Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Симисторный регулятор скорости: принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками

Содержание

описание принципа работы и сборки устройства

Симисторами называют полупроводниковый прибор, на котором присутствуют 5 р-н переходов. Важнейшее его качество, это способность пропускать сигнал, как в прямом, так и обратном направлениях.

Краткое содержимое статьи:

Принцип работы симисторного регулятора мощности

Их применяют только в небольших электроприборах из-за того, что они крайне чувствительны к электромагнитным волнам, выделяют много тепла и неспособны работать на высоких частотах переменного тока. Их не используют в крупных промышленных агрегатах.

Прибор прост в изготовлении, не требует больших денежных затрат и обладает долгим сроком эксплуатации. Его можно легко применять в сферах и приборах, где описанные выше недостатки не играют большой роли.

Многие не знают, для чего нужны симисторные регуляторы мощности. Но они присутствуют в большинстве домашних бытовых приборах, таких как: фен, пылесос, электроинструменты и нагревательные приборы.

Регулятор мощности позволяет пропускать электрический сигнал, с частотой заданной пользователем.

Инструкция, как сделать симисторный регулятор своими руками

На сегодняшний день не так легко найти подходящий регулятор мощности, несмотря на невысокую цену крайне проблематично достать полностью подходящий по параметрам симистор.


Поэтому не остается другого выбора, кроме как сделать его самостоятельно. Для этого нужно рассмотреть несколько простых основных схем регуляторов, чем они отличаются друг от друга и разберем элементарную базу каждой.

Устройство и схемы простых регуляторов

Простейшая схема, которая может работать под любой нагрузкой. Комплектующие простейшие электронные компоненты, а управление осуществляется по фазово-импульсному принципу.

Основные элементы схемы:

  • симистор VD4 10 А, 400 В
  • динистор VD3 32 В
  • потенциометр R2

По R2 и R3 протекает ток, который накапливает заряд на конденсаторе С1. После того, как на заряд достигнет значения 32 В, откроется динистор VD3 и конденсатор С1 начнет разряжаться через R4 и VD3. Энергия пойдет на симистор VD4, он откроется и даст току протекать через нагрузку.

Регулировка мощности происходит при помощи симистора VD3 и нагрузки R2. Значения воздействия симистора постоянное и изменяться не может, регулировка мощности осуществляется путем изменения сопротивления нагрузки R2.

Элементы VD1, VD2, R1 являются не обязательными в данной схеме, но они позволяют обеспечивать плавность и точность изменения выходной мощности.

Для того, чтобы правильно рассчитать симисторный регулятор мощности нужно отталкиваться от используемой нагрузки, симистор подбирается по соотношению 1А=200 Вт.

Какие элементы понадобятся

  • Динистор DB3;
  • Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600, 4-12А.
  • Диоды VD1, VD2 1N4007;
  • Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
  • Конденсатор С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).

Данная схема наиболее распространена и универсальна, существует множество ее вариаций.

Сборка

Используя данный план по сборке, вы сэкономите свое время. Вам нужны точные параметры устройства, для которого будет изготавливаться прибор.


Нужно знать:

Обратите внимание!
  • Количество фаз. Их может быть одна или три;
  • Наличие необходимости точной регулировки выходной мощности;
  • Входное напряжение и ток потребляемый нагрузкой. Значения должны быть в Вольтах и Амперах.

Необходимо выбрать тип устройства, либо аналоговый либо цифровой. Подобрать комплектующие по мощности прибора. В сети можно найти различный софт, который поможет с расчетами.

Выполнить расчет тепловыделений. Это делается довольно просто: Падение напряжения на симисторе умножается на номинальный ток. Необходимые данные должны быть указаны в характеристике симистора.

Приобрести необходимые элементы, печатную плату и радиатор. Произвести разводку дорожек на печатной плате при помощи растворителя. Нельзя забывать о креплении симистора и радиатора. Припаять все элементы так, как показано на схеме. Уделить особое внимание полярности подключения диодов и симистора.

Осуществить проверку готового прибора при помощи мультиметра в режиме сопротивления. Характеристика должна быть идентична изначальному проекту.

Установить симистор почти вплотную к радиатору, но нужно обеспечить тепловую изоляцию между ними. Винт, которым будет произведено закрепления нужно качественно заизолировать. Изготовить пластиковый корпус для прибора.

Обратите внимание!

Поместить полученную установку в защитный корпус. Поставить значения потенциометра на минимальные значения и осуществить пробный запуск. Мультиметром измеряем напряжения на выходе, при этом плавно поворачиваем ручку регулятора;


Если полученный результат не соответствует требуемым производим регулировку мощности. Если прибор работает как надо, можно подключать нагрузку к выходу регулятора.

Заключение

Правильно изготовленный симисторный регулятор мощности будет надежно служить и потребует небольших денежных вложений. Долговечность порадует самых скептически настроенных специалистов. Можно ознакомиться с фото самодельных симисторных регуляторов мощности в сети и убедиться в целесообразности изготовления данного прибора.

Фото симисторного регулятора мощности

Обратите внимание!

Также рекомендуем просмотреть:

Помогите проекту, поделитесь в соцсетях 😉  
Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора

Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора-1Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора-1

Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора

Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора выполняет функцию плавного изменения скорости вентилятора, которое выполняется при помощи установленного потенциометра.

Не сложная принципиальная схема данного устройства, предназначена для конструирования прибора регулировки скорости вращения напольного вентилятора. Печатная плата изготавливалась с таким расчетом, чтобы свободно вместилась в корпус зарядного устройства для телефона. Компактно выполненная конструкция дала возможность добавить туда еще клеммы от стандартной электрической розетки.

Принципиальная схема прибора:

Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора-2Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора-2

Предложенная здесь система регулировки выполнена по схеме стандартного регулятора фазы. Ну это можно сказать, что приблизительно. Вначале у меня были попытки организовать управление вентилятором с помощью не сложной схемы. В которую были включены такие полупроводниковые приборы как, двух электродный тиристор (динисторы) и симметричный тиристор «симистор», но она мне не понравилась. Так как правильного управления скоростью у меня не получилось. Потом стал тщательнее разбираться, в чем причина некорректной работы устройства.

А оказывается все было элементарно. В напольном вентиляторе используется асинхронный двигатель, в принципе это всего лишь навсего две катушки индуктивности. Если вспомнить лекции по физике, то становится ясно, что в катушках индуктивности приложенное напряжение всегда опережает токовую фазу на 90 градусов. Работа симистора происходит в следующей последовательности. На управляющий вывод подается напряжение, причем независимо какой полярности, при превышении мощности сигнала определенного порога — открывается симистор. Удерживается открытое состояние проходящим через него ток нагрузки. Поэтому для нормальной регулировки, необходимо было управляющую фазу сдвинуть на 90 градусов относительно входящего напряжения и тогда получится плавная регулировка.

Для меня легче всего это было сконструировать на микросхеме PIC10F222, которая является недорогим, высокопроизводительным, 8-битным микроконтроллером, причем изготовлен он совершено на статической основе флэш-CMOS.

Кстати, устройство для программирования микроконтроллеров (программатор) вполне можно изготовить по схеме показанной ниже:

Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора-3Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора-3

Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора-4Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора-4
Передача данных осуществляется через COM-порт. Напряжение питания схемы получает от источника 5v, которое можно снять с портов USB либо PS/2.

Чтобы изменять количество оборотов вентилятора, в промышленности используются преобразователи частоты. С их помощью можно повышать либо снижать частоту вращения вентилятора. Но ввиду дороговизны такого устройства в бытовых условиях его применение не целесообразно.

Прошивка и печатная плата: Скачать

симисторный и тиристорный, системы индикации и схемы

Принцип действия регулятораПрактически в любом радиоэлектронном устройстве в большинстве случаев присутствует регулировка по мощности. За примерами далеко ходить не надо: это электроплиты, кипятильники, паяльные станции, различные регуляторы вращения двигателей в устройствах.

Способов, по которым можно собрать регулятор напряжения своими руками 220 В, в Сети полно. В большинстве случаев это схемы на симисторах или тиристорах. Тиристор, в отличие от симистора, более распространённый радиоэлемент, и схемы на его основе встречаются гораздо чаще. Разберём разные варианты исполнения, основанные на обоих полупроводниковых элементах.

Регулятор мощности на симисторе

Симистор, по большому счету, - это частный случай тиристора, пропускающий ток в обе стороны, при условии, что он выше тока удержания. Один из его недостатков - это плохая работа на высоких частотах. Поэтому его часто используют в низкочастотных сетях. Для построения регулятора мощности на основе обычной сети 220 В, 50 Гц он вполне подходит.

Регулятор напряжения на симисторе используется в обычных бытовых приборах, где нужна регулировка. Схема регулятора мощности на симисторе выглядит следующим образом.

Схема регулятора мощности на симисторе

  • Пр. 1 - предохранитель (выбирается в зависимости от требуемой мощности).
  • R3 - токоограничительный резистор - служит для того чтобы при нулевом сопротивлении потенциометра остальные элементы не выгорели.
  • R2 - потенциометр, подстроечный резистор, которым и осуществляется регулировка.
  • C1 - основной конденсатор, заряд которого до определённого уровня отпирает динистор, вместе с R2 и R3 образует RC-цепь
  • VD3 - динистор, открытие которого управляет симистором.
  • VD4 - симистор - главный элемент, производящий коммутацию и, соответственно, регулировку.

Как работает регуляторОсновная работа возложена на динистор и симистор. Сетевое напряжение подаётся на RC-цепочку, в которой установлен потенциометр, им в итоге и регулируется мощность. Производя регулировку сопротивления, мы меняем время зарядки конденсатора и тем самым порог включения динистора, который, в свою очередь, включает симистор. Демпферная RC-цепь, подключённая параллельно симистору, служит для сглаживания помех на выходе, а также при реактивной нагрузке (двигатель или индуктивность) предохраняет симистор от скачков высокого обратного напряжения.

Симистор включается, когда ток, проходящий через динистор, превышает ток удержания (справочный параметр). Отключается, соответственно, когда ток становится меньше тока удержания. Проводимость в обе стороны позволяет настроить более плавную регулировку, чем это возможно, например, на одном тиристоре, при этом используется минимум элементов.

Осциллограмма регулировки мощности представлена ниже. Из неё видно, что после включения симистора оставшаяся полуволна поступает на нагрузку и при достижении 0, когда ток удержания уменьшается до такой степени, что симистор отключается. Во втором «отрицательном» полупериоде происходит тот же процесс, т. к. симистор обладает проводимостью в обе стороны.

Как регулируется выходная мощность в регуляторах

Напряжение на тиристоре

Для начала разберёмся, чем отличается тиристор от симистора. Тиристор содержит в себе 3 p-n перехода, а симистор - 5 p-n переходов. Не углубляясь в детали, если говорить простым языком, симистор обладает проводимостью в обоих направлениях, а тиристор - только в одном. Графические обозначения элементов показаны на рисунке. Из графики это хорошо видно.

Схемное обозначение тиристора, симистора и динистора

Принцип работы абсолютно такой же. На чём и построена регулировка по мощности в любой схеме. Рассмотрим несколько схем регулятора на тиристорах. Первая простейшая схема, которая в основе повторяет схему на симисторе, описанную выше. Вторая и третья - с применением логики, схемы, которые более качественно гасят помехи, создаваемые в сети переключением тиристоров.

Простая схема

Простая схема фазового регулирования на тиристоре представлена ниже.

Простейшая схема регулятора мощности на тиристоре

Единственное её отличие от схемы на симисторе - это то, что регулировка происходит только положительной полуволны сетевого напряжения. Времязадающая RC-цепь путём регулирования величины сопротивления потенциометра регулирует величину отпирания, тем самым задавая выходную мощность, поступающую на нагрузку. На осциллограмме это выглядит следующим образом.

Как регулируется выходная мощность в регуляторах

Из осциллограммы видно, что регулировка мощности идёт путём ограничения напряжения поступающего на нагрузку. Образно говоря, регулировка заключается в ограничении поступления сетевого напряжения на выход. Регулируя время заряда конденсатора путём изменения переменного сопротивления (потенциометра). Чем выше сопротивление, тем дольше происходит заряд конденсатора и тем меньше мощности будет передано на нагрузку. Физика процесса подробно описана в предыдущей схеме. В этом случае она ничем особым не отличается.

С генератором на основе логики

Второй вариант более сложный. В связи с тем, что процессы коммутации на тиристорах вызывают большие помехи в сети, это плохо влияет на элементы, установленные на нагрузке. Особенно если на нагрузке находится сложный прибор с тонкими настройками и большим количеством микросхем.

Регулятор мощности на тиристоре с мягкой регулировкой

Такая реализация тиристорного регулятора мощности своими руками подойдёт для активных нагрузок, например, паяльник или любые устройства нагрева. На входе стоит выпрямительный мост, поэтому обе волны сетевого напряжения будут положительными. Обратите внимание, что при такой схеме для питания микросхем понадобиться дополнительный источник постоянного напряжения +9 В. Осциллограмма из-за наличия выпрямительного моста будет выглядеть следующим образом.

Осциллограмма при наличии выпрямительного моста

Обе полуволны теперь будут положительными из-за влияния выпрямительного моста. Если для реактивных нагрузок (двигатели и другие индуктивные нагрузки) наличие разно полярных сигналов предпочтительно, то для активных - положительное значение мощности крайне важно. Отключение тиристора происходит также при приближении полуволны к нулю ток удержания подаёт до определённого значения и тиристор запирается.

На основе транзистора КТ117

Наличие дополнительного источника постоянного напряжение может вызвать затруднения, если его нет, и вовсе придётся городить дополнительную схему. Если дополнительного источника у вас нет, то можно воспользоваться следующей схемой, в ней генератор сигналов на управляющий вывод тиристора собран на обычном транзисторе. Есть схемы на основе генераторов, построенных на комплементарных парах, но они более сложные, и здесь мы их рассматривать не будем.

Регулятор мощности с генератором на КТ117

В данной схеме генератор построен на двухбазовом транзисторе КТ117, который при таком применении будет генерировать управляющие импульсы с периодичностью, задаваемой подстроечным резистором R6. На схеме ещё реализована система индикации на базе светодиода HL1.

  • VD1-VD4 - диодный мост, выпрямляющий обе полуволны и позволяющий выполнять более плавную регулировку мощности.
  • EL1 - лампа накаливания - представлена вроде нагрузки, но может быть любой другой прибор.
  • FU1 - предохранитель, в этом случае стоит на 10 А.
  • R3, R4 - токоограничительные резисторы - нужны, чтобы не сжечь схему управления.
  • VD5, VD6 - стабилитроны - выполняют роль стабилизации напряжения определённого уровня на эмиттере транзистора.
  • VT1 - транзистор КТ117 - установлен должен быть именно с таким расположение базы №1 и базы №2, иначе схема будет не работоспособна.
  • R6 - подстроечный резистор, определяющий момент, когда поступает импульс на управляющий вывод тиристора.
  • VS1 - тиристор - элемент, обеспечивающий коммутацию.
  • С2 - времязадающий конденсатор, определяющий период появления управляющего сигнала.

Остальные элементы играют незначительную роль и в основном служат для токоограничения и сглаживания импульсов. HL1 обеспечивает индикацию и сигнализирует только о том, что прибор подключён к сети и находится под напряжением.

Симисторный регулятор мощности с микроконтроллерным управлением / Хабр
Однажды для одного небольшого домашнего проекта мне потребовался регулятор мощности, пригодный для регулировки скорости вращения электромотора переменного тока. В качестве основы использовалась вот такая плата на базе микроконтроллера STM32F103RBT6. Плата была выбрана как имеющая честный RS232 интерфейс и имеющая при этом минимум дополнительных компонентов. На плате отсутствует слот под литиевую батарейку для питания часов, но приживить его — дело пятнадцати минут.

Итак, начнём с теории. Все знакомы с так называемой широтно-импульсной модуляцией, позволяющей управлять током в (или, что реже, напряжением на) нагрузке с максимальным КПД. Лишняя мощность в таком случае просто не будет потребляться, вместо того, чтобы рассеиваться в виде тепла, как при линейном регулировании, представляющем собой не более чем усложнённый вариант реостата. Однако, по ряду причин такое управление, будучи выполненным «в лоб», не всегда подходит для переменного тока. Одна из них — бо́льшая схемотехническая сложность, поскольку требуется диодный мост для питания силовой части на MOSFET или IGBT транзисторах. Этих недостатков лишено симисторное управление, представляющее собой модификацию ШИМ.

Симистор (TRIAC в англоязычной литературе) — это полупроводниковый прибор, модификация тиристора, предназначенный для работы в качестве ключа, то есть он может быть либо открыт, либо закрыт и не имеет линейного режима работы. Основное отличие от тиристора — двусторонняя проводимость в открытом состоянии и (с некоторыми оговорками) независимость от полярности тока (тиристоры и симисторы управляются током, как и биполярные транзисторы) через управляющий электрод. Это позволяет легко использовать симистор в цепях переменного тока. Вторая особенность, общая с тиристорами, — это свойство сохранять проводимость при исчезновении управляющего тока. Закрывается симистор при отключении тока между основными электродами, то есть, когда переменный ток переходит через ноль. Побочным эффектом этого является уменьшение помех при отключении. Таким образом, для открывания симистора нам достаточно подать на управляющий электрод открывающий импульс небольшой, порядка десятков микросекунд, длительности, а закроется он сам в конце полупериода переменного тока.

Симисторное управление учитывает вышеперечисленные свойства этого прибора и заключается в отпирании симистора на каждом полупериоде переменного тока с постоянной задержкой относительно точки перехода через ноль. Таким образом, от каждого полупериода отрезается «ломтик». Заштрихованная на рисунке часть — результат этой процедуры. Таким образом, на выходе вместо синусоиды мы будем иметь что-то, в известной степени напоминающее пилу:

Теперь наша задача — вовремя отпирать симистор. Эту задачу мы возложим на микроконтроллер. Приведённая ниже схема является результатом анализа имеющихся решений а также документации к оптронам. В частности, силовая часть взята из документации на симисторный оптрон производства Texas Instruments. Схема не лишена недостатков, один из которых — мощный проволочный резистор-печка, через который включён оптрон, детектирующий переход через ноль.

Как это работает? Рассмотрим рисунок.

На положительном полупериоде, когда ток через оптрон превышает некоторое пороговое значение, оптрон открывается и напряжение на входе микроконтроллера опускается практически до нуля (кривая «ZC» на рисунке). Когда же ток снова опускается ниже этого значения, на микроконтроллер снова поступает единица. Происходит это в моменты времени, отстоящие на dz от нуля тока. Это dz ощутимо, в моём случае составляет около 0.8 мс, и его необходимо учитывать. Это несложно: мы знаем период T и длительность импульса высокого уровня h, откуда dz = (h — T / 2) / 2. Таким образом, нам необходимо открывать симистор через dz + dP от переднего фронта сигнала с оптрона.

О фазовом сдвиге dP стоит поговорить отдельно. В случае c ШИМ постоянного тока среднее значение тока на выходе будет линейно зависеть от скважности управляющего сигнала. Но это лишь потому, что интеграл от константы даёт линейную зависимость. В нашем случае необходимо отталкиваться от значения интеграла синуса. Решение простого уравнения даёт нам искомую зависимость: для линейного изменения среднего значения тока необходимо менять фазовый сдвиг по закону арккосинуса, для чего достаточно ввести в управляющую программу LUT таблицу.

Всё, о чём я расскажу в дальнейшем, имеет прямое отношение к архитектуре микроконтроллеров серии STM32, в частности, к архитектуре их таймеров. Микроконтроллеры этой серии имеют разное число таймеров, в STM32F103RBT6 их семь, из которых четыре пригодны для захвата и генерации ШИМ. Таймеры можно каскадировать: для каждого таймера одно из внутренних событий (переполнение, сброс, изменение уровня на одном из входных или выходных каналов и т.д.; за подробностями отсылаю вас к документации) можно объявить выходным и направить его на другой таймер, назначив на него определённое действие: старт, стоп, сброс и т.д. Нам потребуются три таймера: один из них, работая в т.н. PWM input режиме, замеряет период входного сигнала и длительность импульса высокого уровня. По окончании измерения, после каждого периода генерируется прерывание. Одновременно с этим запускается связанный с этим событием таймер фазового сдвига, работающий в ждущем режиме. По событию переполнения этого таймера происходит принудительный сброс таймера, генерирующего выходной управляющий сигнал на симистор, таким образом, через каждый полный период переменного тока подстраивается фаза управляющего сигнала. Только первый таймер генерирует прерывание, и задача обработчика сводится к подстройке фазового сдвига (регистр ARR ждущего таймера) и периода ШИМ таймера (также регистр ARR) так, чтобы он всегда был равен половине периода переменного тока. Таким образом, всё управление происходит на аппаратном уровне и влияние программных задержек полностью исключается. Да, это можно было сделать и программно, но грех было не воспользоваться такой возможностью, как каскадируемые таймеры.

Выкладывать на обозрение код всего проекта я не вижу смысла, к тому же, он далёк от завершения. Приведу лишь фрагмент, содержащий описанный выше алгоритм. Он абсолютно независим от прочих частей и легко может быть портирован в другой проект на совместимом микроконтроллере.

И напоследок, видеоролик, показывающий устройство в действии:

Симисторный регулятор мощности | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Простой регулятор мощности для паяльника (лампы) на MAC97A

Простой регулятор мощности до 100Вт можно сделать всего из нескольких деталей. Его можно приспособить для регулирования температуры жала паяльника, яркости настольной лампы, скорости вентилятора и т.п. Регулятор на тиристоре получается по размерам сильно большой и конструктивно имеет недочеты и большую схему. Регулятор мощности на импортном малогабаритном симисторе mac97a (600В; 0,6А) можно коммутировать и более мощные нагрузки, простая схема, плавная регулировка, маленькие габариты.

Немного о принципе работы симистора

Если у тиристора есть анод и катод, то электроды у симистора так охарактеризовать нельзя, потому что каждый электрод является и анодом и катодом одновременно. В отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Как раз простой схемой, характеризующей принцип работы симистора служит наш электронный регулятор мощности.

 

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса.

В данном случае изменяя управляющее напряжение мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника, а также скорость вентилятора.

Принципиальная схема регулятора на симисторе MAC97A6

Описание работы регулятора мощности на симисторе

При каждой полуволне сетевого напряжения конденсатор С заряжается через цепочку сопротивлений R1, R2, когда напряжение на С становится равным напряжению открывания динистора VD1 происходит пробой и разрядка конденсатора через управляющий электрод VS1 .

Динистор DB3 является двунаправленным диодом (триггер-диод), который специально создан для управления симистором или тиристором. В основном своем состоянии динистор DB3 не проводит через себя ток (не считая незначительный ток утечки) до тех пор, пока к нему не будет приложено напряжение пробоя.

В этот момент динистор переходит в режим лавинного пробоя и у него проявляется свойство отрицательного сопротивления. В результате этого на динисторе DB3 происходит падение напряжения в районе 5 вольт, и он начинает пропускать через себя ток, достаточный для открытия симистора или тиристора.

Диаграмма вольт-амперной характеристики (ВАХ) динистора DB3 изображена на рисунке:

Поскольку данный вид полупроводника является симметричным динистором (оба его вывода являются анодами), то нет разницы, как его подключать.

Характеристики динистора DB3

Кому нужно регулировать нагрузку более 100Вт, ниже представлена похожая схема более мощного регулятора на симисторе ВТ136-600.

Принципиальная схема регулятора на симисторе BT136-600

Приведенная схема регулятора мощности на симисторе рассчитана на достаточно большой ток нагрузки.

Если у Вас нет необходимых деталей и платы для сборки регулятора мощности на симисторе MAC97A6, Вы можете купить полный набор для его сборки в нашем магазине.



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ



П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Простой малогабаритный электроскоп своими руками
  • Малогабаритный электроскоп с индикацией знака электро­статического заряда тела.

    Схема предлагаемого прибора непосредственно показывает знак электростатического заряда тела.

    Принципиальная схема прибора проста, она приводится на рисунке ниже. В основе её полевой транзистор КП302 и пояризованное реле. Подробнее…

  • Настольная лампа из CD дисков
  • Простая настольная лампа для работы за компьютером своими руками

    Простую настольную лампу для работы за компьютером или ноутбуком в тёмное время суток можно легко сделать из старых ненужных CD, DVD дисков.

    Работая перед монитором в темноте Ваши глаза напряжены и подвержены сильным нагрузкам, поэтому необходимо иметь подсветку рабочего места, особенно клавиатуры. Подробнее…

  • Начинающим радиомастерам об электрическом токе
  • Любой автолюбитель знает, что нельзя сесть за руль, не зная, как запустить двигатель и для чего служат педали, рычаги, кнопки. Сначала нужно познакомиться с назначением каждого органа  управления, изучить устройство автомобиля, хотя бы в общих чертах, а потом уже ездить пытаться на нём проехать. И только со временем, обретая определённые навыки можно отнести себя к профессиональному водителю. Подробнее…


Популярность: 91 511 просм.

Cимисторные регуляторы скорости двигателей

%PDF-1.5 % 2 0 obj > endobj 4 0 obj > stream PScript5.dll Version 5.2.2 2019-03-31T19:03:05+03:00 2019-03-31T19:04:22+03:00 application/pdf

  • Cимисторные регуляторы скорости двигателей
  • ООО ПК "ЭФФЕКТВЕНТ"
  • Симисторные регуляторы
  • Acrobat Distiller 11.0 (Windows) uuid:8128859e-d66a-4e63-9e2d-cf5c4b5a5bc4 uuid:3300c277-b975-48d4-aa9f-c8ff71508c2e www.effv.ru endstream endobj 12 0 obj > stream HTMo11E(h,@{H6 ȁ;fDPgyn:k$%e3H~e~֠"5KÈ&3l퀕b0׍]

    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.
    Симисторный регулятор мощности Симисторный регулятор мощности
    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.
    Симисторный регулятор мощности Симисторный регулятор мощности
    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.

    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.
    Симисторный регулятор мощности
    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

    Рис.4

    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),

    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.
    Симисторный регулятор мощности
    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.

     

    Что такое TRIAC: коммутационная схема и ее применение

    Силовые электронные переключатели, такие как BJT, SCR, IGBT, MOSFET и TRIAC, являются очень важными компонентами, когда речь идет о коммутационных цепях, таких как DC-DC преобразователи , Motor Speed ​​Controllers , Драйверы двигателей , и частотные контроллеры и т. Д. Каждое устройство обладает своим уникальным свойством и, следовательно, имеет свои специфические приложения. В этом уроке мы узнаем о TRIAC , который является двунаправленным устройством, что означает, что он может работать в обоих направлениях.Благодаря этому свойству TRIAC используется исключительно там, где используется синусоидальный источник переменного тока.

    Введение в TRIAC

    Термин TRIAC означает TRI ода для A постоянных C urrent. Это трехполюсное коммутационное устройство, аналогичное SCR (тиристору), но оно может проводить как в направлении, так как оно построено путем объединения двух SCR в антипараллельном состоянии. Символ и вывод TRIAC показаны ниже.

    TRIAC Pinout

    Поскольку TRIAC является двунаправленным устройством, ток может протекать либо от MT1 к MT2, либо от MT2 к MT1 при срабатывании терминала затвора. Для TRIAC это напряжение запуска, которое должно быть приложено к клемме затвора, может быть положительным или отрицательным по отношению к клемме MT2. Таким образом, это помещает TRIAC в четыре рабочих режима , как указано ниже

    • положительное напряжение на MT2 и положительный импульс на затвор (квадрант 1)
    • положительное напряжение на MT2 и отрицательный импульс на затвор (квадрант 2)
    • Отрицательное напряжение на МТ2 и положительный импульс на затвор (Квадрант 3)
    • Отрицательное напряжение на МТ2 и отрицательный импульс на затвор (квадрант 4)

    V-I Характеристики TRIAC

    На следующем рисунке показано состояние TRIAC в каждом квадранте.

    V-I Characteristics of TRIAC

    Характеристики включения и выключения TRIAC можно понять, посмотрев на график характеристик VI для TRIAC, который также показан на рисунке выше. Поскольку TRIAC является просто комбинацией двух SCR в антипараллельном направлении, график характеристик V-I выглядит аналогично графику SCR. Как вы можете видеть, TRIAC в основном работает в 1 -м квадранте и 3 -м квадранте .

    Характеристики включения

    Для включения TRIAC положительное или отрицательное напряжение / импульс затвора должны подаваться на вывод затвора TRIAC.Когда сработал один из двух SCR внутри, TRIAC начинает проводить на основе полярности клемм MT1 и MT2. Если MT2 положительный, а MT1 отрицательный, первый SCR проводит, а если терминал MT2 отрицательный, а MT1 положительный, то второй SCR проводит. Таким образом, один из SCR всегда остается включенным, что делает TRIAC идеальным для приложений переменного тока.

    Минимальное напряжение, которое должно быть приложено к выводу затвора для включения TRIAC, называется , пороговое напряжение затвора (V GT ) , а результирующий ток через вывод затвора называется , пороговый ток затвора (I GT ). После того, как это напряжение подано на вывод затвора, TRIAC смещается в прямом направлении и начинает проводить, время, необходимое TRIAC для перехода из выключенного состояния во включенное состояние, называется временем включения (t на ).

    Так же, как и SCR, TRIAC после включения будет оставаться включенным, пока он не будет коммутирован. Но для этого условия ток нагрузки через TRIAC должен быть больше или равен тока фиксации (I L ) TRIAC. Таким образом, чтобы сделать вывод, что TRIAC останется включенным даже после удаления импульса затвора до тех пор, пока ток нагрузки превышает значение тока фиксации.

    Аналогично току фиксации, существует другое важное значение тока, называемое током удержания. Минимальное значение тока для поддержания TRIAC в режиме прямой проводимости называется удерживающим током (I H ). TRIAC войдет в режим непрерывной проводимости только после прохождения через ток удержания и ток фиксации, как показано на графике выше. Также значение тока фиксации любого TRIAC всегда будет больше, чем значение тока удержания.

    Характеристики отключения

    Процесс отключения TRIAC или любого другого устройства питания называется , коммутация , а схема, связанная с ним для выполнения задачи, называется коммутационной схемой. Наиболее распространенный метод, используемый для отключения TRIAC, заключается в уменьшении тока нагрузки через TRIAC до тех пор, пока он не достигнет значения удерживающего тока (I H ). Этот тип коммутации называется принудительной коммутацией в цепях постоянного тока.Мы узнаем больше о том, как TRIAC включен и выключен через его прикладные схемы.

    Приложения TRIAC

    TRIAC очень часто используется в местах, где, например, необходимо управлять мощностью переменного тока, он используется в регуляторах скорости потолочных вентиляторов, цепях диммера лампы переменного тока и т. Д. Давайте рассмотрим простую схему переключения TRIAC, чтобы понять, как она работает на практике. ,

    Simple TRIAC Switching Circuit Diagram

    Здесь мы использовали TRIAC для включения и выключения нагрузки переменного тока с помощью кнопки .Затем сетевой источник питания подключается к маленькой лампочке через TRIAC, как показано выше. Когда переключатель замкнут, фазное напряжение подается на вывод затвора TRIAC через резистор R1. Если это напряжение затвора выше порогового напряжения затвора, то через вывод затвора протекает ток, который будет больше порогового тока затвора.

    При этом условии TRIAC входит в прямое смещение, и ток нагрузки будет течь через лампочку. Если нагрузки потребляют достаточный ток, TRIAC входит в состояние фиксации.Но так как это источник переменного тока, напряжение будет достигать нуля для каждого полупериода, и, таким образом, ток также мгновенно достигнет нуля. Следовательно, фиксация в этой цепи невозможна, и TRIAC отключится, как только будет открыт переключатель, и здесь не требуется коммутационная схема. Этот тип коммутации TRIAC называется естественной коммутацией . Теперь давайте построим эту схему на макете, используя BT136 TRIAC , и проверим, как он работает.

    При работе с источниками питания переменного тока требуется повышенная осторожность, рабочее напряжение понижается в целях безопасности. Стандартное напряжение переменного тока 230 В 50 Гц (в Индии) понижается до 12 В 50 Гц с использованием трансформатора.Маленькая лампочка подключена как нагрузка. Экспериментальная установка выглядит следующим образом, когда завершена.

    Simple TRIAC Switching Circuit Hardware

    При нажатии кнопки на штырь затвора поступает напряжение затвора, и, таким образом, TRIAC включается. Лампа будет светиться, пока нажата кнопка. Как только кнопка отпущена, TRIAC будет в заблокированном состоянии, но поскольку входное напряжение равно переменному току, хотя TRIAC опустится ниже удерживающего тока и, таким образом, TRIAC отключится, полная работа также может быть найдена в . видео, данное в конце этого урока.

    TRIAC управление с использованием микроконтроллеров

    Когда TRIAC используются в качестве диммеров или для управления фазой, импульс затвора, который подается на вывод затвора, должен контролироваться с помощью микроконтроллера. В этом случае штифт также будет изолирован с помощью оптопары. Схема для того же самого показана ниже.

    Circuit Diagram for TRIAC Control using Microcontrollers

    Для управления TRIAC с использованием сигнала 5 В / 3,3 В мы будем использовать оптопару , такую ​​как MOC3021 , в которой есть TRIAC.Этот TRIAC может быть вызван 5 В / 3,3 В через светоизлучающий диод. Обычно сигнал ШИМ подается на 1 вывод MOC3021, и частота и рабочий цикл сигнала ШИМ будут изменяться для получения желаемого выхода. Этот тип схемы обычно используется для регулировки яркости лампы или скорости двигателя.

    Влияние скорости - схемы демпфирования

    Все TRIAC страдают от проблемы, которая называется Rate Effect. То есть, когда клемма MT1 подвергается резкому увеличению напряжения из-за шума переключения или переходных процессов или скачков напряжения, TRIAC пропускает его как сигнал переключения и автоматически включается.Это связано с внутренней емкостью, присутствующей между клеммами MT1 и MT2.

    Самый простой способ решить эту проблему - использовать схему Snubber. В вышеупомянутой схеме резистор R2 (50R) и конденсатор C1 (10 нФ) вместе образуют RC-сеть, которая действует как цепь демпфирования. Любые пиковые напряжения, подаваемые на MT1, будут отслеживаться этой RC-сетью.

    Эффект люфта

    Другая распространенная проблема, с которой столкнутся дизайнеры при использовании TRIAC, - это эффект обратной реакции.Эта проблема возникает, когда потенциометр используется для управления напряжением затвора TRIAC. Когда POT повернут к минимальному значению, напряжение не будет прикладываться к выводу затвора, и, таким образом, нагрузка будет отключена. Но когда POT повернут на максимальное значение, TRIAC не включится из-за эффекта емкости между выводами MT1 и MT2, этот конденсатор должен найти путь для разряда, иначе он не позволит включить TRIAC o. Этот эффект называется эффектом обратной реакции. Эта проблема может быть устранена простым введением резистора последовательно с переключающей схемой, чтобы обеспечить путь для разряда конденсатора.

    Радиочастотные помехи (RFI) и TRIACs

    Коммутационные цепи

    TRIAC более подвержены радиочастотным помехам (EFI), потому что, когда нагрузка включена, ток внезапно возрастает с 0A до максимального значения, создавая тем самым импульс электрических импульсов, который вызывает радиочастотный интерфейс. Чем больше ток нагрузки, тем хуже будут помехи. Использование схем подавления, таких как подавитель LC, решит эту проблему.

    TRIAC - ограничения

    Когда требуется переключать сигналы переменного тока в обоих направлениях, очевидно, что TRIAC будет первым выбором, поскольку он является единственным двунаправленным электронным силовым электронным переключателем.Он действует так же, как два SCR, подключенных друг к другу, а также имеет одинаковые свойства. Хотя при проектировании цепей с использованием TRIAC необходимо учитывать следующие ограничения

    • TRIAC имеет две структуры SCR внутри, одна проводит в положительной половине, а другая в отрицательной половине. Но они не запускаются симметрично, вызывая разницу в положительном и отрицательном полупериоде выхода
    • Кроме того, поскольку переключение не является симметричным, это приводит к высоким уровням гармоник, которые вызывают шум в цепи.
    • Эта проблема гармоник также приведет к электромагнитным помехам (EMI)
    • При использовании индуктивных нагрузок существует большой риск протекания пускового тока к источнику, поэтому следует убедиться, что TRIAC полностью отключен и индуктивная нагрузка безопасно разряжена по альтернативному пути

    ,
    диммер / регулятор скорости двигателя переменного тока с использованием TRIAC

    Если вы хотите контролировать уровень освещенности помещения или если вы хотите контролировать скорость сверла или вентилятора (устройства, использующие электродвигатели переменного тока), то вам нужна схема регулятора скорости двигателя с диммером / переменным током . ,

    Многие из этих регулирующих цепей питания имеют точки активации и точки деактивации, которые не совпадают. Это явление называется «гистерезис» и часто встречается в TRIAC и других электронных компонентах.

    Как работает регулятор скорости диммера / двигателя переменного тока?

    Резистор R3 и конденсатор C3 используются для фильтрации переходных процессов высокого напряжения, которые могут появиться в цепи. Потенциометр P и конденсатор C2 являются элементами, необходимыми для запуска симистора. (с использованием контроля фазы)

    Dimmer / AC motor speed controller

    Симистор управляет подачей переменного тока в нагрузку, переключаясь между состоянием проводимости и отключенным состоянием, во время положительного и отрицательного полупериодов электропитания (110/220 В переменного тока, поступающего от электрической розетки нашего дома). ,

    Следует пояснить, что конденсатор в цепи переменного тока имеет противофазное напряжение относительно исходного сигнала. На следующем рисунке показаны моменты срабатывания TRIAC (маленькие красные треугольники) и форма волны напряжения, которая достигает нагрузки.

