Симисторный диммер с фазоимпульсным регулированием. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизатор

 Комментарии к статье

Радиолюбители уже не один десяток лет собирают различные варианты тиристорного регулятора мощности. Этот узел, будучи включенным между сетью переменного тока напряжением 220 В и нагрузкой, позволяет в определенных пределах изменять мощность, выделяемую в нагрузке. Если нагрузкой служил бытовой осветительный прибор, такой узел называли темнителем, если паяльник - регулятором температуры его жала. Ныне из-за рубежа пришло не только новое название этих устройств - диммеры, но поступили в продажу и они сами. По мнению автора публикуемой ниже статьи, эти диммеры далеки от совершенства.

Диммер - это тиристорный регулятор мощности, предназначенный, в частности, для регулирования яркости свечения ламп накаливания в бытовых электроосветительных приборах (люстрах, бра, торшерах и т. п.). Его можно встраивать в настенные выключатели в жилых помещениях.

Анализ схем промышленно выпускаемых диммеров (в основном китайского производства) показал, что фазосдвигающая цепь в них питается нестабилизированным напряжением. Это приводит к тому, что момент открывания динистора в каждом полупериоде, а значит, и симистора, зависит от напряжения сети, что, в свою очередь, является причиной заметных перепадов мощности нагрузки диммера при колебаниях напряжения сети. Это ограничивает сферу применения подобных устройств.

В "Радио" было опубликовано описание регулятора мощности [1], в котором указанный недостаток преодолен. Но, к сожалению, этот регулятор рассчитан на работу с нагрузками, мощность которых не превышает 100 Вт. Попытка приспособить его к работе с более мощными лампами путем замены тринистора VS1 и диода VD2 [2] оказалась неудачной - на минимальной яркости лампы неприятно мерцают из-за однополупериодного выпрямления сетевого напряжения диодом VD2.

Выручить в этой ситуации мог бы диодный мост, включенный на входе регулятора (диод VD2 придется изъять), но разместить мощные диодный мост и тринистор в стандартной нише выключателя проблематично, не говоря уже об отсутствии в зоне монтажа активной конвекции воздуха. Наличие в цепи нагрузки пяти элементов надежности устройству тоже не добавляет.

К тому же лампы в светильниках, перегорая, часто вызывают замыкание цепи, хоть и кратковременное, но вполне достаточное для выведения из строя переключательного элемента. Каждый раз заменять этот элемент и выпрямительный мост весьма накладно как в плане трудозатрат, так и денежных расходов.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Фазоимпульсные регуляторы мощности с мощным симистором в качестве переключательного элемента отличают более высокий КПД и малое число элементов в цепи нагрузки, но из-за особенностей управления эти устройства зачастую схемно довольно громоздки [3]. Попытка объединить достоинства упомянутых схемных решений привела к устройству, схема которого показана на рис. 1. Оно, в отличие от описанного в [4], не требует применения импульсного трансформатора.

На транзисторах VT1 и VT2 собран аналог динистора, в который введен диод VD1. Это позволило использовать транзистор VT2 в роли замыкателя диагонали теперь уже маломощного выпрямительного моста VD3-VD6, включенного в цепь управляющего электрода симистора VS1.

В начале полупериода напряжения сети оба транзистора, диод VD1 и симистор закрыты, а конденсатор С1 разряжен. Увеличивающееся напряжение создает ток через резисторы R9, R8, диоды моста, резистор R7 и стабилитрон VD2. Падения напряжения на резисторе R9 пока недостаточно для открывания симистора. Стабилитрон VD2, включенный последовательно с балластным резистором R7, ограничивает напряжение между точками А и Б на уровне 12 В.

Через резисторы R3, R4 начинает заряжаться конденсатор С1. Как только напряжение на нем превысит напряжение на резисторе R6, начнет открываться транзистор VT1. Падение напряжения на резисторе R2 приоткроет транзистор VT2, из-за чего начнет уменьшаться напряжение на его коллекторе.

В результате этого начинает уменьшаться напряжение на резисторе R6. Возникает положительная ОС, действие которой приводит к лавинообразному открыванию обоих транзисторов аналога динистора. Как только падение напряжения на транзисторе VT2 станет меньше, чем на резисторе R6, откроется диод VD1, еще более ускоряя открывание аналога динистора и снижая тем самым мощность, рассеиваемую на транзисторе VT2. Оба транзистора в конце процесса входят в насыщение.

Выходная диагональ диодного моста VD3-VD6 оказывается замкнутой, ток через резисторы R8 и R9 увеличивается и открывается симистор VS1, подключая нагрузку к сети на оставшуюся часть полупериода. Скорость зарядки конденсатора С1, а значит, и момент открывания транзистора VT1 зависят от положения движка переменного резистора R4, которым и регулируют мощность, выделяющуюся в нагрузке.

Если сопротивление цепи R3R4 окажется настолько большим, что конденсатор не успеет зарядиться до напряжения, необходимого для открывания аналога динистора, он останется закрытым. Но в конце полупериода конденсатор С1 все равно разрядится транзистором VT1 вследствие того, что напряжение на резисторе R6 к этому моменту уменьшится до нулевого.

Такая привязка момента начала зарядки конденсатора С1 к началу полупериода необходима для того, чтобы исключить эффект "гистерезиса", который может возникнуть при регулировании мощности резистором R4. Этот эффект проявляется в "затягивании" регулировочной характеристики: при повороте ручки регулятора из положения минимальной мощности на малый угол мощность в нагрузке увеличивается скачком.

Резистор R1 ограничивает ток разрядки на безопасном для транзисторов уровне, растягивая разрядный импульс во времени для более уверенного открывания симистора, а R8 ограничивает ток через его управляющий электрод. Резистор R2 предотвращает самопроизвольное срабатывание аналога динистора из-за увеличения тока коллектора транзистора VT2 при его разогревании. Резистор R9 удерживает симистор закрытым (если он еще не был открыт) на пиках сетевого напряжения.

Максимальная мощность нагрузки регулятора при обеспечении эффективного охлаждения симистора и транзистора VТ2 - 1 кВт.

Рис. 2

Большая часть деталей устройства смонтирована на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж платы представлен на рис. 2. Все резисторы, кроме R4, - МЯТ; R4 - любой малогабаритный, умещающийся в отведенном ему пространстве. Поскольку все детали регулятора находятся под напряжением сети, необходимо при его установке и пользовании учитывать это обстоятельство. В частности, ручка переменного резистора R4 должна быть изготовлена из изоляционного материала.

Резисторы R8, R9 распаивают на выводах симистора, устанавливаемого вне платы. Если мощность нагрузки превышает 600 Вт, симистор следует снабдить теплоотводом в виде пластины размерами 20x20x1 мм из меди. Конденсатор С1 - КМ-6, К73-17 или К73-9

Диоды КД105В можно заменить на КД105Г или другие на обратное напряжение не менее 400 В. Транзистор КТ361В заменим любым из этой серии (с коэффициентом h2іе>50), а КТ538А - на КТ6135А или, в крайнем случае, на КТ940А, у которого ограниченный запас по напряжению коллектор-эмиттер (h21E>20). Разъем Х1 - любой малогабаритный, с двумя контактами, рассчитанный на сетевое напряжение; можно использовать два одноконтактных. Подойдут также и винтовые соединительные зажимы.

Налаживания регулятор не требует, но, возможно, будет целесообразно подобрать точнее резистор R3 по достижению максимальной яркости ламп в крайнем левом (по схеме) положении движка резистора R4.

Собранную плату устанавливают в нишу предварительно демонтированного стенного выключателя. Снаружи нишу закрывают декоративной лицевой панелью, на которой закрепляют переменный резистор R4 - он будет служить и включателем освещения, и регулятором яркости. Устройство можно смонтировать также в подставке торшера или настольной лампы.

Литература

1. Нечаев И. Регуляторы температуры жала сетевых паяльников. - Радио, 1992, № 2, 3, с. 22-24.
2. Нечаев И. Регуляторы температуры жала сетевых паяльников (Наша консультация). - Радио, 1993, № 1, с. 45.
3. Бирюков С. Симисторные регуляторы мощности. - Радио, 1996, № 1, с. 44-46.
4. Сорокоумов В. Симисторный регулятор повышенной мощности. - Радио, 2000, №7, с. 41.

Автор: А. Дзанаев

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизатор.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Спасение коралловых рифов пересадкой доноров 10.12.2024

Ученые из Университета Бар-Илана предложили пересаживать фрагменты экосистемы здорового коралла на поврежденный. В результате здоровая экосистема помогает кораллу восстановиться. В новом исследовании был применен метод "пересадки экосистемы кораллового рифа". Он заключается в том, что со здорового рифа берется разнообразное сообщество организмов, в том числе беспозвоночных и микробов, выращивается на терракотовой плитке, а потом вместе с плиткой переносится на поврежденный риф. Эксперименты показали заметное улучшение здоровья кораллов: повысилась эффективность фотосинтеза и увеличилась популяция симбиотических водорослей. Результаты показали, что пересадка здоровой экосистемы может значительно повысить жизнестойкость и физиологические функции кораллов. Важным элементом эксперимента являются сами терракотовые плитки. Они повторяют сложную 3D-структуру природных коралловых рифов и обеспечивают удобную среду для разнообразных организмов. Ученые подробно описали проведенный эк ...>>

Разработана долговечная алмазная батарея 10.12.2024

Британские ученые построили уникальную батарею, способную работать тысячелетиями. Это устройство, получившее название алмазной батареи, основано на использовании радиоактивного изотопа углерода-14 и может стать революцией в мире энергетики. Принцип работы алмазной батареи схож с работой солнечных панелей, но с одной важной разницей: вместо света она использует радиоактивный распад углерода-14. Углерод-14 - это радиоактивный изотоп, известный по методу радиоуглеродного датирования, который широко применяется в археологии и геологии для определения возраста органических материалов. При распаде углерода-14 высвобождаются электроны, которые алмазная структура улавливает и преобразует в электрический ток. Этот процесс обеспечивает стабильное и долговечное производство энергии, так как период полураспада углерода-14 составляет около 5700 лет. Алмазная батарея обладает рядом значительных преимуществ: 1. Долговечность: Благодаря стабильности радиоактивного изотопа устройство способ ...>>

Влияние просмотра телевизора на размер мозга 09.12.2024

Продолжительный просмотр телевизора может негативно сказаться на здоровье мозга, снижая объем серого вещества - области, где сосредоточены нейроны, ответственные за обработку информации. Эти данные были получены в рамках исследования, проведенного командой ученых из Школы общественного здравоохранения Блумберга при Университете Джонса Хопкинса. Возглавлял проект Райан Догерти. Ученые анализировали данные крупного долгосрочного исследования "Развитие риска коронарных артерий у молодых взрослых" (CARDIA), начатого в 1985 году при поддержке Национального института сердца, легких и крови США. В исследовании участвовали более 5000 человек из четырех городов Соединенных Штатов, и его цель заключалась в изучении факторов, влияющих на здоровье на протяжении жизни. Один из аспектов, изученных в рамках CARDIA, был связан с привычками участников, включая время, проводимое перед экраном телевизора. Выяснилось, что те, кто смотрел телевизор более 1,4 часа в день, к 50 годам теряли около 0,5% ...>>

Случайная новость из Архива Летающий гоночный электромобиль Alauda Airspeeder Mk3 27.06.2021 Электрический летающий гоночный болид впервые совершил полет в Австралии, в рамках подготовки к серии гонок дистанционно пилотируемых летательных аппаратов, которые состоятся позднее в этом году. Четырехметровый мультикоптер Alauda Airspeeder Mk3 совершил свой первый испытательный беспилотный полет в пустыне Южной Австралии. При весе в 130 кг летательный аппарат имеет удельную тягу, превосходящую аналогичный показатель некоторых современных истребителей. Основатель Alauda Aeronautics Мэтью Пирсон (Matthew Pearson) сказал, что протестированный аппарат будет участвовать в гонках в стиле Формулы-1, в каждом из "заездов" которых будет принимать участие до десяти аналогичных летательных аппаратов. На 2021 год запланировано три таких гонки, дата и место проведения которых еще не объявлены. По словам Пирсона, в зависимости от местности летающие электромобили будут двигаться со скоростью от 150 до 250 км/ч. В кабине транспортного средства есть место для пилота, однако в данный момент управление происходит удаленно: в кабине сидит робот, связанный с пилотом на земле. Механизм дублирует все действия пилота, как будто тот сам управляет летательным аппаратом. В случае, если гонки с удаленным управлением пройдут без происшествий, компания надеется в будущем позволить летать людям. Стоит отметить, что, для предотвращения столкновений в воздухе, Alauda Airspeeder Mk3 оснащен датчиками LiDAR и радиолокационной системой. Транспортное средство питается от литий-полимерной батареи, заряда которой хватает на 15 минут полета. Каждая гонка продлится 45 минут, что потребует двух пит-стопов для замены аккумулятора, которая занимает около 20 секунд. Пирсон выразил надежду, что серия гонок Airspeed EXA позволит повысить безопасность летающих транспортных средств. Многие аналитики и ученые видят огромные перспективы в компактном летающем электротранспорте. Ожидается, что уже в не очень далеком будущем компактный воздушный транспорт начнет использоваться для доставки грузов, а позже и для пассажирских перевозок.

Другие интересные новости:

▪ Android 5.0 ожидается во втором квартале 2012 г.

▪ Углеродно-нейтральная Apple

▪ Абсолютно невидимые чернила

▪ Обновленная линейка SSD Mushkin

▪ Риск инфекции зависит от времени суток

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Жизнь замечательных физиков. Подборка статей

▪ статья Политика открытых дверей. Крылатое выражение

▪ статья Кто эпоним коктейля Кровавая Мэри? Подробный ответ

▪ статья Верстак-стеклорез. Домашняя мастерская

▪ статья Паяльник для печатных плат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Высококачественный стереодекодер для системы с пилот-тоном. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024