Régulateur de puissance à thyristors triphasés et monophasés - principe de fonctionnement, circuits. Circuit régulateur de tension DIY, principe de fonctionnement du régulateur de puissance à Thyristor
La température de la panne du fer à souder dépend de nombreux facteurs.
- Tension du réseau d’entrée, qui n’est pas toujours stable ;
- Dissipation thermique dans des fils massifs ou des contacts sur lesquels la soudure est effectuée ;
- Températures de l'air ambiant.
Pour un travail de qualité, il est nécessaire de maintenir la puissance thermique du fer à souder à un certain niveau. Il existe un large choix d'appareils électriques dotés d'un régulateur de température en vente, mais le coût de ces appareils est assez élevé.
Les stations de soudage sont encore plus avancées. De tels complexes contiennent une alimentation électrique puissante, avec laquelle vous pouvez contrôler la température et la puissance sur une large plage.
Le prix correspond à la fonctionnalité.
Que faire si vous possédez déjà un fer à souder et que vous ne souhaitez pas en acheter un nouveau avec régulateur ? La réponse est simple : si vous savez utiliser un fer à souder, vous pouvez y apporter un ajout.
Régulateur de fer à souder bricolage
Ce sujet est maîtrisé depuis longtemps par les radioamateurs, qui sont plus intéressés que quiconque par un outil de soudage de haute qualité. Nous vous proposons plusieurs solutions populaires avec des schémas électriques et des procédures de montage.
Régulateur de puissance à deux étages
Ce circuit fonctionne sur des appareils alimentés par un réseau de tension alternative de 220 volts. Une diode et un interrupteur sont connectés en parallèle l'un à l'autre dans le circuit ouvert de l'un des conducteurs d'alimentation. Lorsque les contacts de l'interrupteur sont fermés, le fer à souder est alimenté en mode standard.
Une fois ouverte, le courant traverse la diode. Si vous connaissez le principe du courant alternatif, le fonctionnement de l'appareil sera clair. La diode, qui fait passer le courant dans un seul sens, se coupe tous les deux demi-cycles, réduisant ainsi la tension de moitié. En conséquence, la puissance du fer à souder est réduite de moitié.
Fondamentalement, ce mode d'alimentation est utilisé lors de longues pauses pendant le travail. Le fer à souder est en mode veille et la panne n'est pas très froide. Pour amener la température à 100 %, allumez l'interrupteur à bascule - et après quelques secondes, vous pouvez continuer à souder. Lorsque l'échauffement diminue, la pointe en cuivre s'oxyde moins, prolongeant ainsi la durée de vie de l'appareil.
IMPORTANT! Le test est effectué sous charge, c'est-à-dire avec un fer à souder connecté.
Lors de la rotation de la résistance R2, la tension à l'entrée du fer à souder doit changer en douceur. Le circuit est placé dans le corps de la prise aérienne, ce qui rend la conception très pratique.
IMPORTANT! Il est nécessaire d'isoler de manière fiable les composants avec une gaine thermorétractable pour éviter les courts-circuits dans le boîtier - prise.
Le fond de la prise est recouvert d'un couvercle approprié. L'option idéale n'est pas seulement une prise aérienne, mais une prise de rue étanche. Dans ce cas, la première option a été choisie.
Il s'agit d'une sorte de rallonge avec un régulateur de puissance. Il est très pratique à utiliser, il n'y a pas d'appareils inutiles sur le fer à souder et le bouton de commande est toujours à portée de main.
1. Résistance 4,7 kOhm mlt-0,5 (même 0,25 watt fera l'affaire).
2. Une résistance variable de 500 kOhm à 1 mOhm, avec 500 kOhm elle se régulera assez facilement, mais uniquement dans la plage de 220 V à 120 V. Avec 1 mOhm - il régulera plus étroitement, c'est-à-dire qu'il régulera avec un écart de 5-10 volts, mais la plage augmentera, il est possible de réguler de 220 à 60 volts ! Il est conseillé d'installer la résistance avec un interrupteur intégré (même si vous pouvez vous en passer en installant simplement un cavalier).
