DIY feszültségszabályozó. Tirisztoros feszültségszabályozók Egyszerű tirisztoros feszültségszabályozó
Sziasztok! Az utolsó cikkben elmondtam, hogyan kell elkészíteni. Ma 220V AC feszültségszabályozót készítünk. A design meglehetősen egyszerűen megismételhető még a kezdők számára is. De ugyanakkor a szabályozó akár 1 kilowatt terhelést is fel tud venni! A szabályozó elkészítéséhez több összetevőre van szükségünk:1. Ellenállás 4,7 kOhm mlt-0,5 (még 0,25 watt is megteszi).
2. Változó ellenállás 500kOhm-1mOhm, 500kOhm-mal elég simán szabályoz, de csak 220V-120V tartományban. 1 mOhm-mal - szorosabban fog szabályozni, azaz 5-10 V-os réssel szabályoz, de a tartomány nő, 220-tól 60 V-ig lehet szabályozni! Célszerű az ellenállást beépített kapcsolóval felszerelni (bár egyszerűen egy jumper felszerelésével nélkülözheti).
3. Dinistor DB3. A gazdaságos LSD lámpákból beszerezhet egyet. (Cserélhető hazai KH102-vel).
4. FR104 vagy 1N4007 dióda, az ilyen diódák szinte minden importált rádióberendezésben megtalálhatók.
5. Áramtakarékos LED-ek.
6. Triac BT136-600B vagy BT138-600.
7. Csavarozza fel a sorkapcsokat. (ezek nélkül is megteheti, ha a vezetékeket egyszerűen a táblához forrasztja).
8. Kis radiátor (0,5 kW-ig nem szükséges).
9. 400 voltos filmkondenzátor, 0,1 mikrofaradról 0,47 mikrofaradra.
AC feszültségszabályozó áramkör:
Kezdjük a készülék összeszerelését. Először maratsuk és ónozzuk a táblát. A nyomtatott áramköri lap - rajza LAY-ben, az archívumban van. Egy barátom által bemutatott kompaktabb változat szergej - .
Ezután forrasztjuk a kondenzátort. A képen a kondenzátor az ónozás oldaláról látható, mert az én példámban a kondenzátor túl rövid lábai voltak.
Forrasztjuk a dinisztort. A dinisztornak nincs polaritása, ezért tetszés szerint helyezzük be. Forrasztjuk a diódát, ellenállást, LED-et, jumpert és csavaros sorkapcsot. Valahogy így néz ki:
És a végén az utolsó lépés egy radiátor felszerelése a triacra.
És itt van egy fotó a kész készülékről, amely már a tokban van.
Lassan halad előre a Peltier-elemekre épülő klíma tervezett bevezetése. A következő lépés a 135 Amperes generátor telepítése után a feszültségszabályozó frissítése volt. A fő probléma itt a légkondicionáló működése az XX motoron. A helyzet az, hogy a főtengely-tárcsánál háromszor kisebb generátortárcsával 1000 motorfordulatnál a generátor rotorja 3000 fordulat / perc sebességgel forog, ami a jelenlegi teljesítménytáblázat szerint 110 Ampert ad 13,5 Voltnál. :
Elvileg 10 pellet elem fogyasztása esetén 60 Ampernek elégnek kell lennie. De szerintem igen, ezeket a leolvasásokat akkor vették, amikor ugyanazt a 13,5 voltot a rotorra kapcsolták. És itt beleütközünk egy szabványos feszültségszabályozóba, amelyre közvetlenül deklarálják a 2 voltos feszültségesést, vagyis maximum 11,5 V kerül a rotorra. A rotor teljesítményének különbsége 13,5 * 13,5 / 11,5 * 11,5 = 37%. Vagyis 110 Amperből csak 70 marad, ebből 6 magára a generátorra kerül. És vannak rendszeres fogyasztók is, vagyis kevés áram marad a klímának. A szabályozó 2 voltos csökkenése annak köszönhető, hogy egy bipoláris tranzisztort használnak benne kapcsolóként.
Illetve a frissítésnél szerettem volna egy olyan funkciót is hozzáadni, amivel a motor beindításakor le lehet kapcsolni a generátort. Vagyis normál esetben, amikor az önindító működik, a generátor megpróbál generálni, miközben legfeljebb 6 amper áramot fogyaszt és fékezi a főtengelyt. Amikor a generátor ki van kapcsolva, legalább 10% -kal növeljük a főtengely forgási sebességét az indító által. Ennek fő hatása télen kell, hogy legyen, amikor az akkumulátor a képességei határán üzemel.
Tehát a feszültségszabályozó fejlesztésekor a következő tényezőket kell figyelembe venni:
- Széles üzemi hőmérséklet tartomány -40 és +80 között,
- 60-80 Voltig ellenáll a túlfeszültségnek,
- Időjárásállóság,
- Rezgésállóság
- Kikapcsolási lehetőség a motor indításakor,
- Alacsony feszültségesés,
- Nincsenek mechanikai elemek.
