Меню

Регулятор мощности для электронагревательных приборов



Регулятор мощности для электронагревательных приборов

Принципиальная схема приведенного на рисунке 14 регулятора мощности публиковалась, в том или ином виде, не один раз, и не в одном издании. Ее отличие от предшественников — она вобрала в себя наиболее удачные узлы, а именно: включение нагрузки происходит только в момент перехода, синусоиды напряжения питания через ноль, что позволило избавится от помех по сети питания 220 В. В качестве силового ключа используется симистор произвольной мощности. Стабилизатор внутреннего напряжения питания имеет повышенную надежность и помехоустойчивость.

Принципиальная схема регулятора мощности нагревательных приборов
Рисунок 14 Принципиальная схема регулятора мощности нагревательных приборов

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран аналог мультивибратора с регулируемой скважностью, которая зависит от положения движка переменного резистора R1. Резисторы включенные с крайних выводов R1 определяют минимальное время работы/отдыха нагревательных элементов, однако уменьшать их менее чем 620ом не рекомендуется (устройство может потерять устойчивость работы). На элементах DD1.3 и DD1.4 собран формирователь. В качестве DD1 можно использовать К561ЛА7 или К561ЛЕ5, т.к. элементы используются как обычные инверторы (для более устойчивой работы мультивибратора лучше, конечно использовать К561ТЛ1).
К недостаткам подобного рода регуляторов мощности можно отнести то, что они имеют сравнительно маленькую постоянную времени. Интервалы между включением/выключением нагрузки не могут превысить 1-1,5 мин. Увеличение времязадающих резистора и конденсаторов обычно приводит к уменьшению устойчивости работы, т.к. начинают сказываться токи утечки электролитического конденсатора. Из всего выше сказанного нетрудно догадаться, что при достаточно большой мощности нагрузки домочадцы обречены на наблюдение ежеминутного повышения/понижения яркости осветительных приборов. Постоянное изменение освещенности очень сильно утомляет глаза, особенно при чтении. Для увеличения времени работы/отдыха нагрузки необходим ввод дополнительных времязадающих элементов, а значит и увеличение потребляемого устройством тока. Этот факт уже не позволяет использовать для питания устройства конденсаторный шунт малых габаритов, а использование силового трансформатора позволяет существенно расширить функциональные возможности прибора. Стараясь учитывать все упомянутые факты и был разработан автомат управления мощностью нагревательных приборов средней и большой мощности, используемый совместно с системами водяного (масляного) отопления.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЯТОРА МОЩНОСТИ:
Напряжение питания 180-260 В;
Коммутируемая мощность нагрузки определяется используемым симистором или пускателем;
Время работы/отдыха минимум 5 мин;
Время работы/отдыха максимум 4 час;
Диапазон устанавливаемых температур рабочей жидкости 60-100°С;
Диапазон захвата температур 30°С;
Режим работы непрерывный, круглосуточный.
На рис. 15 приведена принципиальная схема устройства управления системой электроотопления, на рис.16 — расположение проводников на печатной плате, на рис.17 — расположение деталей.

Принципиальная схема регулятора мощности для нагревательных приборов большой мощности
Рисунок 15 Принципиальная схема регулятора мощности для нагревательных приборов большой мощности
УВЕЛИЧИТЬ

Чертеж печатной платы регулятора мощности
Рисунок 16 Чертеж печатной платы регулятора мощности (масштаб 1мм=4пкс, вид со стороны деталей)

Расположение детаелй на печатной плате
Рисунок 17 Раположение деталей на печатной платре регулятора мощности

При замыкании контактов выключателя SA1 сетевое напряжение подается на трансформатор TV. Переменное напряжение с трансформатора, величиной 25-27 В, выпрямляется диодным мостом, собранным на диодах VD1-VD4, сглаживается конденсатором С5 и стабилизируется DA1. Стабилизированное напряжение 24 В служит для питания реле управления пускателем, который в свою очередь подает напряжение питания на нагревательные элементы. Так же это напряжение подается на интегральный стабилизатор DA2, который и питает схему управления.
На элементах DD1.1 — DD1.3 собран задающий генератор с двумя цепочками регулировки рабочей частоты. Это позволило сделать независимую регулировку времени работы нагрузки и ее отдыха. На DD2, DA3 организован таймер, существенно увеличивающий постоянную времени, на DA3 — терморегулятор, отключающий нагрузку по достижению температуры, циркулирующей жидкости, близкой к кипению.
При подаче напряжения питания на 11 выводе (вход «R») микросхемы DD3, через заряжающийся конденсатор С3, формируется кратковременно уровень лог. «1», что в свою очередь устанавливает счетчик в «нулевое» состояние (на всех выходах уровень лог. «0»). Таким образом на входе элемента DD1.1 появляется запрещающий работу уровень лог. «0». На выходе DD1.4 формируется уровень лог. «1», через переход «база — эмиттер» транзистора VT1 начнет протекать ток и он откроется, реле К1 включится и подаст напряжение питания на пускатель, а он в сою очередь на нагревательные элементы. Резистор R6 и конденсатор С4 введены для уменьшения тока потребления в режиме нагрева.
Лог. «1» с выхода DD1.4 так же попадет на вход DD1.3 тем самым разрешая его работу, и тактовый генератор начнет вырабатывать прямоугольные импульсы. Частота этих импульсов зависит от емкости конденсатора С2 и суммы сопротивлений R2+R4. Резистор R4 ограничивает максимальную частоту генератора, R2 — регулируют ее. Кратность изменения частоты, приблизительно можно посчитать по формуле R2/R4 (по схеме — 47к / 1,5к = 31, т.е. при верхнем, по схеме, положении движка R2 частота будет в 31 раз больше, чем при нижнем).
Импульсы, вырабатываемые тактовым генератором, поступают на вход счетчика DD2.1, где их частота уменьшается в 16 раз. С выхода 4-го разряда счетчика DD2.1 (вывод 14) импульсы попадают на вход DD2.2 и опять их частота уменьшается еще в 16 раз. Таким образом при тактовой частоте генератора 1кГц на выходе 4-го разряда (вывод 6) формируются импульсы с частотой около 4Гц. Эта частота подается на вход счетчика DD3 и, через токоограничивающий резистор R20, на светодиод VD5. Диод VD5 служит для примерного контроля за частотой работы тактового генератора. С появлением импульсов на входе «С» счетчик DD3 начинает их подсчет и как только на его 13-ом разряде (вывод 3) появится лог. «1» элемент DD1.4 выключит реле и запретит работу элемента DD1.3. Однако тактовый генератор продолжит свою работу, т.к. с появлением «1» на 3-ем выводе DD3 будет разрешена работа элемента DD1.1. Теперь частота тактового генератора зависит от емкости С1 и положения движка резистора R1. По прошествию какого то времени на 3-ем выводе DD3 снова появится лог. «0» и цикл повторится.
На микросхеме DA3 собран терморегулятор, не позволяющий рабочей жидкости достигнуть температуры кипения. Резисторы R17, R18 устанавливаются на выходе водо/масло нагревательного котла, непосредственно на трубу. Резистором R9 выставляют предел регулировки температуры, R10 регулирует саму максимальную температуру. При увеличении температуры суммарное сопротивление резисторов R17 и R18 начнет уменьшаться и как только оно достигнет значения, при котором напряжение на выводе 2 DA3 станет меньше, чем на выводе 3 на выходе (вывод 6) сформируется уровень лог. «1». Это напряжение откроет транзистор VT2, а он в свою очередь закроет VT1, реле выключится и нагрев прекратится. DA3 охвачен регулируемой положительной обратной связью (R12+R14), тем самым представляется возможным регулировать разницу температур включения/отключения. При использовании автомата для управления масляными обогревателями следует учесть, что температура масла может достигать 120-160ОС, а температура разрушения полупроводниковых элементов 100-120ОС. Практически все терморезисторы основаны на полупроводнике, поэтому для повышения надежности устройства рекомендуется устанавливать терморезистор через небольшой теплоизолятор, например сложенная в 8-12слоев газета. Конечно точность термодатчика уменьшится, но те 10-20ОС на которые «уйдут» параметры большой роли не сыграют.
DA1 и DA2 закреплены на общем теплоотводе, в качестве которого можно использовать алюминиевую полосу шириной 25-30мм и длиной 120-150мм. Полоса выгибается до плотного подхода к теплоотдающим пластинам м/с DA1 и DA2. Оставшаяся длина гнется под прямым углом до края платы так, чтобы полоса охватила часть периметра платы. Для устройства подойдет практический любой тип корпуса, на передней панели закреплены все регуляторы и кнопки, а на задней — панель предохранителя и клеммы подключения пускателя. Кнопка SA2 без фиксации, служит для принудительного включения нагрева и используется, чтобы увеличить продолжительность первого включения отопительной системы на нагрев. Если же в качестве SA2 использовать кнопку с фиксацией, то она будет служить переключателем рода работы — включение нагрузки в зависимости от времени или от температуры рабочей жидкости. На печатной плате вход DD3, равно как и выход, «висит» в воздухе. Это сделано для увеличения универсальности устройства и позволяет в широких пределах изменять емкость С1, С2 (устанавливать то, что есть в наличии), и подгонять временные диаграммы практически под любую систему обогрева. После определения требуемых временных интервалов вход и необходимый выход DD3 соединяются проволочной перемычкой с необходимой контактной площадкой.

Читайте также:  Увеличение мощности двигателя хонда срв

Источник

Как сделать регулятор мощности для бытовых приборов

Такой простой регулятор сможет собрать каждый. Знание электроники не потребуется, так как будет использован готовый китайский модуль, который можно приобрести за очень небольшую сумму. При всем при этом регулятор способен регулировать мощность приборов до 2000 Вт.
Применить регулятор можно для регулировки мощности любых электронагревательных приборов, различных двигателей, электроинструмента и т.п.

Понадобится

  • Распределительная коробка.
  • Втулка для провода.
  • Провод с вилкой.
  • Розетка.
  • Плата регулятора, закажите на Алиэкспресс — ТУТ.
  • Мелкие саморезы.

Изготовление регулятора мощности

Разбираем распределительную коробку, снимая верхнюю крышку.

Берем розетку и так же разбираем.

Вывинчиваем боковые крепления, чтобы не болтались. Они больше не пригодятся.

На этом больше ничего с розеткой делать не нужно.

В крышке распределительной коробки сверлим отверстие под розетку.

Устанавливаем розетку в это гнездо и закрепляем саморезами.

С боку в коробке ступенчатым сверлом делаем отверстие под втулку провода.

Вставляем втулку и закрепляем пластиковыми гайками с обоих сторон, идущими в комплекте со втулкой.

Продеваем провод сквозь неё.

Теперь пришло время подключить модуль. Это не сложно, вот схема:

К винтовым клеммам подключаем зачищенные провода сетевого провода. И также прикручиваем отрезок провода для подключения к розетке.

Подключаем провода в контактам розетки.

Ступенчатым сверлом сверлим отверстие с другой стороны коробки под переменный резистор платы модуля. Он же будет удерживать всю плату в корпусе.
Вставляем переменный резистор в отверстие, фиксируем гайкой.

Надеваем ручку на вал.

Закрываем крышку коробки, собираем розетку.

Втулку завинчиваем, тем самым фиксируем провод.

Завинчиваем четыре винта коробки. На этом регулятор готов.

Проверка работы регулятора

Включаем в сеть, подключаем лампочку. Регулируется все очень плавно, без всяких скачков и ступенек.

Читайте также:  Какая потребляемая мощность у насоса отопления

Пробуем подключить шлифмашинку.

Как и где это использовать, думаю придумать труда не составит: электроплитки, тэны водонагревателей, моторы насосов и т.п. Вещь полезная и в быту нужная.
Друзья, соблюдайте все требования безопасности. Напряжение, которое присутствует внутри, опасно для жизни.

Источник

Регулятор мощности электронагревателя

Регулятор мощности электронагревателя можно регулировать мощность нагревателя ступенчато от 100% до 10%. Суть работы схемы – периодическое включение -выключение нагревателя в течение пяти периодов сетевого напряжения (десяти полупериодов). Например, при 100% мощности из каждых пяти периодов сетевого напряжения нагрузка включена в течение всех пяти. А при 10% из пяти периодов нагрузка включена только в течение одного полупериода.

Принципиальная схема регулятор мощности электронагревателя показана на рисунке.

Напряжение электросети поступает на мостовой выпрямитель на диодах VD1-VD4. На выходе выпрямителя при частоте сети 50 Гц образуются положительные полуволны частотой 100Гц. Эти полуволны поступают через делитель на резисторах R1 и R2 на базу транзистора VT1, который служит формирователем логических импульсов частотой 100 Гц. Эти импульсы с коллектора VT1 поступают на вход счетчика D1. Микросхема D1 – десятичный счетчик, у него есть десять выходов от 0 до 9, на каждом из которых появляется единица если состояние счетчика соответствует номеру выхода.

Таким образом, для полного прохода счетчика от 0 до 9 требуется десять импульсов, то есть, пять полных периодов сетевого напряжения. При работе счетчика в начале каждого цикла единицей с выхода «0» D1 RS-триггер на элементах микросхемы D2 устанавливается в состояние логической единицы на выходе D1.3. Ток через резистор R7 поступает на светодиод оптопары Q1 и она открывается, открывая мощный симистор VS1, подающий питание на нагреватель, подключенный к розетке Х1.

Читайте также:  Как уменьшить мощность колонок

Если S1 находится в показанном на схеме положении «10%», то уже со следующим импульсом RS-триггер вернется в исходное положение, нагреватель выключится и не будет работать в течение следующих 9-ти полупериодов сетевого напряжения. Таким образом, только в течение 10% времени нагреватель включен, остальные 90% времени он выключен.

В другом положении, например, в положении «50%» после установки триггера на D2 в состояние единицы на выходе D2.3 потребуется пять импульсов до того момента, как нагрузка будет отключена. То есть, в течение 50% времени нагреватель включен. Остальные 50% – выключен.

Положение S1 «100%» отличается тем, что второй вход RS-триггера на D2 не подключен ни к одному выходу D1, -он соединен с минусом питания. В этом состоянии RS-триггер всегда находится в состоянии логической единицы на выходе D2.3, – нагреватель включен всегда.

Микросхемы питаются от электросети напряжением 12V через параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R3 и стабилитрона VD6. Диод VD5 исключает влияние конденсатора С1 на формирование импульсов частотой 100 Гц.

Данный регулятор мощности электронагревателя по сути дела является таймером повторно-кратко-временного режима работы, в котором время полного цикла составляет 0,2 секунды.

Если нужно аналогичное устройство, но со значительно большим временем полного цикла, например, для работы холодильных установок, то «замедлить» работу схемы можно введением дополнительного делителя частоты, например, так как это сделано в схеме на рисунке 2.

Здесь между счетчиком D1 и источником импульсов частотой 100 Гц включен дополнительный счетчик D3, делящий частоту 100 Гц на 16384. В результате на его выходе имеются импульсы с периодом в 2,7 минуты. Эти импульсы поступают на счетчик D1, и время полного цикла теперь составит 27 минут. А переключателем S1 можно будет выбрать в течение скольких процентов 27-ми минут нагрузка будет включена.

Такое устройство подходит для холодильной установки или для системы жидкостного отопления.

Микросхемы можно заменить отечественными аналогами:

CD4017 – К561ИЕ8 CD4001 – К561ЛЕ5 CD4020 – К561ИЕ16.

Транзистор ВС548 можно заменить на КТ3102, КТ315.

Диоды 1 N4007 можно заменить на КД209 или КД105.

Источник