Предположим, у вас есть электроплитка, а мощность ее не
регулируется. Вот и горит спираль в полный накал тогда, когда достаточно и четверти номинальной мощности, бессмысленно расходуя драгоценные киловатт-часы. Выход есть - сделать к электроплитке регулятор
мощности. Схема первого варианта регулятора представлена на рис. 68. Он
позволяет регулировать мощность в нагрузке, рассчитанной на включение в сеть
напряжением 220 В, от 5…10 до 97…99% номинальной мощности. Коэффициент
полезного действия регулятора не менее 98%.
.
Регулирующие элементы устройства - тринисторы VS1 и VS2 -включены
последовательно с нагрузкой. Изменение мощности, потребляемой нагрузкой,
достигается изменением угла открывания тринисторов. Узел, обеспечивающий изменение угла открывания тринисторов, выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Конденсатор С1, соединенный с
эмиттером транзистора, заряжается через резисторы R2 и R3. Как только
напряжение на обкладках конденсатора достигнет определенного значения,
однопереходный транзистор откроется, через обмотку I трансформатора Т1
пройдет короткий импульс тока. Импульсы с обмотки II или III трансформатора
откроют тринистор VS1 или VS2 - в зависимости от фазы сетевого напряжения, и
с этого момента до конца полупериода через нагрузку будет протекать ток.
Изменяя сопротивление резистора R3, можно регулировать скорость зарядки
конденсатора С1 и, следовательно, угол открывания тринисторов и среднюю
мощность в нагрузке.
Узел регулирования угла открывания тринисторов питается от
двухполупериодного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме (VD1).
Напряжение на однопереходном транзисторе ограничено стабилитронами VD2, VD3.
Конденсатор фильтра здесь отсутствует - в нем нет необходимости.
Однопереходный транзистор КТ117 можно применять с буквами А и Б.
Можно использовать также аналог однопереходного транзистора, выполненный на
двух биполярных транзисторах разной структуры (см. рис. 50). Мостовой
выпрямитель VD1 может быть типов КЦ402, КЦ405 с любыми буквами. Можно также
применить четыре диода типов Д226, Д310, Д311, Д7 с любыми буквами, включив
их по схеме выпрямительного моста. При замене тринисторов VS1, VS2 на другие
типы следует помнить, что они должны быть рассчитаны на подачу как прямого,
так и обратного напряжения не менее 400 В. Трансформатор Т1 - типа МИТ-4 или
МИТ-10. Самодельный трансформатор можно выполнить на ферритовом кольцевом
магнитопроводе М2000НМ, типоразмер К20х10хб. Все обмотки выполнены проводом
ПЭВ-1 0,31 и содержат по 40 витков. Намотка ведется одновременно в три
провода, причем витки равномерно распределяются по телу кольца
магнитопровода. Одноименные выводы обмоток на схеме обозначены
точками.
Тринисторы VS1 и VS2 устанавливают на радиаторы с поверхностью
охлаждения не менее 200 см2 каждый. При этом максимальная мощность нагрузки
может составлять 2 кВт.
Настройка регулятора мощности заключается в подборе сопротивления
резистора R2 по максимальной мощности в нагрузке. Резистор R3 при этом
временно замыкают проволочной перемычкой. Момент отдачи в нагрузку
максимальной мощности лучше всего контролировать по осциллографу. В случае
применения самодельного трансформатора Т1 следует подобрать нужную
полярность подключения выводов обмоток, которая должна соответствовать
обозначенной на схеме.
Регулятор мощности можно использовать также совместно с
маломощными электропечами, лампами накаливания и другими активными
нагрузками. Описанному тринисторному регулятору мощности присущи недостатки.
Во-первых, с изменением температуры в корпусе регулятора (а она будет в
процессе работы увеличиваться из-за нагрева тиристоров) будет изменяться
емкость конденсатора С1. Это приведет к изменению угла открывания
тринисторов, а также к изменению мощности в нагрузке. Чтобы в какой-то
степени устранить этот недостаток, необходимо применять конденсатор С1 с
небольшими значениями ТКЕ (температурного коэффициента емкости), например
К73-17, К73-24.
Во-вторых, тринисторный стабилизатор наводит высокий уровень помех
в питающей сети. Эти помехи возникают в моменты скачкообразного включения
тринистора. Коммутационные помехи не только распространяются через сеть,
вызывая неустойчивую работу различных приборов (электронных часов,
вычислительных машин и пр.), но и мешают нормальной работе
некоторых устройств, гальванически не связанных с сетью (так, в
радиоприемнике, находящемся недалеко от тринисторных регуляторов, слышен
треск помех). Поэтому уменьшение коммутационных помех в тринисторных
регуляторах мощности является важной задачей.
Наиболее доступным способом снижения помех является такой метод
регулирования, при котором переключение тринистора происходит в моменты
перехода сетевого напряжения через нуль. При этом мощность в нагрузке можно
регулировать числом полных полупериодов, в течение которых через нагрузку
протекает ток. Недостатком такого способа регулирования по сравнению с
традиционными являются большие колебания мгновенных значений мощности в
нагрузке в течение периода регулирования, который значительно больше периода
синусоидального напряжения и может достигать нескольких секунд. Однако для
таких инерционных потребителей энергии, как электрическая печь, утюг,
электроплитка, мощный электромотор, этот недостаток не является определяющим.
