Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Нюансы в конструкции

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы
Регулятор напряжения на тиристоре Тиристор – это управляемый полупроводник. При необходимости он может очень быстро провести ток в нужном направлении. От привычных диодов устройство отличается тем, что имеет возможность контролировать момент подачи напряжения.

Регулятор состоит из трех компонентов:

  • катод – проводник, подключаемый к отрицательному полюсу источника питания;
  • анод – элемент, присоединяемый к положительному полюсу;
  • управляемый электрод (модулятор), который полностью охватывает катод.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Регулятор функционирует при соблюдении нескольких условий:

  • тиристор должен попадать в схему под общее напряжение;
  • модулятор должен получать кратковременный импульс, позволяющий устройству контролировать мощность электроприбора. В отличие от транзистора регулятору не требуется удержание этого сигнала.

Тиристор обладает двумя устойчивыми положениями («открыто» или «закрыто»), которые переключаются при помощи напряжения. При появлении нагрузки он включается, при пропадании электрического тока выключается. Собирать подобные регуляторы учат начинающих радиолюбителей. Заводские паяльники, имеющие регулировку температуры жала, стоят дорого. Гораздо дешевле купить простой паяльник и самому собрать для него регистр напряжения. Существует несколько схем монтажа устройства. Самый несложный – это навесной тип. При его сборке не используют печатную плату. Не потребуется также специальные навыки при монтаже. Сам процесс занимает мало времени. Поняв принцип работы регистра, будет просто разобраться в схемах и рассчитать оптимальную мощность для идеальной работы оборудования, где тиристор установлен.

Устройство для регулировки мощности паяльника

Многие начинающие радиолюбители сталкиваются с тем, что им приходится часто менять паяльники. Имеющиеся в их распоряжении китайские приборы разогреваются до температуры термоядерного синтеза, а их жало выгорает как бенгальские огни в новогоднюю ночь. Таким паяльником совершенно невозможно паять – флюс моментально испаряется и на жале постоянно образуются окислы. Это очень неприятно и раздражительно.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Эту проблему легко решить, собрав замечательный регулятор мощности по следующей схеме:

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Он поможет управлять уровнем нагрева жала паяльника.

В интернете можно разыскать более простые схемы, но представленная в этой статье способна управлять очень мощными нагрузками благодаря замене одного лишь симистора.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

К тому сборка такого устройства потребует незначительных затрат – купить необходимо лишь симистор требуемой мощности.

Итак, мощный симистор выступает в роли силового компонента этой схемы. Принцип его работы практически не отличается от принципа работы тиристора, за исключением того, что в отличие от последнего симистор является симметричным, т. е. у него отсутствуют анод и катод. Протекание тока возможно в обоих направлениях. А управляет этим симистором симметричный динистор или diac DB-3 (отечественный аналогичный компонент КН102).

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Его можно отыскать в нерабочем балласте энергосберегающей лампы, изъять из платы электронного трансформатора или приобрести в магазине.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Динистор здесь выступает в роли разрядника. У него имеется определенное напряжение срабатывания, и он открывается только в том случае, если к нему приложить это напряжение. А минимальное значение напряжения пробоя этого динистора составляет 28-30 В.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Конденсатор C1 будет накапливать заряд во время каждой полуволны сетевого напряжения.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

И как только он зарядится до напряжения открывания динистора, то последний сработает, и заряд конденсатора через него подастся на управляющий вывод симистора, вследствие чего тот сработает.

Цепочка из компонентов VD1, VD2, C2 и R3 для нормального открывания симистора при минимально возможной выходной мощности.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Принцип работы всех похожих схем один и тот же – чем дольше задержка срабатывания симистора, тем ниже выходная мощность.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Отличительной чертой этой схемы является то, что она прекрасно работает при любой мощности на выходе. И заменой лишь одного симистора можно создать чудовищно мощный регулятор, который сможет управлять нагрузками в десятки киловатт.

Если планируется управление только паяльником, то устанавливать симистор на теплоотвод не нужно. Но для более высоких нагрузок теплоотвод обязателен.

Компактная печатная плата может быть размещена в спичечном коробке.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

А при желании можно поместить такой регулятор в рукоять паяльника или как на картинке:

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

В итоге получается нечто, напоминающее паяльную станцию. Многие промышленные образцы паяльников китайского производства, дополненные таким регулятором, продаются как станции. Так что этот регулятор тоже можно назвать полноценной станцией.

Прикрепленные файлы:

Трехфазный регулятор мощности — схема, описание работы

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Данный трехфазный регулятор мощности был разработан для управления током нагревателя  в вакуумной печи 150 КВт. Подойдет для регулирования мощности в любых трехфазных схемах с тиристорами от 10 до 2500А. Обновлено 03.2019.

  • Регулятор мощности тиристорный.
  • Фазо-импульсный регулятор
  • Применим для схем с тиристорами от 10А до 2500А.
  • Входной сигнал 0-10V
  • Диапазон регулировки мощности от 0 до 100%
  • Варианты подключения смотрите ниже

Схема трехфазного регулятора мощности и его принцип действия.

tca

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Изображение 1 из 1

Схема трехфазного регулятора мощности

В данном трехфазном регуляторе так же присутствует плата синхронизации с трехфазной питающей сетью, показана на схеме ниже.

Варианты подключения

Напрямую от питающей сети

Напрямую от трехфазной сети, без использования понижающего трансформатора данный регулятор можно применять для регулирования мощности как трехфазной нагрузки, так нагрузки постоянного тока. Коммутационная схема регулятора мощности в таких случаях выглядит так

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемыТрехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Если регулятор подключается во вторичку как показано на схеме выше. В таком случае вторичные обмотки трансформатора можно соединять как треугольником так и в звезду.

Внимание! При включении 3-х фазного регулятора в первичку трансформатора. Первичные обмотки соединять только звездой! С треугольником схема не работает

Без понижающего трансформатора. С  нагрузкой постоянного тока.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Трехфазный регулятор мощности своими руками.

(данный раздел статьи будет дополняться по мере изготовления 3-фазного регулятора)

Что-же, давайте перейдем от теории к практике и соберем такой регулятор. Он будет использоваться для автоматического управления температурой в печи отжига отливок. В литейном цеху.

Условно трехфазный регулятор можно изобразить так:

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Модуль синхронизации — три трансформатора для синхронизации по 3-м фазам.

Плата регулятора — схема трехфазного регулятора представлена выше, печатная плата показана ниже)

Модуль согласования. Разные типы тиристоров требуют разных по форме импульсов открытия. В модуле согласования мы настраиваем ширину и амплитуду импульса в зависимости от выбранных тиристоров.

Делаем печатную плату

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Скачать pdf печатной платы регулятора, сторона дорожек

Скачать pdf печатной платы регулятора, сторона элементов

так выглядит наша готовая плата регулятора

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Теперь собираем синхронизацию. В данном случае будет использован трехфазный тиристорно-диодный выпрямитель без понижающего трансформатора. Поэтому схему синхронизации подключаем так:

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Схема платы согласования выглядит следующим образом:

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Показан только один канал. Нужно собрать таких три.

Все регулятор готов. Подключаем его к трехфазному выпрямителю, а на вход задания подаем сигнал 0-10В температурного контроллера. (или потенциометра, для ручного управления).

Подытожим. Если у вас есть  трехфазная установка, печь, нагреватель, да что угодно, любой потребитель мощности с максимальным потребляемым током  до 2500 А. Можете смело использовать такой трехфазный регулятор мощности. Подобрав при этом трансформатор в зависимости от потребляемой мощности вашей установки. Или подключить регулятор напрямую от питающей трехфазной сети без использования понижающего трансформатора. Данный трехфазный регулятор мощности испытан и отлично себя зарекомендовал на более чем 10-ти печах мощностью до 300 000 W (срок эксплуатации уже более 6 лет).

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Эндоскоп с Aliexpress. Обзор, примеры фото и видео.

on 23 августа, 2019 by admin

Эндоскоп представляет из себя шнур диаметром 5мм , на конце которого размещена видеокамера со светодиодной п…

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Как летнюю жару превратить в тепло зимой. Автономное отопление на солнечных батареях.

on 16 апреля, 2019 by admin

Популярные статьи  Распиновка розетки фаркопа прицепа на 7, 13 и 15 пин

В этом материале постараемся теоретически решить задачу автономное отопление на солнечных батареях. Посчит…

Трехфазный регулятор мощности на тиристорах

on 22 марта, 2019 by admin

Данный трехфазный регулятор мощности был разработан для управления током нагревателя  в вакуумной печи 150…

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Садовый пруд на солнечных батареях. Биоплато, экопруд.

on 24 января, 2019 by admin

Чтобы очистить садовый пруд нужно организовать биоплато. Чем больше солнца тем больший объем воды солнечные …

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Можно ли заряжать литиевые аккумуляторы напрямую от солнечных батарей

on 27 сентября, 2018 by admin

Возможно ли использовать солнечную панель как зарядное для литиевых аккумуляторов li ion типа 18650.  Мы решили…

Aiek M-5 телефон-кредитка. Обзор

on 31 июля, 2018 by admin

Aiek M5 из магазина AliExpress. Начну с главного. Телефончик действительно хорош, вызывает много положительных эмоци…

Трехфазные тиристорные регуляторы

Трехфазные тиристоры напряжения с естественной коммутацией (ТРНЕ) (рис.9.1) могут работать как с нулевым про­водом (показанным штриховой линией) так и без него. Обе схемы содержат по три пары встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных в цепь нагрузки. Включение тиристоров между сетью и нагрузкой (рис. 9.1, а

) позволяет соединять сопро­тивления трехфазной нагрузки в звезду или в треугольник, а включение после нагрузки (рис. 9.1,б ) обеспечивает шунтирование тиристоров при трехфазном коротком замыкании нагрузки, предотвращая прохождение через них больших токов.

Управление тиристорами ТРНЕ производится широкими импульсами с длительностью не менее 90°. Импульсы следуют друг за другом через 60° в порядке нумерации тири­сторов на схеме по перекрестному принципу и все одновременно регулируются по фазе на угол α.

На рис. 9.2 приведены два возможных варианта формирования одного из шести таких импульсов, предназначенного, в частности для управления тиристором VS1 (см.рис. 9.1). Для уменьшения мощности выходных каскадов системы управления (СУ) им­пульсы формируют с высокочастотным заполнением. В первом варианте построения СУ вместе с регулированием угла α смещаются и фронт, и срез импульса (рис.9.2, а

), во втором варианте смещается только фронт (рис. 9.2,б ).

Процессы формирования напряжения на нагрузке в обеих схемах (см. рис. 9.1, а,б

) иден­тичны.

В схемах с нулевым проводом процессы формирования напряжения в каждой фазе нагрузки не зависят от работы соседних фаз. Мгновенные значения фазных на­пряжений для этого случая при R- и L-нагрузке представлены соответственно на рис.9.3, а, б

Анализ регулировочных свойств ТРНЕ удобно производить в относительных единицах. Для этого производят расчеты степени регулирования по формуле:

где U2α – регулируемое напряжение нагрузки; U1 – напряжение сети.

Угол управления для схемы с нулевым проводом регулируется от φн до 180°, а сте­пень регулирования (ε) действующих значений напряжений при R- и L-нагрузке опре­деляется по выражениям:

а) R-нагрузка φн = 0°, 0° 180°

б) L-нагрузка φн = 90°, 90° 180°

При R-нагрузке без нулевого провода следует различать три характерных интер­вала регулирования α:

Для этих интер­валов мгновенные значения фазных напряжений на нагрузке имеют вид, представленный соответственно на рис. 9.4, а

, рис. 9.4,б и рис. 9.4,в . На этих рисунках представлены также интервалы проводимости тиристоров VS1-VS6, пояс­няющие принцип действия ТРНЕ.

Для указных на рис. 9.4 интервалов степень регулирования напряжений при симмет­ричной R-нагрузке и при симметричном управлении определяется следующим образом:

При L-нагрузке угол α регулируется от φн = 90° до φн = 150° . При этом разли чают два интервала: α и α , на которых работает разное количество тиристоров (рис. 9.5).

