Современная сеть электропитания устроена так, что в ней часто происходят скачки напряжения. Изменения тока допустимо, но оно не должно превышать 10% от принятых 220 вольт. Скачки плохо сказываются на работоспособности различных электроприборов, и очень часто они начинают выходить их строя. Чтобы этого не случилось, мы стали использовать стабильные регуляторы мощности для выравнивания поступающего тока. При наличии определенной фантазии и навыков можно сделать различные виды стабилизационных приборов, и самым эффективным остается стабилизатор симисторный.
На рынке такие приборы или стоят дорого, или зачастую они некачественные. Понятно, что мало кому захочется переплатить и получить неэффективный прибор. Вот в этом случае можно своими руками собрать его с нуля. Так возникла идея создания регулятора мощности на базе диммера. Диммер, слава Богу, у меня имелся, однако он был немного неработоспособным.
Починка симисторного регулятора – Dimmer-а
На данном изображении дана заводская электрическая схема диммера от фирмы Leviton, которая работает от сети с напряжением 120 Вольт. Если осмотр неработающих диммеров показал, что сгорел только симистор, то можно заняться процедурой его замены. Но здесь вас могут подстерегать неожиданности. Дело в том, что встречаются такие диммеры, в которых установлены какие-то странные симисторы с различными номерами. Вполне возможно, что не удастся найти информацию на них даже на даташите. Помимо этого, у таких симисторов, контактная площадка изолирована от электродов симистора (триака). Хотя, как видно, контактная площадка сделана из меди и даже не покрыта пластиком, как у корпусов транзисторов. Такие симисторы весьма удобны в ремонте.
Также обратите внимание на способ спайки симисторов к радиатору, он выполнен с помощью заклёпок, они пустотелые. При применении изолирующих прокладок, использовать такой способ крепления не рекомендуется. Да такое крепление не очень — то и надежное. В общем, ремонт такого симистра займет много времени и вы потратите нервы именно по причине установки данного типа триаков, диммер просто не рассчитан на такие размеры симистора (Triac-а) .
Заклепки пустотелые следует удалить при помощи сверла, который заточен под определенным углом, а конкретнее под углом 90°, можно также для этой работы использовать кусачки–бокорезки.
При неаккуратной работе есть вероятность повреждения радиатора, чтобы этого избежать, правильнее делать это только с той стороны, где расположен триак.
Радиаторы, выполненные из очень мягкого алюминия, при заклёпке немного могут быть деформированы. Поэтому, необходимо ошкурить контактные поверхности с помощью наждачной бумаги.
Если вы используете триак, который не имеет гальванической развязки, которая разделяет электроды и контактную площадку, то надо применить эффективный метод изоляции.
На изображении показано, как это делается. Чтобы случайно не продавить стенки радиатора, в том месте, где идет крепление симистора, необходимо сточить у винта большую часть шляпки, для того, чтобы избежать ее зацепку за поручень потенциометра или стабилизатора мощности, а затем под головку винта надо подложить шайбу.
Так должен выглядеть симистор, после изоляции от радиатора. Для наилучшего теплоотвода, необходимо приобрести специальную пасту термопроводящую КПТ-8.
На рисунке изображено то, что находиться под кожухом радиатора
Теперь все должно работать
Схема заводского регулятора мощности
На основе схемы заводского регулятора мощности можно собрать макет регулятора для напряжения вашей сети.
Здесь дана схема регулятора, который адаптирован к работе в сети со статичным напряжением в 220 Вольт. Эта схема отличается от оригинальной только несколькими деталями, а именно, при ремонте была в несколько раза увеличена мощность резистора R1, в 2 уменьшены номиналы R4 и R5, а динистор 60-ти. в вольтовый заменили на два, которые включёны последовательно, 30-ти Вольтовыми динисторами VD1, VD2. Как видно, своими руками можно не только отремонтировать неисправные диммера, но и легко подстроить под свои потребности.
Это исправный макет регулятора мощности. Теперь вы точно знаете, какая схема у вас получится при правильном ремонте. Данная схема не требует подбора дополнительных деталей и сразу готова к работе.. Возможно, надо будет отрегулировать положения движка подстрочного резистора R4. Для этих целей движки потенциометров R4 и R5 устанавливаются в крайнее верхнее положение, а потом меняют положение движка R4, после чего лампа загорится с самой малой яркостью, а потом следует слегка подвинуть движок в противоположном направлении. На этом процесс настройки закончен! Но стоит отметить, что данный регулятор мощности работают только с нагревательными приборами и лампами накаливания, а с двигателями или мощными аппаратами результаты могут быть не непредсказуемы. Для начинающих мастеров- любителей с малым опытом такие работы самое то.
Малогабаритные регуляторы мощности.
В каждом доме имеются бытовые электроприборы с питанием от электрической сети переменного тока. Расширить возможности и удобство использования многих из этих устройств можно за счет регулирования потребляемой ими мощности.
Одним из наиболее распространенных принципов регулирования мощности в сетях переменного тока является фазовый. При фазовом способе регулирования используется зависимость между моментом (фазой) открытия регулирующего элемента относительно начала полупериода питающего напряжения и потребляемой устройством мощностью.
Для регулирования мощности используется ключевой элемент, в качестве которого наиболее удобно использовать симистор. Изменяя задержку (фазу) времени открытия симистора относительно начала полуволны сетевого питающего напряжения можно регулировать потребляемую нагрузкой мощность практически от 0 до 100%. Зависимость напряжения на нагрузке от фазы открытия симистора показана на рис. 1 .
Работа всех нижеприведенных регуляторов основана на фазовом принципе управления. Различаются они максимально допустимой мощностью подключаемой нагрузки. К регулятору, собранному по схеме изображенной на Рис.3, можно подключать нагрузку переменного тока мощностью до 1000 Вт. К регулятору, собранному по схеме Рис.6 - до 2500 Вт. Эти регуляторы позволят управлять мощностью электронагревательных и осветительных приборов (в т.ч. температурой нагрева электропаяльника), регулировать частоту вращения асинхронных электродвигателей переменного тока (вентилятора, электро-наждака, электродрели и т.д.). Благодаря широкому диапазону регулировки и большой мощности регуляторы найдут самое широкое применение в нашем быту.
РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА 1000 ВТ/220 В.
Регулятор мощности на 1000 Вт/220 В. Общий вид этого устройства представлен на рис. 2, схема электрическая принципиальная на рис. 3.
Печатную плату в формате LAY для схемы регулятора мощности 1 кВт можно по прямой ссылке с нашего сайта, она появится после клика по любой строке рекламного блока (в самом конце статьи) кроме строки "Оплаченная реклама".
Перечень элементов схемы до 1000 Вт.
C1 - 0,1мкФ
R1 - 4,7кОм
DIAC - DB3 (динистор)
TRIAC - BT136600E (симистор)
D1 - 1N4148
LED - желтый светодиод
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ.
Симисторный регулятор мощности использует принцип фазового управления. Принцип работы регулятора основан на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль (начала положительной или отрицательной полуволны питающего напряжения).
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения (рис. 1), конденсатор С1 заряжается через делитель R1, VR1. Нарастающее напряжения на конденсаторе С1 отстает (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов R1, VR1 и емкости С1. Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога «пробоя» динистора (около 32 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки. Симистор остается открытым до конца полупериода. Резистором VR1 устанавливается напряжение открывания динистора и симистора. Т.е. этим резистором производится регулировка мощности. Во время действия отрицательной полуволны принцип работы схемы аналогичен. Светодиод LED индицирует рабочий режим регулятора мощности.
Конструктивно схема выполнена на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 38x27 мм.
Основные параметры симисторов BT136-600(D,E):
Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии - 600V
Максимальное среднеквадратическое значение (RMS) тока в открытом состоянии - 4A
Максимальный однократный импульсный ток (20mS) - 25A
Отпирающий ток управления:
BT136-600
BT136-600D
BT136-600E
Отпирающее управляющее напряжение - 1,5V (макс.)0,7 (тип.)
Ток удержания:
BT136-600 -
BT136-600D -
BT136-600E -
Напряжение в открытом состоянии - 1,7V (макс.) 1,4V (тип.)
Время включения - 2µS (тип.)
Корпус - TO-220
РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА 2500 ВТ/220 В.
Регулятор мощности позволит управлять нагрузкой до 2,5 кВт в сети 220 В переменного тока. Внешний вид устройства приведен на рис. 5, а электрическая принципиальная схема - на рис. 6. Схема устройства в основном аналогична вышеописанной схеме. Добавлена помехоподавляющая цепь С2, R3. Выключатель SW позволяет разрывать цепь зарядки управляющего конденсатора С1, что приводит к запиранию симистора и отключению нагрузки. В остальном работа схемы полностью аналогична вышеописанной.
Конструктивно схема выполнена на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 85x69 мм. С целью более эффективного теплоотвода предусмотрен радиатор для симистора. Переменный резистор, используемый для регулирования мощности, можно устанавливать на корпусе устройства.
Перечень элементов схемы до 2500 Вт.
C1 - 0,1 мкФ
C2 - 0,1 мкФ / 600В
R1 - 4,7 кОм
R2 - 220 Ом
VR1 - 500кОм (Переменный резистор)
DIAC - DB3 (динистор)
TRIAC - BTA26-600B (симистор, 600V, 25А)
D1 - 1N4148
LED - зеленый светодиод
Еще один регулятор мощности
Когда у меня в очередной раз не получилось припаять контакт микросхемы перегретым паяльником с первого раза, я понял, что счастья в жизни не будет без регулятора мощности. И решил я закошачить себе такую штуку, но чтобы попроще и универсальным был (для разного рода нагрузки). Приглянулась мне популярная в интернете схемка на симисторе.
Данный регулятор мощности предназначен для регулировки мощности нагрузки до 500 Вт в цепях переменного тока с напряжением 220 В. Такой нагрузкой могут служить электронагревательные, осветительные прибороы, асинхронные электродвигатели переменного тока (вентилятор, электронаждак, электродрель и т.д.). Благодаря широкому диапазону регулировки и большой мощности регулятор найдет широкое применение в быту.
Симисторный регулятор мощности использует принцип фазового управления. Принцип работы такого регулятора основан на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль.
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения, конденсатор С1 заряжается через делитель R1, R2. Увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстает (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления делителя R1+R2 и емкости С1. Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога «пробоя» динистора (около 32 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки. Симистор остается открытым до конца полупериода. Резистором R1 устанавливается напряжение открывания динистора и симистора. Т.е. этим резистором производится регулировка мощности. При действии отрицательной полуволны принцип работы аналогичен. Светодиод LED индицирует рабочий режим регулятора мощности. Симистор установлен на алюминиевый радиатор размером 40х25х3 мм.
Настройки схема не требует. Если все смонтировано правильно, то сразу же начинает работать. При экспериментах с лампой накаливания мощностью 100 Вт был выявлен легкий нагрев тиристора (без радиатора). А наглядные результаты экспериментов, как и готового устройства, можно увидеть на фотографиях ниже.
Устройство было смонтировано в корпусе двухсекционной розетки. Внутренности одной секции были удалены, а на ее месте поместились плата, симистор с радиатором и переменный резистор со светодиодом, выведенные через отверстия на лицевую сторону. Во вторую секцию подключается нагрузка.
Сегодня я вам расскажу об очень полезной схеме, которая пригодится как в лаборатории, так и в хозяйстве. Устройство, о котором пойдет речь, называется симисторный регулятор мощности. Регулятор можно применить для плавной регулировки яркостью освещения, температуры паяльника, оборотами электродвигателя (переменного тока). Мой вариант применения регулятора интересней, я плавно регулирую температуру нагрева тэна мощностью 1кВт в самогонном аппарате. Да-да, я занимаюсь этим благородным делом.
Схема имеет минимум элементов и заводится сразу. Мощность нагрузки для симисторного регулятора определяется током симистора. Симистор BTA12-600 рассчитан на ток 12 Ампер и напряжение 600 Вольт. Симистор нужно выбирать с запасом по току, я выбрал двукратный запас. Например, симистор BTA12-600 с оптимальным охлаждением может в штатном режиме пропускать через себя ток 8 Ампер. Если нужен регулятор мощнее, используйте симистор BTA16-600 или BTA24-600.
Рабочая температура кристалла симистора от -40 до +125 градусов Цельсия. Необходимо сделать хорошее охлаждение. У меня нагрузка 1кВт, соответственно ток нагрузки около 5А, радиатор площадью 200см кв. греется от 85 до90 градусов Цельсия при длительной работе (до 6ч). Планирую увеличить рабочую площадь радиатора, чтобы повысить надежность устройства.
Симистор имеет управляющий вывод и два вывода, через которые проходит ток нагрузки. Эти два вывода можно менять местами ничего страшного не случиться.
Для безопасности (чтобы не щелкнуло током), симистор необходимо устанавливать на радиатор через диэлектрическую прокладку (полимерную или слюдяную) и диэлектрическую втулку.
Компоненты.
Резистор 4.7кОм мощностью 0,25Вт. Динистор с маркировкой DB3 , полярности не имеет, впаивать любой стороной. Конденсатор пленочный на 100нФ 400В полярности не имеет.
Светодиод любого цвета диаметром 3мм, обратное напряжение 5В, ток 25мА. Короче любой светодиод 3мм. Светодиод дает индикацию нагрузки, не пугайтесь, если при первом включении (естественно без нагрузки) он светиться не будет.
Первое включение необходимо производить кратковременно без нагрузки. Если все нормально, никакие элементы не греются, ничего не щелкнуло, тогда включаем без нагрузки на 15 секунд. Далее цепляем лампу напряжением 220В и мощностью 60-200Вт, крутим ручку переменного резистора и наслаждаемся работой.
Для защиты я установил в разрыв сетевого провода (220В) предохранитель на 12А.
Беспомеховый регулятор напряжения 220/0-220 вольт 60 ватт
Большинство регуляторов напряжения (мощности) выполнено на тиристорах по схеме с фазоимпульсным управлением. Как известно, подобные устройства создают заметный уровень радиопомех. Предлагаемый автором статьи регулятор свободен от этого недостатка.
Особенность предлагаемого регулятора (см. схему) - управление амплитудой переменного напряжения, при котором не искажается форма выходного сигнала, в отличие от фазоимпульсного управления. Регулирующий элемент - мощный транзистор VT1 в диагонали диодного моста VD1-VD4, включенного последовательно с нагрузкой. Основной недостаток устройства - его низкий КПД.
Когда транзистор закрыт, ток через выпрямитель и нагрузку не проходит. Если на базу транзистора подать напряжение управления, он открывается, через его участок коллектор-эмиттер, диодный мост и нагрузку начинает проходить ток. Напряжение на выходе регулятора (на нагрузке) увеличивается. Когда транзистор открыт и находится в режиме насыщения, к нагрузке приложено практически все сетевое (входное) напряжение.
Управляющий сигнал формирует маломощный блок питания, собранный на трансформаторе Т1, выпрямителе VD5 и сглаживающем конденсаторе С1. Переменным резистором R1 регулируют ток базы транзистора, а следовательно, и амплитуду выходного напряжения. При перемещении движка переменного резистора в верхнее по схеме положение напряжение на выходе уменьшается, в нижнее - увеличивается. Резистор R2 ограничивает максимальное значение тока управления.
Диод VD6 защищает узел управления при пробое коллекторного перехода транзистора.
Регулятор напряжения смонтирован на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2,5 мм. Транзистор VT1 следует установить на теплоотвод площадью не менее 200 см 2 . При необходимости диоды VD1-VD4 заменяют более мощными, например Д245А, и также размещают на теплоотводе.
Если устройство собрано без ошибок, оно начинает работать сразу и практически не требует налаживания. Необходимо лишь подобрать резистор R2.
С регулирующим транзистором КТ840Б мощность нагрузки не должна превышать 60 Вт. Его можно заменить приборами: КТ812Б, КТ824А, КТ824Б, КТ828А, КТ828Б с допустимой рассеиваемой мощностью 50 Вт; КТ856А -75 Вт; КТ834А, КТ834Б - 100 Вт; КТ847А - 125Вт.
Мощность нагрузки допустимо увеличить, если регулирующие транзисторы одного типа включить параллельно: коллекторы и эмиттеры соединить между собой, а базы через отдельные диоды и резисторы подключить к движку переменного резистора.
В устройстве применим малогабаритный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 5...8 В. Выпрямительный блок КЦ405Е можно заменить любым другим или собрать из отдельных диодов с допустимым прямым током не менее необходимого тока базы регулирующего транзистора. Эти же требования относятся и к диоду VD6.
Конденсатор C1 - оксидный, например, К50-6, К50-16 и т. д., на номинальное напряжение не менее 15 В. Переменный резистор R1 - любой с номинальной мощностью рассеяния 2 Вт.
При монтаже и налаживании устройства следует соблюдать меры предосторожности: элементы регулятора находятся под напряжением сети.
Литература
- Радио №11, 1999 с.40
Публикация: www.cxem.net
