Тиристорный и симисторный стабилизатор напряжения — особенности практической эксплутации.
| Да пребудет с вами Бесперебойное Электроснабжение! Склад работает на самовывоз со 2 по 8 января | ||
Принципиальная разница между тиристорами и симисторами заключается в том, что тиристоры пропускают ток только в одну сторону, а симистор в обе. Поэтому для коммутации переменного напряжением требуется либо два тиристора (включенные встречно-параллельно) либо один симистор. Их применение в стабилизаторах в качестве силовых переключающих ключей даёт в основном только одни преимущества в сравнении с релейными или электромеханическими устройствами.
Однако тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения имеют один небольшой недостаток — это ступенчатая стабилизация. Правда, этот недостаток больше относится к принципу работы самого стабилизатора, нежели именно к тиристорам или симисторам. Например, при точности стабилизации 5% шаг напряжения на выходе составляет всего 11 вольт, что лишь немного заметно только на лампочках накаливания.
При точности 3% и выше шаг напряжения уже совсем незначителен и составляет всего 6 вольт и менее.
Тиристорный стабилизатор напряжения
Характеризуется отличным быстродействием и высоким КПД, выдерживает большие токи и имеет достаточный запас по кратковременным перегрузкам. Наработка на отказ собственно самих тиристоров значительно превышает срок службы всего стабилизатора напряжения в целом.
Благодаря микропроцессорному управления и отработанным алгоритмам, тиристорный стабилизатор напряжения совершенно не искажает выходное напряжение, т.к. все переключения происходят только при прохождении синусоиды через «ноль». Он отличается низким уровнем собственного энергопотребления вследствие того, что нет никаких дополнительных внутренних потребителей в виде обмоток реле или серводвигателя.
Встречно-параллельное включение тиристоров
Тиристорный стабилизатор напряжения
Поэтому тиристорные стабилизаторы напряжения являются самым совершенным классом устройств стабилизации практически без каких либо недостатков и повсеместно применяются и в быту и на производстве.
Некоторые производители по-умолчанию проводят их климатическую обработку, чтобы обеспечить работоспособность при низких температурах (-40…-40°С) в неотапливаемых помещениях. При этом стоимость возрастает лишь на несколько процентов.
Симисторный стабилизатор напряжения
Симистор — это одна из разновидностей тиристора, и с точки зрения обычного пользователя симисторный стабилизатор напряжения полностью аналогичен тиристорному. Однако главным недостатком симистора является его низкая устойчивость к выбросам напряжения, например, при работе с индуктивной нагрузкой, и поэтому приходится предпринимать ряд дополнительных мер для обеспечения надёжности их работы.
Кроме вышесказанного в симисторных схемах управления при максимальных нагрузках необходимо тщательно контролировать и не допускать превышения тока и напряжение управляющего электрода, обеспечивать эффективное охлаждение корпуса прибора и учитывать рассеивание мощности.
Симистор
Симисторный стабилизатор напряжения
Вследствие этих недостатков симисторные стабилизаторы напряжения ограничены в практическом применении, так как тиристорные более надёжны в работе и компактны в габаритах, например, один симистор занимает площадь 4-6 тиристоров.
Справедливости ради надо отметить, что для управления симистором требуется менее сложная электронная схема, чем для тиристора, но это преимущество блекнет в сравнении с основным недостатком.
Заключение
В последннее время (начиная с 2015 года) тиристорные стабилизаторы наряжения уступают свои лидирующие позции инверторным моделям, которые работают по принципу двойного преобразования сетевого напряжения, поэтому не содержат массивных автотрасформаторов, более компактны и легки. Их широкий входной диапазон напряжения 90~310 вольт и точность его стабилизации на выходе в 2% заведомо лучше, чем у большинства тиристорых устройств.
Кроме этого, тиристорные стабилизаторы не улучшают форму напряжения, они только стабилизируют его амплитуду до 220 В ± погрешность. У инверторных моделей сетевое напряжение сначала выпрямляется, а затем инвертором преобразуется обратно в переменное, тем самым обеспечивается его идеальная синусоидальная форма. Это очень благоприятно сказывается на работе подключенных электроприборов.
А мгновенная реакция на изменения сетевого напряжения (т.е. время быстродействия равно 0 мс) вообще кладёт на обе лопатки любые тиристорные модели.
К примеру, Штиль IS7000 находится вне конкуренции — его тиристорные аналоги стоят намного дороже.
Практические рекомендации
Посмотрите каталоги тиристорных стабиилизаторов напряжения россйских производителей.
| Тиристорные стабилизаторы напряжения ШТИЛЬ | Тиристорные стабилизаторы напряжения ЛИДЕР |
Закажите у нас стабилизатор напряжения «под ключ»!
- выезд специалиста и подбор стабилизатора;
- доставка и подключение стабилизатора;
- сервисное и гарантийное сопровождение.
Посмотрите нашу ФОТОГАЛЕРЕЮ
установленных стабилизаторов напряжения!
принцип работы и основные отличия
Тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения относятся к семейству электронных стабилизаторов.
Стабилизацию напряжения реализуют ключи, собранные на полупроводниковых приборах, – тиристорах или симисторах. Назначение этих аппаратов – нормализация параметров входного тока, что позволяет защитить дорогостоящее оборудование, технику и инструмент от повреждений из-за некачественного сетевого напряжения.
Устройство и принцип работы тиристорных и симисторных стабилизаторов напряжения
В конструкцию стабилизирующих аппаратов на полупроводниковых ключах входят:
- Входной фильтр. Предназначен для устранения помех высокой частоты и кратких скачков напряжения, негативно влияющих на работоспособность техники на электронных компонентах.
- Схема контроля и управления. Контролирует входной сетевой ток и при его изменениях с помощью полупроводниковых ключей управляет секциями вторичной обмотки.
- Силовой трансформатор. В его конструкции присутствует секционированная вторичная обмотка, обеспечивающая ступенчатое изменение выходных характеристик тока.
- Силовые ключи – тиристорные или симисторные. В симисторном аппарате может присутствовать более 10 ступеней, обеспечивающих получение достаточно точных параметров тока, поступающего к потребителям.
Принцип работы трансформатора на полупроводниковых ключах:
- При изменениях характеристик входного тока схема контроля и управления сравнивает текущие и допустимые параметры.
- Если колебания параметров сетевого тока находятся в установленных пределах, подается сигнал на полупроводниковый ключ, который корректирует выходное напряжение.
- При скачках входного напряжения за допустимые пределы защитная система в аварийном режиме обесточивает цепь.
В чем разница между тиристорами и симисторами
Общей характеристикой тиристоров и симисторов является тот факт, что ими управляют подачей на управляющий электрод положительного потенциала. Различия заключаются в конструкции полупроводников.
Тиристор – однонаправленный преобразователь, в структуре которого имеются анод, катод, управляющий электрод. Симистор – полупроводниковый прибор, состоящий из двух параллельно соединенных тиристоров. Благодаря такой конструкции симисторный переключатель обладает двунаправленным действием – он может проводить ток в двух направлениях.
Преимущества и недостатки стабилизаторов тиристорного типа
Преимущества тиристорных стабилизаторов:
- достаточно высокая скорость стабилизации – до 20 мс;
- хороший КПД;
- защищенность от сетевых помех;
- значительный интервал регулирования;
- устойчивость к перегрузам;
- надежность, долговечность.
Минусы стабилизаторов на тиристорных ключах, ограничивающих их применение:
- низкая эффективность при работе с реактивными потребителями;
- значительное снижение мощности при низких напряжениях на входе;
- высокая стоимость;
- сложность ремонтных мероприятий;
- форма выходного напряжения, далекая от синусоиды, что делает невозможным применение этих аппаратов для обслуживания электродвигателей.
Ступенчатая стабилизация и ее недостаточная точность ограничивают использование аппаратов для питания потребителей с особой чувствительностью к качеству электропитания.
Плюсы и минусы симисторных стабилизаторов
Для симисторных аппаратов характерны следующие преимущества:
- хорошее быстродействие и достаточно точная коррекция;
- высокая величина КПД;
- малый уровень шума, что принципиально при использовании в закрытых помещениях, в которых часто находятся люди;
- широкий допустимый интервал параметров сетевого тока на входе;
- надежность, длительный рабочий период.
К минусам относят ступенчатую стабилизацию, форму напряжения, отличную от синусоидальной, большие габариты, меньшую стойкость к перегрузкам по току, более высокую степень нагрева по сравнению с тиристорными аналогами. Симисторные аппараты отличаются низкой стойкостью при индуктивных нагрузках.
Какой стабилизатор лучше выбрать – тиристорный/симисторный или электронно-релейный
Еще один тип электронных стабилизаторов – электронно-релейный.
К таким аппаратам относятся модели серии «Каскад». При их создании использовались технологии, устраняющие недостатки тиристорных и симисторных аппаратов. Обмотки трансформатора в этих моделях переключают электронные ключи, состоящие из транзистора и реле. Они устойчивы к сетевым помехам и не провоцируют их появление.
Преимущества электронно-релейных стабилизирующих аппаратов по сравнению с тиристорными/симисторными:
- Возможность работать с перегрузками до 1000 %, для тиристорных/симисторных моделей допустимый перегруз не превышает 40 %.
- Синусоидальная форма напряжения на выходе.
- Наличие оригинальной схемы коррекции параметров напряжения не в силовой, а во вторичной цепи исключает вероятность замыкания трансформаторных обмоток. В аппаратах с полупроводниковыми ключами такое замыкание может произойти при импульсных помехах и грозовых разрядах.
Стабилизаторы электронно-релейного типа относятся к наиболее надежным, поскольку они эффективно защищают промышленное оборудование, технику, инструменты от аварий в электросети, помех, грозовых разрядов, коротких замыканий.
При включении электронно-релейные аппараты серии «Каскад» анализируют параметры сети и тестируют защитные системы.
SCR/триак-управляемая схема автоматического стабилизатора напряжения
мы обсудим относительно простую схему автоматического стабилизатора сетевого напряжения, управляемую симистором, в которой используются логические ИС и несколько симисторов для управления уровнями сетевого напряжения.
Почему твердотельный
Благодаря твердотельной конструкции переходы переключения напряжения очень плавные с минимальным износом, что обеспечивает эффективную стабилизацию напряжения.
Откройте для себя весь процесс создания этого уникального полупроводникового стабилизатора сетевого напряжения.
Предложенная схема стабилизатора переменного напряжения, управляемого симистором, обеспечит превосходную 4-х ступенчатую стабилизацию напряжения любого электроприбора на его выходе.
Благодаря отсутствию движущихся частей его эффективность еще больше повышается.
Узнайте больше об этом бесшумном операторе: Power Guard.
Схема автоматического стабилизатора напряжения, описанная в одной из моих предыдущих статей, хоть и полезная, но в силу своей более простой конструкции не имеет возможности дискретно управлять разными уровнями переменного сетевого напряжения.
Предложенная идея, хотя и не проверенная, выглядит довольно убедительно, и если критические компоненты подобраны правильно, она должна работать должным образом.
Представленная схема стабилизатора напряжения переменного тока, управляемого симистором, выдающаяся по своим характеристикам и является почти идеальным стабилизатором напряжения во всех отношениях.
Как обычно, схема была разработана исключительно мной. Он способен точно контролировать и измерять входное напряжение сети переменного тока с помощью 4 независимых шагов.
Использование симисторов обеспечивает быстрое переключение (в пределах 2 мс) и отсутствие искр или переходных процессов, обычно связанных со стабилизаторами релейного типа.
Кроме того, поскольку не используются движущиеся части, весь блок становится полностью твердотельным и почти постоянным.
Давайте посмотрим, как работает схема.
ВНИМАНИЕ:
КАЖДАЯ ТОЧКА ЦЕПИ, ПРЕДСТАВЛЕННОЙ ЗДЕСЬ, МОЖЕТ БЫТЬ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНА ДЛЯ ПРИКАСАНИЯ В ВКЛЮЧЕННОМ ПОЛОЖЕНИИ. РЕКОМЕНДУЕТСЯ С МАКСИМАЛЬНОЙ ОСТОРОЖНОСТЬЮ И ОСТОРОЖНОСТЬЮ, НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВЯННОЙ ДОСКИ ПОД НОГАМИ ПРИ РАБОТЕ С ЭТОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ…. НОВИЧКИ, ПОЖАЛУЙСТА, ДЕРЖИТЕСЬ ДАЛЕКО.
Работа схемы
Функционирование схемы можно понять по следующим пунктам:
Транзисторы с T1 по T4 устроены таким образом, чтобы воспринимать постепенное повышение входного напряжения и проводить один за другим по мере увеличения напряжения и наоборот.
Шлюзы N1-N4 из IC 4093 сконфигурированы как буферы. Выходы транзисторов подаются на входы этих затворов.
Все вентили взаимосвязаны друг с другом таким образом, что выход только определенного вентиля остается активным в заданный период времени в соответствии с уровнем входного напряжения.
Таким образом, при повышении входного напряжения затворы реагируют на транзисторы, и их выходы последовательно становятся логическими HI один за другим, гарантируя, что выход предыдущего затвора закрыт, и наоборот.
Логический привет от конкретного буфера подается на затвор соответствующего тиристора, который проводит и соединяет соответствующую «горячую» линию от трансформатора к внешнему подключенному устройству.
По мере роста напряжения соответствующие симисторы последовательно выбирают соответствующие «горячие» концы трансформатора для увеличения или уменьшения напряжения и поддержания относительно стабилизированного выходного сигнала.
Как собрать схему
Конструкция этой схемы управления симисторным блоком питания переменного тока проста и требует приобретения необходимых деталей и их правильной сборки на обычной печатной плате.
Совершенно очевидно, что человек, пытающийся собрать эту схему, знает немного больше, чем просто основы электроники.
Все может пойти совсем не так, если в финальной сборке будет какая-то ошибка.
Вам потребуется внешний регулируемый (от 0 до 12 В) универсальный источник питания постоянного тока для настройки устройства следующим образом:
Предполагая, что выходное напряжение 12 Вольт от TR1 соответствует входному найти, что он будет производить 9вольт на входе 170 вольт, 13 вольт будет соответствовать 245 вольт, а 14 вольт будет эквивалентен входу примерно 260 вольт.
Как настроить и проверить цепь
Сначала оставьте точки «AB» отключенными и убедитесь, что цепь полностью отключена от сети переменного тока.
Настройте внешний универсальный источник питания на 12 вольт и подключите его плюс к точке «В», а минус к общему заземлению цепи.
Теперь отрегулируйте P2 так, чтобы LD2 только что включился. Уменьшите напряжение до 9и отрегулируйте P1, чтобы включить LD1.
Аналогичным образом отрегулируйте P3 и P4, чтобы соответствующие светодиоды загорались при напряжении 13 и 14 соответственно.
Процедура настройки завершена. Удалите внешнее питание и соедините точки «AB» вместе.
Теперь все устройство можно подключить к сети переменного тока, чтобы сразу начать работу.
Вы можете проверить работу системы, подав переменный входной переменный ток через автотрансформатор и проверив выходной сигнал с помощью цифрового мультиметра.
Стабилизатор напряжения переменного тока, управляемый симистором, отключается при напряжении ниже 170 и выше 300 вольт.
IC 4093 Расположение выводов внутреннего затвора
Перечень деталей
Для сборки этого стабилизатора напряжения переменного тока с управлением SCR потребуются следующие детали:
Все резисторы ¼ Вт, CFR 5%, если не указано иное.
- R5, R6, R7, R8 = 1M ¼ Вт,
- Все симисторы на 400 В, 1 кВ,
- T1, T2, T3, T4 = BC 547,
- Все стабилитроны = 3 В 400 мВт,
- Все диоды = 1N4007,
- Все предустановки = 10K линейный,
- R1, 2, 3, 4 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 = 1K ¼ Вт,
- N1–N4 = IC 4093,
- C1 и C3 = 100 мкф/25 вольт,
- C2 = 104, керамический,
- Трансформатор стабилизатора Power Guard = «Изготавливается на заказ» с отводами на выходе 170, 225, 240, 260 В при входном напряжении 225 В или ответвлениями на 85, 115, 120, 130 В при входном напряжении 110 В переменного тока .
- TR1 = Понижающий трансформатор, 0–12 В, 100 мА.
О компании Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!
Взаимодействие с читателем
Бесконтактное симисторное тиристорное управление 3-фазным стабилизатором
Информация о продукте
PSCR-1
PSCR-2
Специальные функции
◪ Фазовая компенсация Triac OR CONTRES
◪Выбираемая точность ввода 15%, 20%, 30%
◪Быстрое время реакции <4 мс
◪Медный трансформатор обеспечивает нагрузочную способность
◪Complete power protection functions
Technical Parameters
5KW