Степень регулирования напряжения при симметричной L-нагрузке и симметрич­ном управлении определяется следующим образом:

Выражения (9.3) и (9.4) при α = 60° имеют одно и то же значение:

а выраже­ния (9.4) и (9.5) при α = 90° – значение

Выражения (9.6) и (9.7) при α = 120° имеют также одно значение:

Зависимости ε = f(α) для трехфазных схем ТРНЕ без нулевого провода рассчитанные по формулам (9.3) – (9.7) и с нулевым проводом, рассчитанные по формулам (9.1) и (9.2) приведены на рис. 9.6. На этих графиках выделены характерные точки, и штриховкой показаны области изменения ре­гулировочных характеристик ТРНЕ в зависимости от φн.

С помощью аналитических соотношений покажем, что при работе тиристорных регуля­торов напряжения от сети с синусоидальным напряжением на активную нагрузку (φн = 0°) справедливо тождество:

С учетом тождества (9.8) на графиках (рис. 9.6) при φн = 0 изображены также зависимости коэффициента мощности μ от угла управления α.

Коэффициент мощности ТРН равен:

где ν – коэффициент искажения входного тока; Im1(1)= , – амплитуда и фаза первой гармо­ники входного тока и его действующее значение; A1, В1 – коэффициент ряда Фу­рье для первой гармоники.

После преобразования формулы (9.9) получим:

Действующее значение выходного напряжения ТРН равно:

На основании уравнений (9.9) и (9.10) справедливо тождество (9.8). Оно справедливо для лю­бых схем ТРН с естественной и искусственной коммутацией тиристоров при работе от синусоидальной сети на активную нагрузку.

Источник

Модели переменного тока

Регулятор переменного тока отличается тем, что тиристоры в нем применяются только триодного типа. В свою очередь, транзисторы стандартно используются полевого вида. Конденсаторы в цепи применяются только для стабилизации. Встретить высокочастотные фильтры в устройствах данного типа можно, но редко. Проблемы с высокой температурой в моделях решаются за счет импульсного преобразователя. Устанавливается он в системе за модулятором. Низкочастотные фильтры используются в регуляторах с мощностью до 5 В. Управление по катоду в устройстве осуществляется за счет подавления входного напряжения.

Стабилизация тока в сети происходит плавно. Для того чтобы справляться с высокими нагрузками, в некоторых случаях применяются стабилитроны обратного направления. Соединяются они транзисторами при помощи дросселя. В данном случае регулятор тока должен быть способным выдерживать максимум нагрузкуи в 7 А. При этом уровень предельного сопротивления в системе обязан не превышать 9 Ом. В этом случае можно надеяться на быстрый процесс преобразования.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Регулятор напряжения переменного тока

Регулятор напряжения переменного тока предназначен для регулирования скорости вращения двигателей, питаемых от сетевого напряжения 230 В переменного тока. Он был разработан специально для электроинструментов, таких как дрель, лобзик и угловая шлифовальная машина. Регулятор напряжения переменного тока также может успешно использоваться для регулировки мощности нагрузок, отличных от двигателей, например, нагревателей или в качестве диммера для ламп. Устройство не подходит для управления двигателями постоянного тока, 3-фазными двигателями, асинхронными двигателями или другими двигателями переменного тока без коммутаторов. В регулятор напряжения переменного тока используется интегральная микросхема U2008. Схема применения показана на рисунке.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Стоит отметить, что в микросхеме U2008 имеется модуль, обеспечивающий плавный пуск управляемого двигателя, блок обнаружения перегрузки и стабилизатор частоты вращения двигателя. Кроме того, в микросхеме интегрирован стабилизатор напряжения точный компаратор и источник опорного напряжения. Диод D1 играет роль выпрямителя, а резистор R1 ограничивает напряжение питания до безопасного значения. Конденсатор С1 определяет напряжение питания, С2 отвечает за так называемый мягкий старт.

Резисторы R3, R5 и потенциометр P1 используются для определения регулируемой мощности, подаваемой на нагрузку. Благодаря резистору R2, подключенному непосредственно к фазному проводнику, внутренние блоки системы U2008 управляют переключением симистора синхронно с напряжением питания.

Это значительно минимизирует уровень создаваемых помех. Потенциометр PR1 устанавливает максимальный угол переключения симистора, то есть минимальное напряжение (и ток), подаваемое на нагрузку. На практике потенциометр PR1 должен быть настроен таким образом, чтобы после поворота на минимум были получены минимально необходимые обороты подключенного двигателя. Вид платы в сборе показан на рисунке.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Регулятор напряжения переменного тока на рисунке показано расположение деталей на плате.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

При сборке и запуске обратите внимание на обеспечение условий безопасной (электрической) работы – схема не отделена от электросети, а некоторые элементы напрямую подключены к фазному проводу сети. Если необходимо регулировать большие мощности, не забудьте усилить проводники подачи общего провода и тока нагрузки к симистору или монтировать его снаружи платы на радиаторе

Популярные статьи  Виды трансформаторных подстанций

Также важно выбрать предохранитель FUSE в соответствии с нагрузкой. Всем спасибо за прочтение

Источник

Нюансы в конструкции

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы
Регулятор напряжения на тиристоре Тиристор – это управляемый полупроводник. При необходимости он может очень быстро провести ток в нужном направлении. От привычных диодов устройство отличается тем, что имеет возможность контролировать момент подачи напряжения.

Регулятор состоит из трех компонентов:

  • катод – проводник, подключаемый к отрицательному полюсу источника питания;
  • анод – элемент, присоединяемый к положительному полюсу;
  • управляемый электрод (модулятор), который полностью охватывает катод.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Регулятор функционирует при соблюдении нескольких условий:

  • тиристор должен попадать в схему под общее напряжение;
  • модулятор должен получать кратковременный импульс, позволяющий устройству контролировать мощность электроприбора. В отличие от транзистора регулятору не требуется удержание этого сигнала.

Тиристор обладает двумя устойчивыми положениями («открыто» или «закрыто»), которые переключаются при помощи напряжения. При появлении нагрузки он включается, при пропадании электрического тока выключается. Собирать подобные регуляторы учат начинающих радиолюбителей. Заводские паяльники, имеющие регулировку температуры жала, стоят дорого. Гораздо дешевле купить простой паяльник и самому собрать для него регистр напряжения. Существует несколько схем монтажа устройства. Самый несложный – это навесной тип. При его сборке не используют печатную плату. Не потребуется также специальные навыки при монтаже. Сам процесс занимает мало времени. Поняв принцип работы регистра, будет просто разобраться в схемах и рассчитать оптимальную мощность для идеальной работы оборудования, где тиристор установлен.

Схема ускоренного включения

Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока превышает пороговое напряжение, то транзистор открывается и сопротивление сток — исток мало. Однако, напряжение при включении не может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится включать часто (например, в ШИМ-контроллере), то желательно как можно быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и обратно.

Относительная медленность переключения транзистора связана опять же с паразитной ёмкостью затвора. Чтобы паразитный конденсатор зарядился как можно быстрее, нужно направить в него как можно больший ток. А так как у микроконтроллера есть ограничение на максимальный ток выходов, то направить этот ток можно с помощью вспомогательного биполярного транзистора.

Кроме заряда, паразитный конденсатор нужно ещё и разряжать. Поэтому оптимальной представляется двухтактная схема на комплементарных биполярных транзисторах (можно взять, например, КТ3102 и КТ3107).

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Ещё раз обратите внимание на расположение нагрузки для n-канального транзистора — она расположена «сверху». Если расположить её между транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется не полностью и может перегреться и выйти из строя

Схемы на тиристорах

Регулировать общую мощность паяльника можно довольно просто, если использовать для этого аналоговые или же цифровые паяльные станции. Последние довольно дорогие совершать использование, и собрать их, не имея особого опыта, довольно сложно. В то время как аналоговые приборы (считаются по своей сути регуляторами общей мощности) не составит труда создать самостоятельно.

Довольно простая схема прибора, которая поможет регулировать показатель мощности на паяльнике.

  1. VD — КД209 (либо близкие по его общим характеристикам).
  2. R 1 — сопротивление с особым номиналом в 15 кОм.
  3. R 2 — это резистор, который обладает особым показателем переменного тока около 30 кОм.
  4. Rn — это общая нагрузка (в этом случае вместо неё будет использован особый маятник).

Такое устройство для регуляции может контролировать не только положительный полупериод, по этой причине мощность паяльника будет в несколько раз меньше номинальной. Управляется такой тиристор с помощью специальной цепи, которая несёт в себе два сопротивления, а также ёмкость. Время зарядки конденсата (оно будет регулироваться особым сопротивлением R2) влияет на длительность открытия такого тиристора.

Принцип работы фазового регулирования

Принцип регулирования данного типа заключается в том, что импульс, открывающий тиристор, имеет определенную фазу. То есть, чем дальше он располагается от конца полупериода, тем большей амплитуды будет напряжение, поступающее на нагрузку. На рисунке ниже мы видим обратный процесс, когда импульсы поступают практически под окончание полупериода.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Минимальная мощность

На графике показано время, когда тиристор закрыт t1 (фаза управляющего сигнала), как видите он открывается практически под конец полупериода синусоиды, в результате амплитуда напряжения минимальна, а следовательно, мощность в подключенной к прибору нагрузке будет незначительной (близкой к минимальной). Рассмотрим случай, представленный на следующем графике.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Половинная мощность

Здесь мы видим, что импульс, открывающий тиристор, приходится на середину полупериода, то есть регулятор будет выдавать половинную мощность от максимально возможной. Работа на мощности, близкой к максимальной, отображена на следующем графике.

Мощность, близкая к максимальной

Как видно из графика, импульс приходится на начало синусоидального полупериода. Время, когда тиристор находится в закрытом состоянии (t3) — незначительное, поэтому в данном случае мощность в нагрузке приближается к максимальной.

Заметим, что трехфазные регуляторы мощности работают по такому же принципу, но они управляют амплитудой напряжения не в одной, а сразу в трех фазах.

Такой метод регулирования прост в реализации и позволяет точно изменять амплитуду напряжения в диапазоне от 2 до 98 процентов от номинала. Благодаря этому становится возможным плавное управление мощностью электроустановок. Основной недостаток устройств данного типа — создание высокого уровня помех в электросети.

В качестве альтернативы, позволяющей сократить помехи, можно переключать тиристоры, когда синусоида переменного напряжения проходит через ноль. Наглядно работу такого регулятора мощности можно посмотреть на следующем графике.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Переключение тиристора через «ноль»

Обозначения:

  • A – график полуволн переменного напряжения;
  • B – работа тиристора при 50% от максимальной мощности;
  • C – график, отображающий работу тиристора при 66%;
  • D – 75% от максимума.

Как видно из графика, тиристор «отрезает» полуволны, а не их части, что минимизирует уровень помех. Недостаток такой реализации – невозможность плавного регулирования, но для нагрузки с большой инерционностью (например, различных нагревательных элементов) этот критерий не основной.

Видео: Испытания тиристорного регулятора мощности

Порядок выполнения работ

В первую очередь готовится печатная плата из куска фольгированного текстолита. На приобретенном куске текстолита размечаем расположение элементов схемы, отмечаем необходимые размеры платы и вырезаем её.

Обезжириваем фольгу, чистим мелкой шкуркой, рисуем карандашом монтажную схему регулятора, соответствующую принципиальной.

Лаком (можно лаком для ногтей) обводим карандашный рисунок. После высыхания лака опускаем плату в ванночку с хлористым железом и вытравливаем медную фольгу не участвующую в работе схемы.

Устанавливаем симистор или тиристор на радиаторе для отвода тепла.

Трехфазный регулятор мощности своими руками

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Из-за проблемы с электричеством люди все чаще покупают регуляторы мощности.

Не секрет, что резкие перепады, а также чрезмерно пониженное или повышенное напряжение пагубно влияют на бытовые приборы.

Для того чтобы не допустить порчи имущества, необходимо пользоваться регулятором напряжения, который защитит от короткого замыкания и различных негативных факторов электронные приборы.

Типы регуляторов

В наше время на рынке можно увидеть огромное количество различных регуляторов как для всего дома, так и маломощных отдельных бытовых приборов.

Существуют транзисторные регуляторы напряжения, тиристорные, механические (регулировка напряжения осуществляется при помощи механического бегунка с графитовым стержнем на конце). Но самым распространенным является симисторный регулятор напряжения. Основой этого прибора являются симисторы, которые позволяют резко среагировать на скачки напряжения и сгладить их.

Симистор представляет собой элемент, который содержит пять p-n переходов. Этот радиоэлемент имеет возможность пропускать ток как в прямом направлении, так и в обратном.

Эти компоненты можно наблюдать в различной бытовой технике начиная от фенов и настольных ламп и заканчивая паяльниками, где необходима плавная регулировка.

Принцип работы

Принцип работы симистора довольно прост. Это своего рода электронный ключ, который то закрывает двери, то открывает их с заданной частотой.

При открытии P-N перехода симистора он пропускает небольшую часть полуволны и потребитель получает только часть номинальной мощности.

Популярные статьи  Влияние электромагнитного поля на человека

То есть чем больше открывается P-N переход, тем больше мощности получает потребитель.

К достоинствам этого элемента можно отнести:

  • Симисторы довольно долговечны, так как в них отсутствуют механические контакты.
  • Из-за отсутствия механической составляющей отсутствует искрообразование.
  • В моменты нулевого сетевого тока симистор может проводить коммутацию, что тем самым снижает количество помех и обеспечивает высокую точность работы схемы.

В связи с вышесказанными достоинствами симисторы и регуляторы на их основе используются довольно часто.

Распространенные модели

Существуют модели готовых регуляторов мощности. Одним из представителей является модель РМ-2. Довольно простая модель и недорогая модель. Цена колеблется от 1300 до 1500 р.

Прибор рассчитан на напряжение от 30 до 400 В. А также есть возможность использовать как в домашних условиях, так и на производстве.

Как правило, прибор применяют для регулировки температуры различного электронагревательного оборудования.

Следующей модификацией будет модель РМ 2 16А.

Задачей РМ 2 16 А, является изменение уровня освещения и управление вращением двигателей различного типа.

Входное напряжение не должно превышать 400 В, а нагрузка 16А. Цена этого аппарата может обойтись в 2300 рублей.

Модель РНЭ-1 нашла свое применение в бытовых условиях: для регулировки нагрева паяльника, изменение яркости ламп (использование в качестве диммера), а также с успехом можно подключить обогреватели и регулировать температуру. В конструкцию прибора входит защита от короткого замыкания, которая представлена в виде плавкого предохранителя. При чрезмерном перегреве срабатывает термозащита и регулятор останавливает подачу энергии к прибору. После остывания прибор вновь можно включить и эксплуатировать дальше. Небольшая цена является довольно весомым плюсом и составляет 1200 рублей.

Если покупатель обладает знаниями в области радиоэлектроники, то можно собрать регулятор тока своими руками, и модель NF будет лучшим выбором.

В комплект входят печатная плата из фольгированного стеклотекстолита, различные электронные компоненты.

Цена этой модели колеблется от 900 до 1100 рублей.

Схемы на основе симистора

Если по каким-то причинам нет возможности приобрести готовый регулятор мощности, то его вполне можно сделать своими руками. Заранее необходимо определиться, для какого электроприбора он будет изготовлен.

Зачастую при покупке обычного паяльника температура его настолько велика, что возможны отслоения дорожек на печатных платах, а также порча радиокомпонентов. Вот одна из схем регулятора мощности на симисторе.

Регулятор напряжения генератора

Генератор преобразует электричество. Без генератора не работала бы вся бортовая система машины. К обмотке магнита подключён специальный датчик. Простые пружины являются задающим устройством. Для устройства сравнения используется маленький рычаг. Группа контактов играет роль исполнительного устройства. Постоянное сопротивление представляет собой орган регулировки, который часто используется в машинах.

Во время работы генератора на его выходе возникает ток. Возникший ток переходит в обмотку магнитного реле. В результате появляется магнитное поле и под его воздействием плечо рычага раздвигается. На него начинает действовать пружина, и играет роль сравнивающего устройства. Когда ток превышает положенные значения, на магнитном реле контакты раздвигаются. В это время отключается постоянное сопротивление в цепи. Меньший ток поступает на обмотку.

Пожалуй, всем полезно знать, что такое класс точности электросчетчика.

Схема регулятора

Давайте рассмотрим простой симисторный регулятор мощности, который можно использовать с любой нагрузкой. Управление фазово-импульсное, все компоненты традиционные для таких конструкций. Нужно применять такие элементы:

Непосредственно симистор, рассчитанный на напряжение 400 В и ток 10 А.
Динистор с порогом открывания 32 В.
Для регулировки мощности используется переменный резистор.

