Thyristor kraftregulatorer

Thyristor-styrenheter är en av de vanligaste amatörradiokonstruktionerna, och detta är inte förvånande. När allt kommer omkring, alla som någonsin har använt den vanliga 25 - 40 watt lödkolven, dess förmåga att överhettas är till och med mycket välkänd. Lödkolven börjar röka och väsna, sedan, snart nog, brinner den konserverade broden ut och blir svart. Lödning med ett sådant lödkolv är redan helt omöjligt.

Och här kommer kraftregulatorn att rädda, med hjälp av vilken du kan ställa in temperaturen för lödning ganska exakt. Det borde styras av det faktum att när en lödkolv vidrör en bit kolofonium röker den bra, så, medellång, utan att väsa och stänk, inte särskilt kraftfullt. Du bör fokusera på det faktum att lödningen är kontur, glänsande.

Naturligtvis moderna lödstationer de är utrustade med termiskt stabiliserade lödkolvar, en digital display och justerbar värmetemperatur, men de är för dyra jämfört med en konventionell lödkolv. Därför är det med obetydliga volymer av lödningsarbete mycket möjligt att göra med en konventionell lödkolv med en tyristorkraftsregulator. Samtidigt uppnås kvaliteten på lödningen, som kanske inte är direkt, att vara utmärkt, genom att öva.

Ett annat användningsområde för tyristorregulatorer är ljusstyrka. Sådana regulatorer säljs i elektriska butiker i form av konventionella väggomkopplare med roterande handtag. Men här ligger bakhållet i väntan på köparen: moderna energisparlampor (som ofta i litteraturen kallas kompakta lysrör), de vill helt enkelt inte arbeta med sådana regulatorer.

Samma oförutsägbara alternativ kommer att visa sig vid reglering av ljusstyrkan hos LED-lampor. De är inte avsedda för sådant arbete, och det är det: likriktningsbryggan med en elektrolytisk kondensator som finns inuti CFL kommer helt enkelt inte att låta tyristorn fungera. Därför kan ett justerbart "nattljus" med en sådan regulator endast skapas med en glödlampa.

Men här bör du komma ihåg om elektroniska transformatorerdesignad för att driva halogenlampor och i amatörradiokonstruktioner för olika ändamål. I dessa transformatorer, efter likriktarbron, installeras inte någon elektrolytisk kondensator av någon anledning för att spara eller helt enkelt för att minska storleken. Det är denna "besparing" som gör att du kan justera lampans ljusstyrka med hjälp av tyristorregulatorer.

Om du anstränger dig för fantasi kan du fortfarande hitta många fler områden där användning av tyristorregulatorer krävs. Ett av dessa områden är reglering av rotationsverktyg för elverktyg: borrar, slipmaskiner, skruvdragare, roterande hammare etc. etc. Naturligtvis finns tyristorregulatorer inuti instrument som drivs med växelström.Klocka -Typer och arrangemang av varv för samlarmotorns varvtal.

All sådan regulator är inbyggd i kontrollknappen och är en liten låda insatt i borrhandtaget. Trycket på knappen bestämmer patronens rotationsfrekvens. I händelse av misslyckande ändras hela lådan omedelbart: för all designens tydliga enkelhet är en sådan regulator absolut inte lämplig för reparation.

När det gäller verktyg som kör på likström från batterier, utförs strömstyrning med transistorer mosfet pulsbreddmoduleringsmetod. PWM-frekvensen når upp till flera kilohertz, så genom skruvmejseln kan du höra en högfrekvent skrik. Den här pipiga motorlindningen.

Men i den här artikeln kommer bara tyristorstyrenheter att beaktas.Innan du tänker på regulatorkretsen bör du därför komma ihåg hur den fungerar tyristor.

För att inte komplicera historien kommer vi inte att betrakta tyristorn i form av dess fyra-skiktiga pnpn-struktur, rita en strömspänningskaraktäristik, men helt enkelt beskriva i ord hur den fungerar, tyristorn. Till att börja med, i en likströmskrets, även om tyristorer nästan inte används i dessa kretsar. När allt kommer omkring är det ganska svårt att stänga av tyristorn som arbetar med likström. Det är samma sak som att stoppa hästen.

Ändå lockar höga strömmar och höga spänningar av tyristorer utvecklare av olika, som regel, ganska kraftfull DC-utrustning. För att stänga av tyristorerna måste du gå till olika komplikationer av kretsarna, knep, men i allmänhet är resultaten positiva.

Tyristorbeteckningen på kretsschema visas i figur 1.

Figur 1. Tyristor

Det är lätt att se att tyristorn i sin beteckning på kretsarna är mycket lik vanlig diod. Om du tittar, så har den, tyristorn, också ensidig konduktivitet och kan därför korrigera växelström. Men han kommer bara att göra detta om en positiv spänning appliceras på kontrollelektroden relativt katoden, som visas i figur 2. Enligt gammal terminologi kallades tyristorn ibland en kontrollerad diod. Så länge styrpulsen inte appliceras är tyristorn stängd i någon riktning.

Figur 2

Hur du sätter på lysdioden

Allt är väldigt enkelt här. Till DC-spänningskällan 9V (du kan använda batteriet "Krona") genom tyristorns Vsx-anslutna LED HL1 med ett begränsande motstånd R3. Med hjälp av SB1-knappen kan spänningen från delaren R1, R2 appliceras på tyristorns styrelektrod, och därefter öppnar tyristorn, lysdioden börjar lysa.

Om du nu släpper knappen, sluta hålla den intryckt, bör lysdioden fortsätta att tända. Ett sådant kort tryck på knappen kan kallas impuls. Upprepad och till och med upprepad tryckning av denna knapp kommer inte att förändra någonting: lysdioden slocknar inte, men den lyser inte ljusare eller ljusare.

Tryckt - släppt, och tyristorn förblev öppen. Dessutom är detta tillstånd stabilt: tyristorn är öppen tills yttre påverkan tar bort den från detta tillstånd. Detta beteende hos kretsen indikerar tyristorns goda skick, dess lämplighet för arbete i en anordning under utveckling eller reparation.

Liten kommentar

Men undantag från denna regel förekommer ofta: knappen trycks in, lysdioden tänds och när knappen släpps slocknade den, som om ingenting hade hänt. Och vad är fångsten, vad gjorde du fel? Kanske man tryckte på knappen inte tillräckligt länge eller inte så fanatiskt? Nej, allt gjordes ganska samvetsgrant. Det är bara så att strömmen genom LED visade sig vara mindre än tyristorns hållström.

För att det beskrivna experimentet ska lyckas behöver du bara byta lysdioden mot en glödlampa, då blir strömmen mer eller välja en tyristor med en lägre hållström. Denna parameter för tyristorer har en betydande spridning, ibland är det till och med nödvändigt att välja en tyristor för en specifik krets. Dessutom ett märke, med en bokstav och från en ruta. Importerade tyristorer, som nyligen har föredragits, är något bättre med den nuvarande: det är lättare att köpa och parametrarna är bättre.

Hur man stänger en tyristor

Inga signaler som sänds till kontrollelektroden kan stänga tyristorn och stänga av lysdioden: styrelektroden kan bara slå på tyristorn. Det finns naturligtvis låsbara tyristorer, men deras syfte är något annorlunda än banala kraftkontroller eller enkla omkopplare. En konventionell tyristor kan endast stängas av genom att avbryta strömmen genom anodkatodesektionen.

Detta kan göras på minst tre sätt. Först, dumt koppla bort hela kretsen från batteriet. Återkalla figur 2. Naturligtvis kommer lysdioden att slockna.Men när den återansluts kommer den inte att slås på av sig själv, eftersom tyristorn har förblivit stängd. Detta villkor är också hållbart. Och att få honom ur detta tillstånd, för att tända ljuset, bara att trycka på SB1-knappen hjälper.

Det andra sättet att avbryta strömmen genom tyristorn är helt enkelt att ta och korta terminalerna på katoden och anoden med en trådhoppare. I detta fall kommer hela lastströmmen, i vårt fall endast en lysdiod, att strömma genom bygeln, och strömmen genom tyristorn blir noll. När bygeln har tagits bort stängs tyristorn och lysdioden slocknar. I experiment med liknande scheman används pincett oftast som en bygel.

Anta att istället för en LED i denna krets kommer det att finnas en tillräckligt kraftfull värmespole med hög termisk tröghet. Sedan visar det sig nästan redo kraftregulator. Om tyristorn är påkopplad på ett sådant sätt att spiralen slås på i 5 sekunder och stängs av under samma tid tilldelas 50 procent effekt i spiralen. Om, under pågående tio sekunders cykel, att koppla på tar bara 1 sekund, är det uppenbart att spiralen endast kommer att släppa 10% av värmen från sin kraft.

Med ungefär sådana tidscykler, uppmätta i sekunder, fungerar mikrovågseffektstyrningen. RF-strålningen slås av och på helt enkelt genom att använda ett relä. Tyristorkontroller arbetar med nätfrekvensen, där tiden mäts i millisekunder.

Det tredje sättet att stänga av tyristorn

Det består i att minska belastningsspänningen till noll, eller till och med vända matningsspänningens polaritet. Detta är just den situation som uppnås när tyristorkretsarna är försedda med en sinusformad ström.

När sinusformen passerar genom noll ändrar den dess tecken till motsatsen, så strömmen genom tyristorn blir mindre än hållströmmen och sedan helt lika med noll. Således löses problemet med att stänga av tyristorn som av sig själv.

Tyristor-styrenheter. Fasreglering

Så är saken överlämnad till de små. För att få fasstyrning behöver du bara applicera en kontrollpuls vid en viss tidpunkt. Med andra ord, pulsen måste ha en viss fas: ju närmare det är slutet av halvcykeln på växelspänningen, desto mindre blir spänningsamplituden på lasten. Fasstyrningsmetoden visas i figur 3.

Bild 3. Fasreglering

I bildens övre fragment appliceras styrpulsen nästan helt i början av sinusoidens halvvåg, styrsignalens fas är nära noll. I figuren är denna tid t1, så tyristorn öppnar nästan i början av halvcykeln, och en effekt nära det maximala tilldelas i lasten (om det inte fanns några tyristorer i kretsen, skulle kraften vara maximal).

Själva styrsignalerna visas inte i denna figur. Idealt är de korta positiva pulser relativt katoden, som appliceras i en viss fas på styrelektroden. I de enklaste scheman kan detta vara en linjärt ökande spänning som erhålls genom laddning av en kondensator. Detta kommer att diskuteras nedan.

På medelgrafen appliceras styrpulsen i mitten av halva cykeln, vilket motsvarar fasvinkeln Π / 2 eller tiden t2, därför tilldelas endast hälften av den maximala effekten i belastningen.

I den nedre grafen appliceras öppningspulserna mycket nära slutet av halvcykeln, tyristorn öppnar nästan innan den måste stängas, enligt diagrammet indikeras denna tid som t3, så kraften i lasten tilldelas obetydlig.

Tyristor-omkopplare

Efter en kort genomgång av tyristorns funktionsprincip kan du antagligen ta med dig flera kraftregulatorkretsar. Ingenting har uppfunnits här, allt kan hittas på Internet eller i gamla radiomagasiner. Artikeln ger helt enkelt en kort översikt och en arbetsbeskrivning tyristorregulatorkretsar. När man beskriver hur kretsarna fungerar kommer man att uppmärksamma hur tyristorer används, vilka tyristorkopplingskretsar som finns.

Som sades i början av artikeln, korrigerar tyristorn en växelspänning som en vanlig diod. Det visar sig halvvågsliknande. En gång, precis så, genom en diod tändes glödlampor på trapphus: det var lite ljus, det bländade i mina ögon, men då bränns lamporna mycket sällan. Samma sak händer om dimmern utförs på en tyristor, bara möjligheten att reglera en redan obetydlig ljusstyrka visas.

Därför styr effektstyrenheter båda halvcyklerna av nätspänningen. För detta tillämpas motparallell anslutning av tyristorer, triacs eller införandet av en tyristor i diagonalen av likriktarbryggan.

För att klargöra detta uttalande kommer vi vidare att överväga flera kretsar av tyristor-styrenheter. Ibland kallas de spänningsregulatorer, och vilket namn som är mer korrekt är det svårt att lösa, för tillsammans med spänningsreglering regleras också kraft.

Den enklaste tyristorregulatorn

Det är utformat för att reglera lödkolvens kraft. Dess krets visas i figur 4.

Bild 4. Schema för den enklaste tyristorkraftenheten

För att reglera lödkolvens kraft, från noll, finns det ingen mening. Därför kan vi begränsa oss till att bara reglera en halvcykel av nätspänningen, i detta fall positiv. Den negativa halvcykeln passerar utan förändringar genom VD1-dioden direkt till lödjärnet, vilket säkerställer dess halva effekt.

Den positiva halvcykeln passerar genom tyristorn VS1, vilket möjliggör reglering. Tyristorkontrollkretsen är extremt enkel. Dessa är motstånd R1, R2 och kondensator Cl. Kondensatorn laddas genom kretsen: kretsens övre tråd, R1, R2 och kondensatorn C1, belastning, kretsens nedre ledning.

En tyristorstyrelektrod är ansluten till kondensatorns positiva terminal. När spänningen över kondensatorn stiger till tyristorns startspänning, öppnas den senare och passerar in i lasten en positiv halvcykel av spänningen, eller snarare en del av den. Kondensatorn C1 tappar naturligt och förbereder sig därmed för nästa cykel.

Kondensatorns laddningshastighet regleras med hjälp av ett variabelt motstånd R1. Ju snabbare kondensatorn laddas till tyristors öppningsspänning, desto tidigare öppnar tyristorn, desto större del av den positiva halvcykeln av spänningen kommer in i lasten.

Kretsen är enkel, pålitlig, den är ganska lämplig för en lödkolv, även om den bara reglerar en halvperiod av nätspänningen. Ett mycket liknande diagram visas i figur 5.

Bild 5. Thyristor kraftkontroll

Den är något mer komplicerad än den föregående, men det gör att du kan justera mer smidigt och exakt på grund av det faktum att styrpulsgenereringskretsen är monterad på en KT117 dubbelbasad transistor. Denna transistor är utformad för att skapa pulsgeneratorer. Mer, verkar det, kan inte någonting annat. En liknande krets används i många kraftkontroller, liksom för att byta strömförsörjning som drivrutin för en utlösande puls.

Så snart spänningen över kondensatorn C1 når transistorns tröskel öppnas den senare och en positiv puls uppträder på stiftet Bl, vilket öppnar tyristorn VS1. Motstånd R1 kan justera kondensatorns laddningshastighet.

Ju snabbare kondensatorn laddas, ju tidigare öppningspulsen visas, desto större blir spänningen som matas till lasten. Den andra halvvågen av nätspänningen passerar in i belastningen genom VD3-dioden utan förändringar. För att driva styrpulsgeneratorkretsen används en likriktare VD2, R5, en Zener-diod VD1.

Här kan du fråga, och när transistorn öppnas, vad är tröskeln? Transistorns öppning sker vid en tidpunkt då spänningen vid dess emitter E överskrider spänningen vid basen på B1. Baserna B1 och B2 är inte likvärdiga, om de byts ut kommer generatorn inte att fungera.

Figur 6 visar en krets som låter dig justera båda halvcyklerna av spänningen.

Figur 6

Diagrammet är en dimmer. Nätspänningen korrigeras av bron VD1-VD4, varefter kretsspänningen matas till lampan EL1, tyristor VS1, och genom motståndet R3, R4 till zenerdioderna VD5, VD6, från vilken styrkretsen drivs. Användningen av en likriktarbro i kretsen tillåter reglering av positiva och negativa halvcykler med endast en tyristor.

Styrkretsen utförs också på en tvåbaserad transistor KT117A. Laddningshastigheten för tidkondensatorn C2 ändras av motståndet R6, vilket får tyristors styrsignals fas att ändras.

En liten kommentar kan göras om denna krets: strömmen i lasten består endast av de positiva halvcyklerna i nätet som erhålls efter brygglikriktaren. Om det krävs att få de positiva och negativa delarna av sinusformen i lasten är det tillräckligt, utan att ändra något i kretsen, att sätta på lasten omedelbart efter säkringen. I stället för lasten installerar du bara en bygel. En sådan krets visas i figur 7.

Bild 7. Schema för tyristorkraftkontroll

KT117-transistorn är en uppfinning av den sovjetiska elektroniska industrin och har inga utländska analoger, men vid behov kan den monteras från två transistorer enligt kretsen som visas i figur 8. Plötsligt kommer någon att åta sig att montera en liknande krets, var kan jag få en sådan transistor?

Figur 8

I kretsarna som visas i figurerna 6 och 7 används tyristorn i kombination med en diodbrygga. Denna inkludering gör det möjligt med hjälp av en tyristor att styra båda halvperioderna med växelspänning. Men samtidigt dyker upp fyra ytterligare dioder, vilket i allmänhet ökar dimensionens struktur.

Fortsättning av artikeln: Tyristor-styrenheter. Kretsar med två tyristorer

Boris Aladyshkin