Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Тиристорні регулятори потужності застосовуються як в побуті (в аналогових паяльних станціях, електронагрівальних приладах і т.д.), так і на виробництві (наприклад, для запуску потужних силових установок). У побутових приладах, як правило, встановлюються однофазні регулятори, в промислових установках частіше застосовуються трифазні.

Ці пристрої являють собою електронну схему, яка працює за принципом фазового регулювання, для управління потужністю в навантаженні (докладніше про цей метод буде розказано нижче).

Принцип роботи фазового регулювання

Принцип регулювання даного типу полягає в тому, що імпульс, який відкриває тиристор, має певну фазу. Тобто, чим далі він розташовується від кінця напівперіоду, тим більшою амплітуди буде напруга, що надходить на навантаження. На малюнку нижче ми бачимо зворотний процес, коли імпульси надходять практично під закінчення напівперіоду.

мінімальна потужність

На графіку показано час, коли тиристор закритий t1 (фаза сигналу, що управляє), як бачите він відкривається практично під кінець полупериода синусоїди, в результаті амплітуда напруги мінімальна, а отже, потужність в підключеної до приладу навантаженні буде незначною (близькою до мінімальної). Розглянемо випадок, представлений на наступній діаграмі.

половинна потужність

Тут ми бачимо, що імпульс, який відкриває тиристор, доводиться на середину полупериода, тобто регулятор буде видавати половинну потужність від максимально можливої. Робота на потужності, близькій до максимальної, відображена в наступній діаграмі.

Потужність, близька до максимальної

Як видно з графіка, імпульс припадає на початок синусоидального полупериода. Час, коли тиристор знаходиться в закритому стані (t3) - незначне, тому в даному випадку потужність в навантаженні наближається до максимальної.

Зауважимо, що трифазні регулятори потужності працюють за таким же принципом, але вони керують амплітудою напруги не в одній, а відразу в трьох фазах.

Такий метод регулювання простий в реалізації і дозволяє точно змінювати амплітуду напруги в діапазоні від 2 до 98 відсотків від номіналу. Завдяки цьому стає можливим плавне управління потужністю електроустановок. Основний недолік пристроїв даного типу - створення високого рівня перешкод в електромережі.

В якості альтернативи, що дозволяє скоротити перешкоди, можна перемикати тиристори, коли синусоїда змінної напруги проходить через нуль. Наочно роботу такого регулятора потужності можна подивитися в наступній діаграмі.

Перемикання тиристора через «нуль»

позначення:

  • A - графік полуволн змінної напруги;
  • B - робота тиристора при 50% від максимальної потужності;
  • C - графік, що відображає роботу тиристора при 66%;
  • D - 75% від максимуму.

Як видно з графіка, тиристор «відрізає» напівхвилі, а не їх частини, що мінімізує рівень перешкод. Недолік такої реалізації - неможливість плавного регулювання, але для навантаження з великою інерційністю (наприклад, різних нагрівальних елементів) цей критерій не основний.

Відео: Випробування тиристорного регулятора потужності

Схема простого регулятора потужності

Регулювати потужність паяльника можна використовуючи для цієї мети аналогові або цифрові паяльні станції. Останні коштують досить дорого, і зібрати їх, не маючи досвіду, не просто. У той час як аналогові пристрої (є по суті регуляторами потужності) не складе труднощів зробити своїми руками.

Наведемо нескладну схему приладу на тиристорах, завдяки якому можна регулювати потужність паяльника.

найпростіший регулятор

Радіоелементи, позначені на схемі:

  • VD - КД209 (або близький йому по характеристикам)
  • VS- KУ203В або його аналог;
  • R 1 - опір з номіналом 15кОм;
  • R 2 - резистор змінного типу 30кОм;
  • З -ємність електролітичного типу ч номіналом 4, 7мкф і напругою від 50В;
  • R n - навантаження (в нашому випадку в якості неї виступає паяльник).

Цей пристрій регулює тільки позитивний напівперіод, тому мінімальна потужність паяльника буде вполовину менше номінальної. Управляється тиристор через ланцюг, що включає в себе два опору і ємність. Час зарядки конденсатора (воно регулюється опором R 2) впливає на тривалість «відкриття» тиристора. Нижче показаний графік роботи пристрою.

Вплив опору R2 на роботу регулятора

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 дорівнює 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 близько 50% від номінальної.

Схема пристрою досить проста, тому зібрати її самостійно зможуть навіть ті, хто не дуже добре розбирається в схемотехніці. Необхідно попередити, що при роботі даного приладу в його ланцюга присутній небезпечне для життя людини напруга, тому всі його елементи повинні бути надійно заізольовані.

Як вже описувалося вище, пристрої, що працюють за принципом фазового регулювання, є джерелом сильних перешкод в електромережі. Існує два варіанти виходу з подібної ситуації:

    • подавати напругу через згладжує фільтр (його схему нескладно знайти), найпростіший варіант реалізації - ферритові кільце з обмотаним навколо нього мережевим кабелем;
      Фільтр на основі феритового кільця від кабелю монітора
    • зібрати пристрій, яке не викликає перешкоди, наведемо приклад такої схеми.

Регулятор працює без перешкод

Нижче представлена схема регулятора потужності, який 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.

Також як і в попередній схемі, регулювання потужності відбувається в діапазоні від 50 відсотків до величини близької до максимальної.

Регулятор, що не створює перешкоди

Перелік використовуваних в приладі радіоелементів, 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 більш 300В, а струм понад 0, 5 А); VD 5 і VD 7 - КД521 (допускається ставити будь-який діод імпульсного типу); VD 6 - KC191 (можна використовувати аналог з напругою стабілізації рівним 9В)

конденсатори:

З 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 ЛА-7); DD2 -K176TM2. В якості альтернативи можна використовувати логіку серії 561;

R n - паяльник, підключений в якості навантаження.

Якщо при складанні тиристорного регулятора потужності не було допущено помилок, то пристрій починає працювати відразу після включення, настройка для нього не потрібно. Маючи можливість виміряти температуру жала паяльника, можна зробити градацію шкали для резистора R 5.

У тому випадку, коли пристрій не запрацювало, рекомендуємо перевірити правильність розпаювання радіоелементів (не забудьте перед цим відключити його від мережі).

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик