Acasă / Atelier / Lumina / Variator de tensiune pentru lumina

Variator de tensiune pentru lumina

Becul electric de la lustră sau de la o veioză luminează cu o intensitate ce depinde de puterea becului respectiv. Dacă dorim o intensitate luminoasă mai mică sau mai mare soluţia constă în înlocuirea becului. Există însă şi o altă soluţie, care constă în folosirea unui dispozitiv de reglaj electronic ce permite stabilirea gradului de intensitate luminoasă după dorinţă, intensitate ce se menţine automat până când acţionăm întrerupătorul.

Asemenea dispozitive folosesc ca element de reglare un tiristor şi sunt caracterizate prin aceea că energia consumată este proporţională cu intensitatea luminoasă ce a fost reglată. Merită să fie reţinută această proprietate a dispozitivului, deoarece în instalaţiile vechi de micşorare a intensităţii luminoase a unui bec se foloseau reostate care preluau diferenţa de tensiune, respectiv consumau energie electrică care era pierdută în cele din urmă sub formă de căldură.

În dispozitivul de reglare a intensităţii luminoase a unui bec folosind un tiristor, acesta se plasează în serie cu circuitul de curent, dar modul său de acţionare este cu totul altul faţă de schema cu rezistenţă serie.

În cele ce urmează se prezintă două scheme de reglaj al intensităţii, folosind tiristoare.

Cea mai simplă schemă ce poate fi folosită este dată în figura 91.

Schema funcţionează la tensiunea reţelei de 220V, cuplată la bornele a,b şi poate alimenta un bec de 220 V, cu o putere de maxim 100W, conectat la bornele c,d. În serie cu circuitul principal de curent (i), se află tiristorul Ty. Intensitatea luminoasă se reglează din potenţiometrul P1. Schema funcţionează în modul următor: La acţionarea întrerupătorului I, prin elementele schemei încep să circule curenţii i1, i2, i3 .Cel mai mare este curentul i1 care străbate tiristorul Ty şi bineânţeles şi becul L, curent care de fapt face ca becul să se aprindă. Curentul i2 străbate circuitul format din D1, R1, P1 şi C1 şi are o valoare mai mică de 5mA. Datorită diodei D1, curentul i2 este pulsatoriu fiind format numai din semialternanţele pozitive ale frecvenţei reţelei, de 50Hz.

În momentul apariţiei lui i2 în circuit, C2 se încarcă până la valoarea de vârf a semialternanţei. Cum tensiunea la bornele capacitorului în timpul încărcării rămâne în urma curentului de încărcare, rezultă că în prima parte a semialternanţei tensiunea la bornele k,g ale tiristorului este practic nulă. După terminarea încărcării lui C2, tensiunea la bornele acestuia creşte la o valoare Q/C1 şi între electrozii k-g se aplică o tensiune (de deschidere).

Cum tiristorul se comportă atunci când primeşte tensiune de deschidere (deblocare) întocmai ca o diodă, rezultă că pe timpul semiperioadei pozitive el va conduce din momentul deblocării şi până la terminarea semialternanţei pozitive respective, urmând ca ciclul să se reia la următoarea semialternanţă pozitivă.

Unghiul de blocare (φ) depinde în cazul schemei de faţă de valorile lui C1 şi ale sumei R1 + P1, respectiv de rezultanta vectorială a tensiunilor ce intră în joc.

Astfel pentru o valoare oarecare a lui C1 şi pentru P1 de valoare mică (cursorul sus), unghiul de blocare este apropiat de 0°, iar când P1 are valoare maximă (cursorul jos), valoarea unghiului este cuprinsă între 90° şi 180°. Altfel spus, cu cât P1 este mai mică cu atât C1 se va încărca mai repede până la tensiunea de deblocare a tiristorului şi invers, cu cât P1 este mai mare, timpul de încărcare a lui C1 este mai mare şi tiristorul va fi deschis (adus în conducţie) mai târziu.

La rândul ei, zona de conducţie a unei seraialternanţe determină un curent mediu, care va acţiona în cele din urmă asupra filamentului becului; astfel pentru un unghi de deschidere mic, zona de conducţie dintr-o semialternanţă este mare, curentul mediu care rezultă este, de asemenea, mare, iar becul va lumina puternic. Invers, când unghiul este mare, curentul mediu este mic şi becul va lumina slab. Cu cât C1 este mai mare, cu atât tiristorul va fi deschis mai târziu şi
invers.

Pentru aceasta va fi necesar ca pentru valori mici ale lui C1 (de ex. 2 microfarazi), P1 va trebui să fie de 50 kiloohmi, iar pentru C1 , 5 microfarazi va trebui ca P1 – 10 kiloohmi.

Pe timpul funcţionării, tensiunea la bornele capacitorului C1 nu depăşeşte 1V.

Datorită faptului că prin bec trec doar „fragmente” din semialternanţele pozitive, tensiunile la bornele acestuia nu vor atinge niciodată valoarea de 220V şi va fi cuprinsă între 100… 120 V în funcţie de puterea becului folosit.

Tiristorul va fi de tipul KY202K, KY202M, 2N1848 sau echivalent având o tensiune inversă de 400V şi admiţând un curent de maximum 5A. Dioda D1 va fi de tipul F-407, 1N4007, etc. şi va fi de 0,5W, iar C poate avea o valoare cuprinsă intre 2… 5 microfarazi / 25 V (electrolitic sau obişnuit).

Axul potenţiometrului P1 va fi prevăzut cu un buton din material izolator.

Montajul poate fi realizat aşa fel încât să încapă într-o doză de întrerupător, soluţie ce va permite ca odată cu aprinderea luminii să reglăm şi intensitatea dorită.

În cazul folosirii unor becuri mai puternice se recomandă ca tiristorul să fie montat pe o tablă de aluminiu ce va juca rolul radiatorului de răcire. în cazul folosirii montajului pentru o veioză, acesta va trebui să fie introdus în carcasa ce formează baza lămpii.

Deşi este greu de observat, un bec alimentat cu pulsuri de curent de 50Hz, aşa cum se întâmplă în cazul schemei prezentate, la o foarte atentă privire prezintă totuşi o pâlpâire constantă. Pentru alimentarea becului cu ambele semialternanţe ale sinusoidei, beneficiind la acelaşi timp de posibilitatea reglării intensităţii luminoase după dorinţă, se poate folosi schema dată în figura 92. De data aceasta, în circuit apare o punte redresoare formată din diodele D1, D4 care vor fi de tipul 6SI10, F407, 1N4007, funcţie de puterea becului folosit.

Tensiunea alternativă se aplică la diagonala A -B, iar tiristorul Ty în diagonala C,D. Daca tiristorul Ty este blocat, prin circuit nu va trece nici un curent. În momentul deschiderii tiristorului, prin circuitul becului L vor circula ambele semialternante, însă fragmentate, funcţie de unghiul de deschidere. Prin tiristor va circula un curent redresat (pulsatoriu) format numai din semialternanţe pozitive, de asemenea fragmentate.

Valoarea medie a curentului este aceeaşi pentru ambele cazuri. Becul L poate fi conectat tot aşa de bine şi între punctele (scurtcircuitate în schemă) e şi f, cu condiţia ca circuitul să fie închis prin unirea punctelor c şi d.

Tensiunea de deschidere a tiristorului se obţine la fel ca şi în cazul schemei din figura 91. Tiristorul folosit va fi acelaşi tip ca şi în cazul schemei descrise mai înainte. În locul becului L poate fi introdus un motor electric sau un alt consumator (rezistenţe de încălzire, redresor, etc). Funcţie de consumatorul existent se va folosi alimentarea prin punctele c,d sau prin punctele e,f.

Spre exemplificare, pentru un motor electric de curent alternativ (motor cu rotorul în scurtcircuit) se vor folosi bornele c d, în timp ce pentru un motor de curent,continuu (cu cărbuni colectori) se vor folosi bornele c f.

În cazul folosirii unor consumatori mai mari se vor folosi diode şi tiristori capabili să asigure curentul necesar.

De asemenea, va trebui modificată şi valoarea grupului R1 P1 în sensul obţinerii Curentului de poartă (g) indicat în catalog pentru tiristorul folosit. Pentru răcirea elementelor semiconductoare în situaţia unor consumatori de putere mare vor fi prevăzute radiatoare de răcire, confecţionate din tablă de aluminiu, având o grosime de circa 0,5 mm. Tensiunea obţinută la bornele c-d sau e f poate fi reglată între 0… 215 V.

Pe o bucatica de cablaj de test, am facut schema:

Din masuratori, becul incepe sa lumine abia cand potentiometrul este la jumatate, iar la maxim se aprinde la jumatate, datorita faptului ca este folosita doar o semialternanta…
Valorile pieselor ar trebui sa fie:

Apoi, am montat si 4 diode, in configuratie de punte redresoare, schema devenind:

De data aceasta becul se aprinde la 0 la 100%

Am realizat, abia in martie 2011, un filmulet cu functionarea, in care am folosit un bec de 75W !

Despre Nicu FLORICA

ELECTRONICA este prima pasiune a mea... am inceput pe la 7 ani cu un radio cu galena, in vacanta de vara, a fost o bucurie enorma sa aud in casti posturi de radio si in loc sa joc fotbal, ascultam la minunea facuta de mine.. Pasiunea asta mi-a fost insuflata de tata, dar mie nu mi-au placut niciodata televizoarele cu lampi, vazand ca se pot testa cu mana, dar nestiind exact unde am primic cateva socuri care m-au cam speriat... Am inceput sa studiez revistele Tehnium, incat pana in 1998 am colectia aproape completa, de multe ori ajungeam intr-un oras si primul loc vizitat era Anticariatul. Am si alte reviste, cat de cat complete: RET, Radio, Electronistul, etc Am construit destule montaje si scheme si marea mea placere e sa imbunatatesc performantele lor.... In revista Tehnium am publicat 2 articole, unul in 1/'95 numit LUMINA DINAMICA si altul in 1/'97 numit INDICATOR TRICOLOR CU LED... BICOLOR. mi-am facut un site numai cu multe scheme: http://www.tehnic.go.ro si activez pe http://www.elforum.ro, unde am ID-ul niq_ro (acest ID il folosesc in toate forumurile si site-urile).

11 Comentarii

  1. imi puteti explica cum se leaga triacul in acel circuit,sunt incepator si nu ma pricep asa bine,Ms!

  2. deschizi fisa tehnica a triaului BT134, de exemplu cel de la http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT134_SERIES.pdf si pe pagina doi sus o sa vezi un desen si simbolul.. daca te uiti la capsula de sus, in stanga ai T1 (care se leaga minusul condensatorului electrolitic), in mijloc ai T2 (care e pinul de sus din schema), iar in dreapta e G (care ste legat la cursorul potentiometrului).. atentie, pune buton de plastic la potentiometru sa izolezi montajul fata de retea, ca eviti sa te electrocutezi…

  3. Va multumesc domnule Nicu am reusit sa-l fac,nu am avut potentiometru de 200k doar de 100k,asa ca am pus o rezistenta de 68k si merge perfect.pacat ca a trebuit sa stric 2 triacuri pentru ca le-am montat gresit.

  4. asa se invata electronica, invatand si din greseli pe langa teorie… care trebuie si aia

  5. Buna, am si eu o intrebare, vreau sa fac un variator pentru becuri cu LED alimentate la 220v. Nu stiu daca ati incercat vre-o varianta prezentata mai sus daca functioneaza si cu astfel de becuri. Teoretic ar trebui sa functioneze, singura diferenta este doar puterea, cele cu LED au putere mult mai mica, 3-9w. Ce ar trebui sa modific in cazul meu ca montajul (ultimul) sa lucreze la puteri asa mici?
    Multumesc.

  6. au putere mult mai mica, 3-9w. Ce ar trebui sa modific in cazul meu ca montajul (ultimul) sa lucreze la puteri asa mici?

    nimic… daca te uti in poze o sa vezi ca e un bec de 5W…

  7. Vezi ca la „becurile” cu LED ….este specificat pe ambalaj sa nu le alimentezi prin variator…
    Au in ele o sursa in comutatie(ca si cele „economice”,CCFL)….care necesita 220V alternativ…

    P.S: poti incerca…sper doar sa ai sigurante automate…… 🙂

  8. Buna, am facut si eu aceasta schema dar am o problema si nu inteleg ce se intampla, am facut ultima schema cea cu puntea de diode, in loc de potentiometrul de 200k am pus unul de 50k, in schimb in loc de rezistorul de 15k am pus unul de 100k pentru a compensa valoarea potentiometrului, ca si triac am folosit un BT 138. Dupa un timp de functioanre, intensitatea luminoasa creste singura, din cate am observat se incalzescte dioda dintre potentiometru si rezistenta. Triacul e normal sa se incalzeasca dar dioda nu cred ca e normal. Daca dau potentiometrul la minim cand montajul este rece imi inchide lumina de tot, iar daca montajul e cal nu imi mai inchide becul de tot. Folosesc un bec de 40W. Ce ar trebui sa fac ca sa stabilizez montajul?

  9. schimba si tu condensatorul.. vezi sa fie macar la 35V… poti folosi alta schimba schema cu diac, daca nu esti multumit de aia: http://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_gradateur_lumiere_001.html

  10. Buna ziua, am facut montajul cu puntea redresoare si se pare ca functioneaza ff bine la primele probe. Intrebarea mea este: in schema imbunatatita inca mai aprare dioda inainte de potentiometru, in cazul folosirii puntei mai este necesara ?

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

*