Трифазний та однофазний тиристорний регулятор потужності – принцип роботи, схеми. Схема регулятора напруги своїми руками Тиристорний регулятор потужності принцип роботи
Температура жала паяльника залежить багатьох чинників.
- Вхідної напруги мережі, яка не завжди стабільна;
- Розсіювання тепла в масивних проводах або контактах, на яких проводиться паяння;
- Температури навколишнього повітря.
Для якісної роботи необхідно підтримувати теплову потужність паяльника на певному рівні. У продажу є великий вибір електроприладів із регулятором температури, проте вартість таких пристроїв досить висока.
Ще більш просунутими є паяльні станції. У таких комплексах розташований потужний блок живлення, за допомогою якого можна контролювати температуру та потужність у широких межах.
Ціна відповідає функціональності.
А що робити, якщо паяльник вже є, і купувати новий із регулятором не хочеться? Відповідь проста - якщо ви вмієте користуватися паяльником, зможете виготовити і доповнення до нього.
Регулятор для паяльника своїми руками
Ця тема давно освоєна радіоаматорами, які, як ніхто інший, зацікавлені в якісному інструменті для паяння. Пропонуємо вам кілька популярних рішень з електросхемами та порядком складання.
Двоступінчастий регулятор потужності
Така схема працює на пристроях із живленням від мережі змінної напруги 220 вольт. У розрив ланцюга одного з провідників, що живлять, паралельно один одному підключається діод і вимикач. Коли контакти вимикача замкнуті – паяльник живиться у стандартному режимі.
При розмиканні струм проходить через діод. Якщо ви знайомі з принципом перебігу змінного струму – робота пристрою буде зрозуміла. Діод, пропускаючи струм лише одному напрямку – відсікає кожен другий напівперіод, знижуючи напругу вдвічі. Відповідно, вдвічі знижується потужність паяльника.
В основному такий режим живлення використовується при тривалих паузах під час роботи. Паяльник знаходиться в черговому режимі, і наконечник не сильно охолоджується. Для приведення температури до 100% значення включаємо тумблер – і через кілька секунд можна продовжувати паяння. При зниженні нагрівання менше окислюється мідне жало, продовжуючи термін служби приладу.
ВАЖЛИВО! Перевірка виконується під навантаженням, тобто із підключеним паяльником.
При обертанні резистора R2 напруга на вході до паяльника повинна плавно змінюватися. Схема міститься у корпусі накладної розетки, що робить конструкцію дуже зручною.
ВАЖЛИВО! Необхідно надійно ізолювати компоненти термозбіжною трубкою, для запобігання замиканню в корпусі – розетці.
Дно розетки закривається кришкою. Ідеальний варіант – не просто накладна, а герметична розетка. У цьому випадку вибрано перший варіант.
Виходить своєрідний подовжувач із регулятором потужності. Користуватися ним дуже зручно, на паяльнику немає зайвих пристосувань, і ручка регулятора завжди під рукою.
1. Резистор 4.7кОм млт-0.5 (піде навіть 0.25 ват).
2. Пермінний резистор 500кОм-1мОм, з 500ком регулюватиме досить плавно, але тільки в діапазоні 220в-120в. З 1 мОм - буде регулювати більш жорстко, тобто буде регулювати проміжком в 5-10вольт, але діапазон зросте, можливо регулювати від 220 до 60 вольт! Резистор бажано ставити з вбудованим вимикачем (хоча можна обійтися без нього, просто поставивши перемичку).
3. Діністор DB3. Взяти такий можна із ЛСД економічних ламп. (Можна замінити на вітчизняний KH102).
4. Діод FR104 або 1N4007, такі діоди зустрічаються практично в будь-якій імпортній радіотехніці.
5. Економічні за струмом світлодіоди.
6. Симистор BT136-600B чи BT138-600.
7. Гвинтові клемники. (Обійтися можна і без них, просто припаявши дроти до плати).
8. Невеликий радіатор (до 0,5 кВт він не потрібен).
9. Плівковий конденсатор на 400вольт, від 0.1 мікрофарадп, до 0.47 мікрофарад.
Схема регулятора змінної напруги:
Приступимо до збирання пристрою. Для початку витравимо і пролудимо плату. Друкована плата – її малюнок у LAY, знаходиться в архіві. Більш компактний варіант, представлений товаришем sergei - .
Потім паяємо конденастор. На фото конднесатор з боку лудіння, тому що у мого екземпляра конденсатора були надто короткі ніжки.
Паяємо диністор. У диністора полярності немає, так що вставляємо його як вам завгодно. Припаюємо діод, резистор, світлодіод, перемичку та гвинтовий клемник. Виглядає воно приблизно так:
І врешті-решт останній етап – це ставимо на симистор радіатор.
А ось фото готового пристрою вже у корпусі.
Слід врахувати, що найбільш ефективно цей прилад справлятиметься з резистивним навантаженням - лампи, нагрівачі і т.д. Споживачі струму індуктивного характеру також можна підключати, але за дуже малої його величині надійність регулювання знизиться.
Схема даного саморобного регулятора тиристора не містить дефіцитних деталей. При використанні, зазначених на схемі випрямних діодів, прилад може витримати навантаження до 5А (приблизно 1 кВт) з урахуванням радіаторів.
Для збільшення потужності пристрою потрібно використовувати інші діоди або діодні зборки, розраховані на необхідний вам струм.
Також потрібно замінювати і тиристор, адже КУ202 розрахований на граничний струм до 10А. З найбільш потужних рекомендуються вітчизняні тиристори серії Т122, Т132, Т142 та інші аналогічні.
Деталей в не так вже й багато, в принципі допустимо навісний монтаж, проте на друкованій платі конструкція виглядатиме красивіше і зручніше. Малюнок плати у форматі LAY. Стабілітрон Д814Г змінюється на будь-який, з напругою 12-15В.
Зібраний одного разу найпростіший регулятор напруги на одному транзисторі був призначений для певного блоку живлення і конкретного споживача, нікуди більше його підключати звичайно не потрібно, але як завжди настає момент, коли правильно поступати ми перестаємо. Наслідком цього є клопіт та роздуми як жити-бути далі і прийняття рішення відновлювати створене раніше або продовжувати творити.
Схема номер 1
Був стабілізований імпульсний блок живлення, що дає на виході напругу 17 вольт і струм 500 міліампер. Потрібна періодична зміна напруги в межах 11 - 13 вольт. І загальновідома на одному транзисторі із цим чудово справлялася. Від себе додав до неї лише світлодіод індикації та обмежувальний резистор. До речі, світлодіод тут це не лише «світлячок», що сигналізує про наявність вихідної напруги. При правильно підібраному номіналі обмежувального резистора, навіть невелика зміна вихідної напруги відбивається на яскравості світла світлодіода, що дає додаткову інформацію про його підвищення або зниження. Напругу на виході можна було змінювати від 13 до 16 вольт.
КТ829 - потужний низькочастотний кремнієвий складовий транзистор, був встановлений на потужний металевий радіатор і здавалося, що при необхідності він цілком може витримати велике навантаження, але трапилося коротке замикання в схемі споживача і він згорів. Транзистор відрізняється високим коефіцієнтом посилення і застосовується в підсилювачах низької частоти - видно дійсно його місце там, а не в регуляторах напруги.
Ліворуч зняті електронні компоненти, праворуч приготовані їм на заміну. Різниця за кількістю в два найменування, а за якістю схем, колишньої і тієї, що було вирішено зібрати, вона неспівставна. Напрошується питання - "Чи варто збирати схему з обмеженими можливостями, коли існує більш просунутий варіант "за ті ж гроші", у прямому та переносному значенні цього вислову?"
Схема номер 2
У новій схемі також присутня трививідна ел. компонент (але це вже не транзистор) постійний та змінний резистори, світлодіод зі своїм обмежувачем. Додано лише два електролітичні конденсатори. Зазвичай на типових схемах вказані мінімальні значення C1 і C2 (С1=0,1 мкФ та С2=1 мкФ), які необхідні для стійкої роботи стабілізатора. Насправді значення ємностей становлять від десятків до сотень мікрофарад. Ємності повинні розташовуватися якомога ближче до мікросхеми. При великих ємностях обов'язково умова C1>>C2. Якщо ємність конденсатора на виході буде перевищувати ємність конденсатора на вході, виникає ситуація при якій вихідна напруга перевищує вхідну, що призводить до псування мікросхеми стабілізатора. Для її виключення встановлюють захисний діод VD1.
Ця схема вже має зовсім інші можливості. Вхідна напруга від 5 до 40 вольт, вихідна 1,2 – 37 вольт. Так, є падіння напруги вхід - вихід дорівнює приблизно 3,5 вольтам, але троянд без шипів не буває. Зате мікросхема КР142ЕН12А, що називається лінійним регульованим стабілізатором напруги, має непоганий захист по перевищенню струму навантаження і короткочасний захист від короткого замикання на виході. Її робоча температура до + 70 градусів за Цельсієм, працює із зовнішнім дільником напруги. Вихідний струм навантаження до 1 А при тривалій роботі та 1,5 А при нетривалій. Максимально допустима потужність під час роботи без тепловідведення 1 Вт, якщо мікросхему встановити на радіатор достатнього розміру (100 см. кв.), то Р макс. = 10 Вт.
Що вийшло
Сам процес оновленого монтажу зайняв часу не більше ніж попередній. При цьому отриманий не простий регулятор напруги, який підключається до блоку живлення стабілізованої напруги, зібрана схема при підключенні навіть до мережевого трансформатора знижує з випрямлячем на виході сама дає необхідну стабілізовану напругу. Природно, що вихідна напруга трансформатора має відповідати допустимим параметрам вхідної напруги мікросхеми КР142ЕН12А. Замість неї можна використовувати імпортний аналог інтегральний стабілізатор. Автор Babay iz Barnaula.
Обговорити статтю ДВА ПРОСТИХ РЕГУЛЯТОРА НАПРУГИ
Тиристорні регулятори потужності застосовуються як у побуті (в аналогових паяльних станціях, електронагрівальних приладах тощо), так і на виробництві (наприклад, для запуску потужних силових установок). У побутових приладах, як правило, встановлюються однофазні регулятори, у промислових установках найчастіше застосовуються трифазні.
Ці пристрої є електронною схемою, що працює за принципом фазового регулювання, для управління потужністю в навантаженні (докладніше про цей метод буде розказано нижче).
Принцип роботи фазового регулювання
Принцип регулювання цього типу полягає в тому, що імпульс, що відкриває тиристор, має певну фазу. Тобто чим далі він розташовується від кінця напівперіоду, тим більшої амплітуди буде напруга, що надходить на навантаження. На малюнку нижче бачимо зворотний процес, коли імпульси надходять практично під закінчення напівперіоду.
На графіці показано час, коли тиристор закритий t1 (фаза керуючого сигналу), як бачите він відкривається практично під кінець напівперіоду синусоїди, в результаті амплітуда напруги мінімальна, а отже, потужність у приєднаному до приладу навантаженні буде незначною (близькою до мінімальної). Розглянемо випадок, поданий на наступному графіку.
Тут бачимо, що імпульс, що відкриває тиристор, посідає середину напівперіоду, тобто регулятор видаватиме половинну потужність максимально можливої. Робота на потужності, близькі до максимальної, відображена на наступному графіку.
Як очевидно з графіка, імпульс посідає початок синусоїдального напівперіоду. Час, коли тиристор перебуває в закритому стані (t3) – незначний, тому в даному випадку потужність навантаження наближається до максимальної.
Зауважимо, що трифазні регулятори потужності працюють за таким самим принципом, але вони керують амплітудою напруги не в одній, а відразу в трьох фазах.
Такий метод регулювання простий у реалізації та дозволяє точно змінювати амплітуду напруги в діапазоні від 2 до 98 відсотків від номіналу. Завдяки цьому стає можливим плавне керування потужністю електроустановок. Основний недолік пристроїв цього типу – створення високого рівня перешкод електромережі.
Як альтернатива, що дозволяє скоротити перешкоди, можна перемикати тиристори, коли синусоїда змінної напруги проходить через нуль. Наочно роботу такого регулятора потужності можна переглянути на наступному графіку.
Позначення:
- A – графік напівхвиль змінної напруги;
- B – робота тиристора за 50% від максимальної потужності;
- C - графік, що відображає роботу тиристора при 66%;
- D - 75% від максимуму.
Як очевидно з графіка, тиристор «відрізає» напівхвилі, а чи не їх частини, що мінімізує рівень перешкод. Нестача такої реалізації - неможливість плавного регулювання, але для навантаження з великою інерційністю (наприклад, різних нагрівальних елементів) цей критерій не є основним.
Відео: Випробування тиристорного регулятора потужності
Схема простого регулятора потужності
Регулювати потужність паяльника можна за допомогою аналогових або цифрових паяльних станцій. Останні коштують досить дорого і зібрати їх, не маючи досвіду, не просто. У той час як аналогові пристрої (які є по суті регуляторами потужності) не важко буде зробити своїми руками.
Наведемо нескладну схему приладу на тиристорах, завдяки якому можна регулювати потужність паяльника.
Радіоелементи, позначені на схемі:
- VD - КД209 (або близький йому за характеристиками)
- VS- KУ203В або його аналог;
- R 1 - Опір з номіналом 15кОм;
- R 2 - резистор змінного типу 30кОм;
- С -ємність електролітичного типу ч номіналом 4,7мкФ і напругою від 50В;
- R n – навантаження (у разі як неї виступає паяльник).
Даний пристрій регулює тільки позитивний напівперіод, тому мінімальна потужність паяльника буде наполовину менша за номінальну. Керується тиристор через ланцюг, що включає два опори і ємність. Час зарядки конденсатора (воно регулюється опором R 2 ) впливає тривалість «відкриття» тиристора. Нижче наведено графік роботи пристрою.
Пояснення до малюнка:
- графік A – показує синусоїду змінної напруги, що надходить на навантаження Rn (паяльник) при опорі R2 близькому до 0 кОм;
- графік B - відображає амплітуду синусоїди надходить на паяльник напруги при опорі R2 рівному 15 кОм;
- графік C, як видно з нього, при максимальному опорі R2 (30 кОм) час роботи тиристора (t 2) стає мінімальним, тобто паяльник працює з потужністю приблизно 50% від номінальної.
Схема пристрою досить проста, тому зібрати її самостійно зможуть навіть ті, хто не дуже добре розуміється на схемотехніці. Необхідно попередити, що при роботі даного приладу в його ланцюгу є небезпечна для життя людини напруга, тому всі її елементи повинні бути надійно ізольовані.
Як уже описувалося вище, пристрої, що працюють за принципом фазового регулювання, є джерелом сильних перешкод електромережі. Існує два варіанти виходу з такої ситуації:
Регулятор, що працює без перешкод
Нижче представлена схема регулятора потужності, що не створює перешкоди, оскільки він не обрізає напівхвилі, а відрізає їх певну кількість. Принцип роботи такого пристрою ми розглядали в розділі "Принцип роботи фазового регулювання", а саме перемикання тиристора через нуль.
Як і в попередній схемі, регулювання потужності відбувається в діапазоні від 50 відсотків до величини близької до максимальної.
Перелік радіоелементів, що використовуються в приладі, а також варіанти їх заміни:
Тиристор VS - КУ103В;
Діоди:
VD 1 -VD 4 - КД209 (в принципі можна використовувати будь-які аналоги, які допускають величину зворотної напруги більше 300В, а струм понад 0,5А); VD 5 та VD 7 – КД521 (допускається ставити будь-який діод імпульсного типу); VD 6 – KC191 (можна використовувати аналог з напругою стабілізації рівним 9В)
Конденсатори:
1 – електролітичного типу з ємністю 100мкФ, розрахований на напругу не менше 16В; З 2 - 33Н; З 3 - 1мкФ.
Резистори:
R 1 і R 5 - 120кОм; R 2 -R 4 - 12кОм; R 6 - 1кОм.
Мікросхеми:
DD1 - K176 ЛЕ5 (або ЛА7); DD2 -K176TM2. Як альтернатива можна використовувати логіку серії 561;
R n – паяльник, підключений як навантаження.
Якщо при збиранні тиристорного регулятора потужності не було допущено помилок, пристрій починає працювати відразу після включення, налаштування для нього не потрібно. Маючи можливість виміряти температуру жала паяльника, можна зробити градацію шкали для резистора R 5 .
Якщо пристрій не запрацював, рекомендуємо перевірити правильність розпаювання радіоелементів (не забудьте перед тим відключити його від мережі).