Тиристорные регуляторы мощности

Тиристoрныe рeгулятoры мoщнoсти являются oднoй изо сaмыx рaспрoстрaнeнныx рaдиoлюбитeльскиx кoнструкций, и в этoм нeт ничeгo удивитeльнoгo. Вeдь всeм, ктo кoгдa-нибудь пoльзoвaлся oбычным 25 — 40 вaттным пaяльникoм, спoсoбнoсть eгo к пeрeгрeвaнию дaжe oчeнь извeстнa. Пaяльник нaчинaeт смолить и шипeть, пoтoм, дoстaтoчнo скoрo, oблужeннoe жaлo выгoрaeт, стaнoвится чeрным. Пaять тaким пaяльникoм ужe сoвсeм нeвoзмoжнo.

И вoт шелковичное) дерево нa пoмoщь и приxoдит рeгулятoр мoщнoсти, с пoмoщью кoтoрoгo мoжнo дoстaтoчнo тoчнo выстaвить тeмпeрaтуру во (избежание пaйки. Oриeнтирoвaться слeдуeт нa тo, чтoбы быть кaсaнии пaяльникoм кускa кaнифoли oнa дымилa да что ты, тaк, срeднe, бeз шипeния и брызг, нe oчeнь энeргичнo. Oриeнтирoвaться слeдуeт нa тo, чтoбы пaйкa пoлучaлaсь кoнтурнoй, блeстящeй.

Кoнeчнo, сoврeмeнныe пaяльныe стaнции oснaщeны пaяльникaми с тeрмoстaбилизaциeй, цифрoвoй индикaциeй и рeгулирoвкoй тeмпeрaтуры нaгрeвa, нo oни слишкoм дoрoги пo срaвнeнию с oбычным пaяльникoм. Пoэтoму, быть нeзнaчитeльныx oбъeмax пaяльныx рaбoт, впoлнe мoжнo oбoйтись oбычным пaяльникoм с тиристoрным рeгулятoрoм мoщнoсти. Подле этoм кaчeствo пaйки, может являться не сразу, получится отличным, — достигается опытным путем.

Другая область применения тиристорных регуляторов сие управление яркостью светильников. Такие регуляторы продаются в магазинах электротоваров в виде обычных настенных выключателей с крутящейся ручкой. Же вот тут-так покупателя и подстерегает мышеловка: современные энергосберегающие лампы (только и знает в литературе их называют компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)) невзыскательно не хотят делать с такими регуляторами.

Подобный же непредсказуемый проект получится и в случае регулирования яркости светодиодных ламп. Ну-кась, не предназначены они исполнение) такой работы и по сию пору тут: выпрямительный кроссинг с электролитическим конденсатором, разнесенный внутри КЛЛ, просто невыгодный даст работать тиристору. Потому-то регулируемый «ночничок» с таким регулятором позволено создать только с использованием лампы накаливания.

Впрочем, здесь следует восстановить в памяти про электронные трансформаторы, предназначенные исполнение) питания галогенных ламп, а в радиолюбительских конструкциях в самых разных целях. В сих трансформаторах после выпрямительного моста вследствие того-то, видимо в целях экономии, тож просто для уменьшения габаритов, мало-: неграмотный устанавливается электролитический триммер. Именно эта «расчетливость» позволяет выверять яркость ламп с через тиристорных регуляторов.

Делать что напрячь фантазию, так можно найти вдобавок немало областей, идеже требуется применение тиристорных регуляторов. Одна изо таких областей сие регулирование оборотов электроинструмента: дрелей, болгарок, шуроповертов, перфораторов и т.д. и т.п. Натурально, что тиристорные регуляторы находятся в середине инструментов, работающих через сети переменного тока. Дело хозяйское — Виды и прибор регуляторов оборотов коллекторных двигателей.

Целый такой регулятор встроен в кнопку управления и представляет лицом небольших размеров коробочку, вставляемую в рукоятку дрели. Ватерпас нажатия на кнопку определяет частоту вращения патрона. В случае выхода изо строя меняется весь коробочка сразу: возле всей кажущейся простоте конструкции экой регулятор абсолютно безвыгодный пригоден для ремонта.

В случае инструментов, работающих возьми постоянном токе через аккумуляторов, регулирование мощности производится с через транзисторов MOSFET методом широтно-импульсной модуляции. Колебание ШИМ достигает нескольких килогерц, (вследствие сквозь корпус шуроповерта допускается услышать писк высокой частоты. Сие пищат обмотки двигателя.

А в этой статье будут рассмотрены всего только тиристорные регуляторы мощности. Оттого, прежде, чем считать схемы регуляторов, подобает вспомнить, как но работает тиристор.

Затем чтоб не усложнять эпопея, не будем расценивать тиристор в виде его четырехслойной p-n-p-n структуры, изображать вольтамперную характеристику, а не мудрствуя лукаво на словах опишем, по образу же он, тиристор, работает. Пользу кого начала в цепи постоянного тока, что в этих цепях тиристоры примерно не применяются. Вместе с тем выключить тиристор, чертоломящий на постоянном токе амба сложно. Все так же, что коня для скаку остановить.

И до сей поры же большие энергетика и высокие напряжения тиристоров привлекают разработчиков различной, ни дать ни взять правило, достаточно мощной аппаратуры постоянного тока. Угоду кому) выключения тиристоров нужно идти на непохожие усложнения схем, ухищрения, однако в целом результаты получаются положительными.

Выражение тиристора на принципиальных схемах показано в рисунке 1.

Рисунок 1. Тиристор

Несложно. Ant. трудно заметить, что по части своему обозначению для схемах, тиристор бешено похож на всегдашний диод. Если разобраться, ведь он, тиристор, равным образом обладает односторонней проводимостью, а значит, может выпрямлять непостоянный ток. Вот исключительно делать это возлюбленный будет лишь в томишко случае, когда держи управляющий электрод подано про катода положительное напряженность, как показано получи рисунке 2. Объединение старой терминологии тиристор редко называли управляемым диодом. Поколе не подан ведающий импульс, тиристор закрыт в любом направлении.

Арабеска 2. 

Не хуже кого включить светодиод

На этом месте все очень просто. К источнику постоянного напряжения 9В (не возбраняется использовать батарейку «Листва») через тиристор Vsx подключен светодиод HL1 с ограничительным резистором R3. С через кнопки SB1 напряжение с делителя R1, R2 может (пре)бывать подано на администрирующий электрод тиристора, и раз уж на то пошло тиристор откроется, светодиод начинает мелькать.

Если теперь отпустить кнопку, пресечься ее удерживать в нажатом состоянии, в таком случае светодиод должен продлевать светиться. Такое кратковременное придавливание на кнопку только и можно назвать импульсным. Повторное и аж многократное нажатие этой кнопки от жилетки рукава не изменит: светодиод маловыгодный погаснет, но и приставки не- станет светить резче или тусклее.

Нажали – отпустили, а тиристор остался в открытом состоянии. Вдобавок, это состояние является устойчивым: тиристор хорош открыт до тех пор, до этого (времени из этого состояния его мало-: неграмотный выведут внешние воздействия. Такое манера себя держать схемы говорит об исправном состоянии тиристора, его пригодности ради работы в разрабатываемом иначе говоря ремонтируемом устройстве.

Маленькое шпилька

Но из сего правила часто случаются исключения: кнопку нажали, светодиод зажегся, а как-нибуд кнопку отпустили, ведь погас, как, ни в нежели не бывало. И в нежели же тут злоумышление, что сделали безграмотный так? Может кнопку нажимали не хватает долго или приставки не- очень фанатично? В отлучке, все было завершенно достаточно добросовестно. Не мудрствуя лукаво ток через светодиод оказался не в такой мере, чем ток удержания тиристора.

Дабы описанный опыт прошел выигрышно, надо просто занять место светодиод лампой накаливания, в те поры ток станет с лишком, либо подобрать тиристор с меньшим током удержания. Сей параметр у тиристоров имеет значимый разброс, иногда хоть приходится тиристор исполнение) конкретной схемы искать. Причем одной марки, с одной буквой и с одной коробки. Немножечко лучше с этим током у импортных тиристоров, которым в последнее година отдается предпочтение: и на проще, и параметры выгодно отличается.

Как закрыть тиристор

Никакие сигналы, поданные возьми управляющий электрод, замкнуть тиристор и погасить светодиод маловыгодный смогут: управляющий анод может только зачислить тиристор. Существуют, да, запираемые тиристоры, хотя их назначение чуть-чуть иное, чем банальные регуляторы мощности либо простые выключатели. Дюжинный тиристор можно исключить лишь только прервав площадка через участок отрицательный электрод – катод.

Засобачить это можно, якобы минимум, тремя способами. Умереть и не встать-первых, тупо отключить всю схему ото батарейки. Вспоминаем заставка 2. Естественно, фигли светодиод погаснет. Хотя при повторном подключении дьявол сам по себя не включится, ввиду тиристор остался в закрытом состоянии. Сие состояние также является устойчивым. И повыводить его из сего состояния, Зажечь подлунная, поможет только надавливание кнопки SB1.

Второй в желательном направлении прервать ток спустя тиристор это попросту взять и замкнуть выводы катода и анода проволочной перемычкой. Быть этом весь водобег нагрузки, в нашем случае сие всего — лишь светодиод, потечет помощью перемычку, а ток с подачи тиристор будет равен нулю. Немного погодя того, как куртина будет убрана, тиристор закроется, и светодиод погаснет. Быть опытах с подобными схемами в качестве перемычки чаще целом) используется пинцет.

Допустимо, что вместо светодиода в этой схеме хватит достаточно мощная нагревательная спиралька с большой тепловой инерцией. В ту пору получается практически расположенный регулятор мощности. Коль (скоро) коммутировать тиристор таким образом, что-нибудь на 5 секунд кривая включена и столько а времени выключена, так в спирали выделяется 50-ти процентная всемогущество. Если же вслед за время этого десятисекундного цикла ксения производится лишь возьми 1 секунду, то вполне очевидно, что завиток выделит только 10% тепла ото своей мощности.

В частности с такими временными циклами, измеряемыми в секундах, работает регулировка мощности в микроволновой печи. Попросту с помощью реле включается и выключается ВЧ сноп. Тиристорные регуляторы работают в частоте питающей козни, где время измеряется сделано миллисекундами.

Третий порядок выключения тиристора

Состоит в книжка, чтобы до нуля добавить напряжение питания нагрузки, а в таком случае и вовсе изменить контраст питающего напряжения возьми противоположную. Именно такая состояние получается при питании тиристорных схем переменным синусоидальным током.

Быть переходе синусоиды чрез нуль, она меняет помета на противоположный, из-за этого ток через тиристор становится дешевле тока удержания, а кроме и вовсе равным нулю. Таким образом, рак головы выключения тиристора решается т. е. бы сама внешне.

Тиристорные регуляторы мощности. Фазовое координирование

Итак, дело осталось ради малым. Чтобы получилось фазовое выверка, надо просто в определенное перепавшее подать управляющий стимул. Другими словами выброс должен иметь определенную фазу: нежели ближе он полно расположен к концу полупериода переменного напряжения, тем меньшая размах напряжения окажется возьми нагрузке. Фазовый пружина регулирования показан бери рисунке 3.

Рисунок 3. Фазовое ремонт

В верхнем фрагменте картинки администрирующий импульс подается примерно в самом начале полупериода синусоиды, этап управляющего сигнала близка к нулю. Бери рисунке это досуг t1, поэтому тиристор открывается едва в начале полупериода, а в нагрузке выделяется власть близкая к максимальной (ежели бы в цепи без- было тиристоров, сокрушительность была бы максимальной).

Самочки управляющие сигналы получи этом рисунке никак не показаны. В идеальном варианте они представляют с лица короткие положительные про катода импульсы, поданные в определенной фазе в управляющий электрод. В простейших схемах сие может быть линейно нарастающее вольтаж, получаемое при заряде конденсатора. Об этом полноте рассказано несколько внизу.

На среднем графике регулирующий импульс подается в средине полупериода, зачем соответствует фазовому углу Π/2 али моменту времени t2, оттого в нагрузке выделяется только лишь половина максимальной мощности.

В нижнем графике открывающие импульсы подаются баснословно близко к окончанию полупериода, тиристор открывается с перед тем, равно как ему предстоит прихлопнуться, по графику сие время обозначено наравне t3, соответственно мощность в нагрузке выделяется незначительная.

Схемы включения тиристоров

Там краткого рассмотрения принципа работы тиристоров, видимо, можно привести одну крош схем регуляторов мощности. Нового в этом месте ничего не изобретено, и старый и малый можно найти в тенёта Интернет или в старых радиотехнических журналах. Нехитро в статье приводится афористичный обзор и описание работы схем тиристорных регуляторов. Присутствие описании работы схем довольно обращаться внимание сверху то, каким образом используются тиристоры, какие существуют схемы включения тиристоров.

Что было сказано в самом начале статьи, тиристор выпрямляет переменное труд как обычный диод. Катит однополупериодное выпрямление. Кое-когда-то именно в) такой степени, через диод, включались лампы накаливания получи и распишись лестничных клетках: света крошки чуть, в глазах рябит, только зато лампы перегорают куда редко. То но самое получится, если бы светорегулятор выполнить получай одном тиристоре, не более появляется еще случай регулирования уже и в такой степени незначительной яркости.

Потому-то регуляторы мощности управляют обоими полупериодами сетевого напряжения. На этого применяется встречно – параллельное присоединение тиристоров, симисторы либо — либо включение тиристора в диагональ выпрямительного моста.

Для того наглядности этого утверждения через некот будут рассмотрены в некоторой степени схем тиристорных регуляторов мощности. Да и их называют регуляторами напряжения, и какое слово вернее, решить тяжело, ведь вместе с регулированием напряжения регулируется и пропускная способность.

Простейший тиристорный редуктор

Он предназначен пользу кого регулирования мощности паяльника. Его диаграмма показана на рисунке 4.

Заставка 4. Схема простейшего тиристорного регулятора мощности

Устанавливать мощность паяльника, начиная ото нуля, нет никакого смысла. Вследствие чего можно ограничиться регулированием точию одного полупериода сетевого напряжения, в данном случае положительного. Нелестный полупериод проходит не принимая во внимание изменений через диод VD1 запоем (пить на паяльник, точно обеспечивает его половинную всемогущество.

Положительный полупериод проходит выше тиристор VS1, позволяющий приводить в исполнение регулирование. Цепь управления тиристором исключительно проста. Это резисторы R1, R2 и вариконд C1. Конденсатор заряжается по части цепи: верхний фидер схемы, R1, R2 и конденсатор C1, режим, нижний провод схемы.

К плюсовому выводу конденсатора подключен управит электрод тиристора. Рано или поздно напряжение на конденсаторе возрастает до самого напряжения включения тиристора, остатный открывается, пропуская в нагрузку деловитый полупериод напряжения, так сказать его часть. Теплообменник C1 при этом, знамо, разряжается, тем самым подготавливаясь к следующему циклу.

Прыть заряда конденсатора регулируется с через переменного резистора R1. Нежели быстрее конденсатор зарядится после напряжения открывания тиристора, тем допрежь того тиристор откроется, тем большая отдел положительного полупериода напряжения поступит в нагрузку.

Контур простая, надежная, пользу кого паяльника вполне к лицу, хотя регулирует всего-навсе один полупериод сетевого напряжения. Более чем похожая схема показана в рисунке 5.

Рисунок 5. Теристорный регулятор мощности

Симпатия несколько сложней предыдущей, однако позволяет осуществлять регулировку паче плавно и точно, по причине тому, что проект формирования управляющих импульсов собрана нате двухбазовом транзисторе КТ117. Сей транзистор предназначен в целях создания генераторов импульсов. Хлеще, кажется, ни бери что другое отнюдь не способен. Подобная цепь используется во многих регуляторах мощности, а опять же в импульсных блоках питания в качестве формирователя запускающего импульса.

В духе только напряжение бери конденсаторе C1 достигает порога срабатывания транзистора, итоговый открывается и на выводе Б1 появляется позитивный импульс, открывающий тиристор VS1. Резистором R1 только и остается регулировать скорость заряда конденсатора.

Нежели быстрее зарядится триммер, тем раньше появится открывающий побуждение, тем большее драматичность поступит в нагрузку. Вторая полуволна сетевого напряжения проходит в нагрузку посредством диод VD3 без изменений. На питания схемы формирователя управляющих импульсов используется преобразователь VD2, R5, стабилитрон VD1.

Тут (бог) велел спросить, а когда но откроется транзистор, каков но порог срабатывания? Откупоривание транзистора происходит в оный момент, когда потуга на его эмиттере Э превысит накал на базе Б1. Базы Б1 и Б2 маловыгодный равноценны, если их модифицировать местами, то иразер не заработает.

Получи рисунке 6 показана карта, позволяющая регулировать что один полупериода напряжения.

Фигура 6. 

Модель представляет собой светорегулятор. Сетевое стресс выпрямляется мостом VD1-VD4, спустя время которого пульсирующее нака подается на лампу EL1, тиристор VS1, а черезо резисторы R3, R4 на стабилитроны VD5, VD6, ото которых питается проект управления. Использование в схеме выпрямительного моста позволяет исполнить регулирование положительного и отрицательного полупериодов с использованием чем) одного тиристора.

Контур управления выполнена тоже на двухбазовом транзисторе КТ117А. Бойкость заряда времязадающего конденсатора C2 изменяется резистором R6 вследствие чего меняется фаза управляющего тиристором сигнала.

После поводу этой схемы только и можно сделать небольшое улавливание: ток в нагрузке состоит не более чем из положительных полупериодов ахан, полученных после мостового выпрямителя. Неравно требуется в нагрузке подхватить положительную и отрицательную части синусоиды, немерено, ничего не меняя в схеме, подсоединить нагрузку сразу чрез (год) предохранителя. На окраина нагрузки следует прямо установить перемычку. Такая контур показана на рисунке 7.

Арабеска 7. Схема тиристорного регулятора мощности

Филдистор КТ117 открытие советской электронной промышленности и зарубежных аналогов мало-: неграмотный имеет, но возле необходимости может (пре)бывать собран из двух транзисторов после схеме, показанной сверху рисунке 8. Неожиданно кто-то возьмется накоплять подобную схему, идеже такой транзистор возьми хоть?

Рисунок 8.

В схемах, показанных получи и распишись рисунках 6 и 7, тиристор используется в сочетании с диодным мостом. Такое помещение дает возможность с через одного тиристора возглавлять обоими полупериодами переменного напряжения. Только вместе с тем появляются 4 дополнительных диода, чисто в целом увеличивает мера конструкции.

Продолжение статьи: Тиристорные регуляторы мощности. Схемы с двумя тиристорами

Болюся Аладышкин

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте проводка умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-учреждение от GeekBrains:

Геофак Интернет вещей

Ваша милость сможете:

• Изучить C, машины отладки и программирования микроконтроллеров;

• Произвести опыт работы с реальными проектами, в команде и нетривиально;

• Получить удостоверение и обязательство, подтверждающие полученные умственный багаж.

Starter box для первых экспериментов в инам!

После прохождения курса в вашем портфолио хорош: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная невод устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-редуктор), устройство контроля влажности воздуха, компания умного полива растений, прибор контроля протечки воды…

Ваш брат получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный документ, которые можно надбавить в портфолио и показать работодателю.

Подробнее в этом месте:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Корень