Как охладить регулятор напряжения

Как сделать регулятор мощности для тэна 3 квт своими руками

Отправим материал на почту

Недавно «по производственной необходимости», искал схему самодельного регулятора мощности, и делал само устройство. Результатом остался вполне доволен, и дальше расскажу о том, как своими руками сделать регулятор мощности.

Немного про симисторный регулятор мощности способы его применения

Симисторные регуляторы мощности, которые теперь следует называть диммеры, наш заполонили радиорынок.

Сегодня подобные устройства можно встретить даже в отделах по продаже дистилляторов, ведь диммеры иногда используют для регулировки температуры нагрева материала в перегонных аппаратах.

Также эти регуляторы мощности используются в электронагревателях водяных баков, инкубаторах, вулканизаторах для заклеивания автомобильных камер, в инструментах – паяльниках для плавной регулировки нагрева, в дрелях и болгарках для контролирования скорости вращения, в простых лампах накаливания для регулировки яркости и даже в самогонных аппаратах.

Если вкратце, то способов применения у регуляторов мощности огромное количество, диммеры весьма полезны в хозяйственной и технической деятельностях и являются необходимыми устройствами для каждой мастерской.

От чего зависит его мощность

Дальше будет про нюансы, коих всего три, и от которых может зависеть мощность диммера как заводского, так и самодельного.

Первый нюанс – запас мощности симистора.

Он должен быть около 30% для качественной работы, при этом разница в их цене будет незначительной.

Для примера можно взять стандартную ситуацию – вы заказываете симистор у продавца, он же в свою очередь будет утверждать, что его мощность достигает 4 кВт.

При этом он будет использовать различные уловки, например, сфотографирует близко для обмана зрения и теплоотвод будет казаться больше, чем он есть на самом деле.

Конечно, если включить такой диммер на полминуты, то он может и выдержит.

Однако обычно к нему подключают лампы накаливания или ТЭН, которые работают часами при такой мощности.

Такие регуляторы не выдержат, они даже на 3кВт будут максимально греться, а после просто перегорят.

Вы должны понимать, что такое 40 кВт, а также то, что регулятору придётся пропускать через себя 18 ампер и то, какое сечение должно быть у проводов для того, чтобы пропускать такой ток.

Второй нюанс был немного задет в прошлом абзаце, но всё же – сечение проводов и дороже печатной платы.

Чем сечение проводов и дорожек шире и толще – тем лучше, при этом чем сами эти дорожки и провода короче – тем также лучше.

При их пайке обязательно нужно их лудить оловом или паять вдоль дорожек медную жилку.

Дополнительно, если вы работаете с устройством на 3 000 Вт или более, то лучше отказаться от различных клемм для зажима и всяких разъёмов.

Ведь эти места становятся уязвимыми зонами – если контакт немного ослабнет, то происходит их нагревание, а после обгорание проводов, что, естественно, нежелательно.

Третий нюанс в теплоотводе.

Если теплоотвод для вашего собственноручно изготовленного диммера недостаточно большой площади, то через долговременное использование всё устройство будет крайне сильно греться (температура может доходить 90 градусов цельсия и выше), это будет настоящая печь.

Поэтому советую использовать в качестве теплоотвода радиатор от компьютера с кулером.

Подобные замены теплоотводу, даже небольшие, покажут хороший результат при долговременной работе на мощности 4 000 Вт, в то время как китайские радиаторы в теплоотводах позволят не выйти из строя устройству в ближайшие минуты после запуска на такой мощности.

Дополнительно немного расскажу о стеклянных предохранителях.

Коротко о главном! Не советую.

Вывел как-то держатель предохранителя с колпачком на заднюю панель, предохранитель поставил на 15 ампер, нагрузка была около 3 кВт.

В результате весь узел так сильно грелся, что рукой не прикоснуться.

Поэтому лучше ставить вместо стеклянных предохранителей автоматические выключатели (если нагрузка 3 000 Вт, то выключатель на 16 ампер).

Схема регулятора мощности

Основным элементом регулировки является симистор BTA06-600, который же и триак.

Вы же можете его заменить на почти любой симистор из серии BTA, к примеру BTA12-60, BTA24-600 и другие.

При этом можно не проводить пересчёт номиналов элементов.

Покупая симистор, учитывайте то, что первые цифры – максимальный ток, который он пропускает в открытом состоянии.

Вторая же группа цифр – максимальное обратное напряжение данного симистора.

Вот, например, возьмём триак BTA06-600 – получается, что его ток 6 ампер, а напряжение 600 В.

Его хватит для регулировки устройства, нагрузка которого будет мощностью 800 Вт.

Также советую брать запас по току при выборе симистора – изменения в цене будут незначительны, однако надёжность конструкции повыситься.

Мощность резистора R1 должна быть 0,25 Вт для того, чтобы даже при использовании регулятора на 3000 Вт резистор будет холодным.

К переменному резистору нет особых требований, так что можете брать любой, что вам приглянулся.

Конденсатор C1 же должен быть пленочным и с напряжением 400 В.

Предохранитель следует выбрать в зависимости от тока нагрузки.

Светодиод можно не устанавливать в схему, но тогда вместо диода VD1 придётся установить перемычку.

Предохранитель F1 можно установить на отдельной колодке или же на самом проводе, при этом выведя колпачок его корпуса на заднюю панель устройства.

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.

Меры безопасности

Весь процесс сборки самодельного регулятора мощности должен происходить строго по схеме и инструкции при соблюдении правил безопасности.

Диммер работает при высоком напряжении в 220 вольт, в целях безопасности не касайтесь устройства инструментом, а тем более голыми руками.

Однако знайте, что от фланца и, соответственно, симистор током не бьёт – проверено на личном опыте.

Работоспособность диммера следует проверять на лампах накаливания мощностью от 60 до 80 Вт.

Подключать энергосберегающие, светодиодные или другие лампы, в которых включены пусковые устройства и импульсные преобразователи не рекомендуется.

Немного про охлаждение

Для охлаждения необходим, как ни странно, радиатор охлаждения.

Его следует при крепить к фланцу регулирующего элемента, при этом нанести между ними слой теплопроводной пасты.

Подобрать площадь поверхности радиатора необходимо путём проб и ошибок.

По опыту должен сказать, что если ваш самодельный диммер будет установлен на паяльник, лампу накаливания или другой предмет мощностью до 80 Вт, то можно будет обойтись без радиатора.

Если же регулятор будет использоваться в устройстве мощность регулируемой нагрузки которого достигает 1000 Вт, то потребуется радиатор с площадью 200 сантиметров квадратных, такой радиатор при длительной работе (5 часов) у меня нагревался до 90 градусов цельсия.

Ну и для длительных работ с нагрузкой мощностью 3 кВт я брал такой же радиатор, при этом установил дополнительно вентилятор-кулер из компьютера для охлаждения процессора, питание которому обеспечивалось от миниатюрного выпрямителя. При этом всём температура радиатора была комнатной.

Рекомендую следующее видео, в котором автор самостоятельно изготавливает регулятор мощности своими руками:

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.

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

Источник

1. Регулятор ТЭН для Самогонного Аппарата Собираю Сам. Что я заказал на AliExpress.

Наконец-то я выделил время, чтобы собрать идеальный регулятор ТЭН для самогонного аппарата. Я довольно часто использую ТЭН и всегда мечтал сделать регулятор и регулировку под свои требования. Сначала хотел доработать магазинный регулятор, но, посмотрев цены на регуляторы в магазинах, их возможности, решил собрать его сам, не только из-за того, что по цене выйдет в несколько раз дешевле магазинного, но получится удобнее, информационнее и что немаловажно — безопаснее.

Какие требования я предъявляю для регуляторов ТЭН для самогонного аппарата:

• стоимость прибора должна быть в разумных пределах;
• все элементы должны быть качественные, чтобы прослужить много лет;
• при включении прибора должна быть индикация включения;
• мощность должна лежать в пределах мощности, которую выдержит квартирная розетка;
• должна быть защита от короткого замыкания прибора и перегрузки;
• должна быть возможность быстрого выключения прибора;
• регулировка должна быть максимально плавной (без шага);
• мощность в каждый момент времени должна быть видна визуально, а не приблизительно;
• регулятор должен иметь запас по мощности, работать не на пиковых мощностях;
• ТЭН должен отключаться от прибора, чтобы не нести всё устройство с собой, например для слива барды;
• прибор должен выглядеть как законченное промышленное устройство.

Я не понимаю о чем думают продавцы регуляторов ТЭН в магазинах для самогонщиков. Складывается такое впечатление, что они сами никогда им не пользовались и даже не представляют как это устройство должно использоваться. Я не буду показывать вам картинок и называть какие фирмы их продают, вы их найдете и сами. В основном они просто продают китайские регуляторы с заниженной мощностью, подняв цену минимум в два раза. Кстати, розетки на китайских регуляторах даже на 10 кВт, рассчитаны на максимальный ток 10А, что равняется в пике на 2,2 кВт., ни о какой защите на них речи не идет. Обычно без плавной регулировки мощности.

Источник

Особенности регуляторов мощности SCR

Сегодня, более чем когда-либо, инженеры проектируют системы электрического технологического нагрева с использованием регуляторов мощности SCR. Использование регулятора мощности SCR имеет множество преимуществ: более точное управление процессом нагрева, увеличенный срок службы нагревателя, улучшенное качество продукции при более высоких скоростях производства и снижение затрат на обслуживание.

Регулятор мощности SCR — это устройство, являющееся примером правильно спроектированного управления мощностью, имеет в конструкции радиатор охлаждения, защиту от скачков напряжения варистора и предохранитель.

Если вы принимаете решения в своей компании, вы должны выбирать из множества типов компонентов, используемых во всем технологическом процессе. Возьмем, к примеру, контроль мощности. Вы можете спросить: «Зачем использовать кремниевый выпрямитель (SCR), регулирующий мощность?» Давайте ответим на данный вопрос.

В отличие от механического реле или контактора, регулятор мощности SCR не имеет механических частей, которые могут изнашиваться. Регулятор мощности SCR не будет подвергаться дуге или загрязнению контактов. А механическое реле необходимо будет заменить через определенное количество циклов. Из-за медленного (минимум 30 секунд) времени цикла, присущего механическим реле, управление напряжением с их помощью будет некачественным, в сравнении с SCR.

Ртутные реле смещения могут работать быстрее, чем механические реле. Однако при перегреве из-за слишком быстрой смены циклов или перегрузки ртутное реле взорвется. Это приводит к проблеме с опасными материалами. Из-за более строгих правительственных нормативов транспортировка и утилизация ртутных реле также становятся все труднее.

Твердотельные реле — популярная альтернатива механическому управлению мощностью. Общие для всех твердотельных устройств твердотельные реле рассеивают тепло, которое необходимо отвести, и они способны рассеивать больше тепла, чем тиристоры. Но твердотельные реле обычно не поставляются с наконечниками, которые обеспечивают надежное электрическое соединение для более высоких уровней мощности. Кроме того, они не всегда продаются с радиаторами, защитой по напряжению или предохранителями, необходимыми для защиты и безопасной работы реле.

Дальнейшие проблемы могут возникнуть из-за характеристик твердотельного реле. Почти все твердотельные реле рассчитаны на максимальную мощность при 25 о С. В реальных условиях эксплуатации, где внутренние температуры электротехнических шкафов достигают более чем 40 ò С, твердотельное реле может потерпеть неудачу , если используется на полную мощность. У большинства производителей есть таблица снижения номинальных характеристик своей продукции, чтобы компенсировать это несоответствие. К сожалению, при выборе твердотельного реле многие пользователи полагаются только на максимальный рейтинг. Обязательно ознакомьтесь с данными производителя, прежде чем выбирать, какое твердотельное реле лучше всего подойдет для вашего процесса.

Минимальное номинальное напряжение SCR

Таблица 1: Минимальное номинальное напряжение SCR. Минимальное номинальное напряжение для SCR определяется уровнем напряжения питания, на котором он будет использоваться.

Продление срока службы вашего регулятора мощности

Три вещи разрушат все твердотельные регуляторы мощности:

• Перегрев.
• Короткие замыкания.
• Скачки напряжения.

Вот как уберечь их от выхода из строя на вашей производственной линии.

Перегрев

Почти все полупроводники будут разрушены при температуре внутреннего перехода 125 o C. Все твердотельные силовые устройства, такие как тиристоры, симисторы и твердотельные реле, рассеивают тепло. Падение напряжения на силовом устройстве приводит к выделению тепла. Это падение может составлять от 1 до 2 В в зависимости от устройства. Чем больше ток (в амперах) проходит через устройство, тем большую мощность устройство будет рассеивать в виде тепла. Это тепло необходимо убрать, иначе устройство выйдет из строя.

Самый простой и распространенный способ отвода тепла — использование радиатора. Если используется радиатор подходящего размера, SCR может работать на полную мощность при температуре окружающей среды 50 o C. Чем выше выходная сила тока, тем больше тепла рассеивается. Многие производители используют вентиляторы для отвода избыточного тепла от высокопроизводительных регуляторов мощности SCR. В некоторых регуляторах мощности SCR со сверхвысокой выходной мощностью (более 1000 А) используются радиаторы с водяным охлаждением.

Одна из проблем с некоторыми SCR или твердотельными реле — это упаковка. Чтобы уменьшить размер радиатора, производители делают его с площадью ребер недостаточной для отвода избыточного тепла. Радиаторы, устанавливаемые на DIN-рейку, позволяют сэкономить место на панели и время установки. Однако, когда многие элементы управления установлены рядом друг с другом на DIN-рейке, удельная мощность внутри корпуса увеличивается. В то же время поток воздуха к радиаторам уменьшается или полностью блокируется. Если вы используете такое расположение, убедитесь, что производитель не потребовал, чтобы радиатор на DIN-рейке охлаждался вентилятором или устанавливался с ребрами радиатора снаружи шкафа. Кроме того, проверьте кривую снижения характеристик устройства на том уровне мощности, который он будет использовать.

Даже при низкой мощности, такой как 25 А, каждая управляемая ножка твердотельного реле будет рассеивать около 50 Вт рассеиваемого тепла. Если у вас есть 20 регуляторов мощности твердотельных реле на DIN-рейке в небольшом корпусе, вам придется избавиться от 1000 Вт тепла! При установке элементов управления питанием следует использовать в два раза большую площадь, занимаемую устройством. Например, если регулятор мощности SCR имеет площадь основания 12 x 12 дюймов, используйте для установки область 24 x 24 дюйма.

Чтобы определить тепло, выделяемое контроллером SCR, используйте следующую формулу: для каждой контролируемой ветви (C) умножьте силу тока нагрузки (I) на 1,5.

C x I x 1,5 = рассеиваемая мощность (Вт)

Пластиковые корпуса действуют как теплоизоляторы. Скорее всего, вы повредите регулятор мощности SCR, если установите его внутри пластикового корпуса. Установка радиатора в сквозное отверстие с ребрами радиатора на внешней стороне корпуса — единственный надежный способ использования пластикового корпуса.

Для создания безопасного расположения элементов, позволяющего поддерживать работу регуляторов мощности SCR в течение многих лет, нужно придерживаться следующих рекомендаций. Все тиристоры должны иметь предохранители и металлооксидную варисторную защиту по напряжению. Радиаторы должны быть расположены на безопасном расстоянии друг от друга для эффективного охлаждения. На дверце шкафа автоматики должен быть установлен вентилятор и вентиляционные отверстия в верхней части корпуса для обеспечения достаточного охлаждения для всех компонентов.

Защита от короткого замыкания и предохранители

Все полупроводники могут быть повреждены коротким замыканием. Один из простейших способов защитить регулятор мощности SCR — это предохранитель. SCR — это прочные и надежные устройства. Однако для обеспечения максимальной производительности и срока службы необходимо использовать полупроводниковые, субцикловые и токоограничивающие предохранители. Почти все производители регуляторов мощности SCR имеют эти предохранители на своих регуляторах. Токоограничивающие предохранители надежны и легко заменяются. Предохранитель этого типа сработает в течение 2 мс. Эти предохранители также ограничивают ток при отключении.

В случае короткого замыкания нагревателя проще всего заменить предохранитель. Перед установкой нового предохранителя обязательно удалите закороченный нагреватель или проводку. Не использовать полупроводниковый предохранитель — это глупо и безответственно. Без защиты плавким предохранителем SCR может быть поврежден, когда в этом нет необходимости.

Регуляторы напряжения, представленные в нашем интернет-магазине, имеют встроенные предохранители, которые позволят безопасно использовать их в нагревательных системах. Только будьте внимательны при выборе требуемой мощности, а лучше обратитесь к специалистам Элемаг за консультацией.

Помните, что 99,9% отказов предохранителей происходят из-за короткого замыкания нагревателей, слабых соединений, неправильного (слишком большого) согласования нагрузки или неправильного подключения регулятора мощности SCR. При высоких скачках нагрузки (вольфрамовые лампы, коротковолновые галогенные нагреватели) использование чего-либо, кроме плавного пуска, управления тиристором по углу сдвига по фазе, приведет к перегоранию предохранителей. Никогда не включайте холодный пусковой блок нагревателя после того, как был активирован плавный пуск.

Убедитесь, что размер регулятора мощности SCR соответствует нагрузке вашего нагревателя. Помните, что у нагревателей и линий электропередач есть допуски. В целях безопасности используйте регулятор мощности SCR с номиналом от 1 до 10 процентов от максимального потенциала нагрузки нагревателя.

Скачки напряжения

Скачки перенапряжения затронут почти все электронные устройства. Переходные скачки напряжения могут привести к пропуску зажигания в SCR или даже к необратимому повреждению SCR.

Самым простым в использовании защитным устройством является металлооксидный варистор (MOV). Варистор подключен к тиристору. При использовании варистора с номинальным напряжением выше, чем линейное напряжение, но ниже, чем пиковое напряжение SCR, металлооксидный варистор становится эффективной защитой от скачков напряжения. Если скачок переходного напряжения превышает номинальное напряжение варистора, варистор блокирует этот скачок. Если импульс достаточно мощный, металлооксидный варистор взорвется, защищая тиристор.

Использование платы подавления DV / DT — это следующий шаг в защите от шума линии электропередач и скачков напряжения. Благодаря сети силовых резисторов, высоковольтных конденсаторов и металлооксидных варисторов, SCR имеет лучшую защиту от линейных помех и скачков напряжения. Эта сеть помогает устранить повреждение SCR, а также пропуски зажигания SCR.

Постоянное перенапряжение разрушит SCR. Убедитесь, что тиристоры, используемые в регуляторе мощности, рассчитаны на достаточно высокое напряжение, чтобы выдерживать пики промышленного напряжения. Чем выше пиковое напряжение SCR, тем безопаснее он.

Выбор SCR

Фазо-угловые регуляторы пропорционально включают процентную долю каждого полупериода линии электропередачи. Это обеспечивает плавное, бесступенчатое приложение мощности к нагревателям. Самый точный метод управления, фазовый обжиг, также может увеличить срок службы нагревателя до семи раз, в зависимости от типа нагревателя. Кроме того, поджиг по фазе позволяет использовать такие опции, как плавный пуск, ограничение напряжения и тока. Эти параметры недоступны с другими средствами управления.

Элементы управления переключением при нулевом напряжении пропорционально включают и выключают каждый полный цикл линии питания. Изменяя количество циклов линии питания переменного тока, SCR обеспечивает питание нагревателей. Благодаря переменной временной развертке достигается оптимальное количество циклов включения и выключения. Этот метод создает меньше линейных шумов радиочастотных помех (RFI), чем тиристоры с фазо-угловым возбуждением.

Регуляторы включения / выключения работают так же, как механические или ртутные реле, но с тем преимуществом, что они намного сокращают время цикла.

Выполнив несколько простых шагов, регулятор мощности SCR может обеспечить превосходную производительность при минимальных затратах на обслуживание в течение многих лет.

Источник