Меню

Тиристоры для регулирования мощности

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Тиристорные регуляторы мощности применяются как в быту (в аналоговых паяльных станциях, электронагревательных приборах и т.д.), так и на производстве (например, для запуска мощных силовых установок). В бытовых приборах, как правило, устанавливаются однофазные регуляторы, в промышленных установках чаще применяются трехфазные.

Эти устройства представляют собой электронную схему, работающую по принципу фазового регулирования, для управления мощностью в нагрузке (подробнее об этом методе будет рассказано ниже).

Принцип работы фазового регулирования

Принцип регулирования данного типа заключается в том, что импульс, открывающий тиристор, имеет определенную фазу. То есть, чем дальше он располагается от конца полупериода, тем большей амплитуды будет напряжение, поступающее на нагрузку. На рисунке ниже мы видим обратный процесс, когда импульсы поступают практически под окончание полупериода.

На графике показано время, когда тиристор закрыт t1 (фаза управляющего сигнала), как видите он открывается практически под конец полупериода синусоиды, в результате амплитуда напряжения минимальна, а следовательно, мощность в подключенной к прибору нагрузке будет незначительной (близкой к минимальной). Рассмотрим случай, представленный на следующем графике.

Здесь мы видим, что импульс, открывающий тиристор, приходится на середину полупериода, то есть регулятор будет выдавать половинную мощность от максимально возможной. Работа на мощности, близкой к максимальной, отображена на следующем графике.

Как видно из графика, импульс приходится на начало синусоидального полупериода. Время, когда тиристор находится в закрытом состоянии (t3) — незначительное, поэтому в данном случае мощность в нагрузке приближается к максимальной.

Заметим, что трехфазные регуляторы мощности работают по такому же принципу, но они управляют амплитудой напряжения не в одной, а сразу в трех фазах.

Такой метод регулирования прост в реализации и позволяет точно изменять амплитуду напряжения в диапазоне от 2 до 98 процентов от номинала. Благодаря этому становится возможным плавное управление мощностью электроустановок. Основной недостаток устройств данного типа — создание высокого уровня помех в электросети.

В качестве альтернативы, позволяющей сократить помехи, можно переключать тиристоры, когда синусоида переменного напряжения проходит через ноль. Наглядно работу такого регулятора мощности можно посмотреть на следующем графике.

  • A – график полуволн переменного напряжения;
  • B – работа тиристора при 50% от максимальной мощности;
  • C – график, отображающий работу тиристора при 66%;
  • D – 75% от максимума.

Как видно из графика, тиристор «отрезает» полуволны, а не их части, что минимизирует уровень помех. Недостаток такой реализации – невозможность плавного регулирования, но для нагрузки с большой инерционностью (например, различных нагревательных элементов) этот критерий не основной.

Видео: Испытания тиристорного регулятора мощности

Схема простого регулятора мощности

Регулировать мощность паяльника можно используя для этой цели аналоговые или цифровые паяльные станции. Последние стоят достаточно дорого, и собрать их, не имея опыта, не просто. В то время как аналоговые устройства (являющиеся по сути регуляторами мощности) не составит труда сделать своими руками.

Читайте также:  Мощность дозы радиоактивного излучения измеряется

Приведем несложную схему прибора на тиристорах, благодаря которому можно регулировать мощность паяльника.

Радиоэлементы, обозначенные на схеме:

  • VD – КД209 (или близкий ему по характеристикам)
  • VS- KУ203В или его аналог;
  • R 1 – сопротивление с номиналом 15кОм;
  • R 2 – резистор переменного типа 30кОм;
  • С –емкость электролитического типа ч номиналом 4,7мкФ и напряжением от 50В;
  • R n – нагрузка (в нашем случае в качестве нее выступает паяльник).

Данное устройство регулирует только положительный полупериод, поэтому минимальная мощность паяльника будет вполовину меньше номинальной. Управляется тиристор через цепь, включающую в себя два сопротивления и емкость. Время зарядки конденсатора (оно регулируется сопротивлением R 2) влияет на длительность «открытия» тиристора. Ниже показан график работы устройства.

