Regulátor napětí - Voltage controller - Wikipedia

Tyristorový stmívač založený na regulátoru napětí
Elektrické schéma pro typický stmívač světla na bázi SCR

A regulátor napětí, nazývané také Regulátor střídavého napětí nebo AC regulátor je elektronický modul založený na obou tyristory, TRIAC, SCR nebo IGBT, který převádí pevné napětí, pevnou frekvenci střídavý proud (AC) elektrický vstupní zdroj pro získání proměnné Napětí na výstupu dodáván odporovému zatížení. Tento různorodý napěťový výstup se používá pro stmívání pouliční osvětlení, měnící se teploty topení v domácnostech nebo průmyslu, regulace rychlosti fanoušci a navíjecí stroje a mnoho dalších aplikací podobným způsobem jako autotransformátor.[1][2] Moduly regulátoru napětí spadají do kompetence výkonové elektroniky. Protože jsou nenáročné na údržbu a velmi efektivní, regulátory napětí do značné míry nahradily takové moduly jako magnetické zesilovače a saturovatelné reaktory v průmyslovém použití.[2]

Provozní režimy

Regulátory napětí fungují dvěma různými způsoby; buď „řízením zapínání a vypínání“ nebo „řízením fází“.[3][4][5]

Ovládání zapnutí a vypnutí

V řadiči zapnutí a vypnutí se tyristory používají k zapnutí obvodů na několik cyklů napětí a vypnutí určitých cyklů, čímž se mění celkový RMS hodnota napětí na výstupu a působí jako vysokorychlostní střídavý spínač. Rychlé přepínání vede k artefaktům vysokofrekvenčního zkreslení, které mohou způsobit zvýšení teploty a mohou vést k rušení v blízké elektronice.[2][4] Takové konstrukce nejsou praktické, s výjimkou aplikací s nízkou spotřebou energie.[6]

Příklad řízení fázového úhlu. Modrá představuje skutečné napájecí napětí 120 V a červená představuje zapnutí a vypnutí tyristoru, aby se dosáhlo řízeného napětí 60 V, dosaženého přerušením napájení v určitých úhlech a zapnutím ve fázovém úhlu.

Řízení fázového úhlu

Při řízení fázového úhlu se tyristory používají ke snížení napěťového cyklu na polovinu během vstupu. Ovládáním fázového úhlu nebo spouštěcího úhlu lze měnit výstupní RMS napětí zátěže. Tyristor je zapnutý pro každý půlcyklus a vypnutý pro každý zbývající poloviční cyklus. Fázový úhel je poloha, ve které je tyristor zapnutý. TRIAC se často používají místo tyristorů k provádění stejné funkce pro lepší účinnost.[7] Pokud je zátěž kombinací odporu a indukčnosti, proudový cyklus zaostává za napěťovým cyklem a snižuje celkový výkon.[6]

Typy regulátorů napětí

V zásadě existují dva typy regulátorů napětí: jednofázové regulátory napětí, které řídí napětí 230 rms, napájení 50–60 Hz, a třífázové regulátory napětí, které řídí napětí 400 rms, napájení 50–60 Hz (v závislosti na země).[8]

Omezení použití

Regulátory napětí se používají pouze za určitých podmínek:[9]

Navíječ používaný při stavbě a transformátor.
  1. Musí existovat a zatížení aby fungoval regulátor napětí: Protože regulátory napětí používají pro různé napětí tyristory, potřebují na konci nějaký druh odporové zátěže, aby fungovaly.
  2. Celkový výkon je snížen jakoukoli indukční složkou odporové zátěže.[6]
  3. Zatížení se musí zvyšovat točivý moment v přírodě: Regulátory napětí mohou měnit otáčky motoru změnou vstupního napětí, ale motor musí mít rostoucí zátěž točivého momentu (např. průmyslové ventilátory, navíjecí stroje ). Regulátory napětí nejsou vhodné pro aplikaci s konstantním momentem. Příkladem zvyšující se aplikace točivého momentu by mohl být stroj na navíjení drátu: počáteční zatížení je téměř nulové, protože na začátku není navinut drát, s postupem času se navinutí drátu zvyšuje, čímž se zvyšuje točivý moment (síla potřebná k otáčení vinutí) proporcionálně. Regulátor napětí by zde byl vhodný pro zvýšení nebo snížení rychlosti navíjecího stroje.[7]
  4. Počáteční točivý moment musí být nízký: Motor připojený k napěťovému regulátoru se obvykle nikdy nespustí s vysokým rozběhovým momentem (nebo s naloženým startem); dodávka nízkého napětí do motoru s vysokým zatížením může motor zahřát a spálit jeho vinutí (např. pokus o nastartování motoru připojeného k drtiči kamenů naplněnému kameny).[7]

Aplikace

Příklad regulátoru napětí s chladičem připojeným vlevo. Minimální a maximální nastavení vpředu
  • Obvody stmívání světla pro pouliční osvětlení
  • Průmyslové a domácí vytápění
  • Indukční ohřev
  • transformátor klepněte na změnu
  • Regulace otáček motorů (proměnný točivý moment)
  • řízení rychlosti navíjecích strojů, ventilátorů
  • Ovládání střídavým magnetem [10]

Viz také

Reference

  1. ^ Andrzej M. Trzynadlowski (2010). Úvod do moderní výkonové elektroniky. John Wiley & Sons. 190–220.
  2. ^ A b C Sachin S. Sharma (2008). Výkonová elektronika. Brána firewall. p. 177. ISBN  9788131803509.
  3. ^ Andrzej M. Trzynadlowski (2010). Úvod do moderní výkonové elektroniky. John Wiley & Sons. p. 197].
  4. ^ A b Issa Batarseh, „Výkonové elektronické obvody“, John Wiley, 2003
  5. ^ Trzynadlowski, Andrzej M (2010-03-15). Úvod do moderní výkonové elektroniky. ISBN  9780470401033.
  6. ^ A b C Rashid, M. H. (2010). Příručka výkonové elektroniky: Příručka k zařízením, obvodům a aplikacím. Academic Press (3. vyd.). Elsevier. 488–490. ISBN  978-0123820365.
  7. ^ A b C Regulátory napětí: LEKTROMIK K3 | KK3 | KIMODUL DLS
  8. ^ „Microsoft PowerPoint - PE_CH5.ppt“ (PDF). Citováno 2012-11-08.
  9. ^ Bellman, Wilard F. (2001). OSVĚTLENÍ FÁZE: Umění a praxe, třetí vydání, Kapitola 4 - Ovládací konzole Broadway Press, Inc., Louisville Kentucky, ISBN  0-911747-40-0
  10. ^ „Pohony ventilátorů pro budovy a průmyslové systémy“. Kimo.de. 2012-02-28. Citováno 2012-11-08.