У побуті часто виявляється дуже корисним пристрій, що дозволяє регулювати яскравість освітлення, потужність нагрівального елемента, швидкість обертання двигуна і т.д. Для того щоб допомогти розібратися в принципі роботи простих регуляторів потужності на симистора, самому підібрати елементи схеми управління з наявних під рукою, пропонується ця стаття.

Основна схема простого регулятора потужності на симистора, що містить мінімальну кількість елементів, наведена на мал.1. Як симистора (інші найменування: Тріак, симетричний або двонаправлений тиристор) можуть бути використані КУ208Г, ТС106-10-4, ТЗ 112-10-4 і їм подібні. Регулятор дозволяє регулювати потужність у навантаженні (освітлювальні і нагрівальні прилади, колекторні і асинхронні двигуни) шляхом зміни часу відкритого стану симистора (ріc.2). Коли симистор закритий, відбувається заряд конденсатора С1 через навантаження і резистори R1 і R2. Швидкість заряду регулюється резистором R2, резистор R1 (типове значення – 2 кОм) обмежує максимальну величину струму заряду.

При досягненні на конденсаторі порогового значення напруги Uп відбувається спрацьовування ключа, він стає провідним, конденсатор С1 швидко розряджається на УЕ (керуючий електрод), переводячи симистор із закритого стану у відкрите, при якому відкритий симистор шунтирует ланцюг R1, R2, С1 напругою Uот = 2 … 3 В. У момент переходу мережевої напруги через нуль відбувається замикання симистора, потім – Знову заряд конденсатора C1, але вже негативною напругою.

Конденсатор С1 вибирають звичайно номіналом 0,1 … 1,0 мкФ типу БМ, МБІ, К73 і їм подібних на напругу не нижче 1,5 … 2 Uп. Резистор R2 підбирають відповідно номіналом 1,0 … 0,1 МОм для забезпечення потрібного діапазону зміни середньої напруги в навантаженні.

Симистор включається позитивним імпульсом струму на УЕ при позитивному напрузі на висновку 2 (умовному аноді) і негативним імпульсом струму на УЕ при негативному напрузі на висновку 2 щодо виведення 1 (умовного катода). Таким чином, ключовий елемент для регулятоpa (рис.1) повинен бути двонаправленим.

Простіше за все в якості ключового елемента застосувати дияк (двонаправлений діністор), як показано на рис.3. Зважаючи на його дефіцитності можна використовувати зустрічно-паралельне включення односпрямованих діністоров типу КН102 (рис.4, 5). Для більш широкого діапазону регулювання в області малих напруг на навантаженні бажано застосування діністоров КНР102А з пороговим напругою 20 В, при цьому можна вибрати С1 = 0,1 мкФ, R2 = 470 кОм.

Динистор можна також включити в діагональ діодного містка (рис.6). У якості діодів можна використовувати будь-які малопотужні діоди з зворотною напругою не нижче 1,5 … 2 Uп, наприклад КД521, КД522, КД510 або місток КД906.

У деяких використовуваних в побуті електроміксера раніше через відсутність диаком як ключ застосовувався транзисторних-стабілітрони аналог динистора в діагоналі діодного містка (аналогічно рис.7). Граничне напруга ключа визначається стабілітроном, як транзисторів можуть бути використані будь-які малопотужні транзистори. Напруга порогового елемента в схемі на рис.7 – 10 В, при цьому можна вибрати R2 = 330 кОм, C1 = 0,47 мкФ. Резистор 51 Ом обмежує струм розряду конденсатора C1.

Іноді як ключового елемента використовують транзистор, що працює в лавинному режимі (рис.8) при цьому можна вибрати R2 = 150 кОм, С1 = 0,25 мкФ.

Можна також включити два окремих ключових елемента для позитивного і негативного напівперіодів напруги мережі з двонаправленим стабілітроном (рис.9), при цьому можна вибрати R2 = 200 кОм, С1 = 0,68 мкФ.

При роботі схеми рис.1 (з мінімальною кількістю елементів) можна помітити, що включення навантаження (точніше, симистора) відбувається стрибкоподібно при напрузі на навантаженні 70 … 100 В, а виключити навантаження можна при напрузі на ній 20 … 30 В. Якщо при регулюванні потужності в навантаженні необхідно плавне включення, тоді слід в схему рис.1 додати діод-резистивную ланцюжок R5, V2, V3 (рис. 10). В якості діодів використовуються малопотужні діоди з зворотною напругою не нижче 300 В (КД102А, Д226Б, КД105 та ін.)

При роботі з індуктивним навантаженням паралельно симистора необхідно включити ланцюжок R4C4 для обмеження швидкості наростання анодної напруги.

Не можна забувати про те, що симісторний регулятор є джерелом радіоперешкод в діапазоні ДВ, СВ і частково KB (приблизно до 10 МГц). Тому регулятор необхідно експлуатувати з фільтром радіоперешкод, особливо в пристроях, що працюють тривалий час.

Фільтр радіоперешкод L1C2, наведений на рис.10, застосовується у регуляторах, які працюють з активним навантаженням (освітлювальної та нагрівальної). У випадку індуктивного навантаження саму навантаження включають замість дроселя L1. Необхідно відзначити, що елементи фільтра L1C2 утворюють коливальний контур, тому при малому навантаженні (потужність менше 100 Вт) можлива робота регулятора з паразитної генерацією, і для погіршення добротності контуру L1C2 при малому навантаженні введені елементи демпфування R3C3. Як дросель L1 використовується котушка з 100 витків дроту, намотаного на феритовий стрижень діаметром 6 … 9 мм і довжиною 50 мм. Діаметр дроту 0,41 відповідає максимальній потужності навантаження приблизно 250 Вт.

Запобіжник F1 на номінальний струм навантаження захищає симистор від "сюрпризів" короткого замикання в навантаженні.

При налагодження регулятора потужності необхідно пам'ятати, що всі елементи пристрою знаходяться під напругою мережі, тому доторкатися до будь-яких частин схеми, поки вона підключена до мережі змінного струму, забороняється.

Джерело: Д. Пухаєв, журнал "Радіоаматор".