Регулатори снаге тиристора

Тиристорски контролери снаге један су од најчешћих аматерских радио дизајна, а то и не чуди. Уосталом, свима који су икада користили уобичајено лемљење од 25 до 40 вата, његова способност прегревања је чак врло позната. Чајник за лемљење почиње да пуши и звижди, а затим, довољно брзо, конзервирано убод изгоре, поцрни. Лемљење таквим лемилицом је већ потпуно немогуће.

Овде вам долази до помоћи регулатора напајања, уз помоћ којег можете сасвим тачно подесити температуру за лемљење. Треба га водити чињеницом да када лемљење дотакне комад колофона, он пуши добро, тако да је средње, без звиждања и прскања, не баш енергетски. Треба да се фокусирате на чињеницу да је лемљење контуре, сјајно.

Наравно савремене станице за лемљење опремљени су термички стабилизованим глачалима за лемљење, дигиталним екраном и подесивом температуром грејања, али су прескупи у поређењу са класичним лемилицом. Због тога је код безначајних количина рада лемљења сасвим могуће направити конвенционално лемљење са тиристорским регулатором снаге. Истовремено, квалитет лемљења, које можда неће бити одмах, показаће се одличним, постиже се праксом.

Друга област примене тиристорских регулатора је контрола осветљења. Такви се регулатори продају у трговинама електричном енергијом у облику конвенционалних зидних прекидача с окретном ручицом. Али ево, заседа чека купца: савремене енергетске сијалице (често се у литератури називају компактне флуоресцентне сијалице (ЦФЛ)) једноставно не желе да раде са таквим регулаторима.

Иста непредвидљива опција показаће се у случају регулисања светлине ЛЕД сијалица. Па, нису предвиђени за такав рад и то је то: исправљачки мост с електролитичким кондензатором смјештеним унутар ЦФЛ-а једноставно неће пустити тиристор да ради. Стога се подесива „ноћна светлост“ са таквим регулатором може креирати само помоћу лампе са жарном нити.

Међутим, овде би требало да се сетите електронски трансформаторидизајниран за напајање халогених сијалица и за аматерске радио дизајне за различите сврхе. У тим трансформаторима, после исправљачког моста, из неког разлога, очигледно да би се сачувала или једноставно смањила величина, електролитички кондензатор није уграђен. Управо та „уштеда“ омогућава вам подешавање светлине сијалица помоћу тиристорских регулатора.

Ако напијете машту, још увек можете пронаћи много више области у којима је потребна употреба тиристорских регулатора. Једна од тих области је регулисање обртаја електричног алата: бушилице, брусилице, одвијачи, ротациони чекићи, итд. итд. Наравно, тиристорски регулатори су смештени унутар инструмената који се напајају од наизменичног напајања.Пази -Врсте и распоред обртаја броја обртаја мотора колектора.

Сав такав регулатор уграђен је у контролно дугме и мали је кутија убачен у дршку бушилице. Степен притиска на дугме одређује учесталост ротације кертриџа. У случају квара, цела кутија се одмах мења: због све очигледне једноставности дизајна, такав регулатор апсолутно није погодан за поправак.

У случају алата који раде на једносмерну струју из батерија, контрола напајања врши се коришћењем транзистори мосфет метода модулације ширине импулса ПВМ фреквенција достиже неколико килохерца, тако да кроз тело одвијача можете чути високофреквентни шкљоцање. Ово шкрипање мотора.

Али у овом чланку биће разматрани само тиристорски регулатори снаге.Стога, пре разматрања регулацијског круга, треба се сјетити како то функционише тиристор.

Да не бисмо комплицирали причу, нећемо разматрати тиристор у облику његове четверослојне пнпн структуре, нацртати карактеристику напона струје, већ једноставно описати речима како то делује, тиристор. За почетак, у кругу једносмерне струје, мада се тиристори готово не користе у тим круговима. Уосталом, искључивање тиристора који ради на истосмерну струју је прилично тешко. То је исто као зауставити коња.

Ипак, велике струје и високи напони тиристора привлаче програмере разних, по правилу, прилично моћне ДЦ опреме. Да бисте искључили тиристоре, морате да пређете на различите компликације кругова, трикова, али генерално су резултати позитивни.

Ознака тиристора на дијаграмима кругова приказана је на слици 1.

Слика 1. Тиристор

Лако је видети да је тиристор по свом називу на струјним круговима врло сличан обична диода. Ако погледате, онда тиристор такође има једнострану проводљивост и, према томе, може исправити наизменичну струју. Али он ће то учинити само ако се на контролну електроду примјени позитивни напон у односу на катоду, као што је приказано на слици 2. По старој терминологији тиристор се понекад називао контролисаном диодом. Све док се контролни импулс не примени, тиристор је затворен у било ком правцу.

Слика 2

Како укључити ЛЕД

Овде је све врло једноставно. На извор истосмјерног напона 9В (можете користити батерију "Крона") преко тиристора Вск спојен ЛЕД ХЛ1 са ограничавајућим отпорником Р3. Помоћу дугмета СБ1 напон из разделника Р1, Р2 може се применити на контролну електроду тиристора, а затим ће се тиристор отворити, ЛЕД почиње да светли.

Ако сада отпустите тастер, престаните да га држите притиснутим, онда ЛЕД треба да настави да светли. Тако кратак притисак на дугме може се назвати импулсом. Поновљено и чак опетовано притискање овог дугмета неће ништа променити: ЛЕД се неће угасити, али неће светлити или загасити.

Притиснут - отпуштен, а тиристор је остао отворен. Штавише, ово стање је стабилно: тиристор ће бити отворен све док га спољни утицаји не уклоне из овог стања. Овакво понашање круга указује на добро стање тиристора, његову погодност за рад у уређају који се развија или поправља.

Мала примедба

Али често се догађају изузеци од овог правила: дугме је притиснуто, ЛЕД лампица светли, а када се тастер отпусти, угасио се као да се ништа није догодило. И у чему је улов, шта си погрешио? Можда је дугме притиснуто не довољно дуго или није баш фанатично? Не, све је урађено прилично савесно. Једноставно је да се струја кроз ЛЕД показала мањом од струје задржавања тиристора.

Да би описани експеримент био успешан, само је потребно да замените ЛЕД са лампом са жарном нити, и тада ће струја постати већа, или одабрати тиристор са нижом струјом задржавања. Овај параметар за тиристоре има значајно расипање, понекад је чак потребно одабрати и тиристор за одређени круг. Штавише, једна марка, са једним словом и из једне кутије. Увезени тиристори, који су у последње време омиљени, нешто су бољи са овом струјом: лакше је купити, а параметри бољи.

Како затворити тиристор

Ниједан сигнал који се шаље на контролну електроду не може затворити тиристор и искључити ЛЕД: контролна електрода може укључити само тиристор. Постоје, наравно, тиристери који се могу закључати, али њихова је намена нешто другачија од баналних регулатора напајања или једноставних прекидача. Уобичајени тиристор може се искључити само прекидом струје кроз одсек анода - катода.

То се може учинити на најмање три начина. Прво глупо одспојите целокупни круг од батерије. Подсетимо се на слици 2. Наравно, ЛЕД ће се угасити.Али када се поново повеже, неће се укључити сам по себи, јер је тиристор остао затворен. Ово стање је такође одрживо. А да га избаците из овог стања, да упали светло, помоћи ће вам само притискање СБ1 дугмета.

Други начин да прекинете струју кроз тиристор је једноставно узимање и скраћивање прикључака катоде и аноде жичаним скакачем. У овом случају ће цела струја оптерећења, у нашем случају то је само ЛЕД, тећи кроз скакач, а струја кроз тиристор ће бити једнака нули. Након уклањања скакача, тиристор ће се затворити и ЛЕД ће се угасити. У експериментима са сличним шемама пинцета се најчешће користи као скакач.

Претпоставимо да ће уместо ЛЕД у овом кругу постојати довољно моћан грејни калем са високом термичком инерцијом. Тада се испоставља готово спреман регулатор снаге. Ако је тиристор укључен на такав начин да се спирала укључи 5 секунди и искључи исто време, тада се у спирали додјељује 50 процената снаге. Ако током овог циклуса од десет секунди укључивање траје само 1 секунду, онда је очигледно да ће спирала ослободити само 10% топлоте из своје снаге.

Са приближно таквим временским циклусима, мереним у секундама, ради контрола снаге микроталаса. Једноставно помоћу релеја, РФ зрачење се укључује и искључује. Тиристорски контролери раде на фреквенцији мреже, где се време мери у милисекундама.

Трећи начин искључивања тиристора

Састоји се у смањењу напона оптерећења на нулу, или чак преокретању поларитета напона напајања. То је управо ситуација добијена када се тиристорски струјни кругови напајају наизменичном синусоидном струјом.

Када синусоид прође кроз нулу, он свој знак мења у супротно, тако да струја кроз тиристор постаје мања од задржавајуће струје, а затим потпуно једнака нули. Стога се проблем искључивања тиристора решава као да је сам по себи.

Тиристорски контролери снаге. Фазна регулација

Дакле, ствар је препуштена малом. Да бисте добили фазну контролу, једноставно морате да примените контролни импулс у одређено време. Другим речима, импулс мора имати одређену фазу: што је ближе крају полу-циклуса наизменичног напона, мања ће амплитуда напона бити на оптерећењу. Метода контроле фазе приказана је на слици 3.

Слика 3. Фазна регулација

У горњем делу слике, контролни импулс се примењује готово на самом почетку полу-таласа синусоида, фаза контролног сигнала је близу нуле. На слици је ово време т1, па се тиристор отвара готово на почетку полу-циклуса, а снага близу максимума се додељује оптерећењу (да нема тиристора у кругу, снага би била максимална).

Сами контролни сигнали нису приказани на овој слици. У идеалном случају то су кратки импулси, позитивни у односу на катоду, који се у одређеној фази примењују на контролну електроду. У најједноставнијим схемама, то може бити линеарно повећавајући напон који се добија пуњењем кондензатора. О овоме ће бити речи у даљем тексту.

На просечном графикону, контролни импулс се примењује у средини полу-циклуса, што одговара фазном углу Π / 2 или времену т2, тако да је у оптерећењу распоређена само половина максималне снаге.

У доњем графикону, импулси за отварање се примењују веома близу краја полу-циклуса, тиристор се отвара готово пре него што се мора затворити, према графикону ово време је означено као т3, па је снага у оптерећењу додељена незнатна.

Тиристорски прекидачки кругови

Након кратког прегледа принципа рада тиристора вероватно ћете донети неколико кругова регулатора снаге. Овдје ништа није измишљено, све се може наћи на Интернету или у старим радио часописима. Чланак једноставно пружа кратак преглед и опис посла склопови регулатора тиристора. При описивању рада кола, пажња ће се обратити на то како се користе тиристори, који тиристорски комутациони кругови постоје.

Као што је речено на самом почетку чланка, тиристор исправља наизменични напон попут уобичајене диоде. Испада да је полу-таласно исправљање. Једном давно, кроз диоду, упалио се лампица са жарном нити на степенишним прозорима: било је мало светла, заслепљујуће ми је у очима, али тада се лампе веома ретко пале. Иста ствар се догађа ако се диммер врши на једном тиристору, појављује се само могућност регулације већ безначајне светлине.

Због тога, регулатори напајања управљају оба полуцикла мрежног напона. За то се примењује контра-паралелно спајање тиристора, триацс или укључивање тиристора у дијагонали исправљачког моста.

Ради јасноће ове изјаве, размотрићемо даље неколико кругова тиристорских регулатора снаге. Понекад их називају регулаторима напона, а који је назив тачнији, тешко је решити, јер уз регулацију напона, регулише се и снага.

Најједноставнији тиристорски регулатор

Дизајниран је да регулише снагу лемилице. Његов склоп је приказан на слици 4.

Слика 4. Шема најједноставнијег тиристорског регулатора напајања

За регулацију снаге лемилице, почевши од нуле, нема смисла. Стога се можемо ограничити на регулисање само једног полукруга мрежног напона, у овом случају позитивног. Негативни полуцикл пролази без промене кроз ВД1 диоду директно до лемилице, што обезбеђује његову половну снагу.

Позитивни полуцикл пролази кроз тиристор ВС1, омогућавајући регулацију. Управљачки круг тиристора је изузетно једноставан. То су отпорници Р1, Р2 и кондензатор Ц1. Кондензатор се пуни путем круга: горња жица круга, Р1, Р2 и кондензатор Ц1, оптерећење, доња жица круга.

На позитиван терминал кондензатора прикључена је тиристорска контролна електрода. Када напон преко кондензатора порасте на напон укључивања тиристора, он се отвара, преносећи у оптерећење позитивни полуцикл напона, тачније његов део. Кондензатор Ц1 се природно празни, припремајући се за следећи циклус.

Брзина пуњења кондензатора регулише се помоћу променљивог отпорника Р1. Што се бржи кондензатор напуни на напон отварања тиристора, раније се тиристор отвори, већи део позитивног полукруга напона ће ући у оптерећење.

Круг је једноставан, поуздан, сасвим је погодан за лемљење, иако регулише само један полу-период мрежног напона. Врло сличан дијаграм приказан је на слици 5.

Слика 5. Регулатор напајања тиристора

Нешто је сложенији од претходног, али омогућава вам глатко и тачније подешавање, због чињенице да је управљачки круг за стварање импулса састављен на КТ117 двоножном транзистору. Овај транзистор је дизајниран за стварање генератора импулса. Више, чини се, није способно ни за шта друго. Сличан склоп користи се у многим регулаторима напајања, као и за пребацивање напајања као покретача покретачког импулса.

Чим напон преко кондензатора Ц1 достигне праг транзистора, последњи се отвара и на пину Б1 појављује се позитивни импулс који отвара тиристор ВС1. Отпорник Р1 може подесити брзину наелектрисања кондензатора.

Што се брже напуни кондензатор, што се раније појави пулс отварања, већи напон ће ући у оптерећење. Други пола таласа мрежног напона прелази у оптерећење кроз ВД3 диоду без промена. Исправљач ВД2, Р5, Зенер диода ВД1 користи се за напајање круга обликујуће регулације импулса.

Овде можете питати, а кад се отвори транзистор, који је праг? Отварање транзистора догађа се у тренутку када напон на његовом емитеру Е прелази напон у бази Б1. Базе Б1 и Б2 нису еквивалентне, ако се измјењују, генератор неће радити.

На слици 6 приказан је круг који вам омогућава да подесите оба полуцикла напона.

Слика 6

Дијаграм је: диммер. Мрежни напон се исправља помоћу моста ВД1-ВД4, након чега се напон пукотине доводи до лампе ЕЛ1, тиристора ВС1, а преко отпорника Р3, Р4 до зенер диода ВД5, ВД6, из којег се напаја управљачки круг. Употреба исправљачког моста у кругу омогућава регулисање позитивних и негативних полу-циклуса користећи само један тиристор.

Управљачки круг се такође изводи на двоосном транзистору КТ117А. Брзина пуњења временског кондензатора Ц2 мења се отпорником Р6, што узрокује промену фазе управљачког сигнала тиристора.

О овом кругу може се рећи мала примедба: струја у оптерећењу се састоји само од позитивних полу-циклуса мреже добијених после исправљача моста. Ако је потребно да се у оптерећењу добију позитивни и негативни делови синусоида, довољно је, не мењајући ништа у кругу, укључити оптерећење одмах након осигурача. Уместо оптерећења, једноставно инсталирајте скакач. Такав склоп је приказан на слици 7.

Слика 7. Шема тиристорског регулатора напајања

Транзистор КТ117 је проналазак совјетске електронске индустрије и нема страних аналога, али по потреби може се саставити из два транзистора у складу са кругом приказаним на слици 8. Одједном ће се неко предузети да састави сличан склоп, где могу да набавим такав транзистор?

Слика 8

У круговима приказаним на сликама 6 и 7, тиристор се користи у комбинацији са диодним мостом. Ово укључивање омогућава помоћу тиристора контролу оба периода наизменичног напона. Али у исто време се појављују и 4 додатне диоде које углавном повећавају димензије конструкције.

Наставак чланка: Тиристорски контролери снаге. Кругови са два тиристора

Борис Аладисхкин