Тиристорные и симисторные регуляторы напряжения для индуктивной нагрузки

imageПриборы, которые работают на потреблении электрического тока, без проблем можно настраивать. Конечно, с учётом, если на устройстве имеется уже такая возможность. Но даже если её нет, то можно сделать это самостоятельно, вмонтировав тиристорный или симисторный регулятор мощности. Самая распространённая схема включения регулировки напряжения — bt136 600e.

Содержание

Преимущества и недостатки

Сегодня на профильном рынке начинают лидировать по продажам симисторные регуляторы. В отличие от тиристоров симисторы имеют двухстороннее действие, поскольку у них есть катод и анод. Это позволяет изменять в процессе работы направление тока.

Стоит отметить, что заменять их на контакторы, реле или пускатели нецелесообразно. Связано это с долговечностью симистора, а также многими другими положительными качествами такого приспособления. Установив его на схему, он практически никогда не выйдет из строя. Также положительным моментом можно считать полное отсутствие искры при работе. Анализировались схемы на симисторах, которые по себестоимости были значительно дешевле аналогов, базирующихся на транзисторах и микросхемах.

Таким образом, использование симисторов имеет ряд значительных преимуществ:

  • большой срок эксплуатации (детали практически не изнашиваются);
  • цена прибора невысока;
  • при работе можно избежать механических контактов.

Это не весь список преимуществ. Существуют некоторые модели, которые могут похвастаться определёнными особенностями.

Имеются и специфические минусы:

  • посторонние помехи и шумы;
  • устройство имеет большую чувствительность к переходным процессам;
  • во избежание перегрева прибор устанавливается в радиатор;
  • использование на больших частотах невозможно.

Цели применения

Симисторный регулятор напряжения имеет свои особенности использования. Такие устройства бывают разной мощности и в зависимости от этого могут применяться для работы того или иного прибора.

Симисторы активно используются в таких видах бытовой техники:

  • imageстроительные электроинструменты;
  • устройства с компрессором;
  • пылесосы;
  • стиральные машины;
  • фены;
  • лампы и другие осветительные приборы с возможностью регулировки мощности;
  • нагревательные приборы, к примеру, обычный кипятильник.

Если готовить о видах симисторных регуляторов, то их объединяет одна характеристика — все они работают по похожему принципу. Единственное различие между ними — их мощность. Существуют виды симисторов, которые нужно особо тщательно регулировать при настройке управляющих сигналов. Управление у различных видов разное. Это может быть простейшая конструкция на нескольких конденсаторах и резисторах, а может быть сложная схема с микроконтроллером.

Самостоятельное изготовление

На сегодня возможно установить простые регуляторы на электрические приборы своими руками, если имеется необходимый инструмент и схемы. Существует несколько возможных вариантов таких схем. К одной из схем можно отнести bt136 600e. Она идеально подходит, например, для регулировки степени нагрева паяльника.

Варианты схем

Паяльник можно оборудовать устройством для регулировки мощности до 90 Вт. Для этого необходимо всего лишь несколько деталей. Именно благодаря такому устройству можно изменять не только степень нагрева жала паяльника, но и уровень свечения настольной лампы, скорость вращения вентилятора для многих других приборов, которые требуют регулировки.

Такой регулятор можно собрать на основе многих симисторов, к примеру, ВТА 16600. Но идеальным вариантом будет использование устройства bt136 600e. Симистор этого типа лучше подходит для регулировки мощности жала паяльника.

Для устройства типа BTA 16600 характерной особенностью является наличие в схеме неоновой лампы. Она служит показателем мощности на текущее время и может стать удобным вариантом для многих устройств.

С другой стороны, если имеется минимальный опыт работы с микросхемами, то можно вмонтировать такую лампу в схему регулятора мощности на симисторе типа bt136 600e. Главное, правильно выбрать неоновую лампу. От правильного выбора такого устройства будет зависеть качество работы регулятора, его функциональные возможности и многое другое. Она должна иметь минимальные показатели напряжения.

От этого показателя непосредственно зависит плавность регулировки степени нагрева жала паяльника или скорости вентилятора. При монтаже стартера в светильник неоновую лампу можно не применять. Хотя функциональность устройства от этого уменьшается, поскольку показатель напряжения (мощности) прибора при работе не будет виден.

