Reguladores de voltaje de tiristores y triac para cargas inductivas

La mayoría de los electrodomésticos modernos fabricados con elementos inductivos se pueden ajustar fácilmente para el consumo de energía. Es cierto que esto es cierto solo para aquellos casos en los que tal posibilidad ya está prevista. Sin embargo, incluso en su ausencia, puede modificar el dispositivo con sus propias manos integrando un regulador de voltaje triac en una carga inductiva.

Ventajas y desventajas

Hay reguladores de voltaje en el mercado, construidos sobre la base de los triacs BT136 600E modernos, que superan significativamente a los tiristores en su rendimiento. El uso de semiconductores de control bidireccional puede lograr las siguientes ventajas:

• reducción de la distorsión no lineal;
• mejora de las características de control de todo el circuito;
• pequeños ahorros en el consumo eléctrico.

La principal ventaja de cualquier controlador electrónico es la ausencia de contactos mecánicos, que fallan rápidamente y crean mucho ruido.

Las desventajas no muy significativas de estos dispositivos incluyen:

• mayor sensibilidad a los transitorios en los circuitos de control;
• la necesidad de instalar un radiador para eliminar el calor;
• rango de frecuencia limitado.

A pesar de todas estas desventajas, los estabilizadores triac se utilizan con éxito para regular la potencia en una carga inductiva.

Principio de funcionamiento y finalidad de aplicación.

El principio de funcionamiento de un regulador triac se basa en las características de los dispositivos semiconductores, que limitan la amplitud de la corriente alterna mientras reducen la potencia en la carga. A una frecuencia dada de la tensión de red, es posible regular este indicador dentro de pequeños límites (no más del 20-30%).

La calidad y profundidad del ajuste dependen del circuito de control para el funcionamiento de los elementos triac, que asume diferentes diseños.

En los casos más simples, consta de varios elementos discretos: diodos, un transformador de aislamiento, resistencias y condensadores. En dispositivos más complejos, la función del módulo de regulación la realiza un microcircuito o microprocesador. De acuerdo con el método de control triac, son posibles varios métodos para cambiar la cantidad de energía suministrada a la carga. La forma más común de hacer esto de manera efectiva, con pérdidas mínimas, es influir en la fase del voltaje convertido. De acuerdo con el parámetro variable, este método se llama pulso-fase, y el dispositivo que opera sobre su base es un regulador de potencia de fase.

Los circuitos triac se utilizan en muchos dispositivos, cuando se trabaja con los que hay que lidiar con una carga inductiva, en particular los devanados de motores eléctricos. La misma categoría de electrodomésticos industriales y domésticos incluye:

• lavadoras, secadores de pelo y compresores;
• calderas, aspiradoras y varios modelos de dispositivos de iluminación;
• bombas y motores eléctricos asíncronos de máquinas industriales;
• equipos de calderas e incluso soldadores ordinarios.

La naturaleza del uso de equipos controlados por reguladores de potencia de fase en triacs es prácticamente la misma. Solo los indicadores de rendimiento de los dispositivos semiconductores en sí difieren: la magnitud de la corriente, la potencia en la carga, la eficiencia del control, la economía y otros.

Autoproducción

Cualquiera que haya dominado el principio de su funcionamiento puede hacer un regulador de voltaje en triacs con sus propias manos. Para hacer esto, primero debe seleccionar una opción de dispositivo de marca adecuada para la copia manual. Una de las condiciones para tomar la decisión correcta es que el esquema que te gusta resulte lo suficientemente simple como para repetirlo.

Opciones de esquema

Entre los modelos populares de dispositivos industriales que se pueden tomar como muestra, destacan los siguientes:

• Productos construidos sobre la base de dispositivos BT136 600E, cuyo circuito de regulación de voltaje está disponible en Internet.
• Dispositivos basados ​​en triacs BTA16-600 con una organización de conmutación más compleja.

Una característica de la primera solución de circuito es el uso de un solo triac. Mediante dicho regulador, repetido en forma de producto casero, es posible controlar los modos de funcionamiento de un soldador doméstico con una potencia de hasta 0,09 kW. Además, si tiene un dispositivo, puede ajustar el brillo de una lámpara de escritorio o la velocidad de rotación de un ventilador eléctrico.

Entre las soluciones de circuito utilizadas para la fabricación independiente del regulador, destaca un producto basado en dispositivos semiconductores relativamente potentes BTA16-600. Su rasgo característico es la presencia de una lámpara de neón incluida en el circuito de salida. El brillo de su resplandor indica la cantidad de energía suministrada a la carga en este momento, lo cual es muy conveniente para trabajar con muchos consumidores.

Un usuario que no tenga experiencia con microcircuitos deberá utilizar la opción combinada. La unidad de control se toma de un producto más simple basado en el BT136-600E, y la salida usa un circuito de control con una lámpara de neón. En una situación en la que el regulador esté destinado a controlar un iluminador con su propio elemento de arranque interno (motor de arranque), se permite no instalar el neón.

Es posible otra variante del dispositivo repetidor propietario, que utiliza los controles MAC 97A6. Este circuito de conmutación es adecuado para lámparas de 220V.

Autoensamblaje

La estructura de un circuito regulador típico en triacs incluye los siguientes componentes y elementos obligatorios:

• diodos rectificadores (o puente);
• una resistencia de ajuste, cuya perilla se muestra en el panel frontal de un dispositivo casero;
• limitador de dinistor de cualquier tipo;
• triac BTA16-000;
• LED indicador en lugar de neón;
• fusible.

Después de que todas estas partes estén soldadas en el circuito, deberá verificar el orden de operación de cada uno de los módulos individuales. Para hacer esto, debe caminar toda la cadena desde la entrada hasta la carga.

El voltaje de CA de 220 voltios rectificado por diodos se alimenta a través de una resistencia de ajuste primero al elemento limitador y luego al electrodo de control BTA16-000. Dependiendo de la posición de la perilla del potenciómetro, el triac se abrirá más o menos, cambiando la cantidad de energía suministrada a la carga. De acuerdo con esta descripción, el circuito ensamblado se verifica para verificar la corrección de su ensamblaje y funcionamiento.

Por medio de un regulador tan simple, es posible cambiar suavemente la potencia de salida de un soldador o una lámpara de mesa, por ejemplo.

Ajuste del regulador

Después de completar el trabajo de soldadura y todas las conexiones necesarias, puede proceder a verificar la operatividad del producto casero. Si se detectan desviaciones de los modos normales especificados por la descripción del diseño del circuito, será necesario configurar el dispositivo. Consiste en verificar cada uno de los elementos por corriente y voltaje. Para esto, es más conveniente abastecerse de un dispositivo especial, un multímetro, o incluso mejor, un osciloscopio electrónico.

Antes de realizar el ajuste, es importante recordar que el triac de este circuito realiza la función de regulador de fase.Su propósito principal es conmutar el circuito en el momento de la transición de la tensión de media onda al punto cero, teniendo en cuenta el valor de la carga que se está operando en un momento dado.

En el estado inicial, el triac está cerrado, ya que el voltaje en su electrodo de control no ha alcanzado el valor deseado. A medida que el condensador se carga a través del circuito, que se abrió debido a la llegada de media onda de voltaje, el potencial en él y en el dinistor conectado en paralelo aumenta gradualmente.

Estos procesos son claramente visibles en la pantalla del osciloscopio, en presencia de los cuales la configuración del dispositivo se simplificará notablemente.

Cuando el voltaje en este punto alcanza un valor de aproximadamente 30 voltios, el dinistor y el triac se abren simultáneamente durante un tiempo igual al medio período de la onda. Debido a la conmutación del circuito de control, que se repite periódicamente a una frecuencia de 50 Hertz, es posible cambiar la cantidad de energía en la carga dentro de los límites especificados.

Si tiene experiencia con un soldador y dispositivos electrónicos, es posible ensamblar y configurar el dispositivo de control sin mucha dificultad. Lo principal es la atención y el estricto cumplimiento de las instrucciones dadas.