Как сделать своими руками регулятор мощности: 110 фото-примеров самых простых и сложных самодельных моделей регуляторов

Простая схема регулятора мощности

Самые первые устройства, задача которых была в контроле и регулировании мощности, были основаны на законе Ома. Это простейшие схемы, которые позволяли регулировать только один источник напряжения на одно устройство.

Закон Ома гласит, что мощность электричества равняется напрямую произведению тока в квадрате. Основанный прибор получил название реостат.

Реостат может подключаться как последовательно, также наискось, т. е противоположно. Путем изменения сопротивления получается регулировки мощности напряжения, все достаточно просто.

Работа схемы

Во время подключения симистор VD4 закрыт, а ток протекает через предохранитель F1 и резисторы R1, R2, при этом заряжается конденсатор C1.

Как только напряжение на конденсаторе C1 поднимается до 32 В открывается динистор VD3, через который пойдёт ток, открывая при этом симистор VD4.

Симистор будет пропускать через себя ток нагрузки и закроется, как только синусоида пройдёт нулевой потенциал.

После чего весь цикл повторяется.

Источник stoppanic.ru

Особенности реостата

Когда ток поступает на реостат, он начинает разделять между устройством и самой нагрузкой. Если выбрана последовательная схема включения, то по контролем находятся напряжение и сила тока. При использовании параллельной схемы подключения под контролем находится разница потенциалов.

Сам реостат может быть совершенно разным.

• Угольным
• Жидкостным
• Металлическим
• Керамическим

При использовании реостата необходимо помнить о законах физики. Так электроэнергия, которая будет забираться, не может просто испариться. Реостат будет преобразовывать ее в тепло.

Это нужно учесть на тот случай, если планирует подавать на устройство большие значения. В случае с большой нагрузкой и выделением теплоты, нужно также учитывать необходимость отвода излишней теплоты.

В качестве системы охлаждения реостата можно использовать обдув, либо емкость с маслом, в которую помещается реостат. Оба варианта имеют как преимущества, так и недостатки.

Реостат достаточно интересное устройство, можно собрать схему регулятора мощности своими руками. Однако он имеет один достаточно значимый недостаток: не получится использовать маленькое устройство для пропуска через него больших значений электричества.

Сетевой регулятор мощности на MOSFET-транзисторах с фазоимпульсным управлением

В сетевых регуляторах мощности в основном применяют фазоимпульсное управление, когда момент открывания полупроводникового ключа (тиристора, симистора) задерживается относительно момента перехода сетевого напряжения через ноль, а закрывание происходит, когда ток через прибор становится меньше тока удержания. Особенность регулятора мощности, рассмотренного в этой статье, в том, что силовые ключи на MOSFET-транзисторах открываются при переходе сетевого напряжения через ноль, а закрываются после формирования временной задержки 555-м таймером.

С появлением мощных полевых высоковольтных транзисторов с изолированным затвором (MOSFET) появилась возможность разрабатывать схемы регуляторов с применением их в качестве полупроводниковых ключей. Одна из таких конструкций описана в [1]. Но в этой схеме не применяется фазоимпульсное управление.

В конструкции, предложенной в [2], рассмотрен сетевой регулятор на мощном триаке типа ВТ136-600Е с фазоимпульсным управлением. При сопоставлении этих двух схем возникла мысль взять самое лучшее из рассматриваемых конструкций и создать новую на мощных полевых транзисторах с фазоимпульсным управлением на 555-м таймере. В результате была разработана схема, показанная на рис.1.

Рис. 1

Схема управления ключами \/Т2 и \/ТЗ типа IRF840 взята из [2], только 555-й таймер в этой схеме обеспечивает не задержку включения, как в [2], а формирование времени включенного со­стояния полупроводниковых ключей VТ2 и VТЗ. Длительность включённого состояния транзисто­ров можно определить по формуле:

Твкл=1,1(R8+R9)-(С2+СЗ).

Диоды VD7 и VD8 — это двухсторонний диодный ограничитель напряжения на затворах полевых транзисторов VT2, VТЗ. Питание таймера DА2 ор­ганизованно так, как предложено в статье [3], с по­мощью ограничителя на стабилитроне VD10 и ре­зисторах R12, R1З и выпрямителя VD9, С5.

Конструкция и детали

В предлагаемой схеме необходимо использо­вать заведомо исправные радиоэлементы. По­стоянные резисторы типа МЛТ, не менее указанной на схеме мощностью. Переменный резистор типа СПЗ-4аМ. Элементы, обведенные на схеме пунк­тирной линией, относятся к схеме формирования импульса при переходе сетевого напряжения че­рез ноль. Схема выполнена на SMD-элементах ти­поразмера 1206, исключая оптрон DA1 и диоды мо­ста VD1-VD4, но вместо КД102Б в этих позициях можно использовать SMD-диоды типа GS1K.

Детали формирования импульса при переходе сетевого напряжения через ноль установлены на плате из одностороннего фольгированного стекло­текстолита размерами 36×36 мм (фото 1). Оптрон запаян в отверстия с обратной стороны этой платы.

Фото 1

Чертеж печатной платы формирователя и рас­положение деталей на ней показано на рис.2.

Рис. 2

Остальные элементы, исключая мощные транзи­сторы VТ2, VТЗ и элементы R14, НL1,VD11, разме­щены на второй плате из одностороннего фольги­рованного стеклотекстолита размерами 66×36 мм (фото 2).

Фото 2

Чертеж этой платы показан на рис.3, а расположение деталей на ней — на рис.4.

Рис. 3

Рис. 4

Конденсаторы С2 и СЗ типа К73-17 или К73-9. Электролитический конденсатор С5 импортный, например, фирмы НIТАNО. Диоды VD7, VD8 мож­но заменить отечественными типа КД522Б. Светодиод может быть любого цвета свечения, как им­портный, так и отечественный. Он устанавливается в отверстие на лицевой панели конструкции.

Полевые транзисторы можно применить типа КП707В или иные, импортные, с характеристика­ми, соответствующими применяемой нагрузке. Элементы R14 и VD11 монтируются непосред­ственно на выводах розетки устройства.

Внутри корпуса установлена общая плата из стеклотекстолита размерами 80×110 мм. На пла­те имеются отверстия для крепления радиатора. Радиатор использован от устройства регулировки температуры РТ-3. Размеры радиатора 70×40 мм. Радиатор имеет 8 ребер высотой 20 мм. На ради­аторе через изоляционные прокладки из слюды закреплены транзисторы VТ2, VТЗ. Выводы тран­зисторов соединены с платой (фото 3) проводом МГТФ. Силовые цепи выполнены двойным прово­дом этого типа. Плата формирования импульса при переходе сети через ноль смонтирована с обрат­ной стороны общей платы, напротив радиатора. Плата управления транзисторами установлена на втулки над переменным резистором R8. Монтаж внутри корпуса также выполнен проводом МГТФ. Вся конструкция расположена в корпусе устрой­ства регулировки температуры РТ-3.

Фото 3

Налаживание

При наличии осциллографа, контролируя на­пряжение на выводе 3 таймера, необходимо про­верить длительность импульса, при вращении руч­ки резистора R8. Длительность должна меняться в пределах от 2 мс до 9,8 мс, но ни в коем случае она не должна превышать 10 мс, что может нарушить правильность запуска схемы. Времязадающие ре­зисторы R8, R9 и конденсаторы С2, СЗ имеют раз­брос параметров. Поэтому при налаживании воз­никнет необходимость подбора R9, С2 и СЗ.

Все пайки и замены элементов необходимо производить только при извлеченной вилки сете­вого шнура из розетки бытовой сети. В противном случае, можно получить поражение электрическим током, так как элементы конструкции находятся под потенциалом сети.

При отсутствии осциллографа настрой­ку схемы можно провести, включив вместо нагрузки лампу накаливания мощностью 40… 100 Вт, контролируя накал нити нака­ла. При минимальном напряжении нить на­кала светит еле заметным темно-красным цветом. При полностью выведенной ручке регуляторе вправо лампа накаливания должна светить в полный накал. Впрочем, при желании, можно сузить диапазон ре­гулировки. Работа этого регулятора прове­рялась совместно с электроплиткой мощ­ностью 1 кВт.

Литература

1. Белоусов О. Регулятор напряжения на МОSFЕТ-транзисторах // Электрик. — 2012. -№12-С.64-66.
2. Белоусов О. Сетевой регулятор напряжения на 555-м таймере // Радиоаматор. — 2013. — №5 — С.26-28.
3. Калашник В. Мощный коммутатор с опторазвязкой // Электрик. — 2013. — №5 — С.51, 52.

Автор: Олег Белоусов, г. Черкассы

Современные устройства

С развитием полупроводниковой техники удалось существенно шагнуть от реостата к более технологичному оборудованию, который лишен недостатков своего предшественника. На сегодняшний день можно использовать радиоэлементы, коэффициент полезного действия которых от 80%, что очень много, в сравнение с тем же реостатом.

Использование таких элементов позволяет достаточно легко и просто применять современные устройства на сетях с напряжением в 220 В, что очень удобно. При этом современные устройства не требуют больших и сложных систем охлаждения, как это было раньше.

С изобретением микросхем интегрального типа фактически получилось сделать устройство по регулированию мощности максимально миниатюрным, и при этом повысить значение максимального напряжения, которое он может через себя пропустить.

РН на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов. Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

1. Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
3. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
4. Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

Разновидности

Инструкция, как сделать регулятор мощности, будет зависеть от выбранного конкретного типа этого устройства. Рассмотрим, какие бывают разновидности прибора на сегодняшний день.

• Фазовый. Один из самых распространенных, применяется в лампах. Его задача состоит в том, чтобы управлять яркостью свечения ламп накаливания, либо галогенных.
• Симисторный регулятор мощности подразумевает собой устройство, которое регулирует мощность путем изменения количества полупериодов напряжения, именно они воздействуют на нагрузку.
• Тристорные. Не пользуются большой популярностью, однако в некоторых случаях может стать незаменимой вещью. Принцип работы завязан на определенной задержке включения тристорного ключа в систему на полупериоде тока.

Регулятор хода. Один из самых высокотехнологичных. Позволяет плавно изменить показатели напряжения, снижая или повышая электрическую мощность, которая подается на электродвигатель или еще куда-либо.

Как итог…

Сделать самодельный регулятор мощности для ТЭНа мощностью 3 кВт не трудно. Вы можете самостоятельно в этом убедиться, имея при этом базовый набор технических навыков и умений, а также комплектующих конструкции. Используйте схему, что находится выше, для изготовления столь полезного приспособления, которое можно применить во множестве устройств, например, электронагревателях, инкубаторах, вулканизаторах, паяльниках, дрелях, болгарках, просто в лампах накаливания и много где ещё.

Вопрос

Напишите в комментариях, как вы считаете какой регулятор более качественный и надёжный – самодельный или же фабричный?

Регулировка

Стоит понимать, что регулировка устройства не зависит от формы входного сигнала. По типу размещения устройства делятся на стационарные и мобильные.

• Различия очевидны, первый вид надежно прикреплен к какому-то определенному месту.
• Второй вариант наоборот, имеет возможность находиться в любом месте, где это будет удобно мастеру.

Устройство по регулированию напряжения в настоящее время представляет собой электросхему, благодаря ей становится возможным регулирование напряжения в том или ином здании, если все правильно подключить.

Порядок выполнения работ

В первую очередь готовится печатная плата из куска фольгированного текстолита. На приобретенном куске текстолита размечаем расположение элементов схемы, отмечаем необходимые размеры платы и вырезаем её.

Обезжириваем фольгу, чистим мелкой шкуркой, рисуем карандашом монтажную схему регулятора, соответствующую принципиальной.

Лаком (можно лаком для ногтей) обводим карандашный рисунок. После высыхания лака опускаем плату в ванночку с хлористым железом и вытравливаем медную фольгу не участвующую в работе схемы.

• 
  Как сделать трансформатор своими руками — пошаговая инструкция, схема, чертежи, список материалов + фото готового самодельного трансформатора

• Какой детектор скрытой проводки лучше? ТОП-10 лучших производителей с фото и описанием

• Технологические карты в строительстве — что это такое

В местах установки элементов схемы сверлим отверстия, наносим на остатки фольги пленку флюса и лудим дорожки и площадки, создавая токоведущие соединения. По готовности платы к установке элементов заканчиваем монтаж их установкой и впаиванием.

Устанавливаем симистор или тиристор на радиаторе для отвода тепла.

Рекомендации

Если нет опыта и знаний о том, как обращаться с электрическими приборами, то лучше всего их не трогать. В случае неправильной проводки сеть может получить короткое замыкание, в результате чего этот прибор, а также несколько других, которые были подключены к сети — сгорели.

Использование услуг профессионалов значительно экономит время и финансовые средства, которые вполне все равно пришлась бы потратить на мастера, если все делал сам. В процессе работы можно расспрашивать профессионала о проводимых манипуляциях.

Он подробно расскажет что и каким образом нужно подключать и соединять. Поделится советами и рекомендациями, проведет практический урок с устройствами.

Применение симисторных регуляторов в быту

Подобные устройства применяются в быту везде, где есть необходимость плавно изменять мощность прибора или инструмента. В целом, работает такая схема по принципу снижения сетевого напряжения 230 В. А если напряжение питания электроприбора уменьшать, то пропорционально будет изменяться и его мощность.

Пример. Допустим у нас есть рассчитанный на сетевое напряжение 230 В паяльник мощностью 80 Вт. Для пайки обычных радиодеталей и нетолстых проводов этой мощности слишком много. Жало перегревается, канифоль горит и чернеет, припой не прилипает, а скатывается шариками. Это означает, что температура на кончике жала слишком большая.

А вот если уменьшить мощность такого паяльника, то перечисленные проблемы исчезнут. Сделать это можно путем снижения напряжения его питания с 230 В до, например, 80 В (почти в три раза). А поскольку мощность (а также температура нагрева жала) снижается пропорционально, то в итоге мы получим паяльник на 25-30 Вт. Симисторные регуляторы применяются для плавного изменения мощности:

• паяльников (именно для паяльника было сделано описанное в статье устройство);
• электрических сушилок для фруктов;
• утюгов;
• обогревателей;
• других нагревательных приборов;
• пылесосов;
• электроинструментов – болгарок, орбитальных шлифовальных машинок, лобзиков;
• другого оборудования с двигателями – точильных станков, сверлильных и прочих;
• ламп накаливания.

Читать также: Мощность двигателя для перосъемной машины

Касательно последнего пункта стоит отметить, что именно такая схема симисторного регулятора не очень подходит. Но и об этом подробнее сказано ниже.

Фото самодельного регулятора мощности