Az egyik alternatív feszültségszabályozó áramkör a következő:
Ennek azonban a következő hátrányai vannak:
- Az LM393 hőmérséklet-tartománya csak 0 és +70 között van,
- Az LM393 maximum 30 V feszültséget képes elviselni,
- Az IRF 3205 redőny maximum 10 V-ra készült, az áramkörön nincs védelem,
- Az irf 3205 maximum 30 V-ot képes ellenállni a lefolyóforrás kivezetésein (a bipoláris tranzisztort az eredetiben 80 V-ra tervezték),
- a térhatású tranzisztor kulcs nélkül vezérelhető - ez felmelegedéséhez vezet,
- A motor indításakor nincs lehetőség a kikapcsolásra,
- Hangoló ellenállás van az áramkörben - nem javaslom, hogy autóban hangoljon,
- A relé potenciálisan gyenge láncszem.
Az eredeti feszültségszabályozó áramkör így néz ki:
A működés elve primitív - a beállított feszültség túllépése esetén a forgórész kikapcsol, a feszültség csökkentése után a rotor újracsatlakozik. A működési elv ugyanaz, mint a karburátor úszókamráé, vagy a WC-tartályé. Érdekeltek a forgórész maradék indukciós energiájának kisütésére szolgáló elemek - 7-es induktor, 12-es dióda és 11-es kondenzátor. Ehhez vásároltam egy új feszültségszabályozót, ennek házát szerettem volna cégnek használni:
Amint érti, a „hatékony” menedzserek már régen besurrantak az üzembe, és kidobták ezeket a felesleges elemeket, így csak a védődióda maradt meg:
Ugyanakkor magát a táblát mi készítettük - jó minőségű forrasztás látható (a kínaiak ezt nem teszik meg), és lakkoznak. Ezt követően kinyitottam az eredeti, 1996-os feszültségszabályozómat, és ugyanazokat a védőelemeket láttam:
Kérjük, vegye figyelembe, hogy a csavar, amelyen keresztül a tömeg átfolyik, szintén forrasztva van; az átdolgozás során a terminált egyszerűen meghúzzák. Egy másik megjegyzés a remake-el kapcsolatban a vékony vezetékek, amelyek a csatlakozóhoz mennek. A rotor maximális áramerőssége legfeljebb 6 amper lehet, ez egy 2 négyzetméter keresztmetszetű vezetéket jelent. mm, vagy 1,5 mm átmérőjű.
Ennek eredményeként kidolgoztam a saját sémámat:
Az lm2576-adj PWM leléptető stabilizátort vettem alapul, ez egykoron jól bevált a LED PTF-ekben. A TC4420EPA mikroáramkör a kulcs, amely biztosítja a térhatású tranzisztor azonnali kapcsolását, ezért nem melegszik fel hiába. A tranzisztor eredetileg CEB4060AL volt, később írok róla bővebben. Minden alkatrészt -40 és +80 közötti tartományra terveztek, a legtöbb alkatrészt a Chip NN üzletből vásárolták. Az alkatrészek rendeltetése:
- D1 dióda - Nem tudom, miért, a szabályozóban kell lennie, 400 V feszültséggel, 1 Amper árammal.
- A p3 ellenállás, a c1 kondenzátor és a két vd1 és vd2 zener dióda védi a vezérlő mikroáramköröket és a térhatású tranzisztor kapuját a feszültségingadozásoktól. Ha a 16 voltot túllépi, a zener diódák kinyílnak, és a felesleges feszültséget a p3 ellenállás disszipálja. Az ellenállás teljesítménye 2 watt, a zener diódák mindegyike 1 watt. Több száz mikrofarados kondenzátor 50 voltos feszültséghez
- A p1 és p2 ellenállások feszültségosztók, amelyek mentén a stabilizátor irányul. A hely szerint kell választani.
- dd1 - A PWM stabilizátor megváltoztatja az impulzusok munkaciklusát a térhatású tranzisztoron és ennek megfelelően a forgórészen. Van egy trükkös 5-ös tűje, amikor olyan feszültséget kapcsolunk, amelyre a PWM kikapcsol, akkor rákapcsoljuk az indító relére. A P5 szükséges a stabilizátor megfelelő működéséhez, ez a tüske vagy nyitott kollektor vagy emitter.
- A p4 ellenállás garantáltan eltávolítja a feszültséget a leállítási bemenetről, vagyis a mikroáramkör nem fagy le közbenső állapotban, a d3 dióda szükséges az indítórelé tartótekercsének feszültségének kisütéséhez. A d2 dióda korlátozza a vezérlőfeszültséget.
- A dd2 mikroáramkör egy térhatású tranzisztoros vezérlőgomb, amely biztosítja annak azonnali ki/bekapcsolását. Ez csökkenti a kulcstranzisztor felmelegedését köztes állapotokban, és ennek megfelelően növeli az áramkör hatékonyságát. A c2 kondenzátort az adatlap ajánlásai szerint telepítettem.
- A p6 ellenállás garantáltan leállítja a tranzisztort tisztázatlan helyzetekben.
- Két dióda van d4 és d5. Mivel UF4007-et használtam, és 1 Amperig bírnak, a szabványos áramkörben 1,5 Amperes dióda van. Az áramkör nyitásakor kisütik a forgórészben tárolt energiát.
- Az l1 induktivitás és a c3 kondenzátor biztosítja a forgórész zökkenőmentes kisülését anélkül, hogy nagy ugrás lenne az áramkörben.
Kivágtam a táblákat. Nekem kényelmesebb. Íme az alábbi tábla:
És felülről:
Minden kis teljesítményű SMD ellenállás és kondenzátor:
A térhatású tranzisztor eredetileg CEB4060AL-t használt - annak a ténynek köszönhetően, hogy a kapunál 20 V-ig, a forrásnál pedig 60 V-ig tart a lefolyóhoz képest. Ha azonban 6 amperes áramerősséggel - 55 wattos PTF izzóval teszteltek, a tranzisztor felmelegedett. Meghajtó nélkül a tranzisztor lassú nyitását/zárását lehetett volna okolni, de volt meghajtó. Elővettem a kurzort. A CEB4060AL csatorna ellenállása 80 milliohm. Igen, sokat – de ez az ára a magas feszültség megtartásának képességéért. Tehát a disszipációs teljesítmény 6 A * 6 A * 0,08 Ohm = 2,9 Watt. Úgy tűnik, ez igaz. Általánosságban elmondható, hogy 3 watt hőelvezetést el lehet viselni, ha nem egy dolgot. A motorháztető alatt könnyen elérheti a +80-at, és ilyen körülmények között a további hőtermelés egyszerűen megöli az áramkört.
A cikkben érdemes kitérni arra a témára, hogy hogyan végzi a munkáját egy tirisztoros feszültségszabályozó, amelynek áramköre az interneten részletesebben megtekinthető.
A mindennapi életben a legtöbb esetben speciális igény lehet a háztartási készülékek, például az elektromos tűzhelyek, forrasztópáka, kazán, valamint a fűtőelemek összteljesítményének szabályozására, a közlekedésben - a motor fordulatszáma és egyéb dolgok. Ebben az esetben egy egyszerű és amatőr rádiókialakítás fog segítségünkre lenni - ez egy speciális teljesítményszabályozó a tirisztoron.
Egy ilyen eszköz létrehozása nem lesz nehéz, ez lehet az első házilag készített eszköz, amely teljesíteni fog a forrasztópáka hegyének hőmérsékletének beállítására szolgáló funkció minden kezdő rádióamatőr számára. Azt is meg kell jegyezni, hogy az általános hőmérséklet-szabályozással és más speciális funkciókkal rendelkező állomáson lévő kész forrasztópákák sokkal többe kerülnek, mint a forrasztópákák legegyszerűbb modelljei. A minimális alkatrészszám a kialakításban segít egy egyszerű, falra szerelhető tirisztoros teljesítményszabályozó összeszerelésében.
Meg kell jegyezni, hogy a szerelt telepítési mód a rádióelektronikai alkatrészek speciális nyomtatott áramköri kártya használata nélküli összeszerelésének lehetősége, és magas színvonalú ismeretekkel segít az átlagos gyártási bonyolultságú elektronikai eszközök gyors összeszerelésében.
A tirisztoros szabályozóhoz rendelhető elektronikus típusú konstruktor is, aki pedig mindent magától akar teljesen megérteni, annak érdemes áttanulmányoznia néhány áramkört és a készülék működési elvét.
Egyébként egy ilyen készülék az teljes teljesítmény szabályozó. Egy ilyen eszköz használható a teljes teljesítmény vagy a sebesség szabályozására. De először teljesen meg kell értenie egy ilyen eszköz működésének általános elvét, mert ez segít megérteni, hogy milyen terhelésre számíthat egy ilyen szabályozó használatakor.
Hogyan végzi a munkáját a tirisztor?
A tirisztor egy vezérelt félvezető eszköz, amely képes gyorsan egy irányban áramot vezetni. A vezérelt szó nem ok nélkül tirisztort jelent, hiszen a segítségével a diódával ellentétben, amely a teljes áramot is csak egy pólusra vezeti, kiválasztható egy külön pillanat, amikor a tirisztor megkezdi az áramvezetési folyamatot.
A tirisztor három áramkimenettel rendelkezik egyszerre:
- Katód.
- Anód.
- Szabályozott elektróda.
Ahhoz, hogy egy ilyen tirisztoron áram folyhasson, a következő feltételeknek kell teljesülniük: az alkatrésznek magán az áramkörön kell elhelyezkednie, amely általános feszültség alatt lesz, és a szükséges rövid távú impulzust a vezérlőrészre kell adni. elektróda. A tranzisztorokkal ellentétben az ilyen tirisztorok vezérléséhez nem szükséges a felhasználónak tartania a vezérlőjelet.
De az ilyen eszköz használatának minden nehézsége itt nem ér véget: a tirisztor könnyen bezárható az áramkörön keresztül bejutó áram megszakításával vagy fordított anód-katód feszültség létrehozásával. Ez azt jelenti, hogy a tirisztorok egyenáramú áramkörökben való használata meglehetősen specifikusnak és a legtöbb esetben teljesen ésszerűtlennek tekinthető, és a váltakozó áramú áramkörökben, például egy olyan eszközben, mint a tirisztoros szabályozó, az áramkört úgy alakítják ki, hogy a a készülék zárásának feltétele teljes mértékben biztosított . Bármely adott félhullám teljesen lefedi a tirisztor megfelelő szakaszát.
Nagy valószínűséggel fogsz szerkezetének diagramját nehéz megérteni. De nem kell idegeskedni - egy ilyen eszköz működési folyamatát az alábbiakban részletesebben ismertetjük.
A tirisztoros eszközök felhasználási területe
Milyen célokra használható egy olyan eszköz, mint például a tirisztoros teljesítményszabályozó? Egy ilyen eszköz lehetővé teszi a fűtőberendezések teljesítményének hatékonyabb szabályozását, azaz az aktív területek terhelését. Erősen induktív terhelés mellett előfordulhat, hogy a tirisztorok egyszerűen nem zárnak be, ami ahhoz vezethet, hogy az ilyen berendezések nem működnek megfelelően.
Lehetséges önállóan szabályozni a készülék motorjának fordulatszámát?
Sokan azok közül, akik láttak vagy használtak fúrókat, sarokcsiszolókat, amelyeket egyébként köszörűnek neveznek, és más elektromos szerszámokat. Könnyen beláthatták, hogy az ilyen termékek fordulatszáma elsősorban attól függ a készülékben lévő trigger gomb megnyomásának teljes mélységétől. Egy ilyen elem a tirisztor teljesítményszabályozójában található (az ilyen eszköz általános diagramja az interneten van feltüntetve), amellyel a fordulatok száma megváltozik.
Érdemes figyelni arra a tényre, hogy a szabályozó nem tudja önállóan megváltoztatni a fordulatszámát az aszinkron motorokban. Így a feszültség teljes mértékben a kommutátormotoron lesz szabályozva, amely speciális alkáli egységgel van felszerelve.
Hogyan működik egy ilyen készülék?
Az alábbiakban leírt jellemzők a legtöbb áramkörnek megfelelnek.
Ebben az esetben van egy bizonyos terület, amely különleges stressznek lesz kitéve. Amikor a pozitív félhullám hatása véget ér és egy új, negatív félhullámú mozgási periódus kezdődik, az egyik tirisztor zárni kezd, és ezzel egyidejűleg egy új tirisztor nyílik.
A pozitív és negatív hullám szavak helyett az elsőt és a másodikat (félhullám) érdemes használni.
Míg az első félhullám elkezdi befolyásolni az áramkört, a C1, valamint a C2 kapacitás speciális töltése van. Teljes töltésük sebességét az R 5 potenciométer korlátozza. Egy ilyen elem teljesen változtatható lesz, és segítségével beállítható a kimeneti feszültség. Abban a pillanatban, amikor a VS 3 dirisztor nyitásához szükséges feszültség megjelenik a C1 kondenzátor felületén, a teljes dinisztor kinyílik, és áram kezd áthaladni rajta, amelynek segítségével a VS 1 tirisztor megnyílik.
A dinisztra lebontása során az általános diagramon pont keletkezik. Miután a feszültség értéke átlépi a nulla jelet, és az áramkör a második félhullám hatása alá kerül, a VS 1 tirisztor bezárul, és a folyamat megismétlődik, csak a második dinisztornál, a tirisztornál és a kondenzátornál. Az R 3 és R 3 ellenállások szükségesek a teljes vezérlőáram korlátozásához, az R 1 és R 2 pedig a teljes áramkör termikus stabilizálásának folyamatához.
A második séma működési elve pontosan ugyanaz lesz, de a váltakozó áram félhullámai közül csak az egyik lesz vezérelve benne. Miután a felhasználó megértette az eszköz működési elvét és általános felépítését, képes lesz megérteni, hogyan szerelje össze vagy, ha szükséges, javítsa meg a tirisztoros teljesítményszabályozót.
DIY tirisztoros feszültségszabályozó
Nem mondható el, hogy ez az áramkör nem biztosít galvanikus leválasztást az áramforrástól, így fennáll az áramütés veszélye. Ez azt jelenti, hogy nem kell kézzel megérinteni a szabályozóelemeket.
A készüléket úgy kell megterveznie, hogy lehetőség szerint meg tudja tenni rejtse el egy állítható eszközbe, és több szabad helyet talál a tokban. Ha az állítható eszköz álló helyzetben van, akkor van értelme egy speciális fényerőszabályzóval ellátott kapcsolón keresztül csatlakoztatni. Egy ilyen megoldás részben megvédheti az embert az áramütéstől, és mentesíti őt attól, hogy megfelelő házat találjon a készülékhez, vonzó külső szerkezettel rendelkezik, és ipari technológiákkal is létrejön.
A fázisfeszültség szabályozási módszerei a hálózatban
A fázisfeszültség szabályozás elvei és sajátosságai alapján lehetőség nyílik bizonyos szabályozási, stabilizációs, esetenként lágyindítási sémák kialakítására. A simább indítás érdekében a feszültséget idővel nulláról a maximális értékre kell növelni. Így a tirisztor nyitása során a maximális értéknek nullára kell változnia.
Tirisztor áramkörök
A forrasztópáka teljes teljesítményét egyszerűen beállíthatja, ha használja analóg vagy digitális forrasztóállomások. Ez utóbbiak használata meglehetősen költséges, és nagy tapasztalat nélkül elég nehéz összeszerelni őket. Míg az analóg eszközöket (amelyeket alapvetően teljes teljesítményszabályozóknak tartanak) nem nehéz saját maga létrehozni.
Az eszköz meglehetősen egyszerű áramköre, amely segít szabályozni a forrasztópáka teljesítményjelzőjét.
- VD - KD209 (vagy általános jellemzőiben hasonló).
- R 1 - 15 kOhm speciális névleges ellenállás.
- Az R 2 egy olyan ellenállás, amelynek speciális AC árama körülbelül 30 kOhm.
- Rn a teljes terhelés (ebben az esetben egy speciális ingát használunk helyette).
Egy ilyen szabályozókészülék nem csak a pozitív félciklust tudja szabályozni, ezért a forrasztópáka teljesítménye többszöröse lesz a névlegesnek. Az ilyen tirisztort egy speciális áramkör vezérli, amely két ellenállást és egy kapacitást hordoz. Kondenzvíz töltési idő(ezt egy speciális R2 ellenállás szabályozza) befolyásolja az ilyen tirisztor nyitásának időtartamát.
Összeszerelés után az egy tranzisztoron lévő legegyszerűbb feszültségszabályozót egy adott tápegységhez és egy adott fogyasztóhoz szánták, természetesen nem kellett máshova csatlakoztatni, de mint mindig, most is eljön az a pillanat, amikor abbahagyjuk a helyes dolgot. . Ennek következménye a gondok és gondolatok arról, hogyan éljünk és tovább legyek, és a döntés, hogy visszaállítjuk-e, ami korábban létrejött, vagy folytatni kell az alkotást.
1. számú séma
Volt egy stabilizált kapcsolóüzemű tápegység, amely 17 voltos kimeneti feszültséget és 500 milliamper áramot adott. A feszültség időszakos változására volt szükség 11-13 V tartományban. És a jól ismert egy az egyben tranzisztor tökéletesen megbirkózott ezzel. Csak egy jelző LED-et és egy korlátozó ellenállást adtam hozzá. Egyébként a LED itt nem csak egy „szentjánosbogár”, amely jelzi a kimeneti feszültség jelenlétét. A korlátozó ellenállás megfelelő értékével a kimeneti feszültség kismértékű változása is tükröződik a LED fényerejében, ami további információkat nyújt a növekedésről vagy a csökkenésről. A kimeneti feszültség 1,3-ról 16 V-ra változtatható.
A KT829-et, egy erős alacsony frekvenciájú szilíciumvegyület tranzisztort egy erős fémradiátorra szerelték fel, és úgy tűnt, hogy szükség esetén könnyen elbírja a nagy terhelést, de rövidzárlat történt a fogyasztói áramkörben, és kiégett. A tranzisztor nagy erősítéssel rendelkezik, és alacsony frekvenciájú erősítőkben használják - valóban ott láthatja a helyét, és nem a feszültségszabályozókban.
A bal oldalon az elektronikus alkatrészek eltávolítása, a jobb oldalon a csere előkészítése. A mennyiségi különbség két tétel, de a körök, az előbbi és a begyűjtésre szánt körök minőségét tekintve összehasonlíthatatlan. Ez felveti a kérdést: „Érdemes-e összeállítani egy korlátozott képességű sémát, ha van egy fejlettebb lehetőség „ugyanazért a pénzért”, ennek a mondásnak a szó szerinti és átvitt értelmében?”
2. számú séma
Az új áramkör hárompólusú elektromos csatlakozással is rendelkezik. komponens (de ez már nem tranzisztor) állandó és változó ellenállások, LED saját limiterrel. Csak két elektrolit kondenzátor került bele. A tipikus diagramok jellemzően a C1 és C2 minimális értékeit jelzik (C1=0,1 µF és C2=1 µF), amelyek a stabilizátor stabil működéséhez szükségesek. A gyakorlatban a kapacitásértékek tíztől több száz mikrofaradig terjednek. A tartályokat a lehető legközelebb kell elhelyezni a chiphez. Nagy kapacitások esetén a C1>>C2 feltétel szükséges. Ha a kondenzátor kapacitása a kimeneten meghaladja a bemeneti kondenzátor kapacitását, akkor olyan helyzet áll elő, amikor a kimeneti feszültség meghaladja a bemenetet, ami a stabilizátor mikroáramkörének károsodásához vezet. Ennek kizárásához telepítsen egy VD1 védődiódát.
Ennek a rendszernek teljesen más lehetőségei vannak. A bemeneti feszültség 5-40 volt, a kimeneti feszültség 1,2-37 volt. Igen, van egy körülbelül 3,5 voltos bemeneti-kimeneti feszültségesés, de nincs rózsa tövis nélkül. De a KR142EN12A mikroáramkör, amelyet lineárisan állítható feszültségstabilizátornak neveznek, jó védelmet nyújt a túlterhelési áram ellen, és rövid távú védelmet nyújt a kimeneti rövidzárlat ellen. Üzemi hőmérséklete +70 Celsius fokig, külső feszültségosztóval működik. A kimeneti terhelési áram hossza 1 A-ig, rövid idejű üzem esetén 1,5 A. A maximálisan megengedett teljesítmény hűtőborda nélküli üzemben 1 W, megfelelő méretű (100 cm2) radiátorra szerelve a mikroáramkör akkor P max. = 10 W.
Mi történt
Maga a frissített telepítési folyamat nem vett igénybe több időt, mint az előző. Ebben az esetben nem egy egyszerű feszültségszabályzót kaptunk, amely stabilizált feszültségű tápegységre van csatlakoztatva, az összeszerelt áramkör, ha akár egy hálózati lecsökkentő transzformátorra is csatlakoztatva van egyenirányító a kimenetén, maga biztosítja a szükséges stabilizált feszültséget. . Természetesen a transzformátor kimeneti feszültségének meg kell felelnie a KR142EN12A mikroáramkör bemeneti feszültségének megengedett paramétereinek. Ehelyett használhat importált analóg integrált stabilizátort. Szerző Babay iz Barnaula.
Beszélje meg a cikket KÉT EGYSZERŰ FESZÜLTSÉGSZABÁLYOZÓ
Az elektrotechnikában gyakran találkozunk a váltakozó feszültség, áram vagy teljesítmény szabályozásával kapcsolatos problémákkal. Például egy kommutátormotor tengelyének forgási sebességének szabályozásához szükséges a feszültség szabályozása a kapcsain; a szárítókamra belsejében a hőmérséklet szabályozásához a fűtőelemekben felszabaduló teljesítmény szabályozása szükséges; az aszinkron motor zökkenőmentes, ütésmentes indítása érdekében korlátozni kell az indítóáramot. Gyakori megoldás a tirisztoros szabályozó nevű eszköz.
Egyfázisú tirisztoros feszültségszabályozó felépítése és működési elve
A tirisztoros szabályozók egyfázisúak, illetve háromfázisúak, az egyfázisú és háromfázisú hálózatokhoz és terhelésekhez. Ebben a cikkben megnézzük a legegyszerűbb egyfázisú tirisztor szabályozót - más cikkekben. Tehát az alábbi 1. ábra egy egyfázisú tirisztoros feszültségszabályozót mutat:
1. ábra Egyszerű egyfázisú tirisztoros szabályozó aktív terheléssel
Maga a tirisztoros szabályozó kék vonalakkal van körvonalazva, és VS1-VS2 tirisztorokat és egy impulzusfázisú vezérlőrendszert (a továbbiakban SIFC) tartalmaz. A VS1-VS2 tirisztorok olyan félvezető eszközök, amelyeknek az a tulajdonságuk, hogy normál állapotban zártak az áram áramlására, és nyitottak az azonos polaritású áram áramlására, amikor vezérlő elektródájára vezérlőfeszültséget kapcsolnak. Ezért a váltakozó áramú hálózatokban való működéshez két tirisztorra van szükség, amelyek különböző irányokba vannak csatlakoztatva - az egyik az áram pozitív félhullámának áramlásához, a második a negatív félhullámhoz. A tirisztorok ezt a csatlakozását egymásnak visszafelé tartó kapcsolatnak nevezik.
Egyfázisú tirisztoros szabályozó aktív terheléssel
A tirisztoros szabályozó így működik. A kezdeti pillanatban L-N feszültséget kapcsolunk (példánkban fázis és nulla), miközben a tirisztorok nem kapnak vezérlőfeszültség-impulzusokat, a tirisztorok zárva vannak, és az Rн terhelésben nincs áram. Miután megkapta az indítási parancsot, a SIFU megkezdi a vezérlőimpulzusok generálását egy meghatározott algoritmus szerint (lásd 2. ábra).
2. ábra A feszültség és az áram diagramja aktív terhelésnél
Először a vezérlőrendszer szinkronizál a hálózattal, azaz meghatározza azt az időpontot, amikor a hálózati feszültség L-N nulla. Ezt a pontot a nullán át való átmenet pillanatának nevezik (a külföldi irodalomban - Zero Cross). Ezután egy bizonyos T1 időt számolunk a nulla átlépés pillanatától, és egy vezérlő impulzust adunk a VS1 tirisztorra. Ebben az esetben a VS1 tirisztor kinyílik, és az áram átfolyik a terhelésen az L-VS1-Rн-N útvonalon. A következő nullapont elérésekor a tirisztor automatikusan kikapcsol, mivel nem tud az ellenkező irányba áramot vezetni. Ezután megkezdődik a hálózati feszültség negatív félciklusa. A SIFU ismét számolja a T1 időt az új pillanathoz képest, amikor a feszültség átlépi a nullát, és egy második vezérlőimpulzust generál a VS2 tirisztorral, amely kinyílik, és az áram átfolyik a terhelésen az N-Rн-VS2-L útvonalon. Ezt a feszültségszabályozási módot ún fázis-impulzus.
A T1 időt a tirisztorok feloldásához szükséges késleltetési időnek, a T2 időt a tirisztorok vezetési idejének nevezzük. A T1 feloldási késleltetési idő módosításával a kimeneti feszültséget nulláról (impulzusok nem táplálják, a tirisztorok zárva vannak) a teljes hálózati feszültségre állíthatja, ha az impulzusokat a nulla átlépésének pillanatában azonnal táplálják. A T1 feloldási késleltetési idő 0...10 ms-on belül változik (10 ms a szabványos 50 Hz-es hálózati feszültség egy félciklusának időtartama). Néha beszélnek T1 és T2 időkről is, de nem idővel, hanem elektromos fokozattal működnek. Egy félciklus 180 elektromos fok.
Mekkora a tirisztoros szabályozó kimeneti feszültsége? Amint a 2. ábrán látható, egy szinuszos „vágásokhoz” hasonlít. Sőt, minél hosszabb a T1 idő, ez a „vágás” annál kevésbé hasonlít egy szinuszosra. Ebből egy fontos gyakorlati következtetés következik - fázisimpulzus szabályozással a kimeneti feszültség nem szinuszos. Ez korlátozza az alkalmazási kört - a tirisztoros szabályozó nem használható olyan terhelésekhez, amelyek nem teszik lehetővé a nem szinuszos feszültséggel és árammal történő tápellátást. A 2. ábrán a terhelésben lévő áram diagramja szintén piros színnel látható. Mivel a terhelés tisztán aktív, az áram alakja követi a feszültség alakját az I=U/R Ohm törvény szerint.
Az aktív terhelés esete a leggyakoribb. A tirisztoros szabályozók egyik leggyakoribb alkalmazása a fűtőelemek feszültségszabályozása. A feszültség beállításával az áramerősség és a terhelésben felszabaduló teljesítmény változik. Ezért néha egy ilyen szabályozót is hívnak tirisztoros teljesítményszabályozó. Ez igaz, de még mindig helyesebb elnevezés a tirisztoros feszültségszabályozó, hiszen elsősorban a feszültséget szabályozzák, az áramerősség és a teljesítmény pedig már származtatott mennyiségek.
Feszültség- és áramszabályozás aktív-induktív terheléseknél
Megnéztük az aktív terhelés legegyszerűbb esetét. Tegyük fel magunknak a kérdést: mi fog változni, ha a terhelésnek az aktív mellett van induktív komponense is? Például az aktív ellenállás egy lecsökkentő transzformátoron keresztül csatlakozik (3. ábra). Ez egyébként nagyon gyakori eset.
3. ábra A tirisztor szabályozó RL terhelés mellett működik
Nézzük meg közelebbről a 2. ábrát egy tisztán aktív terhelés esetén. Azt mutatja, hogy közvetlenül a tirisztor bekapcsolása után a terhelésben lévő áram szinte azonnal nulláról a határértékre nő, amelyet a feszültség és a terhelési ellenállás aktuális értéke határozza meg. Az elektromérnöki kurzusból ismert, hogy az induktivitás megakadályozza az ilyen hirtelen áramnövekedést, így a feszültség- és áramdiagram kissé eltérő jellegű lesz:
4. ábra: RL terhelés feszültség- és áramdiagramja
A tirisztor bekapcsolása után a terhelésben lévő áram fokozatosan növekszik, aminek következtében az áramgörbe kisimul. Minél nagyobb az induktivitás, annál simább az áramgörbe. Mit ad ez a gyakorlatban?
— A megfelelő induktivitás megléte lehetővé teszi, hogy az áram alakját közelebb hozzuk a szinuszoshoz, vagyis az induktivitás szinuszszűrőként működik. Ebben az esetben az induktivitás jelenléte a transzformátor tulajdonságainak köszönhető, de gyakran az induktivitást szándékosan vezetik be fojtó formájában.
— Az induktivitás jelenléte csökkenti a tirisztoros szabályozó által a vezetékeken keresztül a rádió levegőjébe terjesztett zavarok mennyiségét. Az éles, szinte azonnali (néhány mikroszekundumon belüli) áramnövekedés olyan interferenciát okoz, amely megzavarhatja más berendezések normál működését. És ha a táphálózat „gyenge”, akkor valami egészen furcsa történik - a tirisztor szabályozó „elakadhat” saját interferenciájával.
— A tirisztoroknak van egy fontos paramétere - az áramemelkedés kritikus sebességének di/dt értéke. Például az SKKT162 tirisztor modulnál ez az érték 200 A/µs. Ennek az értéknek a túllépése veszélyes, mivel a tirisztor meghibásodásához vezethet. Tehát az induktivitás jelenléte lehetővé teszi, hogy a tirisztor a biztonságos működési területen maradjon, és garantáltan ne lépje túl a di/dt határértéket. Ha ez a feltétel nem teljesül, akkor egy érdekes jelenség figyelhető meg - a tirisztorok meghibásodása, annak ellenére, hogy a tirisztor árama nem haladja meg a névleges értéküket. Például ugyanaz az SKKT162 meghibásodhat 100 A áramerősségnél, bár 200 A-ig normálisan működik. Ennek oka a di/dt áramemelkedési sebesség túllépése.
Egyébként meg kell jegyezni, hogy a hálózatban mindig van induktivitás, még akkor is, ha a terhelés tisztán aktív. Jelenléte egyrészt a táptranszformátor alállomás tekercseinek induktivitásának, másrészt a vezetékek és kábelek belső induktivitásának, harmadrészt pedig a táp- és terhelési vezetékek és kábelek által alkotott hurok induktivitásának köszönhető. És leggyakrabban ez az induktivitás elegendő ahhoz, hogy a di/dt ne haladja meg a kritikus értéket, ezért a gyártók általában nem szerelnek be tirisztoros szabályozót, és ezt opcióként kínálják azoknak, akik aggódnak a hálózat „tisztasága” és a a hozzá csatlakoztatott eszközök elektromágneses kompatibilitása.
Figyeljünk a 4. ábrán látható feszültségdiagramra is. Ebből is látszik, hogy a nullapont átlépése után a terhelésen egy kis, fordított polaritású feszültséglökés jelenik meg. Előfordulásának oka az induktivitás miatti terhelési áram csökkenésének késése, ami miatt a tirisztor továbbra is nyitva marad még negatív félhullám feszültség mellett is. A tirisztor kikapcsol, ha az áramerősség nullára esik némi késéssel a nulla átlépésének pillanatához képest.
Induktív terhelésű tok
Mi történik, ha az induktív komponens sokkal nagyobb, mint az aktív komponens? Ekkor beszélhetünk tisztán induktív terhelés esetéről. Például ezt az esetet úgy kaphatjuk meg, hogy leválasztjuk a terhelést a transzformátor kimenetéről az előző példában:
5. ábra Tirisztoros szabályozó induktív terheléssel
Az üresjáratban működő transzformátor szinte ideális induktív terhelés. Ebben az esetben a nagy induktivitás miatt a tirisztorok kikapcsolási nyomatéka közelebb tolódik a félciklus közepéhez, és az áramgörbe alakja a lehető legjobban szinte szinuszos alakra kisimul:
6. ábra Áram és feszültség diagramok induktív terhelés esetére
Ebben az esetben a terhelési feszültség majdnem megegyezik a teljes hálózati feszültséggel, bár a feloldási késleltetési idő csak fél ciklus (90 elektromos fok), vagyis nagy induktivitás mellett eltolódásról beszélhetünk a szabályozási jellemző. Aktív terhelés esetén a maximális kimeneti feszültség 0 elektromos fokos nyitási késleltetési szögben lesz, vagyis a nulla átlépésének pillanatában. Induktív terhelés esetén a maximális feszültség 90 elektromos fokos nyitási késleltetési szögnél érhető el, vagyis amikor a tirisztor a maximális hálózati feszültség pillanatában kioldódik. Ennek megfelelően aktív-induktív terhelés esetén a maximális kimeneti feszültség a 0...90 elektromos fok közötti köztes tartományban a nyitási késleltetési szögnek felel meg.
