Приведенное устройство может эксплуатироваться в качестве регулятора оборотов двигателей электроинструментов, пылесосов и другого бытового оборудования.
Как сделать регулятор мощности на симисторе своими руками: варианты схем
Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой. Его основное отличие от базового прибора заключается в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, при подаче тока на управляющий электрод. Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением.
Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода. При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между основными выводами прибора. То есть тогда, когда переменное напряжение переходит точку нуля.
Дополнительным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение числа помех на этой фазе работы. Обратим внимание, что не создающий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов.
Благодаря перечисленным выше свойствам, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. То есть, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль. Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.
Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%
При этом амплитуда сигнала будет оставаться прежней, именно поэтому такие устройства неправильно называть регуляторами напряжения.
Схема плавной регулировки пылесоса
Тиристоры часто используются в устройствах плавного регулирования мощности таких активных нагрузок, как нагревательные элементы (для управления температурой нагревателя); коллекторные двигатели (для изменения скорости вращения); лампы накаливания (для изменения яркости свечения и цветовой температуры, а также для плавного включения с целью увеличения срока службы). Несмотря на присущие тиристорным регуляторам недостатки (несинусоидальность выходного напряжения; высокий уровень помех), они имеют простое устройство и низкую стоимость. Лучшие показатели могут быть получены в устройствах регулировки с ШИМ с ключами на транзисторах. Но для работы с сопоставимыми по мощности нагрузками, потребуется несопоставимо более сложная схема, содержащая ключевой транзистор, цена которого на данный момент в несколько раз превышает цену тиристора, способного управлять аналогичной нагрузкой.
Основная идея тиристорного управления мощностью в цепи переменного тока состоит в том, что в каждом периоде питающего переменного тока, тиристор находится в открытом (проводящем) состоянии только часть времени. Ток через нагрузку течёт только при открытом тиристоре и, средняя за период мощность оказывается тем меньше, чем меньшую часть периода тиристор открыт. Открывается тиристор импульсом на управляющем электроде, который подаётся с задержкой относительно начала периода (за начало периода принимаем начало положительной полуволны питающего напряжения). Величина задержки как раз определяет, какую часть периода тиристор будет находиться в открытом состоянии, а значит и среднюю мощность нагрузки. Большинство используемых типов тиристоров являются незапираемыми, т.е. с помощью управляющего вывода их можно только открыть; в закрытое состояние они переходят при приложении обратного напряжения между анодом и катодом или уменьшении прямого тока ниже определённого уровня. Это может произойти, например, при переходе питающего напряжения через нулевое значение. То есть, в данном случае, закрывается тиристор сам, в конце полупериода. На протяжении тех полупериодов, когда тиристор смещён в обратном направлении, он всё время находится в закрытом состоянии (предполагается использование триодного тиристора, не проводящего в обратном направлении — это наиболее распространённый тип тиристоров).
На рис. %img:i2 изображены временные диаграммы, поясняющие процессы в тиристорном регуляторе мощности. Зелёным пунктиром показан график питающего напряжения; красной линией — график напряжения на нагрузке. Ниже (в другом масштабе напряжений) показана форма управляющего сигнала, в данном случае он имеет вид коротких прямоугольных импульсов. При коммутации тока с промышленной частотой, можно пренебречь инерционностью тиристора и считать, что включение происходит по нарастающему фронту управляющего сигнала; импульсы самого управляющего сигнала могут быть достаточно короткими, в качестве нижней границы их длительности можно принять время включения тиристора.
В структурной схеме на рис. %img:i1, тиристор образует управляемый однополупериодный выпрямитель. В результате, через нагрузку течёт выпрямленный (пульсирующий) ток, а максимальная мощность на нагрузке не может превышать половину от мощности при непосредственном включении нагрузки в сеть. Если это не то, что нам требуется, следует выбрать другую схему. Возможные варианты: дополнить схему мостовым выпрямителем, превращающим ключ с односторонней проводимостью в ключ с двусторонней проводимостью (рис. %img:i3); использовать два встречно включённых тиристора, каждый с собственной схемой управления (рис. %img:i4); использовать специально предназначенные для подобных случаев триаки (они же симисторы), рис %img:i5.
Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электромотора по следующей формуле: . Например, если нам необходимо управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.
Схема регулятора
То есть данная схема позволяет регулировать мощность подключаемого электрического оборудования от 50 до 100%. А нужно от «0» до 100%. Значит необходимо внести в схему изменения, которые позволят ликвидировать существующий недостаток, как и другие побочные явления могущие возникнуть в связи с изменениями условий использования регулятора. Одним словом нужно графическое изображение схемы. Хотя бы и вот в таком виде.
На изображении печатной платы хорошо видно, что параллельно переменному резистору имеется ещё постоянный резистор сопротивлением 360 кОм, который можно удалить для достижения необходимого диапазона регулировки мощности. Что и сделал. Так же на фото очень наглядны совсем небольшие размеры радиатора охлаждения стоящего здесь симистора Т1212МJ – однозначно обязательно менять на значительно большие, раза эдак так в 3 – 4.
Удаление резистора эффект дало, но немного не такой какой был нужен, теперь «0» мощности достигался на полпути движения ползункового резистора. Хотелось более плавной регулировки мощности.
Что и было достигнуто дальнейшей заменой переменного резистора с существующего номинала сопротивления на резистор сопротивлением 200 кОм мощностью 2 Вт. Так же как и предполагалось, был заменён радиатор охлаждения симистора. В процессе пробных включений было обнаружено, что сильно греется постоянный резистор 10 кОм мощностью 5 Вт, выполняющий в схеме функцию ограничителя напряжения – заменил на более мощный (10 Вт).
Доработанная схема
Печатная плата в итоге приняла вот такой рисунок. Внесённые изменения в схему регулятора мощности в данном конкретном случае позволили применить её для регулирования мощности нагревательной спирали термовоздушного паяльного фена приобретённого на AliExpress. Замер сопротивления нагревательной спирали дал 70 Ом, применив формулу нахождения мощности по известным сопротивлению и напряжению:
Р = U x U / R, получил 230 х 230 / 70 = 755,7 Вт
Да, в моей розетке постоянно присутствует именно напряжение в 230 вольт. Вот такой не слабый регулятор мощности на все случаи жизни можно получить от пришедшего в негодность домашнего пылесоса. Автор Babay iz Barnaula
Обсудить статью РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ОТ ПЫЛЕСОСА
Тиристоры часто используются в устройствах плавного регулирования мощности таких активных нагрузок, как нагревательные элементы (для управления температурой нагревателя); коллекторные двигатели (для изменения скорости вращения); лампы накаливания (для изменения яркости свечения и цветовой температуры, а также для плавного включения с целью увеличения срока службы). Несмотря на присущие тиристорным регуляторам недостатки (несинусоидальность выходного напряжения; высокий уровень помех), они имеют простое устройство и низкую стоимость. Лучшие показатели могут быть получены в устройствах регулировки с ШИМ с ключами на транзисторах. Но для работы с сопоставимыми по мощности нагрузками, потребуется несопоставимо более сложная схема, содержащая ключевой транзистор, цена которого на данный момент в несколько раз превышает цену тиристора, способного управлять аналогичной нагрузкой.
Принцип действия регулятора мощности
Рис. 1
Основная идея тиристорного управления мощностью в цепи переменного тока состоит в том, что в каждом периоде питающего переменного тока, тиристор находится в открытом (проводящем) состоянии только часть времени. Ток через нагрузку течёт только при открытом тиристоре и, средняя за период мощность оказывается тем меньше, чем меньшую часть периода тиристор открыт. Открывается тиристор импульсом на управляющем электроде, который подаётся с задержкой относительно начала периода (за начало периода принимаем начало положительной полуволны питающего напряжения). Величина задержки как раз определяет, какую часть периода тиристор будет находиться в открытом состоянии, а значит и среднюю мощность нагрузки. Большинство используемых типов тиристоров являются незапираемыми, т.е. с помощью управляющего вывода их можно только открыть; в закрытое состояние они переходят при приложении обратного напряжения между анодом и катодом или уменьшении прямого тока ниже определённого уровня. Это может произойти, например, при переходе питающего напряжения через нулевое значение. То есть, в данном случае, закрывается тиристор сам, в конце полупериода. На протяжении тех полупериодов, когда тиристор смещён в обратном направлении, он всё время находится в закрытом состоянии (предполагается использование триодного тиристора, не проводящего в обратном направлении – это наиболее распространённый тип тиристоров).
Рис. 2
На рис. 2 изображены временные диаграммы, поясняющие процессы в тиристорном регуляторе мощности. Зелёным пунктиром показан график питающего напряжения; красной линией – график напряжения на нагрузке. Ниже (в другом масштабе напряжений) показана форма управляющего сигнала, в данном случае он имеет вид коротких прямоугольных импульсов. При коммутации тока с промышленной частотой, можно пренебречь инерционностью тиристора и считать, что включение происходит по нарастающему фронту управляющего сигнала; импульсы самого управляющего сигнала могут быть достаточно короткими, в качестве нижней границы их длительности можно принять время включения тиристора.
Да, в моей розетке постоянно присутствует именно напряжение в 230 вольт. Вот такой не слабый регулятор мощности на все случаи жизни можно получить от пришедшего в негодность домашнего пылесоса. Автор Babay iz Barnaula
Как из старого пылесоса сделать регулятор мощности для электроинструмента
Сломанный пылесос часто используется в качестве донора ценных запчастей. Одной из самых полезных его деталей для последующего применения является регулятор оборотов. Его можно демонтировать, доработать и использовать уже как отдельное универсальное устройство, чтобы регулировать различное электрооборудование, которое функционально на это не способно.
Материалы:
- регулятор оборотов от пылесоса;
- кабель с вилкой;
- корпус от блока питания для ноутбука;
- розетка;
- базальтовая вата.
От нее отходят провода на двигатель, кабель питания, кнопку включения и ползунковый резистор. Сразу же нужно отметить группы проводов, которые будут задействованы далее. Провода от катушки кабеля питания будут использоваться для подсоединения кабеля с вилкой. Провода от мотора в дальнейшем подключаться к розетке.
Далее нужно разобрать корпус сгоревшего блока питания от ноутбука и демонтировать его содержимое. К нему изнутри прикручивается механизм розетки.
Таким образом, вилка подключаемого прибора сможет вставляться снаружи, а розетка при этом будет внутри. Передняя панель розетки выбрасывается. К ее механизму прикручиваются провода от платы, которые раньше шли на двигатель.
Сбоку корпуса делается вырез под размещение ползункового резистора.
Для этого используются те же провода, которые ранее подключались в пылесосе к катушке с кабелем. Кнопка пылесоса, демонтированная вместе с платой, снимается. Ее провода соединяются и изолируются.
Чтобы собрать все элементы и закрыть крышку корпуса, следует предварительно проложить между розеткой и платой базальтовую вату.
