31.03.21

[Домашняя]

В настоящее время большинство фазовых регуляторов мощности, предназначенных для работы от сети переменного тока 220 В / 50 Гц, собирают с применением симисторов, что позволяет обойтись без применения мощного мостового высоковольтного диодного выпрямителя. В то же время, запасы мощных высоковольтных тиристоров обычно долгое время лежат мертвым грузом, не находя достойного применения. Тем не менее, на тиристорах также можно изготавливать достойные XXI века фазовые регуляторы мощности, не только не уступающие по экономичности симисторным, но даже превосходящие по этому параметру некоторые из них. На рис 1. показана принципиальная схема фазового регулятора мощности, выполненного на трех тиристорах - двух мощных высоковольтных и одном маломощном высоковольтном, обладающем высокой чувствительностью.

В данном конструктивном исполнении регулятор предназначен для работы с лампами накаливания общей мощностью до 150 Вт, но при желании, внеся незначительные изменения в конструкцию, максимальную мощность подключаемой нагрузки можно увеличить до 2000 Вт. Этот регулятор мощности был смонтирован в миниатюрном фут­ляре для зубной щетки. Это не самое компактное решение из возможных. Но, в отличие, например, от китайских фазовых регуляторов мощности, выполненных в объеме спичечного коробка, этот регулятор выполнен по всем правилам схемотехники. В частности, в нем имеется плавкий сетевой предохранитель и LC-фильтр для подавления создаваемых регулятором помех. Напряжение сети через плавкий предохранитель FU1 и замкнутые контакты выключателя SA1 поступает на силовой ключ, выполненный на мощных высоковольтных тиристорах VS1, V52 типа КУ228Ж. Эти тиристоры включены в разрыв цепи нагрузки встречно-параллельно. Поскольку тиристоры типа КУ228Ж не допускают подачи на них высокого напряжения в обратной полярности, в анодную «цепь каждого тиристора установлено по высоковольтному выпрямительному диоду VD3 и VD9. Таким образом, каждый мощный тиристор работает только со «своей» полуволной сетевого напряжения переменного тока. Такое решение позволяет снизить рассеи­ваемую каждым мощным тиристором среднюю мощность, кроме того, уменьшить потери на регуляторе, так как ток нагрузки в любой момент времени протекает всего лишь через один выпрямительный диод, а не через два, как было бы в случае использования в устройстве мостового диодного выпрямителя и одного тиристора. Цель управления построена на маломощном высоковольтном импортном тиристоре VS3 типа MCR10Q-6RI. Применение такого тиристора позволяет значительно упростить цепь управления, а также значительно снижает потребляемую управляющим узлом мощность вследствие отсутствия в необходимости применения мощных резисторов сопротивлением 20...51 кОм, которые обычно устанавливают в тиристорных регуляторах мощности, собранных по традиционным схемам, узел управления в которых выполнен на однопереходном транзисторе или его аналоге. Чем выше по схеме положение движка переменного резистора R8, тем большая мощность поступает на нагрузку. Цепь управления получает питание от маломощного мостового диодного выпрямителя VD5-VD8. Когда открывается маломощный тиристор VS3, ток в его анодной цепи резко возрастает, что приводит к резкому увеличению тока через управляющие электроды мощных тиристоров VS1, VS2, и в зависимости от текущей полярности сетевой полуволны тока, один из них открывается. Резистор R4 уменьшает импульсный ток через диоды выпрямительного моста VD5-VD8, маломощный тиристор и управляющие электроды тиристоров VS1 VS2. Фильтр L1C2R6 уменьшают уровень помех, создаваемых регулятором. Резистор R6 предназначен для уменьшения импульсного тока через обкладки конденсатора С2, а также уменьшает импульсный экстраток через тиристоры VS1, VS2 в случае насыщения магнитопровода 11. Конденсатор С1 предназначен для подавления высокочастотных помех, ко­торые могут поступить как из сети в регулятор мощности, так и наоборот. Резистор R1 предназначен для разряда конденсаторов C1 С2 при отключении устройства от сети. Сверхяркие светодиоды НИ, HL2 предназначены для облегчения поиска устройства в темноте. Они светят и при разомкнутых контактах выключателя SA1. Резистор R2 ог­раничивает ток через эти светодиоды, а два последовательно включенных выпрямительных диода VD1, VD2 уменьшают обратный ток через светодиоды, что положительно сказывается на их долговременной надежности и уменьшает рассеиваемую резистором R2 мощность. Тиристор типа MCR100-6 (VS3) способен работать с лампами нака­ливания мощностью до 100 Вт непосредственно, без применения мощных тиристоров, но в этом случае, он может быть легко поврежден из-за перегрузки, например, в момент перегорания лампы накаливания. Поэтому в качестве нагрузки к такому тиристору, работающему в фазовом регуляторе мощности можно лишь подключать елочные гирлянды и маломощные электропаяльники.

Конструкция и детали

Внешний вид конструкции показан на фото. Фазовый регулятор мощности выполнен в корпусе размерами 202x25x20 мм, представляющем собой футляр для зубной щетки, приобретенный за 0,3 USD. Все элементы закреплены в нем с помощью полиуретанового клея «Момент». Постоянные резисторы можно применить любого типа общего применения соответствующей мощности, например С1-4, С2-22, С2-23, МЛТ. Резистор R6 предпочтительнее использовать невозгораемый типа Р1-7-1. Переменный резистор типа СПЗ-4, СП4-1 сопротивлением 220 кОм...1 МОм. Применение более высокоомного переменного резистора позволит установить конденсатор СЗ меньшей емкости и увеличить сопротивление резистора R7, что для работы фазового регулятора предпочтительнее. Конденсаторы CI, С2 - типа К73-17, К73-24, К73-39 или их аналоги на рабочее напряжение не менее 630 В. Оксидный конденсатop СЗ - K50-68 или аналог. Вместо диодов КД105Б подойдут КД105В, КД105Г, КД209А, КД221Г, КД243Г, КД247Г, 1N4007 и другие аналогичные с обратным рабочим напряжением не менее 400 В. При токе нагрузки не более 1 А диоды КД226В можно заменить КД226Г, КД257Г, КД411АМ, 1 N5406 и другими аналогичными. Тиристоры КУ228Ж можно заменить КУ228И, КУ228И1, КУ228Ж1, КУ202Н, КУ202Л, любыми из серии КУ221 или импортными, например, 2N6404,2N6405, MCR16N, MCR25D. При указанной на схеме мощности нагрузки тиристоры могут работать без теплоотводов. Маломощный высоковольтный тиристор MCR100-6RL можно заменить любым из серий MCR100-6, MCR100-8 или MCR08MT1, КУ111А. Цоколевка указанных на принципиальной схеме тиристоров показана на рис.2

Вместо сверхярких диодов RL30-CB744D синего цвета свечения подойдут любые аналогичные, например, фиолетовые R130-UV744D или зеленые R130-GH744D. В качестве дросселя L1 установлен дроссель от импортной автомагнитолы, выполненный на Ш-образном сердечнике из пермаллоя. Подойдет любой аналогичный, индуктивностью 200...1000 мкГн, рассчитанный на ток не менее 1 А. Кнопка SA1 - любого типа, рассчитанная на коммутацию сетевого напряжения 220 В и ток 3 А. При использовании маломощного переключателя, его можно установить в разрыв цепи резистора R4. Безошибочно собранное из исправных деталей устройство начинает работать сразу и не требует налаживания. При желании, подбором емкости конденсатора СЗ можно задать желаемую плавность регулировки яркости подключенной в качестве нагрузки лампы накаливания.

Электрик №9 2010г стр. 60