Regolatori di tensione a tiristori e triac per carichi induttivi

La maggior parte degli elettrodomestici moderni realizzati con elementi induttivi sono facilmente regolabili per il consumo di energia. È vero, questo è vero solo per quei casi in cui tale possibilità è già prevista. Tuttavia, anche in sua assenza, è possibile modificare il dispositivo con le proprie mani integrando un regolatore di tensione triac in un carico induttivo.

Vantaggi e svantaggi

Esistono sul mercato regolatori di tensione, costruiti sulla base dei moderni triac BT136 600E, che superano significativamente le controparti a tiristori nelle loro prestazioni. L'uso di semiconduttori di controllo bidirezionale può ottenere i seguenti vantaggi:

• riduzione della distorsione non lineare;
• miglioramento delle caratteristiche di controllo dell'intero circuito;
• piccolo risparmio nel consumo di energia elettrica.

Il vantaggio principale di qualsiasi controller elettronico è l'assenza di contatti meccanici, che si guastano rapidamente e creano molto rumore.

Gli svantaggi non molto significativi di questi dispositivi includono:

• maggiore sensibilità ai transitori nei circuiti di controllo;
• la necessità di installare un radiatore per rimuovere il calore;
• gamma di frequenza limitata.

Nonostante tutti questi svantaggi, gli stabilizzatori triac vengono utilizzati con successo per regolare la potenza in un carico induttivo.

Principio di funzionamento e scopo dell'applicazione

Il principio di funzionamento di un regolatore triac si basa sulle caratteristiche dei dispositivi a semiconduttore, che limitano l'ampiezza della corrente alternata riducendo la potenza nel carico. Ad una data frequenza della tensione di rete, è possibile regolare questo indicatore entro piccoli limiti (non più del 20-30%).

La qualità e la profondità della regolazione dipendono dal circuito di controllo per il funzionamento degli elementi del triac, che assume design diversi.

Nei casi più semplici, è costituito da diversi elementi discreti: diodi, un trasformatore di isolamento, resistori e condensatori. Nei dispositivi più complessi, la funzione del modulo di regolazione è svolta da un microcircuito o microprocessore. In conformità con il metodo di controllo del triac, sono possibili vari metodi per modificare la quantità di potenza fornita al carico. Il modo più comune per farlo in modo efficace, con perdite minime, è influenzare la fase della tensione convertita. In accordo con il parametro variabile, questo metodo è chiamato impulso-fase e il dispositivo che opera sulla sua base è un regolatore di potenza di fase.

I circuiti triac sono utilizzati in molti dispositivi, quando si lavora con i quali si ha a che fare con un carico induttivo, in particolare gli avvolgimenti del motore elettrico. La stessa categoria di elettrodomestici industriali e domestici comprende:

• lavatrici, asciugacapelli e gruppi compressori;
• caldaie, aspirapolvere e numerosi modelli di dispositivi di illuminazione;
• pompe e motori elettrici asincroni di macchine di fabbrica;
• apparecchiature per caldaie e persino normali saldatori.

La natura dell'uso delle apparecchiature controllate dai regolatori di potenza di fase sui triac è praticamente la stessa. Solo gli indicatori di prestazione dei dispositivi a semiconduttore stessi differiscono: l'entità della corrente, la potenza nel carico, l'efficienza del controllo, l'economia e altri.

Autoproduzione

Chiunque abbia padroneggiato il principio del suo funzionamento può realizzare un regolatore di tensione sui triac con le proprie mani. Per fare ciò, devi prima selezionare un'opzione di dispositivo di marca adatta per la copia manuale. Una delle condizioni per fare la scelta giusta è che lo schema che ti piace sia abbastanza semplice da ripetere.

Opzioni schema

Tra i modelli popolari di dispositivi industriali che possono essere presi come campione, spiccano i seguenti:

• Prodotti costruiti sulla base dei dispositivi BT136 600E, il cui circuito di regolazione della tensione è disponibile su Internet.
• Dispositivi basati su triac BTA16-600 con un'organizzazione di commutazione più complessa.

Una caratteristica della prima soluzione circuitale è l'uso di un solo triac. Per mezzo di un tale regolatore, ripetuto sotto forma di un prodotto fatto in casa, è possibile controllare le modalità operative di un saldatore domestico con una potenza fino a 0,09 kW. Inoltre, se possiedi un dispositivo, puoi regolare la luminosità di una lampada da tavolo o la velocità di rotazione di un elettroventilatore.

Tra le soluzioni circuitali utilizzate per la produzione indipendente del regolatore, spicca un prodotto basato su dispositivi a semiconduttore relativamente potenti BTA16-600. La sua caratteristica è la presenza di una lampada al neon inclusa nel circuito di uscita. La luminosità del suo bagliore indica la quantità di energia fornita al carico al momento, il che è molto conveniente per lavorare con molti consumatori.

Un utente che non ha esperienza con i microcircuiti dovrà utilizzare l'opzione combinata. L'unità di controllo è presa da un prodotto più semplice basato sul BT136-600E e l'uscita utilizza un circuito di controllo con una lampada al neon. In una situazione in cui il regolatore è destinato a controllare un illuminatore con un proprio elemento di avviamento interno (starter), è consentito non installare il neon.

È possibile un'altra variante del dispositivo ripetitore proprietario, che utilizza i controlli MAC 97A6. Questo circuito di commutazione è adatto per lampade a 220V.

Autoassemblaggio

La struttura di un tipico circuito regolatore su triac include i seguenti componenti ed elementi obbligatori:

• diodi raddrizzatori (o ponte);
• un resistore di regolazione, la cui manopola è visualizzata sul pannello frontale di un dispositivo fatto in casa;
• dinistor limitante di qualsiasi tipo;
• triac BTA16-000;
• LED di segnalazione al posto del neon;
• fusibile.

Dopo che tutte queste parti sono state saldate nel circuito, sarà necessario controllare l'ordine di funzionamento di ciascuno dei singoli moduli. Per fare ciò, è necessario percorrere l'intera catena dall'ingresso al carico.

La tensione CA di 220 volt raddrizzata dai diodi viene alimentata attraverso un resistore di regolazione prima all'elemento limitatore e poi all'elettrodo di controllo BTA16-000. A seconda della posizione della manopola del potenziometro, il triac si aprirà più o meno, modificando la quantità di potenza fornita al carico. Secondo questa descrizione, il circuito assemblato viene controllato per la correttezza del suo assemblaggio e funzionamento.

Per mezzo di un regolatore così semplice, è possibile modificare senza problemi la potenza di uscita di un saldatore o di una lampada da tavolo, ad esempio.

Impostazione del regolatore

Dopo aver completato il lavoro di saldatura e tutti i collegamenti necessari, è possibile procedere alla verifica dell'operatività del prodotto fatto in casa. Se vengono rilevate deviazioni dalle modalità normali specificate dalla descrizione del progetto del circuito, sarà necessario configurare il dispositivo. Consiste nel controllare ciascuno degli elementi per corrente e tensione. Per questo, è più conveniente fare scorta di un dispositivo speciale: un multimetro o, ancora meglio, un oscilloscopio elettronico.

Prima di effettuare la regolazione, è importante ricordare che il triac in questo circuito svolge la funzione di un regolatore di fase.Il suo scopo principale è quello di commutare il circuito al momento della transizione della tensione a semionda al punto zero, tenendo conto del valore del carico azionato in un dato momento.

Nello stato iniziale, il triac è chiuso, poiché la tensione al suo elettrodo di controllo non ha raggiunto il valore desiderato. Man mano che il condensatore viene caricato attraverso il circuito, che si è aperto per l'arrivo di una semionda di tensione, il potenziale su di esso e sul dinistor collegato in parallelo aumenta gradualmente.

Questi processi sono chiaramente visibili sullo schermo dell'oscilloscopio, in presenza del quale la configurazione del dispositivo sarà notevolmente semplificata.

Quando la tensione in questo punto raggiunge circa 30 volt, il dinistor e il triac si aprono contemporaneamente per un tempo pari al semiperiodo dell'onda. A causa della commutazione del circuito di controllo, che si ripete periodicamente a una frequenza di 50 Hertz, è possibile modificare la quantità di potenza nel carico entro i limiti specificati.

Se hai esperienza con un saldatore e dispositivi elettronici, è possibile assemblare e configurare il dispositivo di controllo senza troppe difficoltà. La cosa principale è l'attenzione e la stretta osservanza delle istruzioni fornite.