два шари на каркасі, всередині якого розміщений феритовий сердечник з проникністю Ф600 діаметром 8 мм. Індуктивність котушки дорівнює 0,25 мГн. Регулятори потужності без фільтрів можуть використовуватись у гаражах, індивідуальних підсобних приміщеннях, дачах тощо, тобто далеко від сусідів. Якщо регулятор потужності є окремим виробом і призначений для підключення навантажень різної потужності, користувачам важливо знати, що при одному положенні ручки регулятора на різних навантаженнях буде різна напруга. Тому перед підключенням навантаження регулятор потужності необхідно встановлювати в нульове положення. При необхідності контролювати напругу на навантаженні можна окремим або вбудованим вольтметром.В Інтернеті та електротехнічних журналах наведено безліч різних схем електронних регуляторів потужності навантаження з практично однаковими функціями, але є й інші схемні рішення, наприклад
регулятори, що не створюють перешкод. Ці регулятори видають пачки синусоїдальних струмів, тривалістю яких регулюється потужність навантаження. Схеми таких регуляторів відносно складні і можуть застосовуватись у якихось особливих випадках. Застосування таких регуляторів у промисловості не зустрічалося. Переважна більшість регуляторів потужності побудовані за принципом фазового регулювання струму навантаження. Основна відмінність - схеми управління тиристорами та симисторами. Силова частина є майже трьома варіантами: тиристор у діагоналі діодного мосту, два зустрічно-паралельних тиристора і симистор. Схеми управління є різні варіанти на транзисторах, мікросхемах, динисторах, газорозрядних приладах, одноперехідних транзисторах і т.п., частина яких наведена в [1-6]. Такі схеми містять багато деталей, відносно складні у виготовленні та налагодженні.Регулятори на тиристорах
Найпростішим і найширше використовуваним регулятором потужності був регулятор на тиристорі, включеному в діагональ діодного мосту і з простою схемою управління (рис.5)
. Принцип роботи цього регулятора дуже простий поки конденсатор С2 заряджається через R2 і R4, тиристор замкнений, при досягненні на С2 напруги відмикання тиристор відкривається і пропускає струм навантаження, а С2 швидко розряджається через низьке
Рис.5 регулятор потужності на тиристорі
опір відкритого тиристора. При переході синусоїдальної напруги мережі через нуль тиристор замикається і чекає нового підвищення напруги на С2 Чим більше часу заряджається С2, тим менше часу тиристор знаходиться у відкритому стані і менше струм у навантаженні. Що менше величина R4, то швидше заряджається С2 і більше струм пропускається в навантаження. Достоїнством цієї схеми є те, що незалежно від параметрів справного тиристора позитивні та негативні імпульси струму в навантаженні завжди симетричні, а також наявність лише одного тиристора, які за їх появи були дефіцитом. Недоліком є наявність чотирьох потужних діодів, що разом із тиристором та охолоджувачами суттєво збільшує габарити регулятора. Більш компактними і вдвічі потужнішими є регулятори потужності на включених зустрічно-паралельно тиристорах. На двох тиристорах КУ202Н із простою схемою управління виходить регулятор потужності навантаження до 4 кВт, яка довго використовується автором у калорифері підвищеної потужності.
p align="justify"> Принципова схема такого регулятора з мережевим фільтром показана на рис.6. Недоліком таких схем є асиметрія позитивних та негативних імпульсів струму у навантаженні при розкиданні параметрів тиристорів.
Рис.6
Асиметрія проявляється у початковій стадії відкривання тиристорів. Для нагрівальних приладів та електроінструменту з колекторними двигунами ця асиметрія практичної ролі не відіграє, а освітлювальні прилади при зменшенні їхньої яскравості починають блимати, оскільки імпульси якоїсь полярності при цьому взагалі зникають. Для усунення цього недоліку необхідно підбирати тиристори з ідентичними параметрами струму відкривання і струму утримання тиристорів від технологічного джерела постійного струму на відповідному навантаженні або шляхом підбору другого тиристора по відсутності миготіння лампи при мінімальному розжаренні спіралі.
Одним із різновидів тиристорів є оптотиристори, для управління якими при зустрічнопаралельному включенні може бути застосований принцип управління схеми рис.5
з поділом позитивних та негативних керуючих імпульсів за допомогою діодів або диністорів.Практична принципова схема такого регулятора потужності навантаження до 5 кВт показано на рис.7.
Цей регулятор використовується автором для регулювання зварювального струму та режимів роботи інших потужних електропристроїв. Регулятор потужності має стрілочний індикатор напруги на навантаженні, що підвищує зручність при його експлуатації. На рис.8видно стрілочний індикатор (поз.1), на якому приклеєні деталі його випрямляча та фільтра. Регулятор немає мережного фільтра, оскільки застосовується або у дачі, або у гаражі. За потреби у ньому можна застосувати фільтр, схема якого показано на рис.3.
Рис.7, схема регулятора потужності на оптотиристорах
Рис.8
Регулятори на симісторах
Особливий інтерес становлять сучасні схеми регуляторів потужності на симісторах. Традиційні схеми управління симісторами містять відносно багато деталей, що видно на монтажній платі промислового регулятора, показаної на рис.4.
Наприклад, мікросхемаКР1167КП1Б видає на керуючий електрод симистора керуючі імпульси, показані на осцилограмі (рис.9).Принципова схема регулятора потужності із застосуванням цієї мікросхеми, поширена серед запорізьких електриків, показана на рис. 10. Цей регулятор потужності без тепловідведення VS1 може працювати на навантаження до 200 Вт
Рис.9
(рис. 11), а з радіатором площею не менше 100 см 2 – до 2 кВт. Виявилося, що цю схему без втрати якості можна спростити. Спрощена схема регулятора із цією мікросхемою показана на рис. 12.У разі використання справних деталей ці схеми не вимагають налагодження.
Рис.10, схема регулятора потужності на симісторах
При виготовленні регуляторів для ліжкових світильників виявилося, що деякі симістори та мікросхеми мають дефекти, що впливають на симетричність імпульсів і, відповідно, на рівномірність регулювання свічення ламп, і навіть призводять до їх
Рис.11
миготіння. Перепаювання деталей на друкованій платі є неприємною процедурою і призводить до її псування. У зв'язку з цим було виготовлено перевірочну плату за схемою рис. 10
(без R1 та С1) з панелькою для однорядної мікросхеми, яка вирішила зазначені проблеми. До контактів 1 -2 друкованої плати підпаюють регу-
Мал. 12
лірувальний резистор R5. Як навантаження підключають лампу розжарювання. Перед встановленням деталей для перевірки плату обов'язково відключають від електромережі.
На базі схеми рис.11 виготовлено портативний технологічний регулятор для різних робіт. Монтаж деталей показано на фото
на початку статті (нижня кришка знята). Схема зібрана в алюмінієвому корпусі, який також служить охолоджувачем симистора, ізольованим від корпусу слюдяною прокладкою та ізоляційною спецшайбою. Після кріплення симістора необхідно в обов'язковому порядку перевірити опір ізоляції між його анодом і корпусом, який повинен бути не менше 1 МОм. Цей регулятор при випробуванні протягом двох годин нормально працював без нагрівання корпусу на навантаження потужністю 500 Вт.На закінчення слід зазначити, що регулятори потужності навантаження, зібрані за схемами рис.6 та рис. 10, випробувані тривалою експлуатацією, найбільш оптимальні у частині надійності, компактності, простоти деталей, монтажу та налагодження. З невеликими розкидами параметрів тиристорів та асиметричністю параметрів симісторів ці регулятори можуть працювати на всі типи навантажень відповідної потужності, крім освітлювальних приладів. Відхилення номіналів резисторів та конденсаторів від зазначених у схемах на 10...20% на роботу регуляторів не впливають. Наведені схеми управління можуть працювати з більш потужними тиристорами і симисторами в регуляторах потужності навантажень до 5 кВт. Регулятор потужності за схемою рис. 12 рекомендують застосовувати для освітлювальних приладів потужністю до 100 Вт без тепловідведення. Робота цього регулятора інші типи навантажень не відчувалася, але імовірно він має бути гірше регулятора, зібраного за схемою рис.
10 .О.М. Журенков
Література
1. Золотарьов С. Регулятор потужності // Радіо. -1989. - №11.
2. Карапет'янц Ст. Удосконалення регулятора потужності// Радіо. - 1986. - №11.
3. Леонтьєв А., Лукаш С. Регулятор напруги з фазоімпульсним управлінням // Радіо -1992. - №9.
4. Бірюков С. Двоканальний симісторний регулятор // Радіо. – 2000. – №2.
5 . Зорін З. Регулятор потужності // Радіо. -2000. - № 8 .
6. Журенков А. Фен з електронним регулятором потужності // Електрик. – 2009. – №1-2.
7. Журенков А. Калорифер підвищеної потужності // Електрик. – 2009. – №9.
У статті розповідається про те, як працює тиристорний регулятор потужності, схема якого буде представлена нижче
У повсякденному житті часто виникає необхідність регулювання потужності побутових приладів, наприклад електроплити, паяльника, кип'ятильників і ТЕНів, на транспорті - оборотів двигуна і т.д. На допомогу приходить найпростіша радіоаматорська конструкція – регулятор потужності на тиристорі. Зібрати такий пристрій не складе труднощів, він може стати тим самим першим саморобним приладом, який виконуватиме функцію регулювання температури жала паяльника радіоаматора-початківця. Варто відзначити, що готові паяльні станції з контролем температури та іншими приємними функціями стоять на порядок дорожче простого паяльника. Мінімальний набір деталей дозволяє зібрати простий тиристорний регулятор потужності підвісним монтажем.
Навісний монтаж - це спосіб складання радіоелектронних компонентів без застосування друкованої плати, а при гарному навичці він дозволяє швидко зібрати електронні пристрої середньої складності.
Ви також можете замовити тиристорного регулятора, а для тих, хто хоче розібратися у всьому самостійно, нижче буде представлено схему та пояснено принцип роботи.
До речі, це однофазний тиристорний регулятор потужності. Такий прилад може бути використаний для керування потужністю або кількістю обертів. Однак для початку слід розібратися в адже це дозволить нам зрозуміти, на яке навантаження краще використовувати такий регулятор.
Як працює тиристор?
Тиристор - це керований напівпровідниковий пристрій, здатний проводити струм в одному напрямку. Слово «керований» вжито недарма, оскільки за його допомогою, на відміну від діода, який теж проводить струм лише до одного полюса, можна вибирати момент, коли тиристор почне проводити струм. Тиристор має три висновки:
- Анод.
- Катод.
- Керуючий електрод.
Для того, щоб струм почав текти через тиристор, необхідно виконати такі умови: деталь повинна стояти в ланцюгу, що знаходиться під напругою, на електрод, що управляє, повинен бути поданий короткочасний імпульс. На відміну від транзистора, керування тиристором не вимагає утримання сигналу, що управляє. На цьому нюанси не закінчуються: тиристор можна закрити, лише перервавши струм у ланцюгу, або сформувавши зворотну напругу анод – катод. Це означає, що використання тиристора в ланцюгах постійного струму дуже специфічно і часто нерозсудливо, а ось ланцюгах змінного, наприклад, у такому приладі як тиристорний регулятор потужності, схема побудована таким чином, що забезпечена умова для закриття. Кожна з напівхвиль закриватиме відповідний тиристор.
Вам, мабуть, не все зрозуміло? Не варто впадати у відчай - нижче буде докладно описаний процес роботи готового пристрою.
Область застосування тиристорних регуляторів
У яких ланцюгах ефективно використовувати тиристорний регулятор потужності? Схема дозволяє добре регулювати потужність нагрівальних приладів, тобто впливати на активне навантаження. При роботі з високоіндуктивним навантаженням тиристори можуть просто не закритися, що може призвести до виходу з ладу регулятора.
Чи можна двигуна?
Я думаю, багато хто з читачів бачили або користувалися дрилями, кутошліфувальними машинами, які в народі називають "болгарками", та іншим електроінструментом. Ви могли помітити, що кількість обертів залежить від глибини натискання на кнопку-курок приладу. Ось у цей елемент і вбудований такий тиристорний регулятор потужності (схема якого наведена нижче), за допомогою якого здійснюється зміна кількості оборотів.
