Схемы регуляторов мощности (регуляторов освещения) на симисторах.

Рабочий принцип симисторных регуляторов мощности (напряжения) в цепях
электрического тока.

Что такое симистор, смысл его работы, а еще справочные характеристики некоторых распространенных приборов мы с Вами тщательно рассмотрели на странице &nbspСсылка на страницу.
Там же мы подчеркнули, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и фактически полностью вытеснил его из электроцепей электрического тока.
Вспомним прошлый материал.
Характерной чертой симистора считается то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для двух полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью "анодного" напряжения (т.е. быть плюсовой во время прохождения положительной полуволны и минусовой — во время прохождения отрицательной).
Итак. Существенным плюсом симисторных схем в электрических цепях электрического тока считается отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что предоставляет возможность подключать их, кроме этого, как преобразователям электрической энергии, так и электрическим двигателям электрического тока.
Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.
Для начала необходимо рассмотреть простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным управлением, позволяющего работать с нагрузками аж до 1200 Вт.

Симисторный регулятор мощности схема
Симисторный регулятор мощности схема

Рис.1
При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно повышать фактически неограниченно.
А теперь — как это все работает?
Перед началом действия позитивного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через постепенно соединённые резисторы R1 и R2.

Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора длится до той поры, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (стало быть, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открытия динистора и симистора, производя таким образом регулировку мощности, подводимой к нагрузке.
При действии отрицательной полуволны рабочий принцип устройства подобен.
Диаграммы напряжения на нагрузке при разных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 с правой стороны.
Для устранения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (к примеру, в электрических двигателях и обмотках блоков питания), симисторы должны содержать дополнительные элементы защиты. Это, в основном, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая применяется для скоростного ограничения колебания напряжения (на схеме Рис.1 показана синим цветом).
В большинстве случаев, когда нагрузка имеет четко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами нужна индуктивность для скоростного ограничения изменения тока при коммутации.
Есть и самые разные вариации приведённой выше самой простой схемы регулятора света.

Симисторный регулятор мощности схема
Симисторный регулятор мощности схема

Рис.2
Добавочная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана расширить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что со своей стороны дает возможность делать более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.
На схеме, приведённой на Рис.2 с правой стороны, цепь, интеллектуальная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при небольшой выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что вырисовывается в скачкообразном повышении регулируемой мощности от нуля до 3. 5% от самой большой.
Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и, таким образом, ликвидирует эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке.
Изредка можно повстречать устройства, в которых регулировка мощности выполняется при помощи индивидуальной схемы, которая образовывает импульсы с изменяемой продолжительностью для управления симистором.
Такие регуляторы света обладают существенно прекрасными свойствами, чем представленные выше, впрочем тыльной стороной медали считается очень высокая сложность устройств и необходимость наличия отдельного источника питания схемы. Исключения составляют устройства, сделанные на специальных ИМС.

Примером такой микросхемы считается фазовый регулятор КР1182ПМ1.

Симисторный регулятор мощности схема

Рис.3
Использование КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет достигать как хорошей повторяемости, так и большого диапазона перестройки и большой температурной стабильности.
А если уж мы решили заморачиваться разработкой индивидуальной схемы формирования управляющих импульсов, то есть смысл отказаться от фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
При этом способе регулирования возникает возможность включения симистора вблизи точки пересекания сетевым переменным напряжением нулевого потенциала, благодаря чему по радикальному уменьшается уровень помех, вносимых в электрическая сеть.
Освещение таким регулятором света не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов — именно то.

Симисторный регулятор мощности схема

Эта схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и собой представляет модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.
«Устройство предназначается для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети электрического тока 220 В.
Не считая снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого напряжения. При этом способе регулирования очень точно обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке, благодаря чему дополнительно уменьшается уровень искажений, вносимых в электрическая сеть.

Это очень важно в случае мощной нагрузки.
Самая большая мощность нагрузки, подключаемой к регулятору, составляет 1 кВт. Потребляемый регулятором ток от сети не превышает 4 мА (действующее значение), типовое употребление – 3,5 мА.
На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 сделан синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, будет примерно 1,3 с. Резистор R1 изменяет скважность импульсов.

Детали DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS?триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного преобразователя напряжения логических сигналов для управления симистором.

Питание устройства выполняется через параметрический стабилизатор, в котором использованы балластовый резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – уменьшает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, который проходит через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства.

Применение защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, так как амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и будет примерно 5 мА.
Во время проверки регулятора мощности комфортно в качестве нагрузки подключить лампу с нитью накала (лучше всего на 100 Вт или более). Устройство как правило не нуждается в налаживании, однако если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать сделать меньше сопротивление резистора R4 или выбрать экземпляр симистора с небольшим током открытия.

Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открытие симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ? Uпит•R7/(2•R4), где Uпит ? 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 обязаны быть равны.

Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открытие симистора, но повышает уровень создаваемых помех, причём делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».
И разумеется, было бы совсем неверно не сказать о таком важном представитель симисторного семейства, как — оптосимистор.
Оптосимистор включается при помощи освещения полупроводникового слоя и собой представляет комбинацию оптоизлучателя и симистора в одном корпусе. Превосходство — обычная однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от фаз сетевого напряжения.
Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),

Симисторный регулятор мощности схема

Рис.5
так и управлять более сильными симисторами (Рис.6).

Симисторный регулятор мощности схема

Рис.6
За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, главное его назначение — это управление мощностью нагрузки с помощью логических устройств или микроконтроллеров со своими цепями питания.

Симисторный регулятор мощности схема

Рис.7
Как пример на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу данной схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .
«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит в середине себя схему пересекания питающим напряжением нуля, т.е. открывается только в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светоизлучающий диод. Таким образом обеспечивается основной режим подсоединения нагрузки, с фактически полным неимением ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В. Благодаря этому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, которые не имеют такой схемы, очень нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового регулирования.
Конденсатор С1 считается балластным реактивным сопротивлением. Ток, который он пропускает одновременно с подключенным параллельно ему резистором R1,приближенно составляет 16 мА.

Данный ток применяется для питания таймера DA1 и инфракрасного светоизлучающего диода оптрона DA2».
Работа таймера, формирующего сигнал управления для оптотиристора, подобна работе DD1 на Рис.4 и сводится к появлению импульсов с изменяемой скважностью.

Как сделать регулятор мощности на симисторе собственными руками: варианты схем

Для управления некоторыми видами домашних приборов (к примеру, электрическим инструментом или пылесосом) используют регулятор мощности на основе симистора. Детально о рабочем принципе этого изделия из полупроводниковых материалов можно выяснить из материалов, расположенных на этом сайте.

В этой статье мы будем рассматривать ряд вопросов, которые связаны с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как обычно, начинаем с теории.

Рабочий принцип регулятора на симисторе

Отметим, что симистором называют модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой. Его главное отличие от базового прибора состоит в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» рабочий режим, при подаче тока на управляющий электрод.

Из-за этого свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что дает возможность их хорошо применять в цепях с переменным напряжением.
Кроме приобретенной характерности, эти приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода.

При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между ключевыми выводами прибора. Другими словами тогда, когда переменое напряжение переходит точку нуля.

Добавочным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние считается уменьшение числа помех на данной фазе работы. Обратим свое внимание, что не образующий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов.

Благодаря вышеперечисленным особенностям, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. Другими словами, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль.

Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.

Симисторный регулятор мощности

Симисторный регулятор мощности схема

Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%
При этом амплитуда сигнала останется прошлой, собственно поэтому данные устройства неверно именовать регуляторами напряжения.

Варианты схем регулятора

Приведем пару примеров схем, разрешающих управлять мощностью нагрузки с помощью симистора, начинаем с очень простой.

Симисторный регулятор мощности схема

Рисунок 2. Схема обычного регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В
Определения:

  • Резисторы: R1- 470 кОм , R2 – 10 кОм,
  • Конденсатор С1 – 0,1 мкФ х 400 В.
  • Диоды: D1 – 1N4007, D2 – любой индикаторный светоизлучающий диод 2,10-2,40 V 20 мА.
  • Динистор DN1 – DB3.
  • Симистор DN2 – КУ208Г, можно поставить более мощный аналог BTA16 600.

С помощью динистора DN1 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (окончание полупериода). Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, нужного для переключения DN1 и DN2.

Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора. Исходя из этого, управление мощностью нагрузки выполняется при помощи переменного резистора R1.

Симисторный регулятор — принцип работы

Не обращая внимания на простоту схемы, она довольно эффективна и может быть применена в качестве регулятора света для приборов освещения с нитью накала или регулятора мощности паяльника.

К большому сожалению, приведенная схема не имеет обратной связи, стало быть, она не вписываться в качестве стабилизированного регулятора оборотов коллекторного электрического двигателя.

Схема регулятора с обратной связью

Обратная связь нужна для стабилизации оборотов электрического двигателя, которые могут изменяться под воздействием нагрузки. Это можно выполнить двумя вариантами:

  1. Установить таходатчик, меряющий число оборотов. Этот вариант дает возможность делать точную регулировку, однако при этом возрастает стоимость реализации решения.
  2. Отслеживать колебания напряжения на электромоторе и, исходя от этого, уменьшать либо увеличивать «открытый» режим полупроводникового ключа.

Завершальный вариант намного проще в реализации, но требует маленькой настройки под мощность применяемой электромашины. Ниже приведена схема данного устройства.

