Tyristorin virransäätimet

Tyristorin tehonsäätimet ovat yksi yleisimmistä amatööriradiorakenteista, ja tämä ei ole yllättävää. Loppujen lopuksi jokaiselle, joka on koskaan käyttänyt tavallista 25 - 40 watin juotinta, sen kyky ylikuumentua on jopa erittäin tunnettu. Juotosrauta alkaa tupakoida ja sisahtaa, sitten riittävän pian tinattu pistin palaa, muuttuu mustaksi. Juottaminen sellaisella juotosraudalla on jo täysin mahdotonta.

Ja täällä tehonsäädin tulee pelastamaan, jonka avulla voit asettaa juotoslämpötilan melko tarkasti. Sitä pitäisi ohjata tosiasiassa, että kun juotosrauta koskettaa hartsinpalaa, se polttaa hyvin, joten keskipitkällä, ilman vysäyttämistä ja roiskumista, ei kovin voimakkaasti. Sinun tulisi keskittyä siihen, että juottaminen on muotoa, kiiltävää.

Tietysti modernit juotosasemat ne on varustettu lämpöstabiloiduilla juotosraudat, digitaalinen näyttö ja säädettävä lämmityslämpötila, mutta ne ovat liian kalliita verrattuna tavanomaiseen juotosraudaan. Siksi vähäpätöisillä juotostyövolyymeillä on täysin mahdollista tehdä tavanomaisella juotosraudalla, jossa on tyristorin tehonsäädin. Samaan aikaan juotoslaatu, joka ei välttämättä ole heti, osoittautuu erinomaiseksi, saavutetaan käytännöllä.

Toinen tyristorisäätimien sovellusalue on kirkkauden hallinta. Sellaisia ​​säätimiä myydään sähkökaupoissa tavanomaisten pyörivillä kahvilla varustettujen seinäkytkinten muodossa. Mutta täällä väijytys odottaa ostajaa: modernit energiansäästölamput (joita kirjallisuudessa kutsutaan usein pienloistelampuiksi), he eivät yksinkertaisesti halua työskennellä tällaisten säätimien kanssa.

Sama ennakoimaton vaihtoehto käy ilmi LED-lamppujen kirkkauden säätämisessä. No, niitä ei ole tarkoitettu tällaiseen työhön, ja siinä se on: Tasasuuntaajasilta, jossa on elektrolyyttikondensaattori, joka sijaitsee CFL: n sisällä, ei yksinkertaisesti anna tiristorin toimia. Siksi säädettävä "yövalo" sellaisella säätimellä voidaan luoda vain hehkulampulla.

Tässä on kuitenkin muistettava elektroniset muuntajaton suunniteltu halogeenilamppujen virrankäyttöön ja amatööriradiosuunnitelmiin moniin tarkoituksiin. Näihin muuntajiin, tasasuuntaajasillan jälkeen, jostain syystä, ilmeisesti säästämiseksi tai yksinkertaisesti koon pienentämiseksi, elektrolyyttikondensaattoria ei ole asennettu. Juuri tämä "säästö" antaa sinun säätää lamppujen kirkkautta tyristorisäätimillä.

Jos väsytät mielikuvitustasi, voit silti löytää paljon enemmän alueita, joilla vaaditaan tiristorisäätimien käyttöä. Yksi näistä alueista on sähkötyökalujen kierrosten säätely: porat, hiomakoneet, ruuvimeisselit, pyörivät vasarat jne. jne. Tyristorisäätimet sijaitsevat luonnollisesti AC-virralla toimivien instrumenttien sisällä.Katso -Kollektorimoottorin kierrosluvun tyypit ja järjestely.

Kaikki tällainen säädin on sisäänrakennettu ohjauspainikkeeseen ja on pieni laatikko, joka on asetettu poran kahvaan. Painikkeen painallusaste määrittää värikasetin pyörimisnopeuden. Vian sattuessa koko laatikko vaihtuu välittömästi: Kaikille ilmeiselle suunnittelun yksinkertaisuudelle tällainen säädin ei ole ehdottomasti sopiva korjattavaksi.

Jos työkalu toimii akkujen tasavirralla, tehonsäätö tapahtuu painikkeilla transistorit mosfet pulssileveyden modulointimenetelmä. PWM-taajuus saavuttaa useita kilohertsejä, joten ruuvitaltan rungon läpi kuulet suurtaajuisen naurauksen. Tämä nauraa moottorin käämitys.

Mutta tässä artikkelissa otetaan huomioon vain tyristorin tehonsäätimet.Siksi, ennen kuin harkitset säädinpiiriä, muista sen toiminta Thyristor.

Jotta tarina ei monimutkaistu, emme harjoita tiristoria sen nelikerroksisen p-n-p-n-rakenteen muodossa, piirrä virta-jänniteominaisuutta, vaan kuvaamme vain tyristoria sanoin, kuinka se toimii. Aluksi tasavirtapiirissä, vaikka tyristoreita ei juuri käytetä näissä piireissä. Loppujen lopuksi tasavirralla toimivan tyristorin sammuttaminen on melko vaikeaa. Se on sama kuin hevosen pysäyttäminen.

Siitä huolimatta tyristorien suuret virrat ja korkeat jännitteet houkuttelevat erilaisten, yleensä melko voimakkaiden tasavirtalaitteiden kehittäjiä. Tiristorien sammuttamiseksi sinun on suoritettava erilaisia ​​piireiden komplikaatioita, temppuja, mutta yleensä tulokset ovat positiiviset.

Tyyristorin nimitys piirikaavioissa on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. Tyristori

On helppo nähdä, että piirien nimityksessä tyristori on hyvin samanlainen kuin tavallinen diodi. Jos katsot, niin sillä, tyristorilla, on myös yksipuolinen johtavuus, ja siksi se voi tasoittaa vaihtovirtaa. Mutta hän tekee tämän vain, jos ohjauselektrodiin kohdistetaan positiivinen jännite katodiin nähden, kuten kuvassa 2 esitetään. Vanhan terminologian mukaan tiristoria kutsuttiin joskus ohjattavaksi diodiksi. Niin kauan kuin ohjauspulssia ei käytetä, tyristori on suljettu mihin tahansa suuntaan.

Kuvio 2

Kuinka kytkeä LED-valo päälle

Kaikki on täällä hyvin yksinkertaista. Tasavirtajännitelähteeseen 9V (voit käyttää akkua "Krona") tyristorin Vsx kytketyn LED HL1: n kautta rajoittavalla vastuksella R3. SB1-painikkeella jakajan R1, R2 jännite voidaan kohdistaa tyristorin ohjauselektrodiin, ja sitten tiristori aukeaa, LED alkaa hehkua.

Jos nyt vapautat painikkeen, lopeta sen pitäminen painettuna, LED-merkkivalon tulisi jatkua palaa. Tällaista lyhyttä painikkeen painallusta voidaan kutsua impulssiksi. Tämän painikkeen toistuva ja jopa toistuva painallus ei muuta mitään: LED ei sammu, mutta se ei loista kirkkaammin tai himmeämpänä.

Painetaan - vapautettiin, ja tyristori pysyi auki. Lisäksi tämä tila on vakaa: tiristori on avoinna, kunnes ulkoiset vaikutteet poistavat sen tästä tilasta. Tämä piirin käyttäytyminen osoittaa tyristorin hyvän tilan, sen soveltuvuuden työskentelyyn kehitteillä tai korjauksessa olevassa laitteessa.

Pieni huomautus

Mutta tästä säännöstä on usein poikkeuksia: painiketta painetaan, merkkivalo syttyy, ja kun painike vapautetaan, se sammui, ikään kuin mitään ei olisi tapahtunut. Ja mikä on saalis, mitä teit väärin? Ehkä painiketta painetaan liian kauan tai ei kovin fanaattisesti? Ei, kaikki tehtiin melko tunnollisesti. Se on vain, että LEDin kautta kulkeva virta osoittautui pienemmäksi kuin tyristorin pitovirta.

Jotta kuvattu kokeilu onnistuisi, sinun on vain vaihdettava LED-valo hehkulampulla, niin virta muuttuu enemmän tai valittava tiristori, jolla on alhaisempi pitovirta. Tällä tyristorien parametrilla on merkittävä hajonta, joskus on jopa tarpeen valita tiristori tietylle piirille. Lisäksi yksi merkki, yhdellä kirjeellä ja yhdestä laatikosta. Tuodut tyristorit, joita on viime aikoina suosittu, ovat jonkin verran parempia tällä virralla: niitä on helpompi ostaa ja parametrit ovat parempia.

Kuinka sulkea tiristori

Mikään ohjauselektrodille syötetyistä signaaleista ei voi sulkea tiristoria ja sammuttaa LED: tä: Ohjauselektrodi voi kytkeä vain tyristorin päälle. Tietysti on myös lukittavissa olevia tyristtoreita, mutta niiden tarkoitus on hieman erilainen kuin banaaliset tehonsäätimet tai yksinkertaiset kytkimet. Tavanomainen tiristori voidaan kytkeä pois päältä vain keskeyttämällä virta anodikatodiosan läpi.

Tämä voidaan tehdä ainakin kolmella tavalla. Irrota ensin typerästi koko piiri akusta. Muista kuva 2. Luonnollisesti LED sammuu.Mutta kun se kytketään uudelleen, se ei käynnisty itsestään, koska tyristori on pysynyt kiinni. Tämä ehto on myös kestävä. Ja tuoda hänet pois tästä tilasta, sytyttää valo, vain SB1-painikkeen painaminen auttaa.

Toinen tapa keskeyttää virta tyristorin läpi on yksinkertaisesti ottaa ja lyhentää katodin ja anodin navat teräslangalla. Tällöin koko kuormavirta, tässä tapauksessa se on vain LED, virtaa hyppääjän läpi ja tyristorin läpi kulkeva virta on nolla. Kun hyppyjohdin on irrotettu, tyristori sulkeutuu ja LED sammuu. Kokeissa, joissa on samanlaisia ​​järjestelmiä, pinsettejä käytetään useimmiten hyppääjinä.

Oletetaan, että tässä piirissä olevan LED: n sijasta on riittävän tehokas lämmityskela, jolla on suuri lämpöhitaus. Sitten osoittautuu melkein valmis virransäädin. Jos tiristori kytketään siten, että spiraali kytketään päälle viiden sekunnin ajan ja sammuu saman ajan, spiraalissa allokoidaan 50 prosenttia tehoa. Jos tämän kymmenen sekunnin jakson aikana käynnistys vie vain yhden sekunnin, niin on selvää, että spiraali vapauttaa vain 10% lämmöstä voimastaan.

Noin sellaisilla sekunneissa mitattavilla jaksoilla mikroaaltotehon tehonsäätö toimii. Yksinkertaisesti releen avulla RF-säteily kytketään päälle ja pois päältä. Tiristoriohjaimet toimivat verkkojännitteellä, missä aika mitataan millisekunnissa.

Kolmas tapa sammuttaa tyristori

Se tarkoittaa kuormajännitteen alentamista nollaan tai jopa syöttöjännitteen napaisuuden kääntämistä. Tämä on tarkalleen tilanne, joka saadaan, kun tyristoripiireille syötetään vaihtuva sinimuotoinen virta.

Kun sinimuoto kulkee nollan läpi, se muuttaa merkkinsä vastakkaiseen, joten tyristorin läpi kulkeva virta tulee pienemmäksi kuin pitovirta ja sitten täysin yhtä suuri kuin nolla. Siksi ongelma tiristorin sammuttamisesta ratkaistaan ​​ikään kuin itsestään.

Tyristorin tehonsäätimet. Vaiheen säätö

Joten, asia jätetään pienelle. Vaiheohjauksen saamiseksi sinun on vain annettava ohjauspulssi tiettyyn aikaan. Toisin sanoen pulssilla on oltava tietty vaihe: mitä lähempänä se on vaihtojännitteen puolijakson loppua, sitä pienempi jännitteen amplitudi on kuormituksessa. Vaiheenohjausmenetelmä on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Vaiheen säätö

Kuvan ylemmässä fragmentissa ohjauspulssi kohdistetaan melkein sinusoidin puoliaallon alussa, ohjaussignaalin vaihe on lähellä nollaa. Kuvassa tämä aika on t1, joten tiristori aukeaa melkein puolisyklin alussa ja kuormaan allokoidaan maksimia lähellä oleva teho (jos piirissä ei olisi tyristoria, teho olisi suurin).

Itse ohjaussignaaleja ei ole esitetty tässä kuvassa. Ihannetapauksessa ne ovat lyhyitä pulsseja, positiivisia katodin suhteen, kohdistettuina tietyssä vaiheessa ohjauselektrodiin. Yksinkertaisimmissa kaavioissa tämä voi olla lineaarisesti kasvava jännite, joka saadaan kondensaattoria lataamalla. Tätä käsitellään jäljempänä.

Keskimääräisessä kuvaajassa ohjauspulssi kohdistetaan puolijakson keskelle, mikä vastaa vaihekulmaa Π / 2 tai aikaa t2, joten vain puolet maksimitehosta on varattu kuormassa.

Alemmassa kuvaajassa avauspulssit kohdistetaan hyvin lähellä puolijakson loppua, tyristori aukeaa melkein ennen kuin sen on suljuttava. Graafin mukaan tämä aika on merkitty t3: lla, joten kuorman teho allokoidaan merkityksettömäksi.

Tyristorin kytkentäpiirit

Kun olet tutustunut lyhyesti tiristorien toimintaperiaatteeseen, voit todennäköisesti tuoda useita tehonsäätimen piirejä. Täällä ei keksitä mitään, kaikki löytyy Internetistä tai vanhoista radiolehdistä. Artikkelissa on vain lyhyt katsaus ja työkuvaus tyristorisäätimen piirit. Piirien toimintaa kuvaileessa kiinnitetään huomiota siihen, miten tyristoria käytetään, mitä tiristorin kytkentäpiirejä on olemassa.

Kuten artikkelin aivan alussa sanottiin, tiristori tasasuuntaa vaihtojännitteen kuten tavallinen diodi. Osoittautuu, että puoliaallon oikaisu. Olipa kerran diodin kautta, portaikkojen hehkulamput syttyivät: siellä oli vähän valoa, se häikäisee silmissäni, mutta sitten lamput palavat hyvin harvoin. Sama asia tapahtuu, jos himmennin suoritetaan yhdelle tyristorille, vain mahdollisuus säätää jo vähäpätöistä kirkkautta näkyy.

Siksi tehonsäätimet ohjaavat verkkojännitteen molempia puolijaksoja. Tätä varten käytetään tiristorien vasta-rinnakkaisliitäntää, triakit tai tyristorin sisällyttäminen tasasuuntaajasillan diagonaaliin.

Tämän lausunnon selvyyden vuoksi tarkastelemme edelleen useita tyristorin tehonsäätimien piirejä. Joskus niitä kutsutaan jännitesäätimiksi, ja mikä nimi on oikein, sitä on vaikea ratkaista, koska jännitesäädön ohella myös tehoa säädellään.

Yksinkertaisin tyristorisäädin

Se on suunniteltu säätämään juotosraudan tehoa. Sen piiri on esitetty kuvassa 4.

Kuva 4. Kaavio yksinkertaisimmasta tiristorin tehonsäätimestä

Juotosraudan tehon säätämiseksi nollasta alkaen ei ole mitään järkeä. Siksi voimme rajoittaa itsemme säätämään vain yhden verkkojännitteen puolisyklin, tässä tapauksessa positiivisen. Negatiivinen puolisykli kulkee ilman muutoksia VD1-diodin kautta suoraan juotinta, mikä varmistaa sen puolivoiman.

Positiivinen puolijakso kulkee tyristorin VS1 läpi, mikä mahdollistaa säätelyn. Tyristorin ohjauspiiri on erittäin yksinkertainen. Nämä ovat vastukset R1, R2 ja kondensaattori C1. Kondensaattori ladataan piirin kautta: piirin ylempi johdin R1, R2 ja kondensaattori C1, kuorma, piirin alempi johdin.

Tiristorin ohjauselektrodi on kytketty kondensaattorin positiiviseen napaan. Kun kondensaattorin poikki oleva jännite nousee tyristorin käynnistysjännitteeseen, viimeksi mainittu avautuu siirtäen kuormaan positiivisen jännitteen tai pikemminkin osan siitä. Kondensaattori C1 purkaa luonnollisesti, valmistautuen siten seuraavaan jaksoon.

Kondensaattorin latausnopeutta säädetään muuttuvalla vastuksella R1. Mitä nopeammin kondensaattori ladataan tiristorin aukkojännitteeseen, sitä aikaisemmin tiristori avautuu, sitä suurempi osa jännitteen positiivisesta puolijaksosta tulee kuormaan.

Piiri on yksinkertainen, luotettava, se soveltuu varsin hyvin juotinta varten, vaikka se säätelee vain yhtä verkkojännitteen puolijaksoa. Hyvin samanlainen kaavio on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5. Tyristorin tehonsäädin

Se on hiukan monimutkaisempi kuin edellinen, mutta sen avulla voit säätää sujuvammin ja tarkemmin, johtuen tosiasiasta, että ohjauspulssien generointipiiri on koottu KT117 kaksoispohjaiseen transistoriin. Tämä transistori on suunniteltu luomaan pulssigeneraattoreita. Vaikuttaa siltä, ​​että enemmän se ei pysty mihinkään muuhun. Samanlaista virtapiiriä käytetään monissa tehonsäätimissä, samoin kuin virtalähteiden kytkemisessä liipaisupulssin ohjaimena.

Heti kun kondensaattorin C1 välinen jännite saavuttaa transistorin kynnyksen, viimeksi mainittu avautuu ja positiivinen pulssi ilmestyy tappiin B1, avaten tyristorin VS1. Vastus R1 voi säätää kondensaattorin latausnopeutta.

Mitä nopeammin kondensaattori ladataan, sitä aikaisemmin avauspulssi ilmestyy, sitä suurempi jännite tulee kuormaan. Verkkojännitteen toinen puoli-aalto kulkee kuormaan VD3-diodin kautta ilman muutoksia. Tasasuuntaajaa VD2, R5, Zener-diodi VD1 käytetään ohjaamaan pulssinmuodostinpiiriä.

Täältä voit kysyä, ja kun transistori aukeaa, mikä on kynnysarvo? Transistorin avaaminen tapahtuu hetkellä, jolloin emitterin E jännite ylittää B1: n kannan jännitteen. Emäkset B1 ja B2 eivät ole vastaavat, jos ne vaihdetaan, generaattori ei toimi.

Kuvio 6 esittää piirin, jonka avulla voit säätää molemmat jännitteen puolijaksot.

Kuvio 6

Kaavio on a himmennin. Verkkojännite tasasuuntaataan sillalla VD1-VD4, jonka jälkeen aaltojännite syötetään lampulle EL1, tyristorille VS1 ja vastuksien R3, R4 kautta zener-diodeihin VD5, VD6, joista ohjauspiiri saa virtaa. Tasasuuntaajasillan käyttö piirissä sallii positiivisten ja negatiivisten puolijaksojen säätämisen vain yhdellä tyristorilla.

Ohjauspiiri suoritetaan myös kaksipohjaiselle transistorille KT117A. Ajoituskondensaattorin C2 latausnopeutta muuttaa vastus R6, mikä aiheuttaa tiristorin ohjaussignaalin vaiheen.

Tästä piiristä voidaan tehdä pieni huomautus: kuorman virta koostuu vain sillan tasasuuntaajan jälkeen saaduista verkon positiivisista puolijaksoista. Jos vaaditaan sinusoidin positiivisten ja negatiivisten osien saaminen kuormaan, riittää, että kuorma kytketään päälle heti sulakkeen jälkeen muuttamatta mitään piirissä. Kuorman sijasta asenna yksinkertaisesti hyppyjohdin. Tällainen piiri on esitetty kuviossa 7.

Kuva 7. Tyristorin tehonsäätimen kaavio

KT117-transistori on Neuvostoliiton elektroniikkateollisuuden keksintö, eikä siinä ole vieraita analogeja, mutta tarvittaessa se voidaan koota kahdesta transistorista kuvan 8 piirin mukaisesti. Yhtäkkiä joku sitoutuu koota samanlaisen piirin, mistä saan tällaisen transistorin?

Kuvio 8

Kuvioissa 6 ja 7 esitetyissä piireissä tyristoria käytetään yhdessä diodisillan kanssa. Tämä sisällyttäminen mahdollistaa yhden tyristorin avulla hallita vaihtojännitteen molempia puolijaksoja. Mutta samaan aikaan ilmestyy 4 lisädiodia, mikä yleensä lisää rakenteen mittoja.

Artikkelin jatko: Tyristorin tehonsäätimet. Piirit, joissa on kaksi tiristoria

Boris Aladyshkin