Регулятор мощности на симисторе bta12 600

Малогабаритные регуляторы мощности.

В каждом доме имеются бытовые электроприборы с питанием от электрической сети переменного тока. Расширить возможности и удобство использования многих из этих устройств можно за счет регулирования потребляемой ими мощности.

Одним из наиболее распространенных принципов регулирования мощности в сетях переменного тока является фазовый.

При фазовом способе регулирования используется зависимость между моментом (фазой) открытия регулирующего элемента относительно начала полупериода питающего напряжения и потребляемой устройством мощностью.

Для регулирования мощности используется ключевой элемент, в качестве которого наиболее удобно использовать симистор. Изменяя задержку (фазу) времени открытия симистора относительно начала полуволны сетевого питающего напряжения можно регулировать потребляемую нагрузкой мощность практически от 0 до 100%. Зависимость напряжения на нагрузке от фазы открытия симистора показана на рис. 1.

Работа всех нижеприведенных регуляторов основана на фазовом принципе управления. Различаются они максимально допустимой мощностью подключаемой нагрузки. К регулятору, собранному по схеме изображенной на Рис.3, можно подключать нагрузку переменного тока мощностью до 1000 Вт. К регулятору, собранному по схеме Рис.6 — до 2500 Вт.

Эти регуляторы позволят управлять мощностью электронагревательных и осветительных приборов (в т.ч. температурой нагрева электропаяльника), регулировать частоту вращения асинхронных электродвигателей переменного тока (вентилятора, электро-наждака, электродрели и т.д.).

Благодаря широкому диапазону регулировки и большой мощности регуляторы найдут самое широкое применение в нашем быту.

РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА 1000 ВТ/220 В.

Регулятор мощности на 1000 Вт/220 В. Общий вид этого устройства представлен на рис. 2, схема электрическая принципиальная на рис. 3.

Перечень элементов схемы до 1000 Вт.

• C1 — 0,1мкФ• R1 — 4,7кОм• VR1 — 500кОм (Переменный резистор)• DIAC — DB3 (динистор)• TRIAC — BT136600E (симистор)• D1 — 1N4148

• LED — желтый светодиод

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ.

Симисторный регулятор мощности использует принцип фазового управления. Принцип работы регулятора основан на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль (начала положительной или отрицательной полуволны питающего напряжения).

В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения (рис. 1), конденсатор С1 заряжается через делитель R1, VR1. Нарастающее напряжения на конденсаторе С1 отстает (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов R1, VR1 и емкости С1.

Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога «пробоя» динистора (около 32 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.

Симистор остается открытым до конца полупериода. Резистором VR1 устанавливается напряжение открывания динистора и симистора. Т.е. этим резистором производится регулировка мощности. Во время действия отрицательной полуволны принцип работы схемы аналогичен. Светодиод LED индицирует рабочий режим регулятора мощности.

Конструктивно схема выполнена на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 38×27 мм.

Основные параметры симисторов BT136-600(D,E):

Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии — 600VМаксимальное среднеквадратическое значение (RMS) тока в открытом состоянии — 4AМаксимальный однократный импульсный ток (20mS) — 25A

Отпирающий ток управления:

BT136-600

РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА 2500 ВТ/220 В.

Регулятор мощности позволит управлять нагрузкой до 2,5 кВт в сети 220 В переменного тока. Внешний вид устройства приведен на рис. 5, а электрическая принципиальная схема — на рис. 6.

Схема устройства в основном аналогична вышеописанной схеме. Добавлена помехоподавляющая цепь С2, R3. Выключатель SW позволяет разрывать цепь зарядки управляющего конденсатора С1, что приводит к запиранию симистора и отключению нагрузки.

В остальном работа схемы полностью аналогична вышеописанной.

Конструктивно схема выполнена на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 85×69 мм. С целью более эффективного теплоотвода предусмотрен радиатор для симистора. Переменный резистор, используемый для регулирования мощности, можно устанавливать на корпусе устройства.

