kategória: Najlepšie články » Praktická elektronika
Počet zobrazení: 205242
Komentáre k článku: 8
Regulátory tyristorového výkonu
Regulátory tyristorového výkonu sú jedným z najbežnejších amatérskych rádiových návrhov, čo nie je prekvapujúce. Koniec koncov, každý, kto niekedy používal obvyklú 25 - 40 wattovú spájkovaciu žehličku, je jej schopnosť prehriatia dokonca veľmi dobre známa. Spájkovačka začne fajčiť a syčanie, potom čoskoro začne pocínovaný žihľava vyhorieť, sčernie. Spájkovanie s takou spájkou je už úplne nemožné.
A tu prichádza na pomoc regulátor výkonu, pomocou ktorého môžete pomerne presne nastaviť teplotu spájkovania. Malo by sa riadiť tým, že keď sa spájkovačka dotkne kúska kolofónie, fajčí dobre, teda stredne, bez syčania a striekania, nie veľmi energicky. Mali by ste sa zamerať na skutočnosť, že spájkovanie je obrysové, lesklé.
Samozrejme moderné spájkovacie stanice sú vybavené tepelne stabilizovanými spájkovacími žehličkami, digitálnym displejom a nastaviteľnou teplotou ohrevu, ale v porovnaní s bežnou spájkovacou doskou sú príliš drahé. Preto s nepatrnými objemami spájkovacej práce je celkom možné robiť bežnú spájkovaciu pec s regulátorom tyristorového výkonu. Súčasne sa kvalita spájkovania, ktoré nemusí byť hneď, ukázala ako vynikajúca, dosahuje v praxi.
Ďalšou oblasťou použitia tyristorových regulátorov je ovládanie jasu, Tieto regulátory sa predávajú v elektrických obchodoch vo forme bežných nástenných spínačov s otočnou rukoväťou. Ale tu záloha spočíva v čakaní na kupujúceho: moderné úsporné žiarivky (v literatúre často uvádzané ako kompaktné žiarivky (CFL)) jednoducho nechcú pracovať s takýmito regulátormi.
Rovnaká nepredvídateľná možnosť sa ukáže v prípade regulácie jasu LED žiaroviek. Nie sú určené na takúto prácu, a to je všetko: usmerňovací mostík s elektrolytickým kondenzátorom umiestneným vo vnútri CFL jednoducho nenechá tyristor fungovať. Nastaviteľné „nočné svetlo“ s takýmto regulátorom sa preto dá vytvoriť iba pomocou žiarovky.
Tu by ste však mali pamätať elektronické transformátorysú navrhnuté tak, aby napájali halogénové žiarovky av amatérskych rádiových dizajnoch na rôzne účely. V týchto transformátoroch nie je z usmerňovacieho mostíka z nejakého dôvodu, zrejme kvôli úspore alebo jednoducho zmenšeniu, nainštalovaný elektrolytický kondenzátor. Je to táto „úspora“, ktorá vám umožňuje nastaviť jas lámp pomocou tyristorových regulátorov.
Ak namáhate svoju fantáziu, stále nájdete mnoho ďalších oblastí, kde je potrebné použitie tyristorových regulátorov. Jednou z týchto oblastí je regulácia otáčok elektrického náradia: vŕtačky, brúsky, skrutkovače, rotačné kladivá, atď. atď. Regulátory tyristorov sa prirodzene nachádzajú vo vnútri prístrojov napájaných striedavým prúdom.Hodinky -Typy a usporiadanie otáčok kolektorových otáčok motora.
Všetky takéto regulátory sú zabudované v ovládacom tlačidle a sú malou skrinkou vloženou do rukoväte vŕtačky. Stupeň stlačenia tlačidla určuje frekvenciu otáčania zásobníka. V prípade poruchy sa celý box okamžite zmení: pre všetku zjavnú jednoduchosť konštrukcie nie je taký regulátor absolútne vhodný na opravu.
V prípade nástrojov pracujúcich na jednosmerný prúd z batérií sa riadenie napájania vykonáva pomocou tranzistory mosfet metóda modulácie šírky impulzu. Frekvencia PWM dosahuje niekoľko kilometrov, takže cez telo skrutkovača môžete počuť vysokofrekvenčné vŕzganie. Toto vŕzganie motorového vinutia.
V tomto článku sa však budú brať do úvahy iba tyristorové regulátory výkonu.Preto by ste pred započítaním regulačného obvodu mali pamätať na to, ako to funguje tyristor.
Aby sme tento príbeh nekomplikovali, nebudeme považovať tyristor vo forme jeho štvorvrstvovej štruktúry pnpn, nakreslíme charakteristiku prúdového napätia, ale jednoducho opíšeme slovne, ako to funguje, tyristor. Na začiatok, v jednosmernom obvode, hoci tyristory sa v týchto obvodoch takmer nepoužívajú. Napokon, vypnutie tyristora pracujúceho na jednosmerný prúd je dosť ťažké. Je to rovnaké ako zastavenie koňa.
Vysoké prúdy a vysoké napätie tyristorov napriek tomu priťahujú vývojárov rôznych výkonných DC zariadení. Ak chcete vypnúť tyristory, musíte prejsť na rôzne komplikácie obvodov, trikov, ale vo všeobecnosti sú výsledky pozitívne.
Označenie tyristora na schémach zapojenia je na obrázku 1.
Obrázok 1. Tyristor
Je ľahké vidieť, že tyristor je vo svojom označení obvodov veľmi podobný obyčajná dióda, Ak sa pozriete, potom má tyristor tiež jednostrannú vodivosť, a preto môže usmerňovať striedavý prúd. Urobí to však iba vtedy, keď sa kladie kladné napätie na kontrolnú elektródu vzhľadom na katódu, ako je znázornené na obrázku 2. Podľa starej terminológie sa tyristor niekedy nazýval riadenou diódou. Pokiaľ sa ovládací impulz neaplikuje, tyristor sa uzavrie v ľubovoľnom smere.
Obrázok 2
Ako zapnúť LED
Tu je všetko veľmi jednoduché. Do zdroja jednosmerného napätia 9V (môžete použiť batériu „Krona“) prostredníctvom tyristorovej Vsx pripojenej LED HL1 s obmedzovacím odporom R3. Pomocou tlačidla SB1 sa napätie z deliča R1, R2 môže priviesť na regulačnú elektródu tyristora a potom sa tyristor otvorí, LED začne svietiť.
Ak tlačidlo teraz uvoľníte, prestaňte ho držať stlačené, potom by mala LED svietiť ďalej. Takéto krátke stlačenie tlačidla sa dá nazvať impulzívne. Opakované a ani opakované stlačenie tohto tlačidla nič nezmení: LED dióda nezhasne, ale nebude svietiť jasnejšie alebo stmievateľnejšie.
Lisované - prepustené a tyristor zostal otvorený. Táto podmienka je navyše stabilná: tyristor bude otvorený, až kým ho externé vplyvy neodstránia z tohto stavu. Toto správanie obvodu indikuje dobrý stav tyristora, jeho vhodnosť pre prácu na vyvíjanom alebo opravovanom zariadení.
Malá poznámka
Výnimky z tohto pravidla sú však často: tlačidlo sa stlačí, rozsvieti sa LED dióda a keď sa tlačidlo uvoľní, zhasne, akoby sa nič nestalo. A čo je úlovok, čo si urobil zle? Možno bolo tlačidlo stlačené nie príliš dlho alebo príliš fanaticky? Nie, všetko sa urobilo celkom svedomito. Je to tak, že prúd cez LED sa ukázal byť menší ako udržovací prúd tyristora.
Aby bol opísaný experiment úspešný, stačí vymeniť LED žiarovku, potom sa prúd zvýši alebo si zvolíte tyristor s nižším prídržným prúdom. Tento parameter pre tyristory má významný rozptyl, niekedy je dokonca potrebné zvoliť tyristor pre konkrétny obvod. Navyše jedna značka, s jedným písmenom az jednej škatule. Dovezené tyristory, ktoré boli nedávno preferované, sú s týmto prúdom o niečo lepšie: ľahšie sa nakupujú a parametre sú lepšie.
Ako uzavrieť tyristor
Žiadny signál aplikovaný na kontrolnú elektródu nemôže tyristor uzavrieť a vypnúť LED: kontrolná elektróda môže zapnúť iba tyristor. Existujú samozrejme uzamykateľné tyristory, ale ich účel je trochu iný ako banálne regulátory výkonu alebo jednoduché prepínače. Bežný tyristor sa dá vypnúť iba prerušením prúdu cez anódovo - katódovú časť.
Môže sa to uskutočniť najmenej tromi spôsobmi. Najskôr hlúpo odpojte celý obvod od batérie. Spomeňte si na obrázok 2. LED sa prirodzene zhasne.Po opätovnom pripojení sa však nezapne sám, pretože tyristor zostal zatvorený. Táto podmienka je tiež udržateľná. A aby sme ho dostali z tohto stavu, aby rozsvietili svetlo, pomôže iba stlačenie tlačidla SB1.
Druhým spôsobom, ako prerušiť prúd tyristorom, je jednoducho odobrať a skrátiť svorky katódy a anódy pomocou jumpera. V tomto prípade bude celý prepojovací prúd, v našom prípade iba LED, pretekať prepojkou a prúd tyristorom bude nulový. Po odstránení prepojky sa tyristor uzavrie a LED dióda zhasne. Pri pokusoch s podobnými schémami sa pinzeta najčastejšie používa ako prepojka.
Predpokladajme, že namiesto LED v tomto obvode bude dostatočne výkonná vyhrievacia špirála s vysokou tepelnou zotrvačnosťou. Potom sa ukáže takmer pripravený regulátor výkonu. Ak sa tyristor zapne tak, že špirála sa zapne na 5 sekúnd a vypne sa na rovnaké množstvo času, potom sa v špirále pridelí 50 percent energie. Ak počas tohto desaťsekundového cyklu trvá zapnutie iba 1 sekundu, potom je úplne zrejmé, že špirála uvoľní zo svojej energie iba 10% tepla.
Približne v takých časových cykloch, meraných v sekundách, pracuje mikrovlnná energia. Jednoducho pomocou relé sa RF žiarenie zapína a vypína. Tyristorové regulátory pracujú na frekvencii siete, kde sa čas meria v milisekundách.
Tretí spôsob, ako vypnúť tyristor
Spočíva v znížení záťažového napätia na nulu alebo dokonca v obrátení polarity napájacieho napätia. Toto je presne situácia získaná, keď sú tyristorové obvody napájané striedavým sínusovým prúdom.
Keď sínusoid prechádza nulou, zmení svoje znamenie na opačnú stranu, takže prúd tyristorom bude menší ako udržovací prúd a potom sa úplne rovná nule. Problém vypínania tyristora je teda vyriešený, akoby bol sám o sebe.
Regulátory tyristorového výkonu. Fázová regulácia
Takže záležitosť je ponechaná na malej. Aby ste získali fázovú kontrolu, stačí v určitý čas použiť kontrolný impulz. Inými slovami, impulz musí mať určitú fázu: čím bližšie je na konci polovičného cyklu striedavého napätia, tým menšia bude amplitúda napätia na záťaži. Metóda fázovej kontroly je znázornená na obrázku 3.
Obrázok 3. Fázová regulácia
V hornom fragmente obrazu je riadiaci impulz aplikovaný takmer na samom začiatku polvlny sínusoidy, fáza riadiaceho signálu je takmer nulová. Na obrázku je tento čas t1, takže tyristor sa otvára takmer na začiatku pol cyklu a v záťaži sa prideľuje výkon blízky maximu (ak by v obvode neboli žiadne tyristory, výkon by bol maximálny).
Samotné riadiace signály nie sú na tomto obrázku znázornené. Ideálne sú krátke impulzy, pozitívne vzhľadom na katódu, aplikované v určitej fáze na kontrolnú elektródu. V najjednoduchších schémach to môže byť lineárne sa zvyšujúce napätie získané nabíjaním kondenzátora. Toto bude prediskutované nižšie.
Na priemerný graf je riadiaci impulz aplikovaný v polovici pol cyklu, čo zodpovedá fázovému uhlu Π / 2 alebo času t2, preto je v záťaži alokovaná iba polovica maximálneho výkonu.
V dolnom grafe sa otváracie impulzy aplikujú veľmi blízko ku koncu pol cyklu, tyristor sa otvára takmer predtým, ako sa musí uzavrieť, podľa grafu je tento čas označený ako t3, takže výkon v záťaži je pridelený nevýznamný.
Spínacie obvody tyristorov
Po krátkom preskúmaní princípu fungovania tyristorov môžete pravdepodobne priniesť niekoľko obvodov regulátora výkonu, Nič tu nie je vynájdené, všetko nájdete na internete alebo v starých rozhlasových časopisoch. Článok jednoducho poskytuje stručný prehľad a popis práce obvody tyristorového regulátora, Pri popisovaní činnosti obvodov sa bude venovať pozornosť tomu, ako sa používajú tyristory, aké tyristorové spínacie obvody existujú.
Ako bolo povedané na úplnom začiatku článku, tyristor usmerňuje striedavé napätie ako bežná dióda. Ukázalo sa, že polvlnová rektifikácia. Raz, presne tak, diódy sa na schodiskách rozsvietili žiarovky: v očiach sa vlnilo veľmi málo svetla, ale potom žiarovky horeli veľmi zriedka. To isté sa stane, ak sa stmievač vykonáva na jednom tyristore, objaví sa iba možnosť regulovania už zanedbateľného jasu.
Z tohto dôvodu regulátory výkonu regulujú oba polčasy sieťového napätia. Na tento účel sa použije protiľahlé paralelné pripojenie tyristorov, triaky alebo zahrnutie tyristora do uhlopriečky usmerňovacieho mostíka.
Kvôli prehľadnosti tohto tvrdenia budeme ďalej zvažovať niekoľko obvodov regulátorov výkonu tyristora. Niekedy sa nazývajú regulátory napätia a ktorý názov je presnejší, je ťažké ho vyriešiť, pretože spolu s reguláciou napätia je regulovaná aj sila.
Najjednoduchší tyristorový regulátor
Je určený na reguláciu výkonu spájkovačky. Jeho obvod je znázornený na obrázku 4.
Obrázok 4. Schéma najjednoduchšieho tyristorového regulátora výkonu
Na reguláciu výkonu spájkovačky od nuly nemá zmysel. Preto sa môžeme obmedziť na reguláciu iba jedného polovičného cyklu sieťového napätia, v tomto prípade kladného. Záporný polovičný cyklus prechádza bez zmeny diódou VD1 priamo do spájkovačky, ktorá zaisťuje jej polovičný výkon.
Pozitívny polčas cyklu prechádza tyristorom VS1, čo umožňuje reguláciu. Ovládací obvod tyristora je veľmi jednoduchý. Sú to odpory R1, R2 a kondenzátor C1. Kondenzátor sa nabíja obvodom: horný vodič obvodu R1, R2 a kondenzátor C1, zaťaženie, spodný vodič obvodu.
Na kladnú svorku kondenzátora je pripojená tyristorová riadiaca elektróda. Keď napätie na kondenzátore stúpne na zapínacie napätie tyristora, ten sa otvára a kladie do záťaže kladný polykruh napätia alebo skôr jeho časť. Kondenzátor C1 sa prirodzene vybíja, čím sa pripravuje na ďalší cyklus.
Rýchlosť nabíjania kondenzátora sa reguluje pomocou premenlivého odporu R1. Čím rýchlejšie sa kondenzátor nabíja na otváracie napätie tyristora, tým skôr sa tyristor otvára, tým väčšia časť kladného polovičného cyklu napätia vstupuje do záťaže.
Obvod je jednoduchý, spoľahlivý, je celkom vhodný pre spájkovačku, hoci reguluje iba jednu polovicu obdobia sieťového napätia. Veľmi podobný diagram je na obrázku 5.
Obrázok 5. Regulátor výkonu tyristora
Je to trochu komplikovanejšie ako predchádzajúce, ale umožňuje vám to plynulejšie a presnejšie nastavenie, pretože obvod generovania riadiacich impulzov je zostavený na dvojpásmovom tranzistore KT117. Tento tranzistor je určený na vytváranie generátorov impulzov. Zdá sa, že viac nie je schopná ničoho iného. Podobný obvod sa používa v mnohých regulátoroch výkonu, ako aj pri prepínaní zdrojov napájania ako ovládač spúšťacieho impulzu.
Len čo napätie na kondenzátore C1 dosiahne prahovú hodnotu tranzistora, tranzistor sa otvorí a na pine B1 sa objaví kladný impulz, čím sa otvorí tyristor VS1. Rezistor R1 môže upravovať rýchlosť nabíjania kondenzátora.
Čím rýchlejšie je kondenzátor nabitý, tým skôr sa objaví otvárací impulz, čím väčšie napätie vstúpi do záťaže. Druhá polvlna sieťového napätia prechádza do záťaže cez diódu VD3 bez zmien. Usmerňovač VD2, R5, Zenerova dióda VD1 sa používa na napájanie obvodu na riadenie impulzov.
Tu sa môžete opýtať, a keď sa tranzistor otvorí, aká je hranica? K otvoreniu tranzistora dôjde v čase, keď napätie na jeho emitore E prekročí napätie na báze B1. Základne B1 a B2 nie sú rovnocenné, ak sú zamenené, generátor nebude fungovať.
Obrázok 6 zobrazuje obvod, ktorý vám umožní nastaviť oba polčasové cykly napätia.
Obrázok 6
Schéma je a reostat, Sieťové napätie je usmerňované mostíkom VD1-VD4, po ktorom je zvlnené napätie privádzané do žiarovky EL1, tyristor VS1 a cez odpory R3, R4 do zenerových diód VD5, VD6, z ktorých je napájaný riadiaci obvod. Použitie usmerňovacieho mostíka v obvode umožňuje reguláciu pozitívnych a negatívnych polčasov pomocou iba jedného tyristora.
Riadiaci obvod sa tiež vykonáva na dvojpásmovom tranzistore KT117A. Rýchlosť nabíjania časovacieho kondenzátora C2 sa mení odporom R6, čo spôsobuje zmenu fázy tyristorového riadiaceho signálu.
O tomto obvode je možné urobiť malú poznámku: prúd v záťaži pozostáva iba z kladných polcyklov siete získaných po usmerňovači mostíka. Ak je potrebné získať pozitívnu a negatívnu časť sínusoidu v záťaži, stačí, bez toho, aby sa v okruhu niečo zmenilo, záťaž zapnúť okamžite po poistke. Namiesto nákladu jednoducho nainštalujte prepojku. Takýto obvod je znázornený na obr.
Obrázok 7. Schéma regulátora tyristorového výkonu
Tranzistor KT117 je vynálezom sovietskeho elektronického priemyslu a nemá cudzie analógy, ale v prípade potreby ho možno zostaviť z dvoch tranzistorov podľa obvodu znázorneného na obrázku 8. Zrazu sa niekto zaviaže zostaviť podobný obvod, kde môžem takýto tranzistor získať?
Obrázok 8
V obvodoch znázornených na obrázkoch 6 a 7 sa tyristor používa v kombinácii s diódovým mostíkom. Toto zahrnutie umožňuje pomocou jedného tyristora ovládať obidve polperiódy striedavého napätia. Zároveň sa však objavia ďalšie 4 diódy, ktoré zväčšujú rozmery štruktúry.
Pokračovanie článku: Regulátory tyristorového výkonu. Obvody s dvoma tyristormi
Boris Aladyshkin
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: