Мощный регулятор сетевого напряжения 220В

Мощный регулятор сетевого напряжения 220В

В последнее время в нашем быту все чаще применяются электронные устройства для плавной регулировки сетевого напряжения. С помощью таких приборов управляют яркостью свечения ламп, температурой электронагревательных приборов, частотой вращения электродвигателей.

Подавляющее большинство регуляторов напряжения, собранных на тиристорах, обладают существенными недостатками, ограничивающими их возможности. Во-первых, они вносят достаточно заметные помехи в электрическую сеть, что нередко отрицательно сказывается на работе телевизоров, радиоприемников, магнитофонов. Во-вторых, их можно применять только для управления нагрузкой с активным сопротивлением — электролампой или нагревательным элементом, и нельзя использовать совместно с нагрузкой индуктивного характера — электродвигателем, трансформатором.

Между тем все эти проблемы легко решить, собрав электронное устройство, в котором роль регулирующего элемента выполнял бы не тиристор, а мощный транзистор.

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.

Что получилось

Сам процесс обновлённого монтажа занял времени ни сколько не больше чем предыдущий. При этом получен не простой регулятор напряжения, который подключается к блоку питания стабилизированного напряжения, собранная схема при подключении даже к сетевому понижающему трансформатору с выпрямителем на выходе сама даёт необходимое стабилизированное напряжение. Естественно, что выходное напряжение трансформатора должно соответствовать допустимым параметрам входного напряжения микросхемы КР142ЕН12А. Вместо неё можно использовать и импортный аналог интегральный стабилизатор LM317Т. Автор Babay iz Barnaula.

AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Я-то намекаю на то, что для зарядки аккумулятора не нужен большой разброс напряжения (ну, сколько там примерно, 10-14 на выходе должно быть), а значит, есть резон работать в районе «немногим менее 100%» на входе трансформатора. А в этом довольно гуманный режим.

По пылесосам — я не большой знаток коллекторных электродвигателей, да и вообще ТОЭ где-то в зачаточном состоянии. Просто вспомнилось, что в электроинструменте действительно похожие регулировки применяются. Но, опять же, у электродрели, если мне память не изменяет, момент на низких оборотах не очень. Так что, не все так хорошо, как хотелось бы.

Статья в разделе «Электроника для начинающих». А начинающему, в первую очередь, нужно понимание того как это всё работает, иначе потом учась на собственных ошибках придётся возвращаться к пробелам неполученных знаний.

Два недавних примера:
1. Старенький ЖК монитор с мною переделанной подсветкой (были сгоревшие лампы, стала светодионая лента). Переделывалось по примеру одной статьи в интернете. И всё вроде хорошо получилось, но на этапе подключения светодиодной ленты через полевой транзистор к выводу ON/OFF, подсветка почему-то полностью не выключалась (светилась) и не включалась (в пол накала) транзистор открывался и закрывался не полностью. Но ведь автор написал что

Кстати сказать, каждый из отрезков ленты потребляет примерно по 180 миллиампер, поэтому можно использовать практически любой полевой транзистор с током не менее 0,5 ампер.

Полевой транзистор я взял со сгоревшей материнской платы, N-канальный AP9T18GH,

В даташите к транзистору указано, что у него Gate Threshold Voltage 0,5 — 1,5.
В моём же транзисторе эти значения 2 — 4. Но я то думал, что у меня заработает, хоть напряжение подаваемое на затвор моего транзистора было около 3 вольт.
Выход был найден с помощью так же выпаянного из материнской платы Logic Level транзистора. И он заработал как надо.

2. Симисторный регулятор напряжения, почти как у автора, но только не с динистором, а с неонкой. В интернете можно встретить много таких схем, где автор (точнее копипастер) удачно повторивший схему пишет, что можно использовать любую неонку. В итоге, регулировка напряжения (открытие симистора) может начинаться с давольно больших величин напряжения.

Назначение и принцип работы

С помощью регуляторов напряжения можно изменять не только яркость свечения ламп накаливания, но и скорость вращение электромоторов, температуру жала паяльника и так далее. Нередко эти устройства называют регуляторами мощности, что не совсем правильно. Устройства, предназначенные для регулирования мощности, основаны на ШИМ (широтно-импульсная модуляция) схемах.

Это позволяет получить на выходе различную частоту следования импульсов, амплитуда которых остается неизменной. Однако если параллельно нагрузке в такую схему включить вольтметр, то напряжение также будет изменяться. Дело в том, что прибор просто не успевает точно измерять амплитуду импульсов.

Регуляторы напряжения чаще всего изготовлены на основе полупроводниковых деталей – тиристорах и симисторах. С их помощью изменяется длительность прохождения волны напряжения из сети в нагрузку.

Следует заметить, что регуляторы напряжения будут максимально эффективны при работе с резистивной нагрузкой, например, лампами накаливания. А вот использовать их для подключения к индуктивной нагрузке нецелесообразно. Дело в том, что показатель индуктивного электротока значительно ниже в сравнении с резистивным.

Китайский регулятор мощности на симисторе

Большую популярность у потребителей получил китайский регулятор мощности на симисторе или диммер. Благодаря низкой цене и многообразию использования он пользуется не малым спросом. Кто уже разобрался в применении, тот использует его в быту. Кто еще нет, найдет ответы в этой статье. Далее рассмотрим:

Основные характеристики от производителя

Особенности:
1. Специальный дизайн с 1,6 мм, FR-4 высокой термостойкостью печатной платы.
2. Безопасная и надежная работа с большим током.
3. Конструкция двойной емкости: безопасный конденсатор и металлический пленочный конденсатор для более эффективной защиты.
4. Применяются материалы из алюминия и нержавеющей стали, более подходят для контроля температуры или контроля скорости и для использования в промышленности.
5. Красивая и легкая, безопасная, удобная, Высококачественная продукция. Не ржавеет после длительного использования.
6. В основном подходит для резистивных нагрузок, например, фонари.

Технические характеристики:
Диапазон напряжения: 10-220 В
Максимальная мощность: 2000 Вт
Вес нетто: 41,8 г
Рабочее напряжение: AC 220 V
Пластина радиатора размер: 48x35x30 мм

Читайте также  Стопорение резьбовых соединений

Принципиальная схема китайского регулятора мощности на симисторе

Описание работы схемы

В основе схемы лежит фазоимпульсное управление мощностью. При подаче на схему питания через двухзвенный RC-фильтр в начале полупериода сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через резистор R2, и потенциометры R3, R4. С помощью переменных резисторов мы, по сути, меняем время заряда конденсатора С1. Чем больше сопротивление резисторов, тем дольше заряжается конденсатор. Следовательно, динистор будет срабатывать реже и наоборот, т.е. меняется рабочая частота генератора. Этот резистор с конденсатором образуют времязадающую или частотозадающую цепочку.

Когда на выводах конденсатора С1 напряжение достигнет значения примерно 32 вольта (напряжение переключения симметричного динистора DB3), динистор отпирается и конденсатор разряжается по цепи управляющего электрода симистора VS1. Разряд конденсатора происходит мгновенно, вызывая быстрое запирание симметричного динистора. Напряжение на выводах конденсатора С1 скоро вновь становится достаточным для возврата динистора в проводящее состояние и для того, чтобы вызвать появление нового импульса, отпирающего симистор.

При малом сопротивлении цепи R2-R3-R4 порог в 32 вольта достигается быстрее и симистор отпирается раньше, а более высокое сопротивление вызывает большую задержку момента отпирания симистора и, следовательно, уменьшение мощности в нагрузке. Подстроечный резистор R3 позволяет установить границы регулировки мощности.

Для защиты симистора необходима цепочка R1-C2. Она необходима для защиты от внешних перенапряжений, ограничения влияния dV/dt и тока перегрузки. Кроме того, разряд конденсатора С2 через симистор способствует его отпиранию, которое могло бы быть нарушено запаздыванием тока в индуктивной нагрузке.

Регулятор напряжения генератора

Генератор преобразует электричество. Без генератора не работала бы вся бортовая система машины. К обмотке магнита подключён специальный датчик. Простые пружины являются задающим устройством. Для устройства сравнения используется маленький рычаг. Группа контактов играет роль исполнительного устройства. Постоянное сопротивление представляет собой орган регулировки, который часто используется в машинах.

Во время работы генератора на его выходе возникает ток. Возникший ток переходит в обмотку магнитного реле. В результате появляется магнитное поле и под его воздействием плечо рычага раздвигается. На него начинает действовать пружина, и играет роль сравнивающего устройства. Когда ток превышает положенные значения, на магнитном реле контакты раздвигаются. В это время отключается постоянное сопротивление в цепи. Меньший ток поступает на обмотку.

Типы регуляторов

В наше время на рынке можно увидеть огромное количество различных регуляторов как для всего дома, так и маломощных отдельных бытовых приборов. Существуют транзисторные регуляторы напряжения, тиристорные, механические (регулировка напряжения осуществляется при помощи механического бегунка с графитовым стержнем на конце). Но самым распространенным является симисторный регулятор напряжения. Основой этого прибора являются симисторы, которые позволяют резко среагировать на скачки напряжения и сгладить их.

Симистор представляет собой элемент, который содержит пять p-n переходов. Этот радиоэлемент имеет возможность пропускать ток как в прямом направлении, так и в обратном.

Эти компоненты можно наблюдать в различной бытовой технике начиная от фенов и настольных ламп и заканчивая паяльниками, где необходима плавная регулировка.

Что такое регулятор напряжения генератора?

Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции — защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генераторной установки.

Принцип действия регулятора напряжения генератора

В настоящее время все генераторные установки оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило, встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков.

Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется.

Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.

Проверка регулятора напряжения генератора

Прежде чем проверить регулятор напряжения генератора , нужно убедиться, что проблема кроется именно в нём, а не в других элементах генератора (слабо натянут ремень, окислилась масса и т.д.), для этого нужно проверить сам генератор (Как проверить генератор?). После этого вам нужно снять регулятор напряжения. Процесс демонтажа регулятора описан в статье «как снять регулятор напряжения?».

В двух словах скажу, что сначала нужно снять минусовую клемму, снять все провода с генератора, снять пластиковый кожух с генератора, затем открутить и вынуть регулятор напряжения в сборе вместе с щётками.

Давайте перейдём непосредственно к проверке регулятора напряжения. Проверять регулятор напряжения нужно обязательно в сборе с щёткодержателями – т.к. в случае обрыва цепи щёток и регулятора напряжения, мы сразу это заметим. Перед проверкой, обратите внимание на состояние щёток: если они обломаны или их длина короче 5мм, неподвижны и не пружинят, – то их нужно заменить.

Для проверки нам понадобится:

  • провода;
  • аккумулятор автомобильный;
  • лампочка на 12в 1-3Вт;
  • две обычные пальчиковые батарейки.

Чтобы проверить регулятор напряжения, нам нужно будет построить две схемы: К щёткам подключаем лампочку, К выводам Б и В подключаем «+» от аккумулятора, «-» аккумулятора закрепляем на массу регулятора. Делаем ту же схему, но добавляем последовательно две пальчиковые батарейки. Вывод из всего вышесказанного таков.

Исправный регулятор напряжения генератора: в первой схеме лампа горит, во второй схеме лампа не горит, т.к. напряжение выше 14,7в и подача напряжения на щётки должна быть прекращена. Неисправный регулятор напряжения: в обоих случая лампа горит, значит в регуляторе пробой. Лампа не горит вообще – значит, отсутствует контакт между щётками и регулятором или обрыв цепи в регуляторе.

Трехуровневые регуляторы напряжения

Сначала узнаем, для чего нужен этот регулятор. Автомобильный генератор во время движения и работы двигателя должен подпитывать аккумуляторную батарею. Тем самым восстанавливается ёмкость аккумулятора, когда он разряжается во время стоянки. Если мы ездим каждый день, то аккумулятор почти не разряжается, если он в исправном состоянии.

Хуже приходиться аккумулятору, когда машина долго стоит без движения, ведь его энергия постепенно уходит на поддержание работы авто сигнализации. Ещё хуже дела обстоят зимой, когда при отрицательных температурах аккумуляторная батарея разряжается очень быстро.

Читайте также  Печь из газовых баллонов

А если вы ездите помалу и не часто, то аккумулятор не заряжается полностью во время движения и может полностью разрядится как-то утром.

Справиться с вышеуказанной проблемой, призван трехуровневый регулятор напряжения. У него три положения работы: это максимальное (выдаёт напряжение на генераторе 14,0-14,2 В), нормальное (13,6-13,8 В) и минимальное (13,0-13,2 В). Как мы знаем из статьи про проверку работоспособности аккумулятора, нормальное напряжение при заведённом двигателе должно быть от 13,2-13,6 В. Это означает, что генератор работает в нормальном режиме и АКБ заряжается в полном объёме.

Это соответствует среднему (нормальному) положению регулятора напряжения. А вот зимой, желательно повысить напряжение до 13,8-14,0 В, т.к. аккумулятор быстрее разряжается при отрицательных температурах. Это делается простым переводом рычажка на регуляторе напряжения. Так будет обеспечена лучшая зарядка АКБ зимой при работающем двигателе.

Летом, особенно когда жара превышает +25 градусов и выше — желательно понизить напряжение генератора до 13,0-13,2 В. Зарядка от этого не пострадает, но генератор не будет “выкипать”, т.е. не будет терять свою номинальную ёмкость и не сокращать ресурс.

Как снять или заменить регулятор напряжения генератора?

Перед заменой регулятора напряжения, обязательно проверьте генератор в целом. Регулятор напряжения нужно менять, если напряжение под нагрузкой бортовой сети (включены дальний, обогрев зеркал, печка) меньше 13в. Так же регулятор напряжения может стать причиной высокого напряжения (выше 14,7в).

Но, как писалось выше, перед снятием регулятора нужно проверить сам генератор, ознакомиться с другими возможными неисправностями (например слабо натянут ремень генератора), и только потом приступать к замене регулятора напряжения. Так же данная статья вам понадобится для замены щёток генератора, т.к. щётки и регулятор напряжения устанавливаются на генератор в сборе.

Итак, как же снять регулятор напряжения? Открываем капот, снимаем минусовую клемму аккумулятора, находим генератор, отсоединяем колодку проводов «D»:

  • снимаем защитный резиновый колпачок с наконечников проводов вывода «+». Откручиваем гайку крепления этих проводов, снимаем их с блока генератора;
  • далее нам нужно снять сам пластиковый блок генератора (чаще всего он черного цвета). Для этого нужно отсоединить три пружинных фиксатора, расположенных по периметру блока;
  • находим регулятор напряжения, и крестовой отверткой откручиваем его крепления;
  • вынимаем регулятор напряжения в сборе с щётками, и отключаем от него колодку проводов;
  • далее нам нужно проверить регулятор напряжения, дабы убедиться в его неисправности.

Устанавливаем регулятор напряжения строго в обратной последовательности. Стоит отметить, что в последнее время, многие автолюбители стали пользоваться трёхуровневым регулятором напряжения генератора, для того, чтобы избавиться от просадок напряжения в бортовой сети.