Контроллер пропуска периодов однофазной сети, не создающий гармоник
R Jayapal, Радиолоцман №3-4/2024, ст. 70
Резистивные нагреватели в системах электрического нагрева питаются через тиристорные/симисторные схемы с управляемым фазовым углом, изменяющие приложенное напряжение/мощность для поддержания необходимой температуры.
Управление фазовым углом создает множество гармоник, приводящих к помехам в электрической сети.
Схема на Рисунке 1 представляет собой простое и экономичное решение, не вносящее гармоник. Для изменения мощности нагревателя этот контроллер пропускает определенное количество периодов сетевого напряжения.
В этой типовой конструкции за основу принимаются 10 полных периодов. Пропуском периодов управляет таймер U3 (555) с времязадающей цепью R2, R4 и C1, формируя выходные импульсы с интервалом 200 мс, что соответствует ширине 10 полных периодов сетевого переменного напряжения частотой 50 Гц (для сети 60 Гц это будет 166.6 мс). Этиимпульсы запускают ждущий мультивибратор U4 (555), вырабатывающий импульсы шириной до 200 мс, регулируемой потенциометром RV1. Эта последовательность импульсов управляет оптосимистором с детектором перехода через ноль U2 (MOC3033) для запуска симистора U1 (BTA25-600BW). Симистор проводит ток во время отсутствия импульса на выходе таймера U4. Таким образом, эти интервалы проводимости позволяют подавать на нагрузку выбранное количество периодов напряжения. При высоком уровне на выходе U4 симистор закрыт и пропускает периоды напряжения. Смоделированные напряжения можно увидеть на Рисунке 2, где пропускаются два полных периода, и на Рисунке 3 с пропуском пяти полных периодов.
Например, если с помощью RV1 установлена длительность 40 мс, что соответствует двум полным периодам сети 50 Гц, симистор не будет проводить ток в течение двух периодов сетевого напряжения, а 8 полных периодов передаст в нагрузку. Таким образом, два цикла пропускаются. Эта операция повторяется. Следовательно, мощность в нагрузке контролируется путем пропуска выбранного количества периодов напряжения. Поскольку в нагрузку передаются полные периоды переменного напряжения, нежелательные гармоники устраняются.
Обычно подобные контроллеры реализуются на основе микропроцессора и программного обеспечения. Новизна этой схемы заключается в том, что та же функция реализована без микропроцессора, что делает ее простой и недорогой.
