Jednostavan DIY regulator napona 220. Tiristorski regulatori napona

Bok svima! U prošlom članku sam vam rekao kako napraviti . Danas ćemo napraviti regulator napona za 220V AC. Dizajn je vrlo jednostavan za ponavljanje čak i za početnike. Ali u isto vrijeme, regulator može preuzeti opterećenje od čak 1 kilovata! Za izradu ovog regulatora potrebno nam je nekoliko komponenti:

1. Otpornik 4,7 kOhm mlt-0,5 (čak i 0,25 vata će biti dovoljno).
2. Promjenjivi otpornik 500kOhm-1mOhm, sa 500kOhm će se regulirati sasvim glatko, ali samo u rasponu od 220V-120V. S 1 mOhm - regulirat će se čvršće, odnosno regulirat će se s razmakom od 5-10 volti, ali će se raspon povećati, moguće je regulirati od 220 do 60 volti! Preporučljivo je instalirati otpornik s ugrađenim prekidačem (iako možete i bez njega jednostavnim postavljanjem kratkospojnika).
3. Dinistor DB3. Možete nabaviti jednu od štedljivih LSD lampi. (Može se zamijeniti domaćim KH102).
4. Dioda FR104 ili 1N4007, takve se diode nalaze u gotovo svakoj uvezenoj radio opremi.
5. Strujno učinkovite LED diode.
6. Triac BT136-600B ili BT138-600.
7. Vijčane stezaljke. (možete i bez njih jednostavnim lemljenjem žica na ploču).
8. Mali radijator (do 0,5 kW nije potreban).
9. Filmski kondenzator 400 volti, od 0,1 mikrofarada do 0,47 mikrofarada.

Krug regulatora izmjeničnog napona:

Počnimo sastavljati uređaj. Prvo, hajdemo gravirati i kalajisati ploču. Tiskana pločica - njen crtež u LAY-u, nalazi se u arhivi. Kompaktnija verzija koju je predstavio prijatelj Sergej - .

Zatim lemimo kondenzator. Na fotografiji je kondenzator sa strane kalajisanja, jer je moj primjer kondenzatora imao prekratke noge.

Lemimo dinistor. Dinistor nema polaritet pa ga ubacujemo po želji. Lemimo diodu, otpornik, LED, kratkospojnik i vijčani terminalni blok. Izgleda otprilike ovako:

I na kraju, posljednja faza je ugradnja radijatora na triac.

A ovdje je fotografija gotovog uređaja već u kućištu.

Prijatelji, pozdravljam vas! Danas želim razgovarati o najčešćim domaćim radioamaterima. Razgovarat ćemo o regulatoru snage tiristora. Zahvaljujući sposobnosti tiristora da se trenutno otvori i zatvori, uspješno se koristi u raznim domaćim proizvodima. Istodobno, ima nisko stvaranje topline. Krug tiristorskog regulatora snage prilično je poznat, ali ima karakterističnu značajku od sličnih krugova. Strujni krug je dizajniran na takav način da kada je uređaj inicijalno spojen na mrežu, nema strujnog udara kroz tiristor, tako da opasna struja ne teče kroz opterećenje.

Ranije sam govorio o onom u kojem se tiristor koristi kao regulacijski uređaj. Ovaj regulator može kontrolirati opterećenje od 2 kilovata. Ako se energetske diode i tiristor zamijene snažnijim analogima, opterećenje se može povećati nekoliko puta. I bit će moguće koristiti ovaj regulator snage za električni grijaći element. Ovaj domaći proizvod koristim za usisavač.

Krug regulatora snage na tiristoru

Sama shema je bezobrazno jednostavna. Mislim da nema potrebe objašnjavati princip njegovog rada:

Pojedinosti o uređaju:

Diode; KD 202R, četiri ispravljačke diode za struju od najmanje 5 ampera
tiristor; KU 202N ili drugi sa strujom od najmanje 10 ampera
Tranzistor; KT 117B
Promjenjivi otpornik; 10 kom, jedan
Trimer otpornik; 1 soba, jedna
Otpornici su konstantni; 39 Com, snaga dva vata, dva komada
Zener dioda: D 814D, jedan
Otpornici su konstantni; 1,5 Kom, 300 Ohma, 100 Kom
Kondenzatori; 0,047 Mk, 0,47 Mk
Osigurač; 10 A, jedan

DIY tiristorski regulator snage

Gotovi uređaj sastavljen prema ovoj shemi izgleda ovako:

Budući da se u strujnom krugu ne koristi mnogo dijelova, može se koristiti zidna instalacija. Koristio sam ispisani:

Regulator snage sastavljen prema ovoj shemi vrlo je pouzdan. U početku se ovaj tiristorski regulator koristio za ispušni ventilator. Implementirao sam ovu shemu prije otprilike 10 godina. U početku nisam koristio radijatore za hlađenje, jer je potrošnja struje ventilatora vrlo mala. Onda sam ovaj počeo koristiti za usisavač od 1600 W. Bez radijatora, energetski dijelovi bi se znatno zagrijavali i prije ili kasnije otkazali. Ali čak i bez radijatora, ovaj uređaj je radio 10 godina. Sve dok se nije uključio tiristor. U početku sam koristio tiristor marke TS-10:

Sada sam odlučio instalirati hladnjake. Ne zaboravite nanijeti tanak sloj paste koja provodi toplinu KPT-8 na tiristor i 4 diode:

Ako nemate jednospojni tranzistor KT117B:

tada se može zamijeniti s dva bipolarna sastavljena prema shemi:

Nisam sam napravio ovu zamjenu, ali trebalo bi raditi.

Prema ovoj shemi, istosmjerna struja se dovodi do opterećenja. Ovo nije kritično ako je opterećenje aktivno. Na primjer: žarulje sa žarnom niti, grijaći elementi, lemilo, usisivač, električna bušilica i drugi uređaji s komutatorom i četkama. Ako planirate koristiti ovaj regulator za reaktivno opterećenje, na primjer motor ventilatora, tada opterećenje treba spojiti ispred diodnog mosta, kao što je prikazano na dijagramu:

Otpornik R7 regulira snagu pri opterećenju:

a otpornik R4 postavlja granice kontrolnog intervala:

S ovim položajem klizača otpornika, 80 volti dolazi do žarulje:

Pažnja! Budite oprezni, ovaj domaći proizvod nema transformator, tako da neke radiokomponente mogu imati visok mrežni potencijal. Budite oprezni pri podešavanju regulatora snage.

Obično se tiristor ne otvara zbog niskog napona na njemu i prolaznosti procesa, a ako se i otvori, zatvorit će se pri prvom prijelazu mrežnog napona preko 0. Dakle, upotrebom jednospojnog tranzistora rješava se problem prisilnog pražnjenja kondenzatora za pohranu na kraju svakog poluciklusa opskrbnih mreža.

Sastavljeni uređaj stavio sam u staro nepotrebno kućište od radija. Instalirao sam promjenjivi otpornik R7 na njegovo izvorno mjesto. Ostaje samo staviti ručku na nju i kalibrirati ljestvicu napona:

Kućište je malo veliko, ali tiristor i diode se dobro hlade:

Postavio sam utičnicu sa strane uređaja kako bih mogao spojiti utikač za bilo koje opterećenje. Za spajanje sastavljenog uređaja na mrežu koristio sam kabel od starog glačala:

Kao što sam ranije rekao, ovaj tiristorski regulator snage je vrlo pouzdan. Koristim ga više od godinu dana. Shema je vrlo jednostavna, čak je i početnik radio amater može ponoviti.

Sadržaj:

U modernim amaterskim radijskim krugovima rašireni su različiti tipovi dijelova, uključujući tiristorski regulator snage. Najčešće se ovaj dio koristi u lemilicama od 25-40 W, koje se u normalnim uvjetima lako pregriju i postaju neupotrebljive. Ovaj problem se lako rješava uz pomoć regulatora snage, koji vam omogućuje postavljanje točne temperature.

Primjena tiristorskih regulatora

U pravilu se tiristorski regulatori snage koriste za poboljšanje svojstava performansi konvencionalnih lemilica. Moderni dizajni, opremljeni mnogim funkcijama, skupi su, a njihova će uporaba biti neučinkovita za male količine. Stoga bi bilo prikladnije opremiti konvencionalno lemilo s tiristorskim regulatorom.

Tiristorski regulator snage naširoko se koristi u sustavima rasvjete. U praksi su to obični zidni prekidači s rotirajućim gumbom za upravljanje. Međutim, takvi uređaji mogu normalno raditi samo s običnim žaruljama sa žarnom niti. Uopće ih ne percipiraju moderne kompaktne fluorescentne svjetiljke, zbog ispravljačkog mosta s elektrolitskim kondenzatorom koji se nalazi unutar njih. Tiristor jednostavno neće raditi u kombinaciji s ovim krugom.

Isti nepredvidivi rezultati postižu se kada se pokušava prilagoditi svjetlina LED svjetiljki. Stoga bi za podesivi izvor rasvjete najbolja opcija bila uporaba uobičajenih žarulja sa žarnom niti.

Postoje i druga područja primjene tiristorskih regulatora snage. Među njima vrijedi istaknuti mogućnost podešavanja ručnih električnih alata. Regulacijski uređaji ugrađeni su unutar kućišta i omogućuju promjenu broja okretaja bušilice, odvijača, bušilice i drugih alata.

Princip rada tiristora

Rad regulatora snage usko je povezan s principom rada tiristora. Na radijskim krugovima to je označeno ikonom koja podsjeća na običnu diodu. Svaki tiristor karakterizira jednosmjerna vodljivost i, sukladno tome, sposobnost ispravljanja izmjenične struje. Sudjelovanje u ovom procesu postaje moguće pod uvjetom da se na kontrolnu elektrodu primijeni pozitivan napon. Sama kontrolna elektroda nalazi se na strani katode. U tom smislu, tiristor se ranije nazivao kontroliranom diodom. Prije primjene upravljačkog impulsa, tiristor će biti zatvoren u bilo kojem smjeru.

Kako bi se vizualno odredila upotrebljivost tiristora, spojen je na zajednički krug s LED-om kroz izvor konstantnog napona od 9 volti. Dodatno, zajedno s LED-om spojen je granični otpornik. Posebna tipka zatvara strujni krug, a napon iz razdjelnika dovodi se do upravljačke elektrode tiristora. Kao rezultat, tiristor se otvara i LED počinje emitirati svjetlost.

Kada se gumb otpusti, kada se više ne drži pritisnut, svijetljenje bi trebalo nastaviti. Ako ponovno ili više puta pritisnete gumb, ništa se neće promijeniti - LED će i dalje svijetliti istom svjetlinom. To ukazuje na otvoreno stanje tiristora i njegovu tehničku ispravnost. Ostat će u otvorenom položaju sve dok se takvo stanje ne prekine pod utjecajem vanjskih utjecaja.

U nekim slučajevima mogu postojati iznimke. Odnosno, kada pritisnete tipku, LED dioda svijetli, a kada pustite tipku, gasi se. Ova situacija postaje moguća zbog struje koja prolazi kroz LED, čija je vrijednost manja u usporedbi sa strujom zadržavanja tiristora. Da bi krug ispravno radio, preporuča se zamijeniti LED žaruljom sa žarnom niti, što će povećati struju. Druga opcija bi bila odabir tiristora s manjom strujom zadržavanja. Parametar struje zadržavanja za različite tiristore može se jako razlikovati; u takvim slučajevima potrebno je odabrati element za svaki određeni krug.

Krug najjednostavnijeg regulatora snage

Tiristor sudjeluje u ispravljanju izmjeničnog napona na isti način kao i obična dioda. To dovodi do poluvalnog ispravljanja u zanemarivim granicama uz sudjelovanje jednog tiristora. Da bi se postigao željeni rezultat, dva poluciklusa mrežnog napona kontroliraju se pomoću regulatora snage. To postaje moguće zahvaljujući međusobnom spoju tiristora. Osim toga, tiristori se mogu spojiti na dijagonalni krug ispravljačkog mosta.

Najjednostavniji krug tiristorskog regulatora snage najbolje je razmotriti na primjeru podešavanja snage lemilice. Nema smisla započeti podešavanje izravno od nulte oznake. U tom pogledu može se regulirati samo jedan poluciklus pozitivnog mrežnog napona. Negativni poluciklus prolazi kroz diodu, bez ikakvih promjena, izravno na lemilo, dajući mu polovicu snage.

Prolazak pozitivnog poluciklusa događa se kroz tiristor, zbog čega se vrši podešavanje. Upravljački krug tiristora sadrži jednostavne elemente u obliku otpornika i kondenzatora. Kondenzator se puni iz gornje žice kruga, preko otpornika i kondenzatora, opterećenja i donje žice kruga.

Upravljačka elektroda tiristora spojena je na pozitivni pol kondenzatora. Kada se napon na kondenzatoru poveća do vrijednosti koja omogućuje uključivanje tiristora, on se otvara. Kao rezultat, neki dio pozitivnog poluciklusa napona prelazi u opterećenje. U isto vrijeme kondenzator se prazni i priprema za sljedeći ciklus.

Za reguliranje brzine punjenja kondenzatora koristi se promjenjivi otpornik. Što se kondenzator brže napuni do vrijednosti napona pri kojem se tiristor otvara, to se tiristor prije otvori. Posljedično, više pozitivnog napona poluciklusa će biti dovedeno na opterećenje. Ovaj sklop, koji koristi tiristorski regulator snage, služi kao osnova za druge sklopove koji se koriste u raznim područjima.

DIY tiristorski regulator snage

Poluvodički uređaj koji ima 5 p-n spojeva i može propuštati struju u smjeru naprijed i nazad naziva se triak. Zbog nemogućnosti rada na visokim frekvencijama izmjenične struje, visoke osjetljivosti na elektromagnetske smetnje i značajnog stvaranja topline pri prebacivanju velikih opterećenja, trenutno se ne koriste naširoko u industrijskim instalacijama velike snage.

Tamo ih uspješno zamjenjuju sklopovi temeljeni na tiristorima i IGBT tranzistorima. Ali kompaktne dimenzije uređaja i njegova izdržljivost, u kombinaciji s niskom cijenom i jednostavnošću upravljačkog kruga, omogućili su im da se koriste u područjima gdje gore navedeni nedostaci nisu značajni.

Danas se triac krugovi mogu pronaći u mnogim kućanskim aparatima od sušila za kosu do usisavača, ručnih električnih alata i električnih uređaja za grijanje - gdje je potrebna glatka prilagodba snage.

Princip rada

Regulator snage na triaku radi poput elektroničkog ključa, povremeno se otvara i zatvara na frekvenciji koju određuje upravljački krug. Kada je otključan, triac propušta dio poluvala mrežnog napona, što znači da potrošač dobiva samo dio nazivne snage.

Uradi sam

Danas, raspon triac regulatora u prodaji nije jako velik. I iako su cijene takvih uređaja niske, često ne zadovoljavaju zahtjeve potrošača. Zbog toga ćemo razmotriti nekoliko osnovnih sklopova regulatora, njihovu namjenu i korištenu bazu elemenata.

Dijagram uređaja

Najjednostavnija verzija kruga, dizajnirana za rad s bilo kojim opterećenjem. Koriste se tradicionalne elektroničke komponente, princip upravljanja je fazno-pulsni.

Glavne komponente:

triak VD4, 10 A, 400 V;
dinistor VD3, prag otvaranja 32 V;
potenciometar R2.

Struja koja teče kroz potenciometar R2 i otpor R3 puni kondenzator C1 sa svakim poluvalom. Kada napon na pločama kondenzatora dosegne 32 V, dinistor VD3 se otvara i C1 se počinje prazniti kroz R4 i VD3 do upravljačkog terminala triaka VD4, koji se otvara kako bi omogućio protok struje do opterećenja.

Trajanje otvaranja regulira se odabirom napona praga VD3 (konstantne vrijednosti) i otpora R2. Snaga u opterećenju izravno je proporcionalna vrijednosti otpora potenciometra R2.

Dodatni krug dioda VD1 i VD2 i otpora R1 nije obavezan i služi za glatko i točno podešavanje izlazne snage. Struja koja teče kroz VD3 ograničena je otpornikom R4. Time se postiže trajanje impulsa potrebno za otvaranje VD4. Osigurač Pr.1 štiti krug od struja kratkog spoja.

Posebnost kruga je da se dinistor otvara pod istim kutom u svakom poluvalu mrežnog napona. Kao rezultat toga, struja se ne ispravlja i postaje moguće spojiti induktivno opterećenje, na primjer transformator.

Triacs treba odabrati prema veličini opterećenja, na temelju izračuna 1 A = 200 W.

Korišteni elementi:

Dinistor DB3;
Triac TS106-10-4, VT136-600 ili drugi, potrebna nazivna struja je 4-12A.
Diode VD1, VD2 tipa 1N4007;
Otpori R1100 kOhm, R3 1 kOhm, R4 270 Ohm, R5 1,6 kOhm, potenciometar R2 100 kOhm;
C1 0,47 µF (radni napon od 250 V).

Imajte na umu da je shema najčešća, s manjim varijacijama. Na primjer, dinistor se može zamijeniti diodnim mostom ili se RC krug za suzbijanje smetnji može instalirati paralelno s triakom.

Moderniji sklop je onaj koji upravlja trijakom iz mikrokontrolera - PIC, AVR ili drugi. Ovaj sklop omogućuje točniju regulaciju napona i struje u krugu opterećenja, ali je i složeniji za implementaciju.

Krug regulatora snage triaka

Skupština

Regulator snage mora se sastaviti u sljedećem redoslijedu:

Odredite parametre uređaja na kojem će uređaj koji se razvija raditi. Parametri uključuju: broj faza (1 ili 3), potrebu za preciznim podešavanjem izlazne snage, ulazni napon u voltima i nazivnu struju u amperima.
Odaberite vrstu uređaja (analogni ili digitalni), odaberite elemente prema snazi opterećenja. Svoje rješenje možete provjeriti u nekom od programa za modeliranje električnih krugova - Electronics Workbench, CircuitMaker ili njihovim online analozima EasyEDA, CircuitSims ili bilo kojem drugom po vašem izboru.
Izračunajte rasipanje topline pomoću sljedeće formule: pad napona na trijaku (oko 2 V) pomnožen s nazivnom strujom u amperima. Točne vrijednosti pada napona u otvorenom stanju i nazivni protok struje navedeni su u karakteristikama triaka. Dobijamo disipaciju snage u vatima. Odaberite radijator prema izračunatoj snazi.
Kupite potrebne elektroničke komponente, radijator i tiskana ploča.
Postavite kontaktne staze na ploču i pripremite mjesta za ugradnju elemenata. Predvidjeti montažu na ploču za triak i radijator.
Ugradite elemente na ploču pomoću lemljenja. Ako nije moguće pripremiti tiskanu ploču, tada možete koristiti površinsku montažu za spajanje komponenti pomoću kratkih žica. Prilikom sastavljanja obratite posebnu pozornost na polaritet spajanja dioda i triaka. Ako na njima nema oznaka igle, onda postoje "lukovi".
Provjerite sklopljeni krug multimetrom u otpornom načinu rada. Dobiveni proizvod mora odgovarati izvornom dizajnu.
Sigurno pričvrstite triac na radijator. Ne zaboravite postaviti izolacijsku brtvu za prijenos topline između triaka i radijatora. Vijak za pričvršćivanje je sigurno izoliran.
Postavite sklopljeni krug u plastičnoj kutiji.
Zapamtite da na terminalima elemenata Prisutan je opasan napon.
Okrenite potenciometar na minimum i izvedite probni rad. Multimetrom izmjerite napon na izlazu regulatora. Lagano okrećite gumb potenciometra kako biste pratili promjenu izlaznog napona.
Ako je rezultat zadovoljavajući, tada možete spojiti opterećenje na izlaz regulatora. U suprotnom, potrebno je izvršiti prilagodbe snage.

Radijator snage triac

Podešavanje snage

Kontrola snage kontrolira se potenciometrom, preko kojeg se puni kondenzator i krug za pražnjenje kondenzatora. Ako parametri izlazne snage nisu zadovoljavajući, trebali biste odabrati vrijednost otpora u krugu pražnjenja i, ako je raspon podešavanja snage mali, vrijednost potenciometra.

produljiti vijek trajanja žarulje, prilagoditi osvjetljenje ili temperaturu lemilice Pomoći će jednostavan i jeftin regulator koji koristi triac.
odaberite tip sklopa i parametre komponente prema planiranom opterećenju.
pažljivo razradite sklopna rješenja.
budite oprezni pri sastavljanju kruga, obratite pozornost na polaritet poluvodičkih komponenti.
ne zaboravite da električna struja postoji u svim elementima kruga a za ljude je smrtonosan.

Pri razvoju podesivog napajanja bez visokofrekventnog pretvarača, programer se suočava s problemom da uz minimalni izlazni napon i veliku struju opterećenja, velika količina snage se rasipa pomoću stabilizatora na regulacijskom elementu. Do sada se u većini slučajeva ovaj problem rješavao na ovaj način: napravili su nekoliko odvojaka na sekundarnom namotu energetskog transformatora i podijelili cijeli raspon podešavanja izlaznog napona u nekoliko podraspona. Ovaj princip se koristi u mnogim serijskim izvorima napajanja, na primjer, UIP-2 i modernijim. Jasno je da korištenje izvora napajanja s nekoliko podraspona postaje kompliciranije, a daljinsko upravljanje takvim izvorom napajanja, primjerice s računala, također postaje kompliciranije.

Činilo mi se da je rješenje koristiti kontrolirani ispravljač na tiristoru, jer postaje moguće stvoriti izvor napajanja kontroliran jednim gumbom za podešavanje izlaznog napona ili jednim kontrolnim signalom s rasponom podešavanja izlaznog napona od nule (ili gotovo od nule) do maksimalne vrijednosti. Takav izvor energije mogao bi se napraviti od komercijalno dostupnih dijelova.

Upravljani ispravljači s tiristorima do sada su vrlo detaljno opisani u knjigama o napajanjima, ali se u praksi rijetko koriste u laboratorijskim napajanjima. Također se rijetko nalaze u amaterskim dizajnima (osim, naravno, punjača za automobilske baterije). Nadam se da će ovaj rad pomoći da se ovakvo stanje promijeni.

U principu, ovdje opisani krugovi mogu se koristiti za stabilizaciju ulaznog napona visokofrekventnog pretvarača, na primjer, kao što je to učinjeno u televizorima "Electronics Ts432". Ovdje prikazani krugovi također se mogu koristiti za izradu laboratorijskih izvora napajanja ili punjača.

Svoj rad ne opisujem redoslijedom kojim sam ga obavljao, nego manje-više uredan. Pogledajmo prvo općenite probleme, zatim "niskonaponske" dizajne kao što su izvori napajanja za krugove tranzistora ili punjenje baterija, a zatim "visokonaponske" ispravljače za napajanje krugova vakuumskih cijevi.

Rad tiristorskog ispravljača s kapacitivnim opterećenjem

Literatura opisuje veliki broj tiristorskih regulatora snage koji rade na izmjeničnoj ili pulsirajućoj struji s otpornim (na primjer, žarulje sa žarnom niti) ili induktivnim (na primjer, elektromotor) opterećenjem. Opterećenje ispravljača obično je filtar u kojem se kondenzatori koriste za izglađivanje valovitosti, tako da opterećenje ispravljača može biti kapacitivno po prirodi.

Razmotrimo rad ispravljača s tiristorskim regulatorom za otporno-kapacitivno opterećenje. Dijagram takvog regulatora prikazan je na sl. 1.

Riža. 1.

Ovdje je, kao primjer, prikazan punovalni ispravljač sa srednjom točkom, ali se može napraviti i pomoću drugog kruga, na primjer, mosta. Ponekad tiristori, osim što reguliraju napon na opterećenju U n Oni također obavljaju funkciju ispravljačkih elemenata (ventila), međutim, ovaj način nije dopušten za sve tiristore (KU202 tiristori s nekoliko slova dopuštaju rad kao ventili). Radi jasnoće prezentacije, pretpostavljamo da se tiristori koriste samo za regulaciju napona na opterećenju U n , a ravnanje se vrši drugim uređajima.

Princip rada tiristorskog regulatora napona ilustriran je na sl. 2. Na izlazu ispravljača (spojna točka katoda dioda na slici 1) dobivaju se naponski impulsi (donji poluval sinusnog vala je "okrenut" prema gore), označen točno . Frekvencija valovitosti f str na izlazu punovalnog ispravljača jednak je dvostrukoj frekvenciji mreže, tj. 100 Hz kada se napaja iz mreže 50 Hz . Upravljački krug daje strujne impulse (ili svjetlo ako se koristi optotiristor) s određenim kašnjenjem na upravljačku elektrodu tiristora t z u odnosu na početak perioda pulsiranja, tj. trenutak kada napon ispravljača točno postaje jednaka nuli.

Riža. 2.

Slika 2 je za slučaj kada kašnjenje t z prelazi polovicu perioda pulsiranja. U ovom slučaju, krug radi na upadnom dijelu sinusnog vala. Što je duže kašnjenje kada je tiristor uključen, to će niži biti ispravljeni napon. U n na opterećenje. Valovitost napona opterećenja U n izglađen filtarskim kondenzatorom C f . Ovdje i dolje, napravljena su neka pojednostavljenja pri razmatranju rada krugova: izlazni otpor energetskog transformatora smatra se jednakim nuli, pad napona na ispravljačkim diodama se ne uzima u obzir, a vrijeme uključivanja tiristora je nije uzeto u obzir. Ispada da ponovno punjenje kapaciteta filtra C f događa kao da se trenutno. U stvarnosti, nakon primjene okidačkog impulsa na upravljačku elektrodu tiristora, punjenje kondenzatora filtera traje neko vrijeme, što je, međutim, obično mnogo manje od perioda pulsiranja T p.

Sada zamislite da je kašnjenje u uključivanju tiristora t z jednaka polovici perioda pulsiranja (vidi sliku 3). Zatim će se tiristor uključiti kada napon na izlazu ispravljača prođe kroz maksimum.

Riža. 3.

U ovom slučaju, napon opterećenja U n bit će također najveći, približno kao da u krugu nema tiristorskog regulatora (zanemarujemo pad napona na otvorenom tiristoru).

Tu nailazimo na problem. Pretpostavimo da želimo regulirati napon opterećenja od gotovo nule do najveće vrijednosti koja se može dobiti iz postojećeg energetskog transformatora. Da biste to učinili, uzimajući u obzir ranije napravljene pretpostavke, bit će potrebno primijeniti okidačke impulse na tiristor TOČNO u trenutku kada točno prolazi kroz maksimum, tj. t z = T str /2. Uzimajući u obzir činjenicu da se tiristor ne otvara odmah, već ponovno punjenje kondenzatora filtera C f također zahtijeva određeno vrijeme, okidački impuls mora se poslati nešto RANIJE od polovice perioda pulsiranja, tj. t z< T п /2. Problem je u tome što je, prvo, teško reći koliko ranije, budući da to ovisi o čimbenicima koje je teško točno uzeti u obzir pri izračunavanju, na primjer, vrijeme uključivanja pojedine instance tiristora ili ukupno (uzevši u obzir induktivnosti) izlazni otpor energetskog transformatora. Drugo, čak i ako je krug izračunat i podešen apsolutno točno, vrijeme odgode uključivanja t z , frekvencija mreže, a time i frekvencija i period T str valovi, vrijeme uključivanja tiristora i drugi parametri mogu se mijenjati tijekom vremena. Dakle, da bi se dobio najveći napon na opterećenju U n postoji želja da se tiristor uključi mnogo ranije od polovice razdoblja pulsiranja.

Pretpostavimo da smo učinili upravo to, tj. postavili smo vrijeme odgode t z mnogo manje T p /2. Grafikoni koji karakteriziraju rad kruga u ovom slučaju prikazani su na sl. 4. Imajte na umu da ako se tiristor otvori prije polovice poluciklusa, ostat će u otvorenom stanju sve dok se ne završi proces punjenja filterskog kondenzatora C f (vidi prvi puls na slici 4).

Riža. 4.

Ispada da za kratko vrijeme odgode t z može doći do fluktuacija u izlaznom naponu regulatora. Nastaju ako se u trenutku kada se okidački impuls primijeni na tiristor, napon na opterećenju U n na izlazu iz ispravljača je veći napon točno . U ovom slučaju, tiristor je pod obrnutim naponom i ne može se otvoriti pod utjecajem okidačkog impulsa. Jedan ili više impulsa okidača može biti propušteno (pogledajte drugi impuls na slici 4). Sljedeće uključivanje tiristora dogodit će se kada se kondenzator filtera isprazni, au trenutku primjene upravljačkog impulsa tiristor će biti pod istosmjernim naponom.

Vjerojatno najopasniji slučaj je izostanak svakog drugog pulsa. U tom će slučaju kroz namot energetskog transformatora proći istosmjerna struja, pod čijim utjecajem transformator može pokvariti.

Kako bi se izbjegla pojava oscilatornog procesa u krugu tiristorskog regulatora, vjerojatno je moguće napustiti pulsnu kontrolu tiristora, ali u tom slučaju upravljački krug postaje kompliciraniji ili postaje neekonomičan. Stoga je autor razvio tiristorski regulatorski krug u kojem se tiristor normalno pokreće upravljačkim impulsima i ne dolazi do oscilatornog procesa. Takav dijagram prikazan je na sl. 5.

Riža. 5.

Ovdje je tiristor opterećen na početni otpor R str i filterski kondenzator C R n spojen preko startne diode VD str . U takvom krugu tiristor se pokreće neovisno o naponu na kondenzatoru filtera C f .Nakon primjene okidačkog impulsa na tiristor, njegova anodna struja prvo počinje prolaziti kroz okidački otpor R str a zatim kada je napon R str će premašiti napon opterećenja U n , otvara se početna dioda VD str a anodna struja tiristora puni filterski kondenzator C f . Otpor R str odabrana je takva vrijednost da se osigura stabilno pokretanje tiristora s minimalnim vremenom kašnjenja okidačkog impulsa t z . Jasno je da se dio snage beskorisno gubi na startnom otporu. Stoga je u gornjem krugu poželjno koristiti tiristore s malom strujom zadržavanja, tada će biti moguće koristiti veliki početni otpor i smanjiti gubitke snage.

Shema na sl. 5 ima nedostatak što struja opterećenja prolazi kroz dodatnu diodu VD str , pri čemu se dio ispravljenog napona beskorisno gubi. Ovaj nedostatak može se ukloniti spajanjem startnog otpornika R str na poseban ispravljač. Krug s zasebnim upravljačkim ispravljačem, iz kojeg se napaja startni krug i startni otpor R str prikazano na sl. 6. U ovom krugu, upravljačke ispravljačke diode mogu biti male snage budući da struja opterećenja teče samo kroz ispravljač snage.

Riža. 6.

Niskonaponski izvori napajanja s tiristorskim regulatorom

Ispod je opis nekoliko dizajna niskonaponskih ispravljača s tiristorskim regulatorom. Prilikom njihove izrade uzeo sam kao osnovu krug tiristorskog regulatora koji se koristi u uređajima za punjenje automobilskih baterija (vidi sl. 7). Ovu shemu je uspješno koristio moj pokojni drug A.G. Spiridonov.

Riža. 7.

Elementi zaokruženi na dijagramu (slika 7) ugrađeni su na malu tiskanu pločicu. U literaturi je opisano nekoliko sličnih shema; razlike među njima su minimalne, uglavnom u vrstama i ocjenama dijelova. Glavne razlike su:

1. Koriste se vremenski kondenzatori različitih kapaciteta, tj. umjesto 0,5m F stavi 1 m F , i, sukladno tome, promjenjivi otpor različite vrijednosti. Za pouzdano pokretanje tiristora u mojim krugovima, koristio sam 1 kondenzatorm F.

2. Paralelno s vremenskim kondenzatorom, ne morate instalirati otpor (3 k Wna sl. 7). Jasno je da u ovom slučaju promjenjivi otpor možda neće biti potreban do 15 k W, i različite veličine. Još nisam otkrio utjecaj otpora paralelnog s vremenskim kondenzatorom na stabilnost kruga.

3. Većina sklopova opisanih u literaturi koristi tranzistore tipa KT315 i KT361. Ponekad ne uspiju, pa sam u svojim krugovima koristio snažnije tranzistore tipa KT816 i KT817.

4. Do osnovne priključne točke pnp i npn kolektor tranzistore, može se spojiti razdjelnik otpora različite vrijednosti (10 k W i 12 k W na sl. 7).

5. Dioda se može ugraditi u krug upravljačke elektrode tiristora (vidi donje dijagrame). Ova dioda eliminira utjecaj tiristora na upravljački krug.

Dijagram (sl. 7) dan je kao primjer, nekoliko sličnih dijagrama s opisima može se pronaći u knjizi „Punači i startni punjači: Pregled informacija za ljubitelje automobila / Komp. A. G. Khodasevich, T. I. Khodasevich -M.:NT Press, 2005.” Knjiga se sastoji od tri dijela, sadrži gotovo sve punjače u povijesti čovječanstva.

Najjednostavniji krug ispravljača s tiristorskim regulatorom napona prikazan je na sl. 8.

Riža. 8.

Ovaj sklop koristi punovalni ispravljač srednje točke jer sadrži manje dioda, pa je potrebno manje hladnjaka i veća učinkovitost. Energetski transformator ima dva sekundarna namota za izmjenični napon 15 V . Upravljački krug tiristora ovdje se sastoji od kondenzatora C1, otpora R 1- R 6, tranzistori VT 1 i VT 2, dioda VD 3.

Razmotrimo rad kruga. Kondenzator C1 se puni kroz promjenjivi otpor R 2 i konstantni R 1. Kada napon na kondenzatoru C 1 će premašiti napon na mjestu spajanja otpora R 4 i R 5, tranzistor se otvara VT 1. Kolektorska struja tranzistora VT 1 otvara VT 2. Zauzvrat, struja kolektora VT 2 otvara VT 1. Dakle, tranzistori se otvaraju poput lavine i kondenzator se prazni C Upravljačka elektroda tiristora od 1 V VS 1. Ovo stvara okidački impuls. Mijenjanje promjenjivim otporom R 2 vrijeme odgode impulsa okidača, izlazni napon kruga se može podesiti. Što je taj otpor veći, to se kondenzator sporije puni. C 1, vrijeme kašnjenja okidačkog impulsa je duže, a izlazni napon na opterećenju niži.

Stalni otpor R 1, spojen u seriju s varijablom R 2 ograničava minimalno vrijeme kašnjenja impulsa. Ako je jako smanjen, onda na minimalnom položaju promjenjivog otpora R 2, izlazni napon će naglo nestati. Zato R 1 je odabran na takav način da krug radi stabilno na R 2 u položaju minimalnog otpora (odgovara najvišem izlaznom naponu).

Krug koristi otpor R 5 snaga 1 W samo zato što je došao pod ruku. Vjerojatno će biti dovoljno za instalaciju R 5 snaga 0,5 W.

Otpor R 3 je instaliran kako bi se uklonio utjecaj smetnji na rad upravljačkog kruga. Bez njega, krug radi, ali je osjetljiv, na primjer, na dodir terminala tranzistora.

Dioda VD 3 eliminira utjecaj tiristora na upravljački krug. Testirao sam ga iskustvom i uvjerio se da s diodom krug radi stabilnije. Ukratko, ne treba štedjeti, lakše je ugraditi D226, čije su rezerve neiscrpne, i napraviti uređaj koji pouzdano radi.

Otpor R 6 u krugu upravljačke elektrode tiristora VS 1 povećava pouzdanost njegovog rada. Ponekad je taj otpor postavljen na veću vrijednost ili ga uopće nema. Krug obično radi bez njega, ali tiristor se može spontano otvoriti zbog smetnji i curenja u krugu upravljačke elektrode. Instalirao sam R 6 veličina 51 Wkao što je preporučeno u referentnim podacima za tiristore KU202.

Otpor R 7 i dioda VD 4 osigurava pouzdano pokretanje tiristora s kratkim vremenom odgode okidačkog impulsa (vidi sliku 5 i objašnjenja).

Kondenzator C 2 izglađuje valovitost napona na izlazu kruga.

Tijekom pokusa s regulatorom kao opterećenje korištena je lampa iz prednjeg svjetla automobila.

Krug s zasebnim ispravljačem za napajanje upravljačkih krugova i pokretanje tiristora prikazan je na sl. 9.

Riža. 9.

Prednost ove sheme je manji broj energetskih dioda koje zahtijevaju ugradnju na radijatore. Imajte na umu da su diode D242 ispravljača snage povezane katodama i mogu se ugraditi na zajednički radijator. Anoda tiristora spojena na njegovo tijelo povezana je s "minusom" opterećenja.

Dijagram ožičenja ove verzije kontroliranog ispravljača prikazan je na sl. 10.

Riža. 10.

Može se koristiti za izglađivanje valovitosti izlaznog napona L.C. -filtar. Dijagram kontroliranog ispravljača s takvim filtrom prikazan je na sl. jedanaest.

Riža. jedanaest.

Točno sam se prijavio L.C. -filter iz sljedećih razloga:

1. Otporniji je na preopterećenja. Razvijao sam krug za laboratorijsko napajanje, tako da je njegovo preopterećenje sasvim moguće. Napominjem da čak i ako napravite nekakav zaštitni krug, on će imati određeno vrijeme odziva. Tijekom tog vremena, izvor napajanja ne bi trebao uspjeti.

2. Ako napravite filtar tranzistora, tada će dio napona sigurno pasti na tranzistoru, tako da će učinkovitost biti niska, a tranzistor može zahtijevati hladnjak.

Filtar koristi serijsku prigušnicu D255V.

Razmotrimo moguće izmjene tiristorskog upravljačkog kruga. Prvi od njih prikazan je na sl. 12.

Riža. 12.

Tipično, vremenski krug tiristorskog regulatora sastoji se od vremenskog kondenzatora i promjenjivog otpora spojenog u seriju. Ponekad je prikladno konstruirati krug tako da je jedan od terminala promjenjivog otpora spojen na "minus" ispravljača. Zatim možete uključiti promjenjivi otpor paralelno s kondenzatorom, kao što je učinjeno na slici 12. Kada je motor u donjem položaju prema krugu, glavni dio struje prolazi kroz otpor 1.1 k Wulazi u vremenski kondenzator 1mF i brzo se puni. U ovom slučaju, tiristor počinje na "vrhovima" ispravljenih pulsacija napona ili nešto ranije, a izlazni napon regulatora je najveći. Ako je motor u gornjem položaju prema krugu, tada je vremenski kondenzator u kratkom spoju i napon na njemu nikada neće otvoriti tranzistore. U tom će slučaju izlazni napon biti nula. Promjenom položaja motora s promjenjivim otporom, možete promijeniti snagu struje koja puni vremenski kondenzator, a time i vrijeme odgode okidačkih impulsa.

Ponekad je potrebno upravljati tiristorskim regulatorom ne pomoću promjenjivog otpora, već iz nekog drugog kruga (daljinski upravljač, upravljanje s računala). Događa se da su dijelovi tiristorskog regulatora pod visokim naponom i izravno spajanje na njih je opasno. U tim se slučajevima umjesto promjenjivog otpora može koristiti optički sprežnik.

Riža. 13.

Primjer spajanja optokaplera na krug tiristorskog regulatora prikazan je na sl. 13. Ovdje se koristi tranzistorski optokapler tipa 4 N 35. Baza njegovog fototranzistora (pin 6) spojena je preko otpora na emiter (pin 4). Taj otpor određuje koeficijent prijenosa optokaplera, njegovu brzinu i otpornost na promjene temperature. Autor je testirao regulator s otporom od 100 naznačenim na dijagramu k W, dok se ovisnost izlaznog napona o temperaturi pokazala NEGATIVNOM, tj. kada se optokaparler jako zagrijao (otopila se polivinilkloridna izolacija žica), izlazni napon se smanjio. To je vjerojatno zbog smanjenja izlazne snage LED-a kada se zagrijava. Autor zahvaljuje S. Balashovu na savjetu o korištenju tranzistorskih optokaplera.

Riža. 14.

Pri podešavanju upravljačkog kruga tiristora ponekad je korisno podesiti radni prag tranzistora. Primjer takve prilagodbe prikazan je na sl. 14.

Razmotrimo i primjer sklopa s tiristorskim regulatorom za viši napon (vidi sl. 15). Krug se napaja iz sekundarnog namota energetskog transformatora TSA-270-1, osiguravajući izmjenični napon od 32 V . Ocjene dijelova navedene u dijagramu odabrane su za ovaj napon.

Riža. 15.

Shema na sl. 15 omogućuje glatko podešavanje izlaznog napona od 5 V do 40 V , što je dovoljno za većinu poluvodičkih uređaja, pa se ovaj sklop može koristiti kao osnova za izradu laboratorijskog napajanja.

Nedostatak ovog sklopa je potreba za raspršivanjem prilično velike snage na početnom otporu R 7. Jasno je da što je niža struja zadržavanja tiristora, to je veća vrijednost i manja snaga otpora pokretanja R 7. Stoga je ovdje poželjno koristiti tiristore s malom strujom zadržavanja.

Osim konvencionalnih tiristora, optotiristor se može koristiti u krugu tiristorskog regulatora. Na sl. 16. prikazuje dijagram s optotiristorom TO125-10.

Riža. 16.

Ovdje se optotiristor jednostavno uključuje umjesto uobičajenog, ali od njegov fototiristor i LED su izolirani jedan od drugog; krugovi za njegovu upotrebu u tiristorskim regulatorima mogu biti različiti. Imajte na umu da zbog niske struje zadržavanja tiristora TO125, početni otpor R 7 zahtijeva manje snage nego u krugu na sl. 15. Budući da se autor bojao oštećenja LED optotiristora s velikim impulsnim strujama, otpor R6 je uključen u krug. Kako se pokazalo, krug radi bez ovog otpora, a bez njega krug radi bolje pri niskim izlaznim naponima.

Visokonaponska napajanja s tiristorskim regulatorom

Pri razvoju visokonaponskih izvora napajanja s tiristorskim regulatorom, kao osnova je uzet optotiristorski upravljački krug koji je razvio V. P. Burenkov (PRZ) za strojeve za zavarivanje. Za ovaj krug razvijene su i proizvedene tiskane ploče. Autor izražava zahvalnost V. P. Burenkovu za uzorak takve ploče. Dijagram jednog od prototipova podesivog ispravljača koji koristi ploču koju je dizajnirao Burenkov prikazan je na sl. 17.

Riža. 17.

