Tyristorové a triakové regulátory napätia pre indukčné záťaže

Väčšina moderných domácich spotrebičov vyrábaných pomocou indukčných prvkov je ľahko nastaviteľná na spotrebu energie. Je pravda, že to platí iba pre tie prípady, keď takáto možnosť už je ustanovená. Avšak aj v prípade jeho neprítomnosti môžete zariadenie upraviť vlastnými rukami tak, že doň integrujete regulátor triakového napätia v indukčnej záťaži.

Výhody a nevýhody

Na trhu existujú regulátory napätia postavené na báze moderných triakov BT136 600E, ktoré svojím výkonom výrazne prekonávajú tyristorové náprotivky. Použitie polovodičov s obojsmerným riadením poskytuje nasledujúce výhody:

• zníženie nelineárneho skreslenia;
• zlepšenie riadiacich charakteristík celého obvodu;
• malé úspory v spotrebe elektriny.

Hlavnou výhodou akýchkoľvek elektronických radičov je absencia mechanických kontaktov, ktoré rýchlo zlyhajú a vytvárajú veľa šumu.

Medzi nie veľmi významné nevýhody týchto zariadení patria:

• zvýšená citlivosť na prechodné javy v riadiacich obvodoch;
• potreba inštalácie radiátora na odvod tepla;
• obmedzený frekvenčný rozsah.

Napriek všetkým týmto nevýhodám sa triakové stabilizátory úspešne používajú na reguláciu výkonu v indukčnej záťaži.

Princíp činnosti a účel aplikácie

Princíp činnosti triakového regulátora je založený na vlastnostiach polovodičových zariadení, ktoré obmedzujú amplitúdu striedavého prúdu pri súčasnom znižovaní výkonu v záťaži. Pri danej frekvencii sieťového napätia je možné tento indikátor regulovať v malých medziach (nie viac ako 20 - 30%).

Kvalita a hĺbka nastavenia závisia od riadiaceho obvodu pre činnosť triakových prvkov, ktorý predpokladá rôzne prevedenia.

V najjednoduchších prípadoch sa skladá z niekoľkých samostatných prvkov: diódy, izolačný transformátor, rezistory a kondenzátory. V zložitejších zariadeniach vykonáva funkciu regulačného modulu mikroobvod alebo mikroprocesor. V súlade so spôsobom riadenia triaku sú možné rôzne spôsoby zmeny množstva energie dodávanej do záťaže. Najbežnejším spôsobom, ako to dosiahnuť efektívne, s minimálnymi stratami, je ovplyvniť fázu prevedeného napätia. V súlade s premenným parametrom sa táto metóda nazýva pulzná fáza a na jej základe fungujúcim zariadením je fázový regulátor výkonu.

Triakové obvody sa používajú v mnohých zariadeniach, pri ktorých sa musí pracovať s indukčnou záťažou - predovšetkým s vinutím motora. Rovnaká kategória priemyselných a domácich spotrebičov zahŕňa:

• práčky, sušiče vlasov a kompresorové jednotky;
• kotly, vysávače a množstvo modelov osvetľovacích zariadení;
• čerpadlá a asynchrónne elektrické motory továrenských strojov;
• kotlové zariadenie a dokonca aj obyčajné spájkovačky.

Povaha použitia zariadenia riadeného fázovými regulátormi výkonu na triakoch je prakticky rovnaká. Líšia sa iba ukazovatele výkonu polovodičových zariadení: veľkosť prúdu, výkon v záťaži, účinnosť riadenia, ekonomika a ďalšie.

Samovýroba

Každý, kto zvládol princíp jeho fungovania, môže vlastnými rukami vyrobiť regulátor napätia na triakoch. Najprv musíte zvoliť voľbu značkového zariadenia vhodného na ručné kopírovanie. Jednou z podmienok správnej voľby je, že schéma, ktorá sa vám páči, sa ukáže ako dostatočne jednoduchá na opakovanie.

Možnosti schémy

Medzi populárnymi modelmi priemyselných zariadení, ktoré je možné vziať ako vzorku, vynikajú tieto:

• Výrobky postavené na báze zariadení BT136 600E, ktorých obvod regulácie napätia je k dispozícii na internete.
• Zariadenia založené na triakoch BTA16-600 so zložitejšou organizáciou prepínania.

Funkciou riešenia prvého obvodu je použitie iba jedného triaku. Pomocou takého regulátora, ktorý sa opakuje vo forme domáceho produktu, je možné ovládať prevádzkové režimy spájkovačky pre domácnosť s výkonom až 0,09 kW. Ak máte zariadenie, môžete navyše nastaviť jas stolovej lampy alebo rýchlosť otáčania elektrického ventilátora.

Medzi obvodovými riešeniami použitými na nezávislú výrobu regulátora vyniká produkt založený na relatívne výkonných polovodičových zariadeniach BTA16-600. Jeho charakteristickým znakom je prítomnosť neónovej žiarovky zahrnutej do výstupného obvodu. Jas jeho žiary naznačuje množstvo energie dodávanej do záťaže v súčasnosti, čo je veľmi výhodné pre prácu s mnohými spotrebiteľmi.

Užívateľ, ktorý nemá skúsenosti s mikroobvodmi, bude musieť použiť kombinovanú možnosť. Riadiaca jednotka je prevzatá z jednoduchšieho produktu založeného na BT136-600E a na výstupe je použitý riadiaci obvod s neónovou žiarovkou. V situácii, keď je regulátor určený na riadenie osvetľovača s vlastným vnútorným štartovacím prvkom (štartérom), je povolené neinštalovať neón.

Je možný ďalší variant patentovaného zosilňovača, ktorý využíva ovládacie prvky MAC 97A6. Tento spínací obvod je vhodný pre žiarovky 220V.

Vlastná montáž

Štruktúra typického regulačného obvodu na triakoch obsahuje nasledujúce povinné komponenty a prvky:

• usmerňovacie diódy (alebo mostíky);
• nastavovací odpor, ktorého gombík je zobrazený na prednom paneli domáceho zariadenia;
• obmedzujúci dinistor ľubovoľného typu;
• triak BTA16-000;
• kontrolka LED namiesto neónu;
• poistka.

Po zapojení všetkých týchto častí do obvodu budete musieť skontrolovať poradie činnosti každého z jednotlivých modulov. Aby ste to dosiahli, musíte prejsť celou reťazou od vchodu do bremena.

Striedavé napätie 220 voltov usmernené diódami sa privádza cez nastavovací odpor najskôr k obmedzujúcemu prvku a potom k riadiacej elektróde BTA16-000. V závislosti na polohe gombíka potenciometra sa triak viac-menej otvorí, čím sa zmení množstvo energie dodávanej do záťaže. Podľa tohto opisu sa zostavený obvod kontroluje na správnosť jeho montáže a činnosti.

Pomocou takého jednoduchého regulátora je možné plynulo meniť napríklad výstupný výkon spájkovačky alebo stolovej lampy.

Nastavenie regulátora

Po dokončení spájkovacích prác a všetkých potrebných pripojení môžete pokračovať v kontrole funkčnosti domáceho produktu. Ak sa zistia odchýlky od normálnych režimov špecifikovaných v popise návrhu obvodu, bude potrebné nakonfigurovať zariadenie. Spočíva v kontrole každého z prvkov na prúd a napätie. Z tohto dôvodu je najvýhodnejšie zásobiť sa špeciálnym zariadením - multimetrom, alebo ešte lepšie - elektronickým osciloskopom.

Pred vykonaním úpravy je dôležité mať na pamäti, že triak v tomto obvode plní funkciu fázového regulátora.Jeho hlavným účelom je prepnúť obvod v okamihu prechodu polvlnného napätia na nulový bod, berúc do úvahy hodnotu zaťaženia prevádzkovaného v danom čase.

V počiatočnom stave je triak uzavretý, pretože napätie na jeho riadiacej elektróde nedosiahlo požadovanú hodnotu. Keď sa kondenzátor nabíja obvodom, ktorý sa otvoril v dôsledku príchodu polvlny napätia, potenciál na ňom a na paralelne zapojenom dinistore sa postupne zvyšuje.

Tieto procesy sú zreteľne viditeľné na obrazovke osciloskopu, za prítomnosti ktorej sa nastavenie zariadenia výrazne zjednoduší.

Keď napätie v tomto bode dosiahne hodnotu asi 30 voltov, dinistor a triak sa súčasne otvoria na čas, ktorý sa rovná polperióde vlny. Vďaka prepínaniu riadiaceho obvodu, periodicky sa opakujúcemu na frekvencii 50 Hertzov, je možné meniť množstvo energie v záťaži v stanovených medziach.

Ak máte skúsenosti s spájkovačkou a elektronickými prístrojmi, je možné ovládacie zariadenie zmontovať a nakonfigurovať bez väčších ťažkostí. Hlavnou vecou je pozornosť a prísne dodržiavanie uvedených pokynov.