Симисторный регулятор мощности - Регуляторы мощности - Источники питания

В быту часто оказывается очень полезным устройство, позволяющее регулировать яркость освещения, мощность нагревательного элемента, скорость вращения двигателя и т.д. Для того чтобы помочь разобраться в принципе работы простых регуляторов мощности на симисторах, самому подобрать элементы схемы управления из имеющихся под рукой, предлагается данная статья.

Основная схема простого регулятора мощности на симисторе, содержащая минимальное количество элементов, приведена на рис.1. В качестве симистора (другие наименования: триак, симметричный или двунаправленный тиристор) могут быть использованы КУ208Г, ТС106-10-4, ТС 112-10-4 и им подобные. Регулятор позволяет регулировать мощность в нагрузке (осветительные и нагревательные приборы, коллекторные и асинхронные двигатели) путем изменения времени открытого состояния симистора (риc.2). Когда симистор закрыт, происходит заряд конденсатора С1 через нагрузку и резисторы R1 и R2. Скорость заряда регулируется резистором R2, резистор R1 (типовое значение — 2 кОм) ограничивает максимальную величину тока заряда.

При достижении на конденсаторе порогового значения напряжения Uп происходит срабатывание ключа, он становится проводящим, конденсатор С1 быстро разряжается на УЭ (управляющий электрод), переводя симистор из закрытого состояния в открытое, при котором открытый симистор шунтирует цепь R1, R2, С1 напряжением Uот = 2...3 В. В момент перехода сетевого напряжения через ноль происходит запирание симистора, затем — вновь заряд конденсатора C1, но уже отрицательным напряжением.

Конденсатор С1 выбирают обычно номиналом 0,1...1,0 мкФ типа БМ, МБИ, К73 и им подобных на напряжение не ниже 1,5...2 Uп. Резистор R2 подбирают соответственно номиналом 1,0...0,1 МОм для обеспечения нужного диапазона изменения среднего напряжения в нагрузке.

Симистор включается положительным импульсом тока на УЭ при положительном напряжении на выводе 2 (условном аноде) и отрицательным импульсом тока на УЭ при отрицательном напряжении на выводе 2 относительно вывода 1 (условного катода). Таким образом, ключевой элемент для регулятоpa (рис.1) должен быть двунаправленным.

Проще всего в качестве ключевого элемента применить диак (двунаправленный динистор), как показано на рис.3. Ввиду его дефицитности можно использовать встречно-параллельное включение однонаправленных динисторов типа КН102 (рис.4, 5). Для более широкого диапазона регулирования в области малых напряжений на нагрузке желательно применение динисторов КНР102А с пороговым напряжением 20 В, при этом можно выбрать С1 = 0,1 мкФ, R2 = 470 кОм.

Динистор можно также включить в диагональ диодного мостика (рис.6). В качестве диодов можно использовать любые маломощные диоды с обратным напряжением не ниже 1,5... 2 Uп, например КД521, КД522, КД510 или мостик КД906.

В некоторых используемых в быту электромиксерах ранее из-за отсутствия диаков в качестве ключа применялся транзисторно-стабилитронный аналог динистора в диагонали диодного мостика (аналогично рис.7). Пороговое напряжение ключа определяется стабилитроном, в качестве транзисторов могут быть использованы любые маломощные транзисторы. Напряжение порогового элемента в схеме на рис.7 - 10 В, при этом можно выбрать R2 = 330 кОм, C1 = 0,47 мкФ. Резистор 51 Ом ограничивает ток разряда конденсатора C1.

Иногда в качестве ключевого элемента используют транзистор, работающий в лавинном режиме (рис.8) при этом можно выбрать R2 = 150 кОм, С1 = 0,25мкФ.

Можно также включить два отдельных ключевых элемента для положительного и отрицательного полупериодов напряжения сети с двунаправленным стабилитроном (рис.9), при этом можно выбрать R2 = 200 кОм, С1 = 0,68 мкФ.

При работе схемы рис.1 (с минимальным количеством элементов) можно заметить, что включение нагрузки (точнее, симистора) происходит скачкообразно при напряжении на нагрузке 70...100 В, а выключить нагрузку можно при напряжении на ней 20...30 В. Если при регулировке мощности в нагрузке необходимо плавное включение, тогда следует в схему рис.1 добавить диодно-резистивную цепочку R5, V2, V3 (рис.10). В качестве диодов используются маломощные диоды с обратным напряжением не ниже 300 В (КД102А, Д226Б, КД105 и др.).

При работе с индуктивной нагрузкой параллельно симистору необходимо включить цепочку R4C4 для ограничения скорости нарастания анодного напряжения.

Нельзя забывать о том, что симисторный регулятор является источником радиопомех в диапазоне ДВ, СВ и частично KB (примерно до 10 МГц). Поэтому регулятор необходимо эксплуатировать с фильтром радиопомех, особенно в устройствах, работающих длительное время.

Фильтр радиопомех L1C2, приведенный на рис.10, применяется в регуляторах, работающих с активной нагрузкой (осветительной и нагревательной). В случае индуктивной нагрузки саму нагрузку включают вместо дросселя L1. Необходимо отметить, что элементы фильтра L1C2 образуют колебательный контур, потому при малой нагрузке (мощность менее 100 Вт) возможна работа регулятора с паразитной генерацией, и для ухудшения добротности контура L1C2 при малой нагрузке введены элементы демпфирования R3C3. В качестве дросселя L1 используется катушка из 100 витков провода, намотанного на ферритовый стержень диаметром 6...9 мм и длиной 50 мм. Диаметр провода 0,41 соответствует максимальной мощности нагрузки примерно 250 Вт.

Предохранитель F1 на номинальный ток нагрузки защищает симистор от "сюрпризов" короткого замыкания в нагрузке.

При наладке регулятора мощности необходимо помнить, что все элементы устройства находятся под напряжением сети, поэтому прикасаться к любым частям схемы, пока она подключена к сети переменного тока, запрещается.

E-mail отправителя *:
Причина:	Такая схема уже есть на сайте Ненужный материал на сайте! Я против размещения этой статьи на сайте. В комментариях спам или нец-ая брань. Требую удаления материала.
Текст сообщения *:
Номер схемы или Url *: