- Princip činnosti regulátoru na triak
- Možnosti obvodu regulátoru
- Regulátor se zpětnou vazbou
- Indukční regulátor zátěže
- Jednoduchý regulátor výkonu na triak DIY
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Pro ovládání určitých typů domácích spotřebičů (například elektrického nářadí nebo vysavače) se používá vypínač na bázi triaku. Podrobnosti o principu fungování tohoto polovodičového prvku naleznete v materiálech zveřejněných na našich webových stránkách. V této publikaci se zabýváme řadou otázek souvisejících se schématy řízení zátěže triak. Jako vždy začněme teorií.
Princip činnosti regulátoru na triak
Připomeňme, že triak se nazývá modifikace tyristoru, který hraje roli polovodičového klíče s nelineární charakteristikou. Hlavní rozdíl oproti základnímu zařízení spočívá v obousměrném vedení při přepnutí do režimu „otevřeného“ provozu, kdy je proud přiváděn do řídicí elektrody. Díky této vlastnosti triaky nezávisí na polaritě napětí, což umožňuje jejich efektivní využití v obvodech s proměnným napětím.
Kromě získaných vlastností mají tato zařízení důležitou vlastnost základního prvku - schopnost udržovat vodivost při odpojení řídicí elektrody. V tomto případě dochází k "uzavření" polovodičového klíče v okamžiku, kdy neexistuje žádný potenciální rozdíl mezi hlavními závěry zařízení. To znamená, že když střídavé napětí prochází bodem nula.
Dalším bonusem z tohoto přechodu do „uzavřeného“ stavu je snížení počtu zásahů v této fázi provozu. Všimněte si, že pod řízením tranzistorů může být vytvořen neinterferující regulátor.
Vzhledem k výše uvedeným vlastnostem může být zátěž řízena fázovým řízením. To znamená, že triak otevírá každou poločas a uzavírá se při průchodu nulou. Doba zpoždění nástupu „otevřeného“ režimu přeruší část poloviny periody, v důsledku čehož bude výstupní tvar vlny pilovitý.
V tomto případě zůstane amplituda signálu stejná, což je důvod, proč jsou taková zařízení nesprávně nazývána regulátory napětí.
Možnosti obvodu regulátoru
Uvádíme několik příkladů obvodů, které umožňují ovládat výkon zátěže pomocí triaku, začněme s nejjednodušším.
Legenda:
- Rezistory: R1 - 470 kΩ, R2 - 10 kΩ,
- Kondenzátor C1 - 0, 1 μF x 400 V.
- Diody: D1 - 1N4007, D2 - jakákoli kontrolka LED 2.10-2.40 V 20 mA.
- Dynistor DN1 je DB3.
- Triac DN2 - KU208G, můžete instalovat výkonnější analog BTA16 600.
Pomocí dynistoru DN1 se okruh D1-C1-DN1 uzavře, čímž se DN2 převede do „otevřené“ polohy, ve které zůstane v nulovém bodě (dokončení polovičního cyklu). Otevírací moment je dán akumulační dobou na kondenzátoru prahové hodnoty požadované pro spínání DN1 a DN2. Řídí rychlost nabíjení C1 řetězce R1-R2, jehož celkový odpor závisí na momentu "otevření" triaku. Proto je zátěžový výkon řízen proměnným odporem Rl.
Navzdory jednoduchosti schématu je velmi efektivní a může být použit jako stmívač pro osvětlovací zařízení s vláknem nebo regulátorem výkonu pro páječku.
Výše uvedené schéma bohužel nemá žádnou zpětnou vazbu, proto není vhodné jako stabilizovaný regulátor otáček kolektorového motoru.
Regulátor se zpětnou vazbou
Zpětná vazba je nezbytná pro stabilizaci otáček motoru, které se mohou měnit vlivem zatížení. To lze provést dvěma způsoby:
- Namontujte otáčkoměr, který měří rychlost. Tato možnost umožňuje přesné nastavení, což však zvyšuje náklady na implementaci řešení.
- Sledujte změny napětí na elektromotoru a podle toho zvyšujte nebo snižujte režim „otevřeného“ polovodičového klíče.
Druhá možnost je mnohem snazší implementovat, ale vyžaduje malou úpravu pod výkonem použitých elektrických strojů. Níže je schéma takového zařízení.
Legenda:
- Rezistory: R1 - 18 kΩ (2 W); R2 je 330 kΩ; R3 - 180 Ohm; R4 a R5– 3, 3 kΩ; R6 - je nutné zvolit, jak to bude provedeno, bude popsáno níže; R7 - 7, 5 kΩ; R8 - 220 kΩ; R9 - 47 kΩ; R10 - 100 kΩ; R11 - 180 kΩ; R12 - 100 kΩ; R13 - 22 kΩ.
- Kondenzátory: C1 - 22 microfarads x 50 V; C2 - 15 nF; C3 - 4, 7 mikrofaradu x 50 V; C4 - 150 nF; C5 - 100 nF; C6 - 1 uF x 50 V.
- D1 diody - 1N4007; D2 - jakákoli kontrolka LED při 20 mA.
- Triac T1 - BTA24-800.
- Mikroobvod - U2010B.
Toto schéma zajišťuje plynulý rozběh elektrické instalace a zajišťuje její ochranu proti přetížení. Jsou povoleny tři provozní režimy (nastaveno přepínačem S1):
- A - Při přetížení se rozsvítí LED dioda D2, což znamená přetížení, po kterém motor sníží rychlost na minimum. Chcete-li režim ukončit, musíte zařízení vypnout a zapnout.
- B - Při přetížení se rozsvítí dioda D2, motor se přepne do režimu s minimálními otáčkami. Pro opuštění režimu je nutné odstranit zátěž z elektromotoru.
- C - Režim indikace přetížení.
Nastavení obvodu se sníží na výběr odporu R6, vypočte se v závislosti na výkonu elektromotoru podle následujícího vzorce :. Pokud například potřebujeme řídit motor s výkonem 1500 W, pak bude výpočet následující: 0, 25 / (1500/240) = 0, 04 Ohm.
Pro výrobu tohoto odporu je nejlepší použít nichromový drát o průměru 0, 80 nebo 1, 0 mm. Níže je tabulka, která umožňuje zvolit odpor R6 a R11 v závislosti na výkonu motoru.
Výše uvedené zařízení může být použito jako regulátor otáček elektromotorů, vysavačů a dalšího vybavení domácnosti.
Indukční regulátor zátěže
Ti, kteří se snaží ovládat indukční zátěž (např. Transformátor svařovacího stroje) s použitím výše uvedených schémat, budou zklamáni. Zařízení nebudou fungovat, s možným selháním triaků. To je způsobeno fázovým posunem, což je důvod, proč polovodičový klíč nemá čas jít do režimu „otevřeno“ během krátkého pulsu.
Existují dvě možná řešení problému:
- Podání řady podobných pulzů do řídicí elektrody.
- Zajistěte konstantní signál řídící elektrodě, dokud neprochází nulou.
První možnost je nejoptimálnější. Uvádíme schéma, kde se toto řešení používá.
Jak je patrné z následujícího obrázku, kde jsou znázorněny oscilogramy hlavních signálů regulátoru výkonu, je pro otevření triaku použit pulzní paket.
Toto zařízení umožňuje použití regulátorů na polovodičových spínačích pro řízení indukčního zatížení.
Jednoduchý regulátor výkonu na triak DIY
Na konci článku uvádíme příklad jednoduchého regulátoru výkonu. V zásadě můžete sestavit libovolné z výše uvedených schémat (nejjednodušší verze byla ukázána na obrázku 2). Pro toto zařízení není ani nutné vyrobit desku s plošnými spoji, zařízení může být sestaveno montáží. Příklad takové implementace je uveden na obrázku níže.
Tento regulátor je možné použít jako stmívač a také pro ovládání pomocí výkonných elektrických ohřívačů. Doporučujeme zvolit obvod, ve kterém se pro řízení používá polovodičový spínač s charakteristikami odpovídajícího zátěžového proudu.