Thyristor và bộ điều chỉnh điện áp triac cho tải cảm ứng

Hầu hết các thiết bị gia dụng hiện đại được sản xuất bằng cách sử dụng các phần tử cảm ứng có thể dễ dàng điều chỉnh mức tiêu thụ điện năng. Đúng, điều này chỉ đúng cho những trường hợp khi khả năng đó đã được cung cấp. Tuy nhiên, ngay cả khi không có nó, bạn có thể tự tay sửa đổi thiết bị bằng cách tích hợp bộ điều chỉnh điện áp triac vào nó trong một tải cảm ứng.

Ưu điểm và nhược điểm

Có những bộ điều chỉnh điện áp trên thị trường, được xây dựng trên cơ sở triac BT136 600E hiện đại, vượt trội đáng kể so với các đối tác thyristor về hiệu suất của chúng. Việc sử dụng chất bán dẫn điều khiển hai chiều có thể đạt được những ưu điểm sau:

• giảm biến dạng phi tuyến;
• cải tiến các đặc tính điều khiển của toàn bộ mạch;
• tiết kiệm nhỏ điện năng tiêu thụ.

Ưu điểm chính của bất kỳ bộ điều khiển điện tử nào là không có các tiếp điểm cơ học, chúng nhanh chóng bị hỏng và tạo ra nhiều tiếng ồn.

Những nhược điểm không đáng kể của các thiết bị này bao gồm:

• tăng độ nhạy với quá độ trong mạch điều khiển;
• sự cần thiết phải lắp đặt một bộ tản nhiệt để loại bỏ nhiệt;
• dải tần số giới hạn.

Bất chấp tất cả những nhược điểm này, bộ ổn định triac được sử dụng thành công để điều chỉnh công suất trong tải cảm ứng.

Nguyên lý hoạt động và mục đích ứng dụng

Nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh triac dựa trên tính năng của linh kiện bán dẫn, có tác dụng hạn chế biên độ của dòng điện xoay chiều đồng thời giảm công suất trong tải. Tại một tần số nhất định của điện áp nguồn, có thể điều chỉnh chỉ số này trong giới hạn nhỏ (không quá 20 - 30%).

Chất lượng và độ sâu điều chỉnh phụ thuộc vào mạch điều khiển hoạt động của các phần tử triac, giả định các thiết kế khác nhau.

Trong trường hợp đơn giản nhất, nó bao gồm một số phần tử rời rạc: điốt, máy biến áp cách ly, điện trở và tụ điện. Trong các thiết bị phức tạp hơn, chức năng của mô-đun điều chỉnh được thực hiện bởi một vi mạch hoặc bộ vi xử lý. Theo phương pháp điều khiển triac, có thể thực hiện nhiều phương pháp thay đổi lượng điện cung cấp cho tải. Cách phổ biến nhất để làm điều này một cách hiệu quả, với tổn thất tối thiểu, là tác động đến pha của điện áp được chuyển đổi. Phù hợp với tham số biến đổi, phương pháp này được gọi là pha xung, và thiết bị hoạt động trên cơ sở của nó là bộ điều chỉnh công suất pha.

Mạch triac được sử dụng trong nhiều thiết bị, khi làm việc, thiết bị nào phải đối phó với tải cảm - đặc biệt là cuộn dây động cơ điện. Cùng loại thiết bị công nghiệp và gia dụng bao gồm:

• máy giặt, máy sấy tóc và máy nén;
• nồi hơi, máy hút bụi và một số mẫu thiết bị chiếu sáng;
• máy bơm và động cơ điện không đồng bộ của máy nhà xưởng;
• thiết bị lò hơi và thậm chí cả bàn là hàn thông thường.

Bản chất của việc sử dụng thiết bị điều khiển bằng bộ điều chỉnh công suất pha trên triac trên thực tế là giống nhau. Chỉ có các chỉ số hiệu suất của bản thân các thiết bị bán dẫn là khác nhau: cường độ dòng điện, công suất tải, hiệu suất điều khiển, tính kinh tế và các chỉ số khác.

Tự sản xuất

Bất kỳ ai nắm vững nguyên lý hoạt động của nó đều có thể tự tay làm bộ điều chỉnh điện áp trên triac. Để thực hiện việc này, trước tiên bạn cần chọn một tùy chọn thiết bị có thương hiệu phù hợp để sao chép thủ công. Một trong những điều kiện để đưa ra lựa chọn đúng là sơ đồ bạn thích hóa ra phải đủ đơn giản để lặp lại.

Tùy chọn lược đồ

Trong số các mẫu thiết bị công nghiệp phổ biến có thể lấy làm mẫu, nổi bật sau:

• Sản phẩm được xây dựng trên cơ sở thiết bị BT136 600E, mạch điều chỉnh điện áp có sẵn trên Internet.
• Thiết bị dựa trên triac BTA16-600 với tổ chức chuyển mạch phức tạp hơn.

Một tính năng của giải pháp mạch đầu tiên là chỉ sử dụng một triac. Bằng bộ điều chỉnh như vậy, được lặp lại dưới dạng một sản phẩm tự chế, có thể điều khiển các chế độ hoạt động của một mỏ hàn gia dụng có công suất lên đến 0,09 kW. Ngoài ra, nếu có thiết bị, bạn có thể điều chỉnh độ sáng của đèn bàn hoặc tốc độ quay của quạt điện.

Trong số các giải pháp mạch được sử dụng để sản xuất độc lập bộ điều chỉnh, sản phẩm dựa trên thiết bị bán dẫn tương đối mạnh BTA16-600 nổi bật. Tính năng đặc trưng của nó là sự hiện diện của đèn neon trong mạch đầu ra. Độ sáng phát sáng của nó cho biết lượng điện cung cấp cho tải tại thời điểm hiện tại, rất thuận tiện cho việc làm việc với nhiều người tiêu dùng.

Người dùng không có kinh nghiệm với microcircuits sẽ phải sử dụng tùy chọn kết hợp. Khối điều khiển được lấy từ một sản phẩm đơn giản hơn dựa trên BT136-600E và đầu ra sử dụng mạch điều khiển với đèn neon. Trong tình huống mà bộ điều chỉnh nhằm điều khiển đèn chiếu sáng có bộ phận khởi động bên trong riêng (bộ khởi động), thì không được phép lắp đặt đèn neon.

Có thể có một biến thể khác của thiết bị lặp độc quyền, sử dụng các điều khiển MAC 97A6. Mạch chuyển đổi này phù hợp với đèn 220V.

Tự lắp ráp

Cấu tạo của một mạch điều chỉnh điển hình trên triac bao gồm các thành phần và phần tử bắt buộc sau:

• điốt chỉnh lưu (hoặc cầu);
• một điện trở điều chỉnh, núm điều chỉnh được hiển thị trên bảng điều khiển phía trước của một thiết bị tự chế;
• hạn chế dinistor của bất kỳ loại nào;
• triac BTA16-000;
• đèn báo LED thay vì đèn neon;
• cầu chì.

Sau khi tất cả các bộ phận này được hàn vào mạch, bạn sẽ cần kiểm tra thứ tự hoạt động của từng mô-đun riêng lẻ. Để làm điều này, bạn cần phải đi toàn bộ dây chuyền từ lối vào cho đến tải.

Điện áp xoay chiều 220 vôn được chỉnh lưu bởi điốt được đưa qua một điện trở điều chỉnh trước tiên đến phần tử giới hạn, sau đó đến điện cực điều khiển BTA16-000. Tùy theo vị trí của núm chiết áp mà triac sẽ mở nhiều hay ít làm thay đổi lượng điện cung cấp cho tải. Theo mô tả này, mạch đã lắp ráp được kiểm tra về tính chính xác của việc lắp ráp và hoạt động của nó.

Ví dụ, bằng một bộ điều chỉnh đơn giản như vậy, có thể thay đổi trơn tru công suất đầu ra của mỏ hàn hoặc đèn bàn.

Cài đặt bộ điều chỉnh

Sau khi hoàn thành công việc hàn và tất cả các kết nối cần thiết, bạn có thể tiến hành kiểm tra khả năng hoạt động của sản phẩm tự chế. Nếu phát hiện thấy sai lệch so với các chế độ bình thường được chỉ định bởi mô tả thiết kế mạch, thiết bị sẽ cần được cấu hình. Nó bao gồm việc kiểm tra từng phần tử về dòng điện và điện áp. Đối với điều này, thuận tiện nhất là tích trữ một thiết bị đặc biệt - đồng hồ vạn năng, hoặc thậm chí tốt hơn - máy hiện sóng điện tử.

Trước khi thực hiện điều chỉnh, điều quan trọng cần nhớ là triac trong mạch này thực hiện chức năng của một bộ điều chỉnh pha.Mục đích chính của nó là chuyển mạch tại thời điểm chuyển đổi điện áp nửa sóng về điểm không, có tính đến giá trị của tải được vận hành tại một thời điểm nhất định.

Ở trạng thái ban đầu, triac được đóng lại, vì điện áp tại điện cực điều khiển của nó không đạt được giá trị mong muốn. Khi tụ điện được tích điện qua đoạn mạch, mở ra do sự xuất hiện của nửa sóng điện áp, thì điện thế trên nó và trên một tụ điện mắc song song tăng dần.

Các quá trình này có thể nhìn thấy rõ ràng trên màn hình máy hiện sóng, khi đó việc thiết lập thiết bị sẽ được đơn giản hóa một cách đáng kể.

Khi điện áp tại thời điểm này lên tới khoảng 30 vôn thì triac và triac đồng thời mở trong thời gian bằng nửa chu kì của sóng. Do mạch điều khiển đóng cắt lặp lại định kỳ với tần số 50 Hertz nên có thể thay đổi lượng công suất ở tải trong giới hạn quy định.

Nếu bạn có kinh nghiệm với mỏ hàn và các thiết bị điện tử, bạn có thể lắp ráp và cấu hình thiết bị điều khiển mà không gặp nhiều khó khăn. Điều chính là sự chú ý và tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn được đưa ra.