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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dimmer Triac con regolazione ad impulsi di fase. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatore di temperatura I radioamatori collezionano da decenni varie versioni del regolatore di potenza a tiristori. Questa unità, essendo collegata tra una rete a 220 V AC ed il carico, permette di modificare entro certi limiti la potenza rilasciata nel carico. Se il carico era un dispositivo di illuminazione domestico, tale unità veniva chiamata dimmer; se si trattava di un saldatore, veniva chiamato regolatore di temperatura per la sua punta. Ora non solo il nuovo nome per questi dispositivi - dimmer - è arrivato dall'estero, ma sono stati messi in vendita anche loro. Secondo l'autore dell'articolo pubblicato di seguito, questi dimmer sono tutt'altro che perfetti. Un dimmer è un regolatore di potenza a tiristori progettato, in particolare, per regolare la luminosità delle lampade a incandescenza negli apparecchi di illuminazione elettrica domestica (lampadari, applique, lampade da terra, ecc.). Può essere integrato negli interruttori a parete in aree residenziali. Un'analisi dei circuiti dei dimmer prodotti industrialmente (principalmente fabbricati in Cina) ha mostrato che il circuito di sfasamento in essi contenuto è alimentato da una tensione non stabilizzata. Ciò porta al fatto che il momento di apertura del dinistor in ogni semiciclo, e quindi del triac, dipende dalla tensione di rete, che, a sua volta, provoca notevoli differenze nella potenza di carico del dimmer quando la tensione di rete fluttua. Ciò limita l'ambito di applicazione di tali dispositivi. Su Radio è stata pubblicata una descrizione del regolatore di potenza [1] nella quale questo inconveniente è stato superato. Ma, sfortunatamente, questo regolatore è progettato per funzionare con carichi la cui potenza non supera i 100 W. Un tentativo di adattarlo per funzionare con lampade più potenti sostituendo l'SCR VS1 e il diodo VD2 [2] non ha avuto successo: alla luminosità minima le lampade tremolano in modo spiacevole a causa della rettifica a semionda della tensione di rete da parte del diodo VD2. Un ponte di diodi collegato all'ingresso del regolatore potrebbe aiutare in questa situazione (il diodo VD2 dovrà essere rimosso), ma posizionare un potente ponte di diodi e un tiristore in una nicchia di interruttore standard è problematico, per non parlare dell'assenza di convezione attiva dell'aria nella zona di installazione. Anche la presenza di cinque elementi nel circuito di carico non aggiunge affidabilità al dispositivo. Inoltre, le lampade negli apparecchi di illuminazione, quando si bruciano, spesso causano una chiusura del circuito, anche se a breve termine, ma abbastanza sufficiente per disabilitare l'elemento di commutazione. Ogni volta che si sostituisce questo elemento e il ponte raddrizzatore è molto costoso, sia in termini di costi di manodopera che di costi monetari.
I regolatori di potenza a impulsi di fase con un potente triac come elemento di commutazione si distinguono per una maggiore efficienza e un numero limitato di elementi nel circuito di carico, ma a causa delle caratteristiche di controllo, questi dispositivi sono spesso piuttosto ingombranti nei circuiti [3]. Un tentativo di combinare i vantaggi delle soluzioni circuitali citate ha portato ad un dispositivo, il cui circuito è mostrato in Fig. 1. A differenza di quello descritto in [4], non richiede l'uso di un trasformatore di impulsi. Un analogo del dinistor è assemblato sui transistor VT1 e VT2, nei quali viene introdotto il diodo VD1. Ciò ha permesso di utilizzare il transistor VT2 come contattore diagonale del ponte raddrizzatore VD3-VD6 ormai a bassa potenza, collegato al circuito dell'elettrodo di controllo del triac VS1. All'inizio del semiciclo della tensione di rete, entrambi i transistor, il diodo VD1 e il triac sono chiusi e il condensatore C1 è scarico. L'aumento della tensione crea una corrente attraverso i resistori R9, R8, diodi a ponte, il resistore R7 e il diodo zener VD2. La caduta di tensione sul resistore R9 non è ancora sufficiente per aprire il triac. Il diodo Zener VD2, collegato in serie con il resistore di zavorra R7, limita la tensione tra i punti A e B a 12 V. Attraverso i resistori R3, R4, il condensatore C1 inizia a caricarsi. Non appena la tensione ai suoi capi supera la tensione ai capi del resistore R6, il transistor VT1 inizierà ad aprirsi. La caduta di tensione sul resistore R2 aprirà leggermente il transistor VT2, facendo sì che la tensione sul suo collettore inizi a diminuire. Di conseguenza, la tensione sul resistore R6 inizia a diminuire. Si verifica un circuito di feedback positivo, la cui azione porta ad un'apertura a valanga di entrambi i transistor dell'analogo dinistor. Non appena la caduta di tensione sul transistor VT2 diventa inferiore a quella sul resistore R6, il diodo VD1 si aprirà, accelerando ulteriormente l'apertura dell'analogo del dinistor e riducendo così la potenza dissipata dal transistor VT2. Entrambi i transistor entrano in saturazione alla fine del processo. La diagonale di uscita del ponte a diodi VD3-VD6 risulta chiusa, la corrente attraverso i resistori R8 e R9 aumenta e il triac VS1 si apre, collegando il carico alla rete per il resto del semiciclo. La velocità di carica del condensatore C1, e quindi il momento di apertura del transistor VT1, dipende dalla posizione del resistore variabile R4, che regola la potenza rilasciata nel carico. Se la resistenza del circuito R3R4 risulta essere così grande che il condensatore non ha il tempo di caricarsi alla tensione richiesta per aprire l'analogo del dinistor, rimarrà chiuso. Ma alla fine del semiciclo, il condensatore C1 sarà ancora scaricato dal transistor VT1 a causa del fatto che la tensione sul resistore R6 a questo punto scenderà a zero. Questo collegamento dell'inizio della carica del condensatore C1 all'inizio del semiciclo è necessario per eliminare l'effetto “isteresi” che può verificarsi quando si regola la potenza con il resistore R4. Questo effetto si manifesta nel “irrigidimento” delle caratteristiche di controllo: quando la manopola del regolatore viene ruotata dalla posizione di potenza minima ad un piccolo angolo, la potenza nel carico aumenta bruscamente. Il resistore R1 limita la corrente di scarica a un livello sicuro per i transistor, allungando l'impulso di scarica nel tempo per un'apertura più sicura del triac, e R8 limita la corrente attraverso il suo elettrodo di controllo. Il resistore R2 impedisce il funzionamento spontaneo dell'analogo del dinistor a causa di un aumento della corrente del collettore del transistor VT2 quando si riscalda. La resistenza R9 mantiene chiuso il triac (se non è già stato aperto) durante i picchi di tensione di rete. La potenza di carico massima del regolatore garantendo al tempo stesso un raffreddamento efficace del triac e del transistor VT2 è di 1 kW.
La maggior parte delle parti del dispositivo sono montate su un circuito stampato in laminato di fibra di vetro di 1 mm di spessore. Il disegno della scheda è mostrato in Fig. 2. Tutti i resistori, tranne R4, sono MENTA; R4 - qualsiasi di piccole dimensioni che si adatti allo spazio assegnatogli. Poiché tutte le parti del regolatore sono sotto tensione di rete, è necessario tenere conto di questa circostanza durante l'installazione e l'utilizzo. In particolare, la maniglia del resistore variabile R4 deve essere realizzata in materiale isolante. I resistori R8, R9 sono saldati ai terminali di un triac installato all'esterno della scheda. Se la potenza del carico supera i 600 W, il triac deve essere dotato di un dissipatore di calore sotto forma di piastra di rame di 20x20x1 mm. Condensatore C1 - KM-6, K73-17 o K73-9 I diodi KD105V possono essere sostituiti con KD105G o altri con tensione inversa di almeno 400 V. Possiamo sostituire il transistor KT361V con uno qualsiasi di questa serie (con coefficiente h2ie>50), e il KT538A con KT6135A o, in casi estremi, con KT940A, che ha una tensione di alimentazione collettore-emettitore limitata (h21E>20). Connettore X1 - qualsiasi di piccole dimensioni, con due contatti, progettato per la tensione di rete; Puoi usarne due a pin singolo. Sono adatti anche i morsetti di collegamento a vite. Il regolatore non necessita di regolazione, ma potrebbe essere consigliabile selezionare la resistenza R3 in modo più preciso per ottenere la massima luminosità delle lampade nella posizione più a sinistra (secondo lo schema) del cursore della resistenza R4. La scheda assemblata viene installata in una nicchia di un interruttore a parete precedentemente smontato. Dall'esterno, la nicchia è coperta da un pannello frontale decorativo, sul quale è fissato un resistore variabile R4: servirà sia come interruttore della luce che come controllo della luminosità. L'apparecchio può essere montato anche sul supporto di una lampada da terra o da tavolo. Letteratura
Autore: A. Dzanaev
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