Тиристорни и симисторни регулатори на напрежение за индуктивни товари

Повечето съвременни домакински уреди, направени с помощта на индуктивни елементи, се регулират лесно за консумация на енергия. Вярно е, че това важи само за онези случаи, когато такава възможност вече е предвидена. Въпреки това, дори и в негово отсъствие, можете да модифицирате устройството със собствените си ръце, като интегрирате в него триачен регулатор на напрежение в индуктивен товар.

Предимства и недостатъци

На пазара има регулатори на напрежение, изградени на базата на съвременни триаци BT136 600E, които значително надминават тиристорните си аналози по своите характеристики. Използването на двупосочни полупроводници за управление осигурява следните предимства:

• намаляване на нелинейното изкривяване;
• подобряване на контролните характеристики на цялата верига;
• малки спестявания при консумация на електроенергия.

Основното предимство на всеки електронен контролер е липсата на механични контакти, които бързо се провалят и създават много шум.

Не особено значителните недостатъци на тези устройства включват:

• повишена чувствителност към преходни процеси в управляващи вериги;
• необходимостта от инсталиране на радиатор за отстраняване на топлината;
• ограничен честотен диапазон.

Въпреки всички тези недостатъци, триак стабилизаторите се използват успешно за регулиране на мощността при индуктивен товар.

Принцип на действие и цел на приложението

Принципът на действие на симисторен регулатор се основава на характеристиките на полупроводниковите устройства, които ограничават амплитудата на променливия ток, като същевременно намаляват мощността в товара. При дадена честота на мрежовото напрежение е възможно този индикатор да се регулира в малки граници (не повече от 20-30%).

Качеството и дълбочината на настройка зависят от веригата за управление на работата на триак елементите, която предполага различни конструкции.

В най-простите случаи той се състои от няколко дискретни елемента: диоди, изолиращ трансформатор, резистори и кондензатори. В по-сложни устройства функцията на регулиращия модул се изпълнява от микросхема или микропроцесор. В съответствие с метода на симисторен контрол са възможни различни методи за промяна на количеството мощност, подавана към товара. Най-често срещаният начин да направите това ефективно, с минимални загуби, е да повлияете на фазата на преобразуваното напрежение. В съответствие с променливия параметър този метод се нарича импулсно-фаза, а устройството, работещо на негова основа, е фазов регулатор на мощността.

Триаковите вериги се използват в много устройства, при работа с които човек трябва да се справи с индуктивно натоварване - по-специално намотките на двигателя. Същата категория индустриални и битови уреди включва:

• перални машини, сешоари и компресори;
• котли, прахосмукачки и редица модели осветителни устройства;
• помпи и асинхронни електродвигатели на фабрични машини;
• котелно оборудване и дори обикновени поялници.

Естеството на използването на оборудване, контролирано от фазови регулатори на мощността на триаци, е практически същото. Различават се само показателите за ефективност на самите полупроводникови устройства: величината на тока, мощността в товара, ефективността на управлението, икономичността и други.

Самостоятелно производство

Всеки, който е усвоил принципа на неговото действие, може да направи регулатор на напрежение на триаци със собствените си ръце. За да направите това, първо трябва да изберете опция за марково устройство, подходяща за ръчно копиране. Едно от условията за правилен избор е схемата, която харесвате, да се окаже достатъчно проста за повторение.

Опции на схемата

Сред популярните модели индустриални устройства, които могат да бъдат взети като пример, се открояват следните:

• Продукти, изградени на базата на устройства BT136 600E, чиято схема за регулиране на напрежението е достъпна в Интернет.
• Устройства, базирани на триаци BTA16-600 с по-сложна организация на превключване.

Характеристика на първото решение на веригата е използването само на един триак. С помощта на такъв регулатор, повтарящ се под формата на домашен продукт, е възможно да се контролират режимите на работа на домакински поялник с мощност до 0,09 kW. Освен това, ако имате устройство, можете да регулирате яркостта на настолната лампа или скоростта на въртене на електрически вентилатор.

Сред схематичните решения, използвани за независимото производство на регулатора, се откроява продукт, базиран на относително мощни полупроводникови устройства BTA16-600. Характерната му характеристика е наличието на неонова лампа, включена в изходната верига. Яркостта на сиянието му показва количеството мощност, подавана към товара в момента, което е много удобно за работа с много потребители.

Потребител, който няма опит с микросхеми, ще трябва да използва комбинираната опция. Контролният блок е взет от по-прост продукт, базиран на BT136-600E, а изходът използва контролна верига с неонова лампа. В ситуация, когато регулаторът е предназначен да управлява осветител със собствен вътрешен стартов елемент (стартер), е разрешено да не се монтира неона.

Възможен е и друг вариант на патентованото ретранслатор, който използва контролите MAC 97A6. Тази комутационна верига е подходяща за 220V лампи.

Самостоятелно сглобяване

Структурата на типична регулаторна верига на симистори включва следните задължителни компоненти и елементи:

• токоизправителни диоди (или мост);
• регулиращ резистор, копчето на който се показва на предния панел на самоделно устройство;
• ограничаващ динистор от всякакъв тип;
• триак BTA16-000;
• индикатор LED вместо неон;
• предпазител.

След като всички тези части са запоени във веригата, ще трябва да проверите реда на работа на всеки от отделните модули. За да направите това, трябва да извървите цялата верига от входа до товара.

Променливотоково напрежение от 220 волта, коригирано от диоди, се подава през регулиращ резистор първо към ограничителния елемент, а след това към управляващия електрод BTA16-000. В зависимост от позицията на копчето на потенциометъра, симисторът ще се отвори повече или по-малко, променяйки количеството мощност, подавана към товара. Съгласно това описание сглобената верига се проверява за правилността на нейното сглобяване и работа.

С помощта на такъв прост регулатор е възможно плавно да се променя изходната мощност на поялник или настолна лампа например.

Настройка на регулатора

След като приключите работата по запояване и всички необходими връзки, можете да продължите да проверявате домашния продукт за работоспособност. Ако бъдат открити отклонения от нормалните режими, посочени в описанието на схемата, устройството ще трябва да бъде конфигурирано. Състои се в проверка на всеки от елементите за ток и напрежение. За това е най-удобно да се запасите със специално устройство - мултицет, или още по-добре - електронен осцилоскоп.

Преди да направите настройката, важно е да запомните, че симисторът в тази верига изпълнява функцията на фазов регулатор.Основната му цел е да превключва веригата в момента на прехода на полувълновото напрежение към нулевата точка, като се отчита стойността на товара, експлоатиран в даден момент.

В първоначалното състояние симисторът е затворен, тъй като напрежението на неговия управляващ електрод не е достигнало желаната стойност. Тъй като кондензаторът се зарежда през веригата, която се отвори поради пристигането на полувълна от напрежение, потенциалът върху него и върху паралелно свързания динистор постепенно се увеличава.

Тези процеси са ясно видими на екрана на осцилоскопа, при наличието на които настройката на устройството ще бъде значително опростена.

Когато напрежението в тази точка достигне стойност от около 30 волта, динисторът и триакът се отварят едновременно за време, равно на полупериода на вълната. Благодарение на превключването на управляващата верига, периодично повтарящо се с честота от 50 херца, е възможно да се промени количеството мощност в товара в определените граници.

Ако имате опит с поялник и електронни устройства, възможно е да сглобите и конфигурирате устройството за управление без особени затруднения. Основното е внимателността и стриктното спазване на дадените инструкции.