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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Triac-Dimmer mit Puls-Phasen-Regelung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regler für Strom, Spannung, Leistung Funkamateure sammeln seit Jahrzehnten verschiedene Versionen des Thyristor-Leistungsreglers. Wenn dieses Gerät zwischen ein 220-V-Wechselstromnetz und die Last geschaltet wird, können Sie die in der Last abgegebene Leistung innerhalb bestimmter Grenzen ändern. Handelte es sich bei der Last um ein Haushaltsbeleuchtungsgerät, bezeichnete man ein solches Gerät als Dimmer; handelte es sich um einen Lötkolben, bezeichnete man es wegen seiner Spitze als Temperaturregler. Nun ist nicht nur ein neuer Name für diese Geräte – Dimmer – aus dem Ausland gekommen, sondern sie selbst sind auch in den Handel gekommen. Laut dem Autor des unten veröffentlichten Artikels sind diese Dimmer alles andere als perfekt. Ein Dimmer ist ein Thyristor-Leistungsregler, der insbesondere dazu dient, die Helligkeit von Glühlampen in elektrischen Haushaltsbeleuchtungsgeräten (Kronleuchter, Wandlampen, Stehlampen usw.) zu regulieren. Es kann in Wandschalter in Wohngebieten eingebaut werden. Eine Analyse der Schaltkreise industriell hergestellter Dimmer (hauptsächlich aus China) ergab, dass der Phasenschieberkreis in ihnen von einer unstabilisierten Spannung gespeist wird. Dies führt dazu, dass das Öffnungsmoment des Dinistors in jeder Halbwelle und damit des Triacs von der Netzspannung abhängt, was wiederum bei schwankender Netzspannung zu spürbaren Unterschieden in der Dimmerlastleistung führt. Dies schränkt den Anwendungsbereich solcher Geräte ein. Radio veröffentlichte eine Beschreibung eines Leistungsreglers, bei dem dieser Nachteil behoben wurde. Leider ist dieser Regler für den Betrieb mit Lasten ausgelegt, deren Leistung 100 W nicht überschreitet. Ein Versuch, es durch Austausch des VS1-Thyristors und der VD2-Diode an leistungsstärkere Lampen anzupassen, war erfolglos – bei minimaler Helligkeit flackern die Lampen aufgrund der Halbwellengleichrichtung der Netzspannung durch die VD2-Diode unangenehm. Eine am Reglereingang angeschlossene Diodenbrücke könnte in dieser Situation Abhilfe schaffen (die VD2-Diode muss entfernt werden), aber die Platzierung einer leistungsstarken Diodenbrücke und eines Thyristors in einer Standardschalternische ist problematisch, ganz zu schweigen vom Fehlen einer aktiven Luftkonvektion im Installationsbereich. Auch das Vorhandensein von fünf Elementen im Lastkreis erhöht die Zuverlässigkeit des Geräts nicht. Darüber hinaus führen Lampen in Leuchten beim Durchbrennen oft zu einer Stromkreisunterbrechung, wenn auch kurzfristig, aber völlig ausreichend, um das Schaltelement außer Betrieb zu setzen. Der Austausch dieses Elements und der Gleichrichterbrücke ist jedes Mal sehr kostspielig, sowohl hinsichtlich der Arbeitskosten als auch der Geldkosten. Phasen-Impuls-Leistungsregler mit einem leistungsstarken Triac als Schaltelement zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad und eine geringe Anzahl von Elementen im Lastkreis aus, sind jedoch aufgrund der Steuerungsmerkmale oft recht umständlich in der Schaltung. Der Versuch, die Vorteile der genannten Schaltungslösungen zu kombinieren, führte zu einem Gerät (Abb. 1), das ohne den Einsatz eines Impulstransformators auskommt.
Ein Analogon eines Dinistors ist auf den Transistoren VT1 und VT2 aufgebaut. in die die Diode VD1 eingeführt wird. Dadurch war es möglich, den Transistor VT2 als Diagonalschütz der jetzt leistungsschwachen Gleichrichterbrücke VD3-VD6 zu verwenden. Triac VS1 im Steuerelektrodenkreis enthalten. Zu Beginn der Halbwelle der Netzspannung werden beide Transistoren, Diode VD1 und Triac, geschlossen und der Kondensator C1 entladen. Die steigende Spannung erzeugt einen Strom durch die Widerstände R9, R8, die Brückendioden, den Widerstand R7 und die Zenerdiode VD2. Der Spannungsabfall am Widerstand R9 reicht noch nicht aus, um den Triac zu öffnen. Zenerdiode VD2 in Reihe mit Ballastwiderstand R7 geschaltet. begrenzt die Spannung zwischen den Punkten A und B auf 12 V. Über die Widerstände R3, R4 beginnt sich der Kondensator C1 aufzuladen. Sobald die Spannung an ihm die Spannung am Widerstand R6 überschreitet, beginnt der Transistor VT1 zu öffnen. Der Spannungsabfall am Widerstand R2 öffnet den Transistor VT2 leicht, wodurch die Spannung an seinem Kollektor zu sinken beginnt. Dadurch beginnt die Spannung am Widerstand R6 zu sinken und wird positiv. OS, dessen Wirkung zu einer lawinenartigen Öffnung beider Transistoren des Dinistor-Analogs führt. Sobald der Spannungsabfall am Transistor VT2 geringer wird als am Widerstand R6, öffnet die Diode VD1, was das Öffnen des Dinistor-Analogs weiter beschleunigt und dadurch die Verlustleistung des Transistors VT2 verringert. Am Ende des Prozesses gehen beide Transistoren in die Sättigung. Die Ausgangsdiagonale der Diodenbrücke VD3-VD6 erweist sich als geschlossen, der Strom durch die Widerstände R8 und R9 steigt und der Triac VS1 öffnet, wodurch die Last für den Rest der Halbwelle mit dem Netzwerk verbunden wird. Die Ladegeschwindigkeit des Kondensators C1 und damit der Öffnungszeitpunkt des Transistors VT1 hängen von der Position des variablen Widerstands R4 ab. die die in der Last freigesetzte Leistung regelt. Wenn sich herausstellt, dass der Widerstand der R3R4-Schaltung so groß ist, dass der Kondensator keine Zeit hat, sich auf die zum Öffnen des Dinistor-Analogs erforderliche Spannung aufzuladen, bleibt er geschlossen. Am Ende der Halbwelle wird der Kondensator C1 jedoch immer noch durch den Transistor VT1 entladen, da die Spannung am Widerstand R6 zu diesem Zeitpunkt auf Null sinkt. Diese Verknüpfung des Ladebeginns des Kondensators C1 mit dem Beginn der Halbwelle ist notwendig, um den „Hysterese“-Effekt zu beseitigen, der bei der Leistungsregelung mit dem Widerstand R4 auftreten kann. Dieser Effekt äußert sich in der „Verschärfung“ der Regelcharakteristik: Wenn der Reglerknopf von der Minimalleistungsposition in einen kleinen Winkel gedreht wird, steigt die Leistung in der Last schlagartig an. Der Widerstand R1 begrenzt den Entladestrom auf einen Wert, der für Transistoren sicher ist, und verlängert den Entladeimpuls über die Zeit, um ein sichereres Öffnen des Triacs zu ermöglichen. Ein R8 begrenzt den Strom durch seine Steuerelektrode. Der Widerstand R2 verhindert den spontanen Betrieb des Dinistor-Analogs aufgrund eines Anstiegs des Kollektorstroms des Transistors VT2 beim Aufwärmen. Der Widerstand R9 hält den Triac bei Netzspannungsspitzen geschlossen (sofern er nicht bereits geöffnet wurde). Die maximale Lastleistung des Reglers bei gleichzeitiger Gewährleistung einer effektiven Kühlung des Triacs und des Transistors VT2 beträgt 1 kW Die meisten Geräteteile sind auf einer Leiterplatte aus 1 mm dickem Folien-Glasfaserlaminat montiert. Die Platinenzeichnung ist in Abb. dargestellt. 2.
Alle Widerstände außer R4 sind MLT-Widerstände. R4 ist jeder kleine Widerstand, der in den ihm zugewiesenen Raum passt. Da alle Teile des Reglers unter Netzspannung stehen, muss dieser Umstand bei der Installation und Nutzung berücksichtigt werden. Insbesondere muss der Griff des variablen Widerstands R4 aus isolierendem Material bestehen. Die Widerstände R8, R9 sind an die Anschlüsse eines außerhalb der Platine installierten Triacs angelötet. Bei einer Lastleistung über 600 W sollte der Triac mit einem Kühlkörper in Form einer Kupferplatte mit den Maßen 20x20x1 mm ausgestattet werden. Kondensator C1 - KM-6, K73-17 oder K73-9 KD105V-Dioden können durch KD105G oder andere mit einer Sperrspannung von mindestens 400 V ersetzt werden. Wir können den KT361V-Transistor durch jeden dieser Serien und KT538A durch KT6135A oder im Extremfall durch KT940A ersetzen, der eine begrenzte Kollektorspannung hat. Emitterspannungsreserve. Stecker X1 – beliebig klein, mit zwei Kontakten, ausgelegt für Netzspannung; Sie können zwei Single-Pin-Modelle verwenden. Auch Schraubanschlussklemmen sind geeignet. Der Regler muss nicht angepasst werden, es kann jedoch ratsam sein, den Widerstand R3 genauer auszuwählen, um die maximale Helligkeit der Lampen in der Position ganz links (gemäß Diagramm) des Schiebereglers des Widerstands R4 zu erreichen. Die zusammengebaute Platine wird in einer Nische eines zuvor demontierten Wandschalters installiert. Von außen ist die Nische mit einer dekorativen Frontplatte abgedeckt, an der ein variabler Widerstand R4 angebracht ist – er dient sowohl als Lichtschalter als auch als Helligkeitsregler. Das Gerät kann auch im Ständer einer Steh- oder Tischleuchte montiert werden. Autor: A. Dzanaev, Orenburg
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