    Phase control waveforms using a TRIAC

    Майкл Шмид [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons

    Фазоинформационные сигналы с использованием TRIAC

    Перемещая ручку потенциометра, мы можем контролировать количество тока, протекающего к нагрузке, и, следовательно, электрическую мощность, рассеиваемую в ней.Для коррекции гистерезиса TRIAC используются резисторы R1 и R2 и конденсатор C1.

    BT137 TRIAC PinOut

    BT137 TRIAC (триод для переменного тока)

    Список компонентов схемы для регулятора скорости двигателя диммера / двигателя переменного тока

    • 2 47К резисторов (R1, R2)
    • 1 100 Ом резистор (R3)
    • 1 Потенциометр 100К (P)
    • 3 0,1 мкФ конденсаторы (мкФ = микрофарады) (C1, C2, C3)
    • 1 BT137 TRIAC (T) (зависит от нагрузки, 2 А для обычных применений, таких как диммер)
    • 1 часто используемая вилка (110/220 Вольт)
    ,
    3-фазная схема регулятора скорости асинхронного двигателя

    В этом посте мы обсудим создание простой 3-фазной схемы регулятора скорости асинхронного двигателя, которая также может применяться для однофазного асинхронного двигателя или буквально для любого типа двигателя переменного тока.

    Когда речь идет об управлении скоростью асинхронных двигателей, обычно используются матричные преобразователи, включающие множество сложных ступеней, таких как LC-фильтры, двунаправленные матрицы переключателей (с использованием IGBT) и т. Д.

    Все это используется для достижения в конечном итоге прерывистый сигнал переменного тока, рабочий цикл которого можно регулировать с помощью сложной схемы микроконтроллера, что в итоге обеспечивает необходимый контроль скорости двигателя.

    Однако мы можем поэкспериментировать и попытаться осуществить управление скоростью трехфазного асинхронного двигателя с помощью гораздо более простой концепции, используя усовершенствованные ИС оптопары с детектором пересечения нуля, силовой триак и схему ШИМ.

    Использование детектора пересечения нулевого уровня Opto Coupler

    Благодаря серии оптопар MOC, которые сделали цепи управления симистором чрезвычайно безопасными и простыми в настройке, а также обеспечивают беспроблемную интеграцию ШИМ для предполагаемых органов управления.

    В одном из моих предыдущих постов я рассмотрел простую схему контроллера двигателя с плавным пуском ШИМ, в которой реализована микросхема MOC3063 для обеспечения эффективного плавного пуска на подключенном двигателе.

    Здесь мы также используем идентичный метод для применения предложенной схемы регулятора скорости 3-фазного асинхронного двигателя. На следующем рисунке показано, как это можно сделать:

    На рисунке мы видим три идентичных ступени оптопары MOC, сконфигурированных в их стандартном триаке режим регулятора, а входная сторона интегрирована с простой схемой ШИМ IC 555.

    3 цепи MOC сконфигурированы для обработки 3-фазного входа переменного тока и подачи его на подключенный асинхронный двигатель.

    ШИМ-вход на изолированной светодиодной стороне управления opto определяет коэффициент прерывания 3-фазного входа переменного тока, который обрабатывается MOC ICS.

    Использование ШИМ-контроллера IC 555 (переключение при нулевом напряжении)

    Это означает, что, регулируя ШИМ-регулятор, связанный с ИС 555, можно эффективно контролировать скорость асинхронного двигателя.

    Выход на своем выводе № 3 имеет изменяющийся рабочий цикл, который, в свою очередь, соответственно переключает выходные триаки, что приводит либо к увеличению среднеквадратичного значения переменного тока, либо к его уменьшению.

    Увеличение среднеквадратичного значения с помощью более широких ШИМ позволяет получить более высокую скорость вращения двигателя, в то время как снижение среднеквадратичного значения переменного тока с помощью более узких ШИМ дает противоположный эффект, то есть пропорционально замедляет двигатель.

    Вышеуказанные функции реализованы с большой точностью и безопасностью, поскольку микросхемы имеют множество внутренних сложных функций, специально предназначенных для управления симисторами и большими индуктивными нагрузками, такими как асинхронные двигатели, соленоиды, клапаны, контакторы, твердотельные реле и т. Д.

    Микросхема также обеспечивает идеально изолированную операцию для ступени постоянного тока, что позволяет пользователю выполнять регулировки без страха поражения электрическим током.

    Этот принцип также можно эффективно использовать для управления скоростью вращения однофазного двигателя, используя одну микросхему MOC вместо 3.

    Конструкция фактически основана на теории пропорционального по времени привода симистора. Верхняя схема ШИМ IC555 может быть отрегулирована для создания рабочего цикла 50% при значительно более высокой частоте, в то время как нижняя схема ШИМ может использоваться для реализации операции управления скоростью асинхронного двигателя посредством регулировок соответствующего блока.

    Рекомендуется, чтобы эта микросхема 555 имела относительно более низкую частоту, чем верхняя цепь микросхемы 555. Это можно сделать, увеличив конденсатор с выводом № 6/2 до 100 нФ.

    ПРИМЕЧАНИЕ. ДОБАВЛЕНИЕ ПОДХОДЯЩИХ ИНДУКТОРОВ В СЕРИИ С ФАЗОВЫМИ ПРОВОДАМИ МОЖЕТ КРАТКО УЛУЧШИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ.

    Лист данных для MOC3061

    Предполагаемое управление осциллограммой и фазой с использованием вышеуказанной концепции:

    Описанный выше способ управления 3-фазным асинхронным двигателем на самом деле довольно грубый, поскольку он не имеет управления по напряжению / частоте .

    Он просто включает / выключает сеть с разными скоростями, чтобы вырабатывать среднюю мощность двигателя и управлять скоростью, изменяя это среднее значение переменного тока для двигателя.

    Представьте, если вы включаете / выключаете двигатель вручную 40 раз или 50 раз в минуту. Это может привести к замедлению вашего двигателя до некоторого относительного среднего значения, но при этом он будет непрерывно двигаться. Вышеуказанный принцип работает аналогичным образом.

    Более технический подход заключается в разработке схемы, которая обеспечивает надлежащий контроль соотношения В / Гц и автоматически регулирует его в зависимости от скорости скольжения или любых колебаний напряжения.

    Для этого мы в основном используем следующие этапы:

    1. Цепь драйвера IGBT H-моста или полного моста
    2. 3-фазная ступень генератора для питания полной мостовой схемы
    3. В / Гц ШИМ-процессор

    с использованием полного моста Цепь управления IGBT

    Если процедуры настройки вышеупомянутой конструкции на основе симистора кажутся вам утомительными, можно попробовать следующее полное управление скоростью асинхронного двигателя на основе ШИМ:

    В схеме, показанной на рисунке выше, используется один полный чип -бриджный драйвер IC IRS2330 (последняя версия 6EDL04I06NT), который имеет все встроенные функции для обеспечения безопасной и безупречной работы трехфазного двигателя.

    Микросхеме требуется только синхронизированный 3-фазный логический вход на его выводах HIN / LIN для генерации требуемого 3-фазного осциллирующего выхода, который, в конечном итоге, используется для работы полной мостовой IGBT-сети и подключенного 3-фазного двигателя.

    ШИМ-контроль с регулировкой скорости реализован с помощью 3 отдельных полумостовых драйверов NPN / PNP-драйверов, управляемых SPWM-питанием от генератора ШИМ IC 555, как видно из наших предыдущих разработок. Этот уровень ШИМ может в конечном итоге использоваться для управления скоростью асинхронного двигателя.

    Прежде чем мы изучим метод управления фактической скоростью для асинхронного двигателя, давайте сначала разберемся, как можно достичь автоматического управления частотой / Гц с помощью нескольких цепей IC 555, как описано ниже.

    Цепь автоматического ШИМ-процессора В / Гц (Замкнутый контур)

    В приведенных выше разделах мы изучили конструкции, которые помогут асинхронному двигателю двигаться со скоростью, указанной производителем, но он не будет регулироваться в соответствии с постоянным отношением В / Гц, если не будет выполнен следующий ШИМ Процессор интегрирован с входной подачей ШИМ H-Bridge.

    Приведенная выше схема представляет собой простой генератор ШИМ, использующий пару IC 555. IC1 генерирует частоту ШИМ, которая преобразуется в треугольные волны на выводе № 6 IC2 с помощью R4 / C3.

    Эти треугольные волны сравниваются с синусоидальной пульсацией на выводе 5 IC2. Эти выборочные пульсации получают путем выпрямления 3-фазной сети переменного тока в пульсации 12 В переменного тока и подают на вывод № 5 IC2 для необходимой обработки.

    Сравнивая форму волны, генерируется SPWM с соответствующими размерами на выводе 3 IC2, который становится ведущим ШИМ для сети H-моста.

    Как работает схема В / Гц

    Когда питание включено, конденсатор на выводе 5 начинается с подачи нулевого напряжения на вывод № 5, что вызывает наименьшее значение SPWM для цепи H-моста, что, в свою очередь, позволяет асинхронный двигатель для запуска с медленным постепенным плавным пуском.

    Когда этот конденсатор заряжается, потенциал на выводе 5 увеличивается, что пропорционально увеличивает SPWM и позволяет двигателю постепенно набирать скорость.

    Мы также можем видеть цепь обратной связи тахометра, которая также интегрирована с выводом № 5 IC2.

    Этот тахометр контролирует скорость вращения ротора или скольжения и генерирует дополнительное напряжение на выводе № 5 IC2.

    Теперь, когда скорость двигателя увеличивается, скорость скольжения пытается синхронизироваться с частотой статора, и в процессе она начинает набирать скорость.

    Это увеличение индукционного скольжения пропорционально увеличивает напряжение тахометра, что, в свою очередь, приводит к тому, что IC2 увеличивает выход SPWM, что, в свою очередь, еще больше увеличивает скорость двигателя.

    Приведенная выше настройка пытается поддерживать отношение В / Гц на достаточно постоянном уровне до тех пор, пока, наконец, SPWM от IC2 не сможет увеличиваться дальше.

    В этот момент скорость скольжения и скорость статора приобретают устойчивое состояние, и это поддерживается до тех пор, пока входное напряжение или скорость скольжения (из-за нагрузки) не изменятся. В случае их изменения схема процессора V / Hz снова вступает в действие и начинает регулировать соотношение для поддержания оптимального отклика скорости асинхронного двигателя.

    Тахометр

    Схема тахометра также может быть дешево построена с использованием следующей простой схемы и интегрирована с описанными выше этапами схемы:

    Как реализовать управление скоростью

    В приведенных выше параграфах мы понимали процесс автоматического регулирования, который может Это достигается за счет интеграции обратной связи тахометра с цепью контроллера SPWM с автоматическим регулированием.

    Теперь давайте узнаем, как можно управлять скоростью асинхронного двигателя, изменяя частоту, что в конечном итоге приведет к падению SPWM и поддержанию правильного соотношения В / Гц.

    Следующая диаграмма поясняет стадию управления скоростью:

    Здесь мы видим схему трехфазного генератора, использующую IC 4035, частоту фазового сдвига которой можно изменять, изменяя тактовый вход на его выводе № 6.

    3-фазные сигналы подаются через вентили 4049 IC для создания необходимых каналов HIN, LIN для сети драйверов полного моста.

    Это означает, что, соответствующим образом изменяя тактовую частоту IC 4035, мы можем эффективно изменить рабочую трехфазную частоту асинхронного двигателя.

    Это реализуется через простую нестабильную схему IC 555, которая подает регулируемую частоту на вывод № 6 IC 4035 и позволяет регулировать частоту с помощью прилагаемой емкости 100 КБ. Конденсатор С необходимо рассчитать так, чтобы диапазон регулируемой частоты соответствовал правильным характеристикам подключенного асинхронного двигателя.

    Когда частота изменяется, эффективная частота асинхронного двигателя также изменяется, что соответственно изменяет скорость двигателя.

    Например, когда частота снижается, вызывает уменьшение скорости двигателя, что, в свою очередь, заставляет выходной сигнал тахометра пропорционально уменьшать напряжение.

    Это пропорциональное уменьшение выходной мощности тахометра вынуждает SPWM сужаться и, таким образом, пропорционально понижает выходное напряжение для двигателя.

    Это действие, в свою очередь, обеспечивает поддержание соотношения В / Гц при управлении индукцией

    .
    Объяснение 3 простых схем контроллера скорости двигателя постоянного тока

    Схема, которая позволяет пользователю линейно управлять скоростью подключенного двигателя путем вращения подключенного потенциометра, называется схемой контроллера скорости двигателя.

    Здесь представлены три простые в создании схемы регулятора скорости для двигателей постоянного тока, одна с использованием MOSFET IRF540, вторая с использованием IC 555 и третья концепция с IC 556 с обработкой крутящего момента.

    Конструкция № 1: Контроллер скорости двигателя постоянного тока на базе Mosfet

    Очень крутая и простая схема регулятора скорости двигателя постоянного тока может быть построена с использованием всего лишь одного Mosfet, резистора и электролизера, как показано ниже:

    Использование BJT Emitter Follower

    Как можно видеть, mosfet настроен как последователь источника или обычный режим стока, чтобы узнать больше об этой конфигурации, вы можете обратиться к этому посту, в котором обсуждается версия BJT, однако принцип работы остается тем же ,

    В приведенной выше конструкции контроллера двигателя постоянного тока регулировка потенциометра создает переменную разность потенциалов на затворе mosfet, а вывод источника mosfet просто следует величине этой разности потенциалов и соответствующим образом регулирует напряжение на двигателе.

    Это означает, что источник всегда будет на 4 или 5 В отставать от напряжения на затворе и изменяться вверх / вниз с этой разницей, представляя переменное напряжение от 2 В до 7 В на двигателе.

    Когда напряжение затвора составляет около 7 В, вывод источника будет подавать минимум 2 В на электродвигатель, вызывая очень медленное вращение на двигателе, и 7 В будет доступно на выводе источника, когда регулировка отклонения создает полные 12 В на затворе Мосфета.

    Здесь мы можем ясно видеть, что вывод источника mosfet, кажется, «следует» за воротами и, следовательно, последователем имени источника.

    Это происходит потому, что разница между затвором и выводом источника Mosfet всегда должна быть около 5 В, чтобы обеспечить оптимальную работу Mosfet.

    В любом случае, приведенная выше конфигурация помогает обеспечить плавное регулирование скорости двигателя, и конструкция может быть построена довольно дешево.

    BJT также может быть использован вместо mosfet, и фактически BJT будет производить более высокий диапазон регулирования от 1 В до 12 В для двигателя.

    Video Demo

    Когда речь идет о равномерном и эффективном управлении скоростью двигателя, контроллер на основе ШИМ становится идеальным вариантом, здесь мы узнаем больше о простой схеме для реализации этой операции.

    Конструкция № 2: ШИМ-управление двигателем постоянного тока с IC 555

    Конструкция простого регулятора скорости двигателя с использованием ШИМ может быть понята следующим образом:
    Изначально, когда цепь запитана, триггерный вывод находится в логическом низком положении, так как Конденсатор С1 не заряжен.

    Вышеуказанные условия инициируют цикл колебаний, в результате чего выходной сигнал меняется на логический высокий.
    Высокая мощность теперь заставляет конденсатор заряжаться через D2.

    При достижении уровня напряжения, составляющего 2/3 от источника питания, вывод № 6 является порогом срабатывания ИС.
    Срабатывает моментный вывод № 6, контакт № 3 и № 7 возвращаются к низкому логическому уровню.

    При низком контакте № 3 С1 снова начинает разряжаться через D1, и когда напряжение на С1 падает ниже уровня, который составляет 1/3 от напряжения питания, контакты № 3 и № 7 снова становятся высокими, вызывая цикл следовать и продолжать повторять.

    Интересно отметить, что C1 имеет два дискретно установленных пути для процесса зарядки и разрядки через диоды D1, D2 и через плечи сопротивления, установленные баком соответственно.

    Это означает, что сумма сопротивлений, с которыми сталкивается С1 при зарядке и разрядке, остается неизменной независимо от того, как установлен горшок, поэтому длина волны выходного импульса всегда остается неизменной.

    Однако, поскольку периоды времени зарядки или разрядки зависят от значения сопротивления, встречающегося на их дорожках, горшок дискретно устанавливает эти периоды времени в соответствии со своими настройками.

    Поскольку периоды времени зарядки и разрядки напрямую связаны с рабочим циклом на выходе, он изменяется в зависимости от регулировки емкости, придавая форму предполагаемым изменяющимся импульсам ШИМ на выходе.

    Средний результат отношения метка / пространство приводит к выходу ШИМ, который, в свою очередь, контролирует частоту вращения двигателя.

    Импульсы ШИМ поступают на затвор мосфета, который реагирует и контролирует ток подключенного двигателя в соответствии с настройкой емкости.

    Текущий уровень через двигатель определяет его скорость и, таким образом, реализует управляющий эффект через горшок.

    Частота выходного сигнала IC может быть рассчитана по формуле:

    F = 1,44 (VR1 * C1)

    Мосфет может быть выбран в соответствии с требованием или током нагрузки.

    Принципиальная схема предлагаемого регулятора скорости двигателя постоянного тока приведена ниже:

    Прототип:

    Доказательство тестирования видео:

    В приведенном выше видеоклипе мы видим, как проектируется на основе IC 555 используется для управления скоростью двигателя постоянного тока.Как вы можете видеть, хотя лампа отлично работает в ответ на ШИМ и меняет свою интенсивность от минимального свечения до максимально низкого, двигатель не работает.

    Первоначально двигатель не реагирует на узкие ШИМ, а начинает работать с рывком после того, как ШИМ настроен на значительно большую ширину импульса.

    Это не означает, что в цепи возникли проблемы, это потому, что якорь двигателя постоянного тока надежно удерживается между парой магнитов. Чтобы начать пуск, якорь должен перепрыгнуть через два полюса магнита, что не может произойти медленным и плавным движением.Это должно начаться с толчка.

    Именно поэтому двигатель изначально требует более высоких настроек для ШИМ, и как только вращение инициируется, якорь получает некоторую кинетическую энергию, и теперь достижение более низкой скорости становится возможным благодаря более узким ШИМ.

    Тем не менее, получить вращение в едва движущемся медленном состоянии может быть невозможно по той же причине, что и описанная выше.

    Я изо всех сил старался улучшить реакцию и добиться как можно более медленного управления ШИМ, внеся несколько изменений в первую диаграмму, как показано ниже:

    Сказав это, двигатель может показать лучший контроль на более медленных уровнях, если двигатель прикреплен или привязан с нагрузкой через шестерни или систему шкивов.

    Это может произойти из-за того, что нагрузка действует как демпфер и помогает обеспечить контролируемое движение при более медленных регулировках скорости.

    Конструкция № 3: Использование IC 556 для улучшенного управления скоростью

    Изменение скорости двигателя постоянного тока может показаться не таким сложным, и вы можете найти множество цепей для этого.

    Однако эти схемы не гарантируют постоянные уровни крутящего момента при более низких скоростях двигателя, что делает работу совершенно неэффективной.

    Кроме того, на очень низких скоростях из-за недостаточного крутящего момента двигатель имеет тенденцию к остановке.

    Другим серьезным недостатком является то, что в этих схемах нет функции реверса двигателя.

    Предлагаемая схема полностью свободна от вышеуказанных недостатков и способна генерировать и поддерживать высокие уровни крутящего момента даже на самых низких возможных скоростях.

    Схема работы

    Прежде чем мы обсудим предлагаемую схему контроллера ШИМ двигателя, мы также хотели бы изучить более простую альтернативу, которая не так эффективна. Тем не менее, его можно считать достаточно хорошим, если нагрузка на двигатель невелика и если скорость не снижена до минимальных уровней.

    На рисунке показано, как можно использовать одну микросхему 556 для управления скоростью подключенного двигателя, мы не будем вдаваться в подробности, единственным существенным недостатком этой конфигурации является то, что крутящий момент прямо пропорционален скорости двигателя ,

    Возвращаясь к предложенной конструкции схемы регулятора скорости с высоким крутящим моментом, здесь мы использовали две ИС 555 вместо одной или, вернее, одну ИС 556, которая содержит две ИС 555 в одной упаковке.

    Принципиальная схема

    Основные функции

    Вкратце, предлагаемый контроллер двигателя постоянного тока имеет следующие интересные особенности:

    Скорость может непрерывно изменяться от нуля до максимума, без остановки.

    На момент никогда не влияют уровни скорости, и он остается постоянным даже при минимальных уровнях скорости.

    Вращение двигателя может быть изменено или изменено в течение доли секунды.

    Скорость является переменной в обоих направлениях вращения двигателя.

    Две 555 ИС назначаются с двумя отдельными функциями. Один из разделов сконфигурирован как нестабильный мультивибратор, генерирующий тактовые импульсы с частотой 100 Гц, который подается на предыдущий раздел 555 внутри упаковки.

    Вышеуказанная частота отвечает за определение частоты ШИМ.

    Транзистор BC 557 используется в качестве источника постоянного тока, который поддерживает заряженный конденсатор на его плече коллектора.

    Это развивает пилообразное напряжение на вышеуказанном конденсаторе, которое сравнивается внутри 556 IC с напряжением образца, приложенным снаружи по указанному выводу.

    Образцовое напряжение, подаваемое извне, может быть получено из простой цепи питания переменного напряжения 0-12В.

    Это переменное напряжение, подаваемое на ИС 556, используется для изменения ШИМ импульсов на выходе и в конечном итоге используется для регулирования скорости подключенного двигателя.

    Переключатель S1 используется для мгновенного изменения направления вращения двигателя, когда это необходимо.

    Перечень деталей

    • R1, R2, R6 = 1K,
    • R3 = 150K,
    • R4, R5 = 150 Ом,
    • R7, R8, R9, R10 = 470 Ом,
    • C1 = 0,1 мкФ,
    • C2, C3 = 0,01 мкФ,
    • C4 = 1 мкФ / 25 ВТ1,
    • T2 = TIP122,
    • T3, T4 = TIP127
    • T5 = BC557,
    • T6, T7 = BC547, 901 D4 = 1N5408,
    • Z1 = 4V7 400 мВт
    • IC1 = 556,
    • S1 = SPDT тумблер

    Приведенная выше схема была основана на следующей схеме привода двигателя, которая была издана давно в электронном журнале Индии Elecktor.

    Управление крутящим моментом двигателя с помощью IC 555

    Первая схема управления двигателем может быть значительно упрощена при использовании переключателя DPDT для операции реверса двигателя и использования транзистора с эмиттерным повторителем для реализации управления скоростью, как показано ниже:

    О Swagatam

    Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
    Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

    admin

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о