Tyristorové a triakové regulátory napětí pro indukční zátěže

Většina moderních domácích spotřebičů vyrobených pomocí indukčních prvků je snadno nastavitelná z hlediska spotřeby energie. Je pravda, že to platí pouze pro ty případy, kdy je taková možnost již stanovena. I v jeho nepřítomnosti však můžete zařízení upravit vlastními rukama tak, že do něj integrujete regulátor triakového napětí v indukční zátěži.

Výhody a nevýhody

Na trhu existují regulátory napětí postavené na základě moderních triaků BT136 600E, které svým výkonem výrazně předčí tyristorové protějšky. Použitím polovodičů s obousměrným řízením lze dosáhnout následujících výhod:

• snížení nelineárního zkreslení;
• zlepšení regulačních charakteristik celého obvodu;
• malé úspory ve spotřebě elektřiny.

Hlavní výhodou všech elektronických ovladačů je absence mechanických kontaktů, které rychle selžou a vytvářejí velký hluk.

Mezi ne příliš významné nevýhody těchto zařízení patří:

• zvýšená citlivost na přechodové jevy v řídicích obvodech;
• potřeba instalovat radiátor k odvádění tepla;
• omezený frekvenční rozsah.

Přes všechny tyto nevýhody se triakové stabilizátory úspěšně používají k regulaci výkonu v indukční zátěži.

Princip činnosti a účel aplikace

Princip činnosti triakového regulátoru je založen na vlastnostech polovodičových součástek, které omezují amplitudu střídavého proudu při snižování výkonu v zátěži. Při dané frekvenci síťového napětí je možné tento indikátor regulovat v malých mezích (ne více než 20 - 30%).

Kvalita a hloubka nastavení závisí na řídicím obvodu pro provoz triakových prvků, který předpokládá různé konstrukce.

V nejjednodušších případech se skládá z několika samostatných prvků: diody, oddělovací transformátor, rezistory a kondenzátory. Ve složitějších zařízeních je funkce regulačního modulu prováděna mikroobvodem nebo mikroprocesorem. V souladu se způsobem ovládání triaku jsou možné různé způsoby změny množství energie dodávané do zátěže. Nejběžnějším způsobem, jak toho dosáhnout efektivně, s minimálními ztrátami, je ovlivnit fázi konvertovaného napětí. V souladu s proměnným parametrem se tato metoda nazývá pulzní fáze a na jejím základě fungujícím zařízením je fázový regulátor výkonu.

Triakové obvody se používají v mnoha zařízeních, při práci s nimiž se člověk musí vypořádat s indukční zátěží - zejména s vinutím elektromotoru. Stejná kategorie průmyslových a domácích spotřebičů zahrnuje:

• pračky, vysoušeče vlasů a kompresorové jednotky;
• kotle, vysavače a řada modelů osvětlovacích zařízení;
• čerpadla a asynchronní elektromotory továrních strojů;
• kotelní zařízení a dokonce i běžné páječky.

Povaha použití zařízení řízeného fázovými regulátory výkonu na triaky je prakticky stejná. Liší se pouze výkonové ukazatele polovodičových součástek: velikost proudu, výkon v zátěži, účinnost řízení, ekonomika a další.

Vlastní výroba

Kdokoli, kdo zvládl princip jeho činnosti, si může vyrobit regulátor napětí na triacích vlastními rukama. Chcete-li to provést, musíte nejprve vybrat možnost značkového zařízení vhodného pro ruční kopírování. Jednou z podmínek pro správnou volbu je, že schéma, které se vám líbí, se ukáže jako dostatečně jednoduché na to, aby se opakovalo.

Možnosti schématu

Mezi oblíbenými modely průmyslových zařízení, které lze vzít jako vzorek, vynikají následující:

• Výrobky postavené na bázi zařízení BT136 600E, jejichž obvod regulace napětí je k dispozici na internetu.
• Zařízení založená na triacích BTA16-600 se složitější spínací organizací.

Funkce prvního řešení obvodu je použití pouze jednoho triaku. Pomocí takového regulátoru, opakovaného ve formě domácího produktu, je možné ovládat provozní režimy domácí páječky s výkonem až 0,09 kW. Kromě toho, pokud máte zařízení, můžete upravit jas stolní lampy nebo rychlost otáčení elektrického ventilátoru.

Mezi obvodovými řešeními používanými pro nezávislou výrobu regulátoru vyniká produkt založený na relativně výkonných polovodičových zařízeních BTA16-600. Jeho charakteristickým rysem je přítomnost neonové lampy obsažené ve výstupním obvodu. Jas jeho záře označuje množství energie dodávané do zátěže v okamžiku, což je velmi výhodné pro práci s mnoha spotřebiteli.

Uživatel, který nemá žádné zkušenosti s mikroobvody, bude muset použít kombinovanou možnost. Řídicí jednotka je převzata z jednoduššího produktu založeného na BT136-600E a na výstupu je použit řídicí obvod s neonovou lampou. V situaci, kdy je regulátor určen k ovládání osvětlovače s vlastním vnitřním spouštěcím prvkem (startérem), je dovoleno neinstalovat neon.

Je možná další varianta proprietárního opakovacího zařízení, které využívá ovládací prvky MAC 97A6. Tento spínací obvod je vhodný pro 220V žárovky.

Vlastní montáž

Struktura typického regulačního obvodu na triacích zahrnuje následující povinné součásti a prvky:

• usměrňovací diody (nebo můstky);
• nastavovací odpor, jehož knoflík je zobrazen na předním panelu domácího zařízení;
• omezující dinistor jakéhokoli typu;
• triak BTA16-000;
• indikační LED místo neon;
• pojistka.

Poté, co jsou všechny tyto části připájeny do obvodu, budete muset zkontrolovat pořadí provozu každého z jednotlivých modulů. Chcete-li to provést, musíte projít celý řetěz od vchodu do nákladu.

Střídavé napětí 220 voltů usměrněné diodami se přivádí přes nastavovací odpor nejprve k omezovacímu prvku a poté k řídicí elektrodě BTA16-000. V závislosti na poloze knoflíku potenciometru se triak více či méně otevře a změní množství energie dodávané do zátěže. Podle tohoto popisu se kontroluje správnost sestaveného obvodu a jeho funkčnosti.

Pomocí tak jednoduchého regulátoru je možné například plynule měnit výstupní výkon páječky nebo stolní lampy.

Nastavení regulátoru

Po dokončení pájení a všech potřebných připojení můžete pokračovat v kontrole funkčnosti domácího produktu. Pokud jsou zjištěny odchylky od normálních režimů specifikovaných v popisu konstrukce obvodu, bude nutné zařízení nakonfigurovat. Spočívá v kontrole každého z prvků na proud a napětí. Z tohoto důvodu je nejvhodnější zásobit se speciálním zařízením - multimetrem, nebo ještě lépe - elektronickým osciloskopem.

Před provedením nastavení je důležité si uvědomit, že triak v tomto obvodu plní funkci fázového regulátoru.Jeho hlavním účelem je přepnout obvod v okamžiku přechodu půlvlnného napětí do nulového bodu, s přihlédnutím k hodnotě zátěže provozované v daném čase.

V počátečním stavu je triak uzavřen, protože napětí na jeho řídicí elektrodě nedosáhlo požadované hodnoty. Když se kondenzátor nabíjí obvodem, který se otevřel v důsledku příchodu půlvlny napětí, potenciál na něm a na paralelně zapojeném dinistoru se postupně zvyšuje.

Tyto procesy jsou jasně viditelné na obrazovce osciloskopu, za nichž bude nastavení zařízení znatelně zjednodušeno.

Když napětí v tomto bodě dosáhne přibližně 30 voltů, dinistor a triak se současně otevřou po dobu rovnající se polovině periody vlny. Díky přepínání řídicího obvodu, periodicky se opakujícího s frekvencí 50 Hz, je možné měnit množství energie v zátěži ve stanovených mezích.

Pokud máte zkušenosti s páječkou a elektronickými zařízeními, je možné ovládací zařízení bez větších obtíží sestavit a nakonfigurovat. Hlavní věcí je pozornost a přísné dodržování uvedených pokynů.