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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Triac-Stromregler für ohmsche und induktive Lasten. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regler für Strom, Spannung, Leistung Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Optionen für Triac- und Trinistor-Stromregler. Fast alle von ihnen sind jedoch für den Betrieb mit rein aktiver oder schwach induktiver Last ausgelegt. Der Autor schlägt einen impulsphasengesteuerten Regler vor, der für den Betrieb an einer Last ausgelegt ist, deren Impedanz sich selbst während des Betriebs von rein aktiv zu rein induktiv ändern kann. Aktive und induktive Komponenten können in Reihe oder parallel geschaltet werden. Der Nachteil des vorgeschlagenen Reglers besteht darin, dass die Position seiner Steuerung, die dem maximalen effektiven Stromwert entspricht, von der Art der Last abhängt.
Geräte, mit denen Sie den Effektivwert des Laststroms einstellen können, enthalten normalerweise eine Steuereinheit, die den Triac mit einer Verzögerung a gegenüber dem Beginn der Halbwelle der Netzspannung öffnet (Abb. 1). Bei fehlender Verzögerung (α=0) ist der Strom in der aktiven Last maximal, bei einer Verzögerung von einer halben Periode (α = 180°) fehlt er. Der Triac schließt am Ende jedes Halbzyklus, wenn der durch ihn und die Last fließende Strom kleiner als sein inhärenter Haltestrom wird. Beim Arbeiten an einer Last mit induktiver Impedanzkomponente (Elektromotor oder Transformator) stoppt der Strom durch den Triac nicht in den Momenten, in denen die Netzspannung den Nulldurchgang durchläuft. Aufgrund der in der Lastinduktivität gespeicherten Energie fließt es noch einige Zeit weiter (Abb. 2). Der hier dargestellte Stromverlauf entspricht einer Parallelschaltung von Widerstand und Lastinduktivität. Der Hauptunterschied bei der Reihenschaltung besteht darin, dass der Strom in dem Moment, in dem der Triac öffnet, nicht abrupt ansteigt, sondern gleichmäßig und mit einer Geschwindigkeit ansteigt, die durch das Verhältnis dieser Komponenten bestimmt wird. Dies kann den Betrieb des Reglers stören, wenn der Strom während der Dauer des Öffnungsimpulses des Triacs keine Zeit hat, größer als der Haltestrom zu werden. Am gefährlichsten für die induktive Last des Triac-Reglers ist jedoch der Betrieb mit zu geringer Steuerimpulsverzögerung. In diesem Fall (Abb. 3) hat der Triac keine Zeit, sich vor dem Eintreffen des nächsten Impulses zu schließen, und bleibt daher, nachdem er nach seiner Beendigung geschlossen wurde, bis zum nächsten Impuls in diesem Zustand. Der Regler geht in einen Notbetriebsmodus „Halbwelle“ mit einem großen konstanten Anteil des Laststroms über. Um dieses Phänomen zu verhindern, ist es notwendig, die Dauer des Steuerimpulses auf einen Wert zu erhöhen, der das Öffnen des Triacs in der Stromhalbwelle gewährleistet.
Das Schema des vorgeschlagenen Controllers ist in Abb. dargestellt. 4. Sein Netzteil, das für solche Geräte bereits zum Standard geworden ist [1], besteht aus einem Widerstand R1, den Kondensatoren C1-C3, den Dioden VD1, VD2 und einer Zenerdiode VD3. Auf den Widerständen R2-R5 und den Logikelementen DD1.1, DD1.2 ist ein Synchronisationsknoten mit Netzspannung implementiert, dessen Schaltung mit einigen Modifikationen aus [2] übernommen ist. Element DD1.1 erzeugt in dem Moment, in dem der Momentanwert der Netzspannung Null durchläuft, an seinem Ausgang kurze Synchronimpulse mit hohem Pegel, das Element DD1.2 dient als deren Repeater. Die notwendige Verzögerung beim Öffnen des Triac VS1 relativ zum Synchronisationsimpuls wird durch einen einzelnen Vibrator [3] an den Logikelementen DD2.1 und DD2.2 bereitgestellt. Es beginnt am Ende des Impulses positiver Polarität, der aus dem Synchronimpuls durch die Differenzierschaltung C4R7 erzeugt wird. Nach der Belichtung, deren Dauer durch die Schaltung R6R8C5 bestimmt wird, wird der hohe Pegel am Ausgang des Elements DD2.1 durch einen niedrigen ersetzt. Um den Einzelvibrator auf die Erzeugung des nächsten Impulses vorzubereiten, wird der Kondensator C5 über die Diode VD4 entladen. Die Triac-Zustandssteuereinheit, bestehend aus den Widerständen R9-R12 und den Elementen DD1.3, DD1.4, ähnelt der Netzspannungssynchronisationseinheit. Am Ausgang des Elements DD1.4 liegt nur dann ein Low-Pegel an, wenn die Spannung am Triac ungleich Null ist – das heißt, er ist geschlossen. Sofern der Synchronisationsimpuls mit dem Netzwerk beendet ist, die vom Einzelvibrator erzeugte Verzögerung abgelaufen ist und der Triac geschlossen ist, wird am Ausgang des DD2.3-Elements ein High-Pegel eingestellt. Durch den geöffneten Transistor VT3 im Steuerelektrodenkreis des Triac VS1 fließt ein Strom. Es stoppt, wenn durch das Öffnen des Triacs die angegebene Bedingung verletzt wird. Daher hat der Öffnungsimpuls immer eine Dauer, die für den ordnungsgemäßen Betrieb des Geräts notwendig und ausreichend ist. Die Mikroschaltungen K561LP2 und K561LE10 können durch ähnliche aus der Serie 564 ersetzt oder aus der Serie 4000 importiert werden. Bei Bedarf können die Elemente DD1.2 und DD1.4 ohne Beeinträchtigung der Leistung des Reglers aus der Schaltung ausgeschlossen und für andere verwendet werden Zwecke. Wenn Mikroschaltungen der Serie 164 oder K176 verwendet werden, empfiehlt es sich, anstelle der Zenerdiode D814G D814B, D814V oder eine andere mit einer Stabilisierungsspannung von ca. 9 V zu installieren. Die Dioden KD509A können durch beliebige Siliziumdioden mit geringem Stromverbrauch ersetzt werden. Der gleiche Ersatz kann für die D9B-Diode ausprobiert werden, wenn keine andere Germanium-Diode vorhanden ist. Anstelle von KT315A eignet sich jeder NPN-Siliziumtransistor niedriger oder mittlerer Leistung mit einem Stromübertragungskoeffizienten von mindestens 50. Der VS1-Triac muss auf einem Kühlkörper installiert werden, dessen Fläche vom maximalen Laststrom abhängt . Ein ordnungsgemäß zusammengebauter Regler erfordert keine Einstellung. Es kann erforderlich sein, die Werte der Widerstände R6 und R8 auszuwählen, um die gewünschten Regelgrenzen zu erhalten. Bedenken Sie bei der Installation und dem Betrieb des Gerätes, dass alle seine Elemente unter Netzspannung stehen. Literatur
Autor: A. Staroverov
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