Симісторні регулятори потужності своїми руками – схема, як працює і складання

Напівпровідниковий прилад, що має 5 p-n переходів і здатний пропускати струм в прямому і зворотному напрямках, називається сімістором. З-за нездатності роботи на високих частотах змінного струму, високої чутливості до електромагнітних перешкод і значного тепловиділення при комутації великих навантажень, в даний час широкого застосування в потужних промислових установках вони не мають.

Там їх з успіхом замінюють схеми на тиристорах і IGBT-транзисторах. Але компактні розміри приладу і його довговічність в поєднанні з невисокою вартістю і простотою схеми управління дозволили знайти їм застосування в сферах, де зазначені вище недоліки не мають істотного значення.

Сьогодні схеми на симісторах можна знайти у багатьох побутових приладах від фена до пилососа, ручному електроінструменті і електронагрівальних пристроях – там, де потрібно плавне регулювання потужності.

Симісторні регулятори потужності своїми руками   схема, як працює і складання

Принцип роботи

Регулятор потужності на симисторе працює подібно електронного ключа, який періодично відкриваючись і закриваючись, з частотою, заданої схемою управління. При відмиканні симистор пропускає частину напівхвилі напруги, а значить споживач отримує лише частину номінальної потужності.

Робимо своїми руками

На сьогоднішній день асортимент симісторних регуляторів у продажу не занадто великий. І, хоча ціни на такі пристрої невеликі, часто вони не відповідають вимогам споживача. З цієї причини розглянемо кілька основних схем регуляторів, їх призначення і використану елементну базу.

Схема приладу

Найпростіший варіант схеми, який розрахований для роботи на будь-яке навантаження. Використовуються традиційні електронні компоненти, принцип управління фазово-імпульсний.

Основні компоненти:

  • сімістор VD4, 10 А, 400 В;
  • діністор VD3, поріг відкривання 32 В;
  • потенціометр R2.

Струм, що протікає через потенціометр R2 і опір R3, кожної полуволной заряджає конденсатор С1. Коли на обкладках конденсатора напруга досягне 32, відбудеться відкриття динистора VD3 і С1 почне розряджатися через R4 і VD3 на керуючий висновок симістора VD4, який відкриється для проходження струму навантаження.

Тривалість відкриття регулюється підбором порогового напруги VD3 (величина постійна) і опором R2. Потужність в навантаженні прямо пропорційна величині опору потенціометра R2.

Додаткова ланцюг з діодів VD1 і VD2 і опору R1 є необов’язковою і служить для забезпечення плавності і точності регулювання вихідної потужності. Обмеження струму, що протікає через VD3, виконує резистор R4. Цим досягається необхідна для відкриття VD4 тривалість імпульсу. Запобіжник Пр.1 захищає схему від струмів короткого замикання.

Відмінною особливістю схеми є те, що діністор відкривається на однаковий кут в кожній полуволне мережевої напруги. Внаслідок цього не відбувається випрямлення струму, і стає можливим підключення індуктивного навантаження, наприклад, трансформатора.

Підбирати сімістори слід за величиною навантаження, виходячи з розрахунку 1 А = 200 Вт.

Використовувані елементи:

  • Діністор DB3;
  • Сімістор ТС106-10-4, ВТ136-600 або інші, необхідного номіналу по струму 4-12А.
  • Діоди VD1, VD2 типу 1N4007;
  • Опору R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенціометр R2 100 кОм;
  • Конденсатор С1 0,47 мкФ (робоча напруга 250 В).

Зазначимо, що схема є найбільш поширеною, з невеликими варіаціями. Наприклад, діністор може бути замінений на діодний міст або може бути встановлена помехоподавляющая RC ланцюжок паралельно симистору.

Більш сучасною є схема з управлінням симістора від мікроконтролера – PIC, AVR або інші. Така схема забезпечує більш точне регулювання напруги та струму в ланцюзі навантаження, але є і більш складною в реалізації.

Симісторні регулятори потужності своїми руками   схема, як працює і складання

Схема симисторного регулятора потужності

Збірка

Складання регулятора потужності необхідно проводити в наступній послідовності:

  • Визначити параметри приладу, на який буде працювати розроблюване пристрій. До параметрів належать: кількість фаз (1 або 3), необхідність точного регулювання вихідної потужності, вхідна напруга у вольтах і номінальний струм в амперах.
  • Вибрати тип пристрою (аналоговий або цифровий), провести підбір елементів по потужності навантаження. Можна перевірити своє рішення в одній з програм для моделювання електричних ланцюгів – Electronics Workbench, CircuitMaker онлайн або їх аналоги EasyEDA, CircuitSims або будь-який інший на ваш вибір.
  • Розрахувати тепловиділення по наступній формулі: падіння напруги на симисторе (близько 2 В) помножити на номінальний струм в амперах. Точні значення падіння напруги у відкритому стані і номінальний пропускається струм вказані в характеристиках симістора. Отримуємо рассеиваемую потужність у ватах. Підібрати по розрахованої потужності радіатор.
  • Закупити необхідні електронні компоненти, радіатор і друковану плату.
  • Зробити розводку контактних доріжок на платі і підготувати майданчики для установки елементів. Передбачити кріплення на платі для симістора і радіатора.
  • Встановити елементи на плату за допомогою пайки. Якщо немає можливості підготувати друковану плату, то можна використовувати для з’єднання компонентів навісний монтаж, використовуючи короткі проводи. При складанні особливу увагу приділити полярності підключення діодів і симістора. Якщо на них немає маркування виводів, то продзвонити їх за допомогою цифрового мультиметра або «аркашки».
  • Перевірити зібрану схему мультиметром в режимі опору. Отримане виріб повинен відповідати початковим проектом.
  • Надійно закріпити симистор на радіатор. Між сімістором і радіатором не забути прокласти ізолюючу теплопередаючу прокладку. Скріплює гвинт надійно ізолювати.
  • Помістити зібрану схему в пластиковий корпус.
  • Згадати про те, що на виводах елементів присутня небезпечна напруга.
  • Викрутити потенціометр на мінімум і зробити пробне включення. Виміряти напругу мультиметром на виході регулятора. Плавно повертаючи ручку потенціометра стежити за зміною напруги на виході.
  • Якщо результат влаштовує, то можна підключати навантаження до виходу регулятора. В іншому випадку необхідно провести регулювання потужності.
  • Симісторні регулятори потужності своїми руками   схема, як працює і складання

    Симісторний радіатор потужності

    Регулювання потужності

    За регулювання потужності відповідає потенціометр, через який заряджається конденсатор і розрядна ланцюг конденсатора. При незадовільних параметрів вихідної потужності слід підбирати номінал опору в розрядній ланцюга і, при малому діапазоні регулювання потужності, номінал потенціометра.

    Бліц-поради

    • продовжити термін служби лампи, регулювати освітлення або температуру паяльника допоможе простий і недорогий регулятор на симісторах.
    • вибирайте тип схеми і параметри компонентів за планованої навантаженні.
    • ретельно опрацюйте схемні рішення.
    • будьте уважні при складанні схеми, дотримуйтесь полярності напівпровідникових компонентів.
    • не забувайте, що електричний струм є у всіх елементах схеми і він смертельно небезпечний для людини.
    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями:
    Залишити відповідь