Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизированный регулятор мощности ТЭНа в 3-х фазной сети

Стабилизированный регулятор мощности ТЭНа в 3-х фазной сети

lospartos Кандидат наук Солнечный 454 280

Посл. ред. 06 Марта 15, 23:12 от lospartos

lospartos Кандидат наук Солнечный 454 280

Посл. ред. 08 Янв. 16, 18:47 от lospartos

lospartos Кандидат наук Солнечный 454 280

Некоторые мысли перенесу из темы Доступная автоматика на Ардуино Мега 2560 соседнего раздела, чтобы было что критиковать.
В этом разделе уже есть похожая тема Стабилизированный регулятор мощности с внешним управлением, правда там не идет речь о трехфазном питании и разработка вроде как будет не на Ардуино. Не скрою, что я ждал, когда в этой теме разработают то, что мне нужно Стабилизированный регулятор мощности ТЭНа в 3-х фазной сети. Приборы и электр(он)ика. .
Начал работу над автоматикой, правда архитектуру такого контроллера вижу немного по-другому. Планирую отдельный силовой модуль с отдельными измерителями напряжения и своими триаками в каждой фазе. За основу будет взят алгоритм, разработанный msg31. Цикл будет также начинаться после перехода "нуля" на одной фазе. Расчет действующих значений напряжения и текущая мощность в каждой фазе, расчет разности измеренного и заданного значения мощности, задержка времени открытия симистора на каждой из этих фаз и открытие будут выполняться поочередно, через первую и вторую трети полупериода. За это все будет отвечать маленькая Ардуино Нано.

Наверное, все это можно поручить и одной Ардуино Мега, конструкция контроллера на которой прекрасно себя зарекомендовала, но я хочу умышленно ее освободить от этой задачи, освободив ее память для полной реализации других "хотелок" — голосовое сопровождение, GSM сигнализация, Wi-Fi или LAN, библиотеки для загрузки рецептов и технологических процессов, шилды TFT модуля или Gameduino и т.д.

Возможно, у модуля будет свое сервисное меню, где можно будеть задать сопротивление ТЭНов на фазах, тогда можно будет считывать и задавать показания в Ваттах.

Существующую "печатку" для автоматики переделывать не придется , просто нужно сделать еще одну плату с 2 трансформаторами и узлами контроля напряжения и 2 триаками на оставшиеся фазы. Все триаки можно установить на один радиатор, охлаждаемый одним кулером.

Можно запитать мозги (контроллеры) отдельно от силовой части через ИБП (источник бесперебойного питания): прошел сбой — автоматика даже и не почувствует, ТЭНы на секунду обесточатся, клапаны на секунду упадут, потом поднимутся снова а ТЭНЫ опять закипят.
Если напруга не появилась через какое-то время — то автоматика сама остановится, вышлет СМС, заорет компьютерным голосом и т.д.
Есть еще вариант: запоминать состояние требуемых параметров каждые 5 мин в EEPROM. Произошел сбой — система вернулась на туже стадию как до сбоя и продолжает работать, если сбой длительный то остановка.
Чтобы было что обсуждать, скидываю примерную схему регулятора.

Трехфазный регулятор мощности

Среди публикаций, посвященных регуляторам мощности, вариантов для однофазного напряжения встречается немало.
Сложнее обстоит дело с трехфазными схемами. В самом деле, если взять, к примеру, простейший «диммер», то сразу встанет вопрос: а как этот подход применить к управлению трехфазной нагрузкой? Если сдвоенный потенциометр еще можно где-то приобрести, то о каком-то «тройном» уже говорить не приходиться. За отправную точку предлагаемой простой схемы была взята авторская публикация [ 1]. Путем несложной модификации из неё можно получить схему на рис 1.

Схема регулятора

Возможно представить и сферы применения данной схемы. Это плавильные электропечи, бойлеры, варочные и водогрейные котлы, различные технологические емкости для плавления вязких веществ и веществ с низкой теплопроводностью. Особенно удобно применение подобных регуляторов там, где нецелесообразно, а то и вовсе невозможно установить температурный датчик для температурного регулирования с обратной связью по температуре. В частности, рассматриваемый вариант схемы трехфазного регулятора мощности был изготовлен для плавильной печи с возможностью раздельного регулирования нагревом трех технологических зон.

Читайте так же:
Подключение генератора в частном доме схема

При нажатии на кнопку с фиксацией SW1 регулирование осуществляется раздельно по каждой фазе потенциометрами R1, R5 и R6 . Ориентироваться по настройке помогают светодиоды , продолжительность загорания которых, в течение ШИМ периода (который для данной схемы составляет примерно 1 сек) интуитивно понятна оператору и говорит об уровне прилагаемой к нагревателю данной фазы мощности.

При отжатии данной кнопки – регулирование совместное, от общего потенциометра R1. Касательно нейтрального провода N необходимо отметить, что ввиду несимметричности нагрузки этот провод, при соединении нагревателей в «звезду», будет пропускать уравнивающий ток, который сопоставим с максимальным значением тока фазы, поэтому сечение нейтрального провода должно быть выбрано равным сечению фазного провода.

Каждая фаза коммутируется парой параллельных симисторов с целью увеличения нагрузочной способности схемы. Требуемый максимальный ток каждой из фаз составлял около 20А. Автор намеренно изобразил индивидуальную подводку проводом к выходному клемнику от каждого симистора. Это сделано для того, чтобы подчеркнуть, что при параллельном соединении двух силовых полупроводниковых приборов вообще (и симисторов в частности) возникает необходимость в балансировочных сопротивлениях последовательно каждому из этих симисторов. Роль этих выравнивающих резисторов, очевидно, играют провода идентичной длины и материала, имеющие поэтому, идентичное омическое сопротивление. С этой же целью и длина этих проводов выбрана не менее 1м. Каждая пара параллельных симисторов управляется от общей оптопары типа MOC3083.
Фотография рабочего макета регулятора мощности изображена на фото 1.

Фотография рабочего макета регулятора мощности

При монтаже симисторов необходимо использование теплопроводящей пасты типа КПТ8 под каждый прибор. С целью более эффективного отвода тепла каждым симистором каждой пары их удаляют как можно дальше друг от друга при установке на радиатор. Если подложка симистора не изолирована, необходимо предпринять меры по электроизоляции анодов с помощью слюды или подобных общепринятых изолирующих прокладок. Миниатюрный трансформатор от зарубежного адаптера обеспечивает напряжение +9В для питания схемы управления. Поскольку такие трансформаторы оборудуются, как правило, термопредохранителем с самовосстановлением, который устанавливается сверху первичной обмотки, включать в схему какой-либо дополнительный электронный стабилизатор с защитой от к.з. показалось излишним.

1. Симисторный регулятор мощности, Дунаев К. «Радиомир» , 2002, №2, стр.21

dkg10 Опубликована: 27.08.2015 0 1
Вознаградить Я собрал 0 0

Регулятор мощности нагрузки

Симисторы и тиристоры используются во многих электросхемах, в быту и на производстве. Ниже описано, что из себя представляет регулятор мощности, каковы его разновидности и где они применяются. Также будет дана инструкция, как собрать стабилизатор напряжения своими руками.

Что такое регулятор мощности

Самые первые прототипы устройств, позволяющих уменьшать проводимую к нагрузке мощность, были разработаны с учетом закона Ома. На этом принципе и основано функционирование реостата. Его можно подключать последовательно и параллельно нагрузке. При изменении сопротивления реостата можно регулировать его мощность.

Что собой представляет регулятор мощности

При подключении реостата к нагрузке ток распределяется между ними. В зависимости от способа подключения можно контролировать разные параметры: при параллельном — разницу потенциалов, а при последовательном — напряжение и силу тока. Реостаты различаются в зависимости от использованного в их конструкции материала: металла, керамики, угля или жидкости.

Читайте так же:
Можно приварить чугун к металлу

При использовании реостата поглощенная им энергия никуда не исчезает, а преобразуется в тепло. При большом количестве энергии целесообразно использовать системы охлаждения, чтобы температура устройства не была слишком высокой. Отводят тепло обычно с помощью обдува или погружая резистор в масло.

Такие простейшие реостаты широко применяются, но есть один значимый недостаток — невозможность использовать его в мощных электрических цепях. Поэтому резисторы применяются только в бытовых целях (к примеру, такие есть в конструкции радио).

Обратите внимание! Обычный реостат можно сделать и самому, для этого понадобится только проволока из нихрома или константана. Ее необходимо намотать на оправку, при этом изменение проходящей мощности происходит за счет регулировки длины проволоки.

Все полупроводниковые устройства сделаны на переходах или слоях (n-p, p-n). Простой диод — 1 переход и 2 слоя. Биполярный транзистор — 2 перехода и 3 слоя (трехфазный). А при добавлении четвертого слоя как раз и образуется стабилизатор мощности — тиристор. При соединении 2 тиристоров встречно-параллельно получается симистор.

Как работает регулятор мощности в трансформаторе

В трансформаторе обычно используется симисторный регулятор мощности для индуктивной нагрузки. Он работает как электронный ключ, раскрываясь и запираясь, причем частота задается схемой управления. Ток по симистору проводится в 2 направлениях, поэтому его часто используют для сетей переменного тока.

Схема регулятора напряжения на симисторе для трансформатора

При подключении к трансформатору на один из электродов стабилизатора подается переменный ток, на управляющий электрод — отрицательное управляющее напряжение (с диодного моста). Когда порог включения повысится, симистор раскроется и пустится ток. В момент смены полярности на входе симистор закроется.

Важно! Вся последовательность действий повторяется неоднократно.

Разновидности регуляторов мощности

Для разных целей используются различные регуляторы мощности.

Тиристорный прибор управления

Конструкция устройства довольно простая. Обычно тиристоры применяются в маломощных приборах. Тиристорный терморегулятор состоит из биполярных транзисторов, самого тиристора, конденсатора и нескольких резисторов.

Тиристорный транзисторный регулятор

Транзисторы образуют импульсный сигнал, когда конденсаторное напряжение уравнивается с рабочим, они открываются. Электросигнал передается на вывод тиристора, после чего происходит разрядка конденсатора и запирание ключа. Вся последовательность действий повторяется циклически.

Обратите внимание! Величина задержки обратно пропорциональна мощности, которая поступает в нагрузку.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — подвид тиристора, в котором несколько больше переходов p-n, из-за чего его принцип работы несколько иной. Но часто симистор считают отдельным видом стабилизатора мощности. Конструкция представляет собой 2 тиристора, подключенных параллельно и имеющих общее управление.

К сведению! Отсюда и происходит название «симистор» — «симметричные тиристоры». Иногда он еще называется ТРИАК (TRIAC).

Схема 2 параллельно подключенных тиристоров (слева) и симистора (справа)

На схеме видно, что у симистора вместо анода и катода указаны обозначения Т1 и Т2. Все потому, что понятия «катод» и «анод» в данном случае не имеют смысла, так как электроток может выходить через оба вывода.

Симисторные универсальные регуляторы имеют ряд плюсов, в их числе небольшая цена, долгий срок службы и отсутствие подвижных контактов, которые могут быть источниками помех. Но есть и недостатки: подверженность помехам и шумам, отсутствие поддержки высоких частот переключения.

Важно! Их не применяют в мощных промышленных установках, вместо этого там используют тиристоры или IGBT транзисторы.

Фазовый способ трансформации

Фазовая трансформация происходит в так называемых диммерах. Используются такие приборы, к примеру, для изменения интенсивности освещения галогенных ламп или лампочек накаливания. Электросхема обычно воплощается на специальных микроконтроллерах, в которых используется своя интегрированная электросхема снижения напряжения. Благодаря своей конструкции диммеры могут плавно снижать мощность.

Читайте так же:
Что будет если зарядить обычные батарейки

Светодиодный диммер

Из минусов таких устройств высокая чувствительность к помехам, высокий коэффициент пульсаций и маленький коэффициент мощности сигнала на выходе. Чтобы стабилизировать диммер, используются сдвоенные тиристоры.

Как сделать регулятор мощности своими руками

Для сборки стабилизатора напряжения на симисторе для трансформатора понадобятся следующие компоненты:

  • сам симистор и электронные компоненты: динистор, потенциометр, диоды, конденсатор и сопротивления;
  • радиатор;
  • изолирующая теплопередающая прокладка;
  • пластиковый корпус;
  • печатная плата;
  • мультиметр;
  • паяльник.

Пошаговая инструкция, как собрать самодельный регулятор мощности:

  1. Сперва необходимо определить некоторые характеристики устройства, для которого нужен регулятор: входное напряжение, силу тока, сколько фаз (3 или 1), а также, есть ли необходимость в точной настройке мощности на выходе.
  2. Нужно определиться с типом прибора — цифровое или аналоговое. Можно смоделировать электрическую цепь посредством скачиваемых утилит, таких как CircuitMaker или Workbench, чтобы проверить, насколько выбранный тип будет подходить конкретной электросети. Также это можно сделать и онлайн.
  3. После можно приступить к расчетам тепловыделения с использованием формулы: спад напряжения в регуляторе помножить на силу тока. Оба параметра должны быть указаны в спецификациях симистора. Ориентируясь на полученную с помощью формулы мощность, нужно выбрать радиатор.
  4. Купить радиатор, электронные компоненты и печатную плату.
  5. Осуществить разводку дорожек контактов и приготовить места, куда нужно устанавливать электронные компоненты, симистор и радиатор.
  6. Закрепить при помощи паяльника все компоненты на печатной плате. В качестве альтернативы плате можно воспользоваться навесным монтажом с короткими проводами. Нужно внимательно следить за полярностью подключаемых компонентов: симистора и диодов.
  7. Взять мультиметр и проверить сопротивление получившейся схемы. Полученное значение не должно отличаться от теоретического.
  8. Скрепить симистор и радиатор, проложив между ними прокладку и заизолировав винт, которым они соединяются.
  9. Полученную микросхему нужно поместить в корпус из пластика.
  10. Поставить потенциометр на минимальное значение и попробовать включить. С помощью мультиметра замерить напряжение на выходе. Медленно поворачивать регулируемую ручку потенциометра, наблюдая за переменой напряжения.
  11. Если схема будет работать так, как было задумано, то можно подсоединять нагрузку. В ином случае нужно отрегулировать мощность по-другому.

Схемы регуляторов мощности напряжения

Схема работы симистора

В некоторых бытовых приборах, к примеру, используются тиристорные стабилизаторы напряжения — в паяльниках, электронагревателях и т. д.

Схема тиристорного регулятора напряжения в паяльнике

Для регулирования напряжения применяют и индукционные приборы.

Схема индукционного стабилизатора

Регуляторы мощности используются практически во всех бытовых электроприборах, а также на производстве. При желании такое устройство можно собрать и самому. Главное — найти подходящую схему из множества существующих и строго следовать инструкции.

Технический блог — металургия — альтернативная энергетика

трехфазный регулятор мощности тиристорный

Трехфазный регулятор мощности на тиристорах

power1

Данный трехфазный регулятор мощности был разработан для управления током нагревателя в вакуумной печи 150 КВт. Подойдет для регулирования мощности в любых трехфазных схемах с тиристорами от 10 до 2500А. Обновлено 03.2019.

  • Регулятор мощности тиристорный.
  • Фазо-импульсный регулятор
  • Применим для схем с тиристорами от 10А до 2500А.
  • Входной сигнал 0-10V
  • Диапазон регулировки мощности от 0 до 100%
  • Варианты подключения смотрите ниже

Схема трехфазного регулятора мощности и его принцип действия.

tca

Схема трехфазного регулятора мощности

Трехфазный регулятор мощности разработан на базе 3-х микросхем TCA (Siemens) 785. Данная микросхема вырабатывает управляющие импульсы открытия тиристоров и устроена таким образом, что при на входе — импульс управления подается в начале полуволны(тиристор полностью открыт) А при входном напряжении 10V управляющий импульс не подается(тиристор закрыт). Поэтому, для перехода на классическую схему управления — 0V на входе — минимальная мощность на выходе, 10V — максимальная, сделана соответствующая доработка. Импульсы выдаваемые микросхемой TCA 785 усилены и преобразованы.

Читайте так же:
Проводка для точечных светильников своими руками

В данном трехфазном регуляторе так же присутствует плата синхронизации с трехфазной питающей сетью, показана на схеме ниже.

Варианты подключения

Напрямую от питающей сети

Напрямую от трехфазной сети, без использования понижающего трансформатора данный регулятор можно применять для регулирования мощности как трехфазной нагрузки, так нагрузки постоянного тока. Коммутационная схема регулятора мощности в таких случаях выглядит так

Трехфазный регулятор мощности схема включения с трехфазной нагрузкой

С использованием понижающего или разделительного трансформатора. С потребителем постоянного тока

Трехфазный регулятор мощности схема включения во вторичку понижающего трансформатора

Если регулятор подключается во вторичку как показано на схеме выше. В таком случае вторичные обмотки трансформатора можно соединять как треугольником так и в звезду.

Внимание! При включении 3-х фазного регулятора в первичку трансформатора. Первичные обмотки соединять только звездой! С треугольником схема не работает.

Без понижающего трансформатора. С нагрузкой постоянного тока.

Трехфазный регулятор мощности схема включения с нагрузкой постоянного тока

Трехфазный регулятор мощности своими руками.

(данный раздел статьи будет дополняться по мере изготовления 3-фазного регулятора)

Что-же, давайте перейдем от теории к практике и соберем такой регулятор. Он будет использоваться для автоматического управления температурой в печи отжига отливок. В литейном цеху.

Условно трехфазный регулятор можно изобразить так:

условное модульное изображение трехфазный регулятор мощности

Модуль синхронизации — три трансформатора для синхронизации по 3-м фазам.

Плата регулятора — схема трехфазного регулятора представлена выше, печатная плата показана ниже)

Модуль согласования. Разные типы тиристоров требуют разных по форме импульсов открытия. В модуле согласования мы настраиваем ширину и амплитуду импульса в зависимости от выбранных тиристоров.

Делаем печатную плату

Регулятор мощности трехфазный печатная плата. fhworld.com.ua

так выглядит наша готовая плата регулятора

плата регулятор

Теперь собираем синхронизацию. В данном случае будет использован трехфазный тиристорно-диодный выпрямитель без понижающего трансформатора. Поэтому схему синхронизации подключаем так:

Схема платы согласования выглядит следующим образом:

Схема согласования

Показан только один канал. Нужно собрать таких три.

Все регулятор готов. Подключаем его к трехфазному выпрямителю, а на вход задания подаем сигнал 0-10В температурного контроллера. (или потенциометра, для ручного управления).

Подытожим. Если у вас есть трехфазная установка, печь, нагреватель, да что угодно, любой потребитель мощности с максимальным потребляемым током до 2500 А. Можете смело использовать такой трехфазный регулятор мощности. Подобрав при этом трансформатор в зависимости от потребляемой мощности вашей установки. Или подключить регулятор напрямую от питающей трехфазной сети без использования понижающего трансформатора. Данный трехфазный регулятор мощности испытан и отлично себя зарекомендовал на более чем 10-ти печах мощностью до 300 000 W (срок эксплуатации уже более 6 лет).

Купить такой 3-х фазный регулятор можно по ссылке.

Если вы хотите собрать трехфазный регулятор мощности своими руками, напишите в комментариях, дам необходимую информацию.

эндоскоп с aliexpress

Эндоскоп с Aliexpress. Обзор, примеры фото и видео.

on 23 августа, 2019 by admin

Эндоскоп представляет из себя шнур диаметром 5мм , на конце которого размещена видеокамера со светодиодной п�…

отопление на солнечных батареях

Как летнюю жару превратить в тепло зимой. Автономное отопление на солнечных батареях.

on 16 апреля, 2019 by admin

В этом материале постараемся теоретически решить задачу автономное отопление на солнечных батареях. Посчит�…

трехфазный регулятор мощности тиристорный

Трехфазный регулятор мощности на тиристорах

on 22 марта, 2019 by admin

Данный трехфазный регулятор мощности был разработан для управления током нагревателя в вакуумной печи 150…

экопруд биопруд садовый пруд биоплато

Садовый пруд на солнечных батареях. Биоплато, экопруд.

on 24 января, 2019 by admin

Чтобы очистить садовый пруд нужно организовать биоплато. Чем больше солнца тем больший объем воды солнечные …

Читайте так же:
Соединение проводов медь с алюминием варианты

зарядка 18650 от солнечной батареи

Можно ли заряжать литиевые аккумуляторы напрямую от солнечных батарей

on 27 сентября, 2018 by admin

Возможно ли использовать солнечную панель как зарядное для литиевых аккумуляторов li ion типа 18650. Мы решили…

Aiek M-5 телефон-кредитка. Обзор

on 31 июля, 2018 by admin

Aiek M5 из магазина AliExpress. Начну с главного. Телефончик действительно хорош, вызывает много положительных эмоци�…

Симисторный блок SR2025 регулятора мощности 20/25А

Регулятор на симисторе SR2025 PST с радиатором, для автоматики регулирования мощности РМ-2 – готовый силовой модуль для реализации его внешней части в задаче управления и стабилизации характеристик потребления тока нагрузкой номинальной мощностью от 100 до 4400 Вт (20 А). Модель SR2025 реализована на высококачественном радиаторе охлаждения Kinsten с высокой теплопроводностью и теплоотдачей, оригинальном симисторе — BTA41-600BRG STMicroelectronics, клеммной колодке Legrand. Максимальный транзитный ток — 25 А при t о.с. = 25°С.

Назначение и принцип работы

Силовой модуль SR2025 – предназначен для того, чтобы собрать цифровой регулятор на симисторе номиналом 2 – 4,5 кВт своими руками. Для управления регулированием и удержанием напряжения на выходе симистора, установленном на радиаторе, используется электронный регулятор мощности РМ-2 (посмотреть здесь), либо его аналоги РМ-2mini, РМ-2м, РМ-2Pro.

Управляющие сигналы от РМ-2 подаются на клемму № 4 SR2025 (вывод «G» BTA41), регулируя угол открытия симистора для подачи к нагрузке – на клеммы № 1 («0») и № 3 («Ф») – строго установленного пользователем в памяти прибора, среднеквадратического значения U-ния, независимо от его колебания на входе. Фактически симистор на радиаторе – модель SR2025 PST, это исполнительная силовая часть регулятора-стабилизатора мощности, без которой невозможна его работа, и рассчитанная на ток 20 – 25 А.

Технические характеристики модуля SR2025 PST

  • Радиатор охлаждения высокоэкструдированный – Kinsten 120х100х50 мм
  • Симистор оригинальный – STM BTA41-600BRG (40 А)
  • Клеммная колодка – Nybloc Legrand 6 кв.мм
  • Паста теплопроводная – кремнийорганическая НОМАКОН КПТД-3
  • Номинальный ток нагрузки на модуль – 20 А (25 А max)
  • Нумерация клемм – есть, 1 («0»), 2 («А1»), 3 («А2»), 4 («G»)
  • Крепление радиатора – есть, 4 отв. х Ф 4,0 мм

Схема подключения регулятора на симисторе SR2025 PST

Регулятор-стабилизатор мощности и напряжения РМ-2 подключается к симистору на радиаторе SR2025 проводом с сечением 1,0-1,5 кв. мм по схеме соотношения выводов, приведенных ниже в таблице. Внимание. Данная последовательность подключения актуальна только для стандартной модели РМ-2.

прибор РМ-2силовой блок SR2025
кл.1кл.3 («синий») «А2»
кл.2кл.4 («желтый») «G»
кл.3кл.1 («ноль»)
кл.4кл.2 («красный») «А1»

Для того чтобы собрать регулятор на симисторе своими руками, можно использовать готовый силовой симисторный модуль SR2025, подключив его с помощью проводов с необходимым сечением (управление 1-1,5 кв.мм, питание от сети 220В и к нагрузке не менее 2,5 кв.мм (6,0 max). Для защиты силового элемента от перегрузки необходимо использовать автомат токовой защиты соответствующего номинала 10 , 16, или 20А. При индуктивной или емкостной нагрузке – автомат меньшего значения или класса «В», вместо «С».

Таблица температурных показателей SR2025 PST

Согласно протоколам испытаний силовой части регулятор на симисторе SR2025 PST при температуре окружающей сред t о.с. равной +25°С и напряжении на выходе 220В АС, зафиксированы и приведены в таблице следующие показатели нагрева в зависимости от мощности нагрузки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector