Тиристорний регулятор потужності: схема, принцип роботи та застосування

У статті розповідається про те, як працює тиристорний регулятор потужності, схема якого представлена нижче У повсякденному житті дуже часто виникає необхідність регулювання потужності побутових приладів, наприклад електроплити, паяльника, кип'ятильників та Тенів, на транспорті - обертів двигуна і т. д. На допомогу приходить найпростіша аматорська конструкція – регулятор потужності на тиристорі. Зібрати такий пристрій не складе труднощів, воно може стати тим самим першим саморобним пристроєм, який виконуватиме функцію регулювання температури жала паяльника початківця радіоаматора. Варто відзначити, що готові паяльні станції з контролем температури і іншими приємними функціями стоять на порядок дорожче простого паяльника. Мінімальний набір деталей дозволяє зібрати простий тиристорний регулятор потужності навісним монтажем.


До відома, навісний монтаж — це спосіб складання радіоелектронних компонентів без застосування друкованої плати, а при хорошому навику він дозволяє швидко зібрати електронні пристрої середньої складності. Ви також можете замовити електронний конструктор тиристорного регулятора, а для тих, хто хоче розібратися в усьому самостійно, нижче буде представлена схема і пояснено принцип роботи.

Область застосування тиристорних регуляторів

Між іншим, це однофазний тиристорний регулятор потужності. Такий прилад може бути використаний для управління потужністю або кількістю обертів. Однак для початку слід розібратися в принципі роботи тиристора, адже це дозволить нам зрозуміти, на яку навантаження краще використовувати такий регулятор.

Як працює тиристор?

Тиристор – це напівпровідниковий керований прилад, здатний проводити струм в одному напрямку. Слово «керований» вжито неспроста, оскільки з його допомогою, на відміну від діода, який теж проводить струм тільки до одного полюса, можна вибирати момент, коли тиристор почне проводити струм. Тиристор має три висновки: Анод. Катод. Керуючий електрод. Для того щоб почав текти струм через тиристор, необхідно виконати наступні умови: деталь повинна стояти ланцюга, що знаходиться під напругою, на керуючий електрод повинен бути поданий короткочасний імпульс. На відміну від транзистора, управління тиристором не вимагає утримання керуючого сигналу. На цьому нюанси не закінчуються: тиристор можна закрити, лише перервавши струм в ланцюзі, або сформувавши зворотне напруга анод - катод. Це означає, що використання тиристора в ланцюгах постійного струму досить специфічний і часто нерозсудливо, а ось ланцюгах змінного, наприклад у такому приладі як тиристорний регулятор потужності, схема побудована таким чином, що забезпечено умова для закриття. Кожна з півхвиль буде закривати відповідний тиристор. Вам, швидше за все, не все зрозуміло? Не варто впадати у відчай - нижче буде детально описаний процес роботи готового пристрою.

Область застосування тиристорних регуляторів

У яких колах ефективно використовувати тиристорний регулятор потужності? Схема дозволяє відмінно регулювати потужність нагрівальних приладів, тобто впливати на активне навантаження. При роботі з высокоиндуктивной навантаженням тиристори можуть просто не закритися, що може призвести до виходу регулятора з ладу.

Можна регулювати оберти двигуна?

Я думаю, багато хто з читачів бачили або користувалися дрилями, шліфувальних машинами, які в народі називають "болгарками", та іншим приладом. Ви могли помітити, що кількість оборотів залежить від глибини натискання на кнопку-курок приладу. Ось у цей елемент як раз і вбудований такий тиристорний регулятор потужності (схема якого наведена нижче), за допомогою якого здійснюється зміна кількості оборотів. Зверніть увагу! Тиристорний регулятор не може змінювати обороти асинхронних двигунів. Таким чином, напруга регулюється на колекторних двигунах, обладнаних щітковим вузлом.

Схема тиристорного регулятора потужності на одному і двох тиристорах

Типова схема для того, щоб зібрати тиристорний регулятор потужності своїми руками зображена на малюнку нижче. Вихідна напруга у цієї схеми від 15 до 215 вольт, в разі застосування зазначених тиристорів, встановлених на тепловідводах, потужність складає близько 1 кВт. До речі вимикач з регулятором яскравості світла зроблений за подібною схемою. Якщо у вас немає необхідності повної регулювання напруги і достатньо отримувати на виході від 110 до 220 вольт, скористайтесь цією схемою, яка показує однополуперіодний регулятор потужності на тиристорі.

Як це працює?

Описана нижче інформація справедлива для більшості схем. Літерні позначення будуть братися відповідно першої схеми тиристорного регулятора Тиристорний регулятор потужності, принцип роботи якого заснований на фазовому керуванні величиною напруги, змінює і потужність. Даний принцип полягає в тому, що в нормальних умовах на навантаження діє змінна напруга побутової мережі, змінюється за синусоїдальним законом. Вище, при описі принципи роботи тиристора, було сказано, що кожен тиристор працює в одному напрямку, тобто управляє своєю полуволной від синусоїди. Що це означає?
Якщо з допомогою тиристора періодично підключати навантаження строго в певний момент, величина діючої напруги буде нижчою, оскільки частина напруги (діюча величина, яка «потрапить» на навантаження) буде менше, ніж мережевий. Дане явище проілюстровано на графіку. Заштрихована область – це і є область напруги, яке опинилося під навантаженням. Літерою «а» на горизонтальній осі позначений момент відкриття тиристора. Коли позитивна полуволна закінчиться і почнеться період з негативною полуволной, один з тиристорів закривається, і в той же момент відкривається другий тиристор.

Розберемося, як працює конкретно наш тиристорний регулятор потужності

Схема перша Обмовимо заздалегідь, що замість слів "позитивна" і "негативна" будуть використані «перша» і «друга» (полуволна). Отже, коли на нашу схему починає діяти перша полуволна, починають заряджатися ємності C1 і C2. Швидкість їх заряду обмежена потенціометром R5. даний елемент є змінним, і з його допомогою задається вихідна напруга. Коли на конденсаторі C1 з'являється необхідне для відкриття динистора VS3 напруга, діністор відкривається, через нього надходить струм, за допомогою якого буде відкритий тиристор VS1. Момент пробою динистора і є точка «а» на графіку, представленому в попередньому розділі статті. Коли значення напруги переходить через нуль і схема виявляється під другий полуволной, тиристор VS1 закривається, і процес повторюється наново, тільки для другого динистора, тиристора і конденсатора. Резистори R3 і R3 служать для обмеження струму управління, а R1 і R2 - для схеми термостабілізації. Принцип роботи другої схеми аналогічний, але в ній йде керування лише однією з напівхвиль змінної напруги. Тепер, знаючи принцип роботи та схему, ви можете зібрати або полагодити тиристорний регулятор потужності своїми руками.

Застосування регулятора в побуті і техніка безпеки

Не можна не сказати про те, що дана схема не забезпечує гальванічної розв'язки від мережі, тому існує небезпека ураження електричним струмом. Це означає, що не варто торкатися руками елементів регулятора. Необхідно використовувати ізольований корпус. Слід проектувати конструкцію вашого приладу так, щоб ви могли заховати її в регульованому пристрої, знайти вільне місце в корпусі. Якщо регульований прилад розташовується стаціонарно, то взагалі має сенс підключити його через вимикач з регулятором яскравості світла. Таке рішення частково убезпечить від ураження струмом, позбавить від необхідності пошуку підходящого корпусу, має привабливий зовнішній вигляд і виготовлено промисловим методом.