Меню

Стабилизатор тока для тиристора



Тиристорный стабилизатор — плюсы и минусы устройства

Содержание статьи (ссылки кликабельны):

Использование различных электроприборов является одним из обязательных условий нашей жизни. Каждый из таких приборов предназначен для выполнения определенной функции, и осуществляя ее, упрощает и совершенствует нашу жизнь.

Однако всегда есть явление, которое создает препятствия в работе электрических приборов. Этим явлением являются перепады напряжения в линиях электропередач.

Такие перепады являются весьма неприятными для наших электроприборов, поскольку большой скачок тока в лучшем случае ухудшает качество их работы, а в худшем случае вызывает фатальные последствия для отдельных компонентов электроприборов.

Для того, чтобы такой скачок не мог повлиять на работу, а также на состояние наших электроприборов, необходимо использовать стабилизатор напряжения. Сегодня есть много видов стабилизаторов, однако наибольшей эффективностью могут похвастаться тиристорные стабилизаторы.

Эти стабилизаторы обеспечивают плавное выравнивание напряжения и по принципу работы являются похожими на релейные приборы. Главная особенность, которая отличает их от всех стабилизаторов, состоит в наличии тиристорных ключей. Эти ключи являются полупроводниками.

Внутреннее устройство

Для того чтобы понять, что представляет собой и каким образом работает этот стабилизатор, рассмотрим его устройство и опишем особенности работы его составных элементов.

Итак, сняв верхнюю крышку корпуса таких стабилизационных приборов, мы можем увидеть:

  1. Автоматический трансформатор.
  2. Электронные схемы, которые вместе образуют механизм управления.
  3. Собственно тиристорные ключи.
  4. А также различные светодиодные индикаторы.

Как работает трансформатор

Как и в большинстве стабилизаторов напряжения, так и в приборе нашего типа главным элементом является автоматический трансформатор. Именно он осуществляет процесс нормализации тока.

Схема простейшего трансформатора

Схема работы простейшего трансформатора

Для того, чтобы понять, каким образом трансформатор тиристорного стабилизатора стабилизирует ток, рассмотрим его строение. Этот главный элемент тиристорных приборов состоит из двух обмоток, а именно первичной и вторичной.

На первичную поступает входной ток. Далее этот ток проходит на вторичную обмотку и из нее попадает в любой электроприбор.

Обе обмотки представляют собой определенное количество витков проволоки. Количество витков на каждой из них может быть разным.

Рассмотрим работу обмоток на примере. Будем считать, что количество витков в обеих обмотках является равным 20. Если ток с напряжением в 200 вольт пройдет через 20 витков первичной обмотки и 20 витков вторичной обмотки, то на выходе он будет иметь такое же напряжение.

В том случае, когда он пройдет через 20 витков первой обмотки и 10 витков вторичной обмотки, напряжение на выходе будет не 200, а 100 вольт. Таким образом происходит уменьшение напряжения.

Для того, чтобы увеличить напряжение (в нашем случае 200 вольт до 220), нужно подключить еще один виток второй обмотки, т.е. ток должен проходить через 21 виток (в нашем примере это невозможно, поскольку вторая обмотка имеет только 20 витков). Таковым является общий принцип работы трансформатора.

На практике каждая обмотка имеет сотни витков. При этом максимальное количество витков во второй обмотке должно быть большим, чем количество витков в первой обмотке. Надобность этого отчетливо видна на вышеуказанном примере.

В вас может возникнуть вопрос, каким же образом можно подключать то или иное количество витков? Для того, чтобы можно было подключать определенное количество витков, производитель делает выводы от определенного витка второй обмотки.

Количество этих выводов может быть разным. Собственно на конце каждого такого вывода и находятся тиристоры. Они и осуществляют подключение определенного количества витков.

В результате получается так, что, когда нужно повысить напряжение, происходит подключение дополнительного количества витков. Когда стабилизатор напряжения, который относится к тиристорному типу, должен снизить напряжение, происходит отключение определенного количества витков.

витки в стабилизаторе

Стоит обратить внимание на тот факт, что все витки являются как бы поделенными на группы. Подсоединение каждой из группы осуществляется через выводы.

Читайте также:  Как открыть узел стабилизатор таумкрафт

Грубо говоря, если количество витков равно цифре 100 и выводов пять, то подключение одного вывода означает, что ток проходит через 20 витков. В данном случае напряжение изменится на определенную фиксированную величину, то есть на определенную степень. Собственно такое изменение напряжения и называется ступенчатой стабилизацией.

На практике в некоторых стабилизаторах подключение одного определенного количества витков приводит к увеличению или уменьшению напряжения на 15-20 вольт. Чем больше выводов (то есть в отдельной группе становится меньше витков), тем на меньшую величину изменяется выходное напряжение при подключении одного вывода.