3. Dinistor DB3. Vous pouvez en obtenir une grâce aux lampes LSD économiques. (Peut être remplacé par un KH102 domestique).
4. Diode FR104 ou 1N4007, ces diodes se trouvent dans presque tous les équipements radio importés.
5. LED efficaces en courant.
6. Triac BT136-600B ou BT138-600.
7. Borniers à vis. (vous pouvez vous en passer en soudant simplement les fils à la carte).
8. Petit radiateur (jusqu'à 0,5 kW, ce n'est pas nécessaire).
9. Condensateur à film 400 volts, de 0,1 microfarad à 0,47 microfarad.
Circuit régulateur de tension alternative :
Commençons par assembler l'appareil. Commençons par graver et étamer la planche. Le circuit imprimé - son dessin en LAY, est dans les archives. Une version plus compacte présentée par un ami Sergei - .
Ensuite, nous soudons le condensateur. La photo montre le condensateur du côté étamé, car mon exemple de condensateur avait des pattes trop courtes.
Nous soudons le dinistor. Le dinistor n'a pas de polarité, nous l'insérons donc comme vous le souhaitez. Nous soudons la diode, la résistance, la LED, le cavalier et le bornier à vis. Cela ressemble à ceci :
Et au final, la dernière étape consiste à installer un radiateur sur le triac.
Et voici une photo de l'appareil fini déjà dans le boitier.
Il convient de noter que cet appareil résistera le plus efficacement aux charges résistives - lampes, radiateurs, etc. Des consommateurs de courant inductif peuvent également être connectés, mais si sa valeur est trop faible, la fiabilité du réglage diminuera.
Le circuit de ce régulateur à thyristor fait maison ne contient pas de pièces rares. Lors de l'utilisation des diodes de redressement indiquées sur le schéma, l'appareil peut supporter une charge allant jusqu'à 5A (environ 1 kW), compte tenu de la présence de radiateurs.
Pour augmenter la puissance de l'appareil connecté, vous devez utiliser d'autres diodes ou ensembles de diodes conçus pour le courant dont vous avez besoin.
Le thyristor doit également être remplacé, car le KU202 est conçu pour un courant maximum allant jusqu'à 10A. Parmi les plus puissants, les thyristors domestiques des séries T122, T132, T142 et autres séries similaires sont recommandés.
Il n'y a pas tellement de pièces, en principe, le montage monté est acceptable, mais sur un circuit imprimé, le design sera plus beau et plus pratique. Dessin de la planche au format LAY. La diode Zener D814G peut être remplacée par n'importe quelle diode ayant une tension de 12-15 V.
Une fois assemblé, le régulateur de tension le plus simple sur un transistor était destiné à une alimentation spécifique et à un consommateur spécifique ; bien sûr, il n'était pas nécessaire de le connecter ailleurs, mais comme toujours, il arrive un moment où nous cessons de faire le bon choix. . La conséquence en est des troubles et des réflexions sur la façon de vivre et d'être plus loin et la décision de restaurer ce qui a été créé plus tôt ou de continuer à créer.
Schéma numéro 1
Il y avait une alimentation à découpage stabilisée qui donnait une tension de sortie de 17 volts et un courant de 500 milliampères. Un changement périodique de tension était nécessaire dans la plage de 11 à 13 volts. Et le célèbre transistor un sur un s'en est parfaitement sorti. Je n'y ai ajouté qu'une LED d'indication et une résistance de limitation. À propos, la LED ici n'est pas seulement une « luciole » signalant la présence d'une tension de sortie. Avec la valeur correcte de la résistance de limitation, même un petit changement dans la tension de sortie se reflète dans la luminosité de la LED, ce qui fournit des informations supplémentaires sur son augmentation ou sa diminution. La tension de sortie peut être modifiée de 1,3 à 16 volts.
Le KT829, un puissant transistor composé de silicium basse fréquence, a été installé sur un puissant radiateur métallique et il semblait que, si nécessaire, il pourrait facilement supporter une lourde charge, mais un court-circuit s'est produit dans le circuit consommateur et il a grillé. Le transistor a un gain élevé et est utilisé dans les amplificateurs basse fréquence - vous pouvez vraiment y voir sa place et non dans les régulateurs de tension.
À gauche se trouvent les composants électroniques retirés, à droite sont préparés pour le remplacement. La différence de quantité est de deux points, mais au niveau de la qualité des circuits, le premier et celui qu'il a été décidé de collecter, c'est incomparable. Cela soulève la question : « Vaut-il la peine de monter un système aux capacités limitées alors qu'il existe une option plus avancée « pour le même prix », au sens propre et figuré de ce dicton ?
Schéma numéro 2
Le nouveau circuit dispose également d'une connexion électrique à trois broches. composant (mais ce n'est plus un transistor) des résistances constantes et variables, une LED avec son propre limiteur. Seuls deux condensateurs électrolytiques ont été ajoutés. Généralement, les schémas de circuit typiques indiquent les valeurs minimales de C1 et C2 (C1=0,1 µF et C2=1 µF) qui sont nécessaires au fonctionnement stable du stabilisateur. En pratique, les valeurs de capacité varient de dizaines à centaines de microfarads. Les conteneurs doivent être situés le plus près possible de la puce. Pour les grandes capacités, la condition C1>>C2 est requise. Si la capacité du condensateur à la sortie dépasse la capacité du condensateur à l'entrée, une situation se produit dans laquelle la tension de sortie dépasse l'entrée, ce qui entraîne des dommages au microcircuit stabilisateur. Pour l'exclure, installez une diode de protection VD1.
Ce schéma a des possibilités complètement différentes. La tension d'entrée est de 5 à 40 volts, la tension de sortie est de 1,2 à 37 volts. Oui, il y a une chute de tension entrée-sortie d’environ 3,5 volts, mais il n’y a pas de roses sans épines. Mais le microcircuit KR142EN12A, appelé stabilisateur de tension réglable linéaire, offre une bonne protection contre les excès de courant de charge et une protection à court terme contre les courts-circuits en sortie. Sa température de fonctionnement va jusqu'à + 70 degrés Celsius, fonctionne avec un diviseur de tension externe. Le courant de charge de sortie peut atteindre 1 A pendant un fonctionnement à long terme et 1,5 A pendant un fonctionnement à court terme. La puissance maximale admissible en fonctionnement sans dissipateur thermique est de 1 W, si le microcircuit est installé sur un radiateur de taille suffisante (100 cm2) alors P max. = 10 W.
Ce qui s'est passé
Le processus d'installation mis à jour lui-même n'a pas pris plus de temps que le précédent. Dans ce cas, ce qui a été obtenu n'est pas un simple régulateur de tension connecté à une alimentation à tension stabilisée ; le circuit assemblé, lorsqu'il est connecté même à un transformateur abaisseur de réseau avec un redresseur en sortie, fournit lui-même la tension stabilisée nécessaire. . Naturellement, la tension de sortie du transformateur doit correspondre aux paramètres admissibles de la tension d'entrée du microcircuit KR142EN12A. Au lieu de cela, vous pouvez utiliser un stabilisateur intégré analogique importé. Auteur Babay iz Barnaula.
Discutez de l'article DEUX RÉGULATEURS DE TENSION SIMPLES
Les régulateurs de puissance à thyristors sont utilisés aussi bien dans la vie quotidienne (dans les stations de soudage analogiques, les appareils de chauffage électriques, etc.) qu'en production (par exemple, pour démarrer de puissantes centrales électriques). Dans les appareils électroménagers, en règle générale, des régulateurs monophasés sont installés, dans les installations industrielles, des régulateurs triphasés sont plus souvent utilisés.
Ces appareils sont des circuits électroniques qui fonctionnent sur le principe du contrôle de phase pour contrôler la puissance de la charge (plus d'informations sur cette méthode seront discutées ci-dessous).
Principe de fonctionnement du contrôle de phase
Le principe de régulation de ce type est que l'impulsion qui ouvre le thyristor a une certaine phase. Autrement dit, plus il est éloigné de la fin du demi-cycle, plus l'amplitude de la tension fournie à la charge sera grande. Dans la figure ci-dessous, nous voyons le processus inverse, lorsque les impulsions arrivent presque à la fin du demi-cycle.
Le graphique montre le moment où le thyristor est fermé t1 (phase du signal de commande), comme vous pouvez le voir, il s'ouvre presque à la fin du demi-cycle de la sinusoïde, par conséquent, l'amplitude de tension est minime, et par conséquent, la puissance de la charge connectée à l'appareil sera insignifiante (proche du minimum). Prenons le cas présenté dans le graphique suivant.
Ici, nous voyons que l'impulsion qui ouvre le thyristor se produit au milieu du demi-cycle, c'est-à-dire que le régulateur produira la moitié de la puissance maximale possible. Le fonctionnement à une puissance proche de la puissance maximale est illustré dans le graphique suivant.
Comme le montre le graphique, l'impulsion se produit au début du demi-cycle sinusoïdal. Le temps pendant lequel le thyristor est à l'état fermé (t3) est insignifiant, donc dans ce cas la puissance dans la charge s'approche du maximum.
Notez que les régulateurs de puissance triphasés fonctionnent sur le même principe, mais ils contrôlent l'amplitude de tension non pas en une, mais en trois phases à la fois.
Cette méthode de contrôle est facile à mettre en œuvre et vous permet de modifier avec précision l'amplitude de tension dans la plage de 2 à 98 % de la valeur nominale. Grâce à cela, un contrôle fluide de la puissance des installations électriques devient possible. Le principal inconvénient des appareils de ce type est la création d'un niveau élevé d'interférences dans le réseau électrique.
Une alternative pour réduire le bruit consiste à commuter les thyristors lorsque l'onde sinusoïdale de la tension alternative passe par zéro. Le fonctionnement d’un tel régulateur de puissance est clairement visible dans le graphique suivant.
Désignations :
- A – graphique des alternances de tension alternative ;
- B – fonctionnement des thyristors à 50 % de la puissance maximale ;
- C – graphique affichant le fonctionnement du thyristor à 66% ;
- D – 75% du maximum.
Comme le montre le graphique, le thyristor « coupe » les alternances, et non certaines parties d'entre elles, ce qui minimise le niveau d'interférence. L'inconvénient de cette mise en œuvre est l'impossibilité d'une régulation fluide, mais pour les charges à forte inertie (par exemple divers éléments chauffants), ce critère n'est pas le principal.
Vidéo : Test d'un régulateur de puissance à thyristors
Circuit régulateur de puissance simple
Vous pouvez régler la puissance du fer à souder à l'aide de stations de soudage analogiques ou numériques prévues à cet effet. Ces derniers sont assez chers, et il n'est pas facile de les assembler sans expérience. Alors que les appareils analogiques (qui sont essentiellement des régulateurs de puissance) ne sont pas difficiles à fabriquer de vos propres mains.
Voici un schéma simple d'un appareil utilisant des thyristors, grâce auquel vous pouvez réguler la puissance du fer à souder.
Radioéléments indiqués dans le schéma :
- VD – KD209 (ou caractéristiques similaires)
- VS-KU203V ou son équivalent ;
- R 1 – résistance d'une valeur nominale de 15 kOhm ;
- R 2 – résistance variable 30 kOhm ;
- C – capacité de type électrolytique d'une valeur nominale de 4,7 μF et d'une tension de 50 V ou plus ;
- R n – charge (dans notre cas c'est un fer à souder).
Cet appareil ne régule que le demi-cycle positif, donc la puissance minimale du fer à souder sera la moitié de celle nominale. Le thyristor est contrôlé via un circuit comprenant deux résistances et une capacité. Le temps de charge du condensateur (il est régulé par la résistance R2) affecte la durée de « l'ouverture » du thyristor. Vous trouverez ci-dessous le calendrier de fonctionnement de l'appareil.
Explication de l'image :
- le graphique A – montre une sinusoïde de tension alternative fournie à la charge Rn (fer à souder) avec une résistance R2 proche de 0 kOhm ;
- graphique B – affiche l'amplitude de la sinusoïde de la tension fournie au fer à souder avec une résistance R2 égale à 15 kOhm ;
- graphique C, comme on peut le voir, à la résistance maximale R2 (30 kOhm), le temps de fonctionnement du thyristor (t 2) devient minimal, c'est-à-dire que le fer à souder fonctionne avec environ 50 % de la puissance nominale.
Le schéma de circuit de l'appareil est assez simple, de sorte que même ceux qui ne connaissent pas très bien la conception de circuits peuvent l'assembler eux-mêmes. Il est nécessaire d'avertir que lorsque cet appareil fonctionne, une tension dangereuse pour la vie humaine est présente dans son circuit, tous ses éléments doivent donc être isolés de manière fiable.
Comme déjà décrit ci-dessus, les appareils fonctionnant sur le principe de régulation de phase sont source de fortes perturbations dans le réseau électrique. Il existe deux options pour sortir de cette situation :
Régulateur fonctionnant sans interférence
Vous trouverez ci-dessous un schéma d'un régulateur de puissance qui ne crée pas d'interférences, puisqu'il ne « coupe » pas les demi-ondes, mais en « coupe » un certain nombre. Nous avons discuté du principe de fonctionnement d'un tel dispositif dans la section «Le principe de fonctionnement du contrôle de phase», à savoir la commutation du thyristor par zéro.
Tout comme dans le schéma précédent, le réglage de la puissance s'effectue dans la plage allant de 50 % à une valeur proche du maximum.
Liste des radioéléments utilisés dans l'appareil, ainsi que les options pour les remplacer :
Thyristor VS – KU103V ;
Diodes :
VD 1 -VD 4 – KD209 (en principe, vous pouvez utiliser n'importe quel analogue permettant une tension inverse supérieure à 300 V et un courant supérieur à 0,5 A) ; VD 5 et VD 7 – KD521 (n'importe quelle diode de type impulsion peut être installée) ; VD 6 – KC191 (vous pouvez utiliser un analogique avec une tension de stabilisation de 9V)
Condensateurs :
C 1 – type électrolytique d'une capacité de 100 μF, conçu pour une tension d'au moins 16 V ; C2 – 33H ; C 3 – 1 µF.
Résistances :
R 1 et R 5 – 120 kOhm ; R 2 -R 4 – 12 kOhms ; R 6 – 1 kOhm.
Puces:
DD1 – K176 LE5 (ou LA7) ; DD2-K176TM2. Alternativement, la logique de la série 561 peut être utilisée ;
R n – fer à souder connecté en charge.
Si aucune erreur n'a été commise lors de l'assemblage du régulateur de puissance à thyristor, l'appareil commence à fonctionner immédiatement après la mise sous tension ; aucune configuration n'est requise pour cela. Ayant la possibilité de mesurer la température de la panne du fer à souder, vous pouvez faire une gradation de l'échelle pour la résistance R5.
Si l'appareil ne fonctionne pas, nous vous recommandons de vérifier le bon câblage des éléments radio (n'oubliez pas de le déconnecter du réseau avant de le faire).