Перечень элементов схемы до 2500 Вт.

• C1 — 0,1 мкФ• C2 — 0,1 мкФ / 600В• R1 — 4,7 кОм• R2 — 220 Ом• VR1 — 500кОм (Переменный резистор)• DIAC — DB3 (динистор)• TRIAC — BTA26-600B (симистор, 600V, 25А)• D1 — 1N4148

• LED — зеленый светодиод

Сетевой фильтр для регуляторов.

Для снижения уровня помех создаваемых регуляторами можно использовать сетевой фильтр. Предохранители F1, F2 — на ток 3А, конденсаторы С1, С2 — с рабочим напряжением 400…630 В.

Еще один простой регулятор.

На просторах интернета нам попалась еще одна схемка, автор применил ее в качестве регулятора для пылесоса:Схема регулятора для пылесоса

Регуляторы мощности.

К статье добавил архив с файлом плат в формате LAY6 на версию схемы с симистором BT136-600E и BTA26-600 25A. Вид плат ниже:

BT136-600E Reg LAY6 Foto

BTA26-600 25A Reg LAY6 FOTO

Регулятор мощности на симисторе: принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками

Для управления некоторыми видами бытовых приборов (например, электроинструментом или пылесосом) применяют регулятор мощности на основе симистора.

Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте.

В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как всегда, начнем с теории.

Принцип работы регулятора на симисторе

Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой.

Его основное отличие от базового прибора заключается в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, при подаче тока на управляющий электрод.

Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением.

Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода. При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между основными выводами прибора. То есть тогда, когда переменное напряжение переходит точку нуля.

Дополнительным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение числа помех на этой фазе работы. Обратим внимание, что не создающий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов.

Благодаря перечисленным выше свойствам, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. То есть, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль. Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.

Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%

При этом амплитуда сигнала будет оставаться прежней, именно поэтому такие устройства неправильно называть регуляторами напряжения.

Варианты схем регулятора

Приведем несколько примеров схем, позволяющих управлять мощностью нагрузки при помощи симистора, начнем с самой простой.

Рисунок 2. Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В

Обозначения:

• Резисторы: R1- 470 кОм , R2 – 10 кОм,
• Конденсатор С1 – 0,1 мкФ х 400 В.
• Диоды: D1 – 1N4007, D2 – любой индикаторный светодиод 2,10-2,40 V 20 мА.
• Динистор DN1 – DB3.
• Симистор DN2 – КУ208Г, можно установить более мощный аналог BTA16 600.

При помощи динистора DN1 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (завершение полупериода).

Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора.

Соответственно, управление мощностью нагрузки происходит посредством переменного резистора R1.

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

К сожалению, приведенная схема не имеет обратной связи, следовательно, она не подходит в качестве стабилизированного регулятора оборотов коллекторного электродвигателя.

Схема регулятора с обратной связью

Обратная связь необходима для стабилизации оборотов электродвигателя, которые могут изменяться под воздействием нагрузки. Сделать это можно двумя способами:

1. Установить таходатчик, измеряющий число оборотов. Такой вариант позволяет производить точную регулировку, но при этом увеличивается стоимость реализации решения.
2. Отслеживать изменения напряжения на электромоторе и, в зависимости от этого, увеличивать или уменьшать «открытый» режим полупроводникового ключа.

Последний вариант значительно проще в реализации, но требует небольшой настройки под мощность используемой электромашины. Ниже приведена схема такого устройства.

Регулятор мощности с обратной связью

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 18 кОм (2 Вт); R2 – 330 кОм; R3 – 180 Ом; R4 и R5– 3,3 кОм; R6 – необходимо подбирать, как это делается будет описано ниже; R7 – 7,5 кОм; R8 – 220 кОм; R9 – 47 кОм; R10 – 100 кОм; R11 – 180 кОм; R12 – 100 кОм; R13 – 22 кОм.
• Конденсаторы: С1 – 22 мкФ х 50 В; С2 – 15 нФ; С3 – 4,7 мкФ х 50 В; С4 – 150 нФ; С5 – 100 нФ; С6 – 1 мкФ х 50 В..
• Диоды D1 – 1N4007; D2 – любой индикаторный светодиод на 20 мА.
• Симистор Т1 – BTA24-800.
• Микросхема – U2010B.

Данная схема обеспечивает плавный запуск электрической установки и обеспечивает ее защиту от перегрузки. Допускается три режима работы (выставляются переключателем S1):

• А – При перегрузке включается светодиод D2, сигнализирующий о перегрузке, после чего двигатель снижает обороты до минимальных. Для выхода из режима необходимо отключить и включить прибор.
• В – При перегрузке включается светодиод D2, мотор переводится на работу с минимальными оборотами. Для выхода из режима необходимо снять нагрузку с электродвигателя.
• С – Режим индикации перегрузки.

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электромотора по следующей формуле: . Например, если нам необходимо управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.

Для изготовления данного сопротивления лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или1,0 мм. Ниже представлена таблица, позволяющая подобрать сопротивление R6 и R11, в зависимости от мощности двигателя.

Таблица для подбора номиналов сопротивлений в зависимости от мощности двигателя

Приведенное устройство может эксплуатироваться в качестве регулятора оборотов двигателей электроинструментов, пылесосов и другого бытового оборудования.

Регулятор для индуктивной нагрузки

Тех, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором сварочного аппарата) при помощи выше указанных схем, ждет разочарование. Устройства не будут работать, при этом вполне возможен выход из строя симисторов. Это связано с фазовым сдвигом, из-за чего за время короткого импульса полупроводниковый ключ не успевает перейти в «открытый» режим.

Существует два варианта решения проблемы:

1. Подача на управляющий электрод серии однотипных импульсов.
2. Подавать на управляющий электрод постоянный сигнал, пока не будет проход через ноль.

Первый вариант наиболее оптимален. Приведем схему, где используется такое решение.

Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки

Как видно из следующего рисунка, где продемонстрированы осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для открытия симистора используется пакет импульсов.

Осциллограммы входного (А), управляющего (В) и выходного сигнала (С) регулятора мощности

Данное устройство делает возможным использование регуляторов на полупроводниковых ключах для управления индукционной нагрузкой.

Простой регулятор мощности на симисторе своими руками

В завершении статьи приведем пример простейшего регулятора мощности. В принципе, можно собрать любую из приведенных выше схем (наиболее упрощенный вариант был приведен на рисунке 2). Для этого прибора даже не обязательно делать печатную плату, устройство может быть собрано навесным монтажом. Пример такой реализации показан на рисунке ниже.

Самодельный регулятор мощности

Использовать данный регулятор можно в качестве диммера, а также управлять с его помощью мощными электронагревательными устройствами. Рекомендуем подобрать схему, в которой для управления используется полупроводниковый ключ с соответствующими току нагрузки характеристиками.

Симисторный регулятор мощности, схема на КР1182ПМ1

Большое количество нагрузок требуют регулирования мощности, например такие:

• лампы накаливания или любые другие диммируемые;
• нагреватели;
• коллекторные электродвигатели и в частности электроинструмент.

Если до появления полупроводниковых элементов задачи регулировки мощности требовали применения громоздких электромагнитных устройств, то
с появлением тиристоров задача фазового регулирования мощности сильно упростилась. А вот симисторный регулятор мощности ещё проще тиристорного, ему не требуется выпрямителя. Симистор может проводить ток как в течении положительной полуволны переменного напряжения, так и в течении отрицательной.

Точно также как и тиристорный регулятор симисторный регулятор мощности осуществляет регулировку за счет изменения угла открывания. Чем больше угол ‘a’ тем меньше энергии попадает на выход устройства.

Схема получается настолько простой и дешевой что её стали встраивать даже в кнопки дешевых дрелей.

Таблица номиналов элементов

• C1 – 0,1 мк;
• R1 – переменный резистор 470 кОм;
• R2 – 10 кОм;
• VS1 – DB3;
• VS2 – BTA225-800B.

• При данном типе VS2 cимисторный регулятор мощности способен отдавать в нагрузку до 25 А.
  Удивительно, но схема содержит всего 5 элементов:
• R1 и R2 – определяют скорость C1 и чем она будет больше тем скорее откроется симметричный динистор VS1 и откроет симистор VS2.

КР1182ПМ1

Отечественная промышленность выпускает специальную микросхему – фазовый регулятор КР1182ПМ1. Эта микросхема позволяет осуществлять фазовое регулирование как самостоятельно, при низких мощностях нагрузки до 150 Вт, так и совместно с тиристорами или симисторами при больших мощностях.

Внутренняя структура микросхемы КР1182ПМ1.

Микросхема предназначена для работы в диапазоне напряжений 80 – 276 В, тока до 1,2 А, мощности до 150 Вт и диапазоне температур от -40 до 70 гр. Цельсия.

Применение КР1182ПМ1 позволяет добиться высокой повторяемости скорости нарастания и спада напряжения.

Таблица номиналов элементов

• C1 – 47 мкФ 10В;
• C2, С3 – 1 мкФ 6,3 В;
• DA1 – КР1182ПМ1;
• R1 – переменный резистор 68 кОм;
• R2 – 470 Ом;
• S1 – кнопка выключения;
• VS1 – BT136-600E.

В приведенной схеме R1 и С1 определяют скорость нарастания выходного напряжения чем больше их значения тем дольше работа режима плавного пуска.
С2 и С3 нужны для работы самой микросхемы и должны быть тем больше чем больший ток коммутирует микросхема.

R2 – ограничивает ток через симистор VS1.

Но есть и недостатки у фазового регулятора мощности – помехи которые могут генерироваться в сеть при больших мощностях.

На некоторых видах нагрузки, например нагреватели или двигатели с большим моментом инерции допустимо использовать и другие виды регулировки, например пропускать или не пропускать целые полупериоды или периоды сетевого напряжения.

Преимущества данного способов в переключении тиристора в момент нулевых напряжений и токов. Однако управление таким способом более сложное и скорее всего потребует применение микроконтроллера.

Как сделать регулятор мощности для тэна 3 квт своими руками

Недавно «по производственной необходимости», искал схему самодельного регулятора мощности, и делал само устройство. Результатом остался вполне доволен, и дальше расскажу о том, как своими руками сделать регулятор мощности.

Немного про симисторный регулятор мощности способы его применения

• Симисторные регуляторы мощности, которые теперь следует называть диммеры, наш заполонили радиорынок.
• Сегодня подобные устройства можно встретить даже в отделах по продаже дистилляторов, ведь диммеры иногда используют для регулировки температуры нагрева материала в перегонных аппаратах.
• Также эти регуляторы мощности используются в электронагревателях водяных баков, инкубаторах, вулканизаторах для заклеивания автомобильных камер, в инструментах – паяльниках для плавной регулировки нагрева, в дрелях и болгарках для контролирования скорости вращения, в простых лампах накаливания для регулировки яркости и даже в самогонных аппаратах.
• Если вкратце, то способов применения у регуляторов мощности огромное количество, диммеры весьма полезны в хозяйственной и технической деятельностях и являются необходимыми устройствами для каждой мастерской.

От чего зависит его мощность

1. Дальше будет про нюансы, коих всего три, и от которых может зависеть мощность диммера как заводского, так и самодельного.
2. Первый нюанс – запас мощности симистора.
3. Он должен быть около 30% для качественной работы, при этом разница в их цене будет незначительной.

4. Для примера можно взять стандартную ситуацию – вы заказываете симистор у продавца, он же в свою очередь будет утверждать, что его мощность достигает 4 кВт.
5. При этом он будет использовать различные уловки, например, сфотографирует близко для обмана зрения и теплоотвод будет казаться больше, чем он есть на самом деле.

6. Конечно, если включить такой диммер на полминуты, то он может и выдержит.
7. Однако обычно к нему подключают лампы накаливания или ТЭН, которые работают часами при такой мощности.
8. Такие регуляторы не выдержат, они даже на 3кВт будут максимально греться, а после просто перегорят.

9. Вы должны понимать, что такое 40 кВт, а также то, что регулятору придётся пропускать через себя 18 ампер и то, какое сечение должно быть у проводов для того, чтобы пропускать такой ток.
10. Второй нюанс был немного задет в прошлом абзаце, но всё же – сечение проводов и дороже печатной платы.

11. Чем сечение проводов и дорожек шире и толще – тем лучше, при этом чем сами эти дорожки и провода короче – тем также лучше.
12. При их пайке обязательно нужно их лудить оловом или паять вдоль дорожек медную жилку.
13. Дополнительно, если вы работаете с устройством на 3 000 Вт или более, то лучше отказаться от различных клемм для зажима и всяких разъёмов.

14. Ведь эти места становятся уязвимыми зонами – если контакт немного ослабнет, то происходит их нагревание, а после обгорание проводов, что, естественно, нежелательно.

• Третий нюанс в теплоотводе.
• Если теплоотвод для вашего собственноручно изготовленного диммера недостаточно большой площади, то через долговременное использование всё устройство будет крайне сильно греться (температура может доходить 90 градусов цельсия и выше), это будет настоящая печь.
• Поэтому советую использовать в качестве теплоотвода радиатор от компьютера с кулером.
• Подобные замены теплоотводу, даже небольшие, покажут хороший результат при долговременной работе на мощности 4 000 Вт, в то время как китайские радиаторы в теплоотводах позволят не выйти из строя устройству в ближайшие минуты после запуска на такой мощности.
• Дополнительно немного расскажу о стеклянных предохранителях.

Коротко о главном! Не советую.

1. Вывел как-то держатель предохранителя с колпачком на заднюю панель, предохранитель поставил на 15 ампер, нагрузка была около 3 кВт.
2. В результате весь узел так сильно грелся, что рукой не прикоснуться.
3. Поэтому лучше ставить вместо стеклянных предохранителей автоматические выключатели (если нагрузка 3 000 Вт, то выключатель на 16 ампер).

Схема регулятора мощности

• Основным элементом регулировки является симистор BTA06-600, который же и триак.
• Вы же можете его заменить на почти любой симистор из серии BTA, к примеру BTA12-60, BTA24-600 и другие.
• При этом можно не проводить пересчёт номиналов элементов.
• Покупая симистор, учитывайте то, что первые цифры – максимальный ток, который он пропускает в открытом состоянии.
• Вторая же группа цифр – максимальное обратное напряжение данного симистора.
• Вот, например, возьмём триак BTA06-600 – получается, что его ток 6 ампер, а напряжение 600 В.
• Его хватит для регулировки устройства, нагрузка которого будет мощностью 800 Вт.

1. Также советую брать запас по току при выборе симистора – изменения в цене будут незначительны, однако надёжность конструкции повыситься.
2. Мощность резистора R1 должна быть 0,25 Вт для того, чтобы даже при использовании регулятора на 3000 Вт резистор будет холодным.
3. К переменному резистору нет особых требований, так что можете брать любой, что вам приглянулся.
4. Конденсатор C1 же должен быть пленочным и с напряжением 400 В.
5. Предохранитель следует выбрать в зависимости от тока нагрузки.
6. Светодиод можно не устанавливать в схему, но тогда вместо диода VD1 придётся установить перемычку.
7. Предохранитель F1 можно установить на отдельной колодке или же на самом проводе, при этом выведя колпачок его корпуса на заднюю панель устройства.

Работа схемы

• Во время подключения симистор VD4 закрыт, а ток протекает через предохранитель F1 и резисторы R1, R2, при этом заряжается конденсатор C1.
• Как только напряжение на конденсаторе C1 поднимается до 32 В открывается динистор VD3, через который пойдёт ток, открывая при этом симистор VD4.
• Симистор будет пропускать через себя ток нагрузки и закроется, как только синусоида пройдёт нулевой потенциал.
• После чего весь цикл повторяется.

Меры безопасности

1. Весь процесс сборки самодельного регулятора мощности должен происходить строго по схеме и инструкции при соблюдении правил безопасности.
2. Диммер работает при высоком напряжении в 220 вольт, в целях безопасности не касайтесь устройства инструментом, а тем более голыми руками.

3. Однако знайте, что от фланца и, соответственно, симистор током не бьёт – проверено на личном опыте.
4. Работоспособность диммера следует проверять на лампах накаливания мощностью от 60 до 80 Вт.

5. Подключать энергосберегающие, светодиодные или другие лампы, в которых включены пусковые устройства и импульсные преобразователи не рекомендуется.

Немного про охлаждение

• Для охлаждения необходим, как ни странно, радиатор охлаждения.
• Его следует при крепить к фланцу регулирующего элемента, при этом нанести между ними слой теплопроводной пасты.
• Подобрать площадь поверхности радиатора необходимо путём проб и ошибок.
• По опыту должен сказать, что если ваш самодельный диммер будет установлен на паяльник, лампу накаливания или другой предмет мощностью до 80 Вт, то можно будет обойтись без радиатора.
• Если же регулятор будет использоваться в устройстве мощность регулируемой нагрузки которого достигает 1000 Вт, то потребуется радиатор с площадью 200 сантиметров квадратных, такой радиатор при длительной работе (5 часов) у меня нагревался до 90 градусов цельсия.

Ну и для длительных работ с нагрузкой мощностью 3 кВт я брал такой же радиатор, при этом установил дополнительно вентилятор-кулер из компьютера для охлаждения процессора, питание которому обеспечивалось от миниатюрного выпрямителя. При этом всём температура радиатора была комнатной.

Рекомендую следующее видео, в котором автор самостоятельно изготавливает регулятор мощности своими руками:

Как итог..

Сделать самодельный регулятор мощности для ТЭНа мощностью 3 кВт не трудно. Вы можете самостоятельно в этом убедиться, имея при этом базовый набор технических навыков и умений, а также комплектующих конструкции.

Используйте схему, что находится выше, для изготовления столь полезного приспособления, которое можно применить во множестве устройств, например, электронагревателях, инкубаторах, вулканизаторах, паяльниках, дрелях, болгарках, просто в лампах накаливания и много где ещё.

Напишите в х, как вы считаете какой регулятор более качественный и надёжный – самодельный или же фабричный?

Схемы регулятора скорости двигателя пылесоса

Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой.

Его основное отличие от базового прибора заключается в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, при подаче тока на управляющий электрод.

Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением.

Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода. При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между основными выводами прибора. То есть тогда, когда переменное напряжение переходит точку нуля.

Дополнительным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение числа помех на этой фазе работы. Обратим внимание, что не создающий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов.

Благодаря перечисленным выше свойствам, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. То есть, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль.

Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.

Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%

  Обзор реле напряжения с установкой на DIN-рейку

При этом амплитуда сигнала будет оставаться прежней, именно поэтому такие устройства неправильно называть регуляторами напряжения.

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;
• сопротивление R3.

Ток, протекающий через потенциометр R2 и, 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.

Схема регулятора мощности на симисторе.

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 D2 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.

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.

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.

Материал по теме: Как подключить конденсатор

Сборка

Сборку регулятора мощности необходимо производить в следующей последовательности:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Закупить необходимые электронные компоненты, радиатор и печатную плату.
5. Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
6. 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».
7. Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
8. Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
9. Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
10. Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
11. Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
12. Если результат устраивает, то можно подключать нагрузку к выходу регулятора. В противном случае необходимо произвести регулировки мощности.

Симисторная схема регулятора мощности

Регулировка мощности

Для управления некоторыми видами бытовых приборов (например, электроинструментом или пылесосом) применяют регулятор мощности на основе симистора.

Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте.

В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как всегда, начнем с теории.

Будет интересно➡ Как проверить трансформатор при помощи мультиметра

  Что такое сервопривод, управление сервоприводом

Принцип работы регулятора

Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой.

Его основное отличие от базового прибора заключается в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, при подаче тока на управляющий электрод.

Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением.

Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода. При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между основными выводами прибора. То есть тогда, когда переменное напряжение переходит точку нуля.

Дополнительным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение числа помех на этой фазе работы. Обратим внимание, что не создающий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов.

Благодаря перечисленным выше свойствам, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. То есть, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль.

Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной. Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%.

При этом амплитуда сигнала будет оставаться прежней, именно поэтому такие устройства неправильно называть регуляторами напряжения.

Варианты схем регулятора

• Приведем несколько примеров схем, позволяющих управлять мощностью нагрузки при помощи симистора, начнем с самой простой.
• Рисунок 2. Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В
• Обозначения:

• Резисторы: R1- 470 кОм , R2 – 10 кОм,
• Конденсатор С1 – 0,1 мкФ х 400 В.
• Диоды: D1 – 1N4007, D2 – любой индикаторный светодиод 2,10-2,40 V 20 мА.
• Динистор DN1 – DB3.
• Симистор DN2 – КУ208Г, можно установить более мощный аналог BTA16 600.

При помощи динистора DN1 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (завершение полупериода).

Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора. Соответственно, управление мощностью нагрузки происходит посредством переменного резистора R1.

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

К сожалению, приведенная схема не имеет обратной связи, следовательно, она не подходит в качестве стабилизированного регулятора оборотов коллекторного электродвигателя.

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.

Схема регулятора с обратной связью

Обратная связь необходима для стабилизации оборотов электродвигателя, которые могут изменяться под воздействием нагрузки. Сделать это можно двумя способами:

  Как правильно выполнять электромонтажные работы в квартире?

1. Установить таходатчик, измеряющий число оборотов. Такой вариант позволяет производить точную регулировку, но при этом увеличивается стоимость реализации решения.

2. Отслеживать изменения напряжения на электромоторе и, в зависимости от этого, увеличивать или уменьшать «открытый» режим полупроводникового ключа.

Последний вариант значительно проще в реализации, но требует небольшой настройки под мощность используемой электромашины.

Ниже приведена схема такого устройства.

Регулятор мощности с обратной связью

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 18 кОм (2 Вт); R2 — 330 кОм; R3 – 180 Ом; R4 и R5– 3,3 кОм; R6 – необходимо подбирать, как это делается будет описано ниже; R7 – 7,5 кОм; R8 – 220 кОм; R9 – 47 кОм; R10 — 100 кОм; R11 – 180 кОм; R12 – 100 кОм; R13 – 22 кОм.
• Конденсаторы: С1 — 22 мкФ х 50 В; С2 — 15 нФ; С3 – 4,7 мкФ х 50 В; С4 – 150 нФ; С5 — 100 нФ; С6 – 1 мкФ х 50 В..
• Диоды D1 – 1N4007; D2 – любой индикаторный светодиод на 20 мА.
• Симистор Т1 – BTA24-800.
• Микросхема – U2010B.

Данная схема обеспечивает плавный запуск электрической установки и обеспечивает ее защиту от перегрузки. Допускается три режима работы (выставляются переключателем S1):

• А – При перегрузке включается светодиод D2, сигнализирующий о перегрузке, после чего двигатель снижает обороты до минимальных. Для выхода из режима необходимо отключить и включить прибор.
• В — При перегрузке включается светодиод D2, мотор переводится на работу с минимальными оборотами. Для выхода из режима необходимо снять нагрузку с электродвигателя.
• С – Режим индикации перегрузки.

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электромотора по следующей формуле: . Например, если нам необходимо управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.

Для изготовления данного сопротивления лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или1,0 мм. Ниже представлена таблица, позволяющая подобрать сопротивление R6 и R11, в зависимости от мощности двигателя.

Таблица для подбора номиналов сопротивлений в зависимости от мощности двигателя

Приведенное устройство может эксплуатироваться в качестве регулятора оборотов двигателей электроинструментов, пылесосов и другого бытового оборудования.

Регулятор для индуктивной нагрузки

Тех, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором сварочного аппарата) при помощи выше указанных схем, ждет разочарование. Устройства не будут работать, при этом вполне возможен выход из строя симисторов. Это связано с фазовым сдвигом, из-за чего за время короткого импульса полупроводниковый ключ не успевает перейти в «открытый» режим.

Существует два варианта решения проблемы:

1. Подача на управляющий электрод серии однотипных импульсов.
2. Подавать на управляющий электрод постоянный сигнал, пока не будет проход через ноль.

Первый вариант наиболее оптимален. Приведем схему, где используется такое решение.

1. Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки
2. Как видно из следующего рисунка, где продемонстрированы осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для открытия симистора используется пакет импульсов.
3. Осциллограммы входного (А), управляющего (В) и выходного сигнала (С) регулятора мощности
4. Данное устройство делает возможным использование регуляторов на полупроводниковых ключах для управления индукционной нагрузкой.

Простой регулятор мощности на симисторе своими руками

В завершении статьи приведем пример простейшего регулятора мощности. В принципе, можно собрать любую из приведенных выше схем (наиболее упрощенный вариант был приведен на рисунке 2). Для этого прибора даже не обязательно делать печатную плату, устройство может быть собрано навесным монтажом. Пример такой реализации показан на рисунке ниже.

Самодельный регулятор мощности

Использовать данный регулятор можно в качестве диммера, а также управлять с его помощью мощными электронагревательными устройствами. Рекомендуем подобрать схему, в которой для управления используется полупроводниковый ключ с соответствующими току нагрузки характеристиками.

Регулятор мощности SL-1800

Регулятор мощности SL-1800 можно встретить во многих недорогих китайских пылесосах.

Ремонт этого регулятора, не смотря на кажущуюся простоту схемотехники, невозможен – найти микросхему управления симистором практически невозможно. Силовая часть регулятора мощности SL-1800 выполнена на микросхеме регуляторе 501B-8P и симисторе BTA16-600B.

Тут только два варианта событий: – купить плату регулятора в сборе, стоит она в районе 2000-2500 руб., что иногда составляет половину стоимости нового пылесоса. — собрать простейший регулятор мощности взамен оригинального регулятора.

Такое творчество обойдется только запчастями в 200-250 руб.

Простейший регулятор мощности (коллекторный двигатель, лампа, нагреватель)

Важно. Перед заменой по любому из вариантов, убедиться, что щетки коллекторного двигателя изношены не более 50%, в противном случае есть шанс повторного ремонта

Тут следует добавить, стоимость работ по замене/диагностике составит еще 600 руб. , что может свести целесообразность ремонта к бесполезной трате времени.

Однако если ремонт делается «для себя» и владение паяльником не вызывает благоговейный ужас, то можно взяться за восстановление работоспособности.

Но все это теория, на практике все оказывается несколько проще, вот уже второй пылесос попадает в руки с одной неисправностью, возможно — это типовая неисправность

Неисправность со слов заказчика.

Согласно шильдика «пациента», мощность пылесоса не превышает 1800 Вт.

  Измерители параметров и качества электроэнергии188

Пылесос Zanussi ZANS710 не включается или включается, но во время работы самопроизвольно выключается.

Первичная диагностика. Проверяем щетки коллекторного двигателя — щетки в идеальном состоянии, неисправна плата регулятора мощности.

Пылесос Zanussi ZANS710 в разобранном состоянии.

Ремонт. Так как подобная неисправность уже встречалась на другом пылесосе, то первым делом проверяем электролитический конденсатор Е1(220мкФ*16В), который имеет тенденцию обламываться от вибрации под собственным весом. Этот случай не стал исключением, несмотря на полную исправность конденсатора Е1(220мкФ*16В), его все таки заменяем, работоспособность пылесоса восстановлена.

Источник