Triac ad alta potenza. Scopriamo come funziona in modo specifico il nostro controller di potenza a tiristori

A causa del problema dell'elettricità, le persone acquistano sempre più regolatori di potenza. Non è un segreto che cali improvvisi, oltre a tensioni eccessivamente basse o alte, influiscano negativamente sugli elettrodomestici. Al fine di prevenire danni alla proprietà, è necessario utilizzare un regolatore di tensione che protegga i dispositivi elettronici da cortocircuiti e vari fattori negativi.

Tipi di regolatori

Al giorno d'oggi, sul mercato è possibile vedere un numero enorme di diversi regolatori per tutta la casa, oltre a singoli elettrodomestici a bassa potenza. Ci sono regolatori di tensione a transistor, tiristori, meccanici (la regolazione della tensione viene eseguita utilizzando un cursore meccanico con un'asta di grafite all'estremità). Ma il più comune è il regolatore di tensione triac. La base di questo dispositivo sono i triac, che consentono di reagire bruscamente agli sbalzi di tensione e di appianarli.

Il triac è un elemento che contiene cinque giunzioni p-n. Questo elemento radio ha la capacità di far passare la corrente sia nella direzione in avanti che nella direzione opposta.

Questi componenti possono essere osservati in vari elettrodomestici che vanno dagli asciugacapelli e lampade da tavolo ai saldatori, dove è necessaria una regolazione regolare.

Il principio di funzionamento del triac è abbastanza semplice. Questa è una specie di chiave elettronica che chiude le porte o le apre a una determinata frequenza. Quando si apre la giunzione P-N del triac, perde una piccola parte della semionda e il consumatore riceve solo una parte della potenza nominale. Cioè, più si apre la giunzione PN, più potenza riceve il consumatore.

I vantaggi di questo elemento includono:

In connessione con i vantaggi di cui sopra, vengono utilizzati abbastanza spesso triac e regolatori basati su di essi.

Questo circuito è abbastanza facile da montare e non richiede molte parti. Tale regolatore può essere utilizzato per regolare non solo la temperatura del saldatore, ma anche le tradizionali lampade a incandescenza e LED. A questo circuito possono essere collegati vari trapani, smerigliatrici, aspirapolvere, smerigliatrici, che inizialmente non avevano un controllo regolare della velocità.

Ecco un tale regolatore di tensione 220v con le tue mani può essere assemblato dalle seguenti parti:

• R1 - resistore 20 kOhm, potenza 0,25 watt.
• R2 - resistenza variabile 400-500 kOhm.
• R3 - 3 kOhm, 0,25 W.
• R4-300 Ohm, 0,5 W.
• C1 C2 - condensatori non polari 0,05 Mkf.
• C3 - 0,1 uF, 400 V
• DB3 - cena.
• BT139−600 - il triac deve essere selezionato in base al carico che verrà collegato. Un dispositivo assemblato secondo questo schema può regolare una corrente di 18A.
• È desiderabile applicare un radiatore al triac, poiché l'elemento è piuttosto caldo.

Il circuito è stato testato e funziona in modo abbastanza stabile con diversi tipi di carico..

Esiste un altro schema per un regolatore di potenza universale.

All'ingresso del circuito viene fornita una tensione alternata di 220 V e all'uscita sono già forniti 220 V CC. Questo schema ha già maggiori dettagli nel suo arsenale, rispettivamente, e la complessità dell'assemblaggio aumenta. È possibile collegare qualsiasi utenza (corrente continua) all'uscita del circuito. Nella maggior parte delle case e degli appartamenti, le persone cercano di installare lampade a risparmio energetico. Non tutti i regolatori faranno fronte alla regolazione regolare di una tale lampada, ad esempio, non è desiderabile utilizzare un regolatore a tiristori. Questo schema ti consente di collegare liberamente queste lampade e renderle una specie di luce notturna.

La particolarità del circuito è che quando le lampade sono al minimo accese, tutti gli elettrodomestici devono essere scollegati dalla rete. Successivamente, il compensatore funzionerà nel contatore e il disco si fermerà lentamente e la luce continuerà a bruciare. Questa è un'opportunità per assemblare un regolatore di potenza triac con le tue mani. Le valutazioni delle parti necessarie per il montaggio possono essere viste nel diagramma.

