Управление симистором с помощью геркона

Для накопительной бочки дачного водопровода [1] автор приобрёл в интернет-магазине датчик уровня воды с герко-ном. С его помощью управление насосом невозможно, обычно рекомендуют использовать промежуточное реле. Но для этого требуется низковольтный источник питания, что неудобно. Непосредственное управление симистором от геркона также невозможно, поскольку допустимое напряжение использованного в датчике геркона — 100 В. Необходимо было обеспечить управление симистором от геркона без превышения его параметров — напряжения 100 В и тока 0,5 А, что и было сделано в предлагаемых вниманию читателей узлах управления насосом.

Рис. 1. Устройство используемого датчика уровня воды

 

Устройство используемого датчика уровня воды проиллюстрировано на рис. 1. Конструкция интересна тем, что его можно установить снаружи бака для воды, не имея доступа внутрь, поскольку при затяжке гайки прокладка плотно закрывает отверстие в бочке. Датчик можно установить так, что геркон будет замыкаться при достижении водой максимального уровня, а можно, чтобы он в этом случае размыкался. Автор выбрал первый вариант.

Рис. 2. Схема разработанного узла управления насосом

 

Схема разработанного узла управления насосом приведена на рис. 2. При заполненном баке и замкнутых контактах датчика симистор VS1 закрыт, через цепочку C1R2 и датчик течёт ток синусоидальной формы. За счёт ёмкостного характера цепочки ток по фазе опережает напряжение на 90 градусов, поэтому в момент, когда напряжение сети близко к нулю, ток максимален. Интересно отметить, что при напряжении сети 230 В амплитуда тока через конденсатор С1 в миллиамперах приблизительно равно числу сотых ёмкости в микрофарадах, т. е. при ёмкости 0,33 мкФ амплитуда составляет 33 мА.

Когда уровень воды уменьшится, контакты геркона разомкнутся и ток через конденсатор С1 будет открывать симистор в начале каждого полупериода сетевого напряжения, поэтому насос начнёт работать. Напряжение на контактах разомкнутого геркона складывается из напряжения на управляющем электроде симистора и падения напряжения на резисторе R3 и не превышает 2,5 В. При подключении устройства к сети при разряженном конденсаторе С1 возможен ограниченный резистором R2 бросок тока до 0,7 А, вполне допустимый как для контактов геркона, так и для управляющего электрода симистора. Можно уменьшить этот бросок до 0,5 А за счёт увеличения сопротивления резистора R2, но это не обязательно, поскольку для любых контактов важен прежде всего ток при их размыкании или замыкании, аон не превышает 33 мА и значительно меньше допустимого.

При наполненном баке, замкнутых контактах датчика и выключенном симисторе напряжение сети через двигатель насоса прикладывается к цепи R4VD1. В диагональ диодного моста VD1 установлен светодиод HL1, который светит, индицируя наполнение бака.

Для включения используемого си-мистора ВТА16-600С [2] необходим ток управляющего электрода 25 мА (при работе в квадрантах I и III вольтамперной характеристики, т. е. при совпадении полярности напряжения на управляющем электроде с напряжением на основном электроде 2), его с большим запасом на разброс параметров элементов и напряжения сети обеспечивает ёмкость конденсатора С1. Если установить симистор ВТ139-600Е [3] с током включения 10 мА, ёмкость конденсатора С1 можно уменьшить до 0,15 мкФ, что существенно снизит бесполезно рассеиваемую резистором R2 мощность.

Рис. 3. Чертёж фрагмента платы и расстановка элементов на ней

 

Устройство собрано на печатной плате размерами 70×90 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, чертёж фрагмента платы и расстановка элементов на ней приведены на рис. 3. Симистор установлен на игольчатый теплоотвод размерами 70×50 мм и высотой 16 мм, число игл — 95. Использованы резисторы МЛТ указанной на схеме мощности, конденсатор С1 — плёночный К73-17 или импортный на напряжение 630 В. Светодиод HL1 — импортный зелёного свечения, он ярко светит при токе 1 мА. Если яркость светодиода будет недостаточной, следует подобрать резистор R4 (уменьшить его сопротивление) и при необходимости увеличить его мощность. Для подключения к сети, насосу и датчику на плате установлены три винтовых клеммника серии KLS2-128-5.00.

Рис. 4. Размещение платы на пластмассовом корпусе

 

Плата помещена в пластмассовый корпус (рис. 4) с габаритными размерами 80x125x33 мм, в котором просверлены вентиляционные отверстия.

Для описанного выше варианта установки датчика уровня характерно не очень удачное свойство — при обрыве цепи датчика насос будет работать непрерывно. Для исключения последствий аварийного переполнения бочки обязателен шланг перелива с обратным клапаном [1], не позволяющим атмосферному давлению сминать бочку при сливе воды и выключении насоса.

Если используемый датчик установить так, чтобы его контакты размыкались при заполнении бака, можно использовать узел управления по схеме, приведённой на рис. 5. В этом случае при обрыве цепи датчика насос работать не будет, но шланг перелива с обратным клапаном также обязателен.

Рис. 5. Схема узла управления

 

При заполненном баке и разомкнутых контактах датчика симистор VS1 закрыт, на симметричном стабилитроне VD1 напряжение близко по форме к прямоугольному с частотой 50 Гц и амплитудой, соответствующей номинальному напряжению стабилитрона VD1. Когда уровень воды уменьшится, контакты датчика замкнутся и ток через конденсатор С1 будет открывать симистор в начале каждого полупериода сетевого напряжения, насос начнёт работать.

Напряжение на контактах разомкнутого геркона определяется напряжением стабилитрона VD1, в остальном работа устройства соответствует описанному выше. При отсутствии симметричного стабилитрона можно использовать два обычных на напряжение 3,3…8 В, включённых встречно-последовательно. Не следует использовать стабисторы, а также прецизионные термокомпенсированные стабилитроны, например, серии Д818, которые не проводят ток в прямом направлении.

Чертёж печатной платы в формате Spnnt-Layout находится здесь.

Литература

1. Бирюкове. Водоснабжение на даче. — САМ, 2015, №6, с. 12-14.

2. BTA/BTB16 and T16 Series. — URL: https:// sta-tic.chipdip.ru/lib/204/DOC000204940.pdf (27.10.21).

3. BT139 series Triacs. — URL:https:// static.chipdip.ru/lib/040/D0C000040714. pdf (27.10.21).

Автор: С. Бирюков, г. Москва

Russian Hamradio :: Экономичное управление симистором.

Главная

В данной статье, автор поднимает один из вопросов, который в большинстве статей посвященных этой теме или затрагивается совсем мало или отсутствует. Тем не менее, в литературе во всех известных бестрансформаторных устройствах бытовой автоматики для уменьшения тока симистора использованы оптотиристорные или релейные промежуточные элементы. Однако симисторы требуют сравнительно большего управляющего тока, что несколько ограничивает их применение в простых бестрансформаторных устройствах, питающихся непосредственно от сети через балластные элементы, гасящие избыток напряжения. К числу наиболее актуальных следует отнести вопрос снижения среднего значения тока управления симистором. Применение симистора вместо двух тринисторов, включенных встречно-параллельно, во многих случаях более оправдано, так как, кроме прочего, позволяет уменьшить габариты и стоимость устройства. Автор предлагает весьма интересный подход к решению этого вопроса. Существенно уменьшить средний открывающий ток позволяет импульсное управление симистором. Подобное решение рассмотрено в [1], где описан узел управления, формирующий открывающие импульсы в начале каждого полупериода сетевого напряжения. Это устройство успешно работает совместно с активной нагрузкой, но с активно-индуктивной (обмотка электродвигателя или трансформатора) его работа будет неудовлетворительной, а в ряде случаев невозможной из-за фазового сдвига между напряжением сети и током в цепи нагрузки, а также из-за ограничения скорости нарастания тока нагрузки (эффект малой нагрузки). Решить задачу можно, если синхронизировать устройство с паузами не напряжения сети, а тока нагрузки, причем в качестве датчика тока нагрузки удобно использовать сам симистор. Суть состоит в том, что когда между основными выводами 1 и 2 симистора малое напряжение, т. е. он открыт, через него протекает ток, а если между этими выводами присутствует положительное или отрицательное напряжение, большее постоянного открывающего, — закрыт. Следовательно, синхронизирующим должно быть напряжение между выводами 1 и 2 симистора. При этом, в отличие от традиционных узлов управления, формирующих открывающий ток по принципу «лишь бы не меньше», контроль напряжения на симисторе позволяет заметно снизить средний ток управления, поскольку он автоматически прекращается после открывания симистора. Рис.1. На рис. 1 изображена упрощенная схема узла управления симистором, реализующего описанный способ. Датчик состояния симистора, собранный на транзисторах VT1-VT3 и резисторах R1, R4, R5 по схеме, описанной в [2], формирует высокий выходной уровень, если симистор VS1 открыт. Как только напряжение между выводами 1 и 2 закрытого симистора превысит 12В, открываются либо транзистор VT3, либо VT1, VT2 в зависимости от полярности этого напряжения. В обоих случаях открывается транзистор VT4 и через него, резистор R6 и управляющий электрод симистора протекает открывающий ток. Значение этого тока (примерно 0,15 А) определяет сопротивление резистора R6. Как только симистор откроется, напряжение на нем уменьшится до 1… 1,5В, что приведет к закрыванию всех транзисторов и прекращению открывающего симистор тока. Если ток через симистор не достигнет границы тока удержания, что может быть в случае индуктивной или малой активной нагрузки, то симистор закроется и процесс будет повторяться, пока симистор не отроется надежно. В случае активной нагрузки обычно достаточно одного открывающего импульса, а при активно-индуктивной может потребоваться несколько. Причем с активной нагрузкой устройство потребляет ток примерно 0,3 мА, а при наличии индуктивной составляющей — до 3 мА. Из сказанного следует, что узел управления адаптируется к виду нагрузки и формирует ток, строго достаточный для открывания симистора. Рис.2. На рис. 2 изображена практическая схема узла управления симистором. Питается узел непосредственно от сети переменного тока, как и нагрузка RH. Сетевое напряжение выпрямляет однополупериодный выпрямитель на диодах VD5, VD6 и стабилизирует на уровне 15В стабилитрон VD4. Избыток сетевого напряжения гасит конденсатор СЗ. Резистор R12 ограничивает импульсный ток через диоды выпрямителя при включении устройства в сеть, а резистор R11 разряжает конденсатор СЗ после выключения устройства. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Стабилизированным напряжением 15В, снимаемым с выводов А и Г, питается и функциональный узел, который определяет назначение всего устройства в целом. Функциональный узел должен потреблять ток не более 7 мА в случае активной нагрузки и не более 5 мА при активно-индуктивной с cosj > 0,7. Цепь управления симистором VS1 состоит из конденсатора С2, резистора R10 и транзистора VT5. Напряжение, накопленное на этом конденсаторе, приложено к управляющему электроду симистора VS1 через резистор R10 и транзистор VT5. Резистор ограничивает открывающий ток на уровне 0,15 А. Конденсатор С2 в паузах между открывающими импульсами заряжается через резистор R9 от стабилизированного напряжения. Одновременно этот резистор вместе с конденсатором С1 образуют RC-фильтр, не пропускающий импульсные помехи из цепи управления симистором в цепь питания функционального и управляющего узлов. Транзистором VT5 управляет логический элемент 3ИЛИ-НЕ, собранный на транзисторе VT2 и диодах VD1- VD3 . Разрешающий управление высокий уровень на выходе логического элемента будет тогда, когда: во-первых, на вывод Б узла управления поступит низкий уровень с функционального узла во-вторых, на симисторе VS1 напряжение достигнет 12 В в-третьих, конденсатор С2 зарядится до напряжения 10 В, достаточного для открывания симистора. Напряжение на симисторе контролирует датчик его состояния, собранный на транзисторах VT3, VT4, VT6 и резисторах R6, R8, R13 и R14, о работе которого рассказано выше. С выхода функционального узла активный сигнал низкого уровня поступает на вывод В и далее на вход узла фазового управления, описанного ниже, и на один из входов логического элемента 3ИЛИ-НЕ. За напряжением на конденсаторе С2 следит узел, собранный на транзисторе VT1 и резисторах R3-R5. Если конденсатор С2 заряжен до напряжения 10В, низкий активный уровень с коллектора транзистора VT1 поступает на один из входов элемента 3ИЛИ-НЕ. Для получения законченного устройства — термостабилизатора, светорегулятора и т. д. к описанному узлу управления симистором необходимо подключить тот или иной функциональный узел, который и будет определять заданную функцию устройства. Рис.3. На рис. 3 изображена схема функционального узла, позволяющего на базе описанного устройства управления симистором построить двухпозиционный термостабилизатор для инкубатора. Датчиком температуры служит однопереходный транзистор VT1. Длительный опыт эксплуатации этого транзистора в подобном режиме показал, что он обладает хорошей чувствительностью и временной стабильностью и как нельзя лучше подходит для такой роли. Межбазовое сопротивление транзистора VT1 включено в плечо измерительного моста, состоящего из резисторов R1 — R3 и подстроечного резистора R4 или R5, в зависимости от положения переключателя SA1. Выходное напряжение моста поступает на вход компаратора, собранного на ОУ DA1. Резистор R6 обеспечивает температурный «гистерезис» около ± 0,25 °С. При использовании транзистора КТ117 с другим буквенным индексом необходимо сначала сбалансировать мост грубо подборкой резистора R3, а затем точно резистором R4 при температуре +40 °С и резистором R5 — при +38 °С. Измерительный мост и ОУ питаются от параметрического стабилизатора VD1R7. Рис.4. Схема функционального узла, позволяющего реализовать фазовое управление симистором, показана на рис. 4. Принцип работы устройства основан на снятии с узла управления сигнала синхронизации (с вывода В) и трансляции его с регулируемой задержкой на один из входов логического элемента 3ИЛИ-НЕ узла (на вывод Б). Регулируемую задержку формирует устройство, собранное на четырех инверторах. Инвертор DD1.1 посредством последовательной цепи, состоящей из диода VD1 и резистора R1, удерживает конденсатор С1 в разряженном состоянии, пока на симисторе отсутствует напряжение (т. е. симистор открыт). В момент появления на симисторе напряжения 12В высокий минусовый уровень элемента DD1. 1 закрывает диод VD1 и начинается зарядка конденсатора С1 через резисторы R2, R3. Как только напряжение на конденсаторе С1 достигнет порога срабатывания триггера Шмитта, собранного на инверторах DD1.3, DD1.4 и резисторах R4, R5, он переключится. Высокий выходной уровень триггера инвертирует элемент DD1.2, после чего низкий уровень поступит на вход узла управления симистором (на вывод Б). Резистор R1 замедляет разрядку конденсатора С1, что позволяет сформировать серию открывающих импульсов в случае активно-индуктивной нагрузки. Узел управления был испытан с симисторами ТС2-10, ТС2-16, ТС2-25, ТС112-10, ТС112-16, ТС122-25. Без всякого предварительного отбора все они работали устойчиво. При использовании других симисторов рекомендуется подобрать резистор R10 с тем, чтобы получить необходимый открывающий ток управления, рекомендуемый справочной литературой. Рис.5. Чертеж печатной платы узла управления представлен на рис. 5. Она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Б. Володин Литература: 1. Бирюков С. Симисторный термостабилизатор. — Радио,1998, № 1,с. 50, 51. 2. Д. Г. Детектор нуля. — Млад конструктор, 1987, № 2, с. 16.

Главная

Электрические приводы — элементы управления A-T

Серия WE/XE/SE: атмосферостойкие, взрывозащищенные и погружные электрические приводы включите рабочие приложения, такие как шаровые краны, поворотные затворы, плунжерные клапаны, демпферы и аналогичные средства автоматизации клапанов.

• WE Защита от атмосферных воздействий — одобрено CSA; ТИП 4 и 4Х; Крутящий момент 350–80 000 дюймофунтов.
• XE Взрывозащищенный — сертифицирован ATEX/IECEx Ex d IIB T4 Gb, IP67; Крутящий момент 500 — 25,900 дюйм-фунтов.
• SE Submersible — тип 4, 4X и 6; IP68 (10 м 72 часа)

Позвоните нам, чтобы узнать о вариантах, если для вашего применения требуется привод с пожаробезопасным корпусом (серия FE).

Модели, на которые следует обратить внимание:

Модель WE-350 специально разработана для управления шаровыми кранами малого размера (1 дюйм и менее), демпферами и другими четвертьоборотными устройствами.

Электрические приводы WE-500 и XE-500 имеют компактную конструкцию и идеально подходят для использования с небольшими шаровыми кранами (2 дюйма и меньше), заслонками и другими четвертьоборотными устройствами. Они компактны и легки благодаря корпусу из высококачественного алюминиевого сплава. Твердое анодирование корпуса с полиэфирным порошковым покрытием на внешней поверхности придает этому приводу высокую коррозионную стойкость. Этот привод является очевидным выбором, когда требуется компактный и эффективный электрический привод!

Серия XC: Взрывозащищенный привод (сертификация CSA)

Сертификация CSA — Класс I, Раздел 1, Группы C, D T4 Ex d IIB T4 Gb Класс I, Зона 1, AEx d IIB T4 Gb; ТИП 4, 4X, 6 и 7, IP66/IP67

Приводы TRIAC® серии XC сертифицированы CSA для использования в опасных зонах типов 4, 4X, 6 и 7 и соответствуют стандарту UL 1203. Приводы имеют прочный и надежный корпус из анодированного алюминия с порошковым покрытием и предназначены для использования в нефтяной, газовой, химической и энергетической промышленности.

Серия XC идеально подходит для упругих или высокопроизводительных дисковых затворов и демпферов A-T благодаря самоблокирующемуся червячному приводу с двойным редуктором и переключателям крутящего момента. Серия XC также идеально подходит для шаровых, плунжерных и любых поворотных клапанов, требующих автоматизации во взрывоопасных зонах.

Стандартные характеристики:

• Визуальный индикатор положения
• Моментные выключатели (XC-01350 – XC-25900)
• Противоконденсатный нагреватель и термостат
• Два вспомогательных концевых выключателя
• Самоблокирующаяся зубчатая передача
• Ручной маховик с крутящим моментом от 690 дюймо-фунтов до 25900 дюймо-фунтов
• Доступные напряжения двигателя: 12 В постоянного тока, 24 В постоянного тока, 24 В переменного тока, 120 В переменного тока и 220 В переменного тока
• Дополнительное пропорциональное управление
• Доступны различные входы с обратной связью

Серия KE: погодозащищенный привод с червячным приводом

Электрические приводы TRIAC® серии KE идеально подходят для небольших эластичных или высокоэффективных дроссельных заслонок и заслонок благодаря самоблокирующемуся червячному приводу и низкому профилю, что делает их идеальными для узкие места. Приводы серии KE используются для управления поворотными клапанами, такими как поворотные затворы, шаровые краны, пробковые клапаны и т. д. Широко используются в таких областях, как нефтяная, химическая промышленность, водоподготовка, судостроение, бумажная промышленность, электростанции, теплоснабжение, автоматизация зданий, легкая промышленность и др.

Стандартные характеристики:

• Визуальный индикатор положения с выпуклой линзой облегчает наблюдение без скопления воды на поверхности индикатора
• Противоконденсатный нагреватель и термостат
• Два вспомогательных концевых выключателя
• Самоблокирующаяся зубчатая передача
• Ручное дублирование с помощью ключа
• Доступные напряжения двигателя: 12 В постоянного тока, 24 В постоянного тока, 120 В переменного тока и 220 В переменного тока
• Дополнительный пропорциональный регулятор 4–20 мА и 0–10 В постоянного тока
• 8000 циклов при рабочем цикле 50 %

Серия SRX: Электрические приводы с пружинным возвратом

Электрические приводы с пружинным возвратом используются в критических процессах для возврата четвертьоборотных клапанов в безопасное положение даже при отсутствии питания.

• Доступны модели на 300, 600, 1200, 1800 и 3200 дюйм-фунтов как в двухпозиционном, так и в модулирующем исполнении.
• Взрывозащищенный, класс I, раздел 1, группы C и D, конструкция T4
  Всепогодный, тип 4, 4x

Серия FSE: Отказоустойчивый привод с пружинным возвратом и Серия BFS: Приводы с резервным питанием от батареи

Электрический отказоустойчивый привод TRIAC® FSE серии с пружинным возвратом оснащен надежным механизмом сцепления на случай отказа пружины. Эта конструкция механизма пружинного зацепления обеспечивает увеличенный срок службы.

• Отказоустойчивые электрические приводы с пружинным возвратом на случай механического отказа
• Крутящий момент до 2300 дюйм-фунтов
• Коррозионностойкий IP67, конструкция типа 4X
• Стандартный двигатель 110/120 В переменного тока/1 фаза или опция двигателя 220/240 В переменного тока/1 фаза
• 24 В пост. тока или 24 В перем. тока/1 фаза (доступно для двухпозиционных моделей FSE)
• Дополнительное ручное дублирование

Электрический привод TRIAC® BFS серии s с отказоустойчивым аккумулятором оснащен герметичной свинцово-кислотной батареей (VRLA) с емкостью в течение пяти циклов после отключения питания. Аккумулятор автоматически подзаряжается при повторном включении. Привод настраивается либо на закрытие при отказе, либо на открытие при отказе при отключении питания.

• Отказоустойчивые электроприводы с резервным питанием от батарей для приложений аварийного отключения
• Крутящий момент до 2640 дюйм-фунтов
• Коррозионностойкий корпус и оболочка Тип 4, 4X и 6, IP65
• Стандартный двигатель 110/120 В переменного тока/1 фаза или опция двигателя 220/240 В переменного тока/1 фаза
• Герметичный, необслуживаемый аккумулятор
• Ручное дублирование с маховиком

Электропривод Triac® серии E (исходный тип)

Электроприводы серии E оригинальной линейки электроприводов TRIAC обеспечивают крутящий момент от 300 до 30 000 дюймо-фунтов. и многочисленные функции, включая ручное управление, вспомогательные переключатели, модулирующее управление 4-20 мА, несколько вариантов напряжения, включая 1-фазное 24/120 В/220 В — 12 и 24 В постоянного тока, 3-фазное 220 В, 380 В и 440 В (см. таблицу напряжений). Агрегаты оснащены зубчатой ​​передачей EP-CYCLICAL и уникальным ручным дублером с маховиком. Все приводы относятся к типу 4x и рассчитаны на максимальный срок службы благодаря нашим прочным двигателям и зубчатым передачам. Как и для всех симисторных приводов, электрическая часть нашей серии E доступна с монтажными комплектами для большинства шаровых, дисковых и пробковых клапанов. Приводы идеально подходят для использования с дроссельными заслонками и жалюзийными заслонками благодаря преимуществам самоблокирующихся шестерен EP-CYCLICAL, что устраняет необходимость в ненадежных электромагнитных тормозах.

Характеристики электрических приводов клапанов серии E

• Одобрено CSA и CE
• Коррозионностойкий тип 4, конструкция 4x
• Самоблокирующаяся зубчатая передача EPI-CYCLICAL
• Стандартное ручное дублирование с маховиком
• Визуальный индикатор положения
• Стандартные два дополнительных концевых выключателя (10 А при 120 В переменного тока)
• Моментные выключатели (2) входят в стандартную комплектацию моделей ETI-8600 и выше
• Дополнительная плата сервопривода для модуляции
• Схемы крепления ISO5211
• Рабочая температура от 14º до 160ºF

Варианты электрических приводов клапанов серии E

• Потенциометр
  Дополнительный потенциометр может обеспечивать сигнал сопротивления (0–135 Ом, 0–1 кОм, 0–5 кОм, 0–10 кОм), пропорциональный положению привода. Потенциометр может обеспечивать непрерывную обратную связь с панелями управления и другими устройствами с обратной связью.
• Трехпозиционное управление
  Привод серии E может иметь три различных положения. Трехпозиционный регулятор удобен при розливе и многоходовых клапанах.
• Двухпроводное управление
  При использовании дополнительного двухпроводного управления позиционный электропривод серии E (2) может управляться сигналом низкого напряжения. При наличии напряжения подпружиненное реле срабатывает, заставляя привод вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки. Когда напряжение снимается, пружина размыкает реле, заставляя привод вращаться в противоположном направлении.
• Плата модуляции постоянного тока
  Плата модуляции постоянного тока Triac (вход 4–20 мА) может использоваться с приводами Triac серии E с питанием от постоянного тока. Динамическое торможение уменьшает выбег двигателя и обеспечивает улучшенное управление. Низкий ток в режиме ожидания (типичное значение 22 мА), когда привод не работает.
• Регулятор скорости
  Симисторный регулятор скорости представляет собой компактный модуль, который продлевает время работы привода с питанием от переменного тока серии E за счет импульсного включения и выключения двигателя. Увеличение времени цикла привода позволяет избежать проблем, связанных с гидравлическим ударом и нестабильностью системы управления.
• Блоки управления
  Блоки управления доступны для различных вариантов местного управления, таких как местное/дистанционное управление открытием-закрытием и толчковым управлением. Корпуса NEMA 4 используются в качестве стандарта, но другие корпуса доступны по запросу.

Функции модуляционного управления серии E

• 10-битный микропроцессорный контроллер для точного позиционирования — устраняет необходимость во внешнем управлении с зоной нечувствительности.
• Программирование контроллера осуществляется с помощью комбинации кнопок и семипозиционного DIP-переключателя без необходимости командного сигнала.
• Входные сигналы могут быть 4–20 мА, 0–10 В постоянного тока, 1–5 В постоянного тока, потенциометр командного сигнала.
• TMC2 можно запрограммировать на отказ на месте, отказ по часовой стрелке или отказ против часовой стрелки при потере командного сигнала.
• Характеристика управления — Линейная, Быстрое открытие (квадратный корень) или равнопроцентная (квадратичная) зависимость между положением привода и командным сигналом.
• Встроенный датчик 4–20 мА (дополнительно).

Триаки и диаки

Google Ads

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• Описание управления фазой в симисторных схемах:
• Описание гистерезиса в основных схемах управления симисторами:
• Понять, как можно минимизировать гистерезис в симисторных схемах:
• Понимание схем на основе таймера для запуска чувствительных симисторов затвора.

Базовая схема диммера диак-симистор

Базовая схема управления мощностью, использующая симистор и диммер, показана на рис. 6.4.1. Конденсатор C1 заряжается через переменное сопротивление, содержащее R1 и R2, либо в положительном, либо в отрицательном направлении попеременно входным напряжением переменного тока. Импульсы тока, создаваемые диаком каждый раз, когда напряжение на конденсаторе (В _C ) достигает либо положительного, либо отрицательного разрыва над потенциалом дияка (+/-V _BO ) используются для срабатывания симистора. Время (или фазовый угол), при котором это происходит, будет зависеть от того, насколько быстро заряжается напряжение на зарядном конденсаторе C1 на рис. 6.4.1. Это управляется переменным резистором R2 и создает переменный метод «управления фазой», аналогичный описанному в модуле 6.2 SCR для запуска SCR. Форма сигнала сети переменного тока эффективно задерживается или сдвигается по фазе RC-цепью, так что диак срабатывает при разряде тока из конденсатора C1 в затвор симистора. Затем симистор проводит оставшуюся часть полупериода сети, и когда напряжение сети проходит через ноль, он отключается. Некоторое время в следующем (отрицательном) полупериоде напряжение на C1 достигает напряжения пробоя в противоположной полярности, и диак снова проводит, обеспечивая соответствующий триггерный импульс для включения симистора. Изменяя точку формы сигнала, в которой симистор срабатывает таким образом, можно изменять количество мощности, подаваемой на нагрузку.

Рис.6.4.1 Базовая симисторная фаза

Цепь управления

Управление фазовым сдвигом

При использовании базовой конструкции, показанной на рис. 6.4.1, возможна регулировка выходной мощности путем изменения величины фазового сдвига, создаваемого RC-цепь сдвига фазы R (содержащая R1 и R2) и C1. При регулировке резистора R2 общее сопротивление (R) будет варьироваться от 3,3 кОм, когда сопротивление резистора R2 равно нулю, до 253,3 кОм, когда сопротивление резистора R2 максимально, что приводит к фазовому сдвигу почти на 90°.

Значение C1 выбрано таким образом, чтобы, когда он заряжается, по крайней мере, до перенапряжения отключения диака (V _BO ), он мог обеспечивать достаточный ток для срабатывания симистора без полного разряда. Однако по мере увеличения фазового сдвига формы волны переменного тока на C1 до 90° амплитуда сдвинутой по фазе волны будет уменьшаться (как видно из сравнения рисунков 6.4.2 и 6.4.3), но ее минимальная амплитуда должна по-прежнему быть равным или большим, чем V _BO .

Значение R1 выбрано таким образом, чтобы сдвиг фазы составлял всего несколько градусов, когда R2 настроен на ноль Ом, а максимальное значение R2 выбрано таким образом, чтобы вместе с R1 сдвиг фазы был как можно ближе к 90°. насколько это возможно, не допуская падения размаха напряжения сигнала V _C ниже +V _BO и -V _BO .

Максимальная мощность (R

₂ при минимальном сопротивлении)

Рис. 6.4.2 Сигналы при минимальном сопротивлении

(Наведите указатель мыши или коснитесь, чтобы открыть выходной сигнал)

Рис.6.4.2 Осциллограммы при минимальном сопротивлении

Типичные осциллограммы для симисторной схемы управления фазой на рис. 6.4.1 показаны на рис.6.4.2 и рис.6.4.3. На рис. 6.4.2 показано напряжение питания (V _S ) и сдвинутое по фазе напряжение (V _C ), возникающие на конденсаторе C1, когда резистор R2 установлен на минимальное сопротивление. Обратите внимание, что разница между V _S и V _C очень мала. Синий сигнал (V _C ) имеет приблизительно ту же амплитуду, что и V 9.0232 S (показаны зеленым цветом), а фазовый сдвиг ненамного превышает 0°. Наведите курсор мыши на рис. 6.4.2 (или «коснитесь» на сенсорном экране), чтобы увидеть, как это повлияет на форму выходного сигнала.

Выходной сигнал симистора (фиолетовый) показывает, что симистор срабатывает в начале положительного полупериода в точке, где V _C = +V _BO (перенапряжение положительного разрыва симистора), которое будет приблизительно равно +30 В. , в зависимости от используемого диака. В этот момент конденсатор C разряжает ток в диак, вызывая положительный триггерный импульс на затворе симистора. Симистор включается, и форма выходного сигнала становится практически идентичной напряжению питания V _S (за исключением очень небольшого падения напряжения на симисторе) до тех пор, пока V _S не вернется к 0 В в конце положительного полупериода, когда, поскольку ток через симистор теперь меньше тока удержания симистора, симистор выключается.

Через короткое время симистор снова включается, когда V _C = -V _BO (отрицательное перенапряжение пробоя диака) примерно при -30 В, C разряжает ток в диак, и симистор снова включается. В результате форма выходного сигнала практически такая же, как форма входного сигнала, за исключением двух коротких периодов времени, когда сигнал проходит через ноль вольт. Таким образом, к нагрузке применяется максимальная мощность, которая будет неотличима от приложения к нагрузке полного сетевого (линейного) потенциала.

Минимальная мощность (R

₂ при максимальном сопротивлении)

Рис.

6.4.3 Осциллограммы при максимальном сопротивлении

(Наведите указатель мыши или коснитесь, чтобы открыть форму выходного сигнала)

Рис. 6.4.3 Осциллограммы при максимальном сопротивлении

Рис. 6.4.3 показаны формы сигналов управления фазой, относящиеся к рисунку 6.4.1, при максимальном сопротивлении резистора R2 (250 кОм). Здесь RC-цепь (R1+R2)C вызвала фазовый сдвиг почти на 90°, но уменьшила амплитуду Vc, так что этого все еще достаточно, чтобы пики волны достигли V _BO , чтобы симистор еще мог срабатывать. Глядя на выходную волну (наведите мышь или коснитесь рис. 6.4.3), можно увидеть, что когда напряжение конденсатора V _C совпадает с -V _BO близко к концу отрицательного полупериода V _S симистор срабатывает и выходное напряжение симистора принимает мгновенное значение V _S . Поскольку напряжение V _S уже близко к нулю, симистор снова отключается, когда его ток падает ниже тока удержания (I _H ) на ноль. Симистор остается в выключенном состоянии до тех пор, пока он не сработает еще раз, поскольку V _C совпадает с +V _BO , поэтому начинается еще один очень короткий, но на этот раз положительный импульс в конце положительного полупериода. Таким образом, выход симистора находится в минимальном состоянии.

Рис. 6.4.4. Устранение гистерезиса в симисторных диммерах

Проблемы с гистерезисом

Однако существует проблема с этой базовой схемой запуска, хотя она широко используется во многих бытовых диммерах для ламп. Проблема возникает из-за того, что когда C1 частично разряжается в диак, на C1 остается некоторый заряд, а когда V _S проходит через ноль и начинает заряжать C1 в противоположной полярности, этот оставшийся заряд будет препятствовать накоплению заряда противоположной полярности на C1. Поэтому срабатывание в течение следующего полупериода будет отложено, что приведет к неравным углам проводимости, особенно во время начальных циклов включения сигнала сети. Этот эффект гистерезиса вызывает разницу между величиной проводимости, возникающей в положительном и отрицательном полупериодах, что также означает, что волна переменного тока на выходе симистора не будет сосредоточена на нуле вольт, а будет эффективно иметь изменяющуюся и нежелательную постоянную составляющую.

Однако этот эффект гистерезиса можно устранить, используя схему из подробных указаний по применению от Littelfuse, показанную на рис. 6.4.4. Здесь конденсатор С1 полностью разряжается каждый раз, когда V _S проходит через ноль. Если заряд на верхней пластине C1 положительный, а точка X находится в нулевом напряжении, C1 разряжается до 0 В через D3 и R4. Если заряд на C1 отрицательный, когда X = 0 В, C1 будет разряжаться через D1 и R3. Когда точка X является положительной или отрицательной, C1 не может быть заряжен через D1 или D3, так как напряжения в нижней части R3 и R4 будут удерживаться в пределах +/-0,6 В от нуля из-за прямого проводящего напряжения любого из D2 (во время положительный полупериод) или D4 (во время отрицательного полупериода). Поэтому C1 всегда заряжается через R1 и R2.

Обратите внимание, что в практических схемах управления, использующих тиристоры, симисторы и диаки, большие напряжения переключаются очень быстро. Это может привести к серьезным радиочастотным помехам, и при проектировании схемы должны быть предприняты шаги, чтобы свести их к минимуму. Кроме того, поскольку в цепи присутствует сетевое (линейное) напряжение, должна быть какая-то форма безопасной изоляции между низковольтными компонентами управления (например, цепями диака и фазовращателя) и сетевыми «активными» компонентами, например. симистор и нагрузка. Этого можно легко добиться путем «оптосоединения» низковольтной схемы управления с высоковольтной частью схемы управления мощностью и/или использования изолирующих компонентов, таких как специально разработанные импульсные трансформаторы, как описано в модуле SCR 6.2 9.0005

Запуск чувствительного симистора Gate

 

Рис. 6.4.5 Запуск чувствительного симистора Gate

Рис.

Схема на рис. 6.4.5 демонстрирует низковольтное управление диммером путем срабатывания симистора чувствительного затвора SN6073A в квадрантах II и III. Контроль достигается практически на 180° как положительных, так и отрицательных полупериодов волны, как показано на видео Рис. 6.4.6. и осциллограммы цепи на рис. 6.4.7.

На рис. 6.4.5 используется вариация методов запуска по низкому напряжению, продемонстрированная для запуска SCR в тиристорном модуле 6.2, но на этот раз для управления чувствительным симистором затвора, который запускается аналоговой схемой низкого напряжения, содержащей транзисторный детектор пересечения нуля (Tr1). ), который выключается каждый раз, когда форма сигнала A падает близко к 0 В, создавая серию положительных импульсов на его коллекторе (форма сигнала B), совпадающих с точками пересечения нуля волны переменного тока. Затем эти импульсы инвертируются инвертирующим усилителем (Tr2) для создания отрицательных синхронизирующих импульсов (форма сигнала C), которые используются для запуска моностабильного устройства с переменной задержкой (таймер 555 IC1) для создания прямоугольных импульсов переменной ширины, имеющих ширину (и, следовательно, временную задержку) управляется VR1.