4 iun. 2012

Variator de tensiune


In cartea Electronica ajuta scrisa de dl. I.C. Boghitoiu si aparuta la Editura Albatros in anul 1982, este articolul:



Lumina dupa dorinta



            Becul electric de la lustra sau de la o veioza lumineaza cu o intensitate ce depinde de puterea becului respectiv. Daca dorim o intensitate luminoasa mai mică sau mai mare solutia consta in inlocuirea becului. Exista insa şi o alta so­lutie, care consta in folosirea unui dispozitiv de reglaj elec­tronic ce permite stabilirea gradului de intensitate luminoasa dupa dorinţa, intensitate ce se menţine automat pana cind actionam intrerupatorul.                            

            Asemenea dispozitive folosesc ca element de reglare un tiristor si sunt caracterizate prin aceea cs energia consumats este proportionala cu intensitatea luminoasa ce a fost reglata. Merita sa fie retinuta aceasta proprietate a dispozitivului, deoarece in instalatiile vechi de micsorare a intensitatii lumi­noase a unui bec se foloseau reostate care preluau diferenaa de tensiune, respectiv consumau energie electrica care era pierduta in cele din urma sub forma de caldura.

            In dispozitivul de reglare a intensitatii luminoase a unui bec folosind un tiristor, acesta se plaseaza in serie cu circuitul de curent, dar modul sau de actionare este cu totul altul fata de schema cu rezistenta serie.
            In cele ce urmeaza se prezinta două scheme de reglaj al intensitatii, folosind tiristoare.
            Cea mai simpla schema ce poate fi folosita este data in figura.
           


Fig.1 Variator de tensiune 
 


            Schema functioneaza la tensiunea retelei de 220V, cu­plata la bornele a—b si poate alimenta un bec de 220 V, cu o putere de maxim 100W, conectat la bornele c—d. In serie cu circuitul principal de curent (i), se afla tiristorul Ty. Intensitatea luminoasa se regleaza din potenţiometrul P1. Schema functioneaza in modul urmator: La actionarea intre­rupatorului I, prin elementele schemei incep sa circule cu­rentii i1, i2, i3 .Cel mai mare este curentul i1 care strabate tiristorul Ty si bineinteles si becul L, curent care de fapt face ca becul sa se aprinda. Curentul i2 strabate circuitul format din D1, R1, P1 si C1 si are o valoare mai mica de 5mA. Datorita diodei D1, curentul i2 este pulsatoriu fiind format numai din semialternantele pozitive ale frecventei retelei, de 50Hz.
            In momentul aparitiei lui i2 in circuit, C2 se incarca pana la valoarea de varf a semialternantei. Cum tensiunea la bornele capacitorului in timpul incarcarii ramine in urma curen­tului de incarcare, rezulta ca in prima parte a semialter­nantei tensiunea la bornele k — g ale tiristorului este practic nula. Dupa terminarea incarcarii lui C2, tensiunea la bornele acestuia creste la o valoare Q/C1 si intre electrozii k-g se aplics o tensiune (de deschidere).
            Cum tiristorul se comporta atunci cand primeste tensiune de deschidere (deblocare) intocmai ca o dioda, rezulta ca pe timpul semiperioadei pozitive el va conduce din momentul deblocarii si pana la terminarea semialternantei pozitive res­pective, urmand ca ciclul sa se reia la urmatoarea semialternanta pozitiva.
            Unghiul de blocare (φ) depinde in cazul schemei de fata de valorile lui C1 şi ale sumei R1 + P1, respectiv de rezultanta vectoriala a tensiunilor ce intra in joc.
            Astfel pentru o valoare oarecare a lui C1 şi pentru P1 de valoare mica (cursorul sus), unghiul de blocare este apro­piat de 0°, iar cind P1 are valoare maxima (cursorul jos), valoarea unghiului este cuprinsa intre 90° si 180°. Altfel spus, cu cat P1 este mai mica cu atat C1 se va incarca mai repede pana la tensiunea de deblocare a tiristorului si invers, cu cat P1 este mai mare, timpul de incarcare a lui C1 este mai mare si tiristorul va fi deschis (adus in conductie) mai tarziu.
            La randul ei, zona de conductie a unei seraialternanae determina un curent mediu, care va actiona in cele din urma asupra filamentului becului; astfel pentru un unghi de des­chidere mic, zona de conductie dintr-o semialternanta este mare, curentul mediu care rezulta este, de asemenea, mare, iar becul va lumina puternic. Invers, cand unghiul este mare, curentul mediu este mic si becul va lumina slab. Cu cat C1 este mai mare, cu atat tiristorul va fi deschis mai târziu si invers.
            Pentru aceasta va fi necesar ca pentru valori mici ale lui C1 (de ex. 2 microfarazi), P1 va trebui sa fie de 50 kiloohmi, iar pentru C1 — 5 microfarazi va trebui ca P1 - 10 kilo­ohmi.
            Pe timpul functionarii, tensiunea la bornele capacitorului C1 nu depăşeşte 1V.
            Datorita faptului ca prin bec trec doar „fragmente" din semialternanţele pozitive, tensiunile la bornele acestuia nu vor atinge niciodată valoarea de 220V şi va fi cuprinsa intre 100... 120 V in functie de puterea becului folosit.
            Tiristorul  va  fi  de tipul  KY202K,  KY202M, 2N1848 sau echivalent avand o tensiune invers de 400V si admitand un curent de maximum 5A.  Dioda D1 va fi de tipul F-407, 1N4007,  etc. si va fi de 0,5W, iar C poate avea o valoare cuprinsă intre 2... 5 microfarazi / 25 V (electrolitic sau obisnuit).
            Axul potenţiometrului  P1 va fi prevazut cu un  buton din material izolator.
            Montajul poate fi realizat aaa fel incat sa incapa intr-o doza de intrerupator, solutie ce va permite ca odata cu aprinderea luminii să reglam si intensitatea dorita.
            In cazul folosirii unor becuri mai puternice se recomanda ca tiristorul să fie montat pe o tabla de aluminiu ce va juca rolul radiatorului de racire. In cazul folosirii montajului pen­tru o veioza, acesta va trebui sa fie introdus in carcasa ce formeaza baza lampii.
            Desi este greu de observat, un bec alimentat cu pulsuri de curent de 50Hz, asa cum se intampla in cazul schemei pre­zentate, la o foarte atenta privire prezinta totuşi o palpaire constanta. Pentru alimentarea becului cu ambele semialternanae ale sinusoidei, beneficiind la acelaai timp de posibilitatea reglarii intensitatii luminoase dupa dorinta, se poate folosi schema data din figura urmatoare. De data aceasta, in circuit apare o punte redresoare formata din diodele D1—D4 care vor fi de tipul 6SI10, F407, 1N4007, functie de puterea becu­lui folosit.

Fig. 2 Variator de tensiune 
 

            Tensiunea alternativa se aplica la diagonala A -B, iar tiristorul Ty in diagonala C—D. Daca tiristorul Ty este blo­cat, prin circuit nu va trece nici un curent. In momentul des­chiderii tiristorului, prin circuitul becului L vor circula ambele semialternante, insa fragmentate, functie de unghiul de deschidere. Prin tiristor va circula un curent redresat (pulsatoriu) format numai din semialternanţe pozitive, de asemenea fragmentate.
            Valoarea medie a curentului este aceeasi pentru ambele cazuri. Becul L poate fi conectat tot asa de bine si intre punctele (scurtcircuitate în schema) e — f, cu conditia ca cir­cuitul sa fie închis prin unirea punctelor c —d.
            Tensiunea de deschidere a tiristorului se obtine la fel ca si în cazul schemei de mai sus. Tiristorul folosit va fi acelasi tip ca si in cazul schemei descrise mai inainte. In locul becului L poate fi introdus un motor electric sau un alt con­sumator (rezistenţe de incalzire, redresor, etc). Functie de consumatorul existent se va folosi alimentarea prin punctele c—d sau  prin punctele e—f.
            Spre exemplificare, pentru un motor electric de curent alternativ (motor cu rotorul in scurtcircuit) se vor folosi bornele c—d, in timp ce pentru un motor de curent,continuu (cu carbuni colectori) se vor folosi bornele c —f.
            In cazul folosirii unor consumatori mai mari se vor folosi diode si tiristori capabili sa  asigure curentul  necesar.
            De asemenea, va trebui modificata si valoarea grupului R1P1 in sensul obtinerii Curentului de poarta
(g) indicat in catalog pentru tiristorul folosit. Pentru racirea elementelor semiconductoare in situatia unor consumatori de putere mare vor fi prevazute radiatoare de racire, confectionate din tabla de aluminiu, avind o grosime de circa 0,5 mm. Tensiunea obtinuta la bornele c-d sau e—f poate fi reglata intre 0... 215 V.

Fig.3 Variator de tensiune
Becul se aprinde la 0 la 100%


Niciun comentariu:

Trimiteţi un comentariu