В бытовых переносных электроплитках и стационарных электроплитах для регулирования мощности используют нагреватели с несколькими коммутируемыми переключателями спиралями. Такие нагреватели и переключатели часто выходят из строя. Более надежны односпиральные нагреватели, но их мощность регулируется такими же ненадежными регуляторами с биметаллической пластиной. Чтобы повысить надежность электроплит, целесообразно устанавливать в них односпиральные нагреватели и симисторный регулятор мощности. Регулятор такого типа для электроплитки с двумя конфорками или для двух отдельных плиток описан в данной статье.
Симисторным и тринисторным регуляторам мощности, работающим по принципу подачи на инерционную нагрузку нескольких полупериодов сетевого напряжения с последующей паузой, присущи досадные недостатки: при работе с мощной нагрузкой они вызывают мигание осветительных ламп, включенных в ту же сеть. Это особенно заметно, если через такие регуляторы одновременно питается несколько мощных потребителей энергии. Снизить мигание ламп можно максимальным повышением частоты коммутации нагрузок и сделав их включение по возможности противофазным.
Схема предлагаемого регулятора мощности приведена на рис. 1. Он питается от однополупериодного выпрямителя на диодах VD1. VD2. Функции гасящего выполняет конденсатор С1. а стабилизатора напряжения - стабилитрон VD3. Последоватрльно с диодом VD2 включена цепочка светодиодов, индицирующих работу регулятора. Такое включение позволяет получить высокую яркость их свечения практически без снижения максимального тока, отдаваемого узлом питания в нагрузку.
(нажмите для увеличения)
Транзисторы VT1 и VT2 и резисторы R2 - R4 образуют цепь формирования импульсов в моменты перехода сетевого напряжения через нуль. Такого рода устройство описано в статье Л. Тюшкевича "Симисторный коммутатор" ("Радио". 1994. № 9. с. 36.37) и в статье автора "Симисторные регуляторы мощности" ("Радио". 1996. № 1. с. 44-46). Сопротивления резисторов R2, R3 выбраны таким образом, что длительность этих импульсов невелика, всего около 70 мкс (рис. 2, диаграммы напряжений для наглядности выполнены не в масштабе). Сформированные импульсы поступают на вход элемента DD1.1. На его выходе они имеют положительную полярность и заряжают конденсатор С5 практически до напряжения питания. По окончании импульса напряжение на конденсаторе С5 снижается по экспоненциальному закону. Порога выключения элементов DD1.3 и DD1.4 (И-НЕ) оно достигает примерно через 450 мкс. После окончания импульса на выходе элемента DD1.1 элемент DDI.2 переключается еще на 50 мкс позже.
Если на вторые входы элементов DD1.3. DDI.4 с переключателей SA2.2 и SA3.2 подано напряжение высокого логического уровня, импульсы проходят через эти элементы и усиленные по току эмиттерными повторителями на транзисторах VT3 и VT4 поступают далее на управляющие электроды симисторов VS1 и VS2 и открывают их. Амплитуда тока управляющих импульсов - более 100 мА. полная длительность - более 500 мкс. они начинаются примерно за 30...50 мкс до момента прохождении сетевого напряжения через нуль. Такие параметры импульсов обеспечивают включение симисторов серии КУ208 без необходимости их подбора. Включение симистора происходит в самом начале полупериода при спрямлении его вольт-амперной характеристики, благодаря чему помехи радиоприему отсутствуют.
Прохождением импульсов через элементы DD1.3 и DDI.4 управляет узел, состоящий из счетчика-дешифратора DD2. диодов VD4 - VD19 и переключателей SA2 и SA3. Счетчик-дешифратор DD2 переключается с частотой 100 Гц спадами импульсов низкого уровня, посылающих на него с выхода элемента DDI.2. Это происходит, как указывалось выше, спустя примерно 50 мкс после окончания импульсов на управляющих электродах симисторов VS1 и VS2. Диоды VD4 - VD19 образуют многоступенчатые элементы ИЛИ и формируют такие последовательности полупериодов включения нагрузок, при которых частота их коммутации максимальна и они работают, по возможности, в разные полупериоды напряжения сети.
В таблице точками отмечены состояния счетчика DD2 (условные номера полупериодов), в которых включены нагрузки 1 и 2 в зависимости от положений переключателей SA2 и SA3.
В результате работа нагрузок максимально разнесена во времени, что несколько снижает потери в подводящих проводах. Уменьшено и так малозаметное из-за достаточно высокой частоты коммутации (12.5 Гц и более) мигание ламп, включенных в ту же осветительную сеть.
Светодиоды HL1 и HL3 индицируют включение соответствующих нагрузок. Если ни одна из нагрузок не включена, светел светодиод HL2, напоминая о включении регулятора в сеть.
В регуляторе мощности использованы переключатели ПГ2-9-6П2Н (SA2 и SA3), подойдут и любые другие с аналогичными контактными группами и габаритами. Микросхема K561Tл1 заменима на КР1561ТЛ1, К561ТМ2 - на КР1561ТМ2. Вместо К561ИЕ9 можно применить К561ИЕ8, но при такой замене выход 8 (вывод 9) новой микросхемы следует соединить с ее входом R (вывод 15). отключив его от вывода 8, для обеспечения коэффициента пересчета 8.
Все элементы регулятора, кроме симисторов VS1, VS2. выходных гнезд XI. Х2 и выключателя SA1. смонтированы на печатной плате размерами 50x120 мм (рис. 3). Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсатора К73 - 16 (С1), импортного аналога конденсатора К50-35 (С4) и конденсаторов КМ-5 (С2, C3, С5). Диоды VD1. VD2 - любые кремниевые импульсные или выпрямительные, стабилитрон VD3 - на напряжение стабилизации 13... 15 В. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми кремниевыми маломощными структуры p-n-p. транзисторы VT3 и VT4 - средней или большой мощности той же структуры с допустимым коллекторным током 150 мА.
(нажмите для увеличения)
Светодиоды можно использовать любые, в том числе и разноцветные. Следует обратить внимание на их установку - они должны быть максимально (насколько это позволяют выводы) вынесены за пределы платы и направлены в ту же сторону, что и оси переключателей.
Симисторы КУ208Г (или КУ208В) установлены на ребристые теплоотводы размерами 25x50x60 мм.
Плата, теплоотводы с симисторами. две пары гнезд и выключатель SA". (ТВ 1-2) размещены в пластмассовой коробке размерами 70x95x150 мм. При этом плата расположена максимально близко к нижней стенке коробки, теплоотводы - к верхней (это стенки 70x150 мм). В нижней и верхней стенках просверлено по 42 отверстия диаметром 6 мм с шагом 10 мм. Светодиоды и оси переключателей выведены через отверстия в передней стенке коробки. Оси и крепежные винты пластмассовых ручек переключателей не должны быть доступны для случайного прикосновения.
При использовании исправных радиоэлементов и отсутствии ошибок в монтаже регулятор налаживания не требует. Если же он не заработает сразу, можно рекомендовать следующий порядок поиска неисправности. Отключить симисторы и замкнуть накоротко выводы резистора R2. Между плюсовым выводом конденсатора С4 и правыми по схеме выводами резисторов R7 и R8 включить по светодиоду любого типа (плюсом - к С4). Ничего не отключая от элемента DD1.1, превратить его в генератор импульсов частотой примерно 1 Гц. подпаяв между выводами 9 и 10 резистор сопротивлением 100 кОм, а между выводами 7 и 8 - оксидный конденсатор емкостью 10 мкФ на напряжение не менее 16 В (плюсовым выводом к выводу 8). Замкнуть выводы конденсатора С1 и через резистор сопротивлением 510 Ом (0.25 Вт) подключить к сетевым входам регулятора (рис. 1) источник питания постоянного тока напряжением 22...24 В. При этом плюсовой вывод источника питания должен быть подключен к верхнему по схеме проводу. Далее следует убедиться в правильности включения светодиодов HL1- HL3 при разных положениях переключателей SA2 и SA3.
С помощью вольтметра или индикатора логических уровней проверить наличие импульсов на выходах счетчика DD2 и на движках переключателей SA2.2 и SA3.2, а также прохождение импульсов через элементы DD1.3, DDI.4 и эмиттерные повторители на транзисторах VT3 и VT4 на включенные дополнительно светодиоды в соответствии с таблицей.
При наличии осциллографа частоту генератора лучше установить равной примерно 1000 Гц, подпаяв к элементу DD1.1 конденсатор емкостью не 10, а 0,01 мкФ, но дополнительные светодиоды в этом случае нужно подключить последовательно с резисторами сопротивлением 2.2 кОм.
Если после такой проверки и восстановления схемы устройства оно все же не заработает, значит неисправны или цепь формирования импульсов VT1, VT2, R2, R3, или симисторы.
Автор: С.Бирюков, г.Москва