Направи си сам - тиристорни регулатори на напрежение
Напишете
Тиристорни регулатори на напрежението
В контролера, чиято верига е показана на фиг. 1 се използват два тринистора, отварящи единия в положителен, а другия в отрицателен полувъзел на мрежовото напрежение. Работното напрежение при товара Rн се регулира от променлив резистор R3.
Регулаторът работи по следния начин. В началото на положителния полупериод (плюс на горния проводник според веригата) тринисторите са затворени. С увеличаване на мрежовото напрежение кондензаторът C1 се зарежда през резистори R2 и R3. Увеличението на напрежението в кондензатора изостава (измества във фаза) от мрежата с количество, което зависи от общото съпротивление на резисторите R2 и R3 и капацитета на кондензатора C1. Зареждането на кондензатора продължава, докато напрежението в него достигне прага за отваряне на тринистора D1. Когато тринисторът се отвори, през товара Rn ще тече ток, определен от общото съпротивление на отворения тринистор и Rn. Тринистор D1 остава отворен до края на полупериода. Чрез избор на резистор R1 се задават желаните контролни граници. Със стойностите на резисторите и кондензаторите, посочени в диаграмата, напрежението при товара може да се променя в рамките на 40-220 V.
По време на отрицателния полупериод тринисторът D4 работи по подобен начин. Въпреки това, кондензатор C2, частично зареден по време на положителен полупериод (чрез резистори R4 и R5 и диод D6), трябва да се презареди, което означава, че времето за забавяне на включването на тринистора трябва да бъде голямо. Колкото по-дълго тринисторът D1 е бил затворен по време на положителния полупериод, толкова по-голямо ще бъде напрежението на кондензатора C2 до началото на отрицателния и толкова по-дълго тринисторът D4 ще бъде затворен.
Работата на тринисторите в общ режим зависи от правилния избор на стойностите на елементите R4, R5, C2.Мощността на натоварването може да бъде всяка в диапазона от 50 до 1000 вата.
Фазово контролиран
Регулаторът, чиято верига е показана на фиг. 2, управляван автоматично от Uynp сигнал. Регулаторът използва два тиристора - тринистор D5 и динистор D7. Тринисторът се отваря с импулси, които се формират от верига, състояща се от динистор D7 и кондензатор C1. В началото на всеки полупериод тринисторът и динисторът са затворени и кондензаторът C1 се зарежда от колекторния ток на транзистора T1. Когато напрежението на кондензатора достигне прага на отваряне на динистора, той ще се отвори и кондензаторът бързо ще се разреди през резистора R2 и първичната намотка на трансформатора Tr1. Токов импулс от вторичната намотка на трансформатора ще отвори тринистора. В този случай управляващото устройство ще бъде изключено (тъй като спадът на напрежението в отворения тринистор е много малък), динисторът ще се затвори. В края на полупериода trinstore ще се изключи и с началото на следващия полупериод ще започне нов цикъл на регулатора.
Времето на забавяне на импулса, който отваря тринистора, спрямо началото на полупериода, се определя от скоростта на зареждане на кондензатора C1, която е пропорционална на колекторния ток на транзистора T1. Чрез промяна на управляващото напрежение Uynp можете да контролирате този ток и в крайна сметка да регулирате напрежението на товара. Източникът на сигнал Uynp може да бъде лентов филтър (с токоизправител) на цветна и музикална инсталация, софтуерно устройство. В системите за автоматично управление напрежението на обратната връзка се използва като Ucontrol.
Резисторът R5 трябва да бъде избран така, че когато Uynp = 0, тринисторът да се отваря във всеки полупериод в момент, близък до края на полупериода.
За да преминете към ръчно управление, достатъчно е да смените резистора R5 със серияверига от променлив резистор и постоянно съпротивление от 10-12 kOhm.
Стабилизиращото напрежение на ценеровия диод D6 трябва да бъде с 5-10 V повече от максималното напрежение на включване на динистора.
Транзистор Т1. може да бъде всяка от сериите MP21, MP25, MP26. Dinistor може да се прилага типове KN102B, D227A, D227B, D228A, D228B. Резистор R1 се състои от два резистора по 2 вата.
Импулсният трансформатор Tr1 е навит върху пръстеновидно ядро с размери 26X18X4 mm от пермалой 79NMA (или същата секция от ферит M2000NM1). Намотка I съдържа 70 оборота, а намотка II - 50 оборота от проводник PEV-2 0,33 mm. Изолацията между намотките трябва да издържа на напрежение, близко до напрежението на мрежата.
Вместо динистор в регулатора можете да използвате транзистор, работещ в лавинен режим. Диаграма на един от тези регулатори е показана на фиг. 3.
Според принципа на работа регулатор с транзистор, работещ в лавинен режим, не се различава от предишния. Използваният транзистор тип GT311I има лавинообразно пробивно напрежение около 30 V (със съпротивление на резистора R3 равно на 1 kOhm). В случай на използване на други транзистори, стойностите на елементите R4, R5, C1 ще трябва да бъдат променени.
В регулатора могат да се използват и други транзистори (фиг. 3), включително p-n-p структури, например P416. В този случай е необходимо на транзистора Т1 (виж фиг. 3) да смените изводите на емитер и колектор. Резисторът R3 във всички случаи трябва да бъде свързан между основата и емитера. Напрежението на товара се регулира от променлив резистор R4.
С аналог на еднопреходен транзистор
В контролера, чиято верига е показана на фиг. 4 се прилага фазово-импулсният метод за управление на тринистора. Контролното устройство на регулатора използва транзисторен аналог на един преходтранзистор (двубазов диод). Можете да прочетете за работата на еднопреходните транзистори в "Радио", 1972, № 7, стр. 56.
Според принципа на работа устройството за управление на описания регулатор не се различава от устройствата на динистор или лавинен транзистор (фиг. 2 и 3). Мощността, подадена към товара, се регулира от променлив резистор R5.
Trinistor DZ и диод D1 са инсталирани на общ радиатор с площ 50-80 cm2. Резистор R1 се състои от два 2W резистора.
Описаният контролер е изграден съгласно фазово-импулсната схема за управление с помощта на триак (симетричен тирнстор). Схемата на контролера е показана на фиг. 5. Контролното устройство използва транзисторен аналог на n-тип еднопреходен транзистор.
Когато регулаторът е включен (чрез ключ B1), транзисторите T1 h T2 се затварят и кондензаторът C1 започва да се зарежда през резистора R4 (с който се регулира мощността, разсейвана при товара Rn). Зареждането продължава, докато напрежението в кондензатора надвиши прага на отваряне на транзистора Т1. В този момент транзисторите се отварят и преминават в режим на насищане. Кондензаторът бързо се разрежда през тях към първичната намотка на импулсния трансформатор Tr1. Токовият импулс от вторичната намотка отваря триака D5. Прагът за отваряне на транзистори се определя от съпротивленията на разделителните резистори R2R3.
Импулсният трансформатор Tr1 е навит на феритен пръстен M2000NM1-15, размер K20x 12x6. Намотка I съдържа 50 оборота, а II - 30 оборота от тел PELSHO 0,25 mm. Кондензатор C1 - MBM с работно напрежение 160 V.
Максимално допустимият ток на натоварване на регулатора е 5 A. Границите на регулиране на напрежението са от няколко волта до 215 V.
С подобрена контролна характеристика
INтиристорни регулатори с импулсно-фазов контрол, напрежението върху кондензатора на RC веригата по време на зареждането му нараства експоненциално. При синусоидална форма на мрежовото напрежение, контролната характеристика, която изразява зависимостта на напрежението върху товара от съпротивлението на променливия резистор, се оказва рязко нелинейна, което затруднява плавното регулиране на напрежението върху товара.
Тиристорният регулатор, чиято верига е показана на фиг. 6 е до голяма степен свободен от този недостатък. Регулаторът използва еднопреходен транзистор. Подобряването на линейността на управляващата характеристика се постига чрез факта, че кондензаторът C1 се зарежда от мрежовото напрежение (през резистора R4) и едновременно от източник на постоянно стабилизирано напрежение (през делителя R5R6 и диода D6). Чрез промяна на нивото на постоянно напрежение с резистор R6 е възможно да се контролира моментът на отваряне на тринистора и следователно напрежението при товара. Диод D6 елиминира възможността за разреждане на кондензатора през резистора R6.
Съпротивлението на резистора R4 е избрано така, че когато резисторът R6 е късо съединение, напрежението върху товара е минимално. Тогава при най-ниската (според схемата) позиция на двигателя на резистора R6 напрежението при натоварване ще бъде максимално.