Регулятор мощности на тиристоре своими руками. Тиристорный регулятор мощности: принцип работы, схемы и применение

Как работает тиристорный регулятор мощности. Какие схемы используются для создания регулятора напряжения на тиристоре. Где применяются тиристорные регуляторы мощности в быту и промышленности. Какие преимущества имеют регуляторы на тиристорах перед другими типами.

Принцип работы тиристорного регулятора мощности

Тиристорный регулятор мощности позволяет плавно изменять напряжение и мощность, подаваемую на нагрузку. Как он работает?

Основным элементом такого регулятора является тиристор — полупроводниковый прибор с тремя выводами: анодом, катодом и управляющим электродом. Тиристор пропускает ток только в одном направлении при подаче управляющего импульса на электрод.

Принцип регулирования заключается в изменении момента открытия тиристора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. Чем позже открывается тиристор в каждом полупериоде, тем меньшее напряжение подается на нагрузку.

Преимущества тиристорных регуляторов мощности

Регуляторы на тиристорах имеют ряд важных достоинств по сравнению с другими типами:

• Высокий КПД (до 98-99%) за счет ключевого режима работы
• Возможность регулирования больших мощностей (десятки и сотни киловатт)
• Плавная и точная регулировка мощности
• Высокое быстродействие
• Отсутствие подвижных частей, высокая надежность
• Малые габариты и вес

Благодаря этим преимуществам тиристорные регуляторы широко применяются как в бытовой технике, так и в промышленном оборудовании.

Схемы тиристорных регуляторов мощности

Рассмотрим несколько базовых схем регуляторов напряжения на тиристорах:

Однофазный регулятор на одном тиристоре

Это простейшая схема для регулирования небольших мощностей (до 1-2 кВт):

• Тиристор VS1
• Резистор R1 (470 кОм — 1 МОм)
• Конденсатор C1 (0.1 мкФ)
• Динистор VD1

Регулировка осуществляется изменением сопротивления R1. Чем оно больше, тем позже открывается тиристор в каждом полупериоде.

Однофазный регулятор на симисторе

Симистор — это по сути два встречно-параллельных тиристора в одном корпусе. Схема на симисторе позволяет регулировать мощность в обоих полупериодах сетевого напряжения:

• Симистор VS1
• Потенциометр R1 (470 кОм — 1 МОм)
• Конденсатор C1 (0.1 мкФ)
• Динистор VD1

Такая схема обеспечивает более плавную регулировку мощности по сравнению с однотиристорной.

Применение тиристорных регуляторов мощности

Где используются регуляторы напряжения на тиристорах? Области их применения очень широки:

В бытовой технике:

• Регуляторы оборотов электроинструмента (дрели, болгарки)
• Диммеры для регулировки яркости освещения
• Регуляторы мощности электроплит
• Регуляторы температуры утюгов, паяльников

В промышленном оборудовании:

• Управление электродвигателями
• Регулирование мощности электропечей
• Управление нагревом в термопластавтоматах
• Регулирование сварочного тока

Тиристорные регуляторы позволяют плавно и экономично управлять мощностью самого разнообразного оборудования.

Особенности конструкции мощных тиристорных регуляторов

При создании регуляторов большой мощности (десятки и сотни киловатт) необходимо учитывать ряд важных моментов:

• Использование мощных тиристоров или симисторов на токи в сотни ампер
• Применение эффективного охлаждения силовых элементов
• Обеспечение надежной защиты от перегрузок и коротких замыканий
• Использование снабберных цепей для защиты от перенапряжений
• Применение помехоподавляющих фильтров

Правильный учет этих факторов позволяет создавать надежные промышленные регуляторы мощности на сотни киловатт.

Расчет и выбор элементов тиристорного регулятора

При проектировании регулятора напряжения на тиристоре важно правильно рассчитать и выбрать основные элементы схемы. На что обратить внимание?

Выбор тиристора/симистора:

• Рабочее напряжение — не менее 600-800 В для сети 220В
• Рабочий ток с запасом 20-30% от максимального тока нагрузки
• Импульсный ток в 10 раз больше рабочего

Расчет элементов фазосдвигающей цепочки:

• Сопротивление потенциометра R1: 470 кОм — 1 МОм
• Емкость конденсатора C1: 0.047 — 0.1 мкФ
• Напряжение пробоя динистора: 30-32 В

Правильный выбор элементов обеспечит стабильную работу регулятора в широком диапазоне мощностей.

Преимущества и недостатки тиристорных регуляторов

Регуляторы напряжения на тиристорах имеют как достоинства, так и некоторые недостатки. Рассмотрим основные плюсы и минусы:

Преимущества:

• Высокий КПД (до 98-99%)
• Возможность регулирования больших мощностей
• Плавная и точная регулировка
• Высокая надежность
• Малые габариты и вес

Недостатки:

• Генерация высших гармоник в сеть
• Низкий коэффициент мощности при малых углах открытия тиристоров
• Необходимость применения фильтров и снабберных цепей
• Сложность управления индуктивной нагрузкой

Несмотря на некоторые недостатки, преимущества тиристорных регуляторов обеспечивают их широкое применение во многих областях.

изготовление своими руками по схемам

В быту очень часто появляется необходимость в регулировке мощности различных электрических приборов: газовых плит, чайника, паяльника, кипятильника, различных ТЭНов и т. п. В автомобиле может понадобиться регулировка оборотов двигателя. Для этого можно использовать простую конструкцию — регулятор напряжения на тиристоре. Своими руками к тому же его сделать несложно.

• Некоторые нюансы выбора
• Конструктивные особенности
• Области и цели использования
• Принцип действия
• Способы закрывания тиристора
• Простой регулятор напряжения

Некоторые нюансы выбора

Сделать тиристорный регулятор напряжения своими руками несложно. Это может быть первой поделкой начинающего радиолюбителя, которая сможет обеспечить регулировку температуры жала паяльника. К тому же паяльники с возможностью регулировки температуры заводского производства стоят дороже простых моделей без такой возможности. Поэтому можно ознакомиться с основами пайки и радиоконструирования, а также сэкономить немалую сумму. С помощью небольшого количества комплектующих можно собрать простой тиристор с навесным монтажом.

Навесной тип монтажа осуществляется без необходимости использования специальной печатной платы. С хорошими умениями в этой области можно таким способом собрать простые схемы достаточно быстро.

Можно сэкономить время и установить на паяльник готовый тиристор. Но если есть желание разобраться в схеме полностью, то тиристорный регулятор мощности придётся сделать своими руками.

Важно! Такое устройство, как тиристор, является регулятором общей мощности. Кроме этого, применяется для регулировки числа оборотов различного оборудования.

Но в первую очередь требуется понять общий принцип работы устройства, разобраться с его схемой. Это даст возможность правильно рассчитать необходимую мощность для оптимальной работы оборудования, на котором оно будет выполнять свои прямые обязанности.

Конструктивные особенности

Тиристор — это полупроводниковый элемент, которым можно управлять. Он может очень быстро при необходимости провести ток в одном направлении. В отличие от классических диодов с помощью тиристора выполняется регулировка момента подачи напряжения.

Он имеет сразу три элемента для вывода тока:

• катод;
• анод;
• управляемый электрод.

Работать такой элемент будет только при соблюдении определённых условий. Во-первых, он должен размещаться в схеме под общим напряжением. Во-вторых, на управляющую часть электрода должен быть подан необходимый кратковременный импульс. Это позволит регулировать мощность прибора в нужном направлении. Можно будет выключать устройство, включать его и изменять режимы работы. В отличие от транзистора тиристор не требует удержания управляющего сигнала.

Применять тиристор в целях обеспечения постоянного тока является нецелесообразным, поскольку тиристор легко закрыть, если перекрыть поступление в него тока по цепи. А для переменного тока в таких устройствах, как тиристорный регулятор, применение тиристора обязательно, поскольку схема выполнена таким методом, чтобы полностью обеспечивать необходимое закрывание полупроводникового элемента.

Любая полуволна способна полностью закрыть отдел тиристора в случае такой потребности.

Схему начинающим довольно сложно понять, но воспользовавшись инструкциями от специалистов, они значительно упростят себе процесс создания.

Области и цели использования

Для начала нужно понять, в каких целях используется такое устройство как тиристорный регулятор мощности. Применяются регуляторы мощности практически во всех строительных и столярных электрических инструментах. Кроме этого, в кухонной технике без них тоже никак. Они позволяют, к примеру, регулировать режимы скорости кухонного комбайна или блендера, скорость нагнетания воздуха феном, а также функционируют для обеспечения выполнения других не менее важных задач. Полупроводниковый элемент позволяет более эффективно регулировать мощность нагревательных приборов, то есть их основной части.

Если использовать тиристоры в схеме с высокоиндуктивной нагрузкой, то они могут просто не закрыться в нужный момент, что приведёт к выходу из строя оборудования. Многие пользователи видели или даже самостоятельно пользовались такими устройствами, как болгарки, шлифовальные машины или дрели. Можно заметить, что главным образом регулировка мощности осуществляется при помощи нажатия кнопки. Эта кнопка и находится в общем блоке с тиристорным регулятором мощности, который изменяет обороты двигателя.

Важно! Тиристорный регулятор не может менять обороты автоматически в асинхронных двигателях. А вот в коллекторном двигателе, оборудованном специальным щелочным узлом, работать регулировка будет корректно и полноценно.

Принцип действия

Особенность работы заключается в том, что в любом приборе напряжение будет регулироваться мощностью и перебоями в электросети согласно синусоидальным законам.

Любой тиристор общей мощности может пропускать ток только в одном направлении. Если тиристор не отключить, то он будет продолжать работать и отключится только после совершения определённых действий.

При самостоятельном изготовлении необходимо спроектировать конструкцию таким образом, чтобы внутри было достаточно свободного места для установки регулирующего рычага или кнопки. В том случае когда устройство устанавливается по классической схеме, целесообразно подключение через особый выключатель, который будет изменять цвет при разном уровне мощности.

Кроме этого, такое дополнение позволяет частично предотвратить возникновение ситуаций с поражением человека током. Не нужно будет искать подходящий корпус, а также прибор будет иметь привлекательный внешний вид.

Способы закрывания тиристора

Существует множество способов закрывания тиристоров. Но в первую очередь необходимо помнить, что подача любых сигналов на электрод не сможет закрыть его и погасить действие. Электрод способен только запустить устройство. Существуют и аналоги — запираемые тиристоры. Но их прямое предназначение немного шире, чем у обычных выключателей.

Классическую схему тиристорного регулятора напряжения можно выключить только прерыванием подачи тока на уровне анод-катод.

Закрыть регулятор мощности на тиристоре ку202н можно минимум 3 способами. Можно просто отключить всю схему от батарейки. Таким образом диод выключится. Но если повторно включить устройство, то оно не включится, поскольку тиристор остаётся в закрытом состоянии. Он будет находиться в таком положении, пока не будет нажата соответствующая кнопка.

Вторым способом закрытия тиристора является прерывание подачи тока. Это можно сделать, просто замкнув соединение катода анода с помощью обычной проволоки. Проверить можно на схеме с простым светодиодом вместо прибора. Если перемычку из проволоки подсоединить, как указано выше, то всё напряжение пойдёт через проволоку, а уровень тока, которой пойдёт в тиристор, будет нулевым. После того как забрать проволоку обратно, тиристор закроется и прибор выключится. В этом случае прибор — это светодиод, и он погаснет. Если экспериментировать с подобными схемами, то в качестве перемычки можно использовать пинцет.

Если вместо светодиода установить нагревательную спираль большой мощности, то можно получить законченный тиристорный регулятор.

Третий способ заключается в том, чтобы уменьшить напряжение питания до минимального, после чего изменить полярность на противоположную. Такая ситуация приведёт к выключению устройства.

Простой регулятор напряжения

Для производства простейшей системы, работающей на 12 вольтах, понадобятся такие ключевые элементы, как выпрямитель, генератор и аккумулятор. Генератор является одним из главных компонентов. Для изготовления понадобятся вышеупомянутые радиодетали, а также схема простейшего регулятора мощности. Стоит отметить, что в ней нет стабилизаторов.

Для изготовления необходимо подготовить такие элементы:

• 2 резистора;
• 1 транзистор;
• 2 конденсатора;
• 4 диода.

Специально для транзистора лучше устанавливать систему охлаждения. Это позволит избежать перегрузок системы. Устройство лучше устанавливать с хорошим запасом мощности, чтобы заряжать в последующем аккумуляторы с небольшой ёмкостью.

Регулятор напряжения для тена от 1 до 6 кВт

Kopatich 7 августа, 202021 августа, 2020 aliexpress, радиоэлектроника, Статьи, Техника 3

Содержание:

• 1 Схема регулятора напряжения на 220 вольт
  • 1.1 Детали для схемы:
• 2 Изготовление схемы
• 3 Как происходит процесс регулировки напряжения в дистилляторном аппарате.

Регулятор напряжения в электрических цепях, служит для изменения мощности, подаваемой в нагрузку. С помощью регулятора напряжения можно управлять скоростью вращения электродвигателей, уровнем освещенности и нагревательными приборами такие как паяльник, электрическая плитка, тэн.  В радиомагазинах можно купить готовое изделие но сделать регулятор напряжения своими руками не сложно.

В процессе самогоноварения выяснилось что на газу процес нагревания браги происходит достаточно долго (около 2-х часов) и к тому же, неудобно регулировать процесс дистилляции браги, газовой плиткой. В следствии чего возникла острая необходимость в модернизации самогонного(дистиллятного) аппарата, врезкой в него электрического нагревателя. Изначально задумывалось, что тен будет ставится мощностью 3 kW но в дальнейшем передумали и уменьшили до 2500 ватт. Далее нам понадобилась регулировка напряжения для управления процессом дисциляции, её мы решили изготовить своими руками, благо схем в общем доступе полно, они простые, минимум деталей и изготовление много времени не занимает.

Схема регулятора напряжения на 220 вольт

• Рисунок 1. Схема.

Схема состоит из симистора, BTA41-800B по названию можно определить его параметры ток и напряжение. Например BTA это обозначение симистора, 41 это его ток в амперах и 800B это его напряжение. Симистор можна заменить на более слабый ток для этого нужно мощность вашего тена разделить на напряжение, например: 2 кВт разделить на напряжение в сети 220 вольт мы получим нужный нам ток 2000/220=9,1 Ампер. В этом случае мы можем использовать другой симистор BTA12-600B, но так как симистор будет работать практически на пределах своих возможностей, он будет греться и придется закрепить его на радиатор, в противном случае он может выйти из строя.

• Рисунок 2. Схема с вольтметром.

Примечание.В схеме можно применять любой симистор не менее 600B и током в зависимости применяемого нагревательного элемента. В любом случае для облегчения работы симистора его следует разместить на радиаторе охлаждения. Дополнительно можно поставить вольтметр на выход схемы, чтобы видеть изменение напряжения наглядно и на вход поставить автомат на 16-25 ампер.

Детали для схемы:

1.Симистор выбираем от нагрузки но можете как в моем случае чем больше тем лучше BTA8-600b, BTA12-600b, BTA16-600b, BTA20-600b, BTA24-600b, BTA25-600b, BTA26-600b, BTA40-600b, BTA41-600b.

2.Потенциометр можно ставить в пределах от 470 кОм до 1 мегаом (МОм). Советую ставить потенциометр на 1 МОм так как у него больше диапазон регулировки, можно регулировать фактически до нуля. В начале я собрал схему с потенциометром на 500 кОм и в дальнейшем перепаивал на 1 мОм.

3.Динистор DB3 у него нет полярности припаиваем как хотим.

4.Резистор 10 кОм.

5.Конденсатор керамический 0,1 мкФ.

Изготовление схемы

• Рисунок 3. Схема в моем исполнение.

Для изготовления схемы нам понадобится в первую очередь паяльник, припой и канифоль и радио детали которые без труда можно приобрести в любом радио-магазине. Пожалуйста, уделяйте пристальное внимание, есть риск поражения электрическим током (как и во всем электрическом).

И так, для начала берем печатную плату и на ней располагаем компактно все детали после чего спаиваем все по схеме. Останется прикрепить симистор на радиатор. Я взял радиатор из старого блока питания телевизора. И останется самое сложное найти корпус и разместить схему в нем. На собирание схемы по времени у меня ушло буквально 15 минут.

• Рисунок 4. Схема регулятора мощности в моем исполнение.

Примечание. Эта схема часто встречается в пылесосах, китайских точильных станках.

• Рисунок 5. Регулировка с пылесоса.

Также можно заказать с сайта Алиэкспресс вот несколько вариантов. 1 вариант, 2 вариант по заверению китайца способен держать 5 кВт, 3 вариант в красивом корпусе с вольтметром, 4 вариант.

Как происходит процесс регулировки напряжения в дистилляторном аппарате.

На начальном этапе нагреватель включаем на полную мощность. После достижения температуры (78,8) градусов, что соответствует точки кипения этилового спирта, мощность нагревателя уменьшаем. Опытным путем меняя положения регулятора, нужно добиться того, чтобы весь выделяющийся пар конденсировался системой охлаждения. Это поможет избежать лишних потерь спирта и в то же время при правильно подобранной мощности позволит сократить время производства до возможного минимума.

Регулятор напряжения

Kopatich

Имею богатый жизненный опыт, могу Вам помочь советом, С уважением, Копатыч.

Свежие записи

Реклама

Цепь регулятора напряжения SCR | Самодельные схемы

высокоэффективная схема регулятора напряжения с использованием SCR и некоторых других внешних компонентов.

Эта схема регулятора напряжения SCR, являющаяся импульсным регулятором, более эффективна, чем обычные 3-контактные регуляторы напряжения или схемы последовательного проходного регулятора на основе транзисторного стабилитрона.

Как работает схема

На следующем рисунке показана схема регулируемого источника питания на основе SCR. Единственными частями, необходимыми для процесса регулирования, являются SCR, R1 и стабилитрон. При первом включении питания конденсатор фильтра C1 находится в разряженном состоянии, так что его катод находится под потенциалом 0 В.

Форма волны положительного полупериода, выходящая из мостового выпрямителя, заставляет ток затвора тиристора проходить через резистор R1, что приводит к включению тиристора. Как только SCR включается, он начинает заряжать конденсатор фильтра C1. Когда заканчивается положительный полупериод, SCR быстро выключается.

Как только от моста приходит следующий положительный полупериод, тот же процесс повторяется, заряжая конденсатор фильтра C1 до тех пор, пока напряжение почти не достигнет напряжения пробоя стабилитрона. Как мы можем ясно понять, максимальное положительное напряжение, которое может возникнуть на затворе тринисторного затвора, устанавливается значением стабилитрона.

Таким образом, это означает, что во время описанного выше процесса наступает время, когда C1 способен заряжаться только до уровня стабилитрона, выше которого затвор SCR не может больше получать положительный потенциал относительно своего катода. На этом конкретном этапе SCR больше не может поддерживать свою стрельбу, а C1 не может заряжаться дальше.

Конденсатор фильтра C1 разряжается через нагрузку, используя мощность, поступающую от трансформатора. В тот момент, когда приходит следующий положительный цикл, затвор SCR снова становится положительным и срабатывает, заряжая конденсатор фильтра C1.

Пары полупериодов от моста достаточно, чтобы достаточно поднять напряжение C1, чтобы остановить дополнительное срабатывание SCR. В результате тринистор срабатывает, что необходимо для поддержания конденсатора C1 в «заправленном» состоянии.

Конкретное количество срабатываний тиристора зависит от номинального тока нагрузки, потребляемой от входного источника питания.

Высокоэффективный выход

Вы найдете несколько особенно интересных характеристик схем регулятора напряжения на основе SCR этого типа.

Во-первых, схема обеспечивает высокий КПД за счет минимальных потерь мощности, которые обычно встречаются как в регуляторах последовательного, так и в шунтирующего типа.

Вторая замечательная особенность заключается в том, что вы можете быстро получить информацию о токе, потребляемом нагрузкой.

Вторая функция может быть реализована путем последовательного включения светодиода с ограничительным резистором R3 через резистор R2, который действует как ограничитель тока нагрузки.

Светодиод начинает мигать всякий раз, когда срабатывает SCR, поэтому частота мигания светодиода будет напрямую соответствовать току нагрузки и указывать, превысила ли нагрузка предельный ток.

Перечень деталей для источника питания SCR на 1 А

• Трансформатор = 0-12 В/1 А
• Мостовой выпрямитель = 1N5402 x 4 диода
• R1, R2 = 1 K 1/4 Вт
• R2 = 3 Ом 3 Вт

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

автоматика — регуляторы мощности большой мощности — тиристорный регулятор?

спросил 8 лет, 5 месяцев назад

Изменено 8 лет назад

Просмотрено 327 раз

\$\начало группы\$

В настоящее время я работаю над проектом системы, предназначенной для управления отоплением в разных зонах. Все зоны в целом рассчитаны на потребление около 340 кВт (230 В). Это будет разделено на 11-12 более мелких дистрибутивов. Одно распределение соответствует одной зоне, и каждая из них будет иметь максимальную мощность 45 кВт.

Вся система будет управляться ПЛК и включать/выключать нагрев в зависимости от температуры, ветра, влажности и т.д. в долгосрочной перспективе (поломка из-за слишком большого количества циклов). Затем я наткнулся на тиристорный регулятор, и, поскольку у меня нет опыта в этом, мне интересно, правильно ли это в этой настройке? Тем не менее, как долго я могу ожидать, что этот компонент прослужит?

Система предназначена для работы в суровых условиях и должна работать практически без обслуживания.

• силовая
• автоматика
• тиристорная
• промышленная

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

350 кВт? таким образом, у вас будет 3-фазный вход

Один из вариантов, который вы можете использовать, — это встроенные тиристоры

^{, имитирующие эту схему.}