Тиристорный регулятор мощности для группового обогрева пчел

     Для построения источника напряжения питания системы обогревателей пчёл в ульях, ранней весной вполне подходит схема с половинным диапазоном регулирования. Встречное включение вентилей позволяет вдвое увеличить пропускную способность схемы по току в том же габарите полупроводника. А по сравнению с применением диодных мостов и тиристора это решение позволяет уменьшить потери мощности в диодах и дает выигрыш в несколько вольт.

    Схема устройства показана на рисунке. Силовой управляющий элемент – полупроводниковый триак (тиристор) КУ202, или более мощный Т122-25, включенный последовательно с нагрузкой R1. В схеме с фазовым управлением использован однопереходный транзистор. Тиристор и диод включены встречно-параллельно. Полупроводниковые вентили изготовлены таким образом, что по отношению к корпусу аноды у них включены по-разному. При установке их на общий радиатор охлаждения оба элемента просто устанавливают в подготовленные отверстия и затягивают гайками.

     Схема работает следующим образом. Переменное напряжение с трансформатора подается на схему через мощный предохранитель FU2. Через диод VD1 одна полуволна напряжения попадает в нагрузку R1. Тиристором VS1 регулируют вторую полуволну напряжения, используя импульсы с автогнератора, собранного на однопереходном транзисторе КТ117. Однополупериодный выпрямитель на диоде VD2 обеспечивает выпрямленное пульсирующее напряжение на стабилитронах VD3,4 синхронизирующее частоту автогенератора. Гасящий резистор R2 ограничивает ток стабилизации. Фазовый сдвиг импульсов управления обеспечивается за счет фазосдвигающей цепочки из конденсатора C1 и сопротивления цепи регулятора (R6+R7).

     Следует заметить, что за относительную простоту схемы приходится платить дополнительными потерями мощности в силовом трансформаторе. При малых углах управления и уменьшенной мощности в нагрузке, вследствие несимметрии положительной и отрицательной полуволн тока, трансформатор T1 оказывается в режиме подмагничивания постоянной составляющей тока. Это ухудшает его тепловой режим при максимальной нагрузке. Вместе с тем обеспечив некоторый запас установленной мощности, например, включив несколько однотипных трансформаторов параллельно, можно не только повысить надежность устройства в целом, но и облегчить тепловой режим магнитопровода и обмоток.

   Упрощение схемы введением встречно-параллельного включения диода с тиристором позволяет увеличить мощность устройства примерно вдвое, по сравнению с симисторным регулятором (обогрев до 50 ульев). А учитывая меньшую стоимость и большую распространенность мощных диодов и тиристоров (Т122-25, Т122-50 и т.п.) легко перейти на следующую ступень, выбрав элементы с большими допустимыми токами. В рассмотренной схеме также не помешает установка измерительных приборов.

     Схема типовая и хорошо описана в литературе, см. например книгу: Шелестов И.П. Радиолюбителям - полезные схемы. Книги 1-5 (1998-2003). Практическое повторение схемы регулятора, как правило, проблем не вызывает, а требования к элементной базе минимальны. Необходимо заметить, что обе рассмотренные схемы должны работать на напряжениях, отвечающих требованиям электробезопасности. Для этого и предусмотрено применение понижающих трансформаторов.

    Можно применить схему с диодным мостом и тиристором, включенным в диагональ моста, как показано на рисунке. Последовательно с тиристором включают нагругку в виде нагревательного элементы. Здесь дополнительная мощность рассеивается в диодах. Поэтому их нужно охлаждать. Например установить на мощные радиаторы. Учитывая, что токи потребления группой ТЭН довольно велики, диоды следует применить не слабые. Токи могут достигать значений 20-30 ампер, при наряжениях 24-42 вольта. 

                                             Евгений Бортник, февраль 2013