Пояснение к рисунку:

  • график A – показывает синусоиду переменного напряжения, поступающего на нагрузку Rn (паяльник) при сопротивлении R2 близком к 0 кОм;
  • график B – отображает амплитуду синусоиды поступающего на паяльник напряжения при сопротивлении R2 равном 15 кОм;
  • график C, как видно из него, при максимальном сопротивлении R2 (30 кОм) время работы тиристора (t 2) становится минимальным, то есть паяльник работает с мощностью примерно около 50% от номинальной.

Схема устройства довольно простая, поэтому собрать ее самостоятельно смогут даже те, кто не очень хорошо разбирается в схемотехнике. Необходимо предупредить, что при работе данного прибора в его цепи присутствует опасное для жизни человека напряжение, поэтому все его элементы должны быть надежно заизолированы.

Как уже описывалось выше, устройства, работающие по принципу фазового регулирования, являются источником сильных помех в электросети. Существует два варианта выхода из подобной ситуации:

      подавать напряжение через сглаживающий фильтр (его схему несложно найти), самый простой вариант реализации – ферритовое кольцо с обмотанным вокруг него сетевым кабелем;

    Регулятор работающий без помех

    Ниже представлена схема регулятора мощности, не создающего помехи, поскольку он не «обрезает» полуволны, а «отрезает» их определенное количество. Принцип работы такого устройства мы рассматривали в разделе «Принцип работы фазового регулирования», а именно, переключение тиристора через ноль.

    Также как и в предыдущей схеме, регулировка мощности происходит в диапазоне от 50 процентов до величины близкой к максимальной.

    Перечень используемых в приборе радиоэлементов, а также варианты их замены:

    Тиристор VS – КУ103В;

    VD 1-VD 4 – КД209 (в принципе можно использовать любые аналоги, которые допускают величину обратного напряжения более 300В, а ток свыше 0,5А); VD 5 и VD 7 – КД521 (допускается ставить любой диод импульсного типа); VD 6 – KC191 (можно использовать аналог с напряжением стабилизации равным 9В)

    С 1 – электролитического типа с емкостью 100мкФ, рассчитанный на напряжение не менее 16В; С 2 – 33Н; С 3 – 1мкФ.

    R 1 и R 5 – 120кОм; R 2-R 4 – 12кОм; R 6 – 1кОм.

    DD1 — K176 ЛЕ5 (или ЛА7); DD2 –K176TM2. В качестве альтернативы можно использовать логику серии 561;

    R n – паяльник, подключенный в качестве нагрузки.

    Если при сборке тиристорного регулятора мощности не было допущено ошибок, то устройство начинает работать сразу после включения, настройка для него не требуется. Имея возможность измерить температуру жала паяльника, можно сделать градацию шкалы для резистора R 5.

    В том случае, когда устройство не заработало, рекомендуем проверить правильность распайки радиоэлементов (не забудьте перед этим отключить его от сети).

    Источник

    

    Тиристорный регулятор мощности — устройство, области применения, преимущества

    Тиристорный регулятор — специальное устройство, которое позволяет осуществлять регулировку и контроль мощности электрической энергии. Применение этого прибора помогает поддерживать необходимое значение электрического тока, которое требуется для достижения заданного уровня мощности и напряжения в оборудовании.

    С какими еще задачами справляется регулятор мощности?

    Наряду с функцией управления нагрузкой на различные приборы устройство выполняет следующие задачи:

    • Предотвращение перенапряжения, перегрева техники в процессе эксплуатации.
    • Контроль работы тиристоров.
    • Безударный, мягкий запуск оборудования.

    Устройство тиристорного регулятора мощности

    Тиристор представляет собой управляемый полупроводниковый прибор, посредством которого электроток проводится в одном направлении. Он имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод.

    Для прохождения электротока через тиристор важно соблюсти ряд требований. Прибор анодом и катодом должен быть подключен к силовой цепи, а на управляющий электрод- поступать напряжение из цепи управления.

    Какие бывают регуляторы мощности?

    Различают следующие разновидности таких устройств:

    • Фазовые. Регуляторы мощности этого типа могут использоваться для индуктивной или переменной резистивной нагрузки. В процессе работы данные приборы регулируют напряжение на выходе прибора.
    • Циклические. Подобные регуляторы мощности используются для постоянной резистивной или емкостной нагрузки. Они коммутируют ток нагрузки при переходе через ноль.

    Как работает тиристорный регулятор мощности?

    В зависимости от вида такие приборы функционируют по-разному. Алгоритм работы регуляторов мощности основывается на методе переключения тиристоров и может быть двух типов:

    • Фазовый. Данный метод зависит от времени и степени открытия тиристоров. Чем дольше они открываются с момента подачи сигнала на управляющий электрод, тем более низкая мощность поступает к оборудованию.
    • Циклический. В основе этого метода лежит принцип включения и выключения тиристоров при переходе сигнала через ноль. На уровень мощности в данном случае оказывает влияние число полупериодов, в течение которых тиристоры оказываются в выключенном положении.

    Где используются регуляторы мощности?

    Такие устройства имеют широкую область применения. Использование данного оборудования оправданно, если речь идет о поддержании определенных температурных показателей в процессе работы разных типов печей (сушильных, для обжига и проч.), электрических нагревателей и другого аналогичного оборудования. Регуляторы мощности также позволяют контролировать уровень напряжения электроламп.

    Такое оборудование применяется в следующих отраслях:

    • нефтегазовая промышленность;
    • производство товаров из пластика;
    • изготовление стеклянно-керамической продукции;
    • производство лакокрасочных изделий;
    • целлюлозно-бумажная, металлургическая промышленность и другие.

    Тиристорные регуляторы мощности: основные преимущества

    Одними из ключевых достоинств этого оборудования являются простая конструкция и надежная работа. При этом многообразие модификаций таких приборов позволяет подобрать оптимальное решение, которое будет в полной мере соответствовать установленным технологическим требованиям.

    Среди других достоинств такого оборудования стоит выделить следующие:

    • Повышенная точность поддержания определенных температурных показателей.
    • Достаточно простой алгоритм функционирования.
    • Отсутствие механических контактов.
    • Наличие функции непрерывного регулирования.
    • Сравнительно небольшие габариты.

    Схема тиристорного регулятора

    В качестве примера рассмотрим достаточно простую схему регулировки мощности обычного паяльника. В описываемом случае регулируется один полупериод положительного напряжения сети. Отрицательный полупериод проходит к паяльнику через диод. При этом он остается практически в неизменном виде. Положительный полупериод проходит через тиристор, благодаря чему осуществляется процесс регулирования.

    Система управления тиристором включает также резисторы и конденсатор. Управляющий электрод тиристора соединяется с плюсовым выводом конденсатора. При увеличении уровня напряжения и достижении им определенной отметки осуществляется его открытие. Вследствие этого в нагрузку попадает определенная часть положительного полупериода напряжения. При этом конденсатор разряжается и готовится вступить в следующий цикл. Регулировать скоростные показатели заряда конденсатора позволяет переменный резистор. Чем более оперативно зарядится конденсатор, тем быстрее откроется тиристор.

    Компания «ОвенКомплектАвтоматика» предлагает заказать однофазные тиристорные регуляторы мощности разных модификаций. Мы работаем только с сертифицированным оборудованием, которое в полной мере соответствует установленным стандартам качества, надежности и безопасности.

    Однофазные регуляторы мощности и другие приборы, которые представлены на сайте компании «ОвенКомплектАвтоматика», подвергаются обязательному тестированию перед поступлением в продажу. Благодаря такому подходу наша организация заручилась доверием заказчиков. В настоящее время оборудование, которое мы реализуем, активно используется по всей России.

    Заказывать продукцию у нас удобно и выгодно. Наша компания сотрудничает с производителями реализуемого оборудования напрямую, т. е. минуя сторонних исполнителей. Это позволяет нам исключать высокие торговые наценки и устанавливать выгодную стоимость на весь ассортимент. Также наши заказчики могут рассчитывать на дополнительные бонусы в виде скидок. Они предоставляются при оптовом заказе и постоянном сотрудничестве.

    В компании «ОвенКомплектАвтоматика» действует услуга доставки продукции. Мы привезем оборудование абсолютно бесплатно в любую точку столицы (при заказе изделий общей стоимостью свыше 35 000 рублей) и области (если итоговая сумма чека составит не менее 100 000 рублей). Также мы предлагаем своим клиентам услуги гарантийного и послегарантийного обслуживания приборов.

    Вы хотите узнать больше об особенностях однофазных тиристорных регуляторов мощности? Наши специалисты предоставят профессиональную консультацию. Обращайтесь по указанному на странице номеру. Заказать приборы можно в онлайн-режиме на нашем сайте.

    Источник