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.

Область применения и цели использования

Используют тиристор во многих электроинструментах: строительных, столярных бытовых и прочих. Он играет в схемах роль ключа при коммутации токов, при этом работая от малых импульсов. Выключается только при нулевом уровне напряжении в цепи. К примеру, тиристор контролирует скорость работы ножей в блендере, регулирует быстроту нагнетания воздуха в фене, координирует мощность нагревательных элементов в приборах, а также выполняет другие не менее важные функции.

В схемах с высокоиндуктивной нагрузкой, где ток отстает от напряжения, тиристоры могут не закрываться полностью, что приведет к поломке оборудования. В строительных приборах (дрелях, шлифовальных машинах, болгарках и т.д.) тиристор переключается при нажатии кнопки, которая находится в общем с ним блоке. При этом происходят изменения в работе двигателя.

Тиристорный регулятор отлично работает в коллекторном двигателе, где есть щёточный узел. В асинхронных движках устройство менять обороты не сможет.

Характеристика регулятора

Самостоятельно изготовленные регуляторы могут быть изготовлены и установлены в качестве временного либо стационарного прибора. Основными характеристиками, которыми должен обладать регулятор, являются:

1. Возможность постепенной регулировки. Лучше всего, если на регуляторе будет специальной колесико, с помощью которого можно плавно отрегулировать разность приема и отдачи сигнала.
2. Мощность, при которой регулятор может стабильно функционировать. Чем выше показатель силы тока, при котором он будет работать без негативных последствий для себя, тем лучше для самого прибора.
3. Показатель максимальной мощности, которую способен выдержать регулятор в течение небольшого временного отрезка.
4. Диапазон входящего напряжения.
5. Тип сигнала, который может регулироваться (постоянный либо переменный ток).
6. Управление регулятором. Оно может быть механическое (с использованием различных механизмов) либо электронное (устанавливается с помощью пультов либо программирования).

Модернизация регулятора напряжения

Это еще один вариант улучшить качество работы реле и устойчивость его к переходным моментам. За основу взято стандартное реле 50.3702-01, в схему которого добавили всего один резистор и конденсатор.

На схеме доработка обозначена красным цветом и, как видно, не требует больших усилий и особого опыта в радиоэлектронике. При увеличении напряжения в бортовой электросети, конденсатор С2 начинает заряжаться. При это часть тока протекает через базу транзистора VT1 и по величине пропорционален скорости роста напряжения. Это приводит к открытию транзистора VT1 и закрытию транзисторов VT2 и VT3. При этом происходит спад тока в катушке возбуждения, причем более ранний, чем без дополнительной установленной цепи. Это позволяет значительно уменьшить колебания напряжения в сети или вовсе их исключить. То же самое касается и снижения напряжения. Другими словами, рамки допустимого напряжения сужаются, а плавность стабилизации повышается.

На данной схеме также можно внедрить еще одно рациональное предложение. Как известно, выходное напряжение генератора оптимизируется в зависимости от окружающей температуры и зимой должно быть выше на 0,8 В, достигая где-то 14,6 В. По стандарту сезонная подстройка выполняется снятием или установкой перемычек S1, S2 и S3. Установка перемычек исключает из схемы резисторы R1, R2 и R3 и напряжение на выходе возрастает. При снятии перемычек транзисторы снова включаются в работу и напряжение падает. Чтобы этого не делать, упомянутые транзисторы можно заменить одним подстроечным и регулировать выходное напряжение проще и с большей точностью.

Регулятор напряжения генератора

Генератор преобразует электричество. Без генератора не работала бы вся бортовая система машины. К обмотке магнита подключён специальный датчик. Простые пружины являются задающим устройством. Для устройства сравнения используется маленький рычаг. Группа контактов играет роль исполнительного устройства. Постоянное сопротивление представляет собой орган регулировки, который часто используется в машинах.

Во время работы генератора на его выходе возникает ток. Возникший ток переходит в обмотку магнитного реле. В результате появляется магнитное поле и под его воздействием плечо рычага раздвигается. На него начинает действовать пружина, и играет роль сравнивающего устройства. Когда ток превышает положенные значения, на магнитном реле контакты раздвигаются. В это время отключается постоянное сопротивление в цепи. Меньший ток поступает на обмотку.

Назначение и принцип работы

С помощью регуляторов напряжения можно изменять не только яркость свечения ламп накаливания, но и скорость вращение электромоторов, температуру жала паяльника и так далее. Нередко эти устройства называют регуляторами мощности, что не совсем правильно. Устройства, предназначенные для регулирования мощности, основаны на ШИМ (широтно-импульсная модуляция) схемах.

Это позволяет получить на выходе различную частоту следования импульсов, амплитуда которых остается неизменной. Однако если параллельно нагрузке в такую схему включить вольтметр, то напряжение также будет изменяться. Дело в том, что прибор просто не успевает точно измерять амплитуду импульсов.

Регуляторы напряжения чаще всего изготовлены на основе полупроводниковых деталей – тиристорах и симисторах. С их помощью изменяется длительность прохождения волны напряжения из сети в нагрузку.

Следует заметить, что регуляторы напряжения будут максимально эффективны при работе с резистивной нагрузкой, например, лампами накаливания. А вот использовать их для подключения к индуктивной нагрузке нецелесообразно. Дело в том, что показатель индуктивного электротока значительно ниже в сравнении с резистивным.

Припаиваем по схеме провода питания

Перед первым включением необходимо прозвонить всю схему и убедиться в том, что она собрана правильно. Убедившись в правильной сборке, подключаем на выход нагрузку. Наглядной нагрузкой для определения правильности работы регулятора может служить лампочка.

Изменяя положение ползунка потенциометра, убеждаемся в изменении интенсивности свечения лампы.

Схема работает и её можно использовать для регулировки мощности любой нагрузки.

AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Я-то намекаю на то, что для зарядки аккумулятора не нужен большой разброс напряжения (ну, сколько там примерно, 10-14 на выходе должно быть), а значит, есть резон работать в районе «немногим менее 100%» на входе трансформатора. А в этом довольно гуманный режим.

По пылесосам — я не большой знаток коллекторных электродвигателей, да и вообще ТОЭ где-то в зачаточном состоянии. Просто вспомнилось, что в электроинструменте действительно похожие регулировки применяются. Но, опять же, у электродрели, если мне память не изменяет, момент на низких оборотах не очень. Так что, не все так хорошо, как хотелось бы.

Статья в разделе «Электроника для начинающих». А начинающему, в первую очередь, нужно понимание того как это всё работает, иначе потом учась на собственных ошибках придётся возвращаться к пробелам неполученных знаний.

Два недавних примера:
1. Старенький ЖК монитор с мною переделанной подсветкой (были сгоревшие лампы, стала светодионая лента). Переделывалось по примеру одной статьи в интернете. И всё вроде хорошо получилось, но на этапе подключения светодиодной ленты через полевой транзистор к выводу ON/OFF, подсветка почему-то полностью не выключалась (светилась) и не включалась (в пол накала) транзистор открывался и закрывался не полностью. Но ведь автор написал что

Кстати сказать, каждый из отрезков ленты потребляет примерно по 180 миллиампер, поэтому можно использовать практически любой полевой транзистор с током не менее 0,5 ампер.

Полевой транзистор я взял со сгоревшей материнской платы, N-канальный AP9T18GH,

В даташите к транзистору указано, что у него Gate Threshold Voltage 0,5 — 1,5.
В моём же транзисторе эти значения 2 — 4. Но я то думал, что у меня заработает, хоть напряжение подаваемое на затвор моего транзистора было около 3 вольт.
Выход был найден с помощью так же выпаянного из материнской платы Logic Level транзистора. И он заработал как надо.

2. Симисторный регулятор напряжения, почти как у автора, но только не с динистором, а с неонкой. В интернете можно встретить много таких схем, где автор (точнее копипастер) удачно повторивший схему пишет, что можно использовать любую неонку. В итоге, регулировка напряжения (открытие симистора) может начинаться с давольно больших величин напряжения.

Проверяем работу

Как использовать режимы:

• Положение переключателя «min» — для работы при высокой температуре окружающей среды (выше 20ºС), а также при эксплуатации в особо тяжелых условиях (движение в пробках, затяжные подъемы в горах и пр.);
• Среднее положение переключателя – для работы при температуре окружающей среды от 0ºС до 20ºС;
• Положение переключателя «max» — для работы при низкой температуре окружающей среды (ниже 0ºС), а также для подзарядки разряженного аккумулятора.

Без нагрузки:

Средняя нагрузка (ПТФ, габариты, музыка и вентилятор отопителя на первой скорости):

Максимальная нагрузка, активировано максимальное число потребителей:

А вы будете устанавливать на свой автомобиль трехуровневый регулятор напряжения? Участвуйте в опросе, оставляйте свои отзывы в комментариях.

Напомним, еще одна причина низкого напряжения бортовой сети может быть плохая «масса».