Dijelovi instalirani na tiskanoj pločici zaokruženi su na dijagramu isprekidanom linijom. Kao što se može vidjeti sa Sl. 16, na ploči su ugrađeni prigušni otpornici R 1 i R 2, ispravljački most VD 1 i zener diode VD 2 i VD 3. Ovi su dijelovi dizajnirani za napajanje od 220 V V . Za ispitivanje kruga tiristorskog regulatora bez izmjena na tiskanoj pločici korišten je energetski transformator TBS3-0.25U3, čiji je sekundarni namot spojen na takav način da se iz njega uklanja izmjenični napon 200 V , tj. blizu normalnog napona napajanja ploče. Upravljački krug radi slično gore opisanom, tj. kondenzator C1 se puni preko trimer otpora R 5 i promjenjivi otpor (instaliran izvan ploče) sve dok napon preko njega ne prijeđe napon na bazi tranzistora VT 2, nakon čega tranzistori VT 1 i VT2 otvoreni i kondenzator C1 se prazni kroz otvorene tranzistore i LED tiristora optokaplera.

Prednost ovog sklopa je mogućnost podešavanja napona pri kojem se tranzistori otvaraju (pomoću R 4), kao i minimalni otpor u vremenskom krugu (pomoću R 5). Kao što praksa pokazuje, mogućnost takvih prilagodbi vrlo je korisna, pogotovo ako je krug amaterski sastavljen od nasumičnih dijelova. Pomoću trimera R4 i R5 postiže se regulacija napona u širokom rasponu i stabilan rad regulatora.

Započeo sam svoj rad na istraživanju i razvoju na razvoju tiristorskog regulatora s ovim krugom. U njemu su nedostajući okidački impulsi otkriveni kada je tiristor radio s kapacitivnim opterećenjem (vidi sliku 4). Želja za povećanjem stabilnosti regulatora dovela je do pojave kruga na Sl. 18. U njemu je autor testirao rad tiristora s početnim otporom (vidi sl. 5.

Riža. 18.

U dijagramu na Sl. 18. Koristi se ista ploča kao u krugu na sl. 17, s njega je uklonjen samo diodni most, jer Ovdje se koristi jedan ispravljač zajednički za strujni i upravljački krug. Imajte na umu da je u dijagramu na Sl. 17 početni otpor odabran je između nekoliko paralelno spojenih kako bi se odredila najveća moguća vrijednost tog otpora pri kojoj krug počinje stabilno raditi. Između katode optotiristora i kondenzatora filtera spojen je žičani otpornik 10W. Potrebno je za ograničavanje strujnih udara kroz optoristor. Dok se taj otpor nije uspostavio, nakon okretanja gumba za promjenjivi otpor, optotiristor je propuštao jedan ili više cijelih poluvalova ispravljenog napona u opterećenje.

Na temelju provedenih eksperimenata razvijen je ispravljački sklop s tiristorskim regulatorom pogodan za praktičnu primjenu. Prikazano je na sl. 19.

Riža. 19.

Riža. 20.

PCB SCR 1 M 0 (Sl. 20) dizajniran je za ugradnju modernih malih elektrolitskih kondenzatora i žičanih otpornika u keramička kućišta tipa S.Q.P. . Autor izražava zahvalnost R. Peplovu na pomoći pri izradi i testiranju ove tiskane pločice.

Budući da je autor razvio ispravljač s najvećim izlaznim naponom od 500 V , bilo je potrebno imati rezervu u izlaznom naponu u slučaju pada mrežnog napona. Pokazalo se da je moguće povećati izlazni napon ponovnim spajanjem namota energetskog transformatora, kao što je prikazano na sl. 21.

Riža. 21.

Također napominjem da je dijagram na Sl. 19 i ploča sl. 20 je dizajnirano uzimajući u obzir mogućnost njihova daljnjeg razvoja. Da biste to učinili na ploči SCR 1 M 0 postoje dodatni izvodi iz zajedničke žice GND 1 i GND 2, iz ispravljača DC 1

Izrada i ugradnja ispravljača s tiristorskim regulatorom SCR 1 M 0 provedeni su zajedno sa studentom R. Pelovom na PSU. C uz njegovu pomoć snimljene su fotografije modula SCR 1 M 0 i oscilogrami.

Riža. 22. Pogled na SCR 1 M modul 0 sa strane dijelova

Riža. 23. Prikaz modula SCR 1 M 0 lemljena strana

Riža. 24. Prikaz modula SCR 1 M 0 strana

Tablica 1. Oscilogrami pri niskom naponu

Ne.	Položaj regulatora minimalnog napona	Prema shemi	Bilješke
		Na katodi VD5	5 V/razdjel 2 ms/div
		Na kondenzatoru C1	2 V/razdjel 2 ms/div
		tj. spojeve R2 i R3	2 V/razdjel 2 ms/div
		Na anodi tiristora	100 V/div 2 ms/div
		Na katodi tiristora	50 V/div 2 ms/de

Tablica 2. Oscilogrami pri prosječnom naponu

Ne.	Srednji položaj regulatora napona	Prema shemi	Bilješke
		Na katodi VD5	5 V/razdjel 2 ms/div
		Na kondenzatoru C1	2 V/razdjel 2 ms/div
		tj. spojeve R2 i R3	2 V/razdjel 2 ms/div
		Na anodi tiristora	100 V/div 2 ms/div
		Na katodi tiristora	100 V/div 2 ms/div

Tablica 3. Oscilogrami pri maksimalnom naponu

Ne.	Maksimalni položaj regulatora napona	Prema shemi	Bilješke
		Na katodi VD5	5 V/razdjel 2 ms/div
		Na kondenzatoru C1	1 V/razdjel 2 ms/div
		tj. spojeve R2 i R3	2 V/razdjel 2 ms/div
		Na anodi tiristora	100 V/div 2 ms/div
		Na katodi tiristora	100 V/div 2 ms/div

Da bi se riješio ovog nedostatka, promijenjen je krug regulatora. Ugrađena su dva tiristora - svaki za svoj poluciklus. S ovim promjenama, krug je testiran nekoliko sati i nisu primijećene "emisije".

Riža. 25. SCR 1 M 0 sklop s izmjenama

Svidio vam se članak? Podijeli

Ispiši ovaj članak