Меню

Симисторный регулятор мощности для индуктивной нагрузки схема

Схемы регуляторов мощности (диммеров) на симисторах.

Принцип работы симисторных регуляторов мощности (напряжения) в цепях
переменного тока.

Что такое симистор, принцип его работы, а также справочные характеристики некоторых популярных приборов мы с Вами внимательно рассмотрели на странице &nbspСсылка на страницу.
Там же мы отметили, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью вытеснил его из электроцепей переменного тока.

Вспомним пройденный материал.
Отличительной чертой симистора является то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).

Итак. Важным плюсом симисторных схем в электроцепях переменного тока является отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что даёт возможность подключать их, помимо всего прочего, как трансформаторам, так и электродвигателям переменного тока.

Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.

Для начала давайте рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным управлением, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 1200 Вт.

Рис.1

При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно увеличивать практически неограниченно.

А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях и обмотках трансформаторов), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.1 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

Существуют и различные модификации приведённой выше простейшей схемы диммера.

Рис.2

Дополнительная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана увеличить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что в свою очередь позволяет производить более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

На схеме, приведённой на Рис.2 справа, цепь, образованная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что проявляется в скачкообразном повышении регулируемой мощности от нуля до 3. 5% от максимальной.
Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и, тем самым, устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке.

Симисторный регулятор мощности

Изредка можно встретить устройства, в которых регулировка мощности производится посредством отдельной схемы, которая формирует импульсы с регулируемой длительностью для управления симистором.
Такие диммеры обладают значительно лучшими характеристиками, чем представленные выше, однако обратной стороной медали является повышенная сложность устройств и необходимость наличия отдельного источника питания схемы. Исключения составляют устройства, выполненные на специализированных ИМС. Примером такой микросхемы является фазовый регулятор КР1182ПМ1.

Читайте также:  Гитарный усилитель мощности схема

Рис.3

Применение КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет добиваться как хорошей повторяемости, так и широкого диапазона перестройки и высокой температурной стабильности.

А если уж мы решили заморачиваться созданием отдельной схемы формирования управляющих импульсов, то имеет смысл отказаться от фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
При таком способе регулирования появляется возможность включения симистора вблизи точки пересечения сетевым переменным напряжением нулевого потенциала, вследствие чего радикально снижается уровень помех, вносимых в электросеть.
Освещение таким диммером не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов — самое то.

Симисторный регулятор мощности

Данная схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и представляет собой модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.

«Устройство предназначено для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети переменного тока 220 В.
Кроме снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого напряжения. При таком способе регулирования с высокой точностью обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке, вследствие чего дополнительно снижается уровень искажений, вносимых в электросеть. Это особенно важно в случае мощной нагрузки.
Максимальная мощность нагрузки, подключаемой к регулятору, составляет 1 кВт. Потребляемый регулятором ток от сети не превышает 4 мА (действующее значение), типовое потребление – 3,5 мА.

На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.

Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».

И конечно, было бы совсем неправильно не упомянуть о таком важном представителе симисторного семейства, как — оптосимистор.
Оптосимистор включается посредством освещения полупроводникового слоя и представляет собой комбинацию оптоизлучателя и симистора в одном корпусе. Преимущество — простая однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от фаз сетевого напряжения.

Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),

Читайте также:  Как переделать мощность лодочного мотора

Симисторный регулятор мощности

Рис.5

так и управлять более мощными симисторами (Рис.6).

Симисторный регулятор мощности

Рис.6

За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, основное его предназначение — это управление мощностью нагрузки при помощи логических устройств или микроконтроллеров с собственными цепями питания.

Рис.7

В качестве примера на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу этой схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .

«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит внутри себя схему пересечения питающим напряжением нуля, т.е. открывается только в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светодиод. Тем самым обеспечивается ключевой режим подключения нагрузки, с практически полным отсутствием ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В. Поэтому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, не имеющих такой схемы, крайне нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового регулирования.
Конденсатор С1 является балластным реактивным сопротивлением. Ток, который он пропускает совместно с подключенным параллельно ему резистором R1,приближенно составляет 16 мА. Данный ток используется для питания таймера DA1 и инфракрасного светодиода оптрона DA2».

Работа таймера, формирующего управляющий сигнал для оптотиристора, аналогична работе DD1 на Рис.4 и сводится к формированию импульсов с изменяемой скважностью.

Источник



Симисторный регулятор мощности для индуктивной нагрузки схема

Итог с позволения сказать оказался печальным, была припалена первичная обмотка.

Пришлось перемотать полностью весь транс. Первичка 200 витков проводом диаметром 1.8 в стеклоткани, вторичка 6 витков диаметр провода 2.3мм в два провода.

А вот печаль, постигла меня буквально сразу, симистор стрельнул \на фото восстановленный прибор \.

Но мы не ищем легких путей, у меня в резерве имелся фазовый регулятор на микросхеме КР1182ПМ1, после подключения второй регулятор отправился к праотцам вслед за первым.
Хочу заметить, что симисторные регуляторы, которые могут управлять коллекторными двигателями, не в состоянии управлять трансформаторами.
«Я достаю из широких штанин» \В.Маяковский\. Регулятор на мощных MOSFET транзисторах вот схема. Этот девайс я использую для регулировки паяльника уже года 4-5.
Фото этого девайса, мосфеты стоят другие, мощнее чем IRF840, а так схема

Далее была найдена схема на сайте уважаемого радиолюбителя, схема представлялась автором как собственная разработка. Ну что ж засучив рукава, собираю и эту схему.

После сборки схемы, сказать, чтоб эта схема не заработала, я не могу, она заработала на 50% до выхода микросхемы 3. Обращение к автору схемы, не внесло дальнейшей ясности в работе схемы. Попытки поднять кпд схемы более 50% не возымели дальнейшего действа. Вердикт – схема не рабочая.

Следующим шагом было теоретическое понимание, как должен работать симистор на индуктивность.

Итак—Идеология управления симистором на индуктивную нагрузку.
При индуктивной нагрузке из-за фазового сдвига тока за период короткого запускающего импульса симистор, не успевает открыться.
Проявляется это как характерное рычание и подпрыгивание трансформатора. Иногда летят симисторы.

Есть только два способа стабильного регулирования индуктивной нагрузки.
1. Это посылать пакет импульсов — не откроется с первого, откроется от второго-третьего импульса.
2. или держать постоянно ток на открывание с момента включения до конца полупериода.

Вот схема которая была взята за основу .
Мощный симисторный регулятор мощности.
Схема найдена была на сайте Радиокот.
Спасибо автору этого девайса.
Она совпадала с идеологией написанной выше.
Описание работы схемы привожу частично, остальная часть статьи посвящена аналогу схемы на дискрете, мне это не нать….

Последний раз редактировалось Serge 19 июн 2013, 08:59, всего редактировалось 2 раз(а).

Могут возникнуть вопросы по поводу бестрансформаторного блока питания с конденсаторным делителем, не напрягайтесь, вот ссылка, там же и он-лайн калькулятор для расчета оного — http://radiohlam.ru/teory/wtsupp_cdiv.htm
Описание работы всего устройства в целом и его осциллограммы совпадают с описанием автора.

Теперь закидываю полученный результат в коробочку, ставлю симистор на фильдеперсовый радиатор через слюдяную прокладку и подключаю к трансу.
Троекратно крестимся и включаем в сеть \переменник предварительно ставим на минимальное положение\, транс гудит слегка больше чем ранее. Выводим регулятор постепенно на максимум.
Все работает, просто отлично. Фольга плавно нагревается.
Ура, товарищи, ура. Это победа.

Читайте также:  Как увеличить мощность излучения электромагнитных волн увеличить длину волны

Фотки внутренностей регулятора.

Последний раз редактировалось Serge 19 июн 2013, 13:37, всего редактировалось 2 раз(а).

Схема взята с пендосовского сайта и она явно рабочая.
Динистор вместе с кондером \который внутри диодного моста\ формирует пакеты импульсов. Т.е. принцип открывания симистора одинаков с вышеуказанной схемой.
Но схему эту делать не стал, что то мне показалась, что она будет сложна в настройке, а может я и перестраховался.

Вот собственно и вся эпопея по созданию симисторного регулятора работающего на индуктивную нагрузку.

Вдруг кому понадобится регулировать сварочный транс, думаю, будет работать и весьма неплохо.

Не могу распаковать архив печатной платы. Помогите, пожалуйста. Заранее благодарю!

Serge, собираюсь повторять Ваше устройство.
Возник вопрос: На принципиальной схеме у оптопары TLP504 есть 8 выводов, а согласно даташита на TLP504G : http://www.alldatasheet.com/datasheet-p . P594G.html , у этого девайса 6 выводов.
Как получилось такое несоответствие?

Про стабилитрон на выходе диодного моста можно чуть подробнее?
Какое на нём обычно должно быть напряжение?

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot] и гости: 3

Источник

Схема мощного симисторного регулятора мощности

Схема симисторного регулятора мощности является типичной и в нее может быть включен любой, подходящий вам по параметрам симистор серии BTA, например BTA06-600, BTA16-600 и так далее.

Зачастую радиолюбители просто используют купленные паяльники (обычно 30-60 Ватт). Но такое использование имеет два минуса :

Во-первых, при долгом применении паяльник перегревается, и им становится неудобно работать. Во-вторых из-за этого срок службы паяльника значительно снижается.

На самом деле для пайки радиодеталей достаточно 20, ну максимум 25 Ватт. А самый простой способ уменьшить мощность — это уменьшить напряжение. А один из самых простых и дешёвых способов понизить напряжение — собрать регулятор на основе симистора (ВТ136).

Разумеется можно купить готовый модуль который и обойдется дешевле

Но если есть желание заморочиться самим и заморочить кому голову , то схемы на подобие этой всегда к вашим услугам

Схема мощного симисторного регулятора мощности

Наспех нарисованная схема имеет не только особенности, но и конкретные недостатки.

Буквой D2 обозначен динистор DB3, а D3 симистор BT136. Итоговая цена при покупке в магазине составила, примерно, 60 рублей, но если заказать детали в Китае цена может снизится раза в два.

У меня в удлинителе места было очень мало, поэтому я собрал всё навесным монтажом, и выглядит это не очень, не обессудьте.

Принцип работы регулятора таков: при замкнутом переключателе (SA1 на схеме) ток идёт напрямую, минуя регулятор, а если разомкнуть переключатель, мы получаем возможность регулировать напряжение вращением ручки переменного резистора(R2). Нагляднее принцип работы регулятора во можете увидеть на видео ниже

При помощи динистора D2 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (завершение полупериода). Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора. Соответственно, управление мощностью нагрузки происходит посредством переменного резистора R1.

Несмотря на простоту схемы, она довольно эффективна и может быть использована в качестве диммера для осветительных приборов с нитью накала или регулятора мощности паяльника.

Я применял схему со светодиодом. Он удобен. Видно включение и видно примерно угол открывания (по яркости). Только светодиод надо использовать т.н. «суперяркий». Обычные старые видно не будет.

А в качестве корпуса я использовал двойник в розетку. В одно окно вкл. паяльник, а во второе вставлен переменный резистор. Получается очень удобно. Только одну из двух шин внутри придется разрезать и скреплять винтом. Монтаж навесной. Симмистор лучше крепить прямо на шину. Она будет радиатором заодно.

Источник