Большинство современных бытовых приборов, изготавливаемых с использованием индуктивных элементов, легко поддаются регулировке по потребляемой мощности. Правда, это справедливо только для тех случаев, когда в них уже предусмотрена такая возможность. Однако даже в ее отсутствие можно доработать прибор своими руками, встроив в него симисторный регулятор напряжения в индуктивной нагрузке.
Преимущества и недостатки
Регулятор мощности на симисторе
На рынке встречаются регуляторы напряжения, построенные на основе современных симисторов BT136 600E, которые по своим рабочим характеристикам заметно превосходят тиристорные аналоги. Применение двунаправленных управляющих полупроводников позволяет добиться следующих преимуществ:
- снижение нелинейных искажений,
- улучшение регулировочных характеристик всей схемы,
- небольшая экономия на потреблении электроэнергии.
Основное преимущество любых электронных регуляторов – отсутствие механических контактов, быстро выходящих из строя и создающих много шума.
К не очень существенным недостаткам этих приборов относят:
- повышенную чувствительность к переходным процессам в управляющих цепях,
- необходимость установки радиатора для отвода тепла,
- ограниченность частотного диапазона.
Несмотря на все указанные минусы, стабилизаторы на симисторах успешно применяются для регулировки мощности в индуктивной нагрузке.
Принцип работы и цели применения
Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А 100%, В 50%, С 25%
Принцип работы симисторного регулятора основан на особенностях полупроводниковых приборов, которые ограничивают амплитуду переменного тока с одновременным снижением мощности в нагрузке. При заданной частоте сетевого напряжения регулировать этот показатель удается в небольших пределах (не более 20-30%).
Качество и глубина регулировки зависят от схемы управления работой симисторных элементов, которая предполагает различные исполнения.
В простейших случаях она состоит из нескольких дискретных элементов: диодов, развязывающего трансформатора, резисторов и конденсаторов. В более сложных устройствах функцию регулирующего модуля выполняет микросхема или микропроцессор. В соответствии со способом управления симисторами возможны различные методы изменения величины мощности, отдаваемой в нагрузку. Наиболее распространенный способ, позволяющий эффективно, с минимальными потерями, делать это – воздействие на фазу преобразуемого напряжения. В соответствии с изменяемым параметром этот метод называется импульсно-фазным, а работающий на его основе прибор представляет собой фазовый регулятор мощности.
Симисторные схемы применяются во многих устройствах, при работе с которыми приходится иметь дело с индуктивной нагрузкой обмотками электродвигателя, в частности. К этой же категории промышленных и бытовых приборов относят:
- стиральные машины, фены, а также компрессорные установки,
- кипятильники, пылесосы и ряд моделей осветительных приборов,
- насосы и асинхронные электродвигатели заводских станков,
- котельное оборудование и даже обычные паяльники.
Характер применения оборудования, управляемого посредством фазовых регуляторов мощности на симисторах, практически одинаков. Различаются только эксплуатационные показатели самих полупроводниковых устройств: величина тока, мощность в нагрузке, эффективность управления, экономичность и другие.
Самостоятельное изготовление
Изготовить регулятор напряжения на симисторах своими руками сможет любой желающий, освоивший принцип его работы. Для этого сначала необходимо выбрать вариант фирменного устройства, подходящего для ручного копирования. Одно из условий правильного выбора: чтобы понравившаяся схема оказалась достаточно простой для повторения.
Варианты схем
Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В
Среди популярных моделей промышленных устройств, которые могут быть взяты за образец, особо выделяются:
- Изделия, построенные на основе приборов марки BT136 600E, схема включения регулировки напряжения которого приводится в Интернете.
- Устройства на симисторах BTA16-600, имеющие более сложную организацию коммутации.
Регулятор мощности с обратной связью
Особенностью первого схемного решения является применение всего одного симистора. Посредством такого регулятора, повторенного в виде самоделки, удается управлять режимами работы бытового паяльника мощностью до 0,09 кВт. Помимо этого, при наличии устройства можно регулировать яркость свечения настольной лампы или скорость вращения электрического вентилятора.
Среди схемных решений, используемых для самостоятельного изготовления регулятора, выделяется изделие на основе сравнительно мощных полупроводниковых приборов BTA16-600. Его характерной особенностью является наличие неоновой лампочки, включенной в выходную цепь. Яркость ее свечения указывает на величину мощности, отдаваемой в нагрузку в данный момент, что очень удобно для работы со многими потребителями.
Пользователю, не имеющему опыта работы с микросхемами, придется воспользоваться комбинированным вариантом. Блок управления берется от более простого изделия на основе BT136-600E, а на выходе используется управляющая схема с неоновой лампой. В ситуации, когда регулятор предназначается для управления осветителем с собственным внутренним пусковым элементом (стартером) – неонку допускается не ставить.
Возможен еще один вариант фирменного устройства для повторения, в котором используются элементы управления MAC 97A6. Эта схема включения подходит для ламп 220Вольт.
Самостоятельная сборка
Самодельный регулятор мощности
В состав типовой схемы регулятора на симисторах входят следующие обязательные узлы и элементы:
- выпрямительные диоды (или мостик),
- регулировочный резистор, ручка которого выводится на переднюю панель самодельного устройства,
- ограничивающий динистор любого типа,
- симистор BTA16-000,
- индикаторный светодиод вместо неонки,
- предохранитель.
После того как все эти детали спаяны в схему, потребуется проверить порядок работы каждого из отдельных модулей. Для этого необходимо пройтись по всей цепочке от входа до нагрузки.
Выпрямленное диодами переменное напряжение 220 Вольт через регулировочный резистор поступает сначала на ограничивающий элемент, а затем – на управляющий электрод BTA16-000. В зависимости от положения ручки потенциометра симистор будет открываться больше или меньше, изменяя величину мощности, отдаваемую в нагрузку. По этому описанию собранная схема проверяется на корректность ее сборки и работы.
Посредством такого несложного регулятора удается плавно изменять выходную мощность паяльника или настольной лампы, например.
Настройка регулятора
Проверка регулятора мультиметром
После завершения паяльных работ и всех необходимых подключений можно переходить в проверке самодельного изделия на работоспособность. При обнаружении отклонений от нормальных режимов, заданных описанием схемного решения, потребуется настройка прибора. Она заключается в проверке каждого из элементов по току и напряжению. Для этого удобнее всего запастись специальным прибором – мультметром, а еще лучше – электронным осциллографом.
Перед проведением настройки важно помнить о том, что симистор в этой схеме выполняет функцию фазового регулятора. Его основное назначение – переключение цепи в момент перехода полуволной напряжения нулевой точки с учетом величины эксплуатируемой в данное время нагрузки.
В исходном состоянии симистор закрыт, поскольку напряжение на его управляющем электроде не достигло нужной величины. По мере заряда конденсатор через цепочку, открывшуюся за счет поступления полуволны напряжения, потенциал на нем и на подключенном параллельно динисторе постепенно возрастает.
Указанные процессы хорошо видны на экране осциллографа, при наличии которого настройка прибора заметно упростится.
По достижении напряжением в этой точке величины примерно 30 Вольт, динистор и симистор одновременно открываются на время равное полупериоду волны. За счет периодически повторяющейся с частотой 50 Герц коммутации управляющей цепочки удается изменять величину мощности в нагрузке в заданных пределах.
При наличии опыта работы с паяльником и электронными приборами собрать и настроить управляющее устройство удается без особого труда. Главное – внимательность и строгое следование приведенным инструкциям.