Într-un radiator (vezi diagrama), are avantajul față de dispozitive similare că atunci când este utilizat nu are loc electroliza, ducând la distrugerea treptată a pereților radiatorului. Utilizarea tranzistoarelor de siliciu face ca dispozitivul să fie mai puțin sensibil la schimbări semnificative de temperatură. Baza dispozitivului este un multivibrator cu o stare stabilă pe tranzistoarele T2 și T3. Cum se conectează un reostat la un încărcător Sarcina sa este lampa de semnalizare L7. Tranzistorul T4 contribuie la o fixare mai clară a stării de funcționare (deschis - închis) a tranzistorului T2. Când sonda din radiator este scufundată în apă, la baza tranzistorului T1 se aplică o tensiune de polarizare și acesta este deschis. În acest caz, baza și emițătorul tranzistorului T2 au același potențial și același tranzistor va fi închis. Ca urmare, multivibratorul nu funcționează, iar lampa de semnalizare L1 este dezactivată. Dioda D1 protejează baza tranzistorului T2 de supratensiuni. La coborârea radiatorului, sonda este în aer. Ca rezultat, tranzistorul T1 se închide și T2 se deschide. Acum multivibratorul va funcționa frecvent cu...
Pentru schema „Schema de control al pompei”
Acest dispozitiv poate fi util într-o casă de țară sau o fermă, precum și în multe alte cazuri când este necesară controlul și menținerea unei anumite cantități în rezervor. Deci, atunci când utilizați o pompă submersibilă pentru pompare apă de la fântâna pentru irigare, trebuie să vă asigurați că nivelul apă nu a scăzut sub poziția pompei. În caz contrar, pompa, la ralanti (fără apă), se va supraîncălzi și se va defecta. Un dispozitiv automat universal vă va ajuta să scăpați de toate aceste probleme (Fig. 1). Este simplu și fiabil și oferă, de asemenea, posibilitatea utilizării multifuncționale (ridicarea apei sau drenarea). Circuitele circuitelor nu sunt conectate în niciun fel cu corpul rezervorului, ceea ce exclude coroziunea electrochimică a suprafeței rezervorului, spre deosebire de multe circuite publicate anterior cu un scop similar. Principiul de funcționare al circuitului se bazează pe utilizarea conductibilității electrice a apei, care, căzând între plăcile senzorilor, închide circuitul de curent de bază al tranzistorului VT1. În acest caz, releul K1 este activat și cu contactele sale K1.1 pornește sau oprește (în funcție de poziția 82) pompa. ...
Pentru schema „Releu capacitiv pentru controlul luminii”
În încăperile frecvent vizitate, pentru a economisi energie, este convenabil să folosiți un releu capacitiv pentru gestionarea luminii. La intrarea în cameră, dacă este necesar să se aprindă lumina, trec lângă senzorul capacitiv, care trimite un semnal către releul capacitiv, iar lampa se aprinde. Ieșind din cameră, dacă este necesar să stingeți lumina, treceți lângă capacitiv pentru a se stinge, iar releul stinge lampa. În modul de așteptare, dispozitivul consumă aproximativ 2 mA. sistem releul capacitiv este prezentat în figură. Dispozitivul conform schemei este similar cu un releu de timp, în care nodul de temporizare este înlocuit cu un declanșator pe elementele logice DD1.1, DD1.2. Când comutatorul S1 este pornit, un curent va curge prin lampa HL1 dacă o tensiune de nivel înalt este furnizată la baza tranzistorului VT1 de la ieșirea elementului DD1.1. Tranzistorul VT1 este deschis, iar trinistorul VD6 se deschide la începutul fiecărui semiciclu de tensiune. Declanșatorul comută de la curentul de scurgere capacitiv atunci când o persoană se apropie de o anumită distanță de unul dintre senzorii capacitivi, dacă înainte a trecut de la apropierea la altul. Schema structurală a microcircuitului 251 1NT La schimbarea tensiunii de înaltă nivel bazat pe tranzistorul VT1 pentru joasă tensiune nivel trinistor VD6 se va închide și lampa se va stinge Senzorii capacitivi E1 și E2 sunt bucăți de cablu coaxial (de exemplu, RK-100. IKM-2), din capătul liber al căruia se scoate un ecran pe o lungime de aproximativ 0,5 m. Nu este necesar să îndepărtați izolația din firul central. Marginea ecranului trebuie izolată. Senzorii pot fi atașați la tocul ușii. Lungimea părții neecranate a senzorilor și rezistența rezistențelor R5. R6 este selectat la configurarea dispozitivului astfel. astfel încât declanșatorul să comute fiabil atunci când o persoană trece la o distanță de 5 ... 10 cm de senzor.La instalarea dispozitivului, trebuie luate măsuri de precauție, deoarece elementele dispozitivului sunt sub tensiune ...
Pentru circuitul „THIRISTOR THERMOREGAL”.
Electronice de consum TERMOSTAT ON Termostat, sistem care este prezentat în figură, este conceput pentru a menține o temperatură constantă a aerului în incintă, apăîntr-un acvariu etc. La acesta se poate conecta un încălzitor cu o putere de până la 500 W. Termostatul constă dintr-un dispozitiv de prag (pe tranzistoarele T1 și T1). releu electronic (pe tranzistor TK și tiristor D10) și sursa de alimentare. Senzorul de temperatură este termistorul R5, inclus în problema de alimentare cu tensiune la baza tranzistorului T1 a dispozitivului de prag. Dacă mediul are temperatura necesară, tranzistorul T1 al dispozitivului de prag este închis și T1 este deschis. Tranzistorul ТЗ și tiristorul D10 al releului electronic în acest caz sunt închise și tensiunea de rețea nu este furnizată încălzitorului. Când temperatura mediului scade, rezistența termistorului crește, drept urmare tensiunea de la baza tranzistorului T1 crește. Triac ts112 și circuitele de pe acesta Când atinge pragul dispozitivului, tranzistorul T1 se va deschide, iar T2 se va închide. Aceasta va porni tranzistorul T3. Tensiunea care apare la rezistorul R9 este aplicată între catod și electrodul de control al tiristorului D10 și va fi suficientă pentru a-l deschide. Tensiunea de rețea prin tiristor și diodele D6-D9 va merge la încălzitor.Când temperatura mediului ajunge la valoarea necesară, termostatul va opri tensiunea de la încălzitor. Rezistorul variabil R11 este utilizat pentru a seta limitele temperaturii menținute. Termistorul MMT-4 este utilizat în termostat. Transformatorul Tr1 este realizat pe miezul Ш12Х25. Înfășurarea I conține 8000 de spire de sârmă PEV-1 0,1 și înfășurarea II-170 de spire de sârmă PEV-1 0,4. A. STOYANOV, Zagorsk ...
Pentru circuitul „detector de curent alternativ”.
Dispozitivul este conceput pentru a controla un conductor prin care trece un curent alternativ. Sensibilitatea dispozitivului este de așa natură încât permite controlul fără contact al conductorilor cu un curent de 250 mA sau mai mult. 1 prezintă elementele electrice de bază sistem dispozitiv.Senzorul de curent electric alternativ cu o frecvență a unei rețele casnice (50 Hz) este un inductor L1. L1 este realizat sub forma unui miez în formă de U cu diametrul de 2,5 cm, pe care sunt înfăşurate 800 de spire de sârmă din material magnetic cu diametrul de 0,15 ... 0,25 mm (Fig. 2). Miezul bobinei pot fi luate din partea centrală a transformatoarelor LF interstage sau potrivire sau clopote electromagnetice de dimensiuni mici. Principala cerință pentru miez este ca atunci când înfășurarea L1 este înfășurată, un conductor controlat trebuie să fie înfilat liber prin centrul bobinei (diametrul său poate fi de câteva unități, sau chiar de zeci de milimetri). Trebuie remarcat faptul că doar unul dintre firele investigate (fază sau neutru) trebuie trecut prin senzor, deoarece în cazul a doi conductori în interior senzor poate apărea compensarea câmpului magnetic și dispozitivul nu va răspunde corect la curentul care curge în conductor. Circuite temporizatoare pentru pornirea periodică a sarcinii La experimentarea cu dispozitivul s-a luat un cablu de rețea dublu, în care s-a făcut o tăietură longitudinală a izolației, formând astfel doi conductori separati, dintre care unul a fost plasat într-o prindere în formă de U. În înfășurarea prindere magnetică (senzor în formă de U) este indusă o tensiune de aproximativ 4 mV la examinarea unui fir de rețea cu un curent de 250 mA (corespunzător puterii consumate de sarcina de 55 W la o tensiune de rețea de 220 V) . Semnalul de la magnetic este amplificat cu un factor de 200 de amplificatorul operațional DA1.1, apoi este detectat de detectorul de vârf VD1, C2 și semnalul este ...
Pentru schema "AUTOMATĂ PENTRU UPARE"
Electronice de larg consum MAȘINĂ DE UDĂDe bază sistem o mașină simplă care include hrana apă pe o zonă controlată de sol (de exemplu, într-o seră) când conținutul de umiditate scade sub un anumit nivel, este prezentat în figură. Dispozitivul este format dintr-un emițător urmăritor pe tranzistorul V1 și un declanșator Schmitt (tranzistoarele V2 și V4). Servomotorul este controlat de releul electromagnetic K1. Senzorii de umiditate sunt doi electrozi de metal sau carbon. scufundat în pământ.Cu un sol destul de umed, rezistența dintre electrozi este mică, astfel încât tranzistorul V2 va fi deschis, tranzistorul V4 va fi închis și releul K1 va fi dezactivat.Pe măsură ce solul se usucă, rezistența solului între electrozii crește, tensiunea de polarizare bazată pe tranzistoarele V1 și V3 scade, În cele din urmă, la o anumită tensiune la baza tranzistorului V1, tranzistorul V4 se deschide și releul K1 este activat. Contactele sale (neprezentate în figură) închid circuitul de pornire a amortizorului sau a pompei electrice, care alimentează zona controlată a solului pentru irigare. Circuitul electric al pompei Azovets Când umiditatea crește, rezistența solului dintre electrozi scade, după atingerea celei necesare, tranzistorul V2 se deschide, tranzistorul V4 se închide și releul este dezactivat. Udarea se oprește. Rezistorul variabil R2 stabilește pragul de funcționare a dispozitivului, care în cele din urmă determină umiditatea solului în zona controlată. Tranzistorul V4 este protejat de supratensiuni de polaritate negativă atunci când releul K1 este oprit de dioda V3. „Elecnronique pratique” (Franța), N 1461 Notă. Dispozitivul poate folosi tranzistori KT316G (V1, V2), KT602A (V4) și diode D226 (V3) ....
Pentru schema „Indicator simplu de nivel al semnalului pe IN13”
Pentru un proiectant radioamator Un simplu indicator de semnal pe IN13 Circuitul este destul de vechi, dar destul de simplu și poate fi util pentru cineva ca indicator al semnalului de ieșire ULF. În principiu, poate fi folosit și ca voltmetru liniar prin schimbarea părții de intrare.IN13 este un indicator de descărcare de gaz sub forma unui tub de sticlă de aproximativ 13 cm lungime.Se pot folosi și un tranzistor modern de înaltă tensiune... .
