Trójfazowy i jednofazowy tyrystorowy regulator mocy - zasada działania, obwody. Obwód regulatora napięcia DIY Zasada działania tyrystorowego regulatora mocy
Temperatura grotu lutownicy zależy od wielu czynników.
- Napięcie sieci wejściowej, które nie zawsze jest stabilne;
- Rozpraszanie ciepła w masywnych drutach lub stykach, na których wykonuje się lutowanie;
- Temperatury powietrza otoczenia.
Aby uzyskać wysoką jakość pracy, konieczne jest utrzymanie mocy cieplnej lutownicy na pewnym poziomie. W sprzedaży jest duży wybór urządzeń elektrycznych z regulatorem temperatury, ale koszt takich urządzeń jest dość wysoki.
Stacje lutownicze są jeszcze bardziej zaawansowane. Takie kompleksy zawierają potężny zasilacz, za pomocą którego można kontrolować temperaturę i moc w szerokim zakresie.
Cena adekwatna do funkcjonalności.
Co zrobić jeśli posiadasz już lutownicę i nie chcesz kupować nowej z regulatorem? Odpowiedź jest prosta – jeśli potrafisz posługiwać się lutownicą, możesz wykonać do niej dodatek.
Samodzielny regulator lutownicy
Temat ten od dawna jest zgłębiany przez radioamatorów, których bardziej niż kogokolwiek innego interesuje wysokiej jakości narzędzie lutownicze. Oferujemy kilka popularnych rozwiązań wraz ze schematami elektrycznymi i procedurami montażu.
Dwustopniowy regulator mocy
Obwód ten działa na urządzeniach zasilanych siecią napięcia przemiennego o napięciu 220 woltów. Dioda i przełącznik są połączone równolegle ze sobą w obwód otwarty jednego z przewodów zasilających. Gdy styki przełącznika są zwarte, lutownica jest zasilana w trybie standardowym.
Po otwarciu prąd przepływa przez diodę. Jeśli znasz zasadę przepływu prądu przemiennego, działanie urządzenia będzie jasne. Dioda przepuszczając prąd tylko w jednym kierunku, odcina co drugi półcykl, zmniejszając napięcie o połowę. W związku z tym moc lutownicy zmniejsza się o połowę.
Zasadniczo ten tryb zasilania jest używany podczas długich przerw w pracy. Lutownica znajduje się w trybie czuwania i grot nie jest zbyt chłodny. Aby doprowadzić temperaturę do 100%, włącz przełącznik - i po kilku sekundach możesz kontynuować lutowanie. Gdy nagrzewanie maleje, miedziana końcówka mniej się utlenia, co wydłuża żywotność urządzenia.
WAŻNY! Test wykonywany jest pod obciążeniem, czyli z podłączoną lutownicą.
Podczas obracania rezystora R2 napięcie na wejściu do lutownicy powinno zmieniać się płynnie. Obwód umieszczony jest w korpusie gniazda napowietrznego, co sprawia, że konstrukcja jest bardzo wygodna.
WAŻNY! Konieczne jest niezawodne zaizolowanie elementów rurką termokurczliwą, aby zapobiec zwarciom w obudowie - gnieździe.
Spód gniazda zakryty jest odpowiednią zaślepką. Idealną opcją jest nie tylko gniazdo napowietrzne, ale uszczelnione gniazdo uliczne. W tym przypadku wybrano opcję pierwszą.
Okazuje się, że jest to rodzaj przedłużacza z regulatorem mocy. Jest bardzo wygodna w obsłudze, na lutownicy nie ma zbędnych urządzeń, a pokrętło sterujące jest zawsze pod ręką.
1. Rezystor 4,7 kOhm mlt-0,5 (wystarczy nawet 0,25 wata).
2. Rezystor zmienny 500kOhm-1mOhm, przy 500kOhm będzie regulować dość płynnie, ale tylko w zakresie 220V-120V. Przy 1 mOhm - będzie regulować ściślej, to znaczy będzie regulować z przerwą 5-10 woltów, ale zakres się zwiększy, można regulować od 220 do 60 woltów! Wskazane jest zainstalowanie rezystora z wbudowanym przełącznikiem (chociaż można się bez niego obejść, po prostu instalując zworkę).
3. Dinistor DB3. Można taką dostać w ekonomicznych lampach LSD. (Można zastąpić krajowym KH102).
4. Dioda FR104 lub 1N4007, takie diody można znaleźć w prawie każdym importowanym sprzęcie radiowym.
5. Energooszczędne diody LED.
6. Triak BT136-600B lub BT138-600.
7. Listwy zaciskowe śrubowe. (można się bez nich obejść, po prostu przylutowując przewody do płytki).
8. Mały grzejnik (do 0,5 kW nie jest potrzebny).
9. Kondensator foliowy 400 woltów, od 0,1 mikrofaradów do 0,47 mikrofaradów.
Obwód regulatora napięcia AC:
Zacznijmy składać urządzenie. Najpierw wytrawimy i ocynujemy deskę. Płytka drukowana - jej rysunek w LAY, znajduje się w archiwum. Bardziej kompaktowa wersja przedstawiona przez znajomego Siergiej - .
Następnie lutujemy kondensator. Na zdjęciu kondensator od strony cynowania, gdyż mój przykładowy kondensator miał za krótkie nóżki.
Lutujemy dinistora. Dinistor nie ma polaryzacji, więc wstawiamy go według własnego uznania. Lutujemy diodę, rezystor, diodę LED, zworkę i listwę zaciskową śrubową. Wygląda to mniej więcej tak:
I na koniec ostatnim etapem jest zainstalowanie grzejnika na triaku.
A oto zdjęcie gotowego urządzenia już w etui.
Należy zaznaczyć, że to urządzenie najskuteczniej poradzi sobie z obciążeniami rezystancyjnymi – lampami, grzejnikami itp. Można również podłączyć odbiorniki prądu indukcyjnego, ale jeśli jego wartość będzie zbyt mała, niezawodność regulacji spadnie.
Obwód tego domowego regulatora tyrystorowego nie zawiera żadnych rzadkich części. Przy zastosowaniu diod prostowniczych wskazanych na schemacie urządzenie wytrzymuje obciążenie do 5A (około 1 kW), biorąc pod uwagę obecność grzejników.
Aby zwiększyć moc podłączonego urządzenia, należy zastosować inne diody lub zespoły diod zaprojektowane dla potrzebnego prądu.
Tyrystor również wymaga wymiany, ponieważ KU202 jest zaprojektowany na maksymalny prąd do 10A. Wśród mocniejszych zalecane są tyrystory domowe T122, T132, T142 i inne podobne serie.
Części nie jest zbyt wiele, w zasadzie montaż na montażu jest akceptowalny, ale na płytce drukowanej projekt będzie wyglądał piękniej i wygodniej. Rysunek tablicy w formacie LAY. Diodę Zenera D814G można wymienić na dowolną o napięciu 12-15V.
Po złożeniu najprostszy regulator napięcia na jednym tranzystorze był przeznaczony dla konkretnego zasilacza i konkretnego odbiorcy, oczywiście nie było potrzeby podłączania go nigdzie indziej, ale jak zawsze przychodzi moment, w którym przestajemy postępować właściwie . Konsekwencją tego są kłopoty i myśli o tym, jak żyć i być dalej oraz decyzja o przywróceniu tego, co powstało wcześniej lub dalszym tworzeniu.
Schemat numer 1
Był stabilizowany zasilacz impulsowy, który dawał napięcie wyjściowe 17 woltów i prąd 500 miliamperów. Wymagana była okresowa zmiana napięcia w zakresie 11–13 woltów. A dobrze znany tranzystor jeden na jednego poradził sobie z tym doskonale. Dodałem do niego jedynie diodę sygnalizacyjną i rezystor ograniczający. Nawiasem mówiąc, dioda LED to nie tylko „świetlik” sygnalizujący obecność napięcia wyjściowego. Przy prawidłowej wartości rezystora ograniczającego nawet niewielka zmiana napięcia wyjściowego odbija się na jasności diody LED, co dostarcza dodatkowej informacji o jej wzroście lub spadku. Napięcie wyjściowe można zmienić z 1,3 na 16 woltów.
KT829, mocny tranzystor krzemowy o niskiej częstotliwości, został zainstalowany na mocnym metalowym grzejniku i wydawało się, że w razie potrzeby z łatwością wytrzyma duże obciążenie, ale w obwodzie odbiorczym wystąpiło zwarcie i przepaliło się. Tranzystor ma duże wzmocnienie i jest stosowany we wzmacniaczach niskiej częstotliwości - tam naprawdę widać jego miejsce, a nie w regulatorach napięcia.
Po lewej stronie wymontowane elementy elektroniczne, po prawej przygotowane do wymiany. Różnica ilościowa to dwie pozycje, ale pod względem jakości obwodów, tego pierwszego i tego, który zdecydowano się zebrać, jest nieporównywalna. Nasuwa się pytanie: „Czy warto montować schemat o ograniczonych możliwościach, skoro istnieje bardziej zaawansowana opcja „za te same pieniądze” w dosłownym i przenośnym znaczeniu tego powiedzenia?”
Schemat numer 2
Nowy obwód ma również trójstykowe złącze elektryczne. komponent (ale to już nie jest tranzystor) rezystory stałe i zmienne, dioda LED z własnym ogranicznikiem. Dodano tylko dwa kondensatory elektrolityczne. Zazwyczaj typowe schematy obwodów wskazują minimalne wartości C1 i C2 (C1=0,1 µF i C2=1 µF), które są niezbędne do stabilnej pracy stabilizatora. W praktyce wartości pojemności wahają się od dziesiątek do setek mikrofaradów. Pojemniki powinny znajdować się jak najbliżej chipa. Dla dużych wydajności wymagany jest warunek C1>>C2. Jeżeli pojemność kondensatora na wyjściu przekracza pojemność kondensatora na wejściu, powstaje sytuacja, w której napięcie wyjściowe przekracza napięcie wejściowe, co prowadzi do uszkodzenia mikroukładu stabilizatora. Aby to wykluczyć, zainstaluj diodę ochronną VD1.
Ten schemat ma zupełnie inne możliwości. Napięcie wejściowe wynosi od 5 do 40 woltów, napięcie wyjściowe wynosi 1,2–37 woltów. Tak, występuje spadek napięcia wejściowego-wyjściowego o około 3,5 wolta, ale nie ma róż bez kolców. Ale mikroukład KR142EN12A, zwany liniowym regulowanym stabilizatorem napięcia, ma dobrą ochronę przed nadmiernym prądem obciążenia i krótkotrwałą ochronę przed zwarciami na wyjściu. Jego temperatura pracy wynosi do +70 stopni Celsjusza, współpracuje z zewnętrznym dzielnikiem napięcia. Wyjściowy prąd obciążenia wynosi do 1 A podczas pracy długotrwałej i 1,5 A podczas pracy krótkotrwałej. Maksymalna dopuszczalna moc przy pracy bez radiatora wynosi 1 W, jeśli mikroukład jest zainstalowany na grzejniku o odpowiedniej wielkości (100 cm2), wówczas P max. = 10 W.
Co się stało
Sam zaktualizowany proces instalacji nie zajął więcej czasu niż poprzedni. W tym przypadku uzyskano nie prosty regulator napięcia, który podłącza się do zasilacza o stabilizowanym napięciu, lecz zmontowany obwód, podłączony nawet do sieciowego transformatora obniżającego z prostownikiem na wyjściu, sam zapewnia niezbędne stabilizowane napięcie . Oczywiście napięcie wyjściowe transformatora musi odpowiadać dopuszczalnym parametrom napięcia wejściowego mikroukładu KR142EN12A. Zamiast tego można użyć importowanego analogowego integralnego stabilizatora. Autor Babay iz Barnaula.
Omów artykuł DWA PROSTE REGULATORY NAPIĘCIA
Tyrystorowe regulatory mocy znajdują zastosowanie zarówno w życiu codziennym (w analogowych stacjach lutowniczych, elektrycznych urządzeniach grzewczych itp.), jak iw produkcji (np. do uruchamiania potężnych elektrowni). W urządzeniach gospodarstwa domowego z reguły instaluje się regulatory jednofazowe, w instalacjach przemysłowych częściej stosuje się regulatory trójfazowe.
Urządzenia te to obwody elektroniczne działające na zasadzie kontroli fazy w celu kontrolowania mocy w obciążeniu (więcej na temat tej metody zostanie omówione poniżej).
Zasada działania kontroli fazy
Zasada regulacji tego typu polega na tym, że impuls otwierający tyrystor ma określoną fazę. Oznacza to, że im dalej znajduje się od końca półcyklu, tym większa będzie amplituda napięcia dostarczanego do obciążenia. Na poniższym rysunku widzimy proces odwrotny, gdy impulsy docierają prawie pod koniec półcyklu.
Wykres pokazuje czas zwarcia tyrystora t1 (faza sygnału sterującego), jak widać otwiera się on prawie pod koniec półcyklu sinusoidy, w rezultacie amplituda napięcia jest minimalna, a dlatego moc w obciążeniu podłączonym do urządzenia będzie niewielka (bliska minimum). Rozważmy przypadek przedstawiony na poniższym wykresie.
Tutaj widzimy, że impuls otwierający tyrystor występuje w połowie półcyklu, to znaczy regulator wyprowadzi połowę maksymalnej możliwej mocy. Poniższy wykres przedstawia pracę z mocą bliską maksymalnej.
Jak widać z wykresu, impuls pojawia się na początku półcyklu sinusoidalnego. Czas przebywania tyrystora w stanie zamkniętym (t3) jest nieznaczny, dlatego w tym przypadku moc w obciążeniu zbliża się do maksimum.
Należy pamiętać, że trójfazowe regulatory mocy działają na tej samej zasadzie, ale kontrolują amplitudę napięcia nie w jednej, ale w trzech fazach jednocześnie.
Ten sposób sterowania jest łatwy w realizacji i pozwala na dokładną zmianę amplitudy napięcia w zakresie od 2 do 98 procent wartości nominalnej. Dzięki temu możliwe staje się płynne sterowanie mocą instalacji elektrycznych. Główną wadą urządzeń tego typu jest powstawanie wysokiego poziomu zakłóceń w sieci elektrycznej.
Alternatywą dla zmniejszenia hałasu jest przełączenie tyrystorów, gdy sinusoida napięcia przemiennego przechodzi przez zero. Działanie takiego regulatora mocy doskonale widać na poniższym wykresie.
Oznaczenia:
- A – wykres półfal napięcia przemiennego;
- B – praca tyrystora na 50% mocy maksymalnej;
- C – wykres przedstawiający pracę tyrystora na poziomie 66%;
- D – 75% maksimum.
Jak widać z wykresu tyrystor „odcina” półfale, a nie ich części, co minimalizuje poziom zakłóceń. Wadą tej realizacji jest niemożność płynnej regulacji, ale w przypadku obciążeń o dużej bezwładności (na przykład różne elementy grzejne) to kryterium nie jest najważniejsze.
Wideo: Testowanie tyrystorowego regulatora mocy
Prosty obwód regulatora mocy
Moc lutownicy można regulować wykorzystując do tego celu analogowe lub cyfrowe stacje lutownicze. Te ostatnie są dość drogie i nie jest łatwo je złożyć bez doświadczenia. O ile urządzenia analogowe (które w zasadzie są regulatorami mocy) nie są trudne do wykonania własnymi rękami.
Oto prosty schemat urządzenia wykorzystującego tyrystory, dzięki któremu można regulować moc lutownicy.
Radioelementy wskazane na schemacie:
- VD – KD209 (lub o podobnej charakterystyce)
- VS-KU203V lub jego odpowiednik;
- R 1 – rezystancja o wartości nominalnej 15 kOhm;
- R 2 – rezystor zmienny 30 kOhm;
- C – pojemność typu elektrolitycznego o wartości nominalnej 4,7 μF i napięciu 50 V lub większym;
- R n – obciążenie (w naszym przypadku jest to lutownica).
To urządzenie reguluje tylko dodatni półcykl, więc minimalna moc lutownicy będzie o połowę niższa od znamionowej. Tyrystor jest sterowany poprzez obwód składający się z dwóch rezystancji i pojemności. Czas ładowania kondensatora (regulowany rezystancją R2) wpływa na czas trwania „otwarcia” tyrystora. Poniżej znajduje się harmonogram pracy urządzenia.
Wyjaśnienie obrazka:
- wykres A – przedstawia sinusoidę napięcia przemiennego doprowadzanego do obciążenia Rn (lutownica) o rezystancji R2 bliskiej 0 kOhm;
- wykres B – przedstawia amplitudę sinusoidy napięcia dostarczonego do lutownicy o rezystancji R2 równej 15 kOhm;
- wykres C, jak widać z niego, przy maksymalnej rezystancji R2 (30 kOhm) czas pracy tyrystora (t 2) staje się minimalny, to znaczy lutownica działa z około 50% mocy nominalnej.
Schemat obwodu urządzenia jest dość prosty, więc nawet ci, którzy nie są zbyt dobrze zorientowani w projektowaniu obwodów, mogą go samodzielnie złożyć. Należy ostrzec, że podczas pracy tego urządzenia w jego obwodzie występuje napięcie niebezpieczne dla życia ludzkiego, dlatego wszystkie jego elementy muszą być niezawodnie izolowane.
Jak już opisano powyżej, urządzenia działające na zasadzie regulacji fazy są źródłem silnych zakłóceń w sieci elektrycznej. Są dwie możliwości wyjścia z tej sytuacji:
Regulator działający bez zakłóceń
Poniżej znajduje się schemat regulatora mocy, który nie powoduje zakłóceń, ponieważ nie „odcina” półfal, ale „odcina” pewną ich ilość. Zasadę działania takiego urządzenia omówiliśmy w rozdziale „Zasada działania kontroli fazy”, a mianowicie przełączanie tyrystora przez zero.
Podobnie jak w poprzednim schemacie regulacja mocy następuje w zakresie od 50 procent do wartości bliskiej maksymalnej.
Lista radioelementów zastosowanych w urządzeniu, a także możliwości ich wymiany:
Tyrystor VS – KU103V;
Diody:
VD 1 -VD 4 – KD209 (w zasadzie można zastosować dowolne analogi, które pozwalają na napięcie wsteczne większe niż 300 V i prąd większy niż 0,5 A); VD 5 i VD 7 – KD521 (można zamontować dowolną diodę impulsową); VD 6 – KC191 (można zastosować analog o napięciu stabilizacji 9V)
Kondensatory:
C 1 – elektrolityczny o pojemności 100 μF, przeznaczony na napięcie co najmniej 16 V; C2 – 33H; C3 – 1 µF.
Rezystory:
R 1 i R 5 – 120 kOhm; R2-R4 – 12 kOhm; R 6 – 1 kOhm.
Frytki:
DD1 – K176 LE5 (lub LA7); DD2 –K176TM2. Alternatywnie można zastosować logikę serii 561;
R n – lutownica podłączona jako obciążenie.
Jeżeli przy montażu tyrystorowego regulatora mocy nie popełniono żadnych błędów, to urządzenie zaczyna działać natychmiast po włączeniu, nie wymaga żadnej konfiguracji. Mając możliwość pomiaru temperatury grotu lutownicy można dokonać gradacji skali dla rezystora R5.
Jeśli urządzenie nie działa, zalecamy sprawdzenie poprawności okablowania elementów radiowych (przed wykonaniem tej czynności nie zapomnij odłączyć go od sieci).