суббота, 20 декабря 2014 г.

Диммер (регулятор мощности) на тиристоре и расчёт среднего напряжения.

Диммер -это прибор для регулировки мощности ламп накаливания, обогревателей, паяльников и другой подобной нагрузки не имеющей (за исключением малого "паразитного") реактивного сопротивления. Распространённая схема димера:
Рисунок 1 - Диммер на тиристоре

На вход моста подаётся синусоидальное напряжение на его выходе напряжение имеет форму:
Рисунок 2 - Форма напряжения на выходе моста

Тиристор с данной схемой управления "обрезает" половинки синусоиды:
Рисунок 3 - Форма напряжения на нагрузке

Чем больше сопротивление тем дольше заряжается конденсатор, тем более "обрезанными" будут половинки синусоиды и тем меньше будет среднее значение напряжения на нагрузке. На первый взгляд может показаться что регулировка мощности возможна только от максимальной до половины максимальной но на практике наблюдается интересный эффект при больших сопротивлениях резистора R2 мощность м.б. меньше половины максимальной, можно посмотреть и про него упомянуто в видео:
Не понятно почему так происходит но есть предположение что это происходит по тому что конденсатор не успевает заряжаться и открытие тиристора происходит через некоторое количество периодов т.о. происходит регулировка мощности но немного другим способом, не "обрезанием" половинок синусоиды а пропусканием некоторого количества периодов:
Рисунок 4 - Регулировка мощности пропусканием периодов

Среднее значение напряжения на нагрузке при регулировке первым способом, зная угол открытия тиристора, (в данном случае) можно найти по формуле:
Где Um-амплитудное значение напряжения на выходе моста (примерно равно (а точнее меньше на 2 падения напряжения на открытом диоде) амплитудному значению напряжения в сети), φ - угол открытия тиристора которой ввиду сложности процессов определить не просто. Если бы напряжение на RC цепи было синусоидальным то φ можно было бы определить по формуле: φ=arctg(310*R*C) но оно имеет другую форму и постоянную составляющую.  φ можно определить для регулятора без моста, такой регулятор и регулятор на реле показаны на видео:
Они очень простые и их можно собрать быстро. Регулятор на реле, к тому же, более универсален чем на тиристоре но он менее долговечен. Регулятором на реле можно регулировать мощность на постоянном токе и при низких напряжениях, он м.б. с гальванической развязкой т.к. контакты реле гальванически развязаны с обмоткой. Если поставить конденсатор с большей ёмкостью, чем в том который показан на видео выше, то этот регулятор на реле хорошо подойдёт для регулировки мощности достаточно инерционных нагревательных элементов например больших печей или мощных паяльников. Но если попытаться этим регулятором регулировать мощность нагрузки с достаточно большим реактивным сопротивлением то контакты реле будут сильно искрить и реле долго не прослужит (но всё равно дольше тиристора). Среднее значение напряжения, при известном угле управления, можно рассчитать в программе:

φ=(от 0 до 90 градусов)
амплитудное напряжение сети=

среднее напряжение на нагрузке=В
canvas не поддерживается браузером.

КАРТА БЛОГА (содержание)

27 комментариев:

  1. Так конденсатор и на спаде синусоиды продолжает заряжаться, он может например до порогового напряжения зарядиться и где-то ближе к её концу, если ток достаточно маленький. Только потом уже, если сопротивление ещё увеличивать, когда он и на спаде заряжаться успевать не будет, он начинает пропускать периоды, то есть включаться на каждый второй, потом каждый третий и так далее.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. При увеличении сопротивления резистора на осциллографе было видно как "обрезок" половинки синусоиды уменьшается до половины после чего происходит пропускание периодов и там мелькают четвертинки как на рисунке 4. Наверное конденсатор и разрядится быстро не может, если конденсатор зарядится на второй половине периода то, к началу следующего периода, он до конца не разрядится и в следующем периоде этот конденсатор зарядится раньше. Мне пока не понятно что там на самом деле происходит.

      Удалить
  2. а так, чтобы лампочка не мерцала никак нельзя? т.к. мерцание делает регулятор совсем бесполезным..

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Мерцание можно ослабить если использовать более мощную лампу т.к. спираль будет дольше нагреваться и остывать. Мерцание заметно когда происходит регулирование пропусканием периодов. Регулировать другим способом мощность от 0 до половины максимальной можно если сетевое напряжение подавать на регулятор без моста. Если нужно регулировать от 0 до максимальной без мерцания то для этого можно поставить переключатель например так как на схеме.

      Удалить
    2. да, поставил лампу 40w - ничего вроде бы, не особо заметно до 15% где-то, чего достаточно.
      а условие "от 0 до половины максимальной можно если сетевое напряжение подавать на регулятор без моста" справедливо будет для этой схемы - http://www.diagram.com.ua/list/house/1-61.shtml? (заменил КУ202 на BT136-600D из-за размера, возможно зря т.к. регулируется от 100 до 50%, а по описанию должна от 0 до 100)

      Удалить
    3. сори bt151-800d, а не bt136-600d

      Удалить
    4. Да от 0 до половины максимально в этой схеме без моста не будет, будет только от 25% максимальной до половины (сразу не сообразил).

      Удалить
    5. хм.. т.е. даже в собранной с оригинальными деталями от 0 до 100 не может быть в ней?
      просто на каком-то видео видел, что ее регулируют от 0 до 100

      Удалить
    6. С одним тиристором без моста или обратного диода больше половины никак не получиться потому что тиристор в обратном направлении всегда закрыт. Если добавить мост то можно от 0 до 100 только мерцать будет при малых мощностях. Вообще rc цепь с одним конденсатором может сдвигать фазу максимум на 90 градусов для нормальной регулировки надо две или три таких цепи. Если есть подобные схемы с двумя и более конденсаторами то возможно в таких можно изменять хотя бы приблизительно от 0 до 100. А ещё лучше если система управления цифровая тогда таких ограничений не будет.

      Удалить
    7. хм, тогда как тут (http://cxem.net/house/1-61.php) получилось от 0 до 100 без мерцания почти? схема же та же самая, правда повторить подвиг у меня не вышло :)
      по вашей же относительно нормально всё, на 40w лампе.. а.. там есть диод..
      я правильно понял, что можно попробовать добавить диод катодом к уэ тиристора, анодом к 315 и резистору и возможно, должно будет помочь?

      а я правильно понял, что обратный диод нужно добавить между уэ тиристора и эмиттером 315-го?

      Удалить
    8. что-то лишнее вылезло :) сори

      Удалить
    9. Возможно что Q4 в той схеме неправильно нарисован, надо эмиттером к базе а коллектором к R4 (тогда получается схема Дарлингтона на Q3 и Q4) или вообще заменить Q3 и Q4 одним кт973. Регулирует от 0 до 100 (или почти от 0 до 100) наверное потому что на Q2 и Q1 собран аналог тиристора и поэтому включившись он быстро разряжает C1 через R1 и следующий полупериод C1 будет заряжаться начиная почти от 0 и постоянным током а не полуволной синусоиды. Диод к управляющему выводу приделывать не надо он там просто для защиты от напряжения другой полярности если без моста включать.

      Удалить
    10. понятно, спасибо, попробую перепаять Q4.

      Удалить
    11. да, решила перепайка q4, только не сразу :) r4 еще на 250k заменил и заработала от 0 до 100, а мерцание появляется только тогда, когда нить лампы еле еле краснеет т.е. практически нету.
      спасибо за помощь :)

      Удалить
    12. Всё таки этот эффект хоть и немного но проявляется, наверное это по тому что С1 не может разрядиться через R1 мгновенно.

      Удалить
  3. надо "заводской" диммер разобрать :) там же вообще без мерцания на любой нагрузке

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Не разу не разбирал готовый диммер. Возможно там будет бескорпусная микросхема и тогда толку от разборки не будет. Бескорпусные интегральные микросхемы очень часто применяют т.к. устройство получается дешевле (по себестоимости) и компактнее.

      Удалить
  4. кстати в схеме с http://cxem.net/house/1-61.php я косякнул когда рисовал разводку, переделал еще раз - всё отлично, регулирует от 0 до 100, мерцания нет вообще, удалось развести на платке 3х3 см, оч удобно вышло :)
    так что заводские диммеры будут жить долго и счастливо.. пока :)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Интересно что за косяк был в плате. Думаю заводские диммеры будут "жить" пока используются лампы накаливания а самодельные пока халявные кт315 не закончатся :)

      Удалить
    2. эх.. удалил плату старую :(
      сфоткаю вечером, то что было
      а у меня халявных нету :) за-то куча китайских аналогов, они их по 1$ за кг продают :)

      Удалить
    3. Не так давно старые телевизоры с кт315 огромными кучами выбрасывались, а сейчас пошли в основном импортные в которых даже можно иногда встретить ШИМ контроллеры со встроенным ключём для импульсных источников питания на мощности порядка 100Вт. В общем чтобы получить бесплатные кт315 (или их не худшие замены) нужно одолеть предрассудки и вынуть старый телевизор из мусорки. Потом естественно хорошенько помыть и по возможности просветить ультрафиолетовой лампой.

      Удалить
  5. да я уже всех знакомых давно тереблю по поводу старой техники, но, как на зло, все уже давно сделали генеральную уборку... да и сам себе не прощу что год назад выкинул два элт монитора..
    вот, кстати то, что у меня получилось с регулятором по той схеме из "радио":) строго не судите, второй раз :) https://yadi.sk/i/DrR6oJYaec5iz

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Кто не ошибается тот ничего не делает. Димер работал потому что ток шёл через переход эмиттер-база транзистора Q3. Был случай с блоком управления муфтами (БУМом) в платах управления тиристорами в сборке Дарлингтона силовой транзистор перепутан эмиттером с коллектором и этот блок работал на заводе.

      Удалить
    2. ну да, правда только на половину работал, но не моргал :)

      Удалить
    3. Не знаю почему на половину работал но возможно что переход эмиттер-база Q3 дольше открыт при работе чем Q3 в правильно собранном устройстве. В правильно собранном устройстве Q3 должен призакрываться (в результате чего конденсатор дольше заряжается) при заряде конденсатора C1 и чем больше R4 тем сильнее призакрывается, а с p-n переходом возможно что это не так сильно выражено.

      Удалить
  6. Как подключали при 220 осциллограф?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Напрямую, после того как на осциллографе соответствующим переключателем был установлен диапазон измерения напряжения больше 220В.

      Удалить