Thyristor stroomregelaars

Thyristor power controllers zijn een van de meest voorkomende amateur radio-ontwerpen, en dit is niet verwonderlijk. Iedereen die ooit de gebruikelijke 25 - 40 watt soldeerbout heeft gebruikt, is immers het vermogen om oververhit te raken zelfs zeer goed bekend. De soldeerbout begint te roken en sist, en al snel brandt de vertinde steek uit, wordt zwart. Solderen met een dergelijke soldeerbout is al volledig onmogelijk.

En hier komt de stroomregelaar te hulp, met behulp waarvan u de temperatuur voor het solderen heel nauwkeurig kunt instellen. Het moet worden geleid door het feit dat wanneer een soldeerbout een stuk hars raakt, het goed rookt, dus medium, zonder sissen en spatten, niet erg krachtig. U moet zich concentreren op het feit dat het solderen contour, glanzend is.

Natuurlijk moderne soldeerstations ze zijn uitgerust met thermisch gestabiliseerde soldeerbouten, een digitaal display en instelbare verwarmingstemperatuur, maar ze zijn te duur in vergelijking met een conventionele soldeerbout. Daarom is het met onbetekenende volumes soldeerwerk heel goed mogelijk om te doen met een conventionele soldeerbout met een thyristorvermogensregelaar. Tegelijkertijd wordt de kwaliteit van het solderen, die misschien niet meteen, uitstekend is, wordt bereikt door de praktijk.

Een ander toepassingsgebied van thyristorregelaars is helderheidsregeling. Dergelijke regelaars worden verkocht in elektrische winkels in de vorm van conventionele wandschakelaars met een draaibare handgreep. Maar hier ligt de hinderlaag voor de koper: moderne spaarlampen (in de literatuur vaak aangeduid als compacte fluorescentielampen (CFL's)) willen ze gewoon niet met dergelijke regelaars werken.

Dezelfde onvoorspelbare optie zal blijken in het geval van het regelen van de helderheid van LED-lampen. Nou, ze zijn niet bedoeld voor dergelijk werk, en dat is het: de gelijkrichterbrug met een elektrolytische condensator in de CFL laat de thyristor gewoon niet werken. Daarom kan een instelbaar "nachtlicht" met een dergelijke regelaar alleen worden gemaakt met behulp van een gloeilamp.

Hier moet je echter aan denken elektronische transformatorenontworpen om halogeenlampen van stroom te voorzien, en in amateurradioontwerpen voor verschillende doeleinden. In deze transformatoren is om de een of andere reden na de gelijkrichterbrug kennelijk geen elektrolytische condensator geïnstalleerd om de grootte op te slaan of eenvoudig te verkleinen. Het is deze "besparing" waarmee u de helderheid van de lampen kunt aanpassen met behulp van thyristorregelaars.

Als u uw verbeeldingskracht belast, kunt u nog veel meer gebieden vinden waar het gebruik van thyristorregelaars vereist is. Een van deze gebieden is het regelen van revoluties van elektrisch gereedschap: boren, slijpmachines, schroevendraaiers, boorhamers, enz. etc. Uiteraard bevinden thyristorregelaars zich in instrumenten die op wisselstroom werken.Bekijk -Typen en opstelling van omwentelingen van het motortoerental van de collector.

Al een dergelijke regelaar is ingebouwd in de bedieningsknop en is een kleine doos die in het handvat van de boor is geplaatst. De mate van indrukken van de knop bepaalt de rotatiefrequentie van de cartridge. In het geval van een defect verandert de hele doos onmiddellijk: voor alle schijnbare eenvoud van het ontwerp is een dergelijke regelaar absoluut niet geschikt voor reparatie.

In het geval van gereedschappen die op gelijkstroom van batterijen werken, wordt de stroomregeling met behulp van uitgevoerd transistors mosfet pulsbreedtemodulatie methode. De PWM-frequentie bereikt verschillende kilohertz, dus via de schroevendraaier kunt u een hoogfrequent gepiep horen. Deze piepende motor draait.

Maar in dit artikel zullen alleen thyristor vermogensregelaars worden overwogen.Daarom moet u, voordat u het regelcircuit overweegt, onthouden hoe het werkt thyristor.

Om het verhaal niet ingewikkelder te maken, zullen we de thyristor niet beschouwen in de vorm van zijn vierlagige pnpn-structuur, een stroomspanningskarakteristiek tekenen, maar eenvoudig in woorden beschrijven hoe het werkt, de thyristor. Om te beginnen, in een gelijkstroomcircuit, hoewel thyristoren bijna niet in deze circuits worden gebruikt. Het is tenslotte moeilijk om de thyristor uit te schakelen die op gelijkstroom werkt. Het is hetzelfde als het paard stoppen.

Niettemin trekken hoge stromen en hoge spanningen van thyristoren ontwikkelaars aan van in de regel verschillende, behoorlijk krachtige DC-apparatuur. Om de thyristors uit te schakelen, moet je naar verschillende complicaties van de circuits, trucs gaan, maar in het algemeen zijn de resultaten positief.

De thyristoraanduiding op de schakelschema's is weergegeven in figuur 1.

Figuur 1. Thyristor

Het is gemakkelijk om te zien dat de thyristor in zijn aanduiding op de circuits erg lijkt op gewone diode. Als je kijkt, dan heeft de thyristor ook een eenzijdige geleidbaarheid en kan daarom wisselstroom corrigeren. Maar hij zal dit alleen doen als een positieve spanning wordt aangelegd op de stuurelektrode ten opzichte van de kathode, zoals weergegeven in figuur 2. Volgens de oude terminologie werd de thyristor soms een gecontroleerde diode genoemd. Zolang de stuurpuls niet wordt aangelegd, is de thyristor in elke richting gesloten.

Figuur 2

Hoe de LED aan te zetten

Alles is hier heel eenvoudig. Naar de DC-spanningsbron 9V (u kunt de batterij "Krona" gebruiken) via de thyristor Vsx aangesloten LED HL1 met een beperkende weerstand R3. Met behulp van de SB1-knop kan de spanning van de verdeler R1, R2 worden aangelegd op de stuurelektrode van de thyristor, waarna de thyristor wordt geopend en de LED begint te gloeien.

Als u de knop nu loslaat, houd deze dan ingedrukt en de LED moet blijven branden. Zo'n korte druk op de knop kan impuls worden genoemd. Herhaaldelijk en zelfs herhaaldelijk drukken op deze knop verandert niets: de LED gaat niet uit, maar hij zal niet feller of dimmer schijnen.

Ingedrukt - losgelaten, en de thyristor bleef open. Bovendien is deze toestand stabiel: de thyristor zal open zijn totdat externe invloeden hem uit deze toestand verwijderen. Dit gedrag van het circuit geeft de goede staat van de thyristor aan, zijn geschiktheid voor werk in een apparaat in ontwikkeling of reparatie.

Kleine opmerking

Maar uitzonderingen op deze regel komen vaak voor: de knop wordt ingedrukt, de LED gaat branden en wanneer de knop wordt losgelaten, ging deze uit, alsof er niets was gebeurd. En wat is het addertje onder het gras, wat heb je verkeerd gedaan? Misschien is de knop niet lang genoeg of niet erg fanatiek ingedrukt? Nee, alles is redelijk nauwgezet gedaan. Het is gewoon zo dat de stroom door de LED lager bleek te zijn dan de houdstroom van de thyristor.

Om het beschreven experiment te laten slagen, hoeft u alleen de LED te vervangen door een gloeilamp, dan wordt de stroom groter of kiest u een thyristor met een lagere houdstroom. Deze parameter voor thyristors heeft een significante spreiding, soms is het zelfs nodig om een ​​thyristor te selecteren voor een specifiek circuit. Bovendien, één merk, met één letter en uit één doos. Geïmporteerde thyristoren, waaraan recent de voorkeur is gegeven, zijn iets beter met deze stroom: het is gemakkelijker om te kopen en de parameters zijn beter.

Hoe een thyristor te sluiten

Geen signalen toegepast op de stuurelektrode kunnen de thyristor sluiten en de LED uitschakelen: de stuurelektrode kan alleen de thyristor inschakelen. Er zijn natuurlijk afsluitbare thyristoren, maar hun doel is enigszins anders dan banale stroomregelaars of eenvoudige schakelaars. Een conventionele thyristor kan alleen worden uitgeschakeld door de stroom door de anode - kathode sectie te onderbreken.

Dit kan op ten minste drie manieren worden gedaan. Koppel eerst het hele circuit los van de batterij. Roep figuur 2 op. Uiteraard gaat de LED uit.Maar wanneer het opnieuw wordt verbonden, wordt het niet vanzelf ingeschakeld, omdat de thyristor gesloten is gebleven. Deze voorwaarde is ook duurzaam. En om hem uit deze toestand te halen, om het licht aan te steken, zal alleen het indrukken van de SB1-knop helpen.

De tweede manier om de stroom door de thyristor te onderbreken, is eenvoudigweg de klemmen van de kathode en anode te kortsluiten met een draadbrug. In dit geval zal de volledige laadstroom, in ons geval alleen een LED, door de jumper stromen en de stroom door de thyristor nul zijn. Nadat de jumper is verwijderd, sluit de thyristor en gaat de LED uit. In experimenten met vergelijkbare schema's worden pincetten meestal gebruikt als een springer.

Stel dat er in plaats van een LED in dit circuit een voldoende krachtige verwarmingsspiraal met hoge thermische inertie zal zijn. Dan blijkt het bijna klaar stroomregelaar. Als de thyristor zodanig wordt geschakeld dat de spiraal gedurende 5 seconden wordt ingeschakeld en gedurende dezelfde tijd wordt uitgeschakeld, wordt 50 procent vermogen in de spiraal toegewezen. Als het inschakelen gedurende deze cyclus van tien seconden slechts 1 seconde duurt, dan is het duidelijk dat de spiraal slechts 10% van de warmte uit zijn vermogen zal laten ontsnappen.

Met ongeveer dergelijke tijdcycli, gemeten in seconden, werkt de vermogensregeling van de magnetron. Eenvoudig met behulp van een relais, wordt de RF-straling in- en uitgeschakeld. Thyristor-controllers werken op de netfrequentie, waarbij de tijd wordt gemeten in milliseconden.

De derde manier om de thyristor uit te schakelen

Het bestaat uit het verlagen van de laadspanning tot nul, of zelfs het omkeren van de polariteit van de voedingsspanning. Dit is precies de situatie die wordt verkregen wanneer de thyristorcircuits worden gevoed met een wisselende sinusvormige stroom.

Wanneer de sinusoïde door nul gaat, verandert het zijn teken in het tegenovergestelde, zodat de stroom door de thyristor minder wordt dan de houdstroom en dan volledig gelijk aan nul. Het probleem van het uitschakelen van de thyristor is dus opgelost alsof het vanzelf is.

Thyristor stroomregelaars. Fase regeling

De zaak wordt dus aan het kleine overgelaten. Om faseregeling te krijgen, hoeft u alleen op een bepaald tijdstip een stuurpuls te geven. Met andere woorden, de puls moet een bepaalde fase hebben: hoe dichter hij bij het einde van de halve cyclus van de wisselspanning is, hoe kleiner de amplitude van de spanning op de belasting zal zijn. De fasebesturingsmethode wordt getoond in figuur 3.

Figuur 3. Fase regulering

In het bovenste fragment van de afbeelding wordt de stuurpuls bijna aan het begin van de halve golf van de sinusoïde toegepast, de fase van het stuursignaal is bijna nul. In de figuur is deze tijd t1, dus de thyristor opent bijna aan het begin van de halve cyclus en een vermogen in de buurt van het maximum wordt toegewezen in de belasting (als er geen thyristors in het circuit waren, zou het vermogen maximaal zijn).

De besturingssignalen zelf worden niet getoond in deze figuur. In het ideale geval zijn het korte pulsen, positief ten opzichte van de kathode, die in een bepaalde fase op de stuurelektrode worden aangebracht. In de eenvoudigste schema's kan dit een lineair toenemende spanning zijn die wordt verkregen door een condensator op te laden. Dit wordt hieronder besproken.

Op de gemiddelde grafiek wordt de stuurpuls in het midden van de halve cyclus toegepast, wat overeenkomt met de fasehoek Π / 2 of tijd t2, zodat slechts de helft van het maximale vermogen wordt toegewezen in de belasting.

In de onderste grafiek worden de openingsimpulsen zeer dicht bij het einde van de halve cyclus toegepast, de thyristor opent bijna voordat deze moet sluiten, volgens de grafiek wordt deze tijd aangegeven als t3, dus het vermogen in de belasting wordt onbeduidend toegewezen.

Thyristor schakelcircuits

Na een kort overzicht van het werkingsprincipe van thyristoren, kunt u waarschijnlijk brengen verschillende stroomregelaarcircuits. Hier wordt niets uitgevonden, alles is te vinden op internet of in oude radiomagazines. Het artikel geeft slechts een kort overzicht en een functiebeschrijving thyristor regulator circuits. Bij het beschrijven van de werking van de circuits zal aandacht worden besteed aan hoe thyristors worden gebruikt, welke thyristor-schakelcircuits bestaan.

Zoals aan het begin van het artikel werd gezegd, corrigeert de thyristor een wisselspanning zoals een normale diode. Het blijkt een halve golf rectificatie. Eens, net als dat, door een diode, gloeilampen op trappenhuizen ingeschakeld: er was heel weinig licht, in de ogen golfde, maar dan branden de lampen zeer zelden. Hetzelfde gebeurt als de dimmer op één thyristor wordt uitgevoerd, alleen de mogelijkheid om een ​​al onbelangrijke helderheid te regelen.

Daarom besturen vermogensregelaars beide halve cycli van de netspanning. Hiervoor wordt een contra-parallelle verbinding van thyristoren toegepast, triacs of het opnemen van een thyristor in de diagonaal van de gelijkrichterbrug.

Voor de duidelijkheid van deze verklaring zullen we verschillende circuits van thyristor vermogensregelaars nader bekijken. Soms worden ze spanningsregelaars genoemd, en welke naam correcter is, is moeilijk op te lossen, omdat naast spanningsregeling ook vermogen wordt geregeld.

De eenvoudigste thyristorregelaar

Het is ontworpen om de kracht van de soldeerbout te regelen. Het circuit is weergegeven in figuur 4.

Figuur 4. Schema van de eenvoudigste thyristor power controller

Het heeft geen zin om de kracht van de soldeerbout te regelen vanaf nul. Daarom kunnen we ons beperken tot het reguleren van slechts een halve cyclus van de netspanning, in dit geval positief. De negatieve halve cyclus gaat zonder veranderingen door de VD1-diode rechtstreeks naar de soldeerbout, die zijn halve vermogen waarborgt.

De positieve halve cyclus gaat door de thyristor VS1, waardoor regulering mogelijk is. Het thyristor besturingscircuit is uiterst eenvoudig. Dit zijn weerstanden R1, R2 en condensator C1. De condensator wordt via het circuit geladen: de bovenste draad van het circuit, R1, R2 en de condensator C1, belasting, de onderste draad van het circuit.

Een thyristorbesturingselektrode is verbonden met de positieve aansluiting van de condensator. Wanneer de spanning over de condensator stijgt tot de inschakelspanning van de thyristor, opent deze, en gaat een positieve halve cyclus van de spanning in de belasting, of liever een deel ervan. De condensator C1 ontlaadt op natuurlijke wijze en bereidt zich daarmee voor op de volgende cyclus.

De laadsnelheid van de condensator wordt geregeld met behulp van een variabele weerstand R1. Hoe sneller de condensator laadt op de openingsspanning van de thyristor, hoe eerder de thyristor opent, hoe groter het grootste deel van de positieve halve cyclus van de spanning in de belasting komt.

Het circuit is eenvoudig, betrouwbaar, het is heel geschikt voor een soldeerbout, hoewel het slechts een halve periode van de netspanning regelt. Een zeer vergelijkbaar diagram wordt getoond in figuur 5.

Figuur 5. Thyristor vermogensregelaar

Het is iets gecompliceerder dan de vorige, maar het stelt je in staat om soepeler en nauwkeuriger in te stellen, vanwege het feit dat het circuit voor het genereren van stuurpulsen is samengesteld op een KT117 dubbele basistransistor. Deze transistor is ontworpen om pulsgeneratoren te maken. Meer, zo lijkt het, is tot niets anders in staat. Een soortgelijk circuit wordt gebruikt in veel vermogensregelaars, evenals in schakelende voedingen als een driver voor een triggerende puls.

Zodra de spanning over condensator C1 de drempel van de transistor bereikt, wordt deze geopend en verschijnt een positieve puls op pin BI, waarmee de thyristor VS1 wordt geopend. Weerstand R1 kan de laadsnelheid van de condensator aanpassen.

Hoe sneller de condensator wordt opgeladen, hoe eerder de openingspuls verschijnt, hoe groter de spanning in de belasting komt. De tweede halve golf van de netspanning gaat zonder veranderingen in de belasting door de VD3-diode. Een gelijkrichter VD2, R5, een Zener-diode VD1 wordt gebruikt om het stuurimpulscircuit van stroom te voorzien.

Hier kunt u vragen, en wanneer de transistor opent, wat is de drempel? Het openen van de transistor vindt plaats op een moment dat de spanning op zijn emitter E de spanning aan de basis van BI overschrijdt. Basen B1 en B2 zijn niet equivalent, als ze worden verwisseld, zal de generator niet werken.

Afbeelding 6 toont een circuit waarmee u beide halve cycli van spanning kunt aanpassen.

Figuur 6

Het diagram is een dimmer. De netspanning wordt gecorrigeerd door de brug VD1-VD4, waarna de rimpelspanning wordt geleverd aan de lamp EL1, thyristor VS1 en via de weerstanden R3, R4 aan de zenerdioden VD5, VD6, van waaruit het stuurcircuit wordt gevoed. Door het gebruik van een gelijkrichterbrug in het circuit kunnen positieve en negatieve halve cycli worden geregeld met slechts één thyristor.

Het stuurcircuit wordt ook uitgevoerd op een twee-base transistor KT117A. De laadsnelheid van de timingcondensator C2 wordt gewijzigd door de weerstand R6, waardoor de fase van het thyristorbesturingssignaal verandert.

Over dit circuit kan een kleine opmerking worden gemaakt: de stroom in de belasting bestaat alleen uit de positieve halve cycli van het netwerk verkregen na de bruggelijkrichter. Als het nodig is om de positieve en negatieve delen van de sinusoïde in de belasting te verkrijgen, volstaat het om, zonder iets in het circuit te veranderen, de belasting onmiddellijk na de zekering in te schakelen. Installeer eenvoudig een jumper in plaats van de lading. Een dergelijke schakeling is weergegeven in figuur 7.

Figuur 7. Schema van thyristor power controller

De KT117-transistor is een uitvinding van de Sovjet-elektronische industrie en heeft geen buitenlandse analogen, maar kan indien nodig worden samengesteld uit twee transistors volgens het circuit dat wordt getoond in figuur 8. Plotseling zal iemand zich ertoe verbinden een soortgelijk circuit te assembleren, waar kan ik zo'n transistor krijgen?

Figuur 8

In de circuits weergegeven in figuren 6 en 7 wordt de thyristor gebruikt in combinatie met een diodebrug. Deze opname maakt het mogelijk om met behulp van één thyristor beide halve periodes van wisselspanning te regelen. Maar tegelijkertijd verschijnen er 4 extra diodes, die over het algemeen de afmetingen van de structuur vergroten.

Vervolg van het artikel: Thyristor stroomregelaars. Circuits met twee thyristors

Boris Aladyshkin