Thyristor- und Triac-Spannungsregler für induktive Lasten

Die meisten modernen Haushaltsgeräte, die mit induktiven Elementen hergestellt werden, sind hinsichtlich des Stromverbrauchs leicht einstellbar. Dies gilt zwar nur für die Fälle, in denen eine solche Möglichkeit bereits vorgesehen ist. Sie können das Gerät jedoch auch in Abwesenheit mit Ihren eigenen Händen modifizieren, indem Sie einen Triac-Spannungsregler in eine induktive Last integrieren.

Vorteile und Nachteile

Auf dem Markt gibt es Spannungsregler, die auf Basis moderner BT136 600E-Triacs aufgebaut sind und die Thyristor-Pendants in ihrer Leistung deutlich übertreffen. Der Einsatz von bidirektionalen Steuerhalbleitern bietet folgende Vorteile:

• Reduzierung nichtlinearer Verzerrungen;
• Verbesserung der Regeleigenschaften der gesamten Schaltung;
• kleine Einsparungen beim Stromverbrauch.

Der Hauptvorteil aller elektronischen Controller ist das Fehlen mechanischer Kontakte, die schnell versagen und viel Lärm verursachen.

Zu den nicht sehr signifikanten Nachteilen dieser Geräte gehören:

• erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Transienten in Regelkreisen;
• die Notwendigkeit, einen Heizkörper zu installieren, um Wärme abzuführen;
• eingeschränkter Frequenzbereich.

Trotz all dieser Nachteile werden Triac-Stabilisatoren erfolgreich zur Leistungsregelung in einer induktiven Last eingesetzt.

Funktionsprinzip und Anwendungszweck

Das Funktionsprinzip eines Triac-Reglers basiert auf den Eigenschaften von Halbleiterbauelementen, die die Amplitude des Wechselstroms begrenzen und gleichzeitig die Leistung in der Last reduzieren. Bei einer bestimmten Frequenz der Netzspannung ist es möglich, diesen Indikator in kleinen Grenzen (nicht mehr als 20-30 %) zu regulieren.

Die Güte und Einstelltiefe hängt von der Regelschaltung für den Betrieb der Triac-Elemente ab, die unterschiedliche Bauformen annimmt.

Im einfachsten Fall besteht es aus mehreren diskreten Elementen: Dioden, einem Trenntransformator, Widerständen und Kondensatoren. Bei komplexeren Geräten übernimmt die Funktion des Regelmoduls eine Mikroschaltung oder ein Mikroprozessor. Gemäß dem Verfahren der Triac-Steuerung sind verschiedene Verfahren zum Ändern der der Last zugeführten Leistungsmenge möglich. Der gängigste Weg, dies effektiv und mit minimalen Verlusten zu erreichen, besteht darin, die Phase der umgewandelten Spannung zu beeinflussen. Entsprechend dem variablen Parameter wird dieses Verfahren Puls-Phase genannt, und das auf seiner Basis arbeitende Gerät ist ein Phasenleistungsregler.

Triac-Schaltungen werden in vielen Geräten verwendet, bei denen es sich um eine induktive Last handelt - insbesondere Motorwicklungen. Die gleiche Kategorie von Industrie- und Haushaltsgeräten umfasst:

• Waschmaschinen, Haartrockner und Kompressoreinheiten;
• Boiler, Staubsauger und eine Reihe von Modellen von Beleuchtungsgeräten;
• Pumpen und asynchrone Elektromotoren von Fabrikmaschinen;
• Kesselausrüstung und sogar gewöhnliche Lötkolben.

Die Art der Verwendung von Geräten, die von Phasenreglern auf Triacs gesteuert werden, ist praktisch gleich. Nur die Leistungsindikatoren der Halbleiterbauelemente selbst unterscheiden sich: die Höhe des Stroms, die Leistung in der Last, die Regeleffizienz, die Wirtschaftlichkeit und andere.

Eigenproduktion

Jeder, der das Funktionsprinzip beherrscht, kann mit eigenen Händen einen Spannungsregler auf Triacs herstellen. Dazu müssen Sie zunächst eine Markengeräteoption auswählen, die für das manuelle Kopieren geeignet ist. Eine der Bedingungen für die richtige Wahl ist, dass sich das Schema, das Ihnen gefällt, als einfach genug erweist, um es zu wiederholen.

Schemaoptionen

Unter den beliebten Modellen von Industriegeräten, die als Muster genommen werden können, stechen folgende hervor:

• Produkte auf Basis von BT136 600E-Geräten, deren Spannungsregelkreis im Internet verfügbar ist.
• Geräte auf Basis von BTA16-600-Triacs mit komplexerer Schaltorganisation.

Ein Merkmal der ersten Schaltungslösung ist die Verwendung von nur einem Triac. Mit einem solchen Regler, der in Form eines hausgemachten Produkts wiederholt wird, ist es möglich, die Betriebsarten eines Haushaltslötkolbens mit einer Leistung von bis zu 0,09 kW zu steuern. Wenn Sie ein Gerät besitzen, können Sie außerdem die Helligkeit einer Schreibtischlampe oder die Drehzahl eines elektrischen Ventilators einstellen.

