Зроби сам - Тиристорні регулятори напруги
Написати
Тиристорні регулятори напруги
У регуляторі схема якого показана на рис. 1, використані два триністори, що відкриваються один в позитивний, а інший - в негативний напівперноди напруги. Діюча напруга на навантаженні Rн регулюють змінним резистором R3.
Регулятор працює в такий спосіб. На початку позитивного напівперіоду (плюс на верхньому за схемою дроті) триністори закриті. У міру збільшення напруги мережевий конденсатор. С1 заряджається через резистори R2 та R3. Збільшення напруги на конденсаторі відстає (зсувається по фазі) від мережевого на величину, що залежить від сумарного опору резисторів R2 та R3 та ємності конденсатора С1. Заряд конденсатора продовжується до тих пір, поки напруга на ньому не досягне порога відкривання тріністора Д1. Коли триністор відкриється, через навантаження Rн потече струм, який визначається сумарним опором відкритого триністора і Rн. Триністор Д1 залишається відкритим до кінця напівперіоду. Підбором резистора R1 встановлюють бажані межі регулювання. При вказаних на схемі номіналах резисторів і конденсаторів напругу на навантаженні можна змінювати в межах 40-220 В.
Протягом негативного напівперіоду аналогічно працює триністор Д4. Однак, конденсатор С2, частково заряджений протягом позитивного напівперіоду (через резистори R4 і R5 і діод Д6) повинен перезаряджатися, а значить і час затримки включення триністора має бути великим. Чим довше був закритий триністор Д1 протягом позитивного напівперіоду, тим більша напруга буде на конденсаторі С2 на початок негативного і тим довше буде закритий триністор Д4.
Синфазність роботи тріністорів залежить від правильного підбору номіналів елементів R4, R5, С2.Потужність навантаження може бути будь-якою в межах від 50 до 1000 Вт.
З фазоімпульсним управлінням
Регулятор, схема якого показано на рис. 2, автоматично керується сигналом Uynp. У регуляторі використано два тиристори - триністор Д5 і диністор Д7. Триністор відкривається імпульсами, які формуються ланцюжком, що складається з диністора Д7 та конденсатора С1. На початку кожного напівперіоду триністор і диністор закриті і конденсатор С1 заряджається струмом колектора транзистора Т1. Коли напруга на конденсаторі досягне порога відкривання диністора, він відкриється і конденсатор швидко розрядиться через резистор R2 та первинну обмотку трансформатора Тр1. Імпульс струму із вторинної обмотки трансформатора відкриє триністор. При цьому керуючий пристрій буде знеструмлено (оскільки падіння напруги на відкритому триністорі дуже мало), диністор закриється. Після закінчення напівперіоду тринстор вимкнеться і з початком наступного напівперіоду почнеться новий цикл роботи регулятора.
Час затримки імпульсу, що відкриває триністор, щодо початку напівперіоду визначається швидкістю заряду конденсатора С1, яка пропорційна струму колектора транзистора Т1. Змінюючи керуючу напругу Uynp, можна керувати цим струмом і, зрештою, регулювати напругу на навантаженні. Джерелом сигналу Uynp може бути смуговий фільтр (з випрямлячем) кольоромузичної установки, програмний пристрій. У системах автоматичного регулювання як Uупр використовують напругу зворотного зв'язку.
Резистор R5 необхідно підібрати таким, щоб при Uynp=0 триністор відкривався кожен півперіод в момент часу, близький до закінчення напівперіоду.
Для того, щоб перейти на ручне регулювання, достатньо замінити резистор R5 послідовноюланцюжком зі змінного резистора та постійного опором 10-12 кОм.
Напруга стабілізації стабілітрона Д6 має бути на 5-10 В більше максимальної напруги включення диністора.
Транзистор Т1. може бути будь-яким із серій МП21, МП25, МП26. Диністор можна застосувати типів КН102Б, Д227А, Д227Б, Д228А, Д228Б. Резистор R1 складений із двох потужністю по 2 Вт.
Імпульсний трансформатор Тр1 намотаний на кільцевому осерді, що має розміри 26Х18Х4 мм, з пермалою 79НМА (або такого ж перерізу з фериту М2000НМ1). Обмотка I містить 70 витків, а обмотка II - 50 витків дроту ПЕВ-2 0,33 мм. Міжобмотувальна ізоляція повинна витримувати напругу, близьку до мережевої.
Замість диністора в регуляторі можна використовувати транзистор, що працює у лавинному режимі. Схема одного з таких регуляторів показано на рис. 3.
За принципом роботи регулятор із транзистором, що працює в лавинному режимі, не відрізняється від попереднього. Використовуваний транзистор типу ГТ311 має напругу лавинного пробою близько 30 В (при опорі резистора R3 дорівнює 1 кОм). У разі застосування інших транзисторів – номінали елементів R4, R5, С1 потрібно змінити.
У регуляторі (рис. 3) можуть бути використані інші транзистори, в тому числі і структури р-п-р, наприклад П416. І тут потрібно в транзистора Т1 (див. рис. 3) поміняти місцями висновки емітера і колектора. Резистор R3 завжди повинен бути включений між базою і емітером. Напругу на навантаженні регулюють змінним резистором R4.
З аналогом одноперехідного транзистора
У регуляторі схема якого показана на рис. 4, застосований фазоімпульсний метод керування триністором. У керуючому пристрої регулятора використаний транзисторний аналог одноперехідноготранзистора (двохбазового діода). Про роботу одноперехідних транзисторів можна прочитати в "Радіо", 1972 № 7, с. 56.
За принципом роботи керуючий пристрій описуваного регулятора не відрізняється від пристроїв на диністорі або лавинному транзисторі (рис. 2 і 3). Потужність, що підводиться до навантаження, регулюють змінним резистором R5.
Триністор ДЗ та діод Д1 встановлені на загальному радіаторі площею 50-80 см2. Резистор R1 складається з двох резисторів потужністю 2 Вт.
Описуваний регулятор побудований за схемою фазоімпульсного регулювання з використанням симистора (симетричного тирнстора). Схема регулятора показано на рис. 5. У пристрої, що управляє, застосований транзисторний аналог одноперехідного транзистора n-типу.
При включенні регулятора (вимикач В1) транзистори Т1 год Т2 закриті і конденсатор С1 починає заряджатися через резистор R4 (за допомогою якого регулюють потужність, що виділяється на навантаженні Rн). Заряд триває доти, доки напруга на конденсаторі не перевищить поріг відкривання транзистора Т1. У цей момент транзистори відкриваються та переходять у режим насичення. Конденсатор швидко розряджається через них первинну обмотку імпульсного трансформатора Тр1. Імпульс струму з вторинної обмотки відкриває симистор Д5. Поріг відкриття транзисторів визначається опорами резисторів дільника R2R3.
Імпульсний трансформатор Тр1 намотаний на кільці з фериту М2000НМ1-15 типорозміру К20х12х6. Обмотка I містить 50 витків, а II - 30 витків дроту ПЕЛШО 0,25 мм. Конденсатор С1 - МБМ із робочою напругою 160 В.
Максимально допустимий струм навантаження регулятора 5 А. Межі регулювання напруги від кількох вольт до 215 Ст.
З покращеною регулювальною характеристикою
Утиристорних регуляторах з фазоімпульсним керуванням напруга на конденсаторі RС-ланцюга під час його заряду збільшується за експонентним законом. При синусоїдальної формі мережевої напруги регулювальна характеристика, що виражає залежність напруги на навантаженні від опору змінного резистора, виявляється різко нелінійною, що ускладнює плавне регулювання напруги на навантаженні.
Тиристорний регулятор, схема якого показано на рис. 6, значною мірою вільний від цього недоліку. У регуляторі використано одноперехідний транзистор. Поліпшення лінійності регулювальної характеристики досягається тим, що конденсатор С1 заряджається від напруги мережі (через резистор R4) і одночасно джерела постійного стабілізованого напруги (через дільник R5R6 і діод Д6). Змінюючи резистором R6 рівень постійної напруги, можна керувати моментом відкривання тріністора і, отже, напругою на навантаженні. Діод Д6 унеможливлює розряд конденсатора через резистор R6.
Опір резистора R4 вибирають таким, щоб при замкненому коротко резисторі R6 напруга на навантаженні була мінімальною. Тоді при крайньому нижньому (за схемою) положенні двигуна резистора R6 напруга на навантаженні буде максимальною.