Что такое симистор, как он работает и для чего нужен

Расчет теплового сопротивления

Для вычисления теплового сопротивления теплоотвода для данного триака (тиристора) и данного тока нагрузки необходимо сначала вычислить рассеяние энергии в триаке (тиристоре), используя следующее уравнение:

Vo и Rs получены из «on-state» характеристики триака (тиристора). Если значения не указанны, то они могут быть получены из графика путем вычерчивания касательной к VT max. Точка на оси VT, где ее пересекает касательная, дает Vo, в то время как тангенс угла наклона касательной дает Rs.

Используя уравнение теплового сопротивления, данное выше, получаем:

Максимально допустимая температура перехода будет достигнута, когда Tj достигает Tj max при самой высокой температуре окружающей среды. Это дает нам T.

Схемы включения транзисторов

Обычно биполярный транзистор всегда используется в прямом включении – обратная полярность на КЭ переходе ничего интересного не дает. Для прямой схемы подключения есть три схемы включения: общий эмиттер (ОЭ), общий коллектор (ОК), и общая база (ОБ). Все три включения показаны ниже.

Они поясняют только сам принцип работы – если предположить, что рабочая точка каким-то образом, с помощью дополнительного источника питания или вспомогательной цепи установлена. Для открывания кремниевого транзистора (Si) необходимо иметь потенциал ~0,6 В между эмиттером и базой, а для германиевого хватит ~0,3 В.

Как работает ТРАНЗИСТОР Реально | Самое понятное объяснение! Ч1Как работает ТРАНЗИСТОР Реально | Самое понятное объяснение! Ч1

Общий эмиттер

Напряжение U1 вызывает ток Iб, ток коллектора Iк равен базовому току, умноженному на β. При этом напряжение +E должно быть достаточно большим: 5 В-15 В. Эта схема хорошо усиливает ток и напряжение, следовательно, и мощность. Выходной сигнал противоположен по фазе входному (инвертируется). Это используется в цифровой технике как функция НЕ.

Если транзистор работает не в ключевом режиме, а как усилитель малых сигналов (активный или линейный режим), то при помощи подбора базового тока устанавливают напряжение U2 равным E/2, чтобы выходной сигнал не искажался. Такое применение используется, например, при усилении аудиосигналов в усилителях высокого класса, с низкими искажениям и, как следствие, низким КПД.

Общий коллектор

По напряжению схема ОК не усиливает, здесь коэффициент усиления равен α ~ 1. Поэтому эта схема называется эмиттерный повторитель. Ток в цепи эмиттера получается в β+1 раз больше, чем в цепи базы. Эта схема хорошо усиливает ток и имеет низкое выходное и очень высокое входное сопротивление.

Тут самое время вспомнить о том, что транзистор называется трансформатором сопротивления. Эмиттерный повторитель имеет свойства и рабочие параметры, очень подходящие для пробников осциллографов. Здесь используют его огромное входное сопротивление и низкое выходное, что хорошо для согласования с низкоомным кабелем.

Общая база

Эта схема отличается наиболее низким входным сопротивлением, но усиление по току у нее равно α. Схема с общей базой хорошо усиливает по напряжению, но не по мощности. Ее особенностью является устранение влияния обратной связи по емкости (эфф. Миллера). Каскады с ОБ идеально подходят в качестве входных каскадов усилителей в радиочастотных трактах, согласованных на низких сопротивлениях 50 и 75 Ом. Каскады с общей базой очень широко используются в технике СВЧ и их применение в радиоэлектронике с каскадом эмиттерного повторителя очень распространено.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

  1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
  2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

  1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
  2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
  3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
  4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
  5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.


Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

  • Резистор R1 – 51 Ом.
  • Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
  • Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
  • Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

  1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
  2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
  3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
  4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
  5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.


Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

  • Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
  • Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

Читать также: Как просверлить отверстие в бетоне без перфоратора

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

  1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
  2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
  3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
  4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

  • Выполняем пункты 1-4.
  • Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Характеристики тиристоров

Современные тиристоры изготовляют на токи от 1 мА до 10 кА; на напряжения от единиц вольт до нескольких киловольт; скорость нарастания в них прямого тока достигает 109 А/с, напряжения — 109 В/с, время включения составляет величины от нескольких десятых долей до нескольких десятков микросекунд, время выключения — от нескольких единиц до нескольких сотен микросекунд; КПД достигает 99 %.

