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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dimmer Triac com regulagem de fase de pulso. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reguladores de potência, termômetros, termoestabilizadores Os rádios amadores colecionam várias versões do regulador de potência do tiristor há décadas. Esta unidade, por estar conectada entre uma rede de 220 V AC e a carga, permite alterar a potência liberada na carga dentro de certos limites. Se a carga fosse um dispositivo de iluminação doméstica, tal unidade era chamada de dimmer; se fosse um ferro de soldar, era chamada de regulador de temperatura para sua ponta. Agora, não apenas um novo nome para esses dispositivos - dimmers - veio do exterior, mas eles próprios foram colocados à venda. Segundo o autor do artigo publicado abaixo, esses dimmers estão longe de ser perfeitos. Um dimmer é um regulador de potência tiristorizado projetado, em particular, para regular o brilho de lâmpadas incandescentes em dispositivos de iluminação elétrica doméstica (lustres, arandelas, luminárias de chão, etc.). Pode ser integrado em interruptores de parede em áreas residenciais. Uma análise dos circuitos de dimmers produzidos industrialmente (principalmente fabricados na China) mostrou que o circuito de mudança de fase neles é alimentado por uma tensão não estabilizada. Isso leva ao fato de que o momento de abertura do dinistor em cada meio ciclo e, portanto, do triac, depende da tensão da rede, o que, por sua vez, causa diferenças perceptíveis na potência da carga do dimmer quando a tensão da rede flutua. Isto limita o âmbito de aplicação de tais dispositivos. Uma descrição do regulador de potência [1] foi publicada na Radio, na qual esta desvantagem foi superada. Mas, infelizmente, este regulador foi projetado para funcionar com cargas cuja potência não exceda 100 W. Uma tentativa de adaptá-lo para funcionar com lâmpadas mais potentes substituindo o SCR VS1 e o diodo VD2 [2] não teve sucesso - com brilho mínimo as lâmpadas piscam de forma desagradável devido à retificação de meia onda da tensão da rede pelo diodo VD2. Uma ponte de diodos conectada na entrada do regulador poderia ajudar nesta situação (o diodo VD2 terá que ser removido), mas colocar uma ponte de diodos poderosa e um tiristor em um nicho de chave padrão é problemático, sem mencionar a ausência de ar ativo convecção na área de instalação. A presença de cinco elementos no circuito de carga também não agrega confiabilidade ao dispositivo. Além disso, as lâmpadas das luminárias, quando queimadas, muitas vezes causam um fechamento do circuito, ainda que de curto prazo, mas suficiente para desabilitar o elemento de comutação. Cada vez que substituir este elemento e a ponte retificadora é muito caro, tanto em termos de custos de mão-de-obra como de custos monetários.
Os reguladores de potência de pulso de fase com um triac poderoso como elemento de comutação são caracterizados por maior eficiência e um pequeno número de elementos no circuito de carga, mas devido aos recursos de controle, esses dispositivos são frequentemente bastante complicados em circuitos [3]. Uma tentativa de combinar as vantagens das soluções de circuito mencionadas levou a um dispositivo, cujo circuito é mostrado na Fig. 1. Ao contrário do descrito em [4], não requer a utilização de transformador de pulso. Um análogo de um dinistor é montado nos transistores VT1 e VT2, nos quais é introduzido um diodo VD1. Isso possibilitou a utilização do transistor VT2 como contator diagonal da agora ponte retificadora de baixa potência VD3-VD6, conectada ao circuito do eletrodo de controle do triac VS1. No início do meio ciclo da tensão da rede, ambos os transistores, diodo VD1 e triac são fechados e o capacitor C1 é descarregado. O aumento da tensão cria uma corrente através dos resistores R9, R8, diodos de ponte, resistor R7 e diodo zener VD2. A queda de tensão no resistor R9 ainda não é suficiente para abrir o triac. O diodo Zener VD2, conectado em série com o resistor de lastro R7, limita a tensão entre os pontos A e B a 12 V. Através dos resistores R3, R4, o capacitor C1 começa a carregar. Assim que a tensão nele exceder a tensão no resistor R6, o transistor VT1 começará a abrir. A queda de tensão no resistor R2 abrirá ligeiramente o transistor VT2, fazendo com que a tensão em seu coletor comece a diminuir. Como resultado disso, a tensão no resistor R6 começa a diminuir. Ocorre um ciclo de feedback positivo, cuja ação leva a uma abertura semelhante a uma avalanche de ambos os transistores do análogo dinistor. Assim que a queda de tensão no transistor VT2 se tornar menor do que no resistor R6, o diodo VD1 abrirá, acelerando ainda mais a abertura do dinistor analógico e, assim, reduzindo a potência dissipada pelo transistor VT2. Ambos os transistores entram em saturação no final do processo. A diagonal de saída da ponte de diodos VD3-VD6 é fechada, a corrente através dos resistores R8 e R9 aumenta e o triac VS1 abre, conectando a carga à rede pelo restante do meio ciclo. A velocidade de carregamento do capacitor C1 e, portanto, o momento de abertura do transistor VT1, depende da posição do resistor variável R4, que regula a potência liberada na carga. Se a resistência do circuito R3R4 for tão grande que o capacitor não tenha tempo de carregar até a tensão necessária para abrir o análogo do dinistor, ele permanecerá fechado. Mas no final do meio ciclo, o capacitor C1 ainda será descarregado pelo transistor VT1 devido ao fato de que a tensão no resistor R6 neste momento diminuirá para zero. Esta ligação do início da carga do capacitor C1 ao início do meio ciclo é necessária para eliminar o efeito de “histerese” que pode ocorrer ao regular a potência com o resistor R4. Este efeito se manifesta no “aperto” da característica de controle: quando o botão regulador é girado da posição de potência mínima para um pequeno ângulo, a potência na carga aumenta abruptamente. O resistor R1 limita a corrente de descarga a um nível seguro para os transistores, alongando o pulso de descarga ao longo do tempo para uma abertura mais confiável do triac, e R8 limita a corrente através de seu eletrodo de controle. O resistor R2 evita o funcionamento espontâneo do analógico dinistor devido ao aumento da corrente de coletor do transistor VT2 quando ele aquece. O resistor R9 mantém o triac fechado (se ainda não tiver sido aberto) durante picos de tensão da rede elétrica. A potência máxima de carga do regulador, garantindo o resfriamento eficaz do triac e do transistor VT2, é de 1 kW.
A maioria das peças do dispositivo é montada em uma placa de circuito impresso feita de folha laminada de fibra de vidro com 1 mm de espessura. O desenho da placa é mostrado na Fig. 2. Todos os resistores, exceto R4, são MINT; R4 - qualquer tamanho pequeno que caiba no espaço que lhe é destinado. Como todas as partes do regulador estão sob tensão de rede, é necessário levar esta circunstância em consideração ao instalá-lo e utilizá-lo. Em particular, a alça do resistor variável R4 deve ser feita de material isolante. Os resistores R8, R9 são soldados aos terminais de um triac instalado fora da placa. Se a potência de carga ultrapassar 600 W, o triac deverá ser equipado com dissipador de calor em forma de placa de cobre medindo 20x20x1 mm. Capacitor C1 - KM-6, K73-17 ou K73-9 Os diodos KD105V podem ser substituídos por KD105G ou outros com tensão reversa de pelo menos 400 V. Podemos substituir o transistor KT361V por qualquer uma desta série (com coeficiente h2ie>50), e KT538A por KT6135A ou, em casos extremos, por KT940A, que possui uma tensão coletor-emissor de alimentação limitada (h21E>20). Conector X1 - qualquer tamanho pequeno, com dois contatos, projetado para tensão de rede; Você pode usar dois de pino único. Terminais de conexão por parafuso também são adequados. O regulador não requer ajuste, mas pode ser aconselhável selecionar o resistor R3 com mais precisão para atingir o brilho máximo das lâmpadas na posição mais à esquerda (de acordo com o diagrama) do controle deslizante do resistor R4. A placa montada é instalada no nicho de um interruptor de parede previamente desmontado. Do lado de fora, o nicho é coberto por um painel frontal decorativo, no qual está acoplado um resistor variável R4 - que servirá tanto como interruptor de luz quanto como controle de brilho. O dispositivo também pode ser montado no suporte de uma luminária de chão ou de mesa. Literatura
Autor: A. Dzanaev
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