Tyrystorowe i triakowe regulatory napięcia do obciążeń indukcyjnych

Większość nowoczesnych urządzeń gospodarstwa domowego wykonanych z elementów indukcyjnych jest łatwo regulowana pod względem zużycia energii. To prawda, że ​​dotyczy to tylko tych przypadków, w których taka możliwość jest już przewidziana. Jednak nawet w przypadku jego braku można samodzielnie modyfikować urządzenie, integrując w nim triakowy regulator napięcia w obciążeniu indukcyjnym.

Zalety i wady

Na rynku dostępne są regulatory napięcia, zbudowane w oparciu o nowoczesne triaki BT136 600E, które swoimi parametrami znacznie przewyższają tyrystorowe odpowiedniki. Zastosowanie dwukierunkowych półprzewodników sterujących może przynieść następujące korzyści:

• redukcja zniekształceń nieliniowych;
• poprawa charakterystyki sterowania całego obwodu;
• małe oszczędności w zużyciu energii elektrycznej.

Główną zaletą wszelkich sterowników elektronicznych jest brak styków mechanicznych, które szybko zawodzą i generują dużo hałasu.

Niezbyt istotne wady tych urządzeń to:

• zwiększona wrażliwość na stany nieustalone w obwodach sterujących;
• konieczność zainstalowania grzejnika w celu usunięcia ciepła;
• ograniczony zakres częstotliwości.

Pomimo tych wszystkich wad, stabilizatory triakowe są z powodzeniem stosowane do regulacji mocy w obciążeniu indukcyjnym.

Zasada działania i cel stosowania

Zasada działania regulatora triakowego opiera się na cechach urządzeń półprzewodnikowych, które ograniczają amplitudę prądu przemiennego przy jednoczesnym zmniejszeniu mocy w obciążeniu. Przy danej częstotliwości napięcia sieciowego można regulować ten wskaźnik w niewielkich granicach (nie więcej niż 20-30%).

Jakość i głębokość regulacji zależy od obwodu sterującego pracą elementów triaka, który zakłada różne konstrukcje.

W najprostszych przypadkach składa się z kilku elementów dyskretnych: diod, transformatora izolującego, rezystorów i kondensatorów. W bardziej złożonych urządzeniach funkcję modułu regulacyjnego pełni mikroukład lub mikroprocesor. Zgodnie z metodą sterowania triakiem możliwe są różne metody zmiany ilości mocy dostarczanej do obciążenia. Najczęstszym sposobem, aby to zrobić skutecznie, przy minimalnych stratach, jest wpływ na fazę konwertowanego napięcia. Zgodnie ze zmiennym parametrem metoda ta nazywana jest impulsowo-fazową, a urządzenie działające na jej podstawie jest fazowym regulatorem mocy.

Obwody triakowe znajdują zastosowanie w wielu urządzeniach, przy pracy z którymi mamy do czynienia z obciążeniem indukcyjnym - w szczególności uzwojeniach silników elektrycznych. Ta sama kategoria urządzeń przemysłowych i domowych obejmuje:

• pralki, suszarki do włosów i sprężarki;
• kotły, odkurzacze i szereg modeli urządzeń oświetleniowych;
• pompy i asynchroniczne silniki elektryczne maszyn fabrycznych;
• osprzęt kotłowy, a nawet zwykłe lutownice.

Praktycznie taki sam charakter jest zastosowanie urządzeń sterowanych fazowymi regulatorami mocy na triakach. Różnią się tylko wskaźniki wydajności samych urządzeń półprzewodnikowych: wielkość prądu, moc obciążenia, wydajność sterowania, ekonomia i inne.

Własna produkcja

Każdy, kto opanował zasadę jego działania, może własnoręcznie wykonać regulator napięcia na triakach. Aby to zrobić, musisz najpierw wybrać markową opcję urządzenia odpowiednią do ręcznego kopiowania. Jednym z warunków dokonania właściwego wyboru jest to, że schemat, który lubisz, okazał się na tyle prosty, że można go powtórzyć.

Opcje schematu

Wśród popularnych modeli urządzeń przemysłowych, które można wziąć za próbkę, wyróżniają się:

• Produkty zbudowane w oparciu o urządzenia BT136 600E, których układ regulacji napięcia jest dostępny w Internecie.
• Urządzenia oparte na triakach BTA16-600 o bardziej złożonej organizacji przełączania.