Un altro divertente schema che permette di collegare un carico fino a 5A e una potenza fino a 1000W.

Il regolatore è assemblato sulla base del triac BT06−600. Il principio di funzionamento di questo circuito è aprire la transizione del triac. Più l'elemento è aperto, maggiore è la potenza fornita al carico. E inoltre nel circuito è presente un led che ti farà sapere se il dispositivo funziona o meno. L'elenco delle parti che saranno necessarie per assemblare il dispositivo:

• R1 è un resistore da 3,9 kΩ e R2 è un partitore di tensione da 500 kΩ che serve per caricare il condensatore C1.
• condensatore C1 - 0,22 uF.
• dinistor D1 - 1N4148.
• Il LED D2, serve ad indicare il funzionamento del dispositivo.
• dinistor D3 - DB4 U1 - BT06-600.
• morsetti per il collegamento dei carichi P1, P2.
• resistenza R3 - 22 kOhm e una potenza di 2 watt
• il condensatore C2 - 0,22uF è progettato per una tensione di almeno 400 V.

Triac e tiristori sono usati con successo come starter. A volte è necessario avviare elementi riscaldanti molto potenti, controllare l'accensione di potenti apparecchiature di saldatura, dove la forza della corrente raggiunge 300–400 A. L'accensione e lo spegnimento meccanico mediante contattori è inferiore a un avviatore triac a causa della rapida usura del contattori, inoltre, durante la commutazione meccanica si verifica un arco che ha anche effetti dannosi sui contattori. Pertanto, sarebbe consigliabile utilizzare triac per questi scopi. Ecco uno dei diagrammi.

Tutti i valori nominali e l'elenco dei componenti sono mostrati in Fig. 4. Il vantaggio di questo circuito è il completo isolamento galvanico dalla rete, che garantirà la sicurezza in caso di danneggiamento.

Spesso in azienda è necessario eseguire lavori di saldatura. Se esiste una saldatrice inverter pronta, la saldatura non presenta particolari difficoltà, poiché la macchina ha una regolazione della corrente. La maggior parte delle persone non ha una saldatrice del genere e deve utilizzare una saldatrice a trasformatore convenzionale, in cui la corrente viene regolata modificando la resistenza, il che è piuttosto scomodo.

Coloro che hanno provato a utilizzare un triac come regolatore saranno delusi. Non regolerà il potere. Ciò è dovuto allo sfasamento, motivo per cui la chiave a semiconduttore non ha il tempo di passare alla modalità "aperto" durante un breve impulso.

Ma c'è una via d'uscita da questa situazione. È necessario applicare lo stesso tipo di impulso all'elettrodo di controllo o applicare un segnale costante all'RE (elettrodo di controllo) fino a quando non c'è un passaggio per lo zero. Il circuito del controller si presenta così:

Naturalmente, il circuito è piuttosto complicato da assemblare, ma questa opzione risolverà tutti i problemi di regolazione. Ora non sarà necessario utilizzare una resistenza ingombrante e, inoltre, una regolazione molto regolare non funzionerà. Nel caso di un triac, è possibile una regolazione abbastanza regolare.

Se ci sono cadute di tensione costanti, nonché sotto o sovratensione, si consiglia di acquistare un regolatore triac o, se possibile, realizzare un regolatore con le proprie mani. Il regolatore proteggerà gli elettrodomestici, oltre a prevenirne il danneggiamento.

Il regolatore di potenza triac è progettato per regolare la potenza dei dispositivi di riscaldamento e illuminazione la cui potenza non supera i 1000 watt.

