Thể loại: Bài viết nổi bật » Điện tử thực hành
Số lượt xem: 205242
Bình luận về bài viết: 8
Bộ điều chỉnh năng lượng của thyristor
Bộ điều khiển công suất của thyristor là một trong những thiết kế radio nghiệp dư phổ biến nhất, và điều này không gây ngạc nhiên. Xét cho cùng, tất cả những người đã từng sử dụng một que hàn 25 - 40 watt thông thường, khả năng quá nhiệt của nó thậm chí còn rất nổi tiếng. Sắt hàn bắt đầu bốc khói và rít lên, sau đó, chẳng mấy chốc, vết chích đóng hộp cháy ra, biến thành màu đen. Hàn với một sắt hàn như vậy là hoàn toàn không thể.
Và ở đây bộ điều chỉnh năng lượng đến cứu hộ, với sự giúp đỡ mà bạn có thể đặt nhiệt độ để hàn khá chính xác. Cần được hướng dẫn bởi thực tế là khi một que hàn chạm vào một mảnh nhựa thông, nó sẽ hút thuốc tốt, vì vậy, trung bình, không có tiếng rít và bắn tung tóe, không mạnh mẽ lắm. Bạn nên tập trung vào thực tế là hàn là đường viền, sáng bóng.
Tất nhiên rồi trạm hàn hiện đại Chúng được trang bị bàn ủi hàn ổn định nhiệt, màn hình kỹ thuật số và điều chỉnh nhiệt độ sưởi ấm, nhưng chúng quá đắt so với bàn ủi hàn thông thường. Do đó, với khối lượng công việc hàn không đáng kể, hoàn toàn có thể thực hiện với một bàn hàn thông thường với bộ điều chỉnh công suất thyristor. Đồng thời, chất lượng của hàn, có thể không ngay lập tức, sẽ trở nên tuyệt vời, đạt được bằng thực tiễn.
Một lĩnh vực khác của ứng dụng điều tiết thyristor là kiểm soát độ sáng. Bộ điều chỉnh như vậy được bán trong các cửa hàng điện dưới dạng công tắc tường thông thường với một tay quay. Nhưng ở đây, cuộc phục kích nằm chờ người mua: đèn tiết kiệm năng lượng hiện đại (thường được gọi trong tài liệu là đèn huỳnh quang compact (CFL)) đơn giản là họ không muốn làm việc với các bộ điều chỉnh như vậy.
Tùy chọn không thể đoán trước tương tự sẽ bật ra trong trường hợp điều chỉnh độ sáng của đèn LED. Chà, họ không có ý định cho công việc như vậy, và đó là: cầu chỉnh lưu có tụ điện điện phân đặt bên trong CFL sẽ không cho phép thyristor hoạt động. Do đó, chỉ có thể tạo ra "đèn ngủ" có thể điều chỉnh với bộ điều chỉnh như vậy bằng đèn sợi đốt.
Tuy nhiên, ở đây bạn nên nhớ về máy biến thế điện tửđược thiết kế để cung cấp năng lượng cho đèn halogen và trong các thiết kế radio nghiệp dư cho nhiều mục đích khác nhau. Trong các máy biến áp này, sau khi cầu chỉnh lưu, vì một số lý do, rõ ràng là để tiết kiệm, hoặc đơn giản là để giảm kích thước, một tụ điện điện phân không được lắp đặt. Chính điều này đã tiết kiệm được cho phép bạn điều chỉnh độ sáng của đèn bằng bộ điều chỉnh thyristor.
Nếu bạn căng thẳng trí tưởng tượng của mình, bạn vẫn có thể tìm thấy nhiều khu vực khác, nơi cần sử dụng các bộ điều chỉnh thyristor. Một trong những lĩnh vực này là quy định về các vòng quay của dụng cụ điện: máy khoan, máy mài, tua vít, búa quay, v.v. v.v. Đương nhiên, các bộ điều chỉnh thyristor được đặt bên trong các thiết bị được cung cấp bởi nguồn điện xoay chiều.Xem -Các loại và cách sắp xếp các vòng quay của tốc độ động cơ thu.
Tất cả bộ điều chỉnh như vậy được tích hợp vào nút điều khiển và là một hộp nhỏ được lắp vào tay cầm của máy khoan. Mức độ nhấn nút xác định tần số quay của hộp mực. Trong trường hợp thất bại, toàn bộ hộp thay đổi ngay lập tức: đối với tất cả sự đơn giản rõ ràng của thiết kế, bộ điều chỉnh như vậy hoàn toàn không phù hợp để sửa chữa.
