U elektrotehnici se često susreću problemi regulacije naizmjeničnog napona, struje ili snage. Na primjer, za kontrolu brzine osovine motora kolektora, potrebno je regulisati napon na njegovim stezaljkama, za kontrolu temperature unutar komore za sušenje potrebno je regulisati snagu koja se oslobađa u grijaćim elementima, kako bi se postigla glatka start asinhronog motora bez udaraca, potrebno je ograničiti njegovu startnu struju. Uobičajeno rješenje je uređaj koji se zove tiristorski regulator.

Uređaj i princip rada jednofaznog tiristorskog regulatora napona

Tiristorski regulatori su jednofazni i trofazni za jednofazne i trofazne mreže i opterećenja. U ovom članku ćemo razmotriti najjednostavniji jednofazni tiristorski regulator, trofazni - u drugim člancima. Dakle, slika 1 ispod prikazuje jednofazni tiristorski regulator napona:

Slika 1 Jednostavan monofazni tiristorski regulator sa otpornim opterećenjem

Sam tiristorski kontroler je zaokružen plavim linijama i uključuje tiristore VS1-VS2 i sistem kontrole faze impulsa (u daljem tekstu SIFU). Tiristori VS1-VS2 su poluprovodnički uređaji koji imaju tendenciju da budu zatvoreni za protok struje u normalno stanje i biti otvoren za protok struje jednog polariteta kada se na njegovu kontrolnu elektrodu dovede kontrolni napon. Stoga su za rad u mrežama naizmjenične struje potrebna dva tiristora, povezana u različitim smjerovima - jedan za protok pozitivnog poluvala struje, drugi za negativni poluval. Takvo uključivanje tiristora naziva se antiparalelno.

Jednofazni tiristorski regulator sa otpornim opterećenjem

Tiristorski regulator radi ovako. U početnom trenutku vremena, L-N napon(faza i nula u našem primjeru), dok se impulsi upravljačkog napona ne primjenjuju na tiristore, tiristori su zatvoreni, nema struje u opterećenju Rn. Nakon što primi naredbu za pokretanje, SIFU počinje generirati upravljačke impulse prema određenom algoritmu (vidi sliku 2).

Slika 2 Dijagram napona i struje u otpornom opterećenju

Prvo, upravljački sistem je sinhronizovan sa mrežom, odnosno određuje tačku u vremenu u kojoj je napon L-N mreže jednako nuli. Ova tačka se zove trenutak prelaska nule (u stranoj literaturi - Zero Cross). Zatim se računa određeno vrijeme T1 od trenutka prelaska nule i na tiristor VS1 se primjenjuje kontrolni impuls. U ovom slučaju, tiristor VS1 se otvara i struja teče kroz opterećenje duž putanje L-VS1-Rn-N. Kada se dostigne sljedeći prelazak nule, tiristor se automatski zatvara, jer ne može provoditi struju u suprotnom smjeru. Zatim počinje negativni poluperiod mrežnog napona. SIFU ponovo broji vrijeme T1 u odnosu na već novi trenutak prijelaza napona kroz nulu i generira drugi kontrolni impuls već od strane tiristora VS2, koji se otvara, a struja teče kroz opterećenje duž putanje N-Rn-VS2-L. Ova vrsta regulacije napona se naziva fazni impuls.

Vrijeme T1 se naziva vrijeme kašnjenja otključavanja tiristora, vrijeme T2 je vrijeme provođenja tiristora. Promjenom vremena kašnjenja otključavanja T1, možete podesiti izlazni napon od nule (ne primjenjuju se impulsi, tiristori su zatvoreni) do pune mreže, ako se impulsi primjenjuju odmah u trenutku prelaska nule. Vrijeme kašnjenja otključavanja T1 varira između 0..10 ms (10 ms je trajanje jednog poluciklusa standardnog mrežnog napona od 50 Hz). Takođe, ponekad govore o vremenima T1 i T2, ali ne rade sa vremenom, već sa električnim stepenima. Jedan poluperiod je 180 el. stepeni.

Koliki je izlazni napon tiristorskog regulatora? Kao što se može vidjeti na slici 2, to podsjeća na "okreće" sinusoide. Štaviše, što je duže vrijeme T1, to manje ovaj "rez" liči na sinusoidu. Iz ovoga slijedi važan praktični zaključak - kod fazno-pulsne regulacije izlazni napon je nesinusoidan. Ovo ograničava opseg primjene - tiristorski regulator se ne može koristiti za opterećenja koja ne dozvoljavaju napajanje nesinusoidnim naponom i strujom. Takođe na slici 2, dijagram struje u opterećenju je prikazan crvenom bojom. Pošto je opterećenje čisto aktivno, trenutni talasni oblik prati talasni oblik napona u skladu sa Ohmovim zakonom I=U/R.

Aktivni slučaj opterećenja je najčešći. Jedna od najčešćih primjena tiristorskog regulatora je regulacija napona u grijaćim elementima. Podešavanjem napona mijenjaju se struja i snaga rasipanje u opterećenju. Stoga se ponekad naziva i takav regulator tiristorski regulator snage. To je istina, ali ipak je ispravniji naziv tiristorski regulator napona, jer je napon taj koji se reguliše na prvom mjestu, a struja i snaga su već izvedene vrijednosti.

Regulacija napona i struje u aktivno-induktivnom opterećenju

Razmotrili smo najjednostavniji slučaj aktivnog opterećenja. Zapitajmo se šta će se promijeniti ako opterećenje ima i induktivnu komponentu pored aktivne? Na primjer, aktivni otpor je povezan preko opadajućeg transformatora (slika 3). Inače, ovo je vrlo čest slučaj.

Slika 3 Tiristorski regulator radi na RL opterećenju

Pogledajmo izbliza sliku 2 iz slučaja čisto otpornog opterećenja. Pokazuje da se odmah nakon uključivanja tiristora struja u opterećenju gotovo trenutno povećava od nule do svoje granične vrijednosti, zbog trenutne vrijednosti napona i otpora opterećenja. Iz predmeta elektrotehnike poznato je da induktivnost sprječava tako naglo povećanje struje, pa će dijagram napona i struje imati nešto drugačiji karakter:

Slika 4 Dijagram napona i struje za RL opterećenje

Nakon uključivanja tiristora, struja u opterećenju se postepeno povećava, zbog čega se krivulja struje izglađuje. Što je induktivnost veća, kriva struje je glatkija. Šta to daje u praksi?

• Prisutnost dovoljne induktivnosti omogućava vam da trenutni oblik približite sinusoidnom, odnosno induktivnost djeluje kao sinusni filtar. U ovom slučaju, ovo prisustvo induktivnosti je zbog svojstava transformatora, ali se često induktivnost uvodi namjerno u obliku prigušnice.
• Prisutnost induktivnosti smanjuje količinu smetnji koje distribuira tiristorski regulator kroz žice i u radio. Oštar, gotovo trenutni (unutar nekoliko mikrosekundi) porast struje uzrokuje smetnje koje mogu ometati normalan rad druge opreme. A ako je mreža napajanja "slaba", onda to može biti prilično zanimljivo - tiristorski regulator može se "utišati" vlastitim smetnjama.
• Tiristori imaju važan parametar - vrijednost kritične brzine porasta struje di / dt. Na primjer, za tiristorski modul SKKT162 ova vrijednost je 200 A/µs. Prekoračenje ove vrijednosti je opasno, jer može dovesti do kvara tiristora. Dakle, prisutnost induktivnosti omogućava tiristoru da ostane u regiji bezbedan rad, garantirano da neće premašiti di/dt granicu. Ako ovaj uvjet nije ispunjen, tada se može uočiti zanimljiv fenomen - kvar tiristora, unatoč činjenici da struja tiristora ne prelazi njihovu nominalnu vrijednost. Na primjer, isti SKKT162 može pokvariti pri struji od 100 A, iako može normalno raditi do 200 A. Razlog će biti višak di/dt brzine napona struje.

Usput, mora se napomenuti da u mreži uvijek postoji induktivnost, čak i ako je opterećenje čisto aktivno. Njegova prisutnost je posljedica, prvo, induktivnosti namota dovodne transformatorske podstanice, drugo, intrinzične induktivnosti žica i kablova, i, treće, induktivnosti petlje koju formiraju žice i kablovi za napajanje i opterećenje. . I najčešće je ova induktivnost dovoljna da osigura da di/dt ne prelazi kritičnu vrijednost, tako da proizvođači obično ne stavljaju prigušnice u tiristorske kontrolere, nudeći ih kao opciju onima koji su zabrinuti za "čistoću" mreže i elektromagnetnu kompatibilnost uređaja povezanih na njega.

Obratimo pažnju i na dijagram napona na slici 4. Takođe pokazuje da se nakon prelaska nule na opterećenju pojavljuje mali napon obrnutog polariteta. Razlog za njegovu pojavu je kašnjenje pada struje u opterećenju induktivnošću, zbog čega tiristor nastavlja biti otvoren čak i s negativnim poluvalom napona. Do zaključavanja tiristora dolazi kada struja padne na nulu sa određenim kašnjenjem u odnosu na trenutak prelaska nule.

Slučaj induktivnog opterećenja

Šta se događa ako je induktivna komponenta mnogo veća od aktivne komponente? Tada možemo govoriti o slučaju čisto induktivnog opterećenja. Na primjer, takav se slučaj može dobiti odvajanjem opterećenja od izlaza transformatora iz prethodnog primjera:

Slika 5 Tiristorski regulator sa induktivnim opterećenjem

Transformator bez opterećenja je gotovo idealno induktivno opterećenje. U ovom slučaju, zbog velike induktivnosti, moment isključivanja tiristora pomiče se bliže sredini poluperioda, a oblik krivulje struje je izglađen što je više moguće do gotovo sinusoidalnog oblika:

Slika 6 Dijagrami struje i napona za slučaj induktivnog opterećenja

U ovom slučaju napon opterećenja je skoro jednak punom mrežnom naponu, iako je vrijeme kašnjenja otključavanja samo pola poluciklusa (90 el. stepeni). kontrolna karakteristika. Sa aktivnim opterećenjem, maksimalni izlazni napon će biti pri kutu kašnjenja otključavanja od 0 el. stepeni, odnosno u trenutku prelaska nule. Kod induktivnog opterećenja, maksimalni napon se može postići pri kutu kašnjenja otključavanja od 90 el.stepeni, odnosno kada je tiristor otključan u trenutku maksimalnog mrežnog napona. Shodno tome, u slučaju aktivno-induktivnog opterećenja, maksimalni izlazni napon odgovara kutu kašnjenja otključavanja u srednjem opsegu od 0..90 el.stepeni.

Da biste dobili kvalitetno i lijepo lemljenje, morate odabrati pravu snagu lemilice i osigurati određenu temperaturu njegovog vrha, ovisno o marki korištenog lema. Nudim nekoliko shema za domaće tiristorske regulatore temperature za grijanje lemilice, koje će uspješno zamijeniti mnoge industrijske one koje su neuporedive po cijeni i složenosti.

Pažnja, sljedeći tiristorski krugovi regulatora temperature nisu galvanski izolirani od električne mreže i dodirivanje strujnih elemenata kola može dovesti do strujnog udara!

Za podešavanje temperature vrha za lemljenje koriste se stanice za lemljenje u kojima se u ručnom ili automatskom načinu rada optimalna temperatura izvini zbog lemilice. Dostupnost stanice za lemljenje za kućnog majstora ograničena je visokom cijenom. Za sebe sam riješio pitanje kontrole temperature razvojem i proizvodnjom regulatora s ručnom glatkom regulacijom temperature. Krug se može modificirati da automatski održava temperaturu, ali ne vidim smisao u tome, a praksa je pokazala da je ručno podešavanje sasvim dovoljno, jer je mrežni napon stabilan, a i sobna temperatura.

Klasični krug tiristorskog regulatora

Klasični tiristorski krug regulatora snage lemilice nije zadovoljio jedan od mojih glavnih zahtjeva, odsustvo interferencije zračenja u mrežu i zrak. A za radio-amatera, takve smetnje onemogućavaju da se u potpunosti upuste u ono što volite. Ako se krug dopuni filterom, dizajn će se pokazati glomaznim. Ali za mnoge primjene, takav sklop tiristorskog regulatora može se uspješno koristiti, na primjer, za podešavanje svjetline žarulja sa žarnom niti i uređaja za grijanje snage 20-60 vata. Zato sam odlučio da predstavim ovu šemu.

Da bih razumio kako krug radi, detaljnije ću se zadržati na principu rada tiristora. Tiristor je poluvodički uređaj koji je otvoren ili zatvoren. da biste ga otvorili, morate primijeniti pozitivan napon od 2-5 V na kontrolnu elektrodu, ovisno o vrsti tiristora, u odnosu na katodu (k je naznačen na dijagramu). Nakon što se tiristor otvori (otpor između anode i katode će postati 0), nije ga moguće zatvoriti kroz kontrolnu elektrodu. Tiristor će biti otvoren sve dok napon između njegove anode i katode (označene a i k na dijagramu) ne postane blizu nule. To je tako jednostavno.

Krug klasičnog regulatora radi na sljedeći način. Mrežni napon naizmjenične struje se dovodi preko opterećenja (sijalice sa žarnom niti ili namotaja lemilice) do ispravljačkog mostnog kola napravljenog na diodama VD1-VD4. Diodni most pretvara naizmjenični napon u konstantan, koji varira prema sinusoidnom zakonu (dijagram 1). Kada je srednji terminal otpornika R1 u krajnjem lijevom položaju, njegov otpor je 0, a kada napon u mreži počne rasti, kondenzator C1 počinje da se puni. Kada se C1 napuni na napon od 2-5 V, struja će teći kroz R2 do kontrolne elektrode VS1. Tiristor će se otvoriti, kratko spojiti diodni most i maksimalna struja će teći kroz opterećenje (gornji dijagram).

Kada okrenete dugme promjenljivog otpornika R1, njegov otpor će se povećati, struja punjenja kondenzatora C1 će se smanjiti i trebat će više vremena da napon na njemu dostigne 2-5 V, tako da se tiristor neće odmah otvoriti , ali nakon nekog vremena. Što je veća vrijednost R1, to je duže vrijeme punjenja za C1, tiristor će se kasnije otvoriti i snaga koju prima opterećenje će biti proporcionalno manja. Tako se rotiranjem dugmeta promjenjivog otpornika kontrolira temperatura zagrijavanja lemilice ili svjetlina žarulje sa žarnom niti.

Iznad je klasično kolo tiristorskog regulatora napravljeno na tiristoru KU202N. Budući da je za upravljanje ovim tiristora potrebna veća struja (prema pasošu 100 mA, stvarna je oko 20 mA), vrijednosti otpornika R1 i R2 su smanjene, a R3 je isključen, a vrijednost elektrolitički kondenzator je povećan. Prilikom ponavljanja kruga, možda će biti potrebno povećati vrijednost kondenzatora C1 na 20 mikrofarada.

Najjednostavniji krug tiristorskog regulatora

Evo još jednog od najjednostavnijih krugova tiristorskog regulatora snage, pojednostavljene verzije klasičnog kontrolera. Broj dijelova je sveden na minimum. Umjesto četiri diode VD1-VD4 koristi se jedna VD1. Njegov princip rada je isti kao i kod klasične sheme. Šeme se razlikuju samo po tome što se podešavanje u ovom krugu regulatora temperature događa samo prema pozitivnom periodu mreže, a negativni period prolazi kroz VD1 nepromijenjen, tako da se snaga može podesiti samo u rasponu od 50 do 100%. Za podešavanje temperature grijanja vrha za lemljenje nije potrebno više. Ako se VD1 dioda isključi, tada će raspon podešavanja snage biti od 0 do 50%.

Ako se dinistor, na primjer KN102A, doda prekidu strujnog kruga od R1 i R2, tada elektrolitički kondenzator C1 se može zamijeniti običnim s kapacitetom od 0,1 mF. Tiristori za gore navedene krugove su prikladni, KU103V, KU201K (L), KU202K (L, M, N), dizajnirani za prednji napon veći od 300 V. Diode su također gotovo bilo koje, dizajnirane za obrnuti napon od najmanje 300 V.

Gore navedeni krugovi tiristorskih regulatora snage mogu se uspješno koristiti za kontrolu svjetline sjaja svjetiljki u koje su ugrađene žarulje sa žarnom niti. Neće funkcionirati regulacija svjetline sjaja svjetiljki u koje su ugrađene štedne ili LED žarulje, jer su u takve sijalice ugrađena elektronička kola, a regulator će jednostavno poremetiti njihov normalan rad. Sijalice će svijetliti punom snagom ili bljeskati, a to čak može dovesti do prijevremenog kvara.

Kola se mogu koristiti za regulaciju sa naponom napajanja od 36 V ili 24 V AC. Potrebno je samo smanjiti vrijednosti otpornika ​​​​​​​​​ Tako će lemilica snage 40 W na naponu od 36 V trošiti struju od 1,1 A.

Kolo tiristorskog regulatora ne emituje smetnje

Glavna razlika između sklopa predstavljenog regulatora snage lemilice i onih koji su gore predstavljeni je potpuni odsutnost radio smetnji u električnoj mreži, jer se svi prijelazni procesi javljaju u trenutku kada je napon u mreži napajanja nula.

Počevši da razvijam regulator temperature za lemilo, pošao sam od sljedećih razmatranja. Šema treba da bude jednostavna, lako ponovljiva, komponente treba da budu jeftine i dostupne, visoka pouzdanost, minimalne dimenzije, efikasnost blizu 100%, bez smetnji zračenja, mogućnost modernizacije.

Krug regulatora temperature radi na sljedeći način. AC napon iz mreže ispravlja se diodnim mostom VD1-VD4. Iz sinusoidnog signala dobija se konstantni napon, koji varira po amplitudi kao pola sinusoida sa frekvencijom od 100 Hz (dijagram 1). Nadalje, struja prolazi kroz ograničavajući otpornik R1 do zener diode VD6, gdje je napon ograničen u amplitudi na 9 V, i ima drugačiji oblik (dijagram 2). Rezultirajući impulsi pune elektrolitički kondenzator C1 kroz diodu VD5, stvarajući napon napajanja od oko 9 V za mikro krugove DD1 i DD2. R2 obavlja zaštitnu funkciju, ograničavajući maksimalni mogući napon na VD5 i VD6 na 22 V, i osigurava formiranje taktnog impulsa za rad kruga. Sa R1, generirani signal se dovodi na 5. i 6. izlaz elementa 2ILI-NE logičkog digitalnog mikrokola DD1.1, koji invertira dolazni signal i pretvara ga u kratke pravokutne impulse (dijagram 3). Sa 4. izlaza DD1, impulsi se dovode do 8. izlaza D okidača DD2.1, koji radi u RS triger modu. DD2.1, kao i DD1.1, također obavlja funkciju invertiranja i kondicioniranja signala (dijagram 4).

Imajte na umu da su signali na dijagramu 2 i 4 gotovo isti, i činilo se da je moguće primijeniti signal sa R1 direktno na pin 5 DD2.1. No, studije su pokazale da u signalu nakon R1 postoji mnogo smetnji koje dolaze iz mreže, a bez dvostrukog oblikovanja, krug nije radio stabilno. I nije preporučljivo instalirati dodatne LC filtere kada postoje slobodni logički elementi.

Na okidaču DD2.2 sastavljen je kontrolni krug regulatora temperature lemilice i radi na sljedeći način. Pravougaoni impulsi se primaju na pin 3 DD2.2 sa pina 13 DD2.1, koji sa pozitivnom ivicom prepisuju nivo na pinu 1 DD2.2, koji u ovog trenutka prisutan na D ulazu mikrokola (pin 5). Na pin 2, signal je suprotan nivo. Razmotrite rad DD2.2 detaljno. Recimo na pin 2, logička jedinica. Preko otpornika R4, R5 kondenzator C2 se puni na napon napajanja. Po prijemu prvog impulsa s pozitivnim padom, 0 će se pojaviti na pinu 2 i kondenzator C2 će se brzo isprazniti kroz diodu VD7. Sljedeći pozitivni pad na pinu 3 će postaviti logičku jedinicu na pin 2 i kondenzator C2 će početi da se puni kroz otpornike R4, R5.

Vrijeme punjenja je određeno vremenskom konstantom R5 i C2. Što je veći R5, to će C2 duže biti potrebno da se napuni. Sve dok se C2 ne napuni do polovine napona napajanja na pinu 5, postojaće logička nula i pozitivni padovi impulsa na ulazu 3 neće promeniti logički nivo na pinu 2. Čim se kondenzator napuni, proces će se ponoviti.

Dakle, na izlaze DD2.2 će proći samo broj impulsa iz napojne mreže specificiran otpornikom R5, a što je najvažnije, ovi impulsi će fluktuirati tokom prijelaza napona u mreži napajanja kroz nulu. Otuda i odsustvo smetnji u radu regulatora temperature.

Iz pina 1 mikrokola DD2.2 impulsi se dovode do DD1.2 pretvarača, koji služi za uklanjanje utjecaja tiristora VS1 na rad DD2.2. Otpornik R6 ograničava kontrolnu struju tiristora VS1. Kada se na kontrolnu elektrodu VS1 primijeni pozitivan potencijal, tiristor se otvara i napon se primjenjuje na lemilo. Regulator vam omogućava da podesite snagu lemilice od 50 do 99%. Iako je otpornik R5 promjenjiv, podešavanje zbog rada DD2.2 zagrijavanja lemilice vrši se u koracima. Sa R5 jednakim nuli, napaja se 50% snage (dijagram 5), pri skretanju kroz određeni ugao je već 66% (dijagram 6), zatim već 75% (dijagram 7). Dakle, što je bliže nazivnoj snazi ​​lemilice, to je podešavanje glatko, što olakšava podešavanje temperature vrha lemljenja. Na primjer, lemilo od 40W može se podesiti na 20W do 40W.

Dizajn i detalji regulatora temperature

Svi dijelovi tiristorskog regulatora temperature postavljeni su na štampanu ploču od fiberglasa. Kako kolo nema galvansku izolaciju od električne mreže, ploča je smještena u malom plastičnom kućištu bivšeg adaptera sa električnim utikačem. Na os varijabilnog otpornika R5 stavlja se plastična ručka. Oko ručke na tijelu regulatora, radi praktičnosti podešavanja stupnja zagrijavanja lemilice, primijenjena je skala s uslovnim brojevima.

Kabl od lemilice je zalemljen direktno na PCB. Priključak lemilice možete napraviti odvojivim, tada će biti moguće spojiti druge lemilice na regulator temperature. Iznenađujuće, struja koju povlači kontrolni krug regulatora temperature ne prelazi 2 mA. Ovo je manje od potrošnje LED diode u krugu rasvjete prekidača svjetla. Stoga nisu potrebne posebne mjere za osiguranje temperaturnog režima uređaja.

Čipovi DD1 i DD2 bilo koje serije 176 ili 561. Sovjetski tiristor KU103V može se zamijeniti, na primjer, modernim tiristorom MCR100-6 ili MCR100-8, dizajniranim za struju prebacivanja do 0,8 A. U ovom slučaju bit će moguće kontrolirati zagrijavanje lemilice sa snagom do 150 W. Diode VD1-VD4 su bilo koje, dizajnirane za obrnuti napon od najmanje 300 V i struju od najmanje 0,5 A. IN4007 je savršen (Uob \u003d 1000 V, I = 1 A). Diode VD5 i VD7 bilo koji impuls. Bilo koja zener dioda male snage VD6 za stabilizacijski napon od oko 9 V. Kondenzatori bilo koje vrste. Bilo koji otpornici, R1 snage 0,5 W.

Regulator snage nije potrebno podešavati. Sa servisnim dijelovima i bez grešaka u instalaciji, odmah će raditi.

Shema je razvijena prije mnogo godina, kada kompjuteri, a još više laserski štampači, nisu postojali u prirodi, a samim tim i crtež štampana ploča Uradio sam to koristeći staromodnu tehnologiju na papiru za grafikone sa korakom mreže od 2,5 mm. Zatim je crtež zalijepljen ljepilom Moment na debeli papir, a sam papir na folijom obložen fiberglas. Zatim su izbušene rupe na domaćoj bušilici i ručno su nacrtane staze budućih vodiča i kontaktnih jastučića za dijelove za lemljenje.

Sačuvan je crtež tiristorskog regulatora temperature. Evo njegove fotografije. U početku je VD1-VD4 ispravljački diodni most napravljen na mikrosklopu KTs407, ali nakon što je mikrosklop dvaput pocijepan, zamijenjen je s četiri diode KD209.

Kako smanjiti nivo smetnji od tiristorskih regulatora

Za smanjenje smetnji koje tiristorski regulatori snage zrače u električnu mrežu koriste se feritni filteri, koji su feritni prsten s namotanim zavojima žice. Takvi feritni filteri se mogu naći kod svih impulsni blokovi napajanje za kompjutere, televizore i druge proizvode. Efikasan feritni filter koji potiskuje smetnje može se naknadno ugraditi na bilo koji tiristorski kontroler. Dovoljno je provući žicu za spajanje na električnu mrežu kroz feritni prsten.

Neophodno je postaviti feritni filter što bliže izvoru smetnji, odnosno mjestu gdje je postavljen tiristor. Feritni filter se može postaviti kako unutar kućišta instrumenta tako i na njegovoj vanjskoj strani. Što je više zavoja, feritni filter će bolje potisnuti smetnje, ali dovoljno je i samo provući mrežnu žicu kroz prsten.

Feritni prsten se može uzeti sa interfejsnih žica računarske opreme, monitora, štampača, skenera. Ako obratite pažnju na žicu koja povezuje sistemsku jedinicu računara sa monitorom ili štampačem, primetićete cilindrično zadebljanje izolacije na žici. Ova lokacija sadrži feritni filter visoke frekvencije šuma.

Dovoljno je nožem izrezati plastičnu izolaciju i ukloniti feritni prsten. Sigurno ćete vi ili vaši prijatelji pronaći nepotreban interfejs kabl sa inkjet štampača ili starog kineskop monitora.

Tiristorski regulatori snage jedan su od najčešćih radioamaterskih dizajna, i to nije iznenađujuće. Uostalom, svako ko je ikada koristio konvencionalno lemilo od 25 - 40 vati, njegova sposobnost pregrijavanja je čak i vrlo dobro poznata. Lemilo počinje da se dimi i šišti, a zatim, ubrzo, kalajisani vrh izgori, pocrni. Lemljenje s takvim lemilom već je potpuno nemoguće.

I ovdje u pomoć dolazi regulator snage, s kojim možete precizno postaviti temperaturu za lemljenje. Trebali biste se voditi činjenicom da kada dodirnete komad kolofonija lemilom, on se dobro dimi, dakle, srednje, bez šištanja i prskanja, ne baš energično. Trebali biste se voditi činjenicom da je lemljenje konturirano, sjajno.

Da ne bismo komplicirali priču, nećemo razmatrati tiristor u obliku njegovog četveroslojnog p-n-p-n strukture, nacrtajte strujno-naponsku karakteristiku, ali jednostavno opišite riječima kako on, tiristor, radi. Za početak, u DC kolu, iako se tiristori gotovo nikada ne koriste u tim krugovima. Uostalom, isključivanje tiristora koji radi na jednosmjernoj struji prilično je teško. To je kao da zaustaviš konja u galopu.

Ipak, visoke struje i visoki naponi tiristora privlače programere različite, u pravilu, prilično moćne istosmjerne opreme. Da bi se tiristori isključili, mora se ići na razne komplikacije sklopova, trikove, ali općenito su rezultati pozitivni.

Oznaka tiristora uključena dijagrami kola prikazano na slici 1.

Slika 1. Tiristor

Lako je vidjeti da je po svojoj oznaci na dijagramima tiristor vrlo sličan. Ako to shvatite, onda on, tiristor, također ima jednostranu vodljivost, pa stoga može ispraviti naizmjeničnu struju. Ali on će to učiniti samo kada se na kontrolnu elektrodu primijeni pozitivan napon u odnosu na katodu, kao što je prikazano na slici 2. U staroj terminologiji, tiristor se ponekad nazivao kontrolirana dioda. Dok se ne primijeni kontrolni impuls, tiristor je zatvoren u bilo kojem smjeru.

Slika 2.

Kako uključiti LED

Ovdje je sve vrlo jednostavno. HL1 LED sa ograničavajućim otpornikom R3 je povezan na 9V DC izvor napona (možete koristiti Krona bateriju) preko Vsx tiristora. Pomoću tipke SB1, napon iz razdjelnika R1, R2 može se primijeniti na kontrolnu elektrodu tiristora, a zatim će se tiristor otvoriti, LED će početi svijetliti.

Ako sada otpustite dugme, prestanite ga držati pritisnuto, tada bi LED trebao nastaviti svijetliti. Tako kratak pritisak na dugme može se nazvati pulsom. Ponavljano, pa čak i ponovljeno pritiskanje ovog dugmeta ništa neće promeniti: LED se neće ugasiti, ali neće svetleti jače ili slabije.

Pritisnut - otpušten, a tiristor je ostao u otvorenom stanju. Štaviše, ovo stanje je stabilno: tiristor će biti otvoren sve dok ga vanjski utjecaji ne izvedu iz ovog stanja. Ovakvo ponašanje kola ukazuje na dobro stanje tiristora, njegovu pogodnost za rad u uređaju koji se razvija ili popravlja.

Mala napomena

Ali često postoje izuzeci od ovog pravila: dugme se pritisne, LED se pali, a kada se dugme otpusti, gasi se, kao da se ništa nije dogodilo. I u čemu je tu kvaka, šta su pogriješili? Možda dugme nije pritisnuto dovoljno dugo ili ne baš fanatično? Ne, sve je urađeno u dobroj namjeri. Samo što je struja kroz LED ispala manja od struje držanja tiristora.

Da bi opisani eksperiment bio uspješan, trebate samo zamijeniti LED lampom sa žarnom niti, tada će se struja povećati ili odabrati tiristor s nižom strujom zadržavanja. Ovaj parametar za tiristore ima značajno širenje, ponekad je čak potrebno odabrati tiristor za određeni krug. I jedan brend, sa jednim slovom i iz jedne kutije. Nešto je bolje s ovom strujom za uvozne tiristore, koji su nedavno preferirani: lakše je kupiti i parametri su bolji.

Kako zatvoriti tiristor

Nikakvi signali primijenjeni na kontrolnu elektrodu ne mogu zatvoriti tiristor i isključiti LED: kontrolna elektroda može uključiti samo tiristor. Postoje, naravno, tiristori koji se mogu zaključati, ali njihova namjena je nešto drugačija od banalnih regulatora snage ili jednostavnih prekidača. Konvencionalni tiristor se može isključiti samo prekidom struje kroz dio anoda-katoda.

To se može učiniti na najmanje tri načina. Prvo, glupo je isključiti cijeli krug iz baterije. Podsjećamo na sliku 2. Naravno, LED će se ugasiti. Ali kada se ponovo poveže, neće se uključiti sam, jer tiristor ostaje u zatvorenom stanju. Ovo stanje je takođe stabilno. I da ga izvučete iz ovog stanja, upalite svjetlo, samo će pritiskom na tipku SB1 pomoći.

Drugi način da se prekine struja kroz tiristor je jednostavno uzimanje i zatvaranje katode i anode pomoću kratkospojne žice. U ovom slučaju, cijela struja opterećenja, u našem slučaju to je samo LED, će teći kroz kratkospojnik, a struja kroz tiristor će biti nula. Nakon uklanjanja kratkospojnika, tiristor će se zatvoriti i LED će se ugasiti. Prilikom eksperimentiranja s takvim krugovima pinceta se najčešće koristi kao kratkospojnik.

Pretpostavimo da će umjesto LED diode u ovom krugu biti dovoljno snažan grijaći svitak s velikom toplinskom inercijom. Tada dobijate gotovo gotov regulator snage. Ako se tiristor uključi na takav način da je zavojnica uključena 5 sekundi i isključena isto vrijeme, tada se u zavojnici oslobađa 50 posto snage. Ako se, međutim, tokom ovog ciklusa od deset sekundi, uključivanje izvrši samo na 1 sekundu, onda je sasvim očito da će spirala osloboditi samo 10% topline iz svoje snage.

Otprilike s takvim vremenskim ciklusima, mjerenim u sekundama, funkcionira kontrola snage mikrovalna pecnica. Jednostavno uz pomoć releja, RF zračenje se uključuje i isključuje. Tiristorski regulatori rade na frekvenciji mreže, gdje se vrijeme već mjeri u milisekundama.

Treći način isključivanja tiristora

Sastoji se od smanjenja napona napajanja na nulu, ili čak potpunog mijenjanja polariteta napona napajanja na suprotan. To je situacija koja se događa kada se tiristorski krugovi napajaju izmjeničnom sinusnom strujom.

Kada sinusoida prođe kroz nulu, ona mijenja predznak u suprotan, tako da struja kroz tiristor postaje manja od struje zadržavanja, a zatim potpuno jednaka nuli. Tako se problem isključivanja tiristora rješava kao sam po sebi.

Tiristorski regulatori snage. Fazna regulacija

Dakle, stvar ostaje mala. Da biste dobili regulaciju faze, trebate samo primijeniti kontrolni impuls u određeno vrijeme. Drugim riječima, impuls mora imati određenu fazu: što je bliže kraju poluperioda naizmjeničnog napona, to će amplituda napona biti niža na opterećenju. Metoda kontrole faze prikazana je na slici 3.

Slika 3. Kontrola faze

U gornjem fragmentu slike, kontrolni impuls se primjenjuje gotovo na samom početku poluciklusa sinusoida, faza kontrolnog signala je blizu nule. Na slici je to vrijeme t1, tako da se tiristor otvara gotovo na početku poluperioda, a snaga se oslobađa u opterećenju blizu maksimuma (da nema tiristora u kolu, snaga bi bila maksimum).

Sami kontrolni signali nisu prikazani na ovoj slici. U idealnom slučaju, oni su kratki pozitivni impulsi u odnosu na katodu, aplicirani u određenoj fazi na kontrolnu elektrodu. U najjednostavnijim krugovima, to može biti linearno rastući napon dobiven kada se kondenzator napuni. O tome će biti riječi u nastavku.

U srednjem grafikonu, kontrolni impuls se primjenjuje u sredini poluciklusa, što odgovara faznom kutu Π/2 ili vremenu t2, tako da se samo polovina maksimalne snage oslobađa u opterećenju.

U donjem grafikonu, impulsi otvaranja su dati vrlo blizu kraja poluciklusa, tiristor se otvara skoro prije nego što se mora zatvoriti, prema grafikonu ovo vrijeme je označeno kao t3, odnosno snaga u opterećenju je pušten beznačajan.

Tiristorska sklopna kola

Nakon kratkog osvrta na princip rada tiristora, vjerovatno je moguće citirati nekoliko krugova regulatora snage. Ovdje nije izmišljeno ništa novo, sve se može naći na internetu ili u starim radiotehničkim časopisima. Samo tako piše u članku kratka recenzija i opis posla kola tiristorskih regulatora. Prilikom opisivanja rada kola, pažnja će se obratiti na to kako se tiristori koriste, koja tiristorska sklopna kola postoje.

Kao što je spomenuto na samom početku članka, tiristor ispravlja naizmjenični napon poput konvencionalne diode. Ispada poluvalno ispravljanje. Nekada su se, baš tako, preko diode, palile žarulje sa žarnom niti na stepeništima: jako je malo svjetla, blješti u očima, ali lampe jako rijetko pale. Isto će se dogoditi ako se dimmer izvede na jednom tiristoru, samo što i dalje postaje moguće regulirati već beznačajnu svjetlinu.

Stoga regulatori snage kontroliraju oba poluciklusa mrežnog napona. Da biste to učinili, koristite kontraparalelnu vezu tiristora ili uključivanje tiristora u dijagonalu ispravljačkog mosta.

Radi jasnoće ove izjave, u nastavku će se razmotriti nekoliko krugova tiristorskih regulatora snage. Ponekad se zovu regulatori napona, a teško je odlučiti koji je naziv tačniji, jer se uz regulaciju napona reguliše i snaga.

Najjednostavniji tiristorski regulator

Dizajniran je za kontrolu snage lemilice. Njegova shema je prikazana na slici 4.

Slika 4. Šema najjednostavnijeg tiristorskog regulatora snage

Nema smisla prilagođavati snagu lemilice, počevši od nule. Stoga se možemo ograničiti na regulaciju samo jednog poluciklusa mrežnog napona, u ovom slučaju pozitivnog. Negativni poluciklus prolazi nepromijenjen kroz VD1 diodu direktno do lemilice, što osigurava njegovu polovinu snage.

Pozitivni poluciklus prolazi kroz tiristor VS1, omogućavajući regulaciju. Upravljački krug tiristora je izuzetno jednostavan. To su otpornici R1, R2 i kondenzator C1. Kondenzator se puni u kolu: gornja žica kola, R1, R2 i kondenzator C1, opterećenje, donja žica kola.

Upravljačka elektroda tiristora spojena je na pozitivni terminal kondenzatora. Kada napon na kondenzatoru poraste do napona uključivanja tiristora, potonji se otvara, prenoseći pozitivan poluperiod napona u opterećenje, odnosno njegov dio. Kondenzator C1 se prirodno prazni, pripremajući se za sljedeći ciklus.

Brzinom punjenja kondenzatora upravlja promjenjivi otpornik R1. Što se brže kondenzator puni na napon otvaranja tiristora, što se prije tiristor otvori, veći dio pozitivnog poluperioda napona će ići na opterećenje.

Krug je jednostavan, pouzdan, sasvim je prikladan za lemilicu, iako regulira samo jedan poluciklus mrežnog napona. Vrlo sličan krug prikazan je na slici 5.

Slika 5. Tiristorski regulator snage

Nešto je složeniji od prethodnog, ali omogućava glatkije i preciznije podešavanje, zbog činjenice da je krug za generiranje kontrolnih impulsa sastavljen na dvobaznom tranzistoru KT117. Ovaj tranzistor je dizajniran za stvaranje generatora impulsa. Više, čini se, nije sposoban ni za šta drugo. Sličan krug se koristi u mnogim regulatorima snage, kao iu prekidačkim izvorima napajanja kao oblikovač impulsa okidača.

Čim napon na kondenzatoru C1 dosegne prag tranzistora, potonji se otvara i pojavljuje se pozitivan impuls na pinu B1, koji otvara tiristor VS1. Otpornik R1 može kontrolirati brzinu punjenja kondenzatora.

Što se kondenzator brže puni, ranije se pojavljuje impuls otvaranja, veći će napon ići na opterećenje. Drugi poluval mrežnog napona prolazi kroz diodu VD3 nepromijenjen u opterećenje. Za napajanje kola za oblikovanje upravljačkog impulsa koriste se ispravljač VD2, R5 i zener dioda VD1.

Ovdje možete pitati, ali kada se tranzistor otvori, koji je prag odziva? Otvaranje tranzistora se dešava u trenutku kada napon na njegovom emiteru E premaši napon na bazi B1. Baze B1 i B2 nisu ekvivalentne, ako se zamijene, generator neće raditi.

Slika 6 prikazuje strujni krug koji vam omogućava da podesite oba poluperioda napona.

Slika 6

8 osnovnih sklopova regulatora uradi sam. Top 6 brendova regulatora iz Kine. 2 sheme. 4 najčešće postavljana pitanja o regulatorima napona + TEST za samokontrolu

Regulator napona- Ovo je specijalizirani električni uređaj dizajniran za nesmetanu promjenu ili podešavanje napona koji napaja električni uređaj.

Regulator napona

Važno je zapamtiti! Uređaji ovog tipa su dizajnirani da mijenjaju i prilagođavaju napon napajanja, a ne struju. Struja se reguliše opterećenjem!

TEST:

4 pitanja o regulatorima napona

1. Čemu služi regulator?

a) Promjena napona na izlazu uređaja.

b) Prekid električnog kola

1. Šta određuje snagu regulatora:

a) Od izvora ulazne struje i od izvršnog organa

b) O veličini potrošača

1. Glavni dijelovi uređaja, ručno sastavljeni:

a) Zener dioda i dioda

b) Triak i tiristor

1. Za šta služe regulatori od 0-5 volti:

a) Napajajte mikrokolo stabiliziranim naponom

b) Ograničite potrošnju struje električnih lampi

Odgovori.

2 Najčešći uradi sam pH šeme 0-220 volti

Šema br. 1.

Najjednostavniji i najprikladniji regulator napona je regulator na tiristorima spojenim pozadi. Ovo će proizvesti sinusoidni izlazni signal potrebne veličine.

Ulazni napon do 220V se dovodi do opterećenja kroz osigurač, a kroz drugi vodič, preko dugmeta za napajanje, sinusoidni poluval ulazi u katodu i anodu tiristori VS1 i VS2. I kroz varijabilni otpornik R2, izlazni signal se podešava. Dvije diode VD1 i VD2 ostavljaju iza sebe samo pozitivan poluval koji stiže na kontrolnu elektrodu jednog od tiristori,što dovodi do njegovog otkrića.

Bitan! Što je veći strujni signal na tiristorskom ključu, to će se jače otvoriti, odnosno više struje može proći kroz sebe.

Indikatorsko svjetlo je predviđeno za kontrolu ulazne snage, a voltmetar se koristi za podešavanje izlazne snage.

Šema br. 2.

Posebnost ovog kola je zamjena dva tiristora jednim triac. Ovo pojednostavljuje krug, čini ga kompaktnijim i lakšim za proizvodnju.

U krugu se nalaze i osigurač i tipka za napajanje, te otpornik za podešavanje R3, a on kontrolira bazu triaka, ovo je jedan od rijetkih poluvodičkih uređaja s mogućnošću rada s izmjeničnom strujom. struja koja prolazi otpornik R3, dobije određenu vrijednost, kontrolirat će stepen otvaranja triac. Nakon toga se ispravlja na diodnom mostu VD1 i kroz ograničavajući otpornik ulazi u ključnu elektrodu trijaka VS2. Preostali elementi kola, kao što su kondenzatori C1, C2, C3 i C4, služe da priguše talasanje ulaznog signala i filtriraju ga od stranog šuma i neregulisanih frekvencija.

Kako izbjeći 3 uobičajene greške pri radu sa triakom.

1. Slovo, nakon oznake koda triaka, označava njegov maksimalni radni napon: A - 100V, B - 200V, C - 300V, G - 400V. Stoga ne biste trebali uzimati uređaj sa slovima A i B za podešavanje 0-220 volti - takav triac neće uspjeti.
2. Triac, kao i svaki drugi poluvodički uređaj, postaje vrlo vruć tokom rada, trebali biste razmisliti o ugradnji radijatora ili aktivnog sistema hlađenja.
3. Kada koristite triac u krugovima opterećenja s velikom potrošnjom struje, potrebno je jasno odabrati uređaj za navedenu svrhu. Na primjer, luster u koji je ugrađeno 5 sijalica od 100 vati će trošiti ukupnu struju od 2 ampera. Prilikom odabira iz kataloga potrebno je pogledati maksimalnu radnu struju uređaja. Dakle triac MAC97A6 ima snagu od samo 0,4 ampera i neće izdržati takvo opterećenje, dok MAC228A8 može proći do 8 A i biće prikladan za ovo opterećenje.

3 Najvažnije u proizvodnji snažnog pH i struje uradi sam

Uređaj kontroliše opterećenja do 3000 vati. Izgrađen je na korištenju snažnog trijaka i kontrolira zatvarač ili ključ dinistor.

Dinistor- ovo je isto kao i triac, samo bez kontrolnog izlaza. Ako triac otvara i počinje da propušta struju kroz sebe, kada se upravljački napon pojavi na njegovoj bazi i ostaje otvoren dok ne nestane, tada dinistorće se otvoriti ako se pojavi razlika potencijala između njegove anode i katode iznad otvorne barijere. Ostat će otključan sve dok struja između elektroda ne padne ispod nivoa blokiranja.

Čim pozitivni potencijal udari u kontrolnu elektrodu, ona se otvara i propušta naizmjeničnu struju, a što je taj signal jači, to je veći napon između njegovih terminala, a time i na opterećenju. Za regulaciju stupnja otvaranja koristi se sklop za razdvajanje, koji se sastoji od dinistora VS1 i otpornika R3 i R4. Ovo kolo postavlja ograničenje struje na ključu triac, a kondenzatori izglađuju talase na ulaznom signalu.

2 osnovna principa u proizvodnji PH 0-5 volti

1. Za pretvaranje ulaznog visokog potencijala u nisku konstantu koriste se specijalna mikrokola serije LM.
2. Čipovi se napajaju samo jednosmernom strujom.

Razmotrimo ove principe detaljnije i analiziramo tipični regulatorni krug.

LM serije IC su dizajnirane da spuste visoki DC napon na niske vrijednosti. Da biste to učinili, u kućištu uređaja postoje 3 izlaza:

• Prvi izlaz je ulazni signal.
• Drugi izlaz je izlazni signal.
• Treći izlaz je kontrolna elektroda.

Princip rada uređaja je vrlo jednostavan - ulazni visoki napon pozitivne vrijednosti se dovodi na ulazni izlaz i zatim se pretvara unutar mikrokola. Stupanj transformacije ovisit će o jačini i veličini signala na kontrolnoj "nogi". U skladu sa glavnim impulsom, na izlazu će se stvoriti pozitivan napon od 0 volti do granice za ovu seriju.

Ulazni napon, ne veći od 28 volti i nužno ispravljen, dovodi se u krug. Možete ga uzeti iz sekundarnog namotaja napajanja transformator ili iz regulatora visokog napona. Nakon toga, pozitivan potencijal se primjenjuje na izlaz mikrokola 3. Kondenzator C1 izglađuje talasanje ulaznog signala. Varijabilni otpornik R1 od 5000 oma postavlja izlazni signal. Što je veća struja koju prolazi kroz sebe, to se mikro krug više otvara. Izlazni napon od 0-5 volti uzima se sa izlaza 2 i preko kondenzatora za izravnavanje C2 ulazi u opterećenje. Što je veći kapacitet kondenzatora, to je glatkiji na izlazu.

Regulator napona 0 - 220v

4 najbolja stabilizirajuća mikro kruga 0-5 volti:

1. KR1157- kućni mikro krug, s ograničenjem ulaznog signala do 25 volti i strujom opterećenja ne većom od 0,1 ampera.
2. 142EN5A- mikro krug s maksimalnom izlaznom strujom od 3 ampera, na ulaz se ne primjenjuje više od 15 volti.
3. TS7805CZ- uređaj s dozvoljenim strujama do 1,5 ampera i povećanim ulaznim naponom do 40 volti.
4. L4960- impulsni mikro krug sa maksimalnom strujom opterećenja do 2,5 A. Ulazni napon ne bi trebao biti veći od 40 volti.

pH na 2 tranzistora

Ovaj tip se koristi u krugovima posebno snažnih regulatora. U ovom slučaju, struja do opterećenja se također prenosi kroz triac, ali se izlaz ključa kontrolira kroz kaskadu tranzistori. Ovo se provodi na sljedeći način: promjenjivi otpornik regulira struju koja ulazi u bazu prvog malog moćan tranzistor, a da preko spoja kolektor-emiter kontrolira bazu drugog moćnika tranzistor i već otvara i zatvara trijak. Time se implementira princip vrlo glatke kontrole velikih struja na teretu.

Odgovori na 4 najčešće postavljana pitanja o regulatorima:

1. Koja je tolerancija izlaznog napona? Za fabrički napravljene instrumente velikih firmi, odstupanje neće prelaziti + -5%
2. Šta određuje snagu regulatora? Izlazna snaga direktno ovisi o izvoru napajanja i trijaku koji prebacuje krug.
3. Čemu služe regulatori od 0-5 volti? Ovi uređaji se najčešće koriste za napajanje mikro krugova i raznih ploča.
4. Zašto vam treba kućni regulator 0-220 volti? Koriste se za nesmetano uključivanje i isključivanje električnih uređaja za domaćinstvo.

4 Uradite sami pH dijagrami i dijagram povezivanja

Ukratko razmotrite svaku od shema, karakteristika, prednosti.

Šema 1.

Vrlo jednostavan sklop za povezivanje i glatko podešavanje lemilice. Koristi se za sprječavanje gorenja i pregrijavanja vrha lemilice. Shema koristi moćnu triac, koji je kontroliran tiristorskim promjenjivim lancem otpornik.

Šema 2.

Šema zasnovana na upotrebi čipa za kontrolu faze ovog tipa 1182PM1. Kontroliše stepen otvaranja triac, koji kontroliše opterećenje. Koriste se za nesmetanu kontrolu stepena osvetljenosti sijalica sa žarnom niti.

Šema 3.

Najjednostavnija shema za regulaciju žarenja vrha lemilice. Izrađen u vrlo kompaktnom dizajnu koristeći lako dostupne komponente. Jedan tiristor kontrolira opterećenje, čiji je stupanj uključenosti reguliran promjenjivim otpornikom. Tu je i dioda za zaštitu od obrnutog napona.tiristor,

Kineski pH na 220 volti

Danas je roba iz Kine postala prilično popularna tema, a kineski regulatori napona ne zaostaju mnogo za općim trendom. Razmotrite najpopularnije kineske modele i uporedite njihove glavne karakteristike.

Postoji mogućnost odabira bilo kojeg regulatora prema vašim zahtjevima i potrebama. U prosjeku, jedan vat korisne snage košta manje od 20 centi, a to je vrlo povoljna cijena. Ali ipak, vrijedi obratiti pažnju na kvalitetu dijelova i montaže, za robu iz Kine ona je još uvijek vrlo niska.