Останнім часом у нашому побуті все частіше застосовуються електронні пристрої для плавного регулювання мережевого напруги. З допомогою таких приладів керують яскравістю світіння ламп, температурою електронагрівальних приладів, частотою обертання електродвигунів.
Переважна більшість регуляторів напруги, зібраних на тиристорах, мають істотними недоліками, що обмежують їх можливості. По-перше, вони вносять досить помітні перешкоди в електричну мережа, що нерідко негативно позначається на роботі телевізорів, радіоприймачів, магнітофонів. По-друге, їх можна застосовувати тільки для управління навантаженням з активним опором - электролампой або нагрівальним елементом, і не можна використовувати спільно з навантаженням індуктивного характеру - електродвигуном, трансформатором.
Між тим всі ці проблеми легко вирішити, зібравши електронний пристрій, в якому роль регулюючого елемента виконував би не тиристор, а потужний транзистор.
Транзисторний регулятор напруги містить мінімум радіоелементів, не вносить перешкод в електричну мережу і працює на навантаження як з активним, так і індуктивним опором. Його можна використовувати для регулювання яскравості світіння люстри або настільної лампи, температури нагрівання паяльника або електроплитки, швидкості обертання електродвигуна вентилятора або дрилі, напруги на обмотці трансформатора.
Пристрій має наступні параметри: діапазон регулювання напруги - від 0 до 218; максимальна потужність навантаження при використанні регулюючої одного ланцюга транзистора - не більше 100 Вт. Регулюючий елемент приладу - транзистор VT1 (рис. 1).
Рис. 1
Діодний блок VD1-VD4 в залежності від фази мережевого струму направляє його на колектор або емітер VT1. Трансформатор Т1 знижує напругу 220 В до 5-8, яке випрямляється діодним блоком VD6 - VD9 і згладжується конденсатором С1. Змінний резистор R1 служить для регулювання величини керуючого напруги, а резистор R2 обмежує струм бази транзистора. Діод VD5 захищає VT1 від попадання на його базу напруги негативної полярності. Пристрій приєднується до мережі виделкою ХР1. Розетка XS1 служить для підключення навантаження.
Регулятор діє наступним чином. Після включення живлення тумблером Q1 мережеве напруга надходить одночасно на діоди VD1, VD2 і первинну обмотку трансформатора Т1. При цьому випрямляч, що складається з діодного блоку VD6 - VD9, конденсатори С1 і змінного резистора R1, формує керуючу напруга, яка поступає на базу транзистора і відкриває його. Якщо в момент включення регулятора в мережі виявилося напруга негативної полярності, струм навантаження протікає по ланцюгу VD2 - емітер-колектор VT1-VD3. Якщо полярність напруги позитивна, струм протікає по ланцюгу VD1 - колектор-емітер VT1-VD4. Значення струму навантаження залежить від величини керуючого напруги на базі VT1. Обертаючи движок R1 і змінюючи значення керуючого напруги, керують величиною струму колектора VT1. Цей струм, а отже, і струм, що протікає в навантаженні, буде тим більше, ніж вище рівень керуючого напруги, і навпаки. При крайньому нижньому за схемою положенні движка змінного резистора транзистор виявиться повністю відкритий і "доза" електроенергії, споживана навантаженням, буде відповідати номінальній величині. Якщо движок R1 перемістити в крайнє ліве положення, VT1 виявиться замкненим і струм через навантаження не потече.
Керуючи транзистором, ми фактично регулюємо амплітуду змінної напруги та струму, що діють в навантаженні. Транзистор при цьому працює в безперервному режимі, завдяки чому такий регулятор позбавлений недоліків, властивих тиристорним пристроїв.
Тепер перейдемо до конструкції приладу. Діодні блоки, конденсатор, резистор R2 і діод VD6 встановлюються на монтажній платі розміром 55х35 мм, виконаної з фольгованого гетинаксу або текстоліту товщиною 1-2 мм (рис. 2).
Рис. 2
Всі елементи регулятора розміщуються в пластмасовому корпусі з габаритами 150х100х80 мм. На верхній панелі корпусу встановлюються тумблер і змінний резистор, з декоративною ручкою. Розетка для підключення навантаження і гніздо запобіжника кріпляться на одній з бічних стінок корпусу. З тієї ж сторони зроблено отвір для мережевого шнура. На дні корпуса встановлені транзистор, трансформатор і монтажна плата. Транзистор необхідно забезпечити радіатором з площею розсіювання не менше 200 см2 і товщиною 3-5 мм.
Регулятор не потребує налагодження. При правильному монтажі і справних деталях він починає працювати відразу після включення в мережу.
Тепер кілька рекомендацій тим, хто захоче удосконалити пристрій. Зміни в основному стосуються збільшення вихідної потужності регулятора. Так, наприклад, при використанні транзистора КТ856 потужність, споживана навантаженням від мережі, може становити 150 Вт, для КТ834 - 200 Вт, а для КТ847-250 Вт. Якщо необхідно ще більше збільшити вихідну потужність приладу, в якості регулюючого елемента можна застосувати кілька паралельно включених транзисторів, з'єднавши їх відповідні висновки. Ймовірно, в цьому випадку регулятор доведеться забезпечити невеликим вентилятором для більш інтенсивного повітряного охолодження напівпровідникових приладів. Крім того, діодний блок VD1-VD4 потрібно замінити на чотири більше потужних діода, розрахованих на робочу напругу не менше 250 В і величину струму у відповідності з споживаної навантаженням. Для цієї мети підійдуть прилади серій Д231-Д234, Д242, Д243, Д245 - Д248. Необхідно буде також замінити VD5 на більш потужний діод, розрахований на струм до 1 А. Також більший струм повинен витримувати запобіжник.
Автор: Ст. Янцев; Публікація: www.cxem.net