Pentru schema "UNITATEA DE CONTROL POMPĂ"
Electronice de larg consumUNITAT DE CONTROL POMPĂ sistem care este prezentat în Fig. 1, iar designul - în Fig. 2. Utilizarea senzorilor de lamelă are câteva avantaje - nu există un contact electric între lichid și unitatea electronică, ceea ce îi permite să fie utilizat pentru pomparea apei de condens, amestecuri cu uleiuri etc. În plus, utilizarea acestor senzori crește fiabilitatea unității și durabilitatea funcționării acesteia. Puc.1 În modul automat, aparatul funcționează după cum urmează. Când lichidul urcă în rezervor, magnetul permanent inelar 8 (Fig. 2), care este fixat pe tija 6 conectată la plutitorul 9, se apropie de dedesubt de comutatorul lamelă superior 3 (SF2 în diagramă) și îl face să închide. Circuitul VHF Trinistor VS1 se deschide, releul K1 este activat, pornind motorul pompei cu contactele K1.1 și K1.2 și autoblocându-se cu contactele K1.3 (dacă releul nu este în mod clar autoblocant, înfășurarea acestuia trebuie să fie manevrat cu un condensator de oxid cu o capacitate de 10 ... 50 μF) Puc2 Pompa pompează lichid, nivelul acestuia în rezervor scade, apropiindu-se de nivelul inferior setat. Magnetul se apropie de comitetul orășenesc 2 (SF3 conform schemei) al aspectului inferior al lichidului (sonde) B1; - resetarea circuitelor C5-R4; - un divizor de tensiune rezistiv R1-R2 cu un condensator de suprimare a interferențelor C1 - primul timer one-shot pe elementele DD1.1. T160 circuit regulator de curent C2. R3, VD2, VD3; - al doilea timer one-shot - DD1.2, C6, VD6, R8 cu un dispozitiv de declanșare pe elementele VT2, R5; - element logic 2OR - VD4, VD5, R6; - cheie de curent pe un tranzistor cu efect de câmp VT1 cu o sarcină combinată pe elementele HL1, HL2. C4 și sonerie activă A1 cu un generator și emițător încorporate într-o singură carcasă. senzor mare, adică senzor uscat. Când...
Articolul descrie modul în care funcționează controlerul de putere a tiristoarelor, circuitul căruia va fi prezentat mai jos.
În viața de zi cu zi, este foarte des necesară reglarea puterii aparatelor de uz casnic, cum ar fi aragazele electrice, fiarele de lipit, cazanele și elementele de încălzire, în transport - turația motorului etc. Cel mai simplu design de radio amator vine în ajutor - un regulator de putere pe un tiristor. Nu este dificil să asamblați un astfel de dispozitiv, acesta poate deveni primul dispozitiv de casă care va îndeplini funcția de reglare a temperaturii vârfului de lipit al unui radioamator începător. Este de remarcat faptul că stațiile de lipit gata făcute cu control al temperaturii și alte caracteristici frumoase sunt mult mai scumpe decât un simplu fier de lipit. Setul minim de piese vă permite să asamblați un controler de putere a tiristoarelor simplu pentru montare la suprafață.
Pentru informarea dumneavoastră, montarea la suprafață este o metodă de asamblare a componentelor electronice fără a folosi o placă de circuit imprimat și, cu o bună pricepere, vă permite să asamblați rapid dispozitive electronice de complexitate medie.
De asemenea, puteți comanda un regulator cu tiristoare, iar pentru cei care doresc să-și dea seama singuri, o diagramă va fi prezentată mai jos și va fi explicat principiul de funcționare.
Apropo, acesta este un regulator de putere a tiristorului monofazat. Un astfel de dispozitiv poate fi folosit pentru a controla puterea sau numărul de rotații. Cu toate acestea, mai întâi trebuie să înțelegeți, deoarece acest lucru ne va permite să înțelegem ce sarcină este mai bine să folosiți un astfel de regulator.
Cum funcționează un tiristor?
Un tiristor este un dispozitiv semiconductor controlat capabil să conducă curentul într-o singură direcție. Cuvântul „controlat” este folosit dintr-un motiv, deoarece cu ajutorul său, spre deosebire de o diodă, care conduce curentul la un singur pol, puteți alege momentul în care tiristorul începe să conducă curentul. Tiristorul are trei ieșiri:
- Anod.
- Catod.
- electrod de control.
Pentru ca curentul să înceapă să curgă prin tiristor, trebuie îndeplinite următoarele condiții: piesa trebuie să fie într-un circuit alimentat, trebuie aplicat un impuls de scurtă durată electrodului de comandă. Spre deosebire de un tranzistor, controlul unui tiristor nu necesită menținerea unui semnal de control. Nuanțele nu se termină aici: tiristorul poate fi închis numai prin întreruperea curentului din circuit sau prin formarea unei tensiuni inverse anod-catod. Aceasta înseamnă că utilizarea unui tiristor în circuitele de curent continuu este foarte specifică și adesea nerezonabilă, dar în circuitele de curent alternativ, de exemplu, într-un astfel de dispozitiv precum un regulator de putere a tiristorului, circuitul este proiectat în așa fel încât o condiție de închidere să fie furnizate. Fiecare dintre semi-unde va închide tiristorul corespunzător.
Tu, cel mai probabil, nu înțelegi totul? Nu disperați - procesul dispozitivului finit va fi descris în detaliu mai jos.
Domeniul de aplicare al regulatoarelor tiristoare
În ce circuite este eficientă utilizarea unui regulator de putere a tiristoarelor? Circuitul vă permite să reglați perfect puterea dispozitivelor de încălzire, adică să influențați sarcina activă. Când se lucrează cu o sarcină foarte inductivă, tiristoarele pot pur și simplu să nu se închidă, ceea ce poate duce la defectarea regulatorului.
Poate motorul?
Cred că mulți dintre cititori au văzut sau au folosit mașini de găurit, polizoare unghiulare, care sunt numite în mod popular „polizoare” și alte unelte electrice. Poate ați observat că numărul de rotații depinde de adâncimea apăsării butonului de declanșare al dispozitivului. În acest element este încorporat un astfel de regulator de putere a tiristoarelor (a cărui diagramă este prezentată mai jos), cu ajutorul căruia se modifică numărul de rotații.
Notă! Controlerul tiristor nu poate modifica viteza motoarelor asincrone. Astfel, tensiunea este reglată la motoarele colectoare echipate cu un ansamblu perie.
Schema de unul și doi tiristoare
O diagramă tipică pentru asamblarea unui regulator de putere tiristor cu propriile mâini este prezentată în figura de mai jos.
Tensiunea de ieșire a acestui circuit este de la 15 la 215 volți, în cazul utilizării acestor tiristoare instalate pe radiatoare, puterea este de aproximativ 1 kW. Apropo, un comutator cu un întrerupător este realizat conform unei scheme similare.
Dacă nu aveți nevoie de reglarea completă a tensiunii și este suficient să obțineți 110 până la 220 de volți la ieșire, utilizați această diagramă, care arată un regulator de putere cu tiristor cu jumătate de undă.
Cum functioneaza?
Informațiile de mai jos sunt valabile pentru majoritatea circuitelor. Denumirile literelor vor fi luate în conformitate cu primul circuit al regulatorului tiristor
Regulatorul de putere a tiristorului, al cărui principiu de funcționare se bazează pe controlul de fază al valorii tensiunii, modifică și puterea. Acest principiu constă în faptul că, în condiții normale, sarcina este afectată de tensiunea alternativă a rețelei casnice, care se modifică conform unei legi sinusoidale. Mai sus, când se descrie principiul de funcționare al unui tiristor, s-a spus că fiecare tiristor funcționează într-o singură direcție, adică își controlează jumătatea de undă dintr-o sinusoidă. Ce înseamnă?
Dacă, cu ajutorul unui tiristor, sarcina este conectată periodic la un moment strict definit, mărimea tensiunii efective va fi mai mică, deoarece o parte a tensiunii (valoarea efectivă care „cade” pe sarcină) va fi mai mică. decât tensiunea de rețea. Acest fenomen este ilustrat în grafic.
Zona umbrită este zona de stres care s-a dovedit a fi sub sarcină. Litera „a” de pe axa orizontală indică momentul deschiderii tiristorului. Când se termină semiundă pozitivă și începe perioada cu semiundă negativă, unul dintre tiristoare se închide și în același moment se deschide al doilea tiristor.
Să ne dăm seama cum funcționează în mod specific controlerul nostru de putere a tiristoarelor
Schema unu
Să precizăm în prealabil că în locul cuvintelor „pozitiv” și „negativ” se vor folosi „primul” și „al doilea” (semi-undă).
Deci, când prima jumătate de undă începe să acționeze asupra circuitului nostru, capacitățile C1 și C2 încep să se încarce. Rata lor de încărcare este limitată de potențiometrul R5. acest element este variabil, iar cu ajutorul lui se stabilește tensiunea de ieșire. Cand pe condensatorul C1 apare tensiunea necesara deschiderii dinistorului VS3, dinistorul se deschide, prin el trece un curent, cu ajutorul caruia se va deschide tiristorul VS1. Momentul defectării dinistorului este punctul „a” de pe graficul prezentat în secțiunea anterioară a articolului. Când valoarea tensiunii trece prin zero și circuitul se află sub a doua jumătate de undă, tiristorul VS1 se închide și procesul se repetă din nou, numai pentru al doilea dinistor, tiristor și condensator. Rezistoarele R3 și R3 sunt utilizate pentru control, iar R1 și R2 - pentru stabilizarea termică a circuitului.
Principiul de funcționare al celui de-al doilea circuit este similar, dar controlează doar una dintre semi-undele tensiunii alternative. Acum, cunoscând principiul de funcționare și circuitul, puteți asambla sau repara un regulator de putere a tiristoarelor cu propriile mâini.
Utilizarea regulatorului în viața de zi cu zi și în siguranță
Nu se poate spune că acest circuit nu asigură izolare galvanică față de rețea, prin urmare există pericolul de electrocutare. Aceasta înseamnă că nu trebuie să atingeți elementele regulatorului cu mâinile. Trebuie folosită o carcasă izolată. Ar trebui să proiectați designul dispozitivului dvs. astfel încât, dacă este posibil, să îl puteți ascunde într-un dispozitiv reglabil, să găsiți un loc liber în carcasă. Dacă dispozitivul reglabil este staționar, atunci este, în general, logic să-l conectați printr-un comutator cu un variator de lumină. O astfel de soluție protejează parțial împotriva șocurilor electrice, elimină nevoia de a găsi o carcasă potrivită, are un aspect atractiv și este fabricată printr-o metodă industrială.
În diferite dispozitive electronice din circuitele de curent alternativ, trinistorii și triacurile sunt utilizate pe scară largă ca întrerupătoare de alimentare. Acest articol are scopul de a ajuta la alegerea unei scheme de control pentru astfel de dispozitive.
Cel mai simplu mod de a controla tiristoarele este de a furniza un curent continuu electrodului de control al dispozitivului cu valoarea necesară pentru a-l porni (Fig. 1). Cheia SA1 din fig. 1 și în următoarele figuri - acesta este orice element care asigură că circuitul este închis: un tranzistor, o treaptă de ieșire a unui microcircuit, un optocupler etc. Această metodă este simplă și convenabilă, dar are un dezavantaj semnificativ - o putere destul de mare a semnalului de control este necesar. În tabel. 1 prezintă cei mai importanți parametri pentru asigurarea controlului fiabil al unora dintre cele mai comune tiristoare (primele trei poziții sunt ocupate de trinistori, restul de triacuri). La temperatura camerei, pentru a garanta includerea tiristoarelor enumerate, este necesar curentul electrodului de control Iу egal cu 70–160 mA. Prin urmare, la o tensiune de alimentare tipică pentru unitățile de control asamblate pe microcircuite (10–15 V), este necesară o putere constantă de 0,7–2,4 W.
Rețineți că polaritatea tensiunii de control pentru trinistori este pozitivă în raport cu catodul, iar pentru triacuri este fie negativă pentru ambele semicicluri, fie coincide cu polaritatea tensiunii la anod. Se mai poate adăuga că adesea, conform notelor de aplicare, este necesară manevrarea tranziției de control a SCR-urilor de 51 ohmi (R2 în Fig. 1) și nu este necesară manevrație pentru triacuri.
Valoarea reală a curentului electrodului de control, suficientă pentru a porni tiristorul, este de obicei mai mică decât numerele date în tabel. 1, prin urmare, adesea merg să-l reducă în raport cu valorile garantate: pentru trinistori - până la 7–40 mA, pentru triacuri - până la 50–60 mA. O astfel de scădere duce adesea la funcționarea nesigură a dispozitivelor și la necesitatea unei verificări preliminare sau a selecției tiristoarelor. O scădere a curentului de control poate duce, de asemenea, la interferențe radio, deoarece tiristoarele se pornesc la curenți scăzuti ai electrodului de control la o tensiune relativ mare a anodului - câteva zeci de volți, ceea ce duce la supratensiuni de curent prin sarcină și, în consecință, la interferențe puternice. .
Dezavantajul controlului cu curent continuu al tiristoarelor este cuplarea galvanică a sursei de semnal de control și a rețelei. Dacă într-un circuit cu un triac (Fig. 1, b), cu includerea corespunzătoare a firelor de rețea, sursa de semnal de control poate fi conectată la firul neutru, atunci când se utilizează un trinistor (Fig. 1, a), această posibilitate apare numai atunci când puntea redresoare VD1-VD4 este exclusă. Acesta din urmă duce la o alimentare cu tensiune în jumătate de undă a sarcinii și la o scădere de două ori a puterii furnizate acesteia.
În prezent, din cauza consumului mare de energie, pornirea tiristoarelor cu curent continuu cu alimentare fără transformator a nodurilor de pornire (cu rezistor de stingere sau condensator) nu este practic utilizată.
Una dintre opțiunile de reducere a puterii consumate de unitatea de control este utilizarea unui tren continuu de impulsuri cu un ciclu de lucru relativ mare în locul curentului continuu. Deoarece timpul de pornire al trinistorilor tipici este de 10 μs sau mai puțin, este posibil să se aplice impulsuri de aceeași durată electrodului lor de control cu un ciclu de lucru, de exemplu, 5–10–20, care corespunde unei frecvențe de 20. -10-5 kHz. În acest caz, consumul de energie scade și el de 5–10–20 de ori, respectiv.
Cu toate acestea, cu această metodă de control, sunt dezvăluite câteva noi dezavantaje. În primul rând, tiristorul este pornit nu chiar la începutul semiciclului de tensiune de rețea, ci în momente arbitrare de timp, separate de începutul semiciclului de un timp care nu depășește perioada impulsurilor de declanșare. , adică 50–100–200 μs.
În acest timp, tensiunea de la rețea poate crește la aproximativ 5–10–20 V. Acest lucru duce la interferențe cu recepția radio și la o oarecare scădere a tensiunii de ieșire, cu toate acestea, cu greu vizibile.
Mai este o problemă. Dacă, atunci când este pornit la începutul semiciclului, în timpul acțiunii impulsului de declanșare, curentul prin tiristor nu atinge curentul de menținere (Iud, Tabelul 1), tiristorul se va opri după sfârșitul puls. Următorul impuls va porni din nou tiristorul și nu se va opri numai dacă, până la sfârșitul pulsului, curentul prin acesta va fi mai mare decât curentul de menținere. Astfel, curentul prin sarcină va avea mai întâi forma mai multor impulsuri scurte și abia apoi - o formă sinusoidală.
Dacă sarcina are un caracter activ inductiv (de exemplu, un motor electric), curentul prin ea în timpul acțiunii unui impuls scurt de comutare poate să nu aibă timp să atingă valoarea curentului de menținere, chiar și atunci când tensiunea instantanee în rețea este maxim. Tiristorul se va opri după sfârșitul fiecărui impuls. Acest dezavantaj limitează durata impulsurilor de declanșare de jos și poate anula reducerea consumului de energie.
Schemă pentru pornirea unui tiristor și a unui triac cu pornire în impuls
Utilizarea unui pornire prin impuls facilitează izolarea galvanică între nodul de control și rețea, deoarece chiar și un transformator mic cu un raport de transformare apropiat de 1:1 o poate asigura. De obicei este înfășurat pe un inel de ferită cu diametrul de 16-20 mm cu izolație realizată cu grijă între înfășurări. Ar trebui să fie avertizat împotriva utilizării transformatoarelor de impulsuri industriale de dimensiuni mici. Acestea au, în general, o tensiune de izolare scăzută (aproximativ 50-100 V) și pot provoca șoc electric dacă se consideră că circuitul de control este izolat de rețea atunci când se utilizează instrumentul.
Schemă pentru pornirea unui tiristor și a unui triac cu pornire în impuls.
Reducerea puterii necesare pentru controlul impulsurilor și posibilitatea introducerii izolației galvanice fac posibilă utilizarea puterii fără transformator în unitățile de control cu tiristoare.
Pornirea tiristorului printr-o cheie și un rezistor de limitare
Al treilea mod răspândit de a porni tiristoarele este aplicarea unui semnal electrodului de control de la anodul său printr-o cheie și un rezistor de limitare (Fig. 2). Într-un astfel de nod, curentul trece prin comutator timp de câteva microsecunde, în timp ce tiristorul pornește, dacă tensiunea la anod este suficient de mare. Ca chei se folosesc relee electromagnetice cu zgomot redus, tranzistoare bipolare de înaltă tensiune, fotodinistoare sau fototriac (respectiv diagramele din Fig. 2). Modul de pornire a tiristorului este simplu și convenabil, nu este critic pentru prezența unei componente inductive în sarcină, dar are un dezavantaj, care este adesea trecut cu vederea.
Dezavantajul este asociat cu inconsecvența cerințelor pentru rezistența de limitare R1. Pe de o parte, rezistența sa ar trebui să fie cât mai mică posibil, astfel încât tiristorul să pornească cât mai aproape posibil de începutul semiciclului de tensiune de rețea. Pe de altă parte, la prima deschidere a cheii, dacă aceasta nu este sincronizată cu momentul în care tensiunea rețelei trece prin zero, tensiunea la rezistorul R1 poate atinge tensiunea de vârf a rețelei, adică 310–350 V. Impulsul de curent prin acest rezistor nu trebuie să depășească valorile permise pentru cheia și tranziția de control a tiristorului. În tabel. 2 prezintă câțiva parametri ai fototiristoarelor domestice cele mai frecvent utilizate (dispozitive din seria AOU103 / 3OU103 și AOU115 - fotodinistoare, AOU - fotosimistoare). Pe baza valorilor curentului maxim admisibil de control al impulsului (Tabelul 1) și curentului maxim de impuls prin cheie (Tabelul 2), este posibil să se determine rezistența minimă admisă a rezistenței de limitare pentru fiecare pereche specifică de dispozitive. De exemplu, pentru o pereche de KU208G (Iy, pe max = 1 A) și AOU160A (Imax, imp = 2 A), puteți alege R1 = 330 Ohm. Dacă curentul electrodului de control, la care triacul pornește, corespunde valorii sale maxime de 160 mA, triacul se va porni când tensiunea anodului este de 0,16 330 = 53 V.
Ca și în cazul furnizării de impulsuri de control cu un ciclu de lucru relativ mare, acest lucru duce la interferențe și la o oarecare scădere a tensiunii de ieșire. Deoarece sensibilitatea reală a tiristoarelor la electrodul de control este de obicei mai bună, întârzierea de deschidere a tiristoarelor față de începutul semiciclului este mai mică decât valoarea limită calculată mai sus.
Rezistența rezistorului de limitare R1 poate fi redusă cu valoarea rezistenței de sarcină, deoarece în momentul pornirii sunt conectate în serie.
În plus, dacă sarcina este garantată a fi inductiv-rezistivă, rezistența rezistenței specificate poate fi redusă și mai mult. Cu toate acestea, dacă sarcina sunt lămpi cu incandescență, trebuie amintit că rezistența lor la rece este de aproximativ zece ori mai mică decât cea de lucru.
De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că curentul de comutare al triacurilor are o valoare diferită pentru semi-undele pozitive și negative ale tensiunii de rețea. Prin urmare, în tensiunea de ieșire poate apărea o componentă DC mică.
Dintre fotodinistoarele din seria AOU103 / 3OU103, doar 3OU103G este potrivit pentru controlul tiristoarelor într-o rețea de 220 V în ceea ce privește tensiunea maximă admisă, cu toate acestea, s-a verificat în mod repetat că atât AOU103B, cât și AOU103V sunt potrivite pentru funcționarea în acest mod.
Diferența dintre dispozitivele cu indici B și C este că alimentarea cu tensiune inversă a polarității la AOU103B nu este permisă. În mod similar, diferența dintre AOU115G și AOU115D: dispozitivele cu indicele D permit furnizarea de tensiune inversă cu indicele G - nr.
O reducere semnificativă a puterii consumate de circuitele de control poate fi realizată prin pornirea curentului electrodului de control în momentul pornirii tiristorului. Două variante de scheme ale nodurilor de control care asigură un astfel de mod sunt prezentate în Fig. 3.
Includerea unui trinistor în circuitul din fig. 3, dar apare în momentul închiderii contactelor cheii SA1. După pornirea trinistorului, elementul DD1.1 se oprește, iar curentul electrodului de control se oprește, ceea ce economisește semnificativ consumul în circuitul de control. Dacă tensiunea de pe trinistor în momentul în care SA1 este pornit este mai mică decât pragul de comutare DD1.1, trinistorul nu se va porni până când tensiunea de pe el nu atinge acest prag, adică devine puțin mai mult de jumătate din tensiunea de alimentare a microcircuitul. Puteți ajusta tensiunea de prag selectând rezistența brațului inferior al rezistenței divizorului R6. Rezistorul R2 oferă un nivel logic scăzut la intrarea 1 a elementului DD1.1 la închiderea trinistorului VS1 și a punții de diode VD2.
Pentru o includere similară a triacului, este necesară o unitate de control bipolară pentru elementul de coincidență DD1.1 (Fig. 3, b). Acest nod este asamblat pe tranzistoarele VT1, VT2 și rezistențele R2-R4. Tranzistorul VT1 este pornit conform unui circuit de bază comun, iar tensiunea colectorului său devine mai mică decât pragul de comutare al elementului DD1.1 în valoare absolută, atunci când tensiunea la anodul triacului VS1 este pozitivă în raport cu catodul și o depășește cu aproximativ 7 V. În mod similar, tranzistorul VT2 intră în saturație atunci când tensiunea negativă la anod devine mai mare de –6 V în valoare absolută.
Un astfel de nod pentru evidențierea momentului în care tensiunea trece prin zero este utilizat pe scară largă în diferite dezvoltări. Pentru toată atractivitatea aparentă, nodurile realizate conform schemelor prezentate în Fig. 3 și altele similare, au un dezavantaj semnificativ: dacă dintr-un motiv oarecare tiristorul nu pornește, curentul prin electrodul său de control va merge la nesfârșit. Prin urmare, este necesar să se ia măsuri speciale pentru limitarea duratei impulsului sau calcularea sursei de alimentare pentru curentul complet, adică pentru aceeași putere ca și pentru nodurile conform circuitului din fig. 1.
Cele mai economice scheme de control folosesc formarea unui singur impuls de pornire în apropierea trecerii cu zero a tensiunii rețelei. Două scheme simple ale unor astfel de modele sunt prezentate în fig. 4 și diagramele de timp ale lucrării lor - în fig. 5 (a și, respectiv, b). Dezavantajul, însă, complet nesemnificativ în majoritatea cazurilor, este că prima pornire are loc nu chiar la începutul semiciclului de tensiune de rețea, ci chiar la sfârșitul celui în care cheia SA1 a fost închisă.
Durata dublă a impulsului de comutare 2T0 este determinată de pragul de comutare al elementului OR NOT, ținând cont de divizorul R2R3 (Fig. 4, a) sau de pragul de formare pe VT1, VT2 (Fig. 4, b) , și se calculează prin formula
13.jpg (613 octeți)
Rata de modificare a tensiunii de rețea la trecerea prin zero
14.jpg (926 de octeți)
iar la Uthr = 50 V, durata dublă va fi 2T0 = 1 ms. Ciclul de funcționare al impulsurilor este de 10, iar consumul mediu de curent este de 10 ori mai mic decât valoarea amplitudinii necesară pentru pornirea fiabilă a tiristorului.
Durata minimă a impulsului de comutare este determinată de faptul că acesta trebuie să se termine nu mai devreme de când curentul prin sarcini ajunge la curentul de menținere a tiristorului. De exemplu, dacă sarcina are o putere de 200 W (Rn = 2202/200 = 242 Ohm), iar curentul de menținere al triacului KU208 este de 150 mA, atunci acest curent este realizat la o tensiune instantanee în rețea de 242 0 , 15 = 36 V, adică la o rată de trecere de 100 V/ms, sfârșitul impulsului de declanșare nu trebuie să fie mai devreme de 360 µs din momentul în care tensiunea trece prin zero. Este posibil să se reducă consumul de energie de aproximativ zece ori mai mult prin alimentarea cu elemente SAU - NU la a treia intrare a circuitelor din Fig. 4 dintr-o succesiune continuă de impulsuri (indicată prin linii întrerupte), așa cum este menționat la începutul articolului în raport cu nodurile conform diagramelor din fig. 1. În acest caz, apar aceleași dezavantaje ca și la furnizarea continuă de impulsuri la electrodul de control.
Pentru a reduce pierderile de putere, este posibil să se formeze în noduri conform diagramelor din Fig. 4 impuls, diferențiază-l și folosește marginea de fugă diferențiată ca declanșator pentru tiristor (Fig. 6). Parametrii acestui impuls de declanșare Ti ar trebui aleși după cum urmează. Ar trebui să înceapă cât mai curând posibil după ce tensiunea de rețea trece prin zero, astfel încât creșterea curentului prin sarcină în momentul pornirii la începutul fiecărui semiciclu să fie minimă, iar interferențele și pierderile de putere să fie minime. Aici, lățimea impulsului generat în momentul trecerii tensiunii de rețea prin zero este limitată de jos doar de timpul de reîncărcare a circuitului de diferențiere C1R7 și poate fi destul de mică, dar finită. Impulsul ar trebui să se termine, ca și pentru opțiunea anterioară, nu mai devreme decât atunci când curentul prin sarcină atinge curentul de menținere a tiristorului.
Când nodurile funcționează conform schemelor din Fig. 7 și 8, aplicarea unui impuls de pornire electrodului de comandă redresează caracteristica de ieșire a tiristorului în momentul în care tensiunea de rețea trece prin zero și, cu o durată a impulsului selectată corect, menține tiristorul în starea de pornire până la curentul de menținere. este atins, chiar și în prezența unei mici componente inductive a sarcinii. Sursa de alimentare a unor astfel de noduri poate fi asamblată conform unui circuit fără transformator cu o rezistență de stingere sau, chiar mai bine, un condensator. O astfel de includere a tiristoarelor nu interferează cu recepția radio și poate fi recomandată pentru toate cazurile de control al sarcinilor cu o componentă inductivă mică.
Dacă sarcina are un caracter inductiv pronunțat, putem recomanda circuitele de control prezentate în Fig. 2. Pentru a reduce interferența radio, este necesar să includeți filtre de suprimare a zgomotului în firele de rețea, iar dacă firele de la regulator la sarcină sunt de o lungime vizibilă, atunci și aceste fire.
Mai sus, au fost luate în considerare opțiunile pentru controlul tiristoarelor atunci când sunt folosite ca chei. În cazul controlului fază-impuls al puterii de sarcină, este posibil să se utilizeze soluțiile de circuit descrise mai sus pentru formarea impulsurilor în momentele în care tensiunea rețelei trece prin zero pentru a porni nodul de setare a timpului pentru pornirea tiristorului. Rețineți că un astfel de nod ar trebui să ofere o întârziere stabilă de pornire a tiristorului, care nu depinde de tensiunea și temperatura rețelei, iar durata impulsului generat ar trebui să asigure atingerea curentului de menținere indiferent de momentul în care sarcina este pornită în un semiciclu.
♦ Se știe că curentul electric în rețeaua gospodărească și industrială variază după o lege sinusoidală. Forma frecvenței curentului electric alternativ 50 hertzi, prezentat pe poza 1 a).
Pentru o perioadă, ciclu, tensiunea își schimbă valoarea: 0 → (+Umax) → 0 → (-Umax) → 0
.
Dacă ne imaginăm cel mai simplu generator de curent alternativ (Fig. 1b) cu o pereche de poli, unde primirea unui curent alternativ sinusoidal determină rotația cadrului rotorului într-o singură rotație, apoi fiecare poziție a rotorului la un anumit moment al perioadei corespunde unei anumite cantități de tensiune de ieșire.
Sau, fiecare valoare a tensiunii sinusoidale pentru o perioadă corespunde unui anumit unghi α rotirea cadrului. Unghiul de fază α , acesta este unghiul care determină valoarea unei mărimi care se schimbă periodic la un moment dat.
În momentul unghiului de fază:
- α = 0° Voltaj U=0;
- α = 90° Voltaj U = +Umax;
- α=180° Voltaj U=0;
- α = 270° Voltaj U = - Umax;
- α = 360° Voltaj U = 0.
♦ Reglarea tensiunii cu un tiristor în circuitele AC utilizează doar aceste caracteristici ale unui curent alternativ sinusoidal.
După cum sa menționat mai devreme în articolul „”: un tiristor este un dispozitiv semiconductor care funcționează conform legii unei supape electrice controlate. Are două stări stabile. Poate fi conductiv în anumite condiții (deschis)și starea neconductivă (închis).
♦ Tiristorul are un catod, un anod și un electrod de control. Folosind electrodul de control, puteți modifica starea electrică a tiristorului, adică modificați parametrii electrici ai supapei.
Un tiristor poate trece curentul electric doar într-o singură direcție - de la anod la catod (triacul trece curent în ambele sensuri).
Prin urmare, pentru funcționarea tiristorului, curentul alternativ trebuie convertit (redresat folosind o punte de diode) într-o tensiune pulsatorie de polaritate pozitivă cu o trecere a tensiunii cu zero, ca în Fig 2.
♦ Modalitatea de a controla tiristorul este de a vă asigura că la momentul respectiv t(în timpul semiciclului Ne) prin tranziție Ue - K, a trecut curentul de comutare Ion tiristor.
Din acest moment, curentul catod-anod principal trece prin tiristor, până la următoarea tranziție de jumătate de ciclu prin zero, când tiristorul se închide.
Curent de pornire Ion tiristorul poate fi obținut în diferite moduri.
1. Datorită curentului care trece prin: + U - R1 - R2 - Ue - K - -U (în diagramă, Fig. 3)
.
2. Dintr-un nod separat pentru formarea impulsurilor de control și alimentarea acestora între electrodul de control și catod.
♦ În primul caz, curentul de poartă trece prin joncțiune Ue - K, crește treptat (crește cu tensiunea Ne) până când atinge valoarea Ion. Se va deschide tiristorul.
metoda fazelor.
♦ În al doilea caz, generat într-un dispozitiv special, se aplică tranziției un impuls scurt la momentul potrivit Ue - K, din care se deschide tiristorul.
Acest tip de control tiristor se numește metoda puls-fază
.
În ambele cazuri, curentul care controlează pornirea tiristorului trebuie să fie sincronizat cu începutul trecerii tensiunii de rețea Uc la zero.
Acțiunea electrodului de control se reduce la controlul momentului de pornire a tiristorului.
Metoda fază de control a tiristoarelor.
♦ Să încercăm un exemplu simplu de dimmer cu tiristor (diagrama de pe fig.3) pentru a demonta caracteristicile de funcționare a tiristorului în circuitul de curent alternativ.
După puntea redresorului, tensiunea este o tensiune pulsatorie, schimbându-se sub forma:
0 → (+Umax) → 0 → (+Umax) → 0, ca în Fig. 2
♦ Pornirea controlului tiristorului este după cum urmează.
Cu creșterea tensiunii de rețea Ne, din momentul în care tensiunea trece prin zero, în circuitul electrodului de control apare un curent de control Iup de-a lungul lanțului:
+ U - R1 - R2 - Ue - K - -U.
Odată cu creșterea tensiunii Ne creşte şi curentul de control Iup(electrod de control - catod).
Când curentul electrodului de control atinge valoarea Ion, tiristorul pornește (se deschide) și închide punctele +U și -U pe diagramă.
Căderea de tensiune pe un tiristor deschis (anod - catod) este 1,5 – 2,0
volt. Curentul de poartă va scădea aproape la zero, iar tiristorul va rămâne conductiv până la tensiune Ne rețeaua nu va scădea la zero.
Odată cu acțiunea unui nou semiciclu al tensiunii de rețea, totul se va repeta de la început.
♦ În circuit circulă doar curentul de sarcină, adică curentul prin becul L1 de-a lungul circuitului:
Us - siguranta - punte de diode - anod - catod tiristor - punte de diode - bec L1 - Us.
Becul va lua foc cu fiecare semiciclu al tensiunii de rețea și se stinge când tensiunea trece prin zero.
Să facem un mic calcul pentru un exemplu fig.3. Folosim datele elementelor ca în diagramă.
Conform manualului pentru tiristor KU202N făcând curent Ion = 100 mA. În realitate, este mult mai mic și este 10 - 20 mA, in functie de instanta.
Luați de exemplu Ion = 10 mA
.
Controlul momentului de pornire (reglarea luminozității) are loc prin modificarea valorii rezistenței variabile a rezistenței R1. Pentru diferite valori ale rezistenței R1, vor exista tensiuni diferite de defalcare ale tiristorului. În acest caz, momentul pornirii tiristorului va varia în:
1. R1 = 0, R2 = 2,0 Com. Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (0 + 2 \u003d 20 volți.
2. R1 = 14,0 kΩ, R2 = 2,0 kΩ Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (13 + 2) \u003d 150 volți.
3. R1 = 19,0 Kom, R2 = 2,0 Kom. Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (18 + 2) \u003d 200 volți.
4. R1 = 29,0 Kom, R2 = 2,0 Kom. Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (28 + 2) \u003d 300 volți.
5. R1 = 30,0 Kom, R2 = 2,0 Kom. Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (308 + 2) \u003d 310 volți.
Unghiul de fază α
variază de la a = 10, până la a = 90 grade.
Un exemplu de rezultat al acestor calcule este prezentat în orez. 4.
♦ Partea umbrită a sinusoidei corespunde puterii disipate la sarcină.
Controlul puterii prin metoda fază, posibil numai într-un interval restrâns de unghi de control de la a = 10° la a = 90°.
Adică înăuntru de la 90% la 50% puterea furnizată sarcinii.
Începutul reglării din unghiul de fază a = 10 grade se explică prin faptul că la momentul de timp t=0 – t=1, curentul din circuitul electrodului de control nu a atins încă valoarea Ion(Uc nu a ajuns la 20 volți).
Toate aceste condiții sunt fezabile dacă nu există un condensator în circuit CU.
Daca pui un condensator CU(în diagrama din Fig. 2), domeniul de reglare a tensiunii (unghiul de fază) se va deplasa la dreapta ca fig.5.
Acest lucru se datorează faptului că la început (t=0 – t=1), tot curentul merge la încărcarea condensatorului CU, tensiunea dintre Ue și K a tiristorului este zero și nu se poate porni.
De îndată ce condensatorul este încărcat, curentul va trece prin electrodul de control - catodul, tiristorul se va porni.
Unghiul de reglare depinde de capacitatea condensatorului și se schimbă aproximativ de la a = 30 la a = 120 grade (cu capacitatea condensatorului 50uF).
Puterea de sarcină va varia aproximativ de la 80% la 30%.
Desigur, toate calculele de mai sus sunt foarte aproximative, dar raționamentul general este corect.
Toate diagramele de tensiune de mai sus, în valori de timp diferite, au fost clar vizibile pe ecranul osciloscopului.
Cine are un osciloscop, puteți vedea singur