В схемах регулятора для паяльника нет ничего сложного. Для создания диодного моста используются диоды D226. К нему в обязательном порядке следует монтировать тиристор KY202H. Он имеет личную цепь управления. Если диапазон регулировки мощности устройства должен быть довольно большим, то применяются схемы с дополнительной установкой элемента логики — счётчика K561NE8. Регулировать мощность здесь также будет тиристор.

После установки диодного моста, согласно схеме следует обычный параметрический стабилизатор. Он будет включать подачу электричества на микросхему. Также важно правильно подобрать мощность и количество диодов. Они должны соответствовать желаемому диапазону регулировки.

Существует и другой вариант схемы для регулировки мощности паяльника. Она очень проста, никаких дорогостоящих и дефицитных деталей в ней нет. Предварительно установив светодиод, можно регулировать включённое/выключенное состояние.

Возможное допустимое напряжение на входе должно равняться от 120 до 210 вольт. Для любых приборов такого типа можно использовать индикатор напряжения. Такое устройство можно найти в старом магнитофоне и использовать его для личных целей. Для усовершенствования прибора можно использовать светодиод или любые другие комплектующие такого типа. Он будет подсвечивать шкалу напряжения устройства, а также включённое или выключенное состояние. Это позволит значительно увеличить его функциональность.

Сборка устройства

При сборке симисторного или тиристорного регулятора мощности своими руками следует позаботиться о качественном корпусе для устройства. Лучшим вариантом будет использование пластика, поскольку его легко согнуть, обрезать, склеить и в целом обрабатывать. Таким образом, нужно из пластика вырезать заготовки, зачистить и обработать края, после чего склеить вместе в форме коробки под устройство. В коробке монтируется сделанный регулятор. После того как прибор собран, его необходимо предварительно проверить на правильность схемы и на работоспособность перед эксплуатацией.

Для того чтобы совершить такую проверку, можно использовать обычный паяльник. В качестве альтернативы применяется мультиметр. Приборы просто нужно подключить к выходу самой регулировочной схемы и вращать ручку регулятора. Если в схеме предусмотрена проверочная лампочка, то при регулировке яркость её свечения должна изменяться.

Некоторые нюансы по настройке

Существуют и более мощные регуляторы, в которых при постоянном напряжении будет показатель в 450−500 Вт, а при переменном токе — 220 вольт. Они устанавливаются на приборы, которые нуждаются в такой нагрузке. К их числу можно отнести вентиляторы, болгарки, перфораторы и т. п.

В таких приборах симистор будет выполнять функцию фазового регулятора. Диапазон мощности должен быть соответствующий. Основной функциональной обязанностью будет момент включения симистора, переключение его на более высокую или низкую нагрузку, когда она переходит через ноль.

По умолчанию симистор находится в закрытом положении. По факту увеличения напряжения происходит зарядка конденсаторов, которая делится на два направления. Этот процесс будет происходить до того момента, пока он не зарядится до 32 В суммарно по двум направлениям. После этого происходит открытие симистора и динистора. Первый будет открыт на весь полупериод. Из-за такого принципа действия и происходит на практике регулировка мощности любого устройства.

Использование тиристора

Использование такого регулятора напряжения, как тиристор, позволяет сделать плавную регулировку, к примеру, паяльника от половины возможного напряжения до максимального. Если схему усовершенствовать и добавить диодный мост, то можно сделать регулировку от 0 до 100%.

Принцип сборки регулятора на симисторе очень похож на используемый в тиристорном устройстве. Этот метод применим для сборки любого прибора такого типа.

Сборка тиристорного регулятора на печатной плате выглядит следующим образом:

  1. Сначала необходимо подготовить монтажную схему. Для этого следует наметить на стартовой плате с помощью гвоздя или иголки саму схему. Она должна располагаться удобным образом. Если делать это сложно начинающему мастеру, то можно приобрести плату с готовой схемой.
  2. Подготовка всех требуемых материалов и инструментов. К ним нужно отнести печатную плату. Её можно сделать самостоятельно или купить. Также следует подготовить нож, кусачки, паяльник, припой, флюс провода и т. п.
  3. Дальше нужно вмонтировать все детали согласно заранее подготовленной схеме.
  4. Лишние концы всех деталей необходимо удалить с помощью кусачек.
  5. После этого идёт этап пропайки. Сперва все детали проделываются флюсом, потом пропаиваются в такой последовательности: конденсаторы с резисторами, транзисторы, тиристоры, диоды, динисторы.
  6. Следующий этап — подготовка корпуса для сборки.
  7. Зачистка, запайка контактов.
  8. Изоляция проводов.
  9. Проверка перед эксплуатацией.
  10. Финальная сборка.

Тиристор с небольшой мощностью не имеет больших габаритов, поэтому его использовать очень удобно. К особенным характеристикам этого прибора можно отнести повышенную чувствительность.

В целях управления устройством устанавливается конденсатор с резистором. Он может быть применён к приборам, общая мощность которых не превышает 40 Ватт. Существует возможность регулировки мощности от минимума до максимума.

Ценовые категории

Сегодня на рынке имеется множество современных производителей, которые предлагают разные по качеству и цене товары. Нужно тщательно выбирать приспособление в зависимости от того, какой результат нужно получить.

Среди множества предложений обращать внимание необходимо на такие характеристики:

  1. Мощность приспособления. Чем она будет выше, тем и стоимость прибора будет больше.
  2. Сложность самой схемы. В самых простых схемах цена устройства будет зависеть от самих симисторов и ограничиваться их стоимостью. В более сложных схемах с микроконтроллером стоимость в несколько раз увеличивается. Хотя они и дают более высокие возможности, но и цена соответственно возрастает.
  3. Марка производителя. От этого параметра цена в некоторых случаях может возрастать в два раза. Но можно найти менее раскрученный бренд намного дешевле, а по своим показателям устройство будет ничем не хуже.

Таким образом, собрать тиристорный или симисторный регулятор мощности не составит особого труда даже для начинающих мастеров. Более сложной задачей будет усвоение правил его эксплуатации. Очень важным остаётся то, чтобы все вышеуказанные правила и инструкции по сборке учитывались. Это позволит сделать более качественное приспособление, которое будет бесперебойно и эффективно работать, а также приносить пользу своему владельцу.

Раздел: Радиолюбителю Малогабаритные регуляторы мощности. В каждом доме имеются бытовые электроприборы с питанием от электрической сети переменного тока. Расширить возможности и удобство использования многих из этих устройств можно за счет регулирования потребляемой ими мощности. Одним из наиболее распространенных принципов регулирования мощности в сетях переменного тока является фазовый. При фазовом способе регулирования используется зависимость между моментом (фазой) открытия регулирующего элемента относительно начала полупериода питающего напряжения и потребляемой устройством мощностью. Для регулирования мощности используется ключевой элемент, в качестве которого наиболее удобно использовать симистор. Изменяя задержку (фазу) времени открытия симистора относительно начала полуволны сетевого питающего напряжения можно регулировать потребляемую нагрузкой мощность практически от 0 до 100%. Зависимость напряжения на нагрузке от фазы открытия симистора показана на рис. 1. Работа всех нижеприведенных регуляторов основана на фазовом принципе управления. Различаются они максимально допустимой мощностью подключаемой нагрузки. К регулятору, собранному по схеме изображенной на Рис.3, можно подключать нагрузку переменного тока мощностью до 1000 Вт. К регулятору, собранному по схеме Рис.6 — до 2500 Вт. Эти регуляторы позволят управлять мощностью электронагревательных и осветительных приборов (в т.ч. температурой нагрева электропаяльника), регулировать частоту вращения асинхронных электродвигателей переменного тока (вентилятора, электро-наждака, электродрели и т.д.). Благодаря широкому диапазону регулировки и большой мощности регуляторы найдут самое широкое применение в нашем быту. РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА 1000 ВТ/220 В. Регулятор мощности на 1000 Вт/220 В. Общий вид этого устройства представлен на рис. 2, схема электрическая принципиальная на рис. 3. Перечень элементов схемы до 1000 Вт. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ. Основные параметры симисторов BT136-600(D,E): Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии — 600V Максимальное среднеквадратическое значение (RMS) тока в открытом состоянии — 4A Максимальный однократный импульсный ток (20mS) — 25A Отпирающий ток управления: BT136-600 <35mA</b> BT136-600D <5mA</b> BT136-600E <10mA</b> Отпирающее управляющее напряжение — 1,5V (макс.)0,7 (тип.) Ток удержания: BT136-600 — <30mA</b> BT136-600D — <15mA</b> BT136-600E — Напряжение в открытом состоянии — 1,7V (макс.) 1,4V (тип.) Время включения — 2µS (тип.) Корпус — TO-220 РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА 2500 ВТ/220 В. Регулятор мощности позволит управлять нагрузкой до 2,5 кВт в сети 220 В переменного тока. Внешний вид устройства приведен на рис. 5, а электрическая принципиальная схема — на рис. 6. Схема устройства в основном аналогична вышеописанной схеме. Добавлена помехоподавляющая цепь С2, R3. Выключатель SW позволяет разрывать цепь зарядки управляющего конденсатора С1, что приводит к запиранию симистора и отключению нагрузки. В остальном работа схемы полностью аналогична вышеописанной. Конструктивно схема выполнена на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 85×69 мм. С целью более эффективного теплоотвода предусмотрен радиатор для симистора. Переменный резистор, используемый для регулирования мощности, можно устанавливать на корпусе устройства. Перечень элементов схемы до 2500 Вт. Сетевой фильтр для регуляторов. Для снижения уровня помех создаваемых регуляторами можно использовать сетевой фильтр. Предохранители F1, F2 — на ток 3А, конденсаторы С1, С2 — с рабочим напряжением 400…630 В. Еще один простой регулятор. На просторах интернета нам попалась еще одна схемка, автор применил ее в качестве регулятора для пылесоса: Схема регулятора для пылесоса Регуляторы мощности. К статье добавил архив с файлом плат в формате LAY6 на версию схемы с симистором BT136-600E и BTA26-600 25A. Вид плат ниже: BT136-600E Reg LAY6 Foto BTA26-600 25A Reg LAY6 FOTO

Большинство современных бытовых приборов, изготавливаемых с использованием индуктивных элементов, легко поддаются регулировке по потребляемой мощности. Правда, это справедливо только для тех случаев, когда в них уже предусмотрена такая возможность. Однако даже в ее отсутствие можно доработать прибор своими руками, встроив в него симисторный регулятор напряжения в индуктивной нагрузке.

Содержание

Преимущества и недостатки

Регулятор мощности на симисторе

На рынке встречаются регуляторы напряжения, построенные на основе современных симисторов BT136 600E, которые по своим рабочим характеристикам заметно превосходят тиристорные аналоги. Применение двунаправленных управляющих полупроводников позволяет добиться следующих преимуществ:

  • снижение нелинейных искажений;
  • улучшение регулировочных характеристик всей схемы;
  • небольшая экономия на потреблении электроэнергии.

Основное преимущество любых электронных регуляторов – отсутствие механических контактов, быстро выходящих из строя и создающих много шума.

  • повышенную чувствительность к переходным процессам в управляющих цепях;
  • необходимость установки радиатора для отвода тепла;
  • ограниченность частотного диапазона.

Несмотря на все указанные минусы, стабилизаторы на симисторах успешно применяются для регулировки мощности в индуктивной нагрузке.

Принцип работы и цели применения

Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А — 100%, В — 50%, С — 25%

Принцип работы симисторного регулятора основан на особенностях полупроводниковых приборов, которые ограничивают амплитуду переменного тока с одновременным снижением мощности в нагрузке. При заданной частоте сетевого напряжения регулировать этот показатель удается в небольших пределах (не более 20-30%).

Качество и глубина регулировки зависят от схемы управления работой симисторных элементов, которая предполагает различные исполнения.

В простейших случаях она состоит из нескольких дискретных элементов: диодов, развязывающего трансформатора, резисторов и конденсаторов. В более сложных устройствах функцию регулирующего модуля выполняет микросхема или микропроцессор. В соответствии со способом управления симисторами возможны различные методы изменения величины мощности, отдаваемой в нагрузку. Наиболее распространенный способ, позволяющий эффективно, с минимальными потерями, делать это – воздействие на фазу преобразуемого напряжения. В соответствии с изменяемым параметром этот метод называется импульсно-фазным, а работающий на его основе прибор представляет собой фазовый регулятор мощности.

Симисторные схемы применяются во многих устройствах, при работе с которыми приходится иметь дело с индуктивной нагрузкой — обмотками электродвигателя, в частности. К этой же категории промышленных и бытовых приборов относят:

  • стиральные машины, фены, а также компрессорные установки;
  • кипятильники, пылесосы и ряд моделей осветительных приборов;
  • насосы и асинхронные электродвигатели заводских станков;
  • котельное оборудование и даже обычные паяльники.

Характер применения оборудования, управляемого посредством фазовых регуляторов мощности на симисторах, практически одинаков. Различаются только эксплуатационные показатели самих полупроводниковых устройств: величина тока, мощность в нагрузке, эффективность управления, экономичность и другие.

Изготовить регулятор напряжения на симисторах своими руками сможет любой желающий, освоивший принцип его работы. Для этого сначала необходимо выбрать вариант фирменного устройства, подходящего для ручного копирования. Одно из условий правильного выбора: чтобы понравившаяся схема оказалась достаточно простой для повторения.

Варианты схем

Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В

Среди популярных моделей промышленных устройств, которые могут быть взяты за образец, особо выделяются:

  • Изделия, построенные на основе приборов марки BT136 600E, схема включения регулировки напряжения которого приводится в Интернете.
  • Устройства на симисторах BTA16-600, имеющие более сложную организацию коммутации.
Регулятор мощности с обратной связью

Особенностью первого схемного решения является применение всего одного симистора. Посредством такого регулятора, повторенного в виде самоделки, удается управлять режимами работы бытового паяльника мощностью до 0,09 кВт. Помимо этого, при наличии устройства можно регулировать яркость свечения настольной лампы или скорость вращения электрического вентилятора.

Среди схемных решений, используемых для самостоятельного изготовления регулятора, выделяется изделие на основе сравнительно мощных полупроводниковых приборов BTA16-600. Его характерной особенностью является наличие неоновой лампочки, включенной в выходную цепь. Яркость ее свечения указывает на величину мощности, отдаваемой в нагрузку в данный момент, что очень удобно для работы со многими потребителями.

Пользователю, не имеющему опыта работы с микросхемами, придется воспользоваться комбинированным вариантом. Блок управления берется от более простого изделия на основе BT136-600E, а на выходе используется управляющая схема с неоновой лампой. В ситуации, когда регулятор предназначается для управления осветителем с собственным внутренним пусковым элементом (стартером) – неонку допускается не ставить.

Возможен еще один вариант фирменного устройства для повторения, в котором используются элементы управления MAC 97A6. Эта схема включения подходит для ламп 220Вольт.

Самостоятельная сборка

Самодельный регулятор мощности

В состав типовой схемы регулятора на симисторах входят следующие обязательные узлы и элементы:

  • выпрямительные диоды (или мостик);
  • регулировочный резистор, ручка которого выводится на переднюю панель самодельного устройства;
  • ограничивающий динистор любого типа;
  • симистор BTA16-000;
  • индикаторный светодиод вместо неонки;
  • предохранитель.

После того как все эти детали спаяны в схему, потребуется проверить порядок работы каждого из отдельных модулей. Для этого необходимо пройтись по всей цепочке от входа до нагрузки.

Выпрямленное диодами переменное напряжение 220 Вольт через регулировочный резистор поступает сначала на ограничивающий элемент, а затем – на управляющий электрод BTA16-000. В зависимости от положения ручки потенциометра симистор будет открываться больше или меньше, изменяя величину мощности, отдаваемую в нагрузку. По этому описанию собранная схема проверяется на корректность ее сборки и работы.

Посредством такого несложного регулятора удается плавно изменять выходную мощность паяльника или настольной лампы, например.

Настройка регулятора

Проверка регулятора мультиметром

После завершения паяльных работ и всех необходимых подключений можно переходить в проверке самодельного изделия на работоспособность. При обнаружении отклонений от нормальных режимов, заданных описанием схемного решения, потребуется настройка прибора. Она заключается в проверке каждого из элементов по току и напряжению. Для этого удобнее всего запастись специальным прибором – мультметром, а еще лучше – электронным осциллографом.

Перед проведением настройки важно помнить о том, что симистор в этой схеме выполняет функцию фазового регулятора. Его основное назначение – переключение цепи в момент перехода полуволной напряжения нулевой точки с учетом величины эксплуатируемой в данное время нагрузки.

В исходном состоянии симистор закрыт, поскольку напряжение на его управляющем электроде не достигло нужной величины. По мере заряда конденсатор через цепочку, открывшуюся за счет поступления полуволны напряжения, потенциал на нем и на подключенном параллельно динисторе постепенно возрастает.

Указанные процессы хорошо видны на экране осциллографа, при наличии которого настройка прибора заметно упростится.

По достижении напряжением в этой точке величины примерно 30 Вольт, динистор и симистор одновременно открываются на время равное полупериоду волны. За счет периодически повторяющейся с частотой 50 Герц коммутации управляющей цепочки удается изменять величину мощности в нагрузке в заданных пределах.

При наличии опыта работы с паяльником и электронными приборами собрать и настроить управляющее устройство удается без особого труда. Главное – внимательность и строгое следование приведенным инструкциям.

Если вы ищите схему простого регулятора мощности то эта схема вам обязательно пригодится. Она достаточно простая, мощность нагрузки составляет 3,5 кВт, с её помощью можно регулировать освещение, нагревательные тэны и тому подобное.

Единственный минус данной схемы, это то что подключить к ней индукционную нагрузку не получится, так как симистор выходит из строя!

Схема регулятора мощности

Детали регулятора

* Симистор Т1 можно взять BTB16-600BW или подобный (КУ 208 ил ВТА, ВТ).

* Конденсатор 0,1мкФ керамический

Резистор R2 510Ом ограничивает максимальное напряжение на конденсатор 0,1 мкФ, если поставить движок регулятора в положение 0Ом, то сопротивление цепи всё равно будет 510Ом

Заряжается он через резисторы R2 510Ом и переменный резистор R1 420кОм, после того, как напряжение на конденсаторе достигнет напряжения открывания динистора DB3, динистор формирует импульс, открывающий симистор, после чего, при проходе синусоиды, симистор закрывается. Частота открывания-закрывания симистора зависит от напряжения на конденсаторе 0.1мкФ, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления переменного резистора. Таким образом, прерывая ток (с большой частотой) схема регулирует мощность в нагрузке. Допустим, если подключить электролампу через диод, мы заставим работать её В«в пол накалаВ» и продлим ей срок службы, однако не получиться регулировать яркость, да и неприятного мерцания не избежать. В симисторных схемах этого недостатка нет, так как частота переключения симистора слишком высока, и увидеть мерцание лампы человеческому глазу не под силу. При работе на индуктивную нагрузку, например электродвигатель, можно услышать что-то вроде пение, это будет частота с которой симистор подключает нагрузку к цепи.

Источник: http://kavmaster.ru/skhema-regulyatora-moshchnosti-na-simist…

imageУстройства, позволяющие управлять работой электрических приборов, подстраивая их под оптимальные характеристики для пользователя, прочно вошли в обиход. Одним из таких приспособлений является регулятор мощности. Применение таких регуляторов востребовано при использовании электронагревательных и осветительных приборов и в устройствах с двигателями. Схемотехника регуляторов разнообразна, поэтому порой бывает затруднительно подобрать себе оптимальный вариант.

Простейший регулятор энергии

Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были основаны на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и сконструирован прибор, получивший название — реостат. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. Изменяя его сопротивление, регулируется и мощность.

Ток, поступая на реостат, разделяется между ним и нагрузкой. При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов. В зависимости от материала, из которого изготовлено сопротивление, реостаты могут быть:

  • imageметаллическими;
  • жидкостными;
  • угольными;
  • керамическими.

Согласно закону сохранения энергии, забранная электрическая энергия не может просто исчезнуть, поэтому в резисторах мощность преобразуется в теплоту, и при большом её значении должна от них отводиться. Для обеспечения отвода используется охлаждение, которое выполняется с помощью обдува или погружением реостата в масло.

Реостат — довольно универсальное приспособление. Единственный, но существенный его минус — это выделение тепла, что не позволяет выполнить устройство с небольшими размерами при необходимости пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто используется в маломощных линиях бытовых приборов. Например, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости. Выполнить такой регулятор тока своими руками совсем несложно, в большей мере это касается проволочного реостата.

Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая наматывается на оправку. Регулирование электрической мощности происходит путём изменения длины проволоки.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.

На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:

  1. Фазовые. Используются для управления яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп. Другое их название — диммеры.
  2. imageТиристорные. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока.
  3. Симисторные. Мощность регулируется вследствие изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку.
  4. Регулятор хода. Позволяет плавно изменять электрическую мощность, подаваемую на электродвигатель.

Читайте также:  Изготовление ножа из напильника своими руками в домашних условиях

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:

  • плавность регулировки;
  • рабочую и пиковую подводимую мощность;
  • диапазон входного рабочего сигнала;
  • КПД.

Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

imageПринцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.

Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.

Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.

Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.

image

Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.

Фазовый способ трансформации

imageСам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.

Читайте также:  Работа с паяльником для пайки микросхем и радиодеталей

Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

При работе диммеров в широком спектре частот возбуждаются электромагнитные помехи. Такие излучения приводят к снижению КПД из-за появления паразитного тока в проводниках. Для борьбы с такими токами в конструкцию добавляются индуктивно-ёмкостные фильтры.

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

imageСхема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

Читайте также:  Как сделать ручной культиватор своими руками

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

imageСиловые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

Originally posted 2018-07-04 07:13:04.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий