- Zasada działania regulatora na triaku
- Opcje obwodu regulatora
- Regulator ze sprzężeniem zwrotnym
- Indukcyjny regulator obciążenia
- Prosty regulator mocy w triaku DIY
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Do sterowania pewnymi typami urządzeń gospodarstwa domowego (na przykład elektronarzędziami lub odkurzaczem) stosuje się przełącznik zasilania oparty na triaku. Szczegóły dotyczące zasady działania tego elementu półprzewodnikowego można znaleźć w materiałach zamieszczonych na naszej stronie internetowej. W niniejszej publikacji rozważamy szereg zagadnień związanych z schematami kontroli obciążenia triakowego. Jak zawsze zacznijmy od teorii.
Zasada działania regulatora na triaku
Przypomnijmy, że triak nazywany jest modyfikacją tyrystora, który pełni rolę klucza półprzewodnikowego o charakterystyce nieliniowej. Główna różnica w stosunku do urządzenia podstawowego polega na przewodzeniu dwukierunkowym przy przełączaniu w tryb pracy „otwarty”, gdy prąd jest doprowadzany do elektrody sterującej. Ze względu na tę właściwość triaki nie zależą od polaryzacji napięcia, co pozwala na ich efektywne wykorzystanie w obwodach o zmiennym napięciu.
Oprócz nabytych cech, urządzenia te mają ważną właściwość elementu podstawowego - zdolność do utrzymywania przewodności, gdy elektroda sterująca jest odłączona. W tym przypadku „zamknięcie” klucza półprzewodnikowego następuje w momencie, gdy nie ma różnicy potencjałów między głównymi wnioskami urządzenia. To znaczy, gdy napięcie przemienne przechodzi przez zero.
Dodatkową korzyścią z takiego przejścia do stanu „zamkniętego” jest zmniejszenie liczby zakłóceń w tej fazie działania. Należy zauważyć, że regulator nie zakłócający może zostać utworzony pod kontrolą tranzystorów.
Ze względu na wyżej wymienione właściwości moc obciążenia może być kontrolowana przez sterowanie fazowe. Oznacza to, że triak otwiera się co pół okresu i zamyka po przejściu przez zero. Czas opóźnienia początku trybu „otwartego” odcina część okresu półokresowego, w wyniku czego kształt fali wyjściowej będzie piłokształtny.
W tym przypadku amplituda sygnału pozostanie taka sama, dlatego takie urządzenia są niepoprawnie nazywane regulatorami napięcia.
Opcje obwodu regulatora
Podajemy kilka przykładów obwodów, które pozwalają kontrolować moc obciążenia za pomocą triaka, zacznijmy od najprostszego.
Legenda:
- Rezystory: R1- 470 kΩ, R2 - 10 kΩ,
- Kondensator C1 - 0, 1 μF x 400 V.
- Diody: D1 - 1N4007, D2 - dowolna dioda LED 2.10-2.40 V 20 mA.
- Dynistor DN1 to DB3.
- Triac DN2 - KU208G, możesz zainstalować mocniejszy analog BTA16 600.
Za pomocą dynistora DN1 zamyka się obwód D1-C1-DN1, który przekształca DN2 w pozycję „otwartą”, w której pozostaje w punkcie zerowym (zakończenie cyklu pół). Moment otwarcia jest określony przez czas akumulacji na kondensatorze ładunku progowego wymaganego do przełączenia DN1 i DN2. Kontroluje szybkość ładowania łańcucha C1 R1-R2, z całkowitej rezystancji, która zależy od momentu „otwarcia” triaka. Odpowiednio, moc obciążenia jest kontrolowana przez zmienny rezystor R1.
Pomimo prostoty schematu, jest on dość skuteczny i może być używany jako ściemniacz do urządzeń oświetleniowych z żarnikiem lub kontrolerem mocy do lutownicy.
Niestety powyższy schemat nie ma sprzężenia zwrotnego, dlatego nie nadaje się jako stabilizowany regulator obrotów silnika kolektora.
Regulator ze sprzężeniem zwrotnym
Sprzężenie zwrotne jest konieczne, aby ustabilizować obroty silnika, które mogą ulec zmianie pod wpływem obciążenia. Można to zrobić na dwa sposoby:
- Zainstaluj obrotomierz, który mierzy prędkość. Ta opcja pozwala na precyzyjną regulację, ale zwiększa to koszt wdrożenia rozwiązania.
- Monitoruj zmiany napięcia na silniku elektrycznym iw zależności od tego zwiększ lub zmniejsz tryb „otwarty” klucza półprzewodnikowego.
Ta ostatnia opcja jest znacznie łatwiejsza do wdrożenia, ale wymaga niewielkiej regulacji pod wpływem mocy używanych maszyn elektrycznych. Poniżej znajduje się schemat takiego urządzenia.
Legenda:
- Rezystory: R1 - 18 kΩ (2 W); R2 wynosi 330 kΩ; R3 - 180 Ohm; R4 i R5– 3, 3 kΩ; R6 - konieczne jest wybranie sposobu, w jaki zostanie to zrobione, zostanie opisane poniżej; R7 - 7, 5 kΩ; R8 - 220 kΩ; R9 - 47 kΩ; R10 - 100 kΩ; R11 - 180 kΩ; R12 - 100 kΩ; R13 - 22 kΩ.
- Kondensatory: C1 - 22 mikrofarady x 50 V; C2 - 15 nF; C3 - 4, 7 mikrofarady x 50 V; C4 - 150 nF; C5 - 100 nF; C6 - 1 uF x 50 V.
- Diody D1 - 1N4007; D2 - dowolna dioda LED przy 20 mA.
- Triac T1 - BTA24-800.
- Microcircuit - U2010B.
Ten schemat zapewnia płynny rozruch instalacji elektrycznej i zapewnia jej ochronę przed przeciążeniem. Dozwolone są trzy tryby pracy (ustawiane przełącznikiem S1):
- A - Po przeciążeniu dioda D2 włącza się, wskazując przeciążenie, po czym silnik zmniejsza prędkość do minimum. Aby wyjść z trybu, musisz wyłączyć i włączyć urządzenie.
- B - Po przeciążeniu dioda D2 włącza się, silnik jest przełączany do pracy z minimalną prędkością. Aby wyjść z trybu, należy usunąć obciążenie z silnika elektrycznego.
- C - Tryb wskazania przeciążenia.
Ustawienie obwodu jest zredukowane do wyboru rezystancji R6, jest obliczane, w zależności od mocy silnika elektrycznego według następującego wzoru :. Na przykład, jeśli musimy sterować silnikiem o mocy 1500 W, obliczenia będą następujące: 0, 25 / (1500/240) = 0, 04 Ohm.
Do produkcji tego oporu najlepiej jest użyć drutu nichromowego o średnicy 0, 80 lub 1, 0 mm. Poniżej znajduje się tabela, która pozwala wybrać opór R6 i R11, w zależności od mocy silnika.
Powyższe urządzenie może być stosowane jako regulator prędkości silnika narzędzi elektrycznych, odkurzaczy i innych urządzeń gospodarstwa domowego.
Indukcyjny regulator obciążenia
Ci, którzy próbują kontrolować obciążenie indukcyjne (na przykład transformator spawarki) za pomocą wyżej wymienionych schematów, będą rozczarowani. Urządzenia nie będą działać z możliwą awarią triaków. Wynika to z przesunięcia fazowego, dlatego klucz półprzewodnikowy nie ma czasu na przejście w tryb „otwarty” podczas krótkiego impulsu.
Istnieją dwa możliwe rozwiązania tego problemu:
- Poddanie elektrodzie sterującej szeregu podobnych impulsów.
- Podaj stały sygnał elektrodzie sterującej, aż przejdzie przez zero.
Pierwsza opcja jest najbardziej optymalna. Podajemy schemat, w którym to rozwiązanie jest używane.
Jak widać z poniższego rysunku, gdzie pokazane są oscylogramy głównych sygnałów regulatora mocy, pakiet impulsów jest wykorzystywany do otwarcia triaka.
To urządzenie umożliwia stosowanie regulatorów na przełącznikach półprzewodnikowych do sterowania obciążeniem indukcyjnym.
Prosty regulator mocy w triaku DIY
Na końcu artykułu podajemy przykład prostego regulatora mocy. Zasadniczo można zmontować dowolny z powyższych schematów (najbardziej uproszczoną wersję pokazano na rysunku 2). W przypadku tego urządzenia nie jest nawet konieczne wykonanie płytki obwodu drukowanego, urządzenie można zmontować przez zamontowanie. Przykład takiej implementacji pokazano na poniższym rysunku.
Możliwe jest użycie tego regulatora jako ściemniacza, a także sterowanie jego pomocą potężnych grzejników elektrycznych. Zalecamy wybranie obwodu, w którym do sterowania używany jest przełącznik półprzewodnikowy o charakterystyce odpowiadającego prądu obciążenia.