Регулятор мощности на симисторе

Как в промышленности, так и в быту, часто возникает задача плавной регулировки мощности. Например:

  • плавный пуск электродвигателя или плавное изменение оборотов
  • изменение яркости лампы накаливания
  • плавное изменение мощности нагревательного элемента

Какие-то задачи можно решить с помощью реле (регулировка температуры нагревательного элемента изменением времени включения и выключения). С помощью мощных транзисторов (та же регулировка яркости ламп). Даже плавный пуск можно обеспечить механически.
Но для решения этих задач сейчас очень часто применяется достаточно недорогое и современное решение — симисторный регулятор мощности.

  1. Принцип работы симистора
  2. Плюсы и минусы симистора
  3. Изготовление регулятора
  4. Проверка
  5. Послесловие

Принцип работы симистора

Симистор, как и тиристор, это полупроводниковый прибор, состоящий из нескольких (в данном случае пяти) p-n переходов.

Тиристор это по сути управляемый диод, который имеет один дополнительный электрод. Если на этот электрод подать управляющий импульс, то тиристор откроется и останется в таком положении. Чтобы закрыть его, нужно либо сменить полярность напряжения, либо уменьшить протекающий ток ниже определенного порогового значения (ток удержания).
Как и диод, тиристор пропускает ток в одном направлении. Если объединить встречно-параллельно два тиристора, то получится симистор (симметричный тиристор).

Симистор

Симистор проводит ток в обоих направлениях, так что его удобно использовать в цепях переменного тока.
В тиристоре есть анод, катод и управляющий электрод. В симисторе же выводы обозначаются как силовой электрод 1, 2 (MT1, MT2) и управляющий электрод (G).
При подаче на управляющий электрод импульса, на положительной полуволне симистор будет пропускать ток в одном направлении, при отрицательной полуволне в другом. При снятии управляющего сигнала симистор закроется при прохождении синусоиды через ноль.
Таким образом с помощью этого прибора очень удобно управлять нагрузкой.

Плюсы и минусы симистора

По сравнению с релейными или транзисторными схемами, симисторная схема имеет ряд преимуществ:

  • Невысокая стоимость по сравнению с транзисторными схемами
  • Отсутствие движущихся частей и искрящих контактов, как в реле

Но также есть и некоторые недостатки.

  • На открытом симисторе падает порядка 2 вольт. Например при токе 10 ампер, тепловыделение составит 20 Вт. Так что при больших токах необходимо использовать радиатор
  • Симисторы работают только при небольших частотах
  • Чувствительность к переходным процессам. При неправильно поданных управляющих импульсах, прибор может выйти из строя
  • Чувствительность к помехам. Симистор может открываться при различных помехах и даже просто при касании щупами мультиметра элементов схемы

Изготовление регулятора

Схема регулятора мощности на симисторе достаточно простая. Но я решил собрать не просто регулятор, а простенький стенд для проверки симисторов.
При ремонте бытовой техники часто приходится сталкиваться с тем, что горят симисторы например на управление электродвигателем стиральной машины и т.п.

Симисторы, которые поставляют наши братья китайцы, иногда бывают бракованные и сразу не работают. Вот чтобы заранее убедиться в работоспособности, я и решил сделать такой стенд.

Схема регулятора мощности

На питании на всякий случай сразу стоит предохранитель на 1А. Динистор используется DB3. Симистор я решил использовать BTB16-600. Переменный резистор под рукой оказался только на 670 кОм, но лучше взять на 470 кОм. Резистор R2 на 4,7 кОм. Конденсатор C1 0.1 мкФ.
В качестве нагрузки использовал маломощную лампочку накаливания для холодильников на 220В.

Дорожки будущей печатной платы нарисовал белым маркером с НЦ краской и вытравил в небольшой ванночке составом на основе лимонной кислоты.
После того, как припаял все элементы, замотал токоведущие части платы изолентой.

Изготовление платы

Проверяемый симистор подключается через разъём, каждая ножка отдельно, потому что расстояние между выводами может быть разным.

Проверка

Перед включением в сеть обязательно проверил сопротивление на сетевой вилке — не должно быть короткого замыкания. Это очень полезная привычка при ремонте приборов)

Проверка регулятора мощности

Сразу после включения схема заработала. При вращении оси переменного резистора, яркость лампы накаливания так же изменяется от максимальной до нуля.

Послесловие

Сейчас симисторы очень широко используются в различной технике. Большая часть двигателей в бытовой технике с плавным изменением частоты, управляются симисторной схемой.

Схема, которую я здесь рассмотрел, подходит только для регулирования мощности в нагрузке вроде лампы накаливания, паяльнике, просто нагревательном элементе.
Для регулировки оборотов электродвигателя нужна более сложная схема, например на специализированной микросхеме.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *