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.
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.
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 R1 —P1 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.
(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%