Зверніть увагу! Тиристорний регулятор не може змінювати обертів асинхронних двигунів. Таким чином, напруга регулюється на колекторних двигунах, обладнаних щітковим вузлом.
Схема одному та двох тиристорах
Типова схема для того, щоб зібрати тиристорний регулятор потужності своїми руками, зображена на малюнку нижче.
Вихідна напруга у даної схеми від 15 до 215 вольт, у разі застосування зазначених тиристорів, встановлених на тепловідведення, потужність становить близько 1 кВт. До речі, вимикач з регулятором яскравості світла зроблений за подібною схемою.
Якщо у вас немає необхідності повного регулювання напруги та достатньо отримувати на виході від 110 до 220 вольт, скористайтеся цією схемою, яка показує однонапівперіодний регулятор потужності на тиристорі.
Як це працює?
Наведена нижче інформація справедлива для більшості схем. Літерні позначення братимуться відповідно до першої схеми тиристорного регулятора
Тиристорний регулятор потужності, принцип роботи якого заснований на фазовому управлінні величиною напруги, змінює потужність. Цей принцип полягає в тому, що в нормальних умовах навантаження діє змінна напруга побутової мережі, що змінюється за синусоїдальним законом. Вище, при описі принципу роботи тиристора, було сказано, що кожен тиристор працює в одному напрямку, тобто керує своєю напівхвильою від синусоїди. Що це означає?
Якщо за допомогою тиристора періодично підключати навантаження в строго певний момент, величина напруги, що діє, буде нижче, оскільки частина напруги (діюча величина, яка «потрапить» на навантаження) буде менше, ніж мережне. Це явище проілюстровано на графіку.
Заштрихована область - це і є сфера напруги, яка виявилася під навантаженням. Літерою «а» на горизонтальній осі позначено момент відкриття тиристора. Коли позитивна напівхвиля закінчиться і почнеться період із негативною напівхвильою, один із тиристорів закривається, і в той же момент відкривається другий тиристор.
Розберемося, як працює саме наш тиристорний регулятор потужності
Схема перша
Зазначимо заздалегідь, що замість слів "позитивна" і "негативна" будуть використані "перша" і "друга" (напівхвиля).
Отже, коли нашу схему починає діяти перша напівхвиля, починають заряджатися ємності C1 і C2. Швидкість їхнього заряду обмежена потенціометром R5. цей елемент є змінним, і з його допомогою задається вихідна напруга. Коли на конденсаторі C1 з'являється необхідне відкриття диністора VS3 напруга, диністор відкривається, через нього надходить струм, з допомогою якого буде відкритий тиристор VS1. Момент пробою диністора є крапка «а» на графіку, представленому в попередньому розділі статті. Коли значення напруги переходить через нуль і схема виявляється під другою напівхвильою, тиристор VS1 закривається, і процес повторюється заново, тільки другого диністора, тиристора і конденсатора. Резистори R3 і R3 служать керувати, а R1 і R2 - для термостабілізації схеми.
Принцип роботи другої схеми аналогічний, але в ній йде керування лише однією з напівхвиль змінної напруги. Тепер, знаючи принцип роботи та схему, ви можете зібрати або відремонтувати тиристорний регулятор потужності своїми руками.
Застосування регулятора у побуті та техніка безпеки
Не можна не сказати, що дана схема не забезпечує гальванічної розв'язки від мережі, тому існує небезпека ураження електричним струмом. Це означає, що не варто торкатися руками елементів регулятора. Необхідно використовувати ізольований корпус. Слід проектувати конструкцію приладу так, щоб по можливості ви могли сховати її в регульованому пристрої, знайти вільне місце в корпусі. Якщо регульований прилад розташовується стаціонарно, взагалі має сенс підключити його через вимикач з регулятором яскравості світла. Таке рішення частково убезпечить від ураження струмом, позбавить необхідності пошуку відповідного корпусу, має привабливий зовнішній вигляд і виготовлено промисловим методом.
