Симисторный регулятор скорости – принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками
Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора
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:
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:
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
usilitelstabo.ru
Каталог приборы автоматики для вентиляции Ветникс
%PDF-1.4 % 2 0 obj > endobj 4 0 obj >stream GPL Ghostscript 9.14симисторный регулятор скорости СРМ1 СРМ2 СРМ3 СРМ4 СРМ5 СРМ7 регулятор температуры МРТ220 МРТ380 позиционер ПН ПС Частотный регулятор ATV212 контроллер климат klimat трансформатор блок питания ТП12 ТП202017-07-04T10:07:07+03:002017-05-29T14:23:32+03:00PDF24 Creatoruuid:bf16743a-46bc-11e7-0000-19dfdc9544c0uuid:69c5561b-b001-4065-845a-c0a2ca5a9240application/pdf
߷?tr{|rv]=ߎ^jsKo_돟?O>}gOԗ.|_7$%b|O|’wOOhe*/9Տ~)_?}{O|i{ %^>~/ӝb?Oy’1]>|ziS{}﷿M?}kTz6v=? (F>#zGK/MNwht{O$y4ɧw2o?`=|_Za’ia4 ė.c1h;iO~#ixHsm Ֆp#_?ٸh7{DXZƐIOZ.6Nqs?/Y5c_~c*ݝ^R㗗OFCO^r,W_[A-AYPw}.K̥7_QW/9 W?l|Fo>4{ 5(c:W][BXmTˠke0]jU1ͧ!Us7@kd)}gv;߫|OU%,o\:\%F뿧5h}o’9 3f﹔d%ܣ2?;z?M1{phK||l7ڜF=1}»t2Vǵ.eF%rLaX(:z[GFTl/ߝcc{«tq[)M’%KÕpq» (mE 䛓1[[=g,u+é:L됳!&8KO4ˏW~b2(b\5xaS;4LT Y*shkDJ!,=&`V/?ɘ8D Kޜ^j-0`TKc’ڡwkݴ}h2qW J7}~:_z~YܗN糷?)%]wj%.ùtEHI6%~ƌ Iyh脠kVbbIGI,O ĀQ*N )68hOv+ 9űT[{5{JDk6e~1c!O?ާ㧦_|%%.a
ventiks.ru
симисторный и тиристорный, системы индикации и схемы
Практически 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.
- 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.
Основная 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
tokar.guru
Симисторный регулятор мощности до трёх киловатт своими руками
Такой простой, но в то же время очень эффективный регулятор, сможет собрать практически каждый, кто может держать в руках паяльник и хоть слегка читает схемы. Ну а этот сайт поможет вам осуществить своё желание. Представленный регулятор регулирует мощность очень плавно без бросков и провалов.Схема простого симисторного регулятора
Такой регулятор можно применить в регулировании освещения лампами накаливания, но и светодиодными тоже, если купить диммируемые. Температуру паяльника регулировать — легко. Можно бесступенчато регулировать обогрев, менять скорость вращения электродвигателей с фазным ротором и ещё много где найдётся место такой полезной вещице. Если у вас есть старая электродрель, у которой не регулируются обороты, то применив этот регулятор, вы усовершенствуете такую полезную вещь.
В статье, с помощью фотографий, описания и прилагаемого видео, очень подробно описан весь процесс изготовления, от сбора деталей до испытания готового изделия.
Сразу говорю, что если вы не дружите с соседями, то цепочку C3 — R4 можете не собирать. (Шутка) Она служит для защиты от радиопомех.
Все детали можно купить в Китае на Алиэкспресс. Цены от двух до десяти раз меньше, чем в наших магазинах.
Для изготовления этого устройства понадобится:
- R1 – резистор примерно 20 Ком, мощностью 0,25вт;
- R2 – потенциометр примерно 500 Ком, можно от 300 Ком до 1 Мом, но лучше 470 Ком;
- R3 — резистор примерно 3 Ком, 0, 25 Вт;
- R4- резистор 200-300 Ом, 0, 5 Вт;
- C1 и C2 – конденсаторы 0, 05 МкФ, 400 В;
- C3 – 0, 1 МкФ, 400 В;
- DB3 – динистор, есть в каждой энергосберегающей лампе;
- BT139-600, регулирует ток 18 А или BT138-800, регулирует ток 12 А – симисторы, но можно взять и любые другие, в зависимости от того, какую нагрузку нужно регулировать. Динистор ещё называют диак, симистор – триак.
- Радиатор охлаждения выбирается от величины планируемой мощности регулирования, но чем больше, тем лучше. Без радиатора можно регулировать не более 300 ватт.
- Клеммные колодки можно поставить любые;
- Макетную плату применять по вашему желанию, лишь бы всё вошло.
- Ну и без прибора, как без рук. А вот припой применять лучше наш. Он хоть и дороже, но намного лучше. Хорошего припоя Китайского не видел.
Приступаем к сборке регулятора
Сначала нужно продумать расстановку деталей так, чтобы ставить как можно меньше перемычек и меньше паять, затем очень внимательно проверяем соответствие со схемой, а потом все соединения запаиваем.
Убедившись, что ошибок нет и поместив изделие в пластиковый корпус, можно опробовать, подключив к сети.
Будьте очень внимательны при испытании. Все детали схемы находятся под прямым напряжением сети 220 вольт и прикосновение к ним, является очень опасным.
Если сборка вами проведена правильно, то всё должно заработать сразу. Устройство в регулировке и наладке не нуждается.
Испытание регулятора мощности
sdelaysam-svoimirukami.ru
Симисторные регуляторы мощности своими руками
Полупроводниковый прибор, имеющий 5 p-n переходов и способный пропускать ток в прямом и обратном направлениях, называется симистором. Из-за неспособности работы на высоких частотах переменного тока, высокой чувствительности к электромагнитным помехам и значительного тепловыделения при коммутации больших нагрузок, в настоящее время широкого применения в мощных промышленных установках они не имеют.
Там их с успехом заменяют схемы на тиристорах и IGBT-транзисторах. Но компактные размеры прибора и его долговечность в сочетании с невысокой стоимостью и простотой схемы управления позволили найти им применение в сферах, где указанные выше недостатки не имеют существенного значения.
Сегодня схемы на симисторах можно найти во многих бытовых приборах от фена до пылесоса, ручном электроинструменте и электронагревательных устройствах – там, где требуется плавная регулировка мощности.
Принцип работы
Регулятор мощности на симисторе работает подобно электронному ключу, периодически открываясь и закрываясь, с частотой, заданной схемой управления. При отпирании симистор пропускает часть полуволны сетевого напряжения, а значит потребитель получает только часть номинальной мощности.
Делаем своими руками
На сегодняшний день ассортимент симисторных регуляторов в продаже не слишком велик. И, хотя цены на такие устройства невелики, зачастую они не отвечают требованиям потребителя. По этой причине рассмотрим несколько основных схем регуляторов, их назначение и используемую элементную базу.
Схема прибора
Простейший вариант схемы, рассчитанный для работы на любую нагрузку. Используются традиционные электронные компоненты, принцип управления фазово-импульсный.
Основные компоненты:
- симистор VD4, 10 А, 400 В;
- динистор VD3, порог открывания 32 В;
- потенциометр R2.
Ток, протекающий через потенциометр R2 и сопротивление R3, каждой полуволной заряжает конденсатор С1. Когда на обкладках конденсатора напряжение достигнет 32 В, произойдёт открытие динистора VD3 и С1 начнёт разряжаться через R4 и VD3 на управляющий вывод симистора VD4, который откроется для прохождения тока на нагрузку.
Длительность открытия регулируется подбором порогового напряжения VD3 (величина постоянная) и сопротивлением R2. Мощность в нагрузке прямо пропорциональна величине сопротивления потенциометра R2.
Дополнительная цепь из диодов VD1 и VD2 и сопротивления R1 является необязательной и служит для обеспечения плавности и точности регулировки выходной мощности. Ограничение тока, протекающего через VD3, выполняет резистор R4. Этим достигается необходимая для открытия VD4 длительность импульса. Предохранитель Пр.1 защищает схему от токов короткого замыкания.
Отличительной особенностью схемы является то, что динистор открывается на одинаковый угол в каждой полуволне сетевого напряжения. Вследствие этого не происходит выпрямление тока, и становится возможным подключение индуктивной нагрузки, например, трансформатора.
Подбирать симисторы следует по величине нагрузке, исходя из расчёта 1 А = 200 Вт.
Используемые элементы:
- Динистор DB3;
- Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 или другие, требуемого номинала по току 4-12А.
- Диоды VD1, VD2 типа 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).
Отметим, что схема является наиболее распространённой, с небольшими вариациями. Например, динистор может быть заменён на диодный мост или может быть установлена помехоподавляющая RC цепочка параллельно симистору.
Более современной является схема с управлением симистора от микроконтроллера – PIC, AVR или другие. Такая схема обеспечивает более точную регулировку напряжения и тока в цепи нагрузки, но является и более сложной в реализации.
Схема симисторного регулятора мощностиСборка
Сборку регулятора мощности необходимо производить в следующей последовательности:
- Определить параметры прибора, на который будет работать разрабатываемое устройство. К параметрам относятся: количество фаз (1 или 3), необходимость точной регулировки выходной мощности, входное напряжение в вольтах и номинальный ток в амперах.
- Выбрать тип устройства (аналоговый или цифровой), произвести подбор элементов по мощности нагрузки. Можно проверить своё решение в одной из программ для моделирования электрических цепей – Electronics Workbench, CircuitMaker или их онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims или любой другой на ваш выбор.
- Рассчитать тепловыделение по следующей формуле: падение напряжения на симисторе (около 2 В) умножить на номинальный ток в амперах. Точные значения падения напряжения в открытом состоянии и номинальный пропускаемый ток указаны в характеристиках симистора. Получаем рассеиваемую мощность в ваттах. Подобрать по рассчитанной мощности радиатор.
- Закупить необходимые электронные компоненты, радиатор и печатную плату.
- Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
- Установить элементы на плату при помощи пайки. Если нет возможности подготовить печатную плату, то можно использовать для соединения компонентов навесной монтаж, используя короткие провода. При сборке особое внимание уделить полярности подключения диодов и симистора. Если на них нет маркировки выводов, то прозвонить их при помощи цифрового мультиметра или «аркашки».
- Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
- Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
- Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
- Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
- Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
- Если результат устраивает, то можно подключать нагрузку к выходу регулятора. В противном случае необходимо произвести регулировки мощности.
Симисторный радиатор мощностиРегулировка мощности
За регулировку мощности отвечает потенциометр, через который заряжается конденсатор и разрядная цепь конденсатора. При неудовлетворительных параметрах выходной мощности следует подбирать номинал сопротивления в разрядной цепи и, при малом диапазоне регулировки мощности, номинал потенциометра.
Блиц-советы
- продлить срок службы лампы, регулировать освещение или температуру паяльника поможет простой и недорогой регулятор на симисторах.
- выбирайте тип схемы и параметры компонентов по планируемой нагрузке.
- тщательно проработайте схемные решения.
- будьте внимательны при сборке схемы, соблюдайте полярность полупроводниковых компонентов.
- не забывайте, что электрический ток есть во всех элементах схемы и он смертельно опасен для человека.
orcmaster.com
простая схема симисторного и тиристорного устройства
Устройства, позволяющие управлять работой электрических приборов, подстраивая их под оптимальные характеристики для пользователя, прочно вошли в обиход. Одним из таких приспособлений является регулятор мощности. Применение таких регуляторов востребовано при использовании электронагревательных и осветительных приборов и в устройствах с двигателями. Схемотехника регуляторов разнообразна, поэтому порой бывает затруднительно подобрать себе оптимальный вариант.
Простейший регулятор энергии
Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были основаны на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и сконструирован прибор, получивший название — реостат. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. Изменяя его сопротивление, регулируется и мощность.
Ток, поступая на реостат, разделяется между ним и нагрузкой. При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов. В зависимости от материала, из которого изготовлено сопротивление, реостаты могут быть:
металлическими;- жидкостными;
- угольными;
- керамическими.
металлическими;Согласно закону сохранения энергии, забранная электрическая энергия не может просто исчезнуть, поэтому в резисторах мощность преобразуется в теплоту, и при большом её значении должна от них отводиться. Для обеспечения отвода используется охлаждение, которое выполняется с помощью обдува или погружением реостата в масло.
Реостат — довольно универсальное приспособление. Единственный, но существенный его минус — это выделение тепла, что не позволяет выполнить устройство с небольшими размерами при необходимости пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто используется в маломощных линиях бытовых приборов. Например, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости. Выполнить такой регулятор тока своими руками совсем несложно, в большей мере это касается проволочного реостата.
Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая наматывается на оправку. Регулирование электрической мощности происходит путём изменения длины проволоки.
Виды современных устройств
Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.
На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:
- Фазовые. Используются для управления яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп. Другое их название — диммеры.
- Тиристорные. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока.
- Симисторные. Мощность регулируется вследствие изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку.
- Регулятор хода. Позволяет плавно изменять электрическую мощность, подаваемую на электродвигатель.
Тиристорные. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока.При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:
- плавность регулировки;
- рабочую и пиковую подводимую мощность;
- диапазон входного рабочего сигнала;
- КПД.
Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.
Тиристорный прибор управления
Принцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.
Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.
Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.
Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.
Симисторный преобразователь мощности
Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.
Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.
Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.
Фазовый способ трансформации
Сам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.
Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.
При работе диммеров в широком спектре частот возбуждаются электромагнитные помехи. Такие излучения приводят к снижению КПД из-за появления паразитного тока в проводниках. Для борьбы с такими токами в конструкцию добавляются индуктивно-ёмкостные фильтры.
Практические примеры для повторения
Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.
Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.
Доминирующая схема
Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.
Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.
При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.
В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.
Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.
Контроллер нагрева паяльника
Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.
Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.
Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.
Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.
Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.
pochini.guru
Регуляторы скорости вращения вентиляторов
Способы регулирования скорости вращения вентиляторных двигателей
Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов
Тиристорные (симисторные) регуляторы скорости вращения
Электронный автотрансформатор
Сравнение регуляторов частоты вращения вентилятора
Способы регулирования скорости вращения вентиляторных двигателей
При использовании вентиляторов часто возникает необходимость регулирования частоты вращения. В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума, настроить необходимую производительность притока или вытяжки.
На настоящий момент широко распространены способы регулирования частоты вращения при помощи изменения электрических параметров питания вентилятора:
- изменение напряжения питания двигателя;
- изменение частоты питающего напряжения.
Регулирование напряжением осуществляется понижением питающего напряжения вентилятора. Преимуществом регулирования частоты вращения вентилятора изменением напряжения питания в относительно невысокой стоимости устройств, работающих по такому принципу. Известны следующие виды устройств для регулирования оборотов вентилятора при помощи понижения напряжения питания:
- Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов;
- Тиристорные регуляторы скорости вращения;
- Электронные автотрансформаторы.
Регулирование скорости понижением напряжения связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя. При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя. При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности. Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.
Регулирование вентилятора частотой питающего тока возможно осуществить при помощи частотного привода. У частотных приводов много преимуществ, но есть один существенный недостаток – их цена. Кроме того, они громоздки. Используемые в быту и для коммерческого использования вентиляторы обычно имеют невысокую цену. Вряд ли покупатель бытового вентилятора согласиться приобрести для него регулятор стоимостью, в десятки раз превышающую стоимость самого вентилятора. Поэтому в этой статье мы частотные приводы рассматривать не будем.
Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов
Работа ступенчатых регуляторов скорости основана на использовании автотрансформаторов. Управление данными регуляторами осуществляется путем ступенчатого изменения напряжения питания. Регулирование скорости осуществляется вручную. Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков.
На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.
Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.
К преимуществам использования ступенчатых автотрансформаторов можно отнести чистую синусоиду на выходе и высокую перегрузочную способность. К недостаткам большую массу и габариты.
Примером регулятора частоты вращения со встроенным ступенчатым автотрансформатором является O’Erre RG 5 AR (на изображении выше). Данный регулятор позволяет включать вентилятор на 5-ти различных скоростях. Регулятор частоты вращения O’Erre RG 5 AR может управлять реверсивными вентиляторами. Также на него можно завести управление светом. Максимальная мощность подключаемого вентилятора 80 Вт. Регулятор RG 5 AR оснащен плавким предохранителем с номиналом 2 А-220 В.
Тиристорные (симисторные) регуляторы скорости вращения
В тиристорных регуляторах вращения используют принцип фазового управления, когда изменяется момент включения тиристоров относительно перехода сетевого напряжения через ноль. Для простоты обычно говорят, что изменяется выходное напряжение.
В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) другими словами симистор. Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения. Таким образом, изменяется среднеквадратичное значение напряжения.
Есть ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе.
Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры), однако для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:
- Установлен нижний порог напряжения подаваемого на двигатель вентилятора
- Мощность симистора выбирается так, чтобы его максимальный рабочий ток превышал рабочий ток вентилятора не менее, чем в 4 раза (при резистивной нагрузке в 2 А достаточно взять симистор также на 2 А).
- Предохранитель подбирается исходя из мощности электродвигателя (обычно максимальный ток предохранителя должен быть на 20% больше рабочего тока двигателя).
- Для более правильного формирования синусоиды установлен дополнительный фазосдвигающий демпфирующий конденсатор.
- Для уменьшения сетевых помех используется дополнительный конденсатор помехоподавления
К достоинствам тиристорных регуляторов можно отнести их малую стоимость, низкую массу и размеры. К недостаткам — использование для двигателей небольшой мощности, при работе возможен шум, треск, рывки двигателя, при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение.
Тиристорные (симисторные) регуляторы частоты вращения применяются с вентиляторами, имеющими однофазные двигатели со встроенной автоматической термозащитой. Электродвигатель должен быть спроектирован для работы с регуляторами подобного типа.
Примером симисторого регулятора частоты вращения вентилятора служит Soler & Palau Reb-1N. Этот регулятор выпускается как для скрытой установки в стандартный подрозетник, так и для открытого монтажа. Регулятор имеет встроенный плавкий предохранитель. Возможна регулировка минимальной скорости вентилятора. Включение/выключение через колесо регулировки. Максимальная мощность подключаемого вентилятора 220 Вт.
Электронный автотрансформатор
Электронный автотрансформатор – это транзисторный регулятор напряжения. Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы — полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT). Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность. Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.
Выходной каскад такой же, как и у частотного преобразователя, только для одной фазы — диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.
Плюсы электронного автотрансформатора заключаются в его небольших габаритах и массе, невысокой стоимости, чистой синусоиде на выходе и отсутствием гула на низких оборотах.
Недостатком можно назвать небольшое расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора).
Электронный автотрансформатор SB033 выполнен для установки на DIN-рейку. Регулятор имеет регулировку минимальной скорости вращения вентилятора. Работой регулятора можно управлять сигналом 0-10 В. Регулятор SB033 имеет реле статуса работы регулятора для подключения привода воздушной заслонки или калорифера. Светодиод на передней панели отображает статус работы или ошибки регулятора. Возможно подключение к SB033 ручки управления, которая устанавливается в стандартный подрозетник.
Сравнение регуляторов частоты вращения вентилятора
|
Наименование |
O’Erre RG 5 AR |
Soler & Palau Reb-1N |
SB033 |
|
Принцип работы |
Ступенчатый автотрансформатор |
Симисторный регулятор |
Электронный автотрансформатор |
|
Регулировка оборотов |
5 скоростей |
Плавная |
Плавная |
|
Мощность, Вт |
80 |
220 |
220 |
|
Синусоида |
чистая |
рваная |
чистая |
|
Способ установки |
Открытая |
Скрытая/открытая |
На DIN-рейку |
|
Подключаемый вентилятор |
Любой асинхронный |
Асинхронный, со встроенной термозащитой, должен быть спроектирован для работы с симисторными регуляторами |
Любой асинхронный |
|
Дополнительные возможности |
Возможно подключение реверсивного вентилятора, возможность включения света |
Регулировка минимальных оборотов, вкл/выкл через колесо регулировки оборотов |
Возможность управления 0-10 В, реле статуса работы, светодиодная индикация статусов работы и ошибок, возможно подключения ручки управления для установки в стандартный подрозетник |
|
Достоинства |
Высокая перегрузочная способность, возможность подключать несколько вентиляторов к одному регулятору |
Малая стоимость, малый размер |
Малый размер, экономичная работа, наибольшая долговечность вентилятора при использовании с электронным автотрансформатором по сравнению с другими регуляторами |
|
Недостатки |
При регулировании греется – отсюда потери электричества на нагрев |
Шум на малых оборотах |
Источник: teplo-spb.ru
Ключевые слова: регуляторы частоты вращения вентилятора, вентиляторы
teplo-spb.ru
