Регулятор нагрева электроплиты
Здесь мы рассмотрим принципиальную электрическую схему самодельного, тиристорного регулятора мощности электроплитки.
Добрый день, друзья. Разрешите представить Вашему вниманию регулятор нагрева бытовой электроплиты. В будущем планирую собрать ещё два регулятора по этой схеме: один для аэрогриля, второй — для электродуховки. В принципе, к нему можно подключить практически любую активную нагрузку, мощность которой ограничена параметрами регулирующего элемента — тиристоров КУ202Н. С указанными на схеме элементами она небольшая — несколько сотен ватт.
Работа схемы регулятора
Работает схема следующим образом. Переменное наряжение пройдя через гасящий резистор R4 выпрямляется диодным мостом VDS1, далее стабилизируется параметрическим стабилизатором на стабилитронах VD1 и VD2. За счёт такой схемы, напряжение, действующее на диодном мосте, будет всего лишь на пару вольт выше напряжения стабилизации стабилитронов, в связи с этим можно применить диодный мост на низкое напряжение. Для меня это очень даже хорошо, т.к. кц405Е есть куча и особо некуда их было применить.
Далее на элементах VT1,R2,R3,C1 выполнен генератор импульсов пилообразной формы, частота его увеличивается при уменьшении сопротивления R3. Затем идёт трансформатор связи (сигнальный трансформатор) Tr1, резистор R1 ограничивает ток (чтобы не спалить транзистор). ЭДС, наведённая на вторичных обмотках сигнального трансформатора прикладывается к управляющим электродам тиристоров в положительной полярности относительно катодов и открывает их после того, как синусоида перейдёт через ноль. Именно генератор пилообразных импульсов обеспечивает задержку открытия тиристоров.
После того, как тиристор откроется, он удерживается в открытом состоянии за счёт тока протекающего через него до следующего перехода через ноль (то есть во время перехода через ноль ток через тиристор не протекает и он закрывается).
Трасформатор связи я намотал на феритовом кольце из компьютерного блока питания АТ на 200вт — на нём был намотан сетевой фильтр, в качестве провода для намотки применил жилы от телефонного кабеля в полиэтиленовой изоляции. Мотал его до заполнения окна, косичкой из трёх проводов (чтобы были обмотки симметричны) — получилось 36 витков.
Настройка тиристорного регулятора нагрева плиты
Настройку тиристорного регулятора мощности надо начинать на низком напряжении, собрав конструкцию, как на фотографии. Нужно убедится в правильной фазировке сигнального трансформатора или по осциллографу (на УЭ таристоров относительно их катодов должен быть импульс положительной полярности), или субъективно — по изменению яркости лампочки.
Далее замыкаем R3 и если генератор остановился, увеличиваем сопротивление R2, если нет — то идём далее. Смотрим, в каких пределах регулируется срез фронта синусоиды, если не достаточно, то применяем переменный резистор R3 большего номинала. У меня мощность в нагрузке регулируется в пределах 55. 98 процентов от номинальной мощности нагревателя, чего собственно и добивался.
Источник
Регулятор мощности для электроплитки
Предположим, у вас есть электроплитка, а мощность ее не регулируется. Вот и горит спираль в полный накал тогда, когда достаточно и четверти номинальной мощности, бессмысленно расходуя драгоценные киловатт-часы. Выход есть — сделать к электроплитке регулятор мощности. Схема первого варианта регулятора представлена на рисунке. Он позволяет регулировать мощность в нагрузке, рассчитанной на включение в сеть напряжением 220 В, от 5. 10 до 97. 99% номинальной мощности. Коэффициент полезного действия регулятора не менее 98%.
Регулирующие элементы устройства — тринисторы VS1 и VS2 -включены последовательно с нагрузкой. Изменение мощности, потребляемой нагрузкой, достигается изменением угла открывания тринисторов.
Узел, обеспечивающий изменение угла открывания тринисторов, выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Конденсатор С1, соединенный с эмиттером транзистора, заряжается через резисторы R2 и R3. Как только напряжение на обкладках конденсатора достигнет определенного значения, однопереходный транзистор откроется, через обмотку I трансформатора Т1 пройдет короткий импульс тока. Импульсы с обмотки II или III трансформатора откроют тринистор VS1 или VS2 — в зависимости от фазы сетевого напряжения, и с этого момента до конца полупериода через нагрузку будет протекать ток. Изменяя сопротивление резистора R3, можно регулировать скорость зарядки конденсатора С1 и, следовательно, угол открывания тринисторов и среднюю мощность в нагрузке.
Узел регулирования угла открывания тринисторов питается от двухполупериодного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме (VD1). Напряжение на однопереходном транзисторе ограничено стабилитронами VD2, VD3. Конденсатор фильтра здесь отсутствует — в нем нет необходимости.
Однопереходный транзистор КТ117 можно применять с буквами А и Б. Можно использовать также аналог однопереходного транзистора, выполненный на двух биполярных транзисторах разной структуры (см. рис. 50). Мостовой выпрямитель VD1 может быть типов КЦ402, КЦ405 с любыми буквами. Можно также применить четыре диода типов Д226, Д310, Д311, Д7 с любыми буквами, включив их по схеме выпрямительного моста. При замене тринисторов VS1, VS2 на другие типы следует помнить, что они должны быть рассчитаны на подачу как прямого, так и обратного напряжения не менее 400 В. Трансформатор Т1 — типа МИТ-4 или МИТ-10. Самодельный трансформатор можно выполнить на ферритовом кольцевом магнитопроводе М2000НМ, типоразмер К20х10хб. Все обмотки выполнены проводом ПЭВ-1 0,31 и содержат по 40 витков. Намотка ведется одновременно в три провода, причем витки равномерно распределяются по телу кольца магнитопровода. Одноименные выводы обмоток на схеме обозначены точками.
Тринисторы VS1 и VS2 устанавливают на радиаторы с поверхностью охлаждения не менее 200 см^2 каждый. При этом максимальная мощность нагрузки может составлять 2 кВт.
Настройка регулятора мощности заключается в подборе сопротивления резистора R2 по максимальной мощности в нагрузке. Резистор R3 при этом временно замыкают проволочной перемычкой. Момент отдачи в нагрузку максимальной мощности лучше всего контролировать по осциллографу. В случае применения самодельного трансформатора Т1 следует подобрать нужную полярность подключения выводов обмоток, которая должна соответствовать обозначенной на схеме.
Регулятор мощности можно использовать также совместно с маломощными электропечами, лампами накаливания и другими активными нагрузками. Описанному тринисторному регулятору мощности присущи недостатки. Во-первых, с изменением температуры в корпусе регулятора (а она будет в процессе работы увеличиваться из-за нагрева тиристоров) будет изменяться емкость конденсатора С1. Это приведет к изменению угла открывания тринисторов, а также к изменению мощности в нагрузке. Чтобы в какой-то степени устранить этот недостаток, необходимо применять конденсатор С1 с небольшими значениями ТКЕ (температурного коэффициента емкости), например К73-17, К73-24.
Во-вторых, тринисторный стабилизатор наводит высокий уровень помех в питающей сети. Эти помехи возникают в моменты скачкообразного включения тринистора. Коммутационные помехи не только распространяются через сеть, вызывая неустойчивую работу различных приборов (электронных часов, вычислительных машин и пр.), но и мешают нормальной работе некоторых устройств, гальванически не связанных с сетью (так, в радиоприемнике, находящемся недалеко от тринисторных регуляторов, слышен треск помех). Поэтому уменьшение коммутационных помех в тринисторных регуляторах мощности является важной задачей.:
Наиболее доступным способом снижения помех является такой способ регулирования, при котором переключение тринистора происходит в моменты перехода сетевого напряжения через нуль. При этом мощность в нагрузке можно регулировать числом полных полупериодов, в течение которых через нагрузку протекает ток. Недостатком такого способа регулирования по сравнению с традиционными являются большие колебания мгновенных значений мощности в нагрузке в течение периода регулирования, который значительно больше периода синусоидального напряжения и может достигать нескольких секунд. Однако для таких инерционных потребителей энергии, как электрическая печь, утюг, электроплитка, мощный электромотор, этот недостаток не является определяющим.
Источник
Регулятор мощности для электроплиты
Все, кто хоть раз готовил на электроплитах простой конструкции, знает одно их очень неприятное свойство — на «троечке» суп выскакивает из кастрюли, на «двоечке» не кипит. В этой ситуации выручит предлагаемая схема, позволяющая плавно регулировать мощность на нагрузке от 0 до практически 100%. Схема регулятора достаточно проста в сборке даже для начинающего радиолюбителя и, главное, не содержит дорогих и дефицитных деталей. Несмотря на простоту, устройство имеет достаточно высокий КПД (до 98%) и позволяет управлять нагрузкой до 2 кВт, что вполне достаточно для большинства нагревательных элементов электроплит.
В качестве управляющих элементов использованы два тиристора VS1, VS2, а поскольку им придется работать с переменным током, один будет управлять положительной полуволной, другой – отрицательной. Именно поэтому тиристоры включены встречно-праллельно. Изменение мощности на нагрузке производится изменением угла открывания тиристоров. За это отвечает узел, собранный на однопереходном транзисторе VT1.
При вращении движка переменного резистора R3 изменяется время зарядки конденсатора С1. Чем быстрее зарядится конденсатор, тем скорее откроется транзистор после начала сетевого периода. Импульсный трансформатор сформирует на своих обмотках II и III импульсы, которые откроют один из тиристоров в зависимости от текущей фазы сетевого напряжения. С этого момента тиристор останется открытым до окончания периода и через нагрузку потечет ток.
Таким образом, изменяя сопротивление резистора R3, мы можем изменять скорость реакции схемы на начало сетевого периода, а значит и среднюю мощность на нагрузке. Питается узел регулировки от собственного низковольтного источника питания, состоящего из выпрямительного моста VD1 и простейшего параметрического стабилизатора, собранного на стабилитронах VD2, VD3. Резистор R1 – токоограничивающий. Сглаживающего конденсатора, как вы заметили, нет – он не нужен.
Несколько слов о деталях. На месте VT1 может работать транзистор КТ117 с буквами А или Б. При необходимости такой транзистор можно собрать самому по схеме, приведенной ниже:
Аналог однопереходного транзистора
Диодный мост VD1 можно взять типа КЦ402, КЦ405 или вообще собрать мост из четырех диодов типа Д310, Д311, Д226 или Д7. Токоограничивающий резистор R1 должен иметь рассеиваемую мощность не менее 2 Вт. Чтобы установленная мощность не «уплывала» в процессе нагрева элементов схемы, конденсатор С1 лучше использовать с минимальным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ). Это могут быть типы К73-17, К73-24 и др.
В качестве импульсного трансформатора можно использовать МИТ-4 или МИТ-10, но, конечно, можно изготовить его и самому. Для этого понадобится ферритовое кольцо типоразмера К20х10х6 (можно и несколько иных размеров) из феррита марки М2000НМ. На него наматываются три обмотки, каждая из которых содержит 40 витков провода ПЭВ-1 0.31. Удобнее мотать сразу три обмотки, сложив провод втрое и сделав намотку равномерно по кольцу. При монтаже их придется сфазировать – подключить начала и концы обмотки согласно схеме, на которой начало каждой из обмоток обозначено точкой. Тиристоры нужно установить каждый на свой радиатор с поверхностью охлаждения не менее 200 см 2 каждый.
Налаживание конструкции сводится к установке максимальной мощности подбором номинала резистора R2. Это удобно делать, подключив в качестве нагрузки лампу накаливания 100-200 Вт. При полностью выведенном в нижнее положение движке резистора R3 (минимальное сопротивление) подбирают R2 таким образом, чтобы лампа светилась в полный накал, но при малейшем увеличении R3 накал начинал уменьшаться.
В заключение замечу, что этот регулятор можно использовать и для регулировки яркости лампы, мощности печи и даже в качестве регулятора температуры жала паяльника. В любом случае нагрузка должна быть активной и не должна превышать 2 кВт.
А.Н. Евсеев «Электронные устройства для дома», 1997 г.
Внимание! Конструкция имеет бестрансформаторное питание, поэтому во время работы на всех ее элементах присутствует опасное для жизни напряжение. Перед любой перепайкой или изменением схемы обязательно отключайте конструкцию от сети!
.
Источник