Trong trường hợp các công cụ chạy bằng dòng điện trực tiếp từ pin, điều khiển nguồn được thực hiện bằng cách sử dụng bóng bán dẫn mosfet phương pháp điều chế độ rộng xung. Tần số PWM đạt tới vài kilohertz, vì vậy qua thân tua vít bạn có thể nghe thấy tiếng rít tần số cao. Động cơ kêu rít này quanh co.
Nhưng trong bài viết này, chỉ các bộ điều khiển công suất thyristor sẽ được xem xét.Do đó, trước khi xem xét mạch điều chỉnh, bạn nên nhớ nó hoạt động như thế nào thyristor.
Để không làm phức tạp câu chuyện, chúng tôi sẽ không xem xét thyristor dưới dạng cấu trúc pnpn bốn lớp của nó, vẽ một đặc tính điện áp hiện tại, mà chỉ mô tả bằng từ ngữ cách nó hoạt động, thyristor. Để bắt đầu, trong một mạch điện trực tiếp, mặc dù thyristor gần như không được sử dụng trong các mạch này. Rốt cuộc, tắt thyristor làm việc trên dòng điện trực tiếp là khá khó khăn. Nó giống như dừng ngựa.
Tuy nhiên, dòng điện cao và điện áp cao của thyristor thu hút các nhà phát triển khác nhau, như một quy luật, thiết bị DC khá mạnh. Để tắt thyristor, bạn phải đi đến các biến chứng khác nhau của các mạch, thủ thuật, nhưng nói chung kết quả là tích cực.
Chỉ định thyristor trên sơ đồ mạch được hiển thị trong Hình 1.
Hình 1. Thyristor
Dễ dàng thấy rằng trong chỉ định của nó trên các mạch, thyristor rất giống với diode thông thường. Nếu bạn nhìn, thì nó, thyristor, cũng có độ dẫn một phía, và do đó, có thể điều chỉnh dòng điện xoay chiều. Nhưng anh ta sẽ chỉ làm điều này nếu một điện áp dương được đặt vào điện cực điều khiển so với cực âm, như trong Hình 2. Theo thuật ngữ cũ, thyristor đôi khi được gọi là một diode điều khiển. Miễn là xung điều khiển không được áp dụng, thyristor được đóng theo bất kỳ hướng nào.
Hình 2
Cách bật đèn LED
Mọi thứ ở đây rất đơn giản. Đến nguồn điện áp DC 9V (bạn có thể sử dụng pin "Krona") thông qua đèn LED kết nối thyristor Vsx với điện trở giới hạn R3. Sử dụng nút SB1, điện áp từ dải phân cách R1, R2 có thể được áp dụng cho điện cực điều khiển của thyristor, và sau đó thyristor sẽ mở ra, đèn LED bắt đầu phát sáng.
Nếu bây giờ nhả nút, dừng giữ nút, thì đèn LED sẽ tiếp tục sáng. Một nhấn ngắn như vậy trên nút có thể được gọi là xung. Lặp đi lặp lại và thậm chí lặp đi lặp lại nhấn nút này sẽ không thay đổi bất cứ điều gì: đèn LED sẽ không tắt, nhưng nó sẽ không sáng hơn hoặc mờ hơn.
Ép - phát hành, và thyristor vẫn mở. Hơn nữa, tình trạng này là ổn định: thyristor sẽ được mở cho đến khi những ảnh hưởng bên ngoài loại bỏ nó khỏi trạng thái này. Hành vi này của mạch cho thấy tình trạng tốt của thyristor, sự phù hợp của nó để làm việc trong một thiết bị đang được phát triển hoặc sửa chữa.
Nhận xét nhỏ
Nhưng ngoại lệ cho quy tắc này thường xảy ra: nút được nhấn, đèn LED sáng lên và khi nút được thả ra, nó tắt, như thể không có gì xảy ra. Và những gì bắt được, bạn đã làm gì sai? Có lẽ nút được nhấn không đủ dài hoặc không quá cuồng tín? Không, mọi thứ đã được thực hiện khá tận tâm. Nó chỉ nói rằng dòng điện qua đèn LED hóa ra nhỏ hơn dòng giữ của thyristor.
Để thử nghiệm được mô tả thành công, bạn chỉ cần thay thế đèn LED bằng đèn sợi đốt, sau đó dòng điện sẽ trở nên nhiều hơn hoặc chọn một thyristor có dòng giữ thấp hơn. Thông số này cho thyristor có sự phân tán đáng kể, đôi khi thậm chí cần phải chọn thyristor cho một mạch cụ thể. Hơn nữa, một thương hiệu, với một chữ cái và từ một hộp. Các thyristor nhập khẩu, gần đây đã được ưa thích, có phần tốt hơn với dòng điện này: nó dễ mua hơn và các thông số tốt hơn.
Làm thế nào để đóng thyristor
Không có tín hiệu nào được áp dụng cho điện cực điều khiển có thể đóng thyristor và tắt đèn LED: điện cực điều khiển chỉ có thể bật thyristor. Tất nhiên, có các thyristor có thể khóa, nhưng mục đích của chúng hơi khác so với các bộ điều khiển công suất tầm thường hoặc các công tắc đơn giản. Một thyristor thông thường chỉ có thể được tắt bằng cách ngắt dòng điện qua phần cực dương - cực âm.
Điều này có thể được thực hiện theo ít nhất ba cách. Đầu tiên, ngu ngốc ngắt kết nối toàn bộ mạch từ pin. Nhớ lại Hình 2. Đương nhiên, đèn LED sẽ tắt.Nhưng khi được kết nối lại, nó sẽ không tự bật, vì thyristor vẫn đóng. Điều kiện này cũng bền vững. Và để đưa anh ta ra khỏi trạng thái này, để Ánh sáng nhẹ, chỉ cần nhấn nút SB1 sẽ giúp.
Cách thứ hai để làm gián đoạn dòng điện qua thyristor chỉ đơn giản là lấy và rút ngắn các cực của cực âm và cực dương bằng một dây nhảy. Trong trường hợp này, toàn bộ dòng tải, trong trường hợp của chúng tôi, nó chỉ là một đèn LED, sẽ chảy qua bộ nhảy, và dòng điện qua thyristor sẽ bằng không. Sau khi nhảy được gỡ bỏ, thyristor sẽ đóng lại và đèn LED sẽ tắt. Trong các thí nghiệm với sơ đồ tương tự, nhíp thường được sử dụng như một máy nhảy.
Giả sử thay vì một đèn LED trong mạch này, sẽ có một cuộn dây gia nhiệt đủ mạnh với quán tính nhiệt cao. Sau đó, nó bật ra gần như sẵn sàng điều chỉnh năng lượng. Nếu thyristor được bật theo cách mà vòng xoắn được bật trong 5 giây và tắt trong cùng một khoảng thời gian, thì 50 phần trăm năng lượng được phân bổ trong vòng xoắn ốc. Nếu trong chu kỳ mười giây này, việc bật chỉ mất 1 giây, thì rõ ràng là xoắn ốc sẽ chỉ giải phóng 10% nhiệt từ năng lượng của nó.
Với chu kỳ thời gian xấp xỉ như vậy, tính bằng giây, điều khiển công suất vi sóng hoạt động. Chỉ cần sử dụng rơle, bức xạ RF được bật và tắt. Bộ điều khiển thyristor hoạt động ở tần số của nguồn điện, trong đó thời gian được đo bằng mili giây.
Cách thứ ba để tắt thyristor
Nó bao gồm việc giảm điện áp tải xuống 0 hoặc thậm chí đảo ngược cực tính của điện áp cung cấp. Đây chính xác là tình huống thu được khi các mạch thyristor được cung cấp với dòng điện hình sin xen kẽ.
Khi hình sin đi qua 0, nó thay đổi dấu hiệu của nó ngược lại, do đó dòng điện qua thyristor trở nên nhỏ hơn dòng giữ, và sau đó hoàn toàn bằng không. Do đó, vấn đề tắt thyristor được giải quyết như thể chính nó.
Bộ điều khiển công suất thyristor. Điều tiết giai đoạn
Vì vậy, vấn đề được để lại cho nhỏ. Để có được điều khiển pha, bạn chỉ cần áp dụng xung điều khiển tại một thời điểm nhất định. Nói cách khác, xung phải có một pha nhất định: càng gần cuối chu kỳ nửa của điện áp xoay chiều, biên độ điện áp sẽ càng nhỏ trên tải. Phương pháp điều khiển pha được thể hiện trong Hình 3.
Hình 3. Điều chỉnh pha
Trong đoạn trên của hình ảnh, xung điều khiển được áp dụng gần như ngay từ đầu của nửa sóng hình sin, pha của tín hiệu điều khiển gần bằng không. Trong hình, thời gian này là t1, vì vậy thyristor mở gần như vào đầu chu kỳ nửa và công suất gần mức tối đa được phân bổ trong tải (nếu không có thyristor trong mạch, công suất sẽ là tối đa).
Các tín hiệu điều khiển không được hiển thị trong hình này. Lý tưởng nhất, chúng là các xung ngắn, dương đối với cực âm, được áp dụng trong một pha nhất định cho điện cực điều khiển. Trong các sơ đồ đơn giản nhất, đây có thể là điện áp tăng tuyến tính thu được bằng cách sạc một tụ điện. Điều này sẽ được thảo luận dưới đây.
Trên biểu đồ trung bình, xung điều khiển được áp dụng ở giữa nửa chu kỳ, tương ứng với góc pha Π / 2 hoặc thời gian t2, do đó, chỉ có một nửa công suất tối đa được phân bổ trong tải.
Trong biểu đồ thấp hơn, các xung mở được áp dụng rất gần với cuối nửa chu kỳ, thyristor mở gần như trước khi nó phải đóng, theo biểu đồ lần này được biểu thị là t3, do đó công suất trong tải được phân bổ không đáng kể.
Mạch chuyển mạch thyristor
Sau khi xem xét ngắn gọn về nguyên tắc hoạt động của thyristor, bạn có thể có thể mang lại một số mạch điều chỉnh năng lượng. Không có gì được phát minh ở đây, mọi thứ có thể được tìm thấy trên Internet hoặc trong các tạp chí radio cũ. Bài viết chỉ đơn giản là cung cấp một cái nhìn tổng quan ngắn gọn và mô tả công việc mạch điều tiết thyristor. Khi mô tả hoạt động của các mạch, người ta sẽ chú ý đến cách sử dụng thyristor và mạch chuyển mạch thyristor tồn tại.
Như đã nói ở đầu bài viết, thyristor điều chỉnh điện áp xoay chiều giống như một diode thông thường. Nó bật ra chỉnh lưu nửa sóng. Ngày xửa ngày xưa, qua một diode, đèn sợi đốt trên cầu thang bật lên: có một chút ánh sáng, nó làm lóa mắt trong mắt tôi, nhưng sau đó đèn rất hiếm khi bị cháy. Điều tương tự cũng xảy ra nếu bộ điều chỉnh độ sáng được thực hiện trên một thyristor, chỉ có khả năng điều chỉnh độ sáng không đáng kể xuất hiện.
Do đó, bộ điều khiển công suất điều khiển cả nửa chu kỳ của điện áp nguồn. Đối với điều này, kết nối song song của thyristors được áp dụng, triacs hoặc bao gồm một thyristor trong đường chéo của cầu chỉnh lưu.
Để rõ ràng về tuyên bố này, chúng tôi sẽ xem xét thêm một số mạch của bộ điều khiển công suất thyristor. Đôi khi chúng được gọi là bộ điều chỉnh điện áp, và tên nào đúng hơn, rất khó để giải quyết, bởi vì cùng với quy định điện áp, năng lượng cũng được điều chỉnh.
Bộ điều chỉnh thyristor đơn giản nhất
Nó được thiết kế để điều chỉnh sức mạnh của sắt hàn. Mạch của nó được hiển thị trong Hình 4.
Hình 4. Sơ đồ bộ điều khiển công suất thyristor đơn giản nhất
Để điều chỉnh sức mạnh của sắt hàn, bắt đầu từ số không, không có điểm nào. Do đó, chúng ta có thể hạn chế chỉ điều chỉnh một nửa chu kỳ của điện áp lưới điện, trong trường hợp này là dương. Nửa chu kỳ âm đi qua mà không thay đổi thông qua diode VD1 trực tiếp đến sắt hàn, đảm bảo một nửa công suất của nó.
Nửa chu kỳ tích cực đi qua thyristor VS1, cho phép điều chỉnh. Mạch điều khiển thyristor cực kỳ đơn giản. Đây là các điện trở R1, R2 và tụ C1. Tụ điện được tích điện qua mạch: dây trên của mạch, R1, R2 và tụ C1, tải, dây dưới của mạch.
Một điện cực điều khiển thyristor được kết nối với cực dương của tụ điện. Khi điện áp trên tụ tăng lên đến điện áp bật của thyristor, cái sau sẽ mở ra, truyền vào tải một nửa chu kỳ dương của điện áp, hay đúng hơn là một phần của nó. Các tụ C1 phóng điện tự nhiên, do đó chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.
Tốc độ sạc của tụ điện được điều chỉnh bằng cách sử dụng biến trở R1. Tụ điện được nạp vào điện áp mở thyristor càng nhanh, thyristor mở càng sớm, phần lớn hơn của nửa chu kỳ dương của điện áp sẽ đi vào tải.
Mạch điện đơn giản, đáng tin cậy, nó khá phù hợp với một que hàn, mặc dù nó chỉ điều chỉnh một nửa chu kỳ của điện áp lưới điện. Một sơ đồ rất giống nhau được hiển thị trong Hình 5.
Hình 5. Bộ điều khiển công suất thyristor
Nó có phần phức tạp hơn so với trước đây, nhưng nó cho phép bạn điều chỉnh trơn tru và chính xác hơn, do thực tế là mạch tạo xung điều khiển được lắp ráp trên một bóng bán dẫn cơ sở kép KT117. Transitor này được thiết kế để tạo ra các máy phát xung. Hơn nữa, dường như, không có khả năng gì khác. Một mạch tương tự được sử dụng trong nhiều bộ điều khiển công suất, cũng như trong việc chuyển đổi nguồn cung cấp làm trình điều khiển cho xung kích hoạt.
Ngay khi điện áp trên tụ C1 đạt đến ngưỡng của bóng bán dẫn, cái sau sẽ mở ra và một xung dương xuất hiện trên chân B1, mở thyristor VS1. Điện trở R1 có thể điều chỉnh tốc độ sạc của tụ điện.
Tụ điện được sạc càng nhanh, xung mở xuất hiện càng sớm thì điện áp cung cấp cho tải càng lớn. Nửa sóng thứ hai của điện áp lưới truyền vào tải thông qua diode VD3 mà không thay đổi. Để cấp nguồn cho mạch tạo xung điều khiển, bộ chỉnh lưu VD2, R5, diode Zener VD1 được sử dụng.
Ở đây bạn có thể hỏi, và khi bóng bán dẫn mở ra, ngưỡng là gì? Việc mở bóng bán dẫn xảy ra tại thời điểm điện áp tại bộ phát E của nó vượt quá điện áp ở đế B1. Căn cứ B1 và B2 không tương đương, nếu chúng được hoán đổi, máy phát sẽ không hoạt động.
Hình 6 cho thấy một mạch cho phép bạn điều chỉnh cả hai chu kỳ điện áp.
Hình 6
Sơ đồ là một mờ hơn. Điện áp lưới được chỉnh lưu bởi cầu VD1 - VD4, sau đó điện áp gợn được cung cấp cho đèn EL1, thyristor VS1 và qua các điện trở R3, R4 đến các điốt zener VD5, VD6, từ đó mạch điều khiển được cấp nguồn. Việc sử dụng cầu chỉnh lưu trong mạch cho phép điều chỉnh nửa chu kỳ dương và âm chỉ bằng một thyristor.
Mạch điều khiển cũng được thực hiện trên một bóng bán dẫn hai cơ sở KT117A. Tốc độ sạc của tụ điện thời gian C2 bị thay đổi bởi điện trở R6, làm cho pha của tín hiệu điều khiển thyristor thay đổi.
Một nhận xét nhỏ có thể được thực hiện về mạch này: dòng điện trong tải chỉ bao gồm nửa chu kỳ dương của mạng thu được sau bộ chỉnh lưu cầu. Nếu cần phải có được phần dương và phần âm của hình sin trong tải, thì không cần thay đổi bất cứ thứ gì trong mạch, để bật tải ngay sau cầu chì. Thay cho tải, chỉ cần cài đặt một jumper. Một mạch như vậy được hiển thị trong Hình 7.
Hình 7. Sơ đồ bộ điều khiển công suất thyristor
Transitor KT117 là một phát minh của ngành công nghiệp điện tử Liên Xô và không có chất tương tự nước ngoài, nhưng nếu cần nó có thể được lắp ráp từ hai bóng bán dẫn theo mạch trong Hình 8. Đột nhiên, ai đó sẽ đảm nhận lắp ráp một mạch tương tự, tôi có thể lấy một bóng bán dẫn như vậy ở đâu?
Hình 8
Trong các mạch như trong hình 6 và 7, thyristor được sử dụng kết hợp với cầu diode. Sự bao gồm này làm cho nó có thể với sự trợ giúp của một thyristor để kiểm soát cả hai nửa chu kỳ điện áp xoay chiều. Nhưng đồng thời, 4 điốt bổ sung xuất hiện, thường làm tăng kích thước của cấu trúc.
Tiếp tục bài viết: Bộ điều khiển công suất thyristor. Mạch có hai thyristor
Boris Aladyshkin
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: