Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Tyrystorowe regulatory mocy są stosowane zarówno w życiu codziennym (w analogowych stacjach lutowniczych, grzejnikach elektrycznych itp.), Jak iw produkcji (na przykład do uruchamiania jednostek mocy o dużej mocy). W urządzeniach gospodarstwa domowego z reguły instalowane są regulatory jednofazowe, w instalacjach przemysłowych częściej stosowane są trójfazowe.

Urządzenia te są układem elektronicznym działającym na zasadzie kontroli fazy w celu sterowania mocą obciążenia (więcej na temat tej metody zostanie opisane poniżej).

Zasada działania regulacji fazy

Zasada regulacji tego typu polega na tym, że otwarcie impulsu tyrystora ma określoną fazę. Oznacza to, że im dalej znajduje się od końca półokresu, tym większa będzie amplituda napięcia przyłożonego do obciążenia. Na poniższym rysunku widzimy proces odwrotny, gdy impulsy pojawiają się prawie pod koniec półokresu.

Minimalna moc

Wykres pokazuje czas, w którym tyrystor jest zamknięty t1 (faza sygnału sterującego), jak widzisz, otwiera się prawie na końcu połowy cyklu sinusoidy, w wyniku czego amplituda napięcia jest minimalna, a zatem moc obciążenia podłączonego do urządzenia będzie nieznaczna (bliska minimum). Rozważmy przypadek przedstawiony na poniższym wykresie.

Połowa mocy

Widzimy tutaj, że otwarcie impulsu tyrystorowego przypada na połowę okresu półokresowego, tzn. Sterownik wyda połowę mocy z maksymalnego możliwego. Praca nad mocą bliską maksimum jest pokazana na poniższym wykresie.

Moc bliska maksimum

Jak widać z wykresu, impuls spada na początku sinusoidalnego półokresu. Czas, w którym tyrystor jest w stanie zamkniętym (t3), jest nieznaczny, dlatego w tym przypadku moc w obciążeniu zbliża się do maksimum.

Należy zauważyć, że trójfazowe regulatory mocy działają na tej samej zasadzie, ale kontrolują amplitudę napięcia nie w jednej, ale w trzech fazach jednocześnie.

Ta metoda regulacji jest prosta do wdrożenia i pozwala na dokładną zmianę amplitudy napięcia w zakresie od 2 do 98 procent wartości nominalnej. Umożliwia to płynne sterowanie mocą instalacji elektrycznych. Główną wadą tego typu urządzenia jest stworzenie wysokiego poziomu zakłóceń w sieci energetycznej.

Alternatywnie, aby zmniejszyć zakłócenia, można przełączać tyrystory, gdy sinusoida napięcia przemiennego przechodzi przez zero. Oczywiście działanie takiego regulatora mocy można zobaczyć na poniższym wykresie.

Przełączanie tyrystorów przez „zero”

Legenda:

  • A - wykres półfal napięcia zmiennego;
  • B - praca tyrystora przy 50% mocy maksymalnej;
  • C jest wykresem przedstawiającym działanie tyrystora na 66%;
  • D - 75% wartości maksymalnej.

Jak widać z wykresu, tyrystor „odcina” półfalę, a nie jej części, co minimalizuje poziom zakłóceń. Wadą takiej implementacji jest niemożność płynnej regulacji, ale dla obciążenia o dużej bezwładności (na przykład różnych elementów grzejnych) to kryterium nie jest głównym kryterium.

Wideo: Testowanie tyrystorowego sterownika mocy

Prosty obwód sterowania mocą

W tym celu można dostosować moc lutownicy za pomocą analogowych lub cyfrowych stacji lutowniczych. Te ostatnie są dość drogie i niełatwo je złożyć bez doświadczenia. Podczas gdy urządzenia analogowe (które są zasadniczo regulatorami mocy) nie będą trudne do zrobienia własnymi rękami.

Dajemy proste urządzenie obwodu na tyrystorach, dzięki któremu można regulować moc lutownicy.

Najprostszy regulator

Elementy radiowe zaznaczone na schemacie:

  • VD - КД209 (lub podobne cechy)
  • VS-KU203B lub jego analog;
  • R 1 - opór o wartości 15 kOm;
  • R 2 - zmienny rezystor typu 30kOm;
  • С - pojemność typu elektrolitycznego z nominalnym mikrofaradem 4, 7 i napięciem od 50 V;
  • R n jest obciążeniem (w naszym przypadku działa jak lutownica).

To urządzenie reguluje tylko dodatni okres półtrwania, więc minimalna moc lutownicy będzie równa połowie nominalnej. Tyrystor jest sterowany przez obwód zawierający dwie rezystancje i pojemność. Czas ładowania kondensatora (jest regulowany przez rezystancję R 2 ) wpływa na czas trwania „otwarcia” tyrystora. Poniżej przedstawiono harmonogram urządzenia.

Wpływ rezystancji R2 na działanie regulatora

Wyjaśnienie liczby:

  • wykres A - pokazuje sinusoidalne napięcie prądu przemiennego przyłożone do obciążenia Rn (lutownica) z rezystancją R2 bliską 0 kΩ;
  • wykres B - wyświetla amplitudę napięcia sinusoidalnego przyłożonego do lutownicy z rezystancją R2 równą 15 kΩ;
  • wykres C, jak widać z tego, przy maksymalnej rezystancji R2 (30 kΩ), czas pracy tyrystora (t 2 ) staje się minimalny, to znaczy lutownica działa z mocą około 50% nominalnej.

Schemat urządzenia jest dość prosty, więc nawet ci, którzy nie są dobrze zorientowani w projektowaniu obwodów, będą mogli sami go złożyć. Należy pamiętać, że podczas pracy tego urządzenia występuje napięcie niebezpieczne dla osoby w jego obwodzie, dlatego wszystkie jego elementy muszą być niezawodnie zaizolowane.

Jak już opisano powyżej, urządzenia działające na zasadzie regulacji fazy są źródłem silnych zakłóceń w sieci energetycznej. Są dwie drogi wyjścia z tej sytuacji:

    • napięcie zasilania przez filtr wygładzający (jego schemat jest łatwy do znalezienia), najprostszym przykładem jest pierścień ferrytowy z owiniętym wokół niego kablem sieciowym;
      Ferrytowy filtr pierścieniowy z kabla monitora
    • złożyć urządzenie, które nie przeszkadza, podajemy przykład takiego schematu.

Regulator bez zakłóceń

Poniżej znajduje się schemat regulatora mocy, który nie przeszkadza, ponieważ nie „odcina” półfal, ale „odcina” ich pewną ilość. Zasada działania takiego urządzenia, rozważaliśmy w rozdziale „Zasada działania sterowania fazowego”, a mianowicie przełączanie tyrystora na zero.

Podobnie jak w poprzednim schemacie, regulacja mocy odbywa się w zakresie od 50 procent do wartości bliskiej maksimum.

Brak przeszkadzającego kontrolera

Lista elementów radiowych używanych w urządzeniu, a także ich opcje wymiany:

Tyrystor VS - KU103V;

Diody:

VD 1 -VD 4 - KD209 (w zasadzie można użyć dowolnych analogów, które pozwalają na napięcie wsteczne powyżej 300 V i prądu powyżej 0, 5 A); VD 5 i VD 7 - KD521 (dozwolone jest zainstalowanie dowolnej diody typu impulsowego); VD 6 - KC191 (można użyć analogu o napięciu stabilizacji równym 9V)

Kondensatory:

C 1 - typ elektrolityczny o pojemności 100 µF, przeznaczony do napięcia co najmniej 16 V; C2 - 33H; Z 3 - 1 mikrofaradem.

Rezystory:

R 1 i R 5 - 120 kΩ; R 2- R 4 - 12 kOhm; R 6 - 1KOhm

IC:

DD1 - K176 LE5 (lub LA7); DD2 –K176TM2. Alternatywnie można użyć logiki serii 561;

R n - lutownica podłączona jako obciążenie.

Jeśli montaż tyrystorowego regulatora mocy nie popełnił żadnych błędów, urządzenie zaczyna działać natychmiast po włączeniu, nie trzeba go konfigurować. Mając możliwość pomiaru temperatury grotu lutowniczego, można wykonać skalę dla rezystora R 5 .

W przypadku, gdy urządzenie nie działa, zalecamy sprawdzenie poprawności okablowania elementów radiowych (nie zapomnij wcześniej odłączyć go od sieci).

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Elektryk