Unter den Schaltungslösungen, die für die unabhängige Herstellung des Reglers verwendet werden, sticht ein Produkt auf Basis relativ leistungsstarker Halbleiterbauelemente BTA16-600 hervor. Sein charakteristisches Merkmal ist das Vorhandensein einer Neonlampe im Ausgangskreis. Die Helligkeit seines Leuchtens zeigt die momentan an die Last gelieferte Leistung an, was für die Arbeit mit vielen Verbrauchern sehr praktisch ist.

Ein Benutzer, der keine Erfahrung mit Mikroschaltungen hat, muss die kombinierte Option verwenden. Die Steuereinheit stammt von einem einfacheren Produkt auf Basis des BT136-600E und der Ausgang verwendet eine Steuerschaltung mit einer Neonlampe. In einer Situation, in der der Regler einen Illuminator mit einem eigenen internen Startelement (Starter) steuern soll, darf das Neon nicht installiert werden.

Eine andere Variante des proprietären Repeater-Geräts ist möglich, die die Steuerungen des MAC 97A6 verwendet. Dieser Schaltkreis ist für 220V Lampen geeignet.

Selbstmontage

Der Aufbau einer typischen Reglerschaltung auf Triacs umfasst die folgenden obligatorischen Komponenten und Elemente:

• Gleichrichterdioden (oder Brücke);
• einen Einstellwiderstand, dessen Drehknopf auf der Vorderseite eines selbstgebauten Geräts angezeigt wird;
• begrenzender Dinistor jeglicher Art;
• Triac BTA16-000;
• Anzeige-LED statt Neon;
• Sicherung.

Nachdem alle diese Teile in die Schaltung eingelötet sind, müssen Sie die Betriebsreihenfolge der einzelnen Module überprüfen. Dazu müssen Sie die gesamte Kette vom Eingang bis zur Last laufen.

Die über Dioden gleichgerichtete Wechselspannung von 220 Volt wird über einen Einstellwiderstand zunächst dem Begrenzungselement und dann der Steuerelektrode BTA16-000 zugeführt. Abhängig von der Position des Potentiometerknopfes öffnet sich der Triac mehr oder weniger und ändert die der Last zugeführte Leistung. Gemäß dieser Beschreibung wird die zusammengebaute Schaltung auf ihre Montage und Funktionsfähigkeit überprüft.

Mittels eines solchen einfachen Reglers ist es beispielsweise möglich, die Ausgangsleistung eines Lötkolbens oder einer Tischlampe stufenlos zu verändern.

Reglereinstellung

Nach Abschluss der Lötarbeiten und aller notwendigen Anschlüsse können Sie das selbstgebaute Produkt auf Funktionsfähigkeit überprüfen. Werden Abweichungen von den in der Beschreibung des Schaltungsdesigns angegebenen Normalmodi festgestellt, muss das Gerät konfiguriert werden. Es besteht darin, jedes der Elemente auf Strom und Spannung zu überprüfen. Dazu ist es am bequemsten, sich mit einem speziellen Gerät einzudecken - einem Multimeter oder noch besser - einem elektronischen Oszilloskop.

Vor der Einstellung ist zu beachten, dass der Triac in dieser Schaltung die Funktion eines Phasenreglers übernimmt.Sein Hauptzweck besteht darin, die Schaltung im Moment des Übergangs der Halbwellenspannung zum Nullpunkt zu schalten, wobei der Wert der zu einem bestimmten Zeitpunkt betriebenen Last berücksichtigt wird.

Im Ausgangszustand ist der Triac geschlossen, da die Spannung an seiner Steuerelektrode nicht den gewünschten Wert erreicht hat. Wenn der Kondensator durch den Stromkreis aufgeladen wird, der sich durch das Eintreffen einer Spannungshalbwelle öffnet, steigt das Potenzial an ihm und an dem parallel geschalteten Dinistor allmählich an.

Diese Vorgänge sind auf dem Oszilloskop-Bildschirm deutlich sichtbar, wodurch die Geräteeinrichtung spürbar vereinfacht wird.

Wenn die Spannung an diesem Punkt einen Wert von etwa 30 Volt erreicht, öffnen der Dinistor und der Triac gleichzeitig für eine Zeit gleich der Halbperiode der Welle. Durch das periodisch wiederholende Umschalten des Regelkreises mit einer Frequenz von 50 Hertz ist es möglich, die Leistungsmenge in der Last innerhalb der angegebenen Grenzen zu verändern.

Wenn Sie Erfahrung mit Lötkolben und elektronischen Geräten haben, ist es möglich, das Steuergerät ohne großen Aufwand zu montieren und zu konfigurieren. Die Hauptsache ist Aufmerksamkeit und strikte Einhaltung der gegebenen Anweisungen.