Cechą rozwiązania pierwszego obwodu jest zastosowanie tylko jednego triaka. Za pomocą takiego regulatora, powtarzanego w postaci produktu domowej roboty, można sterować trybami pracy domowej lutownicy o mocy do 0,09 kW. Dodatkowo, jeśli masz urządzenie, możesz dostosować jasność lampy biurkowej lub prędkość obrotową wentylatora elektrycznego.

Wśród rozwiązań obwodów wykorzystywanych do samodzielnej produkcji regulatora wyróżnia się produkt oparty na stosunkowo mocnych elementach półprzewodnikowych BTA16-600. Jego cechą charakterystyczną jest obecność w obwodzie wyjściowym lampy neonowej. Jasność jego blasku wskazuje na ilość energii dostarczanej w tej chwili do obciążenia, co jest bardzo wygodne w przypadku pracy z wieloma konsumentami.

Użytkownik, który nie ma doświadczenia z mikroukładami, będzie musiał skorzystać z połączonej opcji. Jednostka sterująca pochodzi z prostszego produktu opartego na BT136-600E, a wyjście wykorzystuje obwód sterujący z lampą neonową. W sytuacji, gdy regulator ma sterować iluminatorem z własnym wewnętrznym elementem startowym (rozrusznikiem) dopuszcza się nie montowanie neonu.

Możliwy jest inny wariant autorskiego wzmacniacza, który wykorzystuje sterowanie MAC 97A6. Ten obwód przełączający jest odpowiedni dla lamp 220V.

Samodzielny montaż

Struktura typowego obwodu regulatora na triakach obejmuje następujące obowiązkowe komponenty i elementy:

• diody prostownicze (lub mostek);
• rezystor regulacyjny, którego pokrętło jest wyświetlane na przednim panelu urządzenia domowej roboty;
• ograniczenie dinstora dowolnego typu;
• triak BTA16-000;
• wskaźnik LED zamiast neonu;
• bezpiecznik.

Po przylutowaniu wszystkich tych części do obwodu należy sprawdzić kolejność działania każdego z poszczególnych modułów. Aby to zrobić, musisz przejść cały łańcuch od wejścia do ładunku.

Napięcie przemienne 220 V prostowane przez diody jest podawane przez rezystor regulacyjny najpierw do elementu ograniczającego, a następnie do elektrody sterującej BTA16-000. W zależności od położenia pokrętła potencjometru triak otworzy się mniej więcej, zmieniając ilość mocy dostarczanej do obciążenia. Zgodnie z tym opisem zmontowany obwód jest sprawdzany pod kątem poprawności jego montażu i działania.

Za pomocą tak prostego regulatora można płynnie zmieniać moc wyjściową np. lutownicy lub lampy stołowej.

Ustawienie regulatora

Po zakończeniu prac lutowniczych i wszystkich niezbędnych połączeniach możesz przystąpić do sprawdzenia działania domowego produktu. W przypadku wykrycia odchyleń od normalnych trybów określonych w opisie projektu obwodu, urządzenie będzie wymagało skonfigurowania. Polega na sprawdzeniu każdego z elementów pod kątem prądu i napięcia. W tym celu najwygodniej jest zaopatrzyć się w specjalne urządzenie - multimetr, a jeszcze lepiej - oscyloskop elektroniczny.

Przed dokonaniem regulacji należy pamiętać, że triak w tym obwodzie pełni funkcję regulatora fazy.Jego głównym celem jest przełączenie obwodu w momencie przejścia napięcia półfalowego do punktu zerowego z uwzględnieniem wartości obciążenia w danym czasie.

W stanie początkowym triak jest zamknięty, ponieważ napięcie na jego elektrodzie sterującej nie osiągnęło pożądanej wartości. Gdy kondensator jest ładowany przez obwód, który otwiera się z powodu przybycia półfali napięcia, potencjał na nim i na połączonym równolegle dinistorze stopniowo wzrasta.

Procesy te są wyraźnie widoczne na ekranie oscyloskopu, w obecności którego konfiguracja urządzenia zostanie zauważalnie uproszczona.

Gdy napięcie w tym momencie osiągnie około 30 woltów, dinistor i triak jednocześnie otwierają się na czas równy połowie okresu fali. Dzięki przełączaniu obwodu sterującego, cyklicznie powtarzającemu się z częstotliwością 50 Hz, możliwa jest zmiana ilości mocy w obciążeniu w określonych granicach.

Jeśli masz doświadczenie z lutownicą i urządzeniami elektronicznymi, bez większych trudności możesz zmontować i skonfigurować urządzenie sterujące. Najważniejsze jest uważność i ścisłe przestrzeganie podanych instrukcji.