Индукционный регулятор принцип работы

Содержание

Исследование индукционного регулятора и фазорегулятора

Индукционный регулятор принцип работы

ID: 16349

Название работы: Исследование индукционного регулятора и фазорегулятора

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Описание: Исследование индукционного регулятора и фазорегулятора 1. Цель работы 1.1. Изучить работу асинхронной машины с фазным ротором в режиме индукционного регулятора и фазорегулятора. 1.2. Ознакомиться с принципиальными схемами индукционного регулятора и фазорегулятор

Язык: Русский

Дата добавления: 2013-06-20

Размер файла: 192.5 KB

Работу скачали: 58 чел.

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА

И ФАЗОРЕГУЛЯТОРА

1. Цель работы

1.1. Изучить  работу асинхронной машины с фазным ротором в  режиме индукционного регулятора и фазорегулятора.

1.2. Ознакомиться с принципиальными схемами индукционного регулятора и фазорегулятора, реализующими  трансформаторный режим работы асинхронной машины.

1.3. Снять экспериментальные характеристики регуляторов и построить их векторные диаграммы.

2. Общие указания

В трансформаторном режиме используется асинхронная машина с фазным ротором, которая  работает при заторможенном роторе (S=1). В этом режиме машина является электромагнитным преобразователем и не преобразует электрическую энергию в механическую или обратно. Однако при включении асинхронной машины в трансформаторном режиме следует учитывать что:

а) так как на ротор и статор действует вращающий момент, который можно определить по круговой диаграмме, статор и ротор должны быть надежно закреплены;

б) между обмотками ротора и статора возможны трансформаторная и автотрансформаторная связь.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

3.1. Принципиальная схема

Принципиальная схема лабораторного стенда «Исследование индукционного регулятора и фазорегулятора» представлена на рисунке. На принципиальной схеме изображены все электрические элементы и приборы, необходимые для проведения испытаний.

3.2. Принципы работы схемы

Для выполнения раздела лабораторной работы «Исследование индукционного регулятора» необходимо собрать схему индукционного регулятора переводом ручки переключателя S в положение «Индукционный регулятор» (ИР). При этом обмотки С1С1, С3С4, С5С6, и Р1Р2, Р3Р4, Р5Р6 соединяются в схему индукционного регулятора.

Рисунок. Принципиальная схема лабораторного стенда

В качестве первичной обмотки служат обмотки ротора, соединённые звездой. Вторичной обмоткой служат фазные обмотки статора, которые включены последовательно с фазными напряжениями сети. Вольтметр PV1 постоянно переключён к питающим линиям после включения SA.

При передаче напряжения выключателем SA вольтметр PV1 показывает напряжение питания. Вольтметр PV2 показывает ЭДС одной из фаз вторичной обмотки. Вольтметр PV3 показывает линейное выходное напряжение индуктивного регулятора.

Для проведения лабораторной работы «Исследование фазорегулятора» собирается схема фазорегулятора переводом ручки переключателя в положение «Фазорегулятор» (ФР). Статорная обмотка электродвигателя служит первичной обмоткой и с помощью переключателя «S» соединяется по схеме  «звезда».

Обмотки ротора также соединены «звездой». Первичная и вторичная обмотки фазорегулятора имеют только магнитную связь. Вольтметр PV4 показывает выходное напряжение фазорегулятора.  Опорным напряжение для фазометра PS является напряжение сети.

 Сопротивление RS служит нагрузкой для токовой цепи прибора PS.

Выключателем SA подаётся питающее напряжение на первичную обмотку фазорегулятора. Выходное напряжение фазорегулятора измеряется вольтметром PV4. Фазометр PS измеряет угол сдвига фазы выходного напряжения фазорегулятора относительно одноимённой фазы входного напряжения.

Таблица

эл cosφ U3
В В
-180о 380
-150о 310
-120о 230 -0.75
-90о 210 -0.92
-60о 400 0.99
-30о 430 0.9
420 0.65
+30о 370
+60о 320
+90о 260 -0.8
+120о 220 -0.96
+150о 210 0.97
+180о 230 0.6

Источник: http://5fan.ru/wievjob.php?id=16349

Что такое стабилизатор напряжения?

В электрической сети существует множество потребителей электроэнергии. Напряжение питания большинства из них определяется несколькими трансформаторами, расположенными в электросети по ходу передачи электроэнергии от электростанции.

Мощность этих трансформаторов, а также сопротивление соединительных электрических цепей в основном определяет величину напряжения на потребителях.

Чем больше нагруженных разветвлений в электросети и удаление потребителя электроэнергии от последнего трансформатора, тем значительнее меняется напряжение на клеммах этого потребителя электроэнергии.

Назначение

По мере развития предприятий и увеличения числа жителей населённых пунктов потребление электроэнергии увеличивается. В определённое время мощностей трансформаторов оказывается недостаточно для обеспечения штатной работы некоторых видов электрооборудования.

Это можно показать на примере распространённых электробытовых приборов.

Например, утюги, масляные радиаторы и все нагревательные приборы, использующие ТЭН или другие конструкции нагревательных резисторов при уменьшении напряжения будут нагреваться до более низкой температуры.

Большинство холодильников, стиральных машин и прочих довольно-таки мощных электроприборов с электродвигателями при существенном уменьшении напряжения не обеспечат своего полноценного предназначения.

И такие ситуации весьма распространены в жилых посёлках и дачных кооперативах при массовом поливе или обогреве жилья электричеством.

Поэтому во многих ситуациях, как на производстве, так и в быту появляется потребность в таком устройстве, которое позволит нормально работать оборудованию при существующих изменениях питающего напряжения. Этими устройствами являются стабилизаторы напряжения.

Принцип работы

Эти устройства имеют применение ограниченное собственной конструкцией. В зависимости от неё каждый стабилизатор формирует стабильное выходное напряжение, которое зависит от мощности нагрузки и входного питающего напряжения. Существует множество различных схем стабилизаторов напряжения. В общем виде они разделяются по принципу работы на три типа:

  • параметрические;
  • компенсационные;
  • индукционные.

Параметрический стабилизатор может быть заменён эквивалентным переменным сопротивлением, которое соединено параллельно с нагрузкой. Компенсационный вариант представляет собой эквивалентное сопротивление, соединённое с нагрузкой последовательно. Индукционный содержит регулируемый источник ЭДС. Её параметры определяют сердечник и число витков трансформатора или дросселя.

В сети электроснабжения мощность каждого из потребителей электроэнергии существенно меньше мощности трансформатора, который обеспечивает питание всех потребителей. Увеличение силы тока потребляемого нагрузкой всегда приводит к уменьшению напряжения на ней.

Если напряжение на первичной обмотке питающего трансформатора достаточно стабильно, а его вторичные фазные обмотки, питающие электрическую сеть, нагружены весьма неравномерно и в двух из них присутствует в основном повышенное напряжение из-за перегрузки третьей обмотки, возможно применение всех трёх типов стабилизаторов напряжения.

Для потребителей постоянно работающих при повышенном напряжении наилучшими решениями будут параметрический и компенсационный стабилизаторы, а для пониженного напряжения – индукционный. Переменное сопротивление в параметрическом и компенсационном вариантах может иметь различные технические решения. Выбор его в основном определяется скоростью изменения импеданса нагрузки. Чем медленнее изменяется его величина, тем более экономичным можно сделать переменное сопротивление за счёт его реактивной составляющей.

Исполнительные регуляторы

В наиболее быстродействующих параметрических и компенсационных стабилизаторах переменным сопротивлением является охлаждаемый транзистор.

Его состояние определяется специальной схемой, которая отслеживает напряжение на нагрузке и соответствующим образом подстраивает транзистор так, чтобы компенсировать изменения напряжения изменением его сопротивления.

Поскольку транзистор может обеспечить наиболее широкий диапазон величин сопротивления и является самым быстродействующим регулятором, такие стабилизаторы получаются наиболее качественными в отношении выходного напряжения.

Если необходимо сделать стабилизатор напряжения для дома с настолько большим током нагрузки, который транзистор не сможет обеспечить из-за своих физических принципов работы, применяются иные более медленные переменные сопротивления. Наиболее быстродействующим из таких устройств является электромеханический регулятор.

Он состоит из множества тонких плоских графитовых колец надетых на общий стержень. Крайние кольца соединены с клеммами, которые служат для подключения к электрической цепи. При сжатии колец их общее сопротивление уменьшается пропорционально силе сжатия. Источником этой силы может быть либо соленоид, либо электродвигатель со схемой управления.

Пример такого регулятора показан на изображении слева.

И транзистор, и угольный регулятор рассеивают значительное тепло, которое является компромиссом между быстродействием и экономичностью. Более экономичным и медленным получается регулятор с использованием магнитного усилителя.

Он изменяет свой импеданс соответственно току подмагничивания. По причине незначительной величины сопротивления проводов такой регулятор почти не рассеивает тепла и получается наиболее экономичным, хотя и медленным.

Читайте также  Принцип работы магнетрона микроволновой печи

Пример одной из многих конструкций магнитного усилителя показан на изображениях далее.

Наилучший, хотя и наиболее дорогостоящий стабилизатор получается при использовании магнитного усилителя вместе с транзистором или угольным регулятором. В таком стабилизаторе магнитный усилитель работает в продолжительном режиме и рассеивает мало тепла.

Другой регулятор (транзисторный тип более быстродействующий) функционирует кратковременно в течение инерции магнитного усилителя. Необходимость совмещения таких регуляторов вполне обоснованна.

Например, включение мощной печки – каменки, которая подключена только к одной фазе может вызвать скачок напряжения на маломощных нагрузках, подключенным к одной или двум другим фазам.

Если этой нагрузкой являются лампы накаливания, а момент включения печки совпал с увеличением амплитуды напряжения питания, их спирали могут перегореть. Транзисторный регулятор, несомненно, успеет подстроиться под нарастающее напряжение и не позволит ему достичь опасной для нагрузки величины. Если повышенное напряжение опасно для электрооборудования как, например, в отношении упомянутых ламп накаливания, пониженное напряжение не позволяет некоторым электроприборам обеспечить нормальную работу.

Индукционные стабилизаторы

Параметрические и компенсационные стабилизаторы не способны сформировать выходное напряжение на нагрузке более высокое, чем входное напряжение. С такой задачей может справиться только индукционный. Название «индукционный» не является широко распространённым.

Оно применено, поскольку даёт определение группе технических решений по стабилизации переменного напряжения использующих явление электромагнитной индукции.

Наиболее надёжным и давно используемым типом являются феррорезонансные стабилизаторы, показанные на изображениях далее.

Они содержат трансформатор с магнитопроводом специальной конструкции. Часть магнитопровода на которой расположена вторичная обмотка насыщается. По этой причине напряжение на ней и на подключенной к её клеммам нагрузке мало зависит от напряжения электросети, изменяющегося в некотором диапазоне.

Но такой принцип формирования выходного напряжения не обеспечивает его синусоидальной формы. По мере приближения к состоянию насыщения магнитопровод утрачивает свои трансформирующие свойства.

Это приводит к преждевременному уменьшению напряжения на вторичной обмотке, что и является причиной искажений.

Но кроме достаточно толстого обмоточного провода, магнитопровода и конденсатора который необходим для увеличения эффективности стабилизатора он не содержит иных деталей. Поэтому в нём нечему ломаться.

Феррорезонансный стабилизатор может прийти в негодность только из-за некачественной межвитковой изоляции или механического повреждения.

Его свойства за исключением магнитострикционного эффекта (жужжащий звук, идущий от магнитопровода, деформирующегося воздействием электромагнитного поля) делают его оптимальным для использования в быту как наиболее долговечный вариант устройства.

Однако главным недостатком феррорезонансных стабилизаторов являются вес и габариты. По этой причине изготавливаются модели в диапазоне выходных мощностей 100 – 8000 Вт. До появления технических решений с использованием полупроводниковых приборов феррорезонансные стабилизаторы были наиболее широко используемыми. Другие индукционные стабилизаторы по сути своей аналогичны лабораторному автотрансформатору (ЛАТР).

Он имеет ручной регулятор, который перемещает одну из выходных клемм по виткам. Как видно из схемы слева, выходное напряжение на клеммах а и б может быть как меньше входного напряжения U1 электросети, так и больше него при сближении клеммы а с точкой с.

В существующих стабилизаторах типа ЛАТР перемещение клеммы происходит автоматически под контролем схемы управления. Эта схема выполнена с применением полупроводниковых приборов и микросхем. Для перемещения клеммы применяется несколько решений.

В некоторых моделях стабилизаторов применяется электромотор.

Это морально устаревший способ и весьма инертный. К тому же для него необходим скользящий контакт, который может искрить и подгорать при перемещении. С целью устранения перечисленных недостатков применяются более дорогие, но зато более быстродействующие конструкции шагового действия. В них применяется автотрансформатор с несколькими ответвлениями обмотки. Выходные клеммы подключаются к той клемме, которая в данный момент времени обеспечивает ближайшее значение напряжения к заданному напряжению.

Подключение выполняется либо контактами реле, либо полупроводниковыми ключами. Схемы таких стабилизаторов показаны на изображениях далее.

Основным недостатком индукционных стабилизаторов с коммутацией выходного напряжения является их малая перегрузочная способность. Чтобы наглядно продемонстрировать значение этого недостатка для пользователя можно рассмотреть такой пример. Наиболее подвержено изменениям напряжение в электросетях посёлков и дач.

Для обогрева домов при поездках на выходные наиболее часто применяются электрические обогреватели. Весной и осенью когда начинается или заканчивается дачный сезон или централизованное отопление в посёлках в частных домах (если оно есть) отключено, периодически на полную мощность включаются электрообогреватели.

Напряжение при этом может упасть до 140 – 150 Вольт. Для холодильника, который постоянно подключен к электросети это весьма неполезно, поскольку существенно сокращается срок службы компрессора и к тому же не обеспечивается его нормальная работа.

Поэтому многие домовладельцы подключают свой холодильник через стабилизатор напряжения.

Но при пуске компрессора, который время от времени происходит в любом холодильнике, кратковременное значение мощности, потребляемой от сети, в 2-3 раза превышает номинальную мощность движка компрессора.

При уменьшении напряжения его стабилизация под нагрузкой обеспечивается увеличением силы тока. А по мере увеличения силы тока напряжение на входе стабилизатора уменьшается ещё больше.

Поэтому при существенном уменьшении напряжения ток, потребляемый от сети индукционным стабилизатором с переключением выходных клемм, может достигать величин срабатывания автоматических выключателей.

При каждом пуске холодильника при максимально пониженном напряжении будет либо срабатывать автомат на щитке в доме, либо токовая защита. И получается такая ситуация что и стабилизатор в наличии, и холодильник не работает.

Преодолеть рассмотренную проблему может иная конструкция устройства. Это также индукционный стабилизатор, но с инвертором, формирующим выходное переменное напряжение из постоянного напряжения. В таком варианте используется промежуточное выпрямление электрического тока для питания инвертора. При этом можно использовать конденсаторы большой ёмкости, имеющие небольшие габариты и предназначенные для использования при постоянном напряжении.

Энергия, накопленная в этих конденсаторах, существенно уменьшает нагрузку на электрическую сеть при кратковременных перегрузках. А инвертор, который может работать на частотах в несколько десятков килогерц может обеспечить качественное выходное напряжение при небольших размерах и массе всего устройства. Использование инверторов это самое передовое решение в конструкции стабилизаторов. Несмотря на её сложность и сравнительно высокую цену устройства с инверторами оправдывают их качеством электропитания.

Если в электросети напряжение нестабильно и очевидна необходимость стабилизации напряжения надо оптимально выбрать его. При этом следует правильно определить мощность потребителей электроэнергии. От этого будет зависеть цена стабилизатора.

В зимнее время частный дом средних размеров нуждается в электрической мощности в пределах 6-10 кВт. Причём основная часть этой мощности будет потреблена электрообогревателями. Нужно ли стабильное напряжение для них это вопрос спорный.

Большинство из обогревательных электроприборов и при 150 Вольтах дают много тепла.

Электрические котлы, имеющие электронное управление снабжены встроенными стабилизаторами напряжения. Поэтому сама схема управления котлом не должна быть подвержена изменениям напряжения в электросети, если это качественная модель котла или бойлера. При пониженном напряжении нагрев будет более длительным.

Если это обстоятельство не критично, за общий стабилизатор для всего дома нет смысла переплачивать. Современные электронные бытовые электроприборы снабжены импульсными источниками электропитания. Они обеспечивают бесперебойную работу этих устройств даже при значительных перепадах напряжения.

То же самое относится и к энергосберегающим лампам.

Наиболее требовательны к стабильности напряжения бытовые электроприборы с двигателями. Кофемолки, водяные насосы, холодильники, стиральные машины и большинство других устройств с коллекторными и асинхронными двигателями существенно замедляются при уменьшении напряжения и не создают необходимых оборотов для обеспечения того или иного процесса. Для перечисленных устройств стабилизатор является объективной необходимостью.

Поэтому рекомендуется правильно организовать использование этих устройств так, чтобы работал только один электроприбор, подключенный к стабилизатору. Это даст возможность сэкономить деньги и занимаемое место. Чем меньше мощность, тем компактнее устройство.

Источник: http://podvi.ru/elektrotexnika/stabilizator.html

Симисторные регуляторы мощности своими руками — схема, как работает и сборка

Полупроводниковый прибор, имеющий 5 p-n переходов и способный пропускать ток в прямом и обратном направлениях, называется симистором. Из-за неспособности работы на высоких частотах переменного тока, высокой чувствительности к электромагнитным помехам и значительного тепловыделения при коммутации больших нагрузок, в настоящее время широкого применения в мощных промышленных установках они не имеют.

Там их с успехом заменяют схемы на тиристорах и IGBT-транзисторах. Но компактные размеры прибора и его долговечность в сочетании с невысокой стоимостью и простотой схемы управления позволили найти им применение в сферах, где указанные выше недостатки не имеют существенного значения.

Читайте также  Принцип работы компенсатора реактивной мощности

Сегодня схемы на симисторах можно найти во многих бытовых приборах от фена до пылесоса, ручном электроинструменте и электронагревательных устройствах – там, где требуется плавная регулировка мощности.

Делаем своими руками

На сегодняшний день ассортимент симисторных регуляторов в продаже не слишком велик. И, хотя цены на такие устройства невелики, зачастую они не отвечают требованиям потребителя. По этой причине рассмотрим несколько основных схем регуляторов, их назначение и используемую элементную базу.

Схема прибора

Простейший вариант схемы, рассчитанный для работы на любую нагрузку. Используются традиционные электронные компоненты, принцип управления фазово-импульсный.

Основные компоненты:

  • симистор VD4, 10 А, 400 В;
  • динистор VD3, порог открывания 32 В;
  • потенциометр R2.

Ток, протекающий через потенциометр R2 и сопротивление R3, каждой полуволной заряжает конденсатор С1. Когда на обкладках конденсатора напряжение достигнет 32 В, произойдёт открытие динистора VD3 и С1 начнёт разряжаться через R4 и VD3 на управляющий вывод симистора VD4, который откроется для прохождения тока на нагрузку.

Длительность открытия регулируется подбором порогового напряжения VD3 (величина постоянная) и сопротивлением R2. Мощность в нагрузке прямо пропорциональна величине сопротивления потенциометра R2.

Дополнительная цепь из диодов VD1 и VD2 и сопротивления R1 является необязательной и служит для обеспечения плавности и точности регулировки выходной мощности. Ограничение тока, протекающего через VD3, выполняет резистор R4. Этим достигается необходимая для открытия VD4 длительность импульса. Предохранитель Пр.1 защищает схему от токов короткого замыкания.

Отличительной особенностью схемы является то, что динистор открывается на одинаковый угол в каждой полуволне сетевого напряжения. Вследствие этого не происходит выпрямление тока, и становится возможным подключение индуктивной нагрузки, например, трансформатора.

Подбирать симисторы следует по величине нагрузке, исходя из расчёта 1 А = 200 Вт.

Используемые элементы:

  • Динистор DB3;
  • Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 или другие, требуемого номинала по току 4-12А.
  • Диоды VD1, VD2 типа 1N4007;
  • Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
  • Конденсатор С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).

Отметим, что схема является наиболее распространённой, с небольшими вариациями. Например, динистор может быть заменён на диодный мост или может быть установлена помехоподавляющая RC цепочка параллельно симистору.

Более современной является схема с управлением симистора от микроконтроллера – PIC, AVR или другие. Такая схема обеспечивает более точную регулировку напряжения и тока в цепи нагрузки, но является и более сложной в реализации.

Схема симисторного регулятора мощности

Сборка

Сборку регулятора мощности необходимо производить в следующей последовательности:

  1. Определить параметры прибора, на который будет работать разрабатываемое устройство. К параметрам относятся: количество фаз (1 или 3), необходимость точной регулировки выходной мощности, входное напряжение в вольтах и номинальный ток в амперах.
  2. Выбрать тип устройства (аналоговый или цифровой), произвести подбор элементов по мощности нагрузки. Можно проверить своё решение в одной из программ для моделирования электрических цепей – Electronics Workbench, CircuitMaker или их онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims или любой другой на ваш выбор.
  3. Рассчитать тепловыделение по следующей формуле: падение напряжения на симисторе (около 2 В) умножить на номинальный ток в амперах. Точные значения падения напряжения в открытом состоянии и номинальный пропускаемый ток указаны в характеристиках симистора. Получаем рассеиваемую мощность в ваттах. Подобрать по рассчитанной мощности радиатор.
  4. Закупить необходимые электронные компоненты, радиатор и печатную плату.
  5. Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
  6. Установить элементы на плату при помощи пайки. Если нет возможности подготовить печатную плату, то можно использовать для соединения компонентов навесной монтаж, используя короткие провода. При сборке особое внимание уделить полярности подключения диодов и симистора. Если на них нет маркировки выводов, то прозвонить их при помощи цифрового мультиметра или «аркашки».
  7. Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
  8. Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
  9. Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
  10. Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
  11. Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
  12. Если результат устраивает, то можно подключать нагрузку к выходу регулятора. В противном случае необходимо произвести регулировки мощности.

Симисторный радиатор мощности

Регулировка мощности

За регулировку мощности отвечает потенциометр, через который заряжается конденсатор и разрядная цепь конденсатора. При неудовлетворительных параметрах выходной мощности следует подбирать номинал сопротивления в разрядной цепи и, при малом диапазоне регулировки мощности, номинал потенциометра.

Блиц-советы

  • продлить срок службы лампы, регулировать освещение или температуру паяльника поможет простой и недорогой регулятор на симисторах.
  • выбирайте тип схемы и параметры компонентов по планируемой нагрузке.
  • тщательно проработайте схемные решения.
  • будьте внимательны при сборке схемы, соблюдайте полярность полупроводниковых компонентов.
  • не забывайте, что электрический ток есть во всех элементах схемы и он смертельно опасен для человека.

Источник: https://orcmaster.com/electro/stabilizator/simistornye-regulyatory-moshhnosti.html

Регулятор мощности на симисторе: принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками

Для управления некоторыми видами бытовых приборов (например, электроинструментом или пылесосом) применяют регулятор мощности на основе симистора. Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте. В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как всегда, начнем с теории.

Принцип работы регулятора на симисторе

Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой. Его основное отличие от базового прибора заключается в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, при подаче тока на управляющий электрод. Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением.

Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода. При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между основными выводами прибора. То есть тогда, когда переменное напряжение переходит точку нуля.

Дополнительным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение числа помех на этой фазе работы. Обратим внимание, что не создающий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов.

Благодаря перечисленным выше свойствам, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. То есть, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль. Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.

Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%

При этом амплитуда сигнала будет оставаться прежней, именно поэтому такие устройства неправильно называть регуляторами напряжения.

Варианты схем регулятора

Приведем несколько примеров схем, позволяющих управлять мощностью нагрузки при помощи симистора, начнем с самой простой.

Рисунок 2. Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В

Обозначения:

  • Резисторы: R1- 470 кОм , R2 – 10 кОм,
  • Конденсатор С1 – 0,1 мкФ х 400 В.
  • Диоды: D1 – 1N4007, D2 – любой индикаторный светодиод 2,10-2,40 V 20 мА.
  • Динистор DN1 – DB3.
  • Симистор DN2 – КУ208Г, можно установить более мощный аналог BTA16 600.

При помощи динистора DN1 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (завершение полупериода). Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора. Соответственно, управление мощностью нагрузки происходит посредством переменного резистора R1.

Несмотря на простоту схемы, она довольно эффективна и может быть использована в качестве диммера для осветительных приборов с нитью накала или регулятора мощности паяльника.

К сожалению, приведенная схема не имеет обратной связи, следовательно, она не подходит в качестве стабилизированного регулятора оборотов коллекторного электродвигателя.

Схема регулятора с обратной связью

Обратная связь необходима для стабилизации оборотов электродвигателя, которые могут изменяться под воздействием нагрузки. Сделать это можно двумя способами:

  1. Установить таходатчик, измеряющий число оборотов. Такой вариант позволяет производить точную регулировку, но при этом увеличивается стоимость реализации решения.
  2. Отслеживать изменения напряжения на электромоторе и, в зависимости от этого, увеличивать или уменьшать «открытый» режим полупроводникового ключа.
Читайте также  Стабилитрон принцип действия

Последний вариант значительно проще в реализации, но требует небольшой настройки под мощность используемой электромашины. Ниже приведена схема такого устройства.

Регулятор мощности с обратной связью

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 18 кОм (2 Вт); R2 – 330 кОм; R3 – 180 Ом; R4 и R5– 3,3 кОм; R6 – необходимо подбирать, как это делается будет описано ниже; R7 – 7,5 кОм; R8 – 220 кОм; R9 – 47 кОм; R10 – 100 кОм; R11 – 180 кОм; R12 – 100 кОм; R13 – 22 кОм.
  • Конденсаторы: С1 – 22 мкФ х 50 В; С2 – 15 нФ; С3 – 4,7 мкФ х 50 В; С4 – 150 нФ; С5 – 100 нФ; С6 – 1 мкФ х 50 В..
  • Диоды D1 – 1N4007; D2 – любой индикаторный светодиод на 20 мА.
  • Симистор Т1 – BTA24-800.
  • Микросхема – U2010B.

Данная схема обеспечивает плавный запуск электрической установки и обеспечивает ее защиту от перегрузки. Допускается три режима работы (выставляются переключателем S1):

  • А – При перегрузке включается светодиод D2, сигнализирующий о перегрузке, после чего двигатель снижает обороты до минимальных. Для выхода из режима необходимо отключить и включить прибор.
  • В – При перегрузке включается светодиод D2, мотор переводится на работу с минимальными оборотами. Для выхода из режима необходимо снять нагрузку с электродвигателя.
  • С – Режим индикации перегрузки.

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электромотора по следующей формуле: . Например, если нам необходимо управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.

Для изготовления данного сопротивления лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или1,0 мм. Ниже представлена таблица, позволяющая подобрать сопротивление R6 и R11, в зависимости от мощности двигателя.

Таблица для подбора номиналов сопротивлений в зависимости от мощности двигателя

Приведенное устройство может эксплуатироваться в качестве регулятора оборотов двигателей электроинструментов, пылесосов и другого бытового оборудования.

Регулятор для индуктивной нагрузки

Тех, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором сварочного аппарата) при помощи выше указанных схем, ждет разочарование. Устройства не будут работать, при этом вполне возможен выход из строя симисторов. Это связано с фазовым сдвигом, из-за чего за время короткого импульса полупроводниковый ключ не успевает перейти в «открытый» режим.

Существует два варианта решения проблемы:

  1. Подача на управляющий электрод серии однотипных импульсов.
  2. Подавать на управляющий электрод постоянный сигнал, пока не будет проход через ноль.

Первый вариант наиболее оптимален. Приведем схему, где используется такое решение.

Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки

Как видно из следующего рисунка, где продемонстрированы осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для открытия симистора используется пакет импульсов.

Осциллограммы входного (А), управляющего (В) и выходного сигнала (С) регулятора мощности

Данное устройство делает возможным использование регуляторов на полупроводниковых ключах для управления индукционной нагрузкой.

Простой регулятор мощности на симисторе своими руками

В завершении статьи приведем пример простейшего регулятора мощности. В принципе, можно собрать любую из приведенных выше схем (наиболее упрощенный вариант был приведен на рисунке 2). Для этого прибора даже не обязательно делать печатную плату, устройство может быть собрано навесным монтажом. Пример такой реализации показан на рисунке ниже.

Самодельный регулятор мощности

Использовать данный регулятор можно в качестве диммера, а также управлять с его помощью мощными электронагревательными устройствами. Рекомендуем подобрать схему, в которой для управления используется полупроводниковый ключ с соответствующими току нагрузки характеристиками.

Источник: https://www.asutpp.ru/reguljator-moshhnosti-na-simistore.html

Индукционный регулятор напряжения, серии ИР, ИРМ

Регулятор напряжения серии ИР предназначен для плавного регулирования напряжения в широких пределах. Рассчитан на работу в помещениях, в условиях умеренного (У), холодного (ХЛ) и тропического (О) климата.

Рабочие значения относительной влажности воздуха определяются по ГОСТ 15 150 – 69: для помещений с категорией размещения 4 – для холодного и тропического климата, для помещений с категорией размещения 3 – для умеренного климата.

Температура окружающего воздуха при эксплуатации в условиях холодного и умеренного климата от -40 до +40С, в условиях тропического климата от 1 до 45С.

Обозначения регулятора ИР-74/40 У3, 3ф, 500 кВА, 380/0-650 В или ИР-74/40 О4,3ф, 375 кВА, 380/0-650 В

74 – габарит (наружный диаметр) пакета статора, см; 40 – высота пакета статора и ротора, см; У, О – климатическое исполнение изделия;

3, 4 – категория размещения изделия по ГОСТ 15150-69

Габаритные, установочно-присоединительные размеры регуляторов индукционных ИР-74, ИР-59, ИР-118, ИР-99

ИР-74,ИР-59
ИР-118, ИР-99

Тип регулятора

Размеры, мм

Масса, кг (не более)

H

L

D₁

D₂

d

ИР-74/29 У3

1900

1266

1090

1150

19

2400

ИР-74/40 У3

2007

2700

ИР-59/22 У3

1575

1045

840

900

1300

ИР-59/32 У3

1675

1450

ИР-118/45 У3

3187

2048

1950

1850

34

9100

ИР-118/60 У3

3337

9700

ИР-99/32 У3

2515

1410

1400

1300

5000

ИР-99/45 У3

2645

5700

Основные технические характеристики регуляторов индукционных ИР-74, ИР-59, ИР-118, ИР-99

Тип регулятора

Число фаз

Мощность нагрузки, кВА

Напряжение сети, В

Пределы регулирования напряжения на нагрузке, В

Ток, А

Коэффициент мощности регулятора

Мощность приводного электродвигателя

сети

нагрузки

вентилятора

приводного механизма

ИР-59/22 У3

3

160

380

0-380

310

245

0,68

0,75

0,37

3

160

380

0-650

321

143

0,64

Ир-59/32 У3

1

145

380

0-650

495

220

0,64

0,75

0,37

3

250

380

0-650

470

220

0,67

3

160

380

0-860

330

110

0,62

ИР-74/29 У3

3

400

380

0-380

790

610

0,66

1,5

0,55

3

400

380

0-650

770

356

0,67

ИР-74/40 У3

1

320

380

0-650

1055

492

0,66

1,5

0,55

3

500

380

0-650

965

445

0,65

3

400

380

0-860

770

270

0,65

ИР-99/32 У3

1

250

6000

0-220

67

1130

0,53

5,5

0,75

1

250

6000

0-380

71

660

0,5

3

1000

380

0-650

1890

890

0,66

3

800

380

0-860

1565

540

0,64

3

320

6000

0-380

51

490

0,51

3

500

6000

0-7800

69

37

0,58

ИР-99/45 У3

1

800

380

0-650

2620

1230

0,66

5,5

0,75

1

400

6000

0-380

106

1050

0,53

3

1250

380

0-650

2390

1110

0,67

3

1000

380

0-860

1920

675

0,65

3

500

6000

0-380

73

760

0,56

3

800

6000

0-7800

98

59

0,65

ИР-118/45 У3

1

630

6000

0-380

166

1660

0,54

5,5

1,5

1

1000

6000

0-6000

228

167

0,56

3

800

6000

0-380

113

1220

0,57

3

800

6000

0-860

105

540

0,56

3

1600

6000

0-7800

180

118

0,65

3

1600

6000

0-10800

190

86

0,66

ИР-118/60 У3

1

1000

6000

0-380

240

2630

0,55

5,5

1,5

3

1000

6000

0-380

145

1520

0,56

3

2000

6000

0-7800

245

148

0,64

3

2000

6000

0-10800

236

107

0,66

3

2000

6000

0-6000

250

193

0,7

3

1250

10000

0-11000

95

65

0,64

Схемы обмоток индукционных регуляторов

Схема 1 — однофазная нормальная трансформаторная. Применяется для преобразования высшего напряжения в низшее и регулирования на нагрузке в заданных пределах

Схема 2 — однофазная нормальная автотрансформаторная. Применяется для регулирования напряжения на нагрузке от 0 до 2 U сети

Схема 3 — однофазная специальная автотрансформаторная. Применяется для регулирования напряжения на нагрузке от 0 до 1,5 U сети.

Схема 4 — трехфазная нормальная автотрансформаторная. Применяется для регулирования напряжения на нагрузке от 0 до 2 U сети.

Схема 5 — трехфазная специальная автотрансформаторная. Применяется для регулирования напряжения на нагрузке от 0 до 1,5 U сети.

Схема 6 — трехфазная специальная автотрансформаторная. Применяется для регулирования напряжения на нагрузке от 0 до 2-3 U сети.

Схема 7А — трехфазная специальная трансформаторная. Применяется для преобразования высшего напряжения в низшее и регулирования напряжения на нагрузке в заданных пределах.

Схема 7Б — трехфазная специальная трансформаторная. Применяется для преобразования высшего напряжения в низшее и регулирования напряжения на нагрузке в заданных пределах.

Схема 8 — трехфазная специальная с соединением обмоток статора и ротора в двойной треугольник.

I — сеть, II — нагрузка.

Источник: http://erkogor.ru/jelektrooborudovanie/indukcionnye-reguljatory/indukcionnyi-reguljator-naprjazhenija-serii-1/

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Добавить комментарий