Симисторный регулятор мощности схема

Регулятор мощности с обратной связью
Определения:

  • Резисторы: R1 – 18 кОм (2 Вт); R2 — 330 кОм; R3 – 180 Ом; R4 и R5– 3,3 кОм; R6 – следует выбирать, как это выполняется будет описано ниже; R7 – 7,5 кОм; R8 – 220 кОм; R9 – 47 кОм; R10 — 100 кОм; R11 – 180 кОм; R12 – 100 кОм; R13 – 22 кОм.
  • Конденсаторы: С1 — 22 мкФ х 50 В; С2 — 15 нФ; С3 – 4,7 мкФ х 50 В; С4 – 150 нФ; С5 — 100 нФ; С6 – 1 мкФ х 50 В..
  • Диоды D1 – 1N4007; D2 – любой индикаторный светоизлучающий диод на 20 мА.
  • Симистор Т1 – BTA24-800.
  • Микросхема – U2010B.

Эта схема обеспечивает плавный пуск электроустановки и обеспечивает ее защиту от перегрузки. Разрешается три рабочего режима (ставятся переключателем S1):

  • А – При перегрузке включается светоизлучающий диод D2, сигнализирующий о перегрузке, после этого мотор понижает обороты до очень маленьких. Для выхода из режима нужно выключить и включить прибор.
  • В — При перегрузке включается светоизлучающий диод D2, мотор в переводе на работу с небольшими оборотами. Для выхода из режима следует снять нагрузку с электрического двигателя.
  • С – Режим индикации перегрузки.

��Симисторный регулятор мощности своими руками ��️

Настройка схемы сводится к выбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электрического мотора по следующей формуле: . К примеру, если нам нужно управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.
Для производства данного сопротивления наиболее оптимально применять нихромовую проволоку диаметром 0,80 или1,0 мм.

Ниже представлена таблица, позволяющая выбрать сопротивление R6 и R11, в зависимости от мощности мотора.

Симисторный регулятор мощности схема

Таблица для выбора номиналов сопротивлений в зависимости от мощности мотора
Приведенное устройство может использоваться в качестве регулятора оборотов двигателей электрических инструментов, пылесосов и остального домашнего оборудования.

Регулятор для индуктивной нагрузки

Тех, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (к примеру, преобразователем электрической энергии инверторного аппарата) с помощью вышеуказанных схем, ждет разочарование. Устройства не будут работать, при этом вполне возможен выход из строя симисторов.

Это связано с фазовым сдвигом, благодаря чему за время короткого импульса полупроводниковый ключ не успевает перейти в «открытый» режим.
Есть два способа решения проблемы:

  1. Подача на управляющий электрод серии однотипных импульсов.
  2. Подавать на управляющий электрод постоянный сигнал, пока не будет проход через ноль.

Первый вариант самый идеальный. Приведем схему, где применяется подобное решение.

Симисторный регулятор мощности схема

Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки
Как видно из следующего рисунка, где показаны осциллограммы ключевых сигналов регулятора мощности, для открытия симистора применяется пакет импульсов.

Симисторный регулятор мощности схема

Осциллограммы входного (А), управляющего (В) и выходного сигнала (С) регулятора мощности
Это устройство выполняет возможным применение регуляторов на полупроводниковых ключах для управления индукционной нагрузкой.

Простой регулятор мощности на симисторе собственными руками

По окончании статьи приведем пример самого простого регулятора мощности. Как правило, можно собрать любую из вышеприведенных схем (наиболее самый простой вариант был приведен на рисунке 2).

Для данного прибора и вовсе не обязательно делать монтажную плату, устройство может быть собрано навесным монтажом. Пример подобной реализации показан на рисунке ниже.

Симисторный регулятор мощности схема

Рукодельный регулятор мощности
Применять данный регулятор можно в качестве регулятора света, а еще управлять с его помощью сильными электронагревательными устройствами. Предлагаем выбрать схему, в которой для управления применяется полупроводниковый ключ с соответствующими току нагрузки свойствами.

Регулятор мощности на симисторе собственными руками

СИМИСТОР — Регулятор тока на 16 ампер ОЧЕНЬ ПРОСТО

Самый простой регулятор мощности на симисторе легко можно собрать собственными руками, если вы даже не радиолюбитель. Описанный в статье прибор состоит из копеечных деталей, которые без проблем приобретаются в радиомагазине или достаются из вышедшей из строя техники (не со всякой, но про это позднее).

Рабочий принцип, отладка и сборка регулятора описаны так, чтобы любой, кто мало-мальски умеет пользоваться паяльником, смог повторить схему своими силами.

Симисторный регулятор мощности схема

Использование симисторных регуляторов в бытовых условиях

Подобные устройства используются в быту везде, где существует необходимость медленно менять мощность устройства или инструмента. В общем, работает такая схема по принципу снижения сетевого напряжения 230 В. А если напряжение питания электрического прибора уменьшать, то пропорционально будет изменяться и его мощность.
Пример. Допустим у нас есть высчитанный на сетевое напряжение 230 В паяльный аппарат мощностью 80 Вт.

Для пайки обыкновенных радиодеталей и нетолстых проводов этой мощности очень много. Жало перегревается, канифоль горит и чернеет, припой не липнет, а скатывается шариками.

Это значит, что температура на конце жала очень велика.
А вот если сделать меньше мощность такого паяльника, то перечисленные проблемы пропадут. Это можно выполнить путем снижения напряжения его питания с 230 В до, к примеру, 80 В (практически втрое).

А так как мощность (а еще температура нагрева жала) уменьшается пропорционально, то в конце концов мы получаем паяльный аппарат на 25-30 Вт.
Симисторные регуляторы используются для плавного изменения мощности:

  • паяльников (только для паяльника было выполнено описанное в статье устройство);
  • электрических сушилок для фруктов;
  • утюгов;
  • систем обогрева;
  • остальных приборов с функцией нагрева;
  • пылесосов;
  • электрических инструментов – угловых шлифмашин, орбитальных шлифмашинок, лобзиков;
  • иного оборудования с двигателями – точильных станков, сверлильных и других;
  • ламп с нитью накала.

Относительно последнего пункта необходимо выделить, что конкретно такая схема симисторного регулятора совсем не подходит. Но и об этом детальнее сказано ниже.

Самая простая схема симисторного регулятора и ее рабочий принцип

На рисунке ниже показана более простая схема регулятора мощности на симисторе. Легче никак.

Для начала рассмотрим элементы, из которых состоит устройство, и для чего они там необходимы.

Симисторный регулятор мощности схема

Схема регулятора мощности на симисторе
В этой схеме есть всего 5 радиодеталей:

  1. Симистор U1.
  2. Динистор D1.
  3. Конденсатор C1.
  4. Переменный резистор RV1.
  5. Резистор R1.

Симистор U1 – считается основным элементом схемы. Все другие радиодетали «работают на него». У симистора бывает только два рабочих состояния – он может быть либо открыт, либо закрыт.

Когда он открыт, переменный ток свободно течет через него от источника питания к нагрузке. Когда закрыт – ток не течет.

Чтобы «заставить» симистор открыться и пропускать ток, на его управляющий вывод (на схеме находится слева) следует подать маленькое напряжение. Закрывается же он «своими силами», как только ток перестает течь через ключевые выводы.

В общем, работает это так. Напряжение в наших розетках переменое, исходя из этого, ток тоже бежит то в одну сторону, то в иную с частотой 50 раз в секунду. Если в момент, когда он течет, к примеру, от источника питания к нагрузке, «заставить» симистор открыться, наш прибор получит «дозу» питания и проработает немного.

После ток меняет собственное направление, так как напряжение у нас переменое. Это приводит к тому, что симистор закрывается.

Так как направление тока из розетки может меняться в направлении 50 раз в секунду, то мы каждый этот раз можем «пропустить» через нагрузку столько тока, сколько нам нужно для получения желаемой мощности.
К примеру, если пропустим только половину, то 80-ваттный паяльный аппарат будет употреблять только 40 Вт, и греться вдвое слабее. А нам для этого нужно каждый раз открывать симистор ровно на половине полуволны переменного напряжения.

Вторая полуволна будет как бы срезаться, и для питания прибора не применяться.
Динистор D1 – как раз и «занимается» тем, что заставляет симистор открываться в необходимый нам момент.

У этого компонента тоже есть только два состояния – открыт (пропускает ток) и закрыт (не пропускает). Чтобы динистор открылся, и подал на симистор сигнал управления, к нему следует приложить некое напряжение (около 30 В). Если напряжение меньше данного значения – он закрыт.

Конденсатор C1 – необходим, чтобы открывать динистор D1. Происходит это так.

Когда электрический ток течет в одном из направленностей, конденсатор «понемногу» заряжается, и напряжение на его выводах возрастает. Когда оно может достигать значения, достаточного для открытия динистора, последний собственно это и выполняет. А конденсатор возвращается в исходное состояние, другими словами, разряжается.

И так 50 раз в секунду.
Резисторы R1 и RV1 – ограничивают ток через наш конденсатор. Чем меньше их суммарное сопротивление, тем быстрее конденсатор заряжается и может достигать необходимого для открытия динистора напряжения.

Когда сопротивление резисторов возрастает, ток течет меньший, и заряд конденсатора происходит очень медленно.
Теперь рассмотрим слаженную работу всех данных элементов вместе.

Симистор на любой полуволне переменного напряжения (50 раз в секунду) открывается и закрывается на конкретный зазор времени, пропуская, либо наоборот, не пропуская через себя ток. В зависимости от продолжительности этого временного промежутка нагрузка (паяльный аппарат, мотор, лампа) получает то либо другое напряжение.
Открывается симистор в тот фактор, когда на динисторе возникает достаточное для его пробоя (открытия) напряжение.

За то, на каком моменте полуволны это случится, отвечает конденсатор. А насколько быстро или плавно он будет заряжаться, зависит от сопротивления резисторов в этот фактор.
В конце концов, если мы будем вращать ручку переменного резистора, мы будем менять время заряда конденсатора, момент срабатывания динистора и открытия симистора.

Когда сопротивление потенциометра небольшое (ручка выкручена до конца влево), ток через конденсатор максимально большой, заряжается он быстро, динистор открывается рано, и симистор на протяжение практически всей полуволны пропускает ток на нагрузку.
Когда мы выкручиваем ручку в сторону увеличения сопротивления потенциометра, процесс заряда конденсатора замедляется, динистор открывается позднее, а симистор пропускает в результате меньше тока на нагрузку.

Сборка регулятора мощности на симисторе собственными руками

От теории медленно перейдем к практике. Соберем симисторный регулятор мощности, применяя вышеописанную схему.

Все ее элементы мы «запрячем» в корпус розетки наружного типа, превратив ее в источник регулируемого напряжения. Хотя делать это необязательно.

Элементы для сборки регулятора

Все описанные выше радиодетали можно без проблем приобрести в любом радиомагазине. Мы же для сборки нашего регулятора возьмём их из регулятора оборотов вышедшей из строя орбитальной шлиф машинки (как раз эта плата уцелела и все элементы рабочие).

Вот она.

Симисторный регулятор мощности схема

Отсюда мы заберем симистор, динистор, конденсатор и резистор. Потенциометр возьмём другой, так как имеющуюся «крутилку» встроить в розетку будет нереально.

Вот что остается.

Симисторный регулятор мощности схема

На фото можно видеть не один резистор, а два. С самого начала регулятор был собран с применением и второго резистора, впрочем после тестирования прибора он был убран.

Почему – сказано ниже.
Итак, имеем:

  1. Симистор BTA06-600C. Такая маркировка значит, что он может пропускать ток силой до 6 Но и рассчитывается на напряжение до 600 В. Деталь можно поменять на подобные, но с учетом данных 2-ух параметров. Так как регулятор у нас для сетевого напряжения, то и симистор должен быть рассчитывается на подходящее напряжение. Чтобы он не сгорел от всплесков напряжения в сети, берем с запасом. Сила тока рассчитывается исходя из мощности подключаемой к регулятору нагрузки. Для этого мощность нагрузки нужно поделить на сетевое напряжение. Допустим, для паяльника на 80 Вт самая большая сила тока, которую будет пропускать симистор, будет составлять всего 0,35 А. Как можно заметить, нашего 6-амперного симистора хватит с большим запасом.
  2. Динистор DB3. Через него текут номинальные токи, да и напряжение относительно низкое. Потому можно взять фактически любой подобный.
  3. Конденсатор. Пленочный, неполярный, высчитанный на напряжение более 250 В. Емкость – 0,1 микрофарад (или 100 нанофарад, что все то же самое). Отмечается такой кодом 104. Максимальное напряжение тоже обязательно должно быть отмечено. Если такой надписи нет, то конденсатор применять нельзя. Электролитические полярные конденсаторы тоже применять нельзя.
  4. Резистор R1. Постоянный. Высчитанный на рассеиваемую мощность 1 Вт. Сопротивление в этом случае 68 кОм. Хотя во многих схемах применяется резистор с намного меньшим сопротивлением. Почему так, будет понятно во время испытаний. У начинающих радиолюбителей может появиться вопрос – для чего необходим этот резистор. А необходим он для того, чтобы лимитировать ток, когда ручка потенциометра выкручена так, что его сопротивление равно или недалеко до нуля. Если бы не было R1, то весь ток потек бы через RV1, и он бы сгорел от перегревания.
  5. Переменный резистор. В распаянной схеме стоял на 250 кОм. Подходящего с подобным номиналом не нашлось, потому был позаимствован на 470 кОм. К нему параллельно был припаян постоянный резистор на 330 кОм, благодаря чему переменный стал приблизительно на 250 кОм.
  6. Маленький резистор (на фото). В разобранной схеме был на 330 кОм, и был впаян параллельно переменному резистору. Позднее его понадобилось удалить, так как из-за него был большой очень маленький порог регулируемого напряжения.

Остановимся немного на резисторах, так как от них зависит регулировочный диапазон в этой схеме. Начинаем с R1.

Чем меньше его сопротивление, тем большее максимальное напряжение мы сможем получить на выходе регулятора. Но при уменьшении его сопротивления увеличивается ток, текущий через него во время заряда конденсатора.

Исходя из этого, резистор может разогреваться. А поэтому нужно брать уже не на 1 Вт, а на 2 Вт.
Переменный резистор или потенциометр. От его номинала зависит небольшое напряжение, до которого будет понижаться сетевое с помощью регулятора.

Так, если взять на 250 кОм, то напряжение получится уменьшить приблизительно до 50-70 В (при R1 68 кОм). Если же взять на 500 кОм, то напряжение выйдет уменьшить еще.
Не считая радиодеталей для сборки регулятора понадобится розетка, отрезок кабеля и вилка.

Симисторный регулятор мощности схема

Розетку хорошо было бы зафиксировать на каком-нибудь основании, к примеру, на древесной колодке. Хотя при неподвижном применении ее можно пристроить и на поверхности стены, и на столе, и под ним.

Сборка регулятора и определенные свойства устройства

Начинать сборку лучше всего с наибольшего компонента. В этом случае им считается переменный резистор.

Как видно, даже штатная начинка розетки не дает возможность применять габаритный потенциометр. Более того, нам же в середину еще парочку деталей запихнуть нужно.

В конце концов, после нескольких примерок переменный резистор было решено зафиксировать так.

Симисторный регулятор мощности схема

Лучше, разумеется, было бы ставить его в ту часть розетки, где будет вся остальная начинка. А так придется объединять схему проводами достаточной для сборки и разборки длины.
Дальше идет вторая по размеру деталь – симистор. На фото он поставлен на маленький отопительный прибор.

Однако это не для охлаждения, так как мощность, которую мы будем питать от регулятора, всего 80 Вт. Впрочем с отопительным прибором симистор встал на собственное место, как родной, и закреплять его никак не понадобилось.
Дальнейшим шагом идет пайка динистора. По схеме – он находится одним выводом на управляющем выводе симистора.

В этом симисторе руководящим считается крайний правый. При распайке обвязки симистора важно ничего не спутать.

Потому, если вы применяете прочие элементы (аналоги), уточняйте назначение выводов.
Дальше один из проводов с вилки напрямую ставится в один из контактов розетки. Второй же мы будем «разрывать» нашей схемой.

На фото выше показано, как красным проводом соединен регулируемый контакт розетки с одной из силовых ножек симистора. Таких у него две. И две они равносильные.

Потому не имеет значение, на какой из данных 2-ух ножек будет «сидеть» наша схема.

Симисторный регулятор мощности схема

Теперь свободный вывод динистора объединяем конденсатором с тем выводом симистора, который мы красным проводом подвели к контакту розетки. Сюда же (к динистору и конденсатору) паяем кабель, который пойдёт на один из выводов переменного резистора.

Кстати, две из трех ножек переменного резистора нужно заранее объединить. Как на схеме.

Дальше к проводу, который входит в регулируемый контакт розетки, паяется резистор (в нашем случае на 68 кОм 1 Вт). Остается лишь объединить свободный вывод переменного резистора с постоянным, объединив их, аналогичным образом, постепенно.
Все.

Регулятор готов. На фото, правда, есть еще маленький резистор.

Он соединен одновременно с переменным резистором, как и было в оригинале на плате шлиф машинки. Впрочем после теста он был убран, так как из-за него напряжение получалось уменьшать только до 120 В.

Проверка регулятора мощности

После сборки симисторного регулятора его стоит испытать. Это даст возможность:

  1. Удостовериться в его работоспособности.
  2. «На ходу» подкорректировать диапазон регулировки напряжения.

Для контроля необходим мультиметр и нагрузка. Мультиметр нужно присоединить к контактам регулируемой розетки, заранее включив на нем режим измерения переменного напряжения более 300 В (в недорогих приборах, как на фото, это 750 В). Нагрузку необходимо подсоединять обязательно.

Иначе ток через нашу схему не пойдёт, и ее работы мы, исходя из этого, не увидим.
? Внимание! Элементы схемы и штатная начинка розетки находятся под опасным для жизни напряжением. Потому нельзя ни в коем случае дотрагиваться к радиодеталям, оголенным проводам и так дальше.

Приниматься руками можно лишь за корпус сделанный из пластика розетки и ручку потенциометра.
Чтобы не бравировать, проверить прибор можно и в собранном состоянии. Для этого в нашу регулируемую розетку включаем тройник или удлинитель с 2-мя розетками.

В одну из них включаем нагрузку (паяльный аппарат, к примеру), а во второй измеряем щупами мультиметра напряжение.
Проверка на разборном регуляторе выглядит так.

Симисторный регулятор мощности схема

Тут потенциометр поставлен на максимальное сопротивление. Напряжение на выходе регулятора из 230 В снизилось до 59 В. С правой стороны от вольтметра другой мультиметр, включеный на измерение температуры.

Его измеритель (термопара) прикладуют к жалу паяльника. Как видно по фото, при подаче на 80-ваттный паяльный аппарат всего 59 В самая большая температура его жала составила приблизительно 200 °C.

Этого хватает, чтобы паять с помощью припоя ПОС-60. Для пайки более тугоплавких привоев напряжение следует увеличить, и жало разогреется до большей температуры.
Очень маленький порог напряжения на выходе можно уменьшить намного больше. Для этого необходимо заменить резистор RV1, установив взамен 250-килоомного, к примеру, на 500 кОм.

В результате мы сможем намного больше уменьшить ток через конденсатор, он будет заряжаться еще очень медленно, динистор будет открываться еще позднее, а симистор будет в открытом состоянии еще меньший зазор времени. Но это может привести к неустойчивой работе регулятора, что попросит усложнения схемы путем добавки в нее еще одного конденсатора.

Симисторный регулятор мощности схема

А это уже максимальное напряжение, которое выходит на выходе нашего регулятора. Температура на конце жала паяльника более 300 градусов (грелся еще, однако не стал мучать термопару).

Когда этот паяльный аппарат включен в розетку 230 В напрямую – он раскаляется и до 400 градусов, что совсем не годится.
Максимальное напряжение на выходе регулятора можно увеличить. Для этого необходимо сделать меньше сопротивление резистора R1, заменив его на другой.

При этом необходимо не забывать, что через него потечет больший ток, и на нем будет выделяться больше тепла. Исходя из этого, если взять резистор R1 сопротивлением 5-10 кОм, то его рассеиваемая мощность должна быть уже не 1 Вт, а 2Вт.
В этом случае это не надо, так как и при 185 вольтах жало перегревается особенно сильно.
При подключении к такому регулятору паяльника, если прислушаться, то можно разпознать негромкое жужжание. Это хорошо, и паяльнику совсем не навредит.
А вот если подключить к нашему регулятору лампу с нитью накала, то взамен жужжания мы увидим сияние. Чем меньше будет напряжение и яркость лампы, тем мерцания станут более заметными. Для лампы это полезно, а вот для нашего зрения – еще как.

Потому применять данную схему в качестве регулятора света для ламп не стоит. Для этого есть иные схемы, не очень много тяжелее этой.

Окончание

На последок будет не лишним напомнить о некоторых вещах. Во-первых, соблюдайте осторожность при тестировании регулятора. Там большое напряжение, способное если не убить человека, то привести к ожогам и болезненым ощущениям.

Второе, сохраняйте бдительность при выборе симистора из заменителей. Учтите мощность нагрузки, ток и вольтаж. Третье, во время изготовления регуляторов по этой схеме для более мощной нагрузки от навесного монтажа необходимо отказаться.

Детали нужно запаять на плате, и вынести ее в отдельный корпус.

Устройство регулятора мощности собственными руками

Симисторный регулятор мощности схема

Устройства, разрешающие управлять работой электоприборов, подстраивая их под идеальные характеристики для пользователя, крепко вошли в обиход. Одним из подобных устройств считается регулятор мощности. Использование подобных регуляторов популярно во время использования электронагревательных и приборов освещения и в устройствах с двигателями.

Схемотехника регуляторов многообразна, благодаря этому иногда бывает трудно выбрать для себя хороший вариант.

Самый простой регулятор энергии

Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были базируются на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и создан прибор, который имеет название — реостат.

Он размещается как постепенно, так и параллельно подключённой нагрузке. Меняя его сопротивление, изменяется и мощность.

Ток, поступая на реостат, делится между ним и нагрузкой. При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов.

В зависимости от материала, из которого сделано сопротивление, реостаты могут быть:

  • Симисторный регулятор мощности схема

    железными;

  • жидкостными;
  • угольными;
  • керамическими.

По закону сохранения энергии, забранная электроэнергия не может просто исчезнуть, благодаря этому в резисторах мощность превращается в теплоту, и при большом её значении должна от них отвести. Для оснащения отвода применяется охлаждение, которое делается при помощи обдува или погружением реостата в масло.
Реостат — довольно универсальное устройство.

Единственный, но значительный его минус — это тепловыделение, что не дает возможность сделать устройство с маленькими размерами если понадобится пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто применяться в маломощных линиях домашних приборов. К примеру, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости.

Выполнить такой регулятор тока собственными руками очень легко, в значительной степени касается это проволочного реостата.
Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая накручивается на оправку.

Управление электрической мощности происходит благодаря изменению длины проволки.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники дало возможность реализовать управление мощностью, применяя радиоэлементы с показателем полезного действия от восьмидесяти процентов. Это позволило их удобно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения.

А возникновение интегральных микросхем и совсем дало возможность добиться маленьких размеров всего регулятора в общем.
Сейчас производство выпускает следующие типы приборов:

  1. Фазовые. Применяются для управления яркости свечения ламп с нитью накала или ламп галогенного типа. Другое их наименование — регуляторы света.
  2. Симисторный регулятор мощности схема

    Тиристорные. В основе работы лежит применение задержки включения тиристорного ключа на полупериоде электрического тока.

  3. Симисторные. Мощность изменяется вследствие изменения количества полупериодов напряжения, которые работают на нагрузку.
  4. Регулятор хода. Позволяет медленно менять электромощность, подаваемую на электрический двигатель.

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По собственному виду расположения приборы управления делятся на портативные и стационарного типа.

Их могут делать как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К важным параметрам, характеризующим регуляторы электроэнергии, относят:

  • плавность регулировки;
  • рабочую и пиковую подводимую мощность;
  • диапазон входного рабочего сигнала;
  • КПД.

Аналогичным образом, современный регулятор электрической мощности собой представляет электронную схему, применение которой дает возможность контролировать кол-во энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

Симисторный регулятор мощности схема

Рабочий принцип этого прибора не выделяется большой сложностью. По большей части тиристорный преобразователь применяется для управления устройствами небольшой мощности.

Стандартная схема тиристорного регулятора мощности состоит конкретно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.
Транзисторы, работая в главном режиме, образовывают импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются.

Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле.

Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.
Плюсы данного типа регулятора в том, что он не требует настройки, а минус в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора применяется активная или пассивная система охлаждения.

Применяется данного типа регулятор для изменения мощности, подающейся как к приборам для домашнего применения (паяльный аппарат, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный пуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными.

Наиболее используемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, который предназначен для применения в цепи электрического тока. Характерной чертой прибора считается то, что его выводы не имеют деления на анод и катод. В отличии от тиристора, пропускающего ток исключительно в одну сторону, симистор проводит ток в двоих направлениях.

Собственно поэтому он применяется в сетях электрического тока.

Симисторный регулятор мощности схема

Основное отличие симисторных схем от тиристорных заключается в том, что нет надобности в выпрямительном устройстве. Рабочий принцип построен на фазном управлении, другими словами на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль.

Данное устройство дает возможность управлять нагревателями, лампами общего назначения, оборотами электрического двигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой продолжительностью импульса.

Самостоятельное изготовление подобного вида приборов легче, чем тиристорного. Большую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22?6.

Схема регулятора мощности на симисторе с применением этих элементов отличается обычностью изготовления и отсутствия надобности в настройке.

Фазовый способ трансформации

Симисторный регулятор мощности схема

Сам по себе регулятор света имеет большую сферу использования. Одним из вариантов его применения считается регулировка интенсивности освещения. Электросхема прибора очень часто реализовывается на специальных микроконтроллерах, применяющих в собственной работе встроеную электронную схему уменьшения напряжения.

Благодаря этому регуляторы света способны медленно менять мощность, но восприимчивы к помехам.
Фазовые регуляторы мощности не улучшаются при помощи стабилитронов, а для стабилизатора применяют попарно работающие тиристоры.

Основа их работы лежит в изменении угла открытия основного тиристора, благодаря чему на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К минусам регуляторов освещения относят большой коэффициент пульсаций и невысокий показатель мощности выходного сигнала.

Во время работы регуляторов освещения в большом спектре частот возбуждаются электромагнитные помехи. Такие излучения приводят к уменьшению КПД из-за возникновения паразитного тока в проводниках.

Для борьбы с подобными токами в конструкцию прибавляются индуктивно-ёмкостные фильтры.

Практические варианты для повторения

Очень большой популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначающиеся для управления яркостью осветительного прибора и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без применения монтажных плат простым навесным монтажом.
Схемы, сделанные своими силами, совсем не уступают по работоспособности фабричным, так как не просят настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к применению.

В случае отсутствия возможности или желания сделать прибор собственными руками с «нуля», можно выбрать наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все нужные радиоэлементы, монтажную плату и схему с руководством по сборке.

Преобладающая схема

Этот прибор легче всего собрать на тиристоре. Работа схемы основывается на способности открытия тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, благодаря чему сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке меняется.

Симисторный регулятор мощности схема

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности выстроена на применении тиристора VS1, в качестве которого применяется КУ202Н. Это радиоэлемент делается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Используется в виде симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения исчерпывается стабилитроном VD1.

Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При появлении сигнала на управляющем выводе тиристор отворяется.

Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, исходя из этого запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала все повторяется вновь.

В качестве транзисторов применяются КТ814 и КТ815. Время разряда изменяется при помощи R5 и мощность тоже.

Стабилитрон применяется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.
Такой регулятор возможно применять не только как регулятор света, но и для управления мощностью коллекторного мотора.

Преобладающая схема будет работать при токах до 10 ампер, эта величина зависит от параметров применяемого тиристора, он при этом обязательно ставится на отопительный прибор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только хорошо сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его детали от перегрева, но и дает возможность выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.
Приборы для температурного контроля паяльника выпускаются давно. Одним из его разновидностей был отечественный прибор, выпускающийся с названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223».

Он позволял подсоединять низковольтный паяльный аппарат к сети 220В.
Легче всего делается регулятор для паяльника с использованием симистора КУ208Г.

Симисторный регулятор мощности схема

Силовые контакты подключаются постепенно к нагрузке. Благодаря этому ток, текущий через симистор, сходится с током нагрузки. Для управления основным режимом применяется динистор VS2.

Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовуется под средством VD1 и светоизлучающего диода LED.

В виду того, что для колебания напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Меняя величину сопротивления R2, изменяется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше будет в открытом состоянии симистор, а это означает и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитывается на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. Во время использования паяльника с мощностью более 100 ватт симистор необходимо устанавливать на отопительный прибор.

Сделанная плата без труда помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.