К распространённым отечественным тиристорам можно отнести приборы КУ202 (25-400 В, ток 10 А), к импортным — MCR100 (100-600 В, 0,8 А), 2N5064 (200 В, 0,5 A), C106D (400 В, 4 А), TYN612 (600 В, 12 А), BT151 (800 В, 7,5-12 А) и другие.

Также следует помнить, что не все тиристоры допускают приложение обратного напряжения, сравнимого с допустимым прямым напряжением. Управляемая мощность через тиристор может достигать вплоть до 100 МВт.

Необходимые инструменты


Необходимые инструменты для ремонта выключателя

Когда в переключателе появилась искра, не обязательно вызывать профессиональных электриков. Несложные поломки можно убрать самостоятельно.

Для работы будут необходимы:

  • индикаторная отвертка – подойдет модель с лампочкой или электронным дисплеем;
  • стандартная отвертка, при помощи которой выкручиваются винты и шурупы;
  • изолента;
  • мелкозернистая наждачная бумага;
  • пассатижи;
  • маркер;
  • канцелярский ножик для снятия изоляционного покрытия с кабеля.

Перед началом ремонта нужно узнать конструкцию аппарата. Переключатели выпускаются в пластиковом корпусе, имеют внутренние рабочие узлы и рамку. Она крепится на прибор винтами либо защелками. Основной механизм находится в подрозетнике, фиксируется распорками или винтами.

Для легкости доступа к контактам понадобится убрать с переключателя внешнюю часть.

RODOS-8 – Результат налицо

После проведения работы в тестовом режиме первые три дня было страшновато доверять цыплят на попечение автоматики. Мало ли что может пойти не так. Однако буквально через пару суток я быстро привык к хорошему. Теперь я могу, уходя на работу, не отключать лампу, пока еще темно. Делаю я это сидя за своим компьютером на работе.

С обогревом – то же самое. Я примерно знаю, сколько времени должно пройти с момента включения электронагревателя до того времени, как в комнате установится оптимальная температура. Здесь я немного промахнулся. Нужно было купить на том же сайте автоматические терморегуляторы и параллельно включить их в сеть. Но, как говорится, «хорошая мысля приходит опосля». Задумался я об этом после того, как установил веб-камеру, направив ее на цыплят и на градусник одновременно. Кстати, о том, как я устанавливал видеокамеру тоже напишу, но несколько попозже.

Достоинства и недостатки

Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания.

Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле. Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.

Полностью избежать минусов разработчикам не удалось. Так, приборы сильно нагреваются под нагрузкой. Приходится обеспечивать отвод тепла. Мощные (или «силовые») симисторы устанавливают на радиаторы. Ещё один недостаток, влияющий на использование, это создание гармонических помех в электросети некоторыми схемами симисторных регуляторов (например, бытовой диммер для регулировки освещенности).

Отметим, что напряжение на нагрузки будет отличаться от синусоиды, что связано с минимальным напряжением и током, при которых возможно включение. Из-за этого подключать следует только нагрузку, не предъявляющую высоких требований к электропитанию. При постановке задачи добиться синусоиды такой способ коммутации не подойдёт. Симисторы сильно подвержены влиянию шумов, переходных процессов и помех. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.

Всё про GSM-модули для котла отопления: функции контроллера, популярные модели, эксплуатация

Область применения

Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:

  1. В стиральной машине.
  2. В печи.
  3. В духовках.
  4. В электродвигателе.
  5. В перфораторах и дрелях.
  6. В посудомоечной машине.
  7. В регуляторах освещения.
  8. В пылесосе.

На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.

Хитрый алгоритм с опережением

Рассмотренный далее алгоритм позволяет выключать и включать реле заранее, анализируя скорость изменения температуры. Если система чувствует, что температура растёт и может подняться выше установки – она выключает реле, и наоборот. Такой способ называется управлением с обратной связью по скорости изменения величины. Сама скорость изменения вводится в алгоритм как производная – изменение величины, делённое на время, за которое произошло изменение. Далее это изменение умножается на некий коэффициент, который играет роль коэффициента усиления и уникален для каждой системы, подбирается вручную в диапазоне от 0.001 до 1000, зависит от инертности системы и выбранного периода работы регулятора. Сам алгоритм можно представить в виде функции:

boolean relayGet() {
  float signal;
  if (k > 0) {
    float rate = (input - prevInput) / _dt_s;    // производная от величины (величина/секунду)
    prevInput = input;
    signal = input + rate * k;
  } else {
    signal = input;
  }
  int8_t F = (sign(signal - setpoint - hysteresis / 2) + sign(signal - setpoint + hysteresis / 2)) / 2;

  if (F == 1) output = _direction;
  else if (F == -1) output = !_direction;
  return output;
}

Данный алгоритм реализован у меня в библиотеке GyverRelay, вот тут на неё есть вся документация, примеры и прочее. Рассмотрим простой пример:

#define THERM_PIN 0
#define RELAY_PIN 2
#define SETPOINT 50.0
#define HYSTER 2

#include "thermistorMinim.h"
// GND --- термистор --- A0 --- 10к --- 5V
thermistor therm(THERM_PIN, 10000, 3950);  // пин, сопротивление, бета-коэффициент

#include "GyverRelay.h"
// установка, гистерезис, направление регулирования
GyverRelay regulator;
// либо GyverRelay regulator(); без указания направления (будет REVERSE)

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);     // пин реле
  regulator.k = 8.5;              // коэффициент обратной связи (подбирается по факту)
  regulator.setpoint = SETPOINT;  // установка (ставим на SETPOINT градусов)
  regulator.hysteresis = HYSTER;  // ширина гистерезиса
}

void loop() {
  regul();
  debug();
}

void regul() {
  static uint32_t tmr;
  if (millis() - tmr > 500) {
    tmr = millis();
    regulator.input = therm.getTempAverage(); // сообщаем регулятору текущую температуру
    digitalWrite(RELAY_PIN, regulator.getResult());   // отправляем на реле (ОС работает по своему таймеру)
  }
}

void debug() {
  static uint32_t tmr;
  if (millis() - tmr > 50) {
    tmr = millis();
    Serial.print(regulator.input);    // фактическая
    Serial.print(',');
    Serial.print(SETPOINT);  // гистерезис
    Serial.print(',');
    Serial.print(SETPOINT + HYSTER);  // гистерезис
    Serial.print(',');
    Serial.print(SETPOINT - HYSTER);  // гистерезис
    Serial.print(',');
    Serial.println(regulator.output * 2 + 30); // сост. реле
  }
}

Как можно видеть, библиотека очень простая: настраиваем установку и гистерезис – система будет стараться удержать установку внутри него, то есть он играет больше роль окна точности. Далее передаём в регулятор значение с датчика, а он нам выдаёт 1 или 0 – включать или выключать реле. И всё!

График на той же системе выглядит вот так, регулятор работает просто потрясающе! Такая точность даже и не снилась классическим схемам с гистерезисом.

Как настроить: для быстрой системы, как у меня (обмотанный нихромом термистор), нужно выбирать время опроса датчика поменьше, то есть опрашивать датчик почаще. У меня хороший результат получился на 2 опросах в секунду. Для больших инерционных систем можно брать период в несколько секунд или даже минут. Алгоритм измеряет скорость изменения температуры за это время и умножает его на коэффициент. Если во время работы система перелетает через гистерезис, нужно увеличить коэффициент, чтобы реле выключалось и включалось раньше.

Способы отключения тиристоров

Но можно выключатель соединить параллельно, тогда с его помощью происходит шунтирование тока анода, и тиристор переводится в запертое состояние. Некоторые виды тиристоров могут включаться повторно, если разомкнуть контакты выключателя. Объяснить это можно тем, что во время размыкания контактов паразитные емкости переходов тиристора накапливают заряд, создавая тем самым помехи.

Поэтому желательно располагать выключатель так, чтобы он находился между катодом и электродом управления. Это позволит гарантировать, что тиристор отключится нормально, а удерживающий ток отсечется. Иногда для удобства и повышения быстродействия и надежности применяют вместо механического ключа вспомогательный тиристор. Стоит отметить, что работа симистора во многом схожа с функционированием тиристоров.

Технические характеристики

У триаков существуют характеристики, позволяющие применять их в какой-либо схеме. Кроме того, они отличаются также и производителем — бывают отечественные и импортные. Основное отличие импортных состоит в том, что нет необходимости подстраивать их работу при помощи дополнительных радиоэлементов, т. е. собирать дополнительную схему управления симистором. У симисторов существуют следующие характеристики:

  1. Величина максимального обратного и импульсного значений напряжений, на которые он рассчитан.
  2. Минимальное и максимальное значения тока, при котором происходит открытие его перехода, а также значение максимального импульсного тока, необходимого для его открытия.
  3. Период включения и выключения.
  4. Коэффициент dv/dt.

Характеристики в основном определяются по маркировке триаков с использованием справочника. В справочной информации имеется информация о том, как он выглядит, и дается его распиновка. При использовании триака следует учитывать такую характеристику, как dv/dt. Она показывает значения коэффициента, при котором не происходит самопроизвольное включение из-за скачков напряжения. Причинами такого включения могут служить помехи импульсного происхождения и падение напряжения при коммутации ключа. Кроме того, чтобы избежать последствий, следует применять RC-цепочку, а также ограничивающие диоды или варистор. Эта цепочка подсоединяется к эмиттеру и коллектору симистора.

При выборе триака следует обратить внимание на все характеристики, поскольку не имеет смысла использовать высоковольтный тип в схемах с низким напряжением. Например, если устройство работает от напряжения 36 В, то зарубежный симистор Zo607 с напряжением 600 В (его аналог — вта41600в) не следует применять

Что такое симистор. Принцип работы симистора. ОптосимисторЧто такое симистор. Принцип работы симистора. Оптосимистор

Виды котлов

Виды котельного оборудования:

газовое. Высоко эффективное, но в домашних условиях изготавливать не стоит. Агрегаты относятся к устройствам повышенного уровня опасности. Создание требует навыков, технологий;


Газовый котел

  • электрокотлы. Неприхотливые в вопросе создания, эксплуатации. Сделать собственноручно отопительный прибор можно. Повышенных требований к безопасности нет;
  • жидкотопливное. Конструкция проста. С выполнением работ справится любой мужчина. Сложность в регулировке форсунок;
  • твердотопливное. Эффективны, универсальны. Просты в эксплуатации, изготовлении. Легко модифицируются, перестраиваются на другое топливо. Агрегаты также применяют для обогрева промышленных площадей.

Хорошие технические параметры у жаростойкой нержавеющей стали. Но она дорогая. Для обработки материала необходимо оборудование. Можно выбрать чугун.

При самостоятельном изготовлении, лучше взять листовую сталь или трубу толщиной не менее 4 мм. Свойства чугуна хороши. Прост, легок в обработке. С ним справятся обычные бытовые устройства.

Что потребуется для сборки мебели своими руками

С готовыми чертежами или распечатанными схемами можно отправляться в строительный магазин за всем необходимым. Кроме самого материала для изготовления кухонного гарнитура своими руками потребуются:

  • Дверные петли;
  • Дверные ручки;
  • Направляющие;
  • Строительный клей;
  • Гвозди или саморезы.

Если планируется дополнительное декорирование фасадов, потребуется купить всё необходимое для этого. В зависимости от выбранного стиля и варианта декора это могут быть:

  • Балясины;
  • Металлические декоративные накладки;
  • Салфетки для декупажа;
  • Краски;
  • Лак;
  • Патина;
  • Трафареты для нанесения узоров;
  • Самоклеящаяся ПВХ плёнка с изображением и пр.

Декор фасадов должен гармонично сочетаться с общей цветовой гаммой кухонного гарнитура и отделки помещения, а также соответствовать стилю.

Сливной насос, помпа

Примерное сопротивление 170-200 Om. Направление вращения и полярность контактов не имеет значение. В основном механические поломки. Можно оттестить, подав 220 и прижав пальцем середину, но полностью это не проверит, так как иногда она клинит при температуре от 60 градусов. Обычно просто все забито грязью: патрубок из бака до помпы и далее до канализации – полностью все проверяем и чистим. Если будет в обрыве, то впускные клапана не откроются. В лючке аварийного слива есть так назыаемый концетратор – без него помпа работать не будет.Самослив

Иногда возникает даже тогда, когда вроде правильно установлена машина. Просто герметичность канализации засасывает воду из стиралки. Решение – воткуть трубку, корпус от ручки шариковой.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий