Tiristoriaus galios reguliatoriai

Tiristoriaus galios valdikliai yra vienas iš labiausiai paplitusių mėgėjų radijo modelių, ir tai nenuostabu. Juk visi, kurie kada nors yra naudoję įprastą 25–40 vatų litavimo geležį, jos gebėjimas perkaisti yra netgi labai gerai žinomas. Lituoklis pradeda rūkyti ir švilpauti, tada netrukus išlydytas įgėlimas išdega ir pasidaro juodas. Litavimas tokiu lituokliu jau yra visiškai neįmanomas.

Ir čia į pagalbą ateina galios reguliatorius, kurio pagalba gana tiksliai galite nustatyti litavimo temperatūrą. Reikėtų vadovautis tuo, kad kai lituoklis liečiasi su kanifolijos gabalu, jis gerai rūko, taigi, vidutiniškai, be švilpimo ir purslų, nelabai energingai. Turėtumėte sutelkti dėmesį į tai, kad litavimas būtų kontūrinis, blizgus.

Žinoma modernios litavimo stotys Jie aprūpinti termiškai stabilizuotais lituokliais, skaitmeniniais ekranais ir reguliuojama šildymo temperatūra, tačiau, palyginti su įprastu lituokliu, jie yra per brangūs. Todėl su nereikšmingais litavimo darbų kiekiais tai visiškai įmanoma padaryti su įprastu lituokliu su tiristoriaus galios reguliatoriumi. Tuo pačiu metu litavimo kokybė, kuri gali būti ne iškart, pasirodys puiki, pasiekiama praktikos dėka.

Kita tiristorių reguliatorių taikymo sritis yra ryškumo valdymas. Tokie reguliatoriai parduodami elektros parduotuvėse įprastų sieninių jungiklių su sukama rankena pavidalu. Bet čia pasaloje slypi pirkėjo laukimas: modernios energiją taupančios lempos (literatūroje dažnai vadinamos kompaktiškomis fluorescencinėmis lempomis (CFL)), jie tiesiog nenori dirbti su tokiais reguliatoriais.

Ta pati nenuspėjama parinktis paaiškės, kai reguliuojamas LED lempų ryškumas. Na, jie nėra skirti tokiam darbui, ir viskas: lygintuvo tiltas su elektrolitiniu kondensatoriumi, esančiu CFL, tiesiog neleis tiristoriui veikti. Todėl reguliuojamą "naktinį apšvietimą" su tokiu reguliatoriumi galima sukurti tik naudojant kaitrinę lempą.

Tačiau čia turėtumėte atsiminti apie elektroniniai transformatoriaiskirti halogeninėms lempoms maitinti ir įvairiems tikslams skirtuose mėgėjų radijo imtuvuose. Šiuose transformatoriuose po lygintuvo tiltelio dėl tam tikrų priežasčių, matyt, norint sutaupyti ar tiesiog sumažinti dydį, elektrolitinis kondensatorius neįrengtas. Būtent šis „taupymas“ leidžia reguliuoti lempų ryškumą naudojant tiristoriaus reguliatorius.

Jei įtempiate savo vaizduotę, vis tiek galite rasti daug daugiau sričių, kuriose reikia naudoti tiristoriaus reguliatorius. Viena iš šių sričių yra elektrinių įrankių apsisukimų reguliavimas: grąžtai, šlifuokliai, atsuktuvai, sukamieji plaktukai ir kt. tt Natūralu, kad tiristoriaus reguliatoriai yra prietaisų, maitinamų kintamąja energija, viduje.Žiūrėti -Kolektoriaus variklio apsisukimų tipai ir išdėstymas.

Visas toks reguliatorius yra įmontuotas į valdymo mygtuką ir yra maža dėžutė, įkišta į sėjamosios rankeną. Mygtuko paspaudimo laipsnis nustato kasetės sukimosi dažnį. Sugedus, visa dėžė iš karto pasikeičia: dėl akivaizdaus dizaino paprastumo toks reguliatorius yra absoliučiai netinkamas remontui.

Jei įrankiai veikia nuo baterijų nuolatinės srovės, galios kontrolė vykdoma naudojant tranzistoriai mosfetas impulsų pločio moduliacijos metodas. PWM dažnis siekia keletą kilohercų, todėl per atsuktuvo kūną galite išgirsti aukšto dažnio girgždėjimą. Ši girgždanti variklio apvija.

Bet šiame straipsnyje bus svarstomi tik tiristoriaus galios valdikliai.Todėl prieš apsvarstydami reguliatoriaus grandinę turėtumėte atsiminti, kaip ji veikia tiristorius.

Kad nekomplikuotume pasakojimo, mes nelaikysime tiristoriumi jo keturių sluoksnių p-n-p-n struktūros pavidalu, nubrėžkime srovės įtampos charakteristiką, o tiesiog žodžiais apibūdinkime, kaip ji veikia, tiristorių. Visų pirma, nuolatinės srovės grandinėje, nors tiristoriai šiose grandinėse beveik nenaudojami. Galų gale išjungti tiristorių, veikiantį nuolatinę srovę, yra gana sunku. Tai tas pats, kaip sustabdyti arklį.

Nepaisant to, didelės tiristorių srovės ir įtampa pritraukia įvairių, kaip taisyklė, gana galingų nuolatinės srovės įrenginių kūrėjus. Norėdami išjungti tiristorius, turite pereiti į įvairias grandinių komplikacijas, triukus, tačiau apskritai rezultatai yra teigiami.

Tiristoriaus žymėjimas grandinės schemose parodytas 1 paveiksle.

1 paveikslas. Tiristorius

Nesunku pastebėti, kad, nurodydamas grandines, tiristorius yra labai panašus į paprastas diodas. Jei pažvelgsite, tada jis, tiristorius, taip pat turi vienpusį laidumą, todėl gali ištaisyti kintamąją srovę. Bet jis tai padarys tik tuo atveju, jei valdymo elektrode bus nustatyta teigiama įtampa katodo atžvilgiu, kaip parodyta 2 paveiksle. Pagal senąją terminologiją tiristorius kartais buvo vadinamas kontroliuojamu diodu. Kol netaikomas valdymo impulsas, tiristorius uždaromas bet kuria kryptimi.

2 pav

Kaip įjungti šviesos diodą

Čia viskas labai paprasta. Į nuolatinės įtampos šaltinį 9V (galite naudoti akumuliatorių „Krona“) per tiristorių Vsx prijungtą LED HL1 su ribojančiu rezistoriumi R3. Naudojant mygtuką SB1, įtampą iš daliklio R1, R2 galima įvesti į tiristoriaus valdymo elektrodą, tada tiristorius atsidarys, šviesos diodas pradeda šviesti.

Jei dabar atleisite mygtuką, nustokite jį laikyti nuspaustą, tada šviesos diodas turėtų toliau degti. Toks trumpas mygtuko paspaudimas gali būti vadinamas impulsu. Pakartotinis ir net pakartotinis šio mygtuko paspaudimas nieko nepakeis: šviesos diodas neužges, tačiau jis neišsiskleis ryškiau ar pritemdys.

Paspaustas - paleistas, o tiristorius liko atviras. Be to, ši sąlyga yra stabili: tiristorius bus atidarytas tol, kol išoriniai poveikiai pašalins jį iš šios būsenos. Toks grandinės elgesys rodo gerą tiristoriaus būklę, jo tinkamumą darbui su sukurtu ar suremontuotu įrenginiu.

Maža pastaba

Tačiau dažnai pasitaiko šios taisyklės išimčių: paspaudžiamas mygtukas, užsidega šviesos diodas, o atleidus mygtuką jis užgeso, tarsi nieko nebūtų nutikę. O koks laimikis, ką padarei neteisingai? Galbūt mygtukas buvo nuspaustas nepakankamai ilgai arba nelabai fanatiškai? Ne, viskas buvo padaryta gana sąžiningai. Tiesiog paaiškėjo, kad per LED esanti srovė buvo mažesnė už tiristoriaus laikomąją srovę.

Kad aprašytas eksperimentas būtų sėkmingas, jums tiesiog reikia pakeisti LED lemputę kaitrine lempa, tada srovė taps didesnė arba pasirinkti tiristorių su mažesne laikymo srove. Šis tiristorių parametras turi reikšmingą sklaidą, kartais net reikia pasirinkti tiristorių konkrečiai grandinei. Be to, vienas prekės ženklas, su viena raide ir iš vienos dėžutės. Importuoti tiristoriai, kuriems pastaruoju metu buvo teikiama pirmenybė, su šia srove yra šiek tiek geresni: lengviau nusipirkti, o parametrai - geresni.

Kaip uždaryti tiristorių

Jokie signalai, siunčiami į valdymo elektrodą, negali uždaryti tiristoriaus ir išjungti LED: valdymo elektrodas gali įjungti tik tiristorių. Žinoma, yra ir rakinamų tiristorių, tačiau jų paskirtis šiek tiek skiriasi nuo banalių galios valdiklių ar paprastų jungiklių. Įprastą tiristorių galima išjungti tik nutraukiant srovę per anodo - katodo skyrių.

Tai galima padaryti bent trimis būdais. Pirmiausia kvailai atjunkite visą grandinę nuo akumuliatoriaus. Prisiminkite 2 paveikslą. Natūralu, kad šviesos diodas išsijungs.Bet kai jis vėl prijungiamas, jis pats neįsijungia, nes tiristorius liko uždarytas. Ši sąlyga taip pat yra tvari. Ir išvesti jį iš šios būsenos, uždegti šviesą, padės tik paspaudus SB1 mygtuką.

Antrasis būdas nutraukti srovę per tiristorių yra tiesiog paimti ir sutrumpinti katodo ir anodo gnybtus vieliniu trumpikliu. Tokiu atveju visa apkrovos srovė, mūsų atveju tai tik šviesos diodas, teka per trumpiklį, o srovė per tiristorių bus lygi nuliui. Pašalinus trumpiklį, tiristorius užsidarys ir šviesos diodas užges. Atliekant eksperimentus su panašiomis schemomis, pincetai dažniausiai naudojami kaip megztinis.

Tarkime, kad vietoj šviesos diodo šioje grandinėje bus pakankamai galinga šildymo ritė, turinti didelę šiluminę inerciją. Tada paaiškėja, kad beveik paruoštas galios reguliatorius. Jei tiristorius įjungiamas taip, kad spiralė įjungiama 5 sekundėms ir išjungiama tą patį laiką, tada spiralėje paskirstoma 50 procentų galios. Jei per šį dešimties sekundžių ciklą įjungimas trunka tik 1 sekundę, tada visiškai akivaizdu, kad spiralė iš savo galios išleis tik 10% šilumos.

Maždaug tokiais laiko ciklais, matuojamais sekundėmis, veikia mikrobangų galios valdymas. Tiesiog naudojant relę, radijo dažnių spinduliuotė įjungiama ir išjungiama. Tiristorių valdikliai veikia tinklo dažniu, kai laikas matuojamas milisekundėmis.

Trečias būdas išjungti tiristorių

Tai reiškia, kad apkrovos įtampa sumažinama iki nulio arba netgi keičiama maitinimo įtampos poliškumas. Būtent tokia situacija susidaro, kai tiristoriaus grandinėms tiekiama kintamoji sinusoidinė srovė.

Kai sinusoidas praeina per nulį, jis keičia savo ženklą į priešingą pusę, taigi srovė per tiristorių tampa mažesnė už laikymo srovę, o tada visiškai lygi nuliui. Taigi tiristoriaus išjungimo problema išspręsta tarsi savaime.

Tiristoriaus galios valdikliai. Fazių reguliavimas

Taigi, klausimas paliekamas mažam. Norint gauti fazių valdymą, jums tiesiog reikia tam tikru metu pritaikyti valdymo impulsą. Kitaip tariant, impulsas turi turėti tam tikrą fazę: kuo arčiau jis yra kintančios įtampos pusciklo pabaigoje, tuo mažesnė įtampos amplitudė bus apkrovai. Fazių valdymo metodas parodytas 3 paveiksle.

3 pav. Fazių reguliavimas

Viršutiniame paveikslo fragmente valdymo pulsas taikomas beveik pačioje sinusoido pusės bangos pradžioje, valdymo signalo fazė yra artima nuliui. Paveiksle šis laikas yra t1, taigi tiristorius atidaromas beveik pusės ciklo pradžioje, o apkrovoje paskirstoma galia, kuri yra artima maksimaliai (jei grandinėje nebūtų tiristorių, galia būtų maksimali).

Patys valdymo signalai šiame paveikslėlyje neparodyti. Idealiu atveju jie yra trumpi impulsai, teigiami katodo atžvilgiu, tam tikroje fazėje pritaikomi valdymo elektrodui. Paprasčiausiose schemose tai gali būti linijiškai didėjanti įtampa, gaunama įkraunant kondensatorių. Tai bus aptarta toliau.

Vidutiniame grafike valdymo impulsas yra taikomas pusės ciklo viduryje, kuris atitinka fazės kampą Π / 2 arba laiką t2, todėl apkrovai skiriama tik pusė didžiausios galios.

Apatiniame grafike atidarymo impulsai yra taikomi labai arti pusės ciklo pabaigos, tiristorius atidaromas beveik prieš jam uždarant, pagal grafiką šis laikas nurodomas kaip t3, taigi jėga apkrovoje paskirstoma nereikšmingai.

Tiristoriaus perjungimo grandinės

Trumpai apžvelgę ​​tiristorių veikimo principą, tikriausiai galite pareikšti kelios galios reguliatoriaus grandinės. Nieko čia nėra sugalvota, viską galima rasti internete arba senuose radijo žurnaluose. Tiesiog straipsnyje pateikiama trumpa apžvalga ir darbo aprašymas tiristoriaus reguliatoriaus grandinės. Apibūdinant grandinių veikimą, bus atkreiptas dėmesys į tai, kaip naudojami tiristoriai, kokios tiristorių perjungimo grandinės egzistuoja.

Kaip buvo pasakyta pačioje straipsnio pradžioje, tiristorius ištaiso kintamą įtampą kaip įprastas diodas. Pasirodo, pusės bangos ištaisymas. Kažkada per diodą laiptinėse įsijungė kaitrinės lempos: buvo nedaug šviesos, ji apakino mano akis, bet tada lempos dega labai retai. Tas pats nutinka, jei pritemdymas atliekamas vienu tiristoriumi, atsiranda tik galimybė sureguliuoti jau nereikšmingą ryškumą.

Todėl galios valdikliai kontroliuoja abu tinklo įtampos pus ciklus. Tam naudojamas tiristorių priešpriešinis lygiagretus sujungimas, triakai arba tiristoriaus įtraukimas į lygintuvo tilto įstrižainę.

Aiškumo dėlei mes toliau svarstysime kelias tiristoriaus galios valdiklių grandines. Kartais jie vadinami įtampos reguliatoriais, o kuris pavadinimas teisingesnis, sunku išspręsti, nes kartu su įtampos reguliavimu taip pat reguliuojama galia.

Paprasčiausias tiristoriaus reguliatorius

Jis skirtas reguliuoti lituoklio galią. Jo grandinė parodyta 4 paveiksle.

4 pav. Paprasčiausio tiristoriaus galios valdiklio schema

Norėdami reguliuoti lituoklio galią, pradedant nuo nulio, nėra prasmės. Todėl galime apsiriboti tik vieno tinklo įtampos ciklo, šiuo atveju teigiamo, reguliavimu. Neigiamas pusės ciklas be pakeitimų praeina per VD1 diodą tiesiai į lituoklį, kuris užtikrina jo pusės galią.

Teigiamas pusės ciklas praeina per tiristorių VS1, leidžiant jį reguliuoti. Tiristoriaus valdymo grandinė yra nepaprastai paprasta. Tai rezistoriai R1, R2 ir kondensatorius C1. Kondensatorius įkraunamas per grandinę: viršutinė grandinės viela R1, R2 ir kondensatorius C1, apkrova, apatinė grandinės viela.

Tiristoriaus valdymo elektrodas yra prijungtas prie teigiamo kondensatoriaus gnybto. Kai įtampa visame kondensatoriuje pakyla iki tiristoriaus įjungimo įtampos, jis atidaromas, pereinant į apkrovą teigiama įtampos pusiausvyros ar, tiksliau, jos dalimi. Kondensatorius C1 natūraliai išsikrauna, taip ruošdamasis kitam ciklui.

Kondensatoriaus įkrovos greitis reguliuojamas naudojant kintamą rezistorių R1. Kuo greičiau kondensatorius įkraunamas į tiristoriaus atidarymo įtampą, tuo anksčiau tiristorius atsidarys, tuo didesnė teigiamos įtampos pusciklo dalis pateks į apkrovą.

Grandinė yra paprasta, patikima, ji gana tinkama lituokliui, nors reguliuoja tik vieną tinklo įtampos periodą. Labai panaši schema parodyta 5 paveiksle.

Tiristoriaus galios valdiklis

Tai yra šiek tiek sudėtingesnis nei ankstesnis, tačiau leidžia sklandžiau ir tiksliau reguliuoti dėl to, kad valdymo impulsų generavimo grandinė yra surenkama ant KT117 dvigubos bazės tranzistoriaus. Šis tranzistorius skirtas impulsų generatoriams kurti. Atrodo, kad daugiau nieko daugiau negali. Panaši grandinė naudojama daugelyje galios valdiklių, taip pat keičiant maitinimo šaltinius kaip suaktyvinimo impulsą.

Kai tik įtampa per kondensatorių C1 pasiekia tranzistoriaus slenkstį, pastarasis atsidaro ir ant kaiščio B1 atsiranda teigiamas impulsas, atidarant tiristorių VS1. Rezistorius R1 gali sureguliuoti kondensatoriaus įkrovos greitį.

Kuo greičiau įkraunamas kondensatorius, tuo anksčiau pasirodo atidarymo impulsas, tuo didesnė įtampa pateks į apkrovą. Antroji tinklo įtampos pusinė banga be apkrovos patenka į apkrovą per VD3 diodą. Valdymo impulso generatoriaus grandinei maitinti naudojamas lygintuvas VD2, R5, Zenerio diodas VD1.

Čia galite paklausti, o kai atsidaro tranzistorius, kokia yra riba? Tranzistoriaus atidarymas įvyksta tuo metu, kai jo emiterio E įtampa viršija įtampą B1 bazėje. B1 ir B2 bazės nėra lygiavertės; jei jos bus keičiamos, generatorius neveiks.

6 paveiksle parodyta grandinė, leidžianti reguliuoti abu įtampos pusinius ciklus.

6 pav

Diagrama yra a dimeris. Tinklo įtampa ištaisoma tiltu VD1-VD4, po kurio pulsavimo įtampa tiekiama į lempą EL1, tiristorių VS1, o per rezistorius R3, R4 į zenerio diodus VD5, VD6, iš kurių maitinama valdymo grandinė. Naudojant lygintuvo tiltą grandinėje, galima reguliuoti teigiamus ir neigiamus pusciklus naudojant tik vieną tiristorių.

Valdymo grandinė taip pat atliekama dviejų bazių tranzistoriuje KT117A. Laiko kondensatoriaus C2 įkrovimo greitį keičia rezistorius R6, dėl kurio keičiasi tiristoriaus valdymo signalo fazė.

Galima pasakyti nedidelę pastabą apie šią grandinę: srovę apkrovoje sudaro tik teigiami tinklo pus ciklai, gauti po tilto lygintuvo. Jei reikalaujama, kad apkrovoje būtų teigiamos ir neigiamos sinusoidų dalys, pakanka nieko nekeičiant grandinėje, įjungti krovinį iškart po saugiklio. Vietoje krovinio tiesiog įdiekite trumpiklį. Tokia grandinė parodyta 7 paveiksle.

7 pav. Tiristoriaus galios valdiklio schema

KT117 tranzistorius yra sovietinės elektroninės pramonės išradimas ir neturi jokių užsienio analogų, tačiau prireikus jį galima surinkti iš dviejų tranzistorių pagal 8 paveiksle pavaizduotą grandinę. Staiga kažkas įsipareigos surinkti panašią grandinę, iš kur aš galiu gauti tokį tranzistorių?

8 pav

Grandinėse, parodytose 6 ir 7 paveiksluose, tiristorius naudojamas kartu su diodiniu tiltu. Šis įtraukimas suteikia galimybę vieno tiristoriaus pagalba valdyti abu kintamos įtampos pusperiodžius. Bet tuo pačiu metu atsiranda 4 papildomi diodai, kurie paprastai padidina konstrukcijos matmenis.

Straipsnio tęsinys: Tiristoriaus galios valdikliai. Grandinės su dviem tiristoriais

Borisas Aladyshkinas