Controlador de potência tiristorizado trifásico e monofásico - princípio de funcionamento, circuitos. Circuito regulador de tensão faça você mesmo Princípio de funcionamento do regulador de potência do tiristor
A temperatura da ponta do ferro de solda depende de muitos fatores.
- Tensão de entrada da rede elétrica, que nem sempre é estável;
- Dissipação de calor em fios ou contatos maciços nos quais é realizada a soldagem;
- Temperaturas do ar ambiente.
Para um trabalho de alta qualidade, é necessário manter a potência térmica do ferro de soldar em um determinado nível. À venda existe uma grande seleção de aparelhos elétricos com controlador de temperatura, mas o custo desses aparelhos é bastante elevado.
Ainda mais avançadas são as estações de solda. Em tais complexos existe uma fonte de alimentação poderosa, com a qual você pode controlar a temperatura e a potência em uma ampla faixa.
O preço corresponde à funcionalidade.
Mas e se você já tiver um ferro de soldar e não quiser comprar um novo com regulador? A resposta é simples - se você souber usar um ferro de soldar, poderá fazer um acréscimo nele.
Regulador de ferro de solda DIY
Este tópico é dominado há muito tempo por rádios amadores que, como ninguém, estão interessados em uma ferramenta de soldagem de qualidade. Oferecemos várias soluções populares com diagramas de fiação e ordem de montagem.
Regulador de potência de dois estágios
Este circuito funciona em dispositivos alimentados por uma tensão CA de 220 volts. No circuito aberto de um dos condutores de alimentação, um diodo e uma chave são conectados em paralelo entre si. Quando os contatos da chave estão fechados, o ferro de soldar é alimentado no modo padrão.
Quando aberto, a corrente flui através do diodo. Se você estiver familiarizado com o princípio do fluxo de corrente alternada, o funcionamento do dispositivo ficará claro. O diodo, passando a corrente em apenas uma direção, corta a cada segundo meio ciclo, reduzindo a tensão pela metade. Conseqüentemente, a potência do ferro de soldar é reduzida pela metade.
Basicamente, este modo de energia é usado para longas pausas durante o trabalho. O ferro de soldar está em modo standby e a ponta não esfria muito. Para trazer a temperatura para 100%, ligue a chave seletora - e depois de alguns segundos você pode continuar a soldar. Com a diminuição do calor, a ponta de cobre oxida menos, prolongando a vida útil do aparelho.
IMPORTANTE! O teste é realizado sob carga, ou seja, com ferro de solda conectado.
Quando o resistor R2 é girado, a tensão na entrada do ferro de solda deve mudar suavemente. O circuito é colocado no caso de uma tomada montada na superfície, o que torna o design muito conveniente.
IMPORTANTE! É necessário isolar de forma segura os componentes com um tubo termorretrátil para evitar um curto-circuito no alojamento do soquete.
A parte inferior do soquete é fechada com uma tampa adequada. A opção ideal não é apenas uma guia de remessa, mas uma saída lacrada na rua. Neste caso, a primeira opção é escolhida.
Acontece uma espécie de cabo de extensão com regulador de potência. É muito cómodo de utilizar, não existem dispositivos extras no ferro de soldar e o botão regulador está sempre à mão.
1. Resistor de 4,7 kOhm mlt-0,5 (até 0,25 watts bastam).
2. Resistor variável 500kΩ-1mΩ, com 500kΩ irá regular suavemente, mas apenas na faixa de 220v-120v. Com 1 mOhm - vai regular com mais força, ou seja, vai regular com intervalo de 5 a 10 volts, mas o alcance vai aumentar, é possível regular de 220 a 60 volts! É desejável instalar o resistor com uma chave embutida (embora você possa fazer sem ela simplesmente colocando um jumper).
3. Dinistor DB3. Você pode tirar isso das lâmpadas econômicas LSD. (Pode ser substituído por KH102 doméstico).
4. Diodo FR104 ou 1N4007, esses diodos são encontrados em quase todos os equipamentos de rádio importados.
5. LEDs que economizam corrente.
6. Triac BT136-600B ou BT138-600.
7. Terminais de parafuso. (Você pode ficar sem eles, basta soldar os fios na placa).
8. Um pequeno radiador (não é necessário até 0,5 kW).
9. Capacitor de filme de 400 volts, de 0,1 microfarad a 0,47 microfarad.
Circuito regulador de tensão CA:
Vamos começar a montar o dispositivo. Para começar, vamos gravar e projetar a placa. A placa de circuito impresso - seu desenho em LAY, está no arquivo. Uma versão mais compacta apresentada por um amigo serguei - .
Em seguida, solde o capacitor. A foto mostra o capacitor do lado do estanhamento, pois minha cópia do capacitor tinha pernas muito curtas.
Soldamos o dinistor. O dinistor não tem polaridade, então inserimos como quiser. Soldamos o diodo, resistor, LED, jumper e terminal de parafuso. Parece algo assim:
E no final, a última etapa é colocar um radiador no triac.
E aqui está uma foto do aparelho finalizado já na caixa.
Deve-se notar que este dispositivo irá lidar de forma mais eficaz com uma carga resistiva - lâmpadas, aquecedores, etc. Consumidores de corrente indutiva também podem ser conectados, mas se for muito baixo, a confiabilidade do ajuste diminuirá.
O circuito deste regulador tiristorizado caseiro não contém peças escassas. Ao utilizar os diodos retificadores indicados no diagrama, o dispositivo pode suportar uma carga de até 5A (aproximadamente 1 kW), levando em consideração a presença de radiadores.
Para aumentar a potência do dispositivo conectado, você precisa usar outros diodos ou conjuntos de diodos projetados para a corrente necessária.
Também é necessária a substituição do tiristor, pois o KU202 foi projetado para corrente máxima de até 10A. Dos mais potentes, são recomendados tiristores domésticos das séries T122, T132, T142 e outros similares.
Não há tantos detalhes nele, em princípio, a montagem articulada é aceitável, porém, em uma placa de circuito impresso, o design ficará mais bonito e conveniente. Desenho de quadro em formato LAY. O diodo Zener D814G muda para qualquer, com tensão de 12-15V.
Uma vez montado, o regulador de tensão mais simples em um único transistor foi destinado a uma fonte de alimentação específica e a um consumidor específico, claro, não foi necessário conectá-lo em nenhum outro lugar, mas como sempre, chega um momento em que deixamos de fazer o certo coisa. A consequência disso são as preocupações e reflexões sobre como viver e ser mais longe e a decisão de restaurar o que foi criado anteriormente ou continuar a criar.
Esquema número 1
Havia uma fonte de alimentação chaveada estabilizada, fornecendo uma tensão de saída de 17 volts e uma corrente de 500 miliamperes. Exigia uma mudança periódica de tensão na faixa de 11 a 13 volts. E o conhecido transistor único fez um excelente trabalho com isso. De mim mesmo, adicionei apenas um LED de indicação e um resistor limitador. Aliás, o LED aqui não é apenas um “vaga-lume” sinalizando a presença de tensão de saída. Com um valor corretamente selecionado do resistor limitador, mesmo uma pequena mudança na tensão de saída é refletida no brilho do LED, o que fornece informações adicionais sobre seu aumento ou diminuição. A tensão de saída pode ser alterada de 1,3 para 16 volts.
KT829 - um poderoso transistor composto de silício de baixa frequência, foi instalado em um poderoso radiador de metal e parecia que, se necessário, poderia suportar uma carga grande, mas houve um curto-circuito no circuito do consumidor e ele queimou. O transistor tem alto ganho e é usado em amplificadores de baixa frequência - você realmente pode ver seu lugar ali e não em reguladores de tensão.
Componentes eletrônicos removidos à esquerda, preparados por ele para substituição à direita. A diferença na quantidade é de dois itens, e em termos de qualidade dos esquemas, o primeiro e o que se decidiu montar, é incomparável. Isto levanta a questão - “Vale a pena montar um esquema com capacidades limitadas quando existe uma opção mais avançada “pelo mesmo dinheiro”, no sentido literal e figurado deste ditado?”
Esquema número 2
O novo circuito também conta com um e-mail de três saídas. componente (mas não é mais um transistor) resistores fixos e variáveis, um LED com seu próprio limitador. Apenas dois capacitores eletrolíticos são adicionados. Normalmente, os diagramas típicos indicam os valores mínimos de C1 e C2 (C1 \u003d 0,1 μF e C2 \u003d 1 μF) que são necessários para a operação estável do estabilizador. Na prática, os valores de capacitância variam de dezenas a centenas de microfarads. Os capacitores devem estar localizados o mais próximo possível do chip. Para grandes capacidades, a condição C1>>C2 é obrigatória. Se a capacitância do capacitor de saída exceder a capacitância do capacitor de entrada, surge uma situação em que a tensão de saída excede a de entrada, o que leva a danos ao microcircuito estabilizador. Para excluí-lo, um diodo de proteção VD1 é instalado.