Подытоживая, отметим, что при росте/падении напряжения на входе происходит отключение/подключение определенного вывода второй обмотки благодаря работе тиристоров. Между переключениями обмоток наблюдается интересный факт: насколько меняется ток на входе, настолько же он меняется на выходе.

На практике выглядит так: на входе есть напряжение в 180 вольт и на выходе обеспечивается 220. Когда напряжение растет, например до 185, на выходе напряжение возрастает до 225-ти.

Далее происходит переключение обмотки и на выходе снова становится 220. Конечно, величина изменений выходного тока определяется особенностями различных моделей тиристорных стабилизаторов напряжения, которые используются дома.

Для этих стабилизаторов она может колебаться от 2 до 10 вольт.

Полезный совет: при переключении тиристоров можно будет заметить небольшое мерцание ламп накаливания. Данный факт является следствием вышеописанного процесса выравнивания тока и он не означает, что тиристорный стабилизатор сломался. Это стандартный режим его работы.
В общем, тиристорные стабилизаторы обеспечивают уровень выходного напряжения, который колеблется в пределах 214-226 вольт. Это является высоким показателем их работы.

Особенности работы тиристоров

Как уже отмечалось, главным отличием тиристорного стабилизатора напряжения от других приборов для стабилизации напряжения является наличие в его схеме тиристорных ключей. Их работа также сопровождается определенными особенностями.

Их включение/выключение может приводить к искажению синусоидальной формы тока. Учитывая это, микроконтроллер должен включать/выключать любой тиристор, когда ток находится в нулевой точке синусоиды.

Для осуществления этого алгоритм электронной схемы предусматривает проведение измерения напряжения в несколько десятков раз и определение момента включения тиристора. Сам процесс занимает не более одной микросекунды, поэтому он никоим образом не приводит к долгому выравниванию тока.

Также в это же время процессор определяет, является ли включенным, или выключенным тиристор, чтобы затем дать правильную команду.

Примечательным фактом является то, что тиристоры боятся перегрузки и во время таких ситуаций они перегорают. Для устранения такого сценария при появлении чрезмерной нагрузки микроконтроллер дает команду на выключение тока, то есть отключение стабилизатора.

Еще одна особенность кроется в том, что во время своей работы тиристоры сильно греются. Учитывая это, производители обязаны ставить радиаторы для охлаждения.

Такие особенности работы тиристоров и трансформатора приводят к тому, что тиристорные приборы должны обладать мощными электронными схемами.

Типы тиристорных стабилизаторов

Сегодня на рынке можно увидеть одно- и двухкаскадные тиристорные стабилизаторы напряжения. Однокаскадным стабилизатором является такой, который регулирует напряжение в один этап.

Двухкаскадные проводят нормализацию тока в два этапа. В течение первого происходит грубое выравнивание. На втором этапе выходной ток получает идеальные характеристики.

Двухкаскадная система регулирования позволяет использовать тиристоры с большей эффективностью, поскольку растет количество комбинаций их включения. Так, если на обоих каскадах находятся по четыре тиристоры, то их можно включать шестнадцатью способами.

Конечно, с ростом количества тиристоров на каскадах, растет количество их способов включения.

Двухкаскадный способ регулирования тока является несколько медленным однокаскадного. Он занимает до 20 миллисекунд, тогда как 1-каскадный длится 10 миллисекунд.

Читайте также:  Как делают стойки стабилизатора

Преимущества и недостатки

Итак, зная детальное строение и особенности работы тиристорного стабилизатора можно определить, какими достоинствами и недостатками он обладает.
К преимуществам относятся:

  1. Отсутствие шума при нормализации тока.
  2. Один тиристор может сработать более 1 млрд. раз, что является очень высоким показателем.
  3. Во время размыкания не образуется дуговой разряд.
  4. Небольшой уровень энергопотребления.
  5. Небольшие габариты.
  6. Высокая скорость выравнивания напряжения.
  7. Высокий уровень точности нормализации напряжения (до ± 3 процентов).
  8. Возможность работы при очень низких или высоких уровнях напряжения (120-300 вольт).

Что касается недостатков тиристорного стабилизатора, то они кроются:

  • в ступенчатом способе стабилизации тока;
  • в микрокотроллерном управлении. Его осуществляет электронная схема, которая является аналогом процессора компьютера. Соответственно она также требует стабильного тока и может «подвисать»;
  • в высокой цене (она является следствием дорогих тиристоров и электронных схем управления).

Как подключить?

Использование тиристорных стабилизаторов напряжения в доме позволит уберечь технику от изменений тока в течение многих лет. Однако перед использованием его нужно подключить.

В зависимости от назначения тиристорные стабилизаторы могут подключаться после счетчика и распределительного щитка (то есть будут подавать стабильный ток на весь дом), или же перед отдельным прибором.

В первом случае тиристорные приборы имеют большую мощность и их подключают через клеммы. В этом случае к клеммам подключаются входные, выходные провода, а также заземляющий. При подключении как входящих, так и выходных проводов соблюдается правило: к фазной клемме подсоединяют фазный кабель, к нулевой — нулевой кабель. Также необходимым условием является осуществление заземления.

Большинство моделей, которые предназначены для подачи питания для одного прибора, имеют кабель и розетки. Благодаря кабелю стабилизатор подключается к сети. Далее к розетке, расположенной на нем, подсоединяют вилки кабелей подключаемых приборов.

Полезный совет: для того, чтобы заземлить такой тиристорный стабилизатор, вилку его кабеля всего-то нужно вставить в трехполюсную розетку.

Условия эксплуатации

Тиристорные стабилизаторы выгодны не только тем, что не создают шума, но и тем, что являются неприхотливыми к окружающим условиям. Так, многие модели могут работать в условиях, когда температура воздуха превышает -40 градусов Цельсия и является меньшей +40 градусов Цельсия.

Полезный совет: будет лучше, если тиристорный стабилизатор не использовать при морозной температуре, даже если он может работать в таких условиях. Идеальной температурой для работы будет такая, которая превышает +5 градусов Цельсия.

Тиристорный стабилизатор может отлично работать в помещении, уровень влажности в котором не является большим 80-ти процентов. Некоторые производители предлагают стабилизаторы с устойчивостью к высшим уровням влажности. Однако их делают на заказ.

Конечно, близ тиристорного устройства не должно находиться легковоспламеняющихся предметы, а также вокруг него должно быть пространство в как минимум пять сантиметров.

Техобслуживание сводится к очистке вентиляционных отверстий и проверке качества крепления входных и выходных проводов.

Источник

Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

Мы уже рассматривали много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, сегодня же я вам покажу три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так как они универсальны и могут быть использованы не только в зарядных устройствах, но и во многих самодельных конструкциях, включая и лабораторные блоки питания.

Регулятор тока по идее не многим отличается от регулятора напряжения, стоит заметить, что есть понятие стабилизатор тока.

В отличие от регулятора он поддерживает стабильный выходной ток независимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Сегодня мы рассмотрим пару вариантов стабилизатора и один регулятор общего применения, стабилизатор тока неотъемлемая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого в нагрузку.

Читайте также:  Как работает сервопривод стабилизатора

Важный момент… во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованны шунты, по сути это низкоомные резисторы, для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта экспериментальным образом.

Кстати ссылки на все печатные платы найдёте в конце статьи. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора.

Все три варианта которые мы сегодня рассмотрим работают в линейном режиме, а значит силовой элемент — транзистор. При больших нагрузках будет нагреваться и нуждается в охлаждении.

Постараюсь пояснить принцип работы схем максимально простыми словами…

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов, всего два транзистора, один из них управляющий, второй же является силовым, по которому протекает основной ток.

Датчик тока или шунт представляет из себя низкоомный проволочный резистор, при подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение.

Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт этот транзистор.

Резистор R1 задаёт напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии.

Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1, грубо говоря затухается или замыкается на плюс питания через открытый переход маломощного транзистора. Этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R2 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытости управляющего транзистора, а следовательно управлять и силовым транзистором, ограничивая ток протекающий по нему.

Увеличить общий ток коммутации этой схемы, можно дополнительными силовыми транзисторами, подключенных параллельно.

Так как характеристики даже одинаковых транзисторов будут отличаться, в их коллекторную цепь добавлены резисторы, они предназначены для выравнивания токов через транзисторы, чтобы последние были нагружены равномерно.

Вторая схема построена на базе операционного усилителя, её неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, в отличие от первого варианта эта схема является именно стабилизатором тока.

Как и в первой схеме, тут также имеется датчик тока или шунт, операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, всё по уже знакомой нам схеме.

Усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном.

Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение, операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах, путём изменения выходного напряжения.

Выход операционного усилителя управляется мощным полевым транзистором.

То есть, принцип работы мало, чем отличается от первой схемы за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения в лице стабилитрона.

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться и ему необходим радиатор, кстати возможно применение биполярных транзисторов.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхемы стабилизатора LM317, это линейный стабилизатор напряжения но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока.

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Максимально допустимый ток для микросхема LM317 составляет около полтора ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором,

в этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, следовательно нагреваться она не будет.

Взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

Источник