Specifiche:
Tensione di lavoro; 160-300 V
Intervallo di regolazione della potenza 10-90%
Corrente di carico: fino a 5 A

Il dispositivo è costituito da un triac e una catena di distribuzione. Il principio della regolazione della potenza consiste nel modificare la durata dello stato aperto del triac (Figura 1). Più tempo il triac è aperto, più potenza viene data al carico. E poiché il triac si spegne nel momento in cui la corrente che scorre attraverso il triac è zero, imposteremo la durata dell'apertura del triac entro metà del periodo. All'inizio del semiciclo positivo, il triac viene chiuso. All'aumentare della tensione di rete, il condensatore C1 viene caricato attraverso il divisore R1, R2. La carica del condensatore continua fino a quando la tensione ai suoi capi raggiunge la soglia di "guasto" del dinistor (circa 32 V). Il dinistor chiuderà il circuito Dl, Cl, D3 e aprirà il triac U1. Il triac rimane aperto fino alla fine del mezzo ciclo. Il tempo di carica del condensatore è impostato dai parametri della catena R1, R2, C1. Con il resistore R2, impostiamo il tempo di carica del condensatore e, di conseguenza, il momento di apertura del dinistor e del triac. Quelli. Questa resistenza controlla la potenza. Sotto l'azione di una semionda negativa, il principio di funzionamento è simile. La spia LED indica la modalità di funzionamento del controller di alimentazione.

Elementi radio usati:
R1 - 3.9...10K
R2-500K
C1 - 0,22uF
D1-1N4148
D2 - LED
D3-DB4
U1-BT06-600
Morsettiere P1,P2
R3 - 22K 2W
C2 - 0,22uF 400V

Non è richiesta una configurazione correttamente assemblata.
Quando si utilizza un carico con una potenza superiore a 300 W, il triac deve essere installato su un radiatore con una superficie di almeno 20 cm 2
Sulla resistenza variabile deve essere installata una maniglia in materiale coibentato.

Quando il circuito è integrato con due soli elementi (contrassegnati in rosso sullo schema), diventa possibile controllare il carico induttivo. Quelli. è possibile collegare un trasformatore all'uscita del controller di potenza triac.

ATTENZIONE! Il dispositivo non è isolato galvanicamente dalla rete! È vietato toccare gli elementi del circuito incluso!

L'articolo descrive come funziona il controller di potenza a tiristori, il cui circuito verrà presentato di seguito.

Nella vita di tutti i giorni, molto spesso è necessario regolare la potenza degli elettrodomestici, come stufe elettriche, saldatori, caldaie ed elementi riscaldanti, nei trasporti - regime del motore, ecc. Il più semplice progetto di radioamatore viene in soccorso: un regolatore di potenza su un tiristore. Non è difficile assemblare un dispositivo del genere, può diventare il primo dispositivo fatto in casa che svolgerà la funzione di regolare la temperatura della punta di saldatura di un radioamatore alle prime armi. Vale la pena notare che le stazioni di saldatura già pronte con controllo della temperatura e altre caratteristiche interessanti sono molto più costose di un semplice saldatore. Il set minimo di parti consente di assemblare un semplice controller di potenza a tiristori per il montaggio su superficie.

Per tua informazione, il montaggio su superficie è un metodo per assemblare componenti elettronici senza l'uso di un circuito stampato e, con una buona abilità, ti consente di assemblare rapidamente dispositivi elettronici di media complessità.

Puoi anche ordinare un regolatore a tiristori e, per coloro che vogliono capirlo da soli, di seguito verrà presentato uno schema e verrà spiegato il principio di funzionamento.

A proposito, questo è un regolatore di potenza a tiristore monofase. Tale dispositivo può essere utilizzato per controllare la potenza o il numero di giri. Tuttavia, prima devi capire il principio di funzionamento del tiristore, perché questo ci permetterà di capire quale carico è meglio usare un tale regolatore.

Come funziona un tiristore?

Un tiristore è un dispositivo a semiconduttore controllato in grado di condurre corrente in una direzione. La parola "controllato" è usata per un motivo, perché con il suo aiuto, a differenza di un diodo, che conduce anche corrente a un solo polo, puoi scegliere il momento in cui il tiristore inizia a condurre corrente. Il tiristore ha tre uscite:

• Anodo.
• catodo.
• elettrodo di controllo.

Affinché la corrente inizi a fluire attraverso il tiristore, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni: la parte deve trovarsi in un circuito eccitato, un impulso a breve termine deve essere applicato all'elettrodo di controllo. A differenza di un transistor, il controllo di un tiristore non richiede il mantenimento di un segnale di controllo. Le sfumature non finiscono qui: il tiristore può essere chiuso solo interrompendo la corrente nel circuito o formando una tensione inversa anodo-catodo. Ciò significa che l'uso di un tiristore nei circuiti CC è molto specifico e spesso irragionevole, ma nei circuiti CA, ad esempio, in un dispositivo come un regolatore di potenza a tiristori, il circuito è progettato in modo tale che una condizione per la chiusura sia fornito. Ciascuna delle semionde chiuderà il tiristore corrispondente.

Tu, molto probabilmente, non capisci tutto? Non disperare: il processo del dispositivo finito sarà descritto in dettaglio di seguito.

Ambito dei regolatori a tiristori

In quali circuiti è efficace utilizzare un regolatore di potenza a tiristori? Il circuito consente di regolare perfettamente la potenza dei dispositivi di riscaldamento, ovvero di influenzare il carico attivo. Quando si lavora con un carico altamente induttivo, i tiristori potrebbero semplicemente non chiudersi, il che può portare al guasto del regolatore.

Il motore può?

Penso che molti dei lettori abbiano visto o utilizzato trapani, smerigliatrici angolari, che sono comunemente chiamate "smerigliatrici" e altri utensili elettrici. Potresti aver notato che il numero di giri dipende dalla profondità di pressione del pulsante di attivazione del dispositivo. È in questo elemento che è integrato un tale regolatore di potenza a tiristori (il cui diagramma è mostrato di seguito), con l'aiuto del quale viene modificato il numero di giri.

Nota! Il controller a tiristori non può modificare la velocità dei motori asincroni. Pertanto, la tensione è regolata sui motori del collettore dotati di un gruppo spazzole.

Schema di uno e due tiristori

Un diagramma tipico per l'assemblaggio di un regolatore di potenza a tiristori con le proprie mani è mostrato nella figura seguente.

La tensione di uscita di questo circuito è da 15 a 215 volt, nel caso di utilizzo di questi tiristori installati su dissipatori di calore, la potenza è di circa 1 kW. A proposito, un interruttore con un dimmer viene realizzato secondo uno schema simile.

Se non è necessaria la regolazione della piena tensione ed è sufficiente ottenere da 110 a 220 volt in uscita, utilizzare questo circuito, che mostra un regolatore di potenza a tiristore a semionda.

Come funziona?

Le informazioni seguenti sono valide per la maggior parte dei circuiti. Le designazioni delle lettere verranno prese in base al primo circuito del regolatore a tiristori

Anche il regolatore di potenza a tiristori, il cui principio di funzionamento si basa sul controllo di fase del valore di tensione, cambia la potenza. Questo principio sta nel fatto che in condizioni normali il carico è influenzato dalla tensione alternata della rete domestica, che varia secondo una legge sinusoidale. Sopra, nella descrizione, si diceva che ogni tiristore funziona in una direzione, cioè controlla la sua semionda da una sinusoide. Cosa significa?

Se, con l'aiuto di un tiristore, il carico viene periodicamente collegato in un momento strettamente definito, l'entità della tensione effettiva sarà inferiore, poiché parte della tensione (il valore effettivo che "cade" sul carico) sarà inferiore rispetto alla tensione di rete. Questo fenomeno è illustrato nel grafico.

L'area ombreggiata è l'area di stress che si è rivelata sotto carico. La lettera "a" sull'asse orizzontale indica il momento di apertura del tiristore. Quando la semionda positiva finisce e inizia il periodo con la semionda negativa, uno dei tiristori si chiude e contemporaneamente si apre il secondo tiristore.

Scopriamo come funziona in modo specifico il nostro controller di potenza a tiristori

Schema uno

Precisiamo in anticipo che al posto delle parole "positivo" e "negativo" verranno utilizzati "prima" e "seconda" (semionda).

Quindi, quando la prima semionda inizia ad agire sul nostro circuito, le capacità C1 e C2 iniziano a caricarsi. La loro velocità di carica è limitata dal potenziometro R5. questo elemento è variabile e con il suo aiuto viene impostata la tensione di uscita. Quando la tensione necessaria per aprire il dinistor VS3 appare sul condensatore C1, il dinistor si apre, una corrente scorre attraverso di esso, con l'aiuto del quale verrà aperto il tiristore VS1. Il momento di rottura del dinistor è il punto "a" del grafico presentato nella sezione precedente dell'articolo. Quando il valore della tensione passa per zero e il circuito è sotto la seconda semionda, il tiristore VS1 si chiude e il processo si ripete di nuovo, solo per il secondo dinistor, tiristore e condensatore. I resistori R3 e R3 sono utilizzati per il controllo e R1 e R2 - per la stabilizzazione termica del circuito.

Il principio di funzionamento del secondo circuito è simile, ma controlla solo una delle semionde della tensione alternata. Ora, conoscendo il principio di funzionamento e il circuito, puoi assemblare o riparare un regolatore di potenza a tiristori con le tue mani.

L'uso del regolatore nella vita quotidiana e nella sicurezza

Non si può dire che questo circuito non fornisca isolamento galvanico dalla rete, quindi esiste il pericolo di scosse elettriche. Ciò significa che non dovresti toccare gli elementi del regolatore con le mani. È necessario utilizzare un alloggiamento isolato. Dovresti progettare il design del tuo dispositivo in modo che, se possibile, puoi nasconderlo in un dispositivo regolabile, trovare un posto libero nella custodia. Se il dispositivo regolabile è fermo, in genere ha senso collegarlo tramite un interruttore con un regolatore di luminosità. Tale soluzione protegge parzialmente dalle scosse elettriche, elimina la necessità di trovare una custodia adatta, ha un aspetto attraente ed è prodotta con un metodo industriale.

Oggi vi parlerò di uno schema molto utile che tornerà utile sia in laboratorio che in fattoria. Il dispositivo che verrà discusso è chiamato regolatore di potenza triac. Il regolatore può essere utilizzato per regolare senza problemi la luminosità dell'illuminazione, la temperatura del saldatore, la velocità del motore elettrico (corrente alternata). La mia versione dell'uso del regolatore è più interessante, regolo dolcemente la temperatura di riscaldamento di un elemento riscaldante con una potenza di 1 kW in un alambicco al chiaro di luna. Sì, sì, sto facendo questa nobile causa.

Il circuito ha un minimo di elementi e si avvia immediatamente. La potenza del carico per il controller del triac è determinata dalla corrente del triac. Il triac BTA12-600 è progettato per una corrente di 12 ampere e una tensione di 600 volt. Il triac va selezionato con un margine corrente, io ho scelto un margine doppio. Ad esempio, un triac BTA12-600 con raffreddamento ottimale può far passare una corrente di 8 Ampere attraverso se stesso in modalità normale. Se hai bisogno di un regolatore più potente, usa il triac BTA16-600 o BTA24-600.

La temperatura di esercizio del cristallo di triac va da -40 a +125 gradi Celsius. È richiesto un buon raffreddamento. Ho un carico di 1kW, rispettivamente, la corrente di carico è di circa 5A, un radiatore con una superficie di 200 mq. si riscalda da 85 a 90 gradi Celsius durante il funzionamento a lungo termine (fino a 6 ore). Ho intenzione di aumentare l'area di lavoro del radiatore per aumentare l'affidabilità del dispositivo.

Il triac ha un'uscita di controllo e due uscite attraverso le quali passa la corrente di carico. Queste due conclusioni possono essere scambiate, non accadrà nulla di terribile.

Per sicurezza (per non scattare la corrente), il triac deve essere installato sul radiatore tramite una guarnizione dielettrica (polimero o mica) e una boccola dielettrica.

Componenti.

Resistenza da 4,7kOhm con una potenza di 0,25W. Dinistor marcato DB3, non ha polarità, saldare su entrambi i lati. Il condensatore a film 100nF 400V non ha polarità.

LED di qualsiasi colore con diametro 3mm, tensione inversa 5V, corrente 25mA. In breve, qualsiasi LED da 3 mm. Il led dà un'indicazione del carico, non allarmarti se la prima volta che lo accendi (naturalmente senza carico) non si accende.

La prima accensione deve essere effettuata brevemente a vuoto. Se tutto va bene, nessun elemento si riscalda, non scatta nulla, quindi accendilo senza carico per 15 secondi. Successivamente, colleghiamo una lampada con una tensione di 220 V e una potenza di 60-200 W, giriamo la manopola del resistore variabile e ci godiamo il lavoro.

Per protezione, ho installato un fusibile da 12A nel cavo di alimentazione (220V).

Il regolatore di potenza da noi montato sul triac BTA12-600 può essere utilizzato per regolare la temperatura del saldatore (regolando la potenza), ottenendo così una stazione saldante per la vostra officina.

Un regolatore così semplice, ma allo stesso tempo molto efficace, può essere assemblato da quasi tutti coloro che possono tenere in mano un saldatore e leggere anche leggermente i circuiti. Bene, questo sito ti aiuterà a soddisfare il tuo desiderio. Il regolatore presentato regola la potenza in modo molto fluido senza picchi e cali.

Schema di un semplice regolatore triac

Tale regolatore può essere utilizzato per controllare l'illuminazione con lampade a incandescenza, ma anche con quelle a LED, se ne acquisti di dimmerabili. La temperatura del saldatore è facile da regolare. Puoi regolare il riscaldamento in modo continuo, cambiare la velocità di rotazione dei motori elettrici con un rotore di fase e molti altri dove c'è posto per una piccola cosa così utile. Se hai un vecchio trapano elettrico che non ha il controllo della velocità, usando questo regolatore migliorerai una cosa così utile.
Nell'articolo, con l'ausilio di fotografie, descrizioni e video allegato, viene descritto in dettaglio l'intero processo produttivo, dal ritiro delle parti al collaudo del prodotto finito.

Dico subito che se non sei amico dei tuoi vicini, allora non puoi raccogliere la catena C3 - R4. (scherzo) Serve a proteggere dalle interferenze radio.
Tutte le parti possono essere acquistate in Cina su Aliexpress. I prezzi sono da due a dieci volte inferiori rispetto ai nostri negozi.
Per realizzare questo dispositivo avrai bisogno di:

• R1 - un resistore di circa 20 Kom, con una potenza di 0,25 W;
• R2 - un potenziometro di circa 500 kΩ, è possibile da 300 kΩ a 1 mΩ, ma è meglio 470 kΩ;
• R3 - resistenza di circa 3 Kom, 0,25 W;
• R4 - resistore 200-300 Ohm, 0,5 W;
• C1 e C2 - condensatori 0,05 uF, 400 V;
• C3 - 0,1 uF, 400 V;
• DB3 - dinistor, è presente in ogni lampada a risparmio energetico;
• BT139-600, regola la corrente 18 A o BT138-800, regola la corrente 12 A - triac, ma puoi prenderne altri, a seconda del carico che devi regolare. Un dinistor è anche chiamato diac, un triac è un triac.
• Il radiatore di raffreddamento viene selezionato dal valore della potenza di controllo pianificata, ma più è, meglio è. Senza un radiatore, puoi regolare non più di 300 watt.
• Le morsettiere possono essere inserite qualsiasi;
• Usa la breadboard su tua richiesta, purché tutto sia incluso.
• Bene, senza il dispositivo, come senza le mani. Ma la saldatura è meglio usare la nostra. È più costoso, ma molto meglio. La buona saldatura cinese non ha visto.

Iniziamo a montare il regolatore

Per prima cosa devi pensare alla disposizione delle parti in modo da mettere il minor numero di ponticelli possibile e saldare meno, quindi controlliamo molto attentamente la conformità con lo schema, quindi saldiamo tutte le connessioni.

Dopo esserti accertato che non ci siano errori e aver riposto il prodotto in una custodia di plastica, puoi testarlo collegandolo alla rete.