Este esquema tem possibilidades completamente diferentes. Tensão de entrada de 5 a 40 volts, saída de 1,2 a 37 volts. Sim, há uma queda de tensão de entrada-saída de cerca de 3,5 volts, mas não existem rosas sem espinhos. Já o microcircuito KR142EN12A, chamado de regulador de tensão linear ajustável, possui boa proteção para exceder a corrente de carga e proteção de curto prazo contra curto-circuito na saída. Sua temperatura de operação é de até + 70 graus Celsius, funciona com divisor de tensão externo. Corrente de carga de saída de até 1 A para operação de longo prazo e 1,5 A para operação de curto prazo. A potência máxima permitida ao operar sem dissipador de calor é de 1 W, se o microcircuito for instalado em um radiador de tamanho suficiente (100 cm2), então P máx. = 10 W.
O que aconteceu
O processo de instalação atualizada não demorou mais que o anterior. Ao mesmo tempo, não foi obtido um simples regulador de tensão, que é conectado a uma fonte de alimentação de tensão estabilizada, o circuito montado, quando conectado até mesmo a um transformador abaixador de rede com um retificador na saída, fornece ele próprio a tensão estabilizada necessária . Naturalmente, a tensão de saída do transformador deve corresponder aos parâmetros permitidos da tensão de entrada do microcircuito KR142EN12A. Em vez disso, você pode usar um estabilizador integral analógico importado. Autor Babay de Barnaula.
Discuta o artigo DOIS REGULADORES DE TENSÃO SIMPLES
Os controladores de potência tiristores são usados tanto na vida cotidiana (em estações de solda analógicas, aquecedores elétricos, etc.) quanto na produção (por exemplo, para iniciar usinas poderosas). Nos eletrodomésticos, via de regra, são instalados reguladores monofásicos, nas instalações industriais são mais utilizados reguladores trifásicos.
Esses dispositivos são um circuito eletrônico, operando segundo o princípio do controle de fase, para controlar a potência da carga (mais sobre esse método será discutido a seguir).
Princípio de funcionamento da regulação de fase
O princípio de regulação deste tipo é que o pulso que abre o tiristor tenha uma determinada fase. Ou seja, quanto mais longe estiver do final do meio ciclo, maior será a amplitude da tensão fornecida à carga. Na figura abaixo vemos o processo inverso, quando os pulsos chegam quase no final do meio ciclo.
O gráfico mostra o tempo em que o tiristor está fechado t1 (fase do sinal de controle), como vocês podem ver, ele abre quase no final do meio ciclo da senóide, como resultado, a amplitude da tensão é mínima, e portanto, a potência na carga conectada ao dispositivo será insignificante (próxima do mínimo). Considere o caso apresentado no gráfico a seguir.
Aqui vemos que o pulso que abre o tiristor cai no meio do meio ciclo, ou seja, o regulador produzirá metade da potência do máximo possível. A operação próxima à potência máxima é mostrada no gráfico a seguir.
Como pode ser visto no gráfico, o pulso cai no início do semiciclo senoidal. O tempo em que o tiristor fica no estado fechado (t3) é insignificante, portanto, neste caso, a potência na carga se aproxima do máximo.
Observe que os reguladores de potência trifásicos funcionam com o mesmo princípio, mas controlam a amplitude da tensão não em uma, mas em três fases ao mesmo tempo.
Este método de regulação é fácil de implementar e permite alterar com precisão a amplitude da tensão na faixa de 2 a 98 por cento do valor nominal. Isso permite controlar suavemente a potência das instalações elétricas. A principal desvantagem de dispositivos deste tipo é a criação de um alto nível de interferência na rede elétrica.
Como alternativa para reduzir o ruído, os tiristores podem ser comutados quando a onda senoidal da tensão CA passa por zero. Você pode ver claramente a operação desse regulador de potência no gráfico a seguir.
Designações:
- A - gráfico de meias ondas de tensão alternada;
- B - operação do tiristor a 50% da potência máxima;
- C - gráfico mostrando o funcionamento do tiristor a 66%;
- D - 75% do máximo.
Como pode ser visto no gráfico, o tiristor “corta” as meias ondas, e não suas partes, o que minimiza o nível de interferência. A desvantagem de tal implementação é a impossibilidade de regulação suave, mas para uma carga com grande inércia (por exemplo, vários elementos de aquecimento), este critério não é o principal.
Vídeo: Testando um controlador de potência de tiristor
Diagrama de um regulador de potência simples
Você pode ajustar a potência do ferro de solda usando estações de solda analógicas ou digitais para essa finalidade. Estes últimos são bastante caros e não é fácil montá-los sem experiência. Embora os dispositivos analógicos (que são essencialmente reguladores de energia) não sejam difíceis de fazer com as próprias mãos.
Aqui está um diagrama simples de um dispositivo tiristor, graças ao qual você pode ajustar a potência do ferro de solda.
Elementos de rádio indicados no diagrama:
- VD - KD209 (ou similar em características)
- VS-KU203V ou equivalente;
- R 1 - resistência com valor nominal de 15 kOhm;
- R 2 - resistor tipo variável 30 kOhm;
- C - capacitância do tipo eletrolítico h com valor nominal de 4,7 μF e tensão de 50 V;
- R n - carga (no nosso caso, um ferro de solda atua como tal).
Este dispositivo regula apenas o meio ciclo positivo, portanto a potência mínima do ferro de solda será a metade da nominal. O tiristor é controlado através de um circuito que inclui duas resistências e uma capacitância. O tempo de carga do capacitor (é regulado pela resistência R 2) afeta a duração da “abertura” do tiristor. Abaixo está um gráfico que mostra como o dispositivo funciona.
Explicação para a figura:
- gráfico A - mostra a senóide da tensão alternada fornecida à carga Rn (ferro de soldar) com resistência R2 próxima de 0 kOhm;
- gráfico B - exibe a amplitude da senóide da tensão fornecida ao ferro de soldar com resistência R2 igual a 15 kOhm;
- gráfico C, como pode ser visto nele, na resistência máxima R2 (30 kOhm), o tempo de operação do tiristor (t 2) torna-se mínimo, ou seja, o ferro de solda opera com uma potência de cerca de 50% da nominal.
O circuito do aparelho é bastante simples, por isso mesmo quem não tem muito conhecimento em circuitos pode montá-lo sozinho. É necessário alertar que durante o funcionamento deste dispositivo, estão presentes em seu circuito tensões perigosas para a vida humana, portanto todos os seus elementos devem ser isolados de forma confiável.
Conforme já descrito acima, os dispositivos que operam segundo o princípio da regulação de fase são uma fonte de forte interferência na rede elétrica. Existem duas opções para sair desta situação:
Regulador sem interferências
Abaixo segue o diagrama de um regulador de potência que não interfere, pois não “corta” as meias ondas, mas “corta” uma certa quantidade delas. Consideramos o princípio de funcionamento de tal dispositivo na seção “O princípio de funcionamento da regulação de fase”, ou seja, comutando o tiristor através de zero.
Assim como no esquema anterior, o ajuste de potência ocorre na faixa de 50 por cento a um valor próximo do máximo.
A lista de elementos de rádio utilizados no dispositivo, bem como opções para substituí-los:
Tiristor VS - KU103V;
Diodos:
VD 1 -VD 4 - KD209 (em princípio, você pode usar quaisquer análogos que permitam um valor de tensão reversa superior a 300V e uma corrente superior a 0,5A); VD 5 e VD 7 - KD521 (é permitida a instalação de qualquer diodo do tipo pulso); VD 6 - KC191 (você pode usar um analógico com tensão de estabilização de 9V)
Capacitores:
C 1 - tipo eletrolítico com capacidade de 100 microfarads, projetado para tensão mínima de 16V; C2-33H; C3 - 1uF.
Resistores:
R 1 e R 5 - 120 kOhm; R 2 -R 4 - 12 kOhm; R 6 - 1 kOhm.
Microcircuitos:
DD1 - K176 LE5 (ou LA7); DD2-K176TM2. Alternativamente, a lógica da série 561 pode ser usada;
R n - ferro de soldar conectado como carga.
Se nenhum erro foi cometido durante a montagem do controlador de potência do tiristor, o dispositivo começa a funcionar imediatamente após ser ligado, nenhum ajuste é necessário para isso. Tendo a capacidade de medir a temperatura da ponta de solda, você pode fazer uma gradação de escala para o resistor R 5.
Caso o dispositivo não funcione, recomendamos que você verifique a correta fiação dos elementos do rádio (não se esqueça de desconectá-lo da rede antes disso).