Ток, который протекает через переменный резистор и сопротивление, заряжает конденсатор с каждой полуволной. Как только конденсатор накопит заряд и напряжение между его пластинами будет 32 В, откроется динистор. При этом конденсатор разряжается через него и сопротивление на управляющий вход симистора. Последний при этом открывается, чтобы ток прошел к нагрузке.

Чтобы изменить длительность импульсов, нужно подобрать переменный резистор и пороговое напряжение динистора (но это постоянная величина). Поэтому придется «играть» с сопротивлением переменного резистора. В нагрузке мощность оказывается прямо пропорциональна сопротивлению переменного резистора. Диоды и постоянный резистор использовать не обязательно, цепочка предназначена для того, чтобы обеспечить точность и плавность регулировки мощности.

Ток, который протекает через динистор, ограничивается постоянным резистором. Именно с его помощью происходит корректировка длины импульса. С помощью предохранителя происходит защита цепи от КЗ. Нужно отметить тот факт, что динистор в каждой полуволне открывается на один и тот же угол.

Поэтому выпрямление протекающего тока не происходит, можно подключить даже индуктивную нагрузку к выходу. Поэтому использоваться может симисторный регулятор мощности и для трансформатора. Для того чтобы подобрать симисторы, нужно учесть, что для нагрузки в 200 Вт необходимо, чтобы ток был равен 1 А.

В схеме используются такие элементы:

Динистор типа DB3.
Симисторы типа ВТ136-600, ТС106-10-4 и аналогичные с номиналом по току до 12 А.
Полупроводниковые диоды германиевые – 1N4007.
Электролитический конденсатор на напряжение более 250 В, емкость 0,47 мкФ.

Переменный резистор 100 кОм, постоянные – от 270 Ом до 1,6 кОм (подбираются опытным путем).

Такая схема является самой распространенной, но можно встретить и небольшие ее вариации. Например, иногда вместо динистора ставят диодный мостик. В некоторых схемах встречается цепочка из емкости и сопротивления для подавления помех. Существуют и более современные конструкции, в которых применяется схема управления на микроконтроллерах. При использовании такой схемы вы получаете точную регулировку тока и напряжения в нагрузке, но реализовать ее сложнее.

Для того чтобы собрать симисторный регулятор мощности для электродвигателя, вам достаточно придерживаться такой последовательности:

Сначала нужно определить характеристики прибора, который будет подключаться к регулятору. К характеристикам можно отнести: число фаз (либо 3, либо 1), необходимость в точной корректировке мощности, напряжение и ток.
Теперь нужно выбрать конкретный тип устройства – цифровой или аналоговый. После этого можно осуществить выбор компонентов по мощности нагрузки. В принципе, для моделирования можно использовать специально программное обеспечение.
Рассчитайте тепловыделение. Для этого умножьте два параметра – номинальный ток (в Амперах) и падение напряжения на симисторе (в Вольтах). Все эти данные можно найти среди характеристик элемента. В итоге вы получите мощность рассеяния, выраженную в Ваттах. Исходя из этого значения, нужно выбрать радиатор и кулер (при необходимости).
Закупите все необходимые элементы или подготовьте их, если они у вас имеются.

Теперь можно приступить непосредственно к сборке устройства.

Прежде чем собрать по схеме симисторный регулятор мощности, нужно выполнить ряд действий:

Осуществите разводку дорожек на плате и подготовьте площадки, на которых нужно установить элементы. Заранее предусмотрите места для монтажа симистора и радиатора.
Установите все элементы на плате и припаяйте их. В том случае, если у вас нет возможности сделать печатную плату, допускается использование навесного монтажа. Провода, которыми соединяются все элементы, должны быть как можно короче.
Обратите внимание на то, соблюдена ли полярность при подключении симистора и диодов. Если отсутствует маркировка, прозвоните элементы мультиметром.
Проверьте схему, используя мультиметр в режиме измерения сопротивления.
Закрепите на радиаторе симистор, желательно использовать термопасту для лучшего контакта поверхностей.
Всю схему можно установить в пластиковом корпусе.
Установите в крайнее левое положение ручку переменного резистора и включите прибор.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: