ساخت دیمر یا کنترل کننده روشنایی 2KW

کلیدهای الکترونیکی حالت جامد

کلیدهای الکترونیکی حالت جامد یا نیمه هادی در همه زمینه ها (به خصوص در قدرت ها و جریان های بالا) به سرعت جایگزین کلیدهای مکانیکی می گردند. از برتری های مهم این کلیدها سرعت قطع و وصل بالای آنها می باشد. تریستور یکی از این نوع کلید های فرمان پذیر می باشد که به صورت یک طرفه جریان را عبور می دهد و بیشتر برای کنترل قدرت DC به کار می رود. اما تریاک یک کلید دو طرفه است که معادل دو تریستور موازی و معکوس می باشد و بیشتر برای کنترل قدرت AC به کار می رود. در این بخش مدار کنترل روشنایی 2KW که در آزمایشگاه ساخته و کاملا آزمایش شده است معرفی گردیده است.

شکل (1) نقشه شماتیک دستگاه را نشان می دهد. دو تریاک TXAL386 با ظرفیت نامی 700V , 6A با هم موازی شده اند تا هر یک بخشی از جریان بار را عبور دهند. حتما برای تریاک ها از گرمابر (heat sink) مناسب استفاده نمایید تا دمای آنها از حد مجاز بیشتر نشود. استفاده از تریاک 800V RMS برای اطمینان بیشتر در برابر ولتاژهای گذرا بهتر است. مدار فرمان گیت براساس روش کنترل فاز کار می کند و شبکه انتقال فاز شامل VR1 , R2  و C3 می باشد.

زاویه آتش تریاک ها به وسیله اختلاف فاز نسبی بین ولتاژ خط و ولتاژ کنترل گیت تعیین می شود. تنظیم VR1، رابطه بین ولتاژ کنترل و خط و در نتیجه ولتاژ دو سر بار را تغییر می دهد. دیاک D1 به همراه R3 و C4 گیت تریاک را تحریک می نمایند. یک دیاک با ولتاژ آتش نامی 28=Vs تا 32 ولت برای این مدار مناسب است. مدار فیلتر شامل سلف L1 سری شده با بار، تغییر ناگهانی جریان را محدود می نماید. خازن موازی C1 برای کاهش افت ولتاژ مستقیم به کار رفته است.

نمای داخلی نمونه ساخته شده مدار کنترل کننده روشنایی 2KW

شکل 1 نقشه شماتیک مدار کنترل کننده روشنایی 2KW

مقدار سلف L1 از رابطه زیر به دست می آید که طبق این رابطه f_o فرکانس گوشه ای است و معمولا 50KHz در نظر گرفته می شود و R_L مقاومت بار است.

مقدار خازن C1 نیز از رابطه زیر به دست می آید:

از آن جایی که سلف L1 با بار سری می شود، ضخامت سیم پیچ L1 باید به گونه ای باشد که کل جریان بار را تحمل نماید.

شبکه R1-C2 یک شبکه اسنابر است که تغییرات ناگهانی ولتاژ دو سر تریاک ها را در حالت خاموشی محدود می نماید.

رابطه تجربی برای محاسبه مقدار C2 به صورت زیر است:

مقدار دقیق R1 برای میرایی صحیح از رابطه زیر به دست می آید:

که L_s، اندوکتانس منبع می باشد و معمولا حدود 0/1mH است. همچنین باید:

که R= R₂ + VR1 و T=1/f می باشد. f فرکانس برق شهر است و ω = 2πf فرکانس زاویه ای برق شهر برحسب Rad/s می باشد. حداکثر مقدار R از رابطه زیر به دست می آید:

که e مقدار ولتاژ تغذیه در لحظه تحریک V_GT ، SCR برابر ولتاژ لازم گیت برای تولید جریان تحریک گیت I_GT ، SCR جریان گیت برای تحریک و D افت ولتاژ دو سر دیاک است. بنابراین مقدار C3 از رابطه (iV) به دست می آید.

لیست قطعات پروژه کنترل کننده روشنایی 2KW

مقاومت R2=100 اهم جریان گیت را در بار کامل هنگامی که VR1=0 است محدود می نماید. مقاومت R3=500 اهم سری با دیاک D1، ولتاژ گیت به کاتد، جریان تریاک و همچنین تلفات توان را محدود می نماید.

معمولا ظرفیت C4 برابر با C3۳ انتخاب می گردد و باید ولتاژ روی D1 را تحمل نمایند. تغییرات ولتاژ بار نسبت به ولتاژ گیت بر حسب ولت در شکل (2) نشان داده شده است.

شدت روشنایی لامپ ها به وسیله VR1 که ولتاژ آند متصل به بار را کنترل می کند، تغییر می نماید. مدار برای بار کامل 2KW ساخته و آزمایش شد و بسیار رضایت بخش کار نمود.

شکل 2 تغییرات ولتاژ بار برحسب ولتاژ گیت