O tiristor é um dos dispositivos semicondutores mais poderosos, razão pela qual é frequentemente usado em conversores poderosos energia. Mas tem suas próprias especificidades de controle: pode ser aberto com um pulso de corrente, mas só fecha quando a corrente cai para quase zero (para ser mais preciso, abaixo da corrente de retenção). Deste, o tiristor é aplicado principalmente à comutação CA.
Existem várias maneiras de regular a tensão CA com tiristores: você pode pular ou desabilitar meio ciclos inteiros (ou períodos) da tensão CA na saída do regulador. E você pode ligá-lo não no início do meio ciclo da tensão de rede, mas com algum atraso - 'a'. Durante esse tempo, a tensão na saída do regulador será zero e nenhuma energia será transferida para a saída. A segunda parte do meio ciclo do tiristor conduzirá corrente e uma tensão de entrada aparecerá na saída do regulador.
O tempo de atraso é freqüentemente chamado de ângulo de abertura do tiristor e, portanto, no ângulo zero, quase toda a tensão da entrada irá para a saída, apenas a queda no tiristor aberto será perdida. À medida que o ângulo aumenta, o regulador de tensão do tiristor reduz a tensão de saída.
A característica de ajuste do conversor tiristor ao operar em carga ativa é mostrada na figura a seguir. Em um ângulo de 90 graus elétricos, a saída será metade da tensão de entrada e em um ângulo de 180 graus elétricos. a saída será zero graus.
Com base nos princípios de regulação de tensão de fase, é possível construir circuitos de controle, estabilização, bem como início suave. Para uma partida suave, a tensão deve ser aumentada gradualmente de zero até o valor máximo. Assim, o ângulo de abertura do tiristor deve mudar do valor máximo para zero.
Tabela de classificação de elementos
O circuito é construído sobre a base do elemento doméstico, pode ser montado a partir das peças que estão por aí com radioamadores há 20 a 30 anos. Se o tiristor VS1 e os diodos VD1-VD4 estiverem instalados nos coolers apropriados, o regulador de tensão do tiristor poderá fornecer 10A à carga, ou seja, a uma tensão de 220 V, podemos regular a tensão em uma carga de 2,2 kW.
O dispositivo possui apenas dois componentes de energia, ponte de diodo e tiristor. Eles são projetados para uma tensão de 400V e uma corrente de 10A. A ponte de diodo transforma a tensão alternada em pulsante unipolar, e a regulação de fase dos semiciclos é realizada pelo tiristor.
Um estabilizador paramétrico de resistores R1, R2 e um diodo zener VD5 limita a tensão fornecida ao sistema de controle em um nível de 15 V. A conexão em série dos resistores é necessária para aumentar a tensão de ruptura e aumentar a dissipação de potência.
Logo no início do meio ciclo da tensão alternada, C1 é descarregado e também há tensão zero na junção de R6 e R7. Aos poucos, as tensões nesses dois pontos começam a crescer e quanto menor a resistência do resistor R4, mais tensão mais rápida no emissor VT1 ultrapassará a tensão em sua base e abrirá o transistor.
Os transistores VT1, VT2 formam um tiristor de baixa potência. Quando a tensão na junção base-emissor VT1 é maior que o limite, o transistor abre e abre VT2. E o VT2 desbloqueia o tiristor.
O esquema apresentado é bastante simples, pode ser traduzido em uma base de elemento moderna. Também é possível, com mínimas alterações, reduzir a potência ou tensão de operação.
Um regulador tão simples, mas ao mesmo tempo muito eficaz, pode ser montado por quase qualquer pessoa que consiga segurar um ferro de solda nas mãos e até mesmo ler ligeiramente os circuitos. Bem, este site irá ajudá-lo a realizar seu desejo. O regulador apresentado regula a potência de forma muito suave, sem picos e quedas.
Para gerenciar alguns tipos electrodomésticos(por exemplo, com uma ferramenta elétrica ou um aspirador de pó), é usado um regulador de potência baseado em triac. Você pode aprender mais sobre o princípio de operação desse elemento semicondutor nos materiais publicados em nosso site. Nesta publicação, vamos considerar uma série de questões relacionadas aos circuitos de controle de potência de carga triac. Como sempre, vamos começar com a teoria.
Lembre-se de que é comum chamar um triac de uma modificação de um tiristor, que desempenha o papel de uma chave semicondutora com uma característica não linear. Sua principal diferença em relação ao dispositivo básico reside na condução bidirecional durante a transição para o modo de operação "aberto", quando a corrente é aplicada ao eletrodo de controle. Devido a essa propriedade, os triacs não dependem da polaridade da tensão, o que permite que sejam efetivamente utilizados em circuitos com tensão alternada.
Além da característica adquirida, esses dispositivos possuem uma importante propriedade elemento base– a capacidade de manter a condutividade quando o eletrodo de controle é desligado. Nesse caso, o "fechamento" da chave do semicondutor ocorre no momento da ausência de diferença de potencial entre os terminais principais do dispositivo. Ou seja, quando a tensão alternada passa do ponto zero.
Um bônus adicional dessa transição para o estado "fechado" é a redução do número de interferências nessa fase de operação. Observe que um regulador sem ruído pode ser projetado para ser acionado por transistores.
Devido às propriedades listadas acima, é possível controlar a potência da carga por controle de fase. Ou seja, o triac abre a cada meio ciclo e fecha ao passar pelo zero. O tempo de atraso para ligar o modo "aberto", por assim dizer, corta parte do meio ciclo, como resultado, a forma do sinal de saída será dente de serra.
Nesse caso, a amplitude do sinal permanecerá a mesma, por isso esses dispositivos são chamados incorretamente de reguladores de tensão.
Aqui estão alguns exemplos de circuitos que permitem controlar a potência da carga usando um triac, vamos começar com o mais simples.
Figura 2. Esquema de um regulador de potência simples em um triac alimentado por 220 V Designações:
Com a ajuda do dinistor DN1, o circuito D1-C1-DN1 é fechado, o que coloca o DN2 na posição “aberto”, na qual permanece até o ponto zero (fim do semiciclo). O momento de abertura é determinado pelo tempo de acumulação no capacitor da carga limite necessária para comutar DN1 e DN2. A taxa de carga de C1 é controlada pela cadeia R1-R2, cuja resistência total determina o momento de “abertura” do triac. Consequentemente, a potência de carga é controlada por meio de um resistor variável R1.
Apesar da simplicidade do circuito, ele é bastante eficaz e pode ser usado como dimmer para luminárias de filamento ou regulador de potência de ferro de solda.
Infelizmente, este diagrama não retorno portanto, não é adequado como um controlador de velocidade estabilizado para um motor comutador.
O feedback é necessário para estabilizar a velocidade do motor elétrico, que pode mudar sob a influência da carga. Você pode fazer isso de duas maneiras:
A última opção é muito mais fácil de implementar, mas requer um pequeno ajuste na potência da máquina elétrica utilizada. Abaixo está um diagrama de tal dispositivo.
Designações:
Este esquema fornece um início suave instalação elétrica e fornece proteção contra sobrecarga. Três modos de operação são permitidos (definidos pelo interruptor S1):
A configuração do circuito é reduzida à seleção da resistência R6, é calculada, dependendo da potência, do motor elétrico de acordo com a seguinte fórmula:. Por exemplo, se precisarmos acionar um motor de 1500 W, o cálculo será o seguinte: 0,25 / (1500 / 240) = 0,04 ohms.
Para a fabricação dessa resistência, é melhor usar um fio de nicromo com diâmetro de 0,80 ou 1,0 mm. Abaixo está uma tabela que permite selecionar a resistência R6 e R11, dependendo da potência do motor.
Este dispositivo pode ser usado como controlador de velocidade para motores de ferramentas elétricas, aspiradores de pó e outros equipamentos domésticos.
Aqueles que tentarem controlar uma carga indutiva (como um transformador de máquina de solda) com os circuitos acima ficarão desapontados. Os dispositivos não funcionarão e a falha dos triacs é bem possível. Isso se deve ao deslocamento de fase, razão pela qual a chave do semicondutor não tem tempo para mudar para o modo “aberto” durante um pulso curto.
Existem duas opções para resolver o problema:
A primeira opção é a mais ideal. Aqui está um diagrama onde essa solução é usada.
Como pode ser visto na figura a seguir, que mostra os oscilogramas dos sinais principais do regulador de potência, uma rajada de pulsos é usada para abrir o triac.
Este dispositivo possibilita o uso de reguladores de comutação semicondutores para controlar uma carga indutiva.
No final do artigo, damos um exemplo de regulador de potência simples. Em princípio, qualquer um dos esquemas acima pode ser montado (a versão mais simplificada foi mostrada na Figura 2). Para este dispositivo nem é necessário fazer uma placa de circuito impresso, o dispositivo pode ser montado por montagem em superfície. Um exemplo dessa implementação é mostrado na figura abaixo.
Você pode usar este regulador como um dimmer, bem como controlar poderosos dispositivos de aquecimento elétrico com ele. Recomendamos a escolha de um circuito no qual seja utilizada uma chave semicondutora para controle com características correspondentes à corrente de carga.
Regulador de tensão sem interferência 220/0-220 volts 60 watts
A maioria dos reguladores de tensão (potência) são feitos em tiristores de acordo com um circuito de controle de pulso de fase. Como você sabe, esses dispositivos criam um nível perceptível de interferência de rádio. O regulador proposto pelo autor do artigo está isento dessa lacuna.
Uma característica do regulador proposto (ver diagrama) é o controle da amplitude da tensão alternada, na qual a forma do sinal de saída não é distorcida, em contraste com o controle de pulso de fase. O elemento regulador é um poderoso transistor VT1 na diagonal da ponte de diodos VD1-VD4, conectado em série com a carga. A principal desvantagem do dispositivo é sua baixa eficiência.
Quando o transistor está fechado, nenhuma corrente flui através do retificador e da carga. Se uma tensão de controle for aplicada à base do transistor, ele se abre, uma corrente começa a fluir por sua seção coletor-emissor, a ponte de diodo e a carga. A tensão na saída do regulador (na carga) aumenta. Quando o transistor está aberto e no modo de saturação, quase toda a tensão da rede (entrada) é aplicada à carga.
O sinal de controle forma uma fonte de alimentação de baixa potência, montada em um transformador T1, um retificador VD5 e um capacitor de suavização C1. O resistor variável R1 regula a corrente de base do transistor e, portanto, a amplitude da tensão de saída. Quando o controle deslizante do resistor variável é movido para a posição superior de acordo com o esquema, a tensão de saída diminui e, para a posição inferior, aumenta. O resistor R2 limita o valor máximo da corrente de controle.
O diodo VD6 protege a unidade de controle em caso de quebra da junção do coletor do transistor.
O regulador de tensão é montado em uma placa de fibra de vidro de 2,5 mm de espessura. O transistor VT1 deve ser instalado em um dissipador de calor com área de pelo menos 200 cm 2. Se necessário, os diodos VD1-VD4 são substituídos por outros mais potentes, por exemplo D245A, e também colocados no dissipador de calor.
Se o dispositivo for montado sem erros, ele começa a funcionar imediatamente e requer pouco ou nenhum ajuste. Só é necessário escolher o resistor R2.
Com um transistor regulador KT840B, a potência de carga não deve exceder 60 watts. Pode ser substituído por dispositivos: KT812B, KT824A, KT824B, KT828A, KT828B com uma dissipação de potência permitida de 50 W; KT856A -75 W; KT834A, KT834B - 100 W; KT847A - 125W.
É permitido aumentar a potência de carga se os transistores reguladores do mesmo tipo estiverem conectados em paralelo: conecte os coletores e emissores entre si e conecte as bases por meio de diodos e resistores separados ao motor de resistor variável.
O dispositivo usa um transformador de tamanho pequeno com uma tensão no enrolamento secundário de 5 ... 8 V. A unidade retificadora KTs405E pode ser substituída por qualquer outra ou montada a partir de diodos individuais com uma corrente direta permitida não inferior à corrente de base necessária do transistor regulador. Os mesmos requisitos se aplicam ao diodo VD6.
Capacitor C1 - óxido, por exemplo, K50-6, K50-16, etc., para uma tensão nominal de pelo menos 15 V. Resistor variável R1 - qualquer um com uma potência nominal de dissipação de 2 watts.
Ao instalar e configurar o dispositivo, devem ser tomadas precauções: os elementos reguladores estão sob tensão de rede.
Literatura
Publicação: www.cxem.net
DIVERSOS DIAGRAMAS PRINCIPAIS DE CONTROLADORES DE ENERGIA
REGULADOR DE ENERGIA NO TRIAC
As características do dispositivo proposto são o uso de um D-trigger para construir um gerador sincronizado com a tensão da rede e o método de controle do triac usando um único pulso, cuja duração é controlada automaticamente. Ao contrário de outros métodos de controle de pulso triac, este método não é crítico para a presença de um componente indutivo na carga. Os pulsos do gerador seguem com um período de aproximadamente 1,3 s.
O microcircuito DD 1 é alimentado por uma corrente que flui através de um diodo protetor localizado dentro do microcircuito entre seus terminais 3 e 14. Ele flui quando a tensão neste terminal, conectado à rede através de um resistor R 4 e um diodo VD 5, excede a tensão de estabilização do diodo zener VD 4 .
K. GAVRILOV, Rádio, 2011, nº 2, p. 41
CONTROLADOR DE ENERGIA DE DOIS CANAIS PARA DISPOSITIVOS DE AQUECIMENTO
O regulador contém dois canais independentes e permite manter a temperatura necessária para várias cargas: temperatura da ponta do ferro de soldar, ferro elétrico, aquecedor elétrico, fogão elétrico, etc. A profundidade de regulação é de 5...95% da potência rede de suprimento. O circuito regulador é alimentado por uma tensão retificada de 9 ... 11 V com isolação do transformador de uma rede de 220 V com baixo consumo de corrente.
V.G. Nikitenko, O.V. Nikitenko, Radioamator, 2011, nº 4, p. 35
CONTROLADOR DE ENERGIA TRIAC
Uma característica deste controlador triac é que o número de semiciclos de tensão de rede aplicados à carga em qualquer posição do elemento de controle acaba sendo igual. Com isso, não se forma a componente constante da corrente consumida e, consequentemente, não há magnetização dos circuitos magnéticos dos transformadores e motores elétricos conectados ao regulador. A potência é regulada alterando o número de períodos de tensão alternada aplicada à carga em um determinado intervalo de tempo. O regulador foi concebido para regular a potência de aparelhos com grande inércia (aquecedores, etc.).
Não é adequado para ajustar o brilho da iluminação, porque as lâmpadas piscam fortemente.
V. KALASHNIK, N. CHEREMISINOVA, V. CHERNIKOV, Radiomir, 2011, nº 5, p. 17 - 18
REGULADOR DE TENSÃO LIVRE DE INTERFERÊNCIAS
A maioria dos reguladores de tensão (potência) são feitos em tiristores de acordo com um circuito de controle de pulso de fase. Como você sabe, esses dispositivos criam um nível perceptível de interferência de rádio. O controlador proposto está livre dessa deficiência. Uma característica do regulador proposto é o controle da amplitude da tensão alternada, na qual a forma do sinal de saída não é distorcida, ao contrário do controle fase-pulso.
O elemento regulador é um poderoso transistor VT1 na diagonal da ponte de diodos VD1-VD4, conectado em série com a carga. A principal desvantagem do dispositivo é sua baixa eficiência. Quando o transistor está fechado, nenhuma corrente flui através do retificador e da carga. Se uma tensão de controle for aplicada à base do transistor, ele se abre, uma corrente começa a fluir por sua seção coletor-emissor, a ponte de diodo e a carga. A tensão na saída do regulador (na carga) aumenta. Quando o transistor está aberto e no modo de saturação, quase toda a tensão da rede (entrada) é aplicada à carga. O sinal de controle forma uma fonte de alimentação de baixa potência, montada em um transformador T1, um retificador VD5 e um capacitor de suavização C1.
O resistor variável R1 regula a corrente de base do transistor e, portanto, a amplitude da tensão de saída. Quando o controle deslizante do resistor variável é movido para a posição superior de acordo com o esquema, a tensão de saída diminui e, para a posição inferior, aumenta. O resistor R2 limita o valor máximo da corrente de controle. O diodo VD6 protege a unidade de controle em caso de quebra da junção do coletor do transistor. O regulador de tensão é montado em uma placa de fibra de vidro de 2,5 mm de espessura. O transistor VT1 deve ser instalado em um dissipador de calor com área de pelo menos 200 cm2. Se necessário, os diodos VD1-VD4 são substituídos por outros mais potentes, por exemplo D245A, e também colocados no dissipador de calor.
Se o dispositivo for montado sem erros, ele começa a funcionar imediatamente e requer pouco ou nenhum ajuste. Só é necessário escolher o resistor R2.
Com um transistor regulador KT840B, a potência de carga não deve exceder 60 W. Pode ser substituído por dispositivos: KT812B, KT824A, KT824B, KT828A, KT828B com uma dissipação de energia permitida de 50 W .; KT856A -75 W.; KT834A, KT834B - 100 W; KT847A-125 W. É permitido aumentar a potência de carga se os transistores reguladores do mesmo tipo estiverem conectados em paralelo: conecte os coletores e emissores entre si e conecte as bases por meio de diodos e resistores separados ao motor de resistor variável.
O dispositivo usa um transformador de tamanho pequeno com uma tensão no enrolamento secundário de 5 ... 8 V. A unidade retificadora KTs405E pode ser substituída por qualquer outra ou montada a partir de diodos individuais com uma corrente direta permitida não inferior à corrente de base necessária do transistor regulador. Os mesmos requisitos se aplicam ao diodo VD6. Capacitor C1 - óxido, por exemplo, K50-6, K50-16, etc., para uma tensão nominal de pelo menos 15 V. Resistor variável R1 - qualquer um com uma potência de dissipação nominal de 2 watts. Ao instalar e configurar o dispositivo, devem ser tomadas precauções: os elementos reguladores estão sob tensão de rede. Nota: Para reduzir a distorção da tensão de saída senoidal, tente eliminar o capacitor C1. A. Chekarov
Regulador de tensão MOSFET - transistores (IRF540, IRF840)
Oleg Belousov, Eletricista, 201 2 , nº 12 , p. 64 - 66
Porque princípio físico a operação de um transistor de efeito de campo com uma porta isolada difere da operação de um tiristor e um triac, então ele pode ser ligado e desligado repetidamente durante um período de tensão de rede. Freqüência de comutação transistores poderosos neste circuito, 1 kHz é selecionado. A vantagem desse esquema é sua simplicidade e a capacidade de alterar o ciclo de trabalho dos pulsos, alterando ligeiramente a taxa de repetição do pulso.
No projeto do autor, foram obtidas as seguintes durações de pulso: 0,08 ms, com período de repetição de 1 ms e 0,8 ms, com período de repetição de 0,9 ms, dependendo da posição do controle deslizante do resistor R2.
Você pode desligar a tensão na carga fechando a chave S 1, enquanto as portas dos transistores MOSFET são ajustadas para uma tensão próxima à tensão no pino 7 do microcircuito. Com a chave seletora aberta, a tensão na carga na cópia do autor do dispositivo pode ser alterada pelo resistor R 2 dentro de 18 ... 214 V (medido por um dispositivo do tipo TES 2712).
diagrama de circuito tal controlador é mostrado na figura abaixo. O regulador usa um microcircuito doméstico K561LN2, dois elementos dos quais são usados para montar um alternador com oscilação ajustável e quatro elementos são usados \u200b\u200bcomo amplificadores de corrente.
Para eliminar a interferência na rede 220, recomenda-se conectar um estrangulamento enrolado em um anel de ferrite com diâmetro de 20 ... 30 mm em série com a carga até que seja preenchido com fio de 1 mm.
Gerador de corrente de carga em transistores bipolares (KT817, 2SC3987)
Butov A. L., designer de rádio, 201 2 , nº 7 , p. 11 - 12
Para verificar o desempenho e configurar as fontes de alimentação, é conveniente usar um simulador de carga na forma de um gerador de corrente ajustável. Usando esse dispositivo, você pode não apenas configurar rapidamente uma fonte de alimentação, estabilizador de tensão, mas também, por exemplo, usá-lo como um gerador de corrente estável para carregar e descarregar baterias, dispositivos de eletrólise, para gravação eletroquímica de placas de circuito impresso, como um estabilizador de corrente de alimentação para lâmpadas elétricas, para partida "suave" de motores elétricos coletores.
O dispositivo é um dispositivo de dois terminais, não requer uma fonte de alimentação adicional e pode ser incluído no disjuntor de alimentação de vários dispositivos e atuadores.
Faixa de ajuste de corrente de 0...0, 16 a 3 A, consumo máximo de energia (dissipação) 40 W, faixa de tensão de alimentação 3...30 VDC. O consumo de corrente é regulado por um resistor variável R 6. Quanto mais à esquerda no diagrama o controle deslizante do resistor R6, mais corrente o dispositivo consome. Com os contatos abertos da chave SA 1, o resistor R6 pode definir o consumo de corrente de 0,16 a 0,8 A. Com os contatos desta chave fechados, a corrente é regulada na faixa de 0,7 ... 3 A.
Desenho placa de circuito impresso gerador de corrente
Simulador de bateria de carro (KT827)
V. MELNICHUK, Radiomir, 201 2 , No. 1 2 , p. 7 - 8
Ao retrabalhar fontes de alimentação de comutação de computador (UPS), dispositivos de recarga (carregadores) para baterias de automóveis, os produtos acabados devem ser carregados com algo durante o processo de configuração. Portanto, decidi fazer um análogo de um poderoso diodo zener com tensão ajustável estabilização, cujos esquemas são mostrados na Fig. 1 . O resistor R 6 pode ajustar a tensão de estabilização de 6 a 16 V. No total, foram feitos dois desses dispositivos. Na primeira variante, o KT 803 foi usado como transistores VT 1 e VT 2.
Resistencia interna esse diodo zener acabou sendo muito grande. Portanto, com uma corrente de 2 A, a tensão de estabilização era de 12 V e de 8 A - 16 V. Na segunda variante, foram usados transistores compostos KT827. Aqui, a uma corrente de 2 A, a tensão de estabilização foi de 12 V e a 10 A - 12,4 V.
No entanto, ao regular consumidores mais potentes, como caldeiras elétricas, os controladores de potência triac tornam-se inadequados - eles criarão muita interferência na rede. Para resolver esse problema, é melhor usar reguladores com um período maior de modos ON-OFF, o que elimina claramente a ocorrência de interferências. Uma das variantes do esquema é mostrada.
