Регулятор мощности для печек и не только

В теме о муфельных печах возник вопрос о регулировке мощности. Правильнее конечно ставить термопару и использовать её сигнал для регулировки температуры. Но дело это не простое и для чайника в электронике и приборостроении дело сложное.
Рассмотрим простой семисторный регулятор мощности.
Сперва немного теории
Если не вдаваться в подробности то узнать максимальный ток устройства можно поделив мощность на напряжение.
Например если P=2200Вт, а U=220В, то
I=P/U=2200/220=10Ампер
Ещё немного теории(можно пропустить)
Одним из наиболее распространенных принципов регулировании мощности в сетях переменного тока является фазовый. При фазовом способе регулирования используется зависимость между моментом (фазой) открытия регулирующего элемента относительно начала полупериода питающего напряжения и потребляемой устройством мощностью.

Для регулирования мощности используется ключевой элемент, в качестве которого наиболее удобно использовать симистор. Изменяя задержку (фазу) времени открытия симистора относительно начала полуволны сетевого питающего напряжения можно регулировать потребляемую нагрузкой мощность практически от 0~до 100%. Зависимость напряжения на нагрузке от фазы открытия симистора показана см рис

Сеть полна разными регуляторами, в основном излишне усложнёнными, хотя достаточно полудюжины деталек.



C1 0,1 мкФ
R1 4,7 кОм
К2 51 Ом (его можно вообще не использовать)
VR1 500 кОм
DIAC DB3, динистор, да не простой а симметричный
TRIAC BT136-600E, симистор

Детали в конкретных устройствах могут отличаться параметрами и типами.

Можно собрать схемку самому если вы фанат радиолюбитель, но лучше взять за основу готовую. Такие схемы используются в большинстве регуляторов скорости в дрелях лобзиках и тп.
Теретически можно взять любую и заменить резистор на более удобный, а семистор на более мощный.
На практике большинство схем представляет из себя маленькие закрытые блоки к внутреностям которых сложно подобраться. Но есть приятные исключения в виде небольших платок с нормальным регулятором. Мне попалась такая в скиловском лобзике.
Что то вроде чипдиповской

Аналогичные схемки можно извлечь из настольных ламп. Или купить на радиорынке или магазине радиодеталей.
На Московском Митинском радиорынке такая схема стоит 150 р
Или кто не хочет заморачиваться в Чип и Дип
chipdip.ru
BM071 Регулятор мощности 220 В/3 кВт
Цена в розничной сети: 1150.00 руб.
Цена в интернет-магазине и офисах продаж: от 1 шт. 1080.00 руб. от 5 шт. 840.00 руб.

Далее надо посмотреть марку симиристора и пошарив в сети выяснить на какой ток он расчитан. Если хватает то сажаете его на радиатор. Размер вы можете прикинуть на вышеуказанной странице Чипа и Дипа.
Радиатор можно взять из старого компьютерного блока питания или от процессора. Часто у самодельщиков просто рука не поднимается выкинуть эти дюралевые ребристые штучки.
Если ток маловат, то потребуется заменить семистор на более мощный. Например на отечественные ТС. Они выглядят как болты с высокой круглой головкой с 2 выводами большим и поменьше Гобразным цифры после "-" означают ток и напряжение.
Например ТСО132-25-10 ток 25А 1000В

Симисторные регуляторы мощности можно использовать для регулировки напряжения питания коллекторных низковольтных движков, вставляя схему между выпрямителем и фильтром, но тут есть свои тонкости, если будет интерес напишу.

Хитрость,имхо,не в в том ,как мощность регулировать,а в том,чтобы нужную температуру получить. Поэтому электронные регуляторы температуры в наше время рулят ,имхо.

Спасибо, очень полезно! Если совместить тестер с термопарой типа К, и подобный регулятор, то получится вещь. Откалибровать их: например, на 50-ти вольтах, предположим 200 С, а на 120 В - 700 С.

Из-за изрядной тепловой инерции печи из простой связки термопары с регулятором ничего путного не выйдет. Нужна чуть более сложная схема.

Но ведь и с более сложной схемой та же самая тепловая инерция, и при перемене температуры нагрева печи, придется ждать и там, и там одинаково.

Но ведь и с более сложной схемой та же самая тепловая инерция, и при перемене температуры нагрева печи, придется ждать и там, и там одинаково.

Тепловая инерция учитывается электроникой и при приближении к заданной температуре мощность ,подаваемая на нагреватели понижается.

Помех в сети будет... . всем соседям радио и телевидение заглушить можно.

Нужен регулятор с переключением при переходе через ноль.

Originally posted by Дмитрий .М:
Помех в сети будет... . всем соседям радио и телевидение заглушить можно.

Нужен регулятор с переключением при переходе через ноль.

Активные нагрузки обычно не дают много помех.
Для борьбы с ними используют РС цепочки и фильтры на основе индуктивности.
Собственно слепить схему которая бы открывала при переходе через 0, точнее близко к нему не проблемма.. . для человека уровня опытный радиолюбитель. Даже гдето я в свою время такую схемку видел, но там было всего 16 уровней что для печки имхо маловато, хотя бы 256.
Опять же перед написанием поста посмотрел предлагаемые в сети схемы. Охренел сколько всего понаворочено лишнего.. . Но я в свою время даже разрабатывал тиристорные БП. причём 3 фазные и потому могу наглаз оценить схему.кстати половина подобных схем обычно бывает нерабочей или работает так что лучше бы вообще не работало.

Блин, все лучше, чем вилку в розетку втыкать и вытыкать, регулируя температуру, как в моем случае.
А сам я никак не могу сообразить что и к чему.
Смотрел ПИД-контроллеры, так там пускатель еще городить нужно, да подальше от контроллера. Опять в проводах путаться. Настройка - башку сломаешь. Да и инерция печи не учитывается. Что делать бедному крестьянину ?
С уважением.
Кто б мордой ткнул, чисто конкретно, что нужно купить.. . Печь 2,5 КВт.
chipdip.ru Вот такое пойдет?
Иль все таки термоконтроллером заморочится?

Кстати если последовательно с переменным резистором (в схеме 500кОм) поставить ещё один сопротивлением раз в 10 меньше то температуру можно ловить гораздо точнее отслеживая её либо визуально либо с помощью термопары и вольтметра

Для регулировки температуры в печи предпочитаю, переменный трансформатор с плавной регулировки с гальванической ванны на 40 ампер и выпрямитель, каждому свое. А самое главное, ни какой инерции, один раз откалибровал нагрев относительно подаваемого напряжения и термопару можно убрать в коробку. И сколько проволоки удалось намотать, тоже абсолютно <фиолетово>.

Из-за изрядной тепловой инерции печи из простой связки термопары с регулятором ничего путного не выйдет.

А что там инерция - 20 градусов в районе 800-900. Усатновил на чуть меньше, набрал, подкрутил чуть больше. И всё.
С уважением.

Originally posted by Zelad:
Для регулировки температуры в печи предпочитаю, переменный трансформатор с плавной регулировки с гальванической ванны на 40 ампер и выпрямитель, каждому свое. А самое главное, ни какой инерции, один раз откалибровал нагрев относительно подаваемого напряжения и термопару можно убрать в коробку. И сколько проволоки удалось намотать, тоже абсолютно <фиолетово>.

Хм.. . а выпрямитель то зачем?
ЛАТР штука хорошая, но даже 9амперные не слишком распространены.
А вот насчёт калибровки... . Сеть может гулять +10 -15% В реальности меньше. Но изменение напряжения на 10% приводит к изменению мощности на 15-20%

"Усатновил на чуть меньше, набрал, подкрутил чуть больше" все равно ведь придется делать руками? Зачем тогда городить электронику?

И про "убрать термопару в коробку": со временем у печек (из-за обгорания проволоки и из-а прогара термоизоляции) существенно плывут характеристики. Так что термопару убирать не надо.

"Усатновил на чуть меньше, набрал, подкрутил чуть больше" все равно ведь придется делать руками? Зачем тогда городить электронику?

Всё лучше чем

чем вилку в розетку втыкать и вытыкать, регулируя температуру, как в моем случае.

Имел такиеже мысли по тиристорному регулятору, плюс продление ресурса нагревателя. На новогодние праздники опробовал для регулировки температуры печи светорегулятор Агат 3кВт. Тиристорные регуляторы для печи не подходят! Из за эффективной теплоизоляции муфеля происходит нагрев печи до тех же температур только за более длительное время. Регулировка температуры возможна в диапазоне теплопотерь печи, т.е. для использования регулятора надо отказаться от теплоизоляции, но тогда невозможен нагрев до высоких температур. Физику не обманешь.
Буду приобретать ПИД-регулятор ОВЕН (2000-2500руб) http://www.owen.ru/catalog/46584403 , и для коммутации твердотельное реле (около 500руб) http://www.owen.ru/catalog/76310443

Хм.. . а выпрямитель то зачем?
ЛАТР штука хорошая, но даже 9амперные не слишком распространены.
А вот насчёт калибровки... . Сеть может гулять +10 -15% В реальности меньше. Но изменение напряжения на 10% приводит к изменению мощности на 15-20%

Температура в печи выставляется по вольтметру, так что пониженное или повышенное напряжение в сети не имеет значения. Переменный ток "бежит" большей частью по поверхности проводника, постоянный же по всему сечении, проводник (нагревательный элемент, спираль) меньше обгорает, живет в разы дольше. Проверено на практике.

Originally posted by Zelad:

Температура в печи выставляется по вольтметру, так что пониженное или повышенное напряжение в сети не имеет значения.

Еще раз повторяю вы не учитываете теплоизоляцию. Вы не сможете выставлять температуру по напряжению, даже при пониженном напряжении температура будет расти пока не установится баланс с потерей тепла.

Originally posted by Zelad:

Переменный ток "бежит" большей частью по поверхности проводника, постоянный же по всему сечении, проводник (нагревательный элемент, спираль) меньше обгорает, живет в разы дольше. Проверено на практике.

Актуально только для высокой частоты, для промышленной частоты 50Гц - ерунда, особенно в части обгорания спирали.

Еще раз повторяю вы не учитываете теплоизоляцию. Вы не сможете выставлять температуру по напряжению, даже при пониженном напряжении температура будет расти пока не установится баланс с потерей тепла.

+100

Тиристорные регуляторы для печи не подходят!

Странно... В хим.лаборатории ряд печей,сушильных шкафов,и некоторых приборов прекрасно работают,имея в своем составе ПИД-регулятор(в основном фирмы"Овен")и платку с тиристорным(семисторным)управлением.

Тиристорный регулятор хорош на открытом нагревателе (ТЭН эл. плитки, утюг, сушильный шкаф и т.п.) там где большая теплоотдача. На муфельной печи эффективен только релейный способ регулирования (включил/отключил). Теоретически тиристотный регулятор можно использовать по схеме включения на полную для набора заданной температуры (с учетом скорости набора и тепловой инерции) затем переход на режим компенсирования теплопотерь, а это 10-20-30В т.е. практически полное отключение. Такая задача подсильна микропроцессору. Гораздо проще проводить ПИД регулирование релейным способом.

Originally posted by Zelad:

Температура в печи выставляется по вольтметру, так что пониженное или повышенное напряжение в сети не имеет значения. Переменный ток "бежит" большей частью по поверхности проводника, постоянный же по всему сечении, проводник (нагревательный элемент, спираль) меньше обгорает, живет в разы дольше. Проверено на практике.

Вольтметр штука хорошая, но тоже имеет свою цену деления и погрешность + изменение параметров печи. Если вас устраивает такая точность то всё в порядке.
А насчёт хитрого тока которому лень внутрь забираться ))))
Знакомец в своё время поставил соседу антенну ДМВ и раскрасил в красный зелёный и синий цвета тк мол так лучше для приёма цветного телевидения.
А потом обнаружил ещё такие антены и его уверяли что крашеные антенны работают лучше.
действительно есть такой эффект но всерьёз он начинает проявляться на мегагерцах

Спорить с теоретиками дело выеденного яйца не стоит. Однако, каждая система регулировки, имеет право на жизнь, и каждый выбирает себе под свои нужды. Программируемые системы регулировки очень удобны для массово производства, например, нужно подготовить опоки под литье, выставляется программа, 2 часа 150 градусов, 1,5 часа 750 градусов, потом 450 градусов, включил на ночь, утром все готово, можно отливаться. Но это нужно, если отливаешься несколько раз в неделю, а если отливаешься раз в несколько недель, можно не надорваться и ручку трансформатора покрутить. Зато нагревательный элемент не испытывает пиковых нагрузок и живет намного дольше.

Originally posted by Viziter:
Тиристорный регулятор хорош на открытом нагревателе (ТЭН эл. плитки, утюг, сушильный шкаф и т.п.) там где большая теплоотдача. На муфельной печи эффективен только релейный способ регулирования (включил/отключил). Теоретически тиристотный регулятор можно использовать по схеме включения на полную для набора заданной температуры (с учетом скорости набора и тепловой инерции) затем переход на режим компенсирования теплопотерь, а это 10-20-30В т.е. практически полное отключение. Такая задача подсильна микропроцессору. Гораздо проще проводить ПИД регулирование релейным способом.

Микропроцессор это наше всё.. . как же без него )))) Но прежде чем так сделать поинтересуйтесь что такое гистерезис и какой конкретно он должен быть для конкретной печи. И кстати почему реле обязательно должно быть твердотельным а не перым попавшимся чьи контакты позволяют коммутировать данные ток и напряжение? И чьи контакты при необходимости легко почистить в отличии от реле залитого компаундом.

Вы верно заметили что для быстрейшего набора температуры сначала на печь надо подать полную мощность. А вот каким устройством дальше поддерживать температуру уже неважно. Но устройство должно обеспечивать поступление тепла равное теплопотерям. Если речь о низкой температуре то да напряжение будет низким 10-20-30В, аесли под 1000 гр то напряжение будет близко к сетевому.

Твердотельное реле это не реле залитое компаундом это полупроводниковый прибор работающий в режиме открыт/закрыт, контактов которые пригорают там нет и звука как от пускателя тоже нет. Все о чем я говорил проверил на опыте. Применение ПИД с реле дороже всего в два раза (зря потратил 1000руб за светорегулятор плюс мультиметр для измерения температуры за 300руб плюс ебот-я с калибровкой) зато решает все проблемы (кроме скорости остывания печи когда от закалки надо перейти к отпуску).

Когда я вплотную занимался электроникой твердотельными обычно называли именно залитые реле.. . они и выглядели как кубики с выводами.
Термопара входит в стоимость ПИД? Я на днях в Митино поинтересовался стоимостью термопары, За неё 4 тыра захотели

Термопару пришлось покупать отдельно (заказал на заводе Челябинский Теплоприбор, работают и с физ. лицами от 1 шт.) ТХА 0496. Обошлась в 2000руб. Потом разобрался, можно заказывать отдельно сам термоэлемент (спай хромель-алюмель) гораздо дешевле. Цена навертывается за счет керамической трубки, металлического фланца из спец. стали, корпуса клемника плюс сборка.

Viziter Вы не прикидывали какая в итоге точность получилась по регулировке/отображению температуры?

На данный момент при использовании термопары ТХА 0496, мультиметра 838 с калибровкой пирометром с пределом до 900гр.С точность плюс/минус 20гр.С (опять же по показаниям пирометра). Подключение термопары выполнено обычным медным проводом (надо термоэлектрический кабель), холодный спай вынесен за пределы печи и выше 30гр.С не нагревается. Выполнил закалку Х12М, закалилась со второго раза при нагреве по показаниям М838 до 1100гр.С. Отжиг и отпуск регулировал включением/отключением. В принципе такую систему использовать можно, но с ПИД гораздо удобнее. Уточнил цены у официального представителя ОВЕН, ТРМ 10 с реле (электромагнитное) на выходе - 2301руб., ТРМ 10 с выходом под твердотельное реле - 2830руб. (срок заказа до 1 мес.), твердотельное реле MD1544 - 340руб. Есть ПИД контроллеры корейские Autonics с выходом под твердот. реле - 1400руб. (один недостаток - до 999гр.С).

Вот еще, добрый человек подсказал evelen.ru и к тому же выход 10А - печь 2КВт будет регулировать без доп. реле. Да и до 1300гр индикация. Да и 2000руб. всего
С уважением,

Originally posted by Viziter:
Выполнил закалку Х12М, закалилась со второго раза при нагреве по показаниям М838 до 1100гр.С.

А почему со вторго? Электроника не ту температура показала или были другие причины

"Отжиг и отпуск регулировал включением/отключением." А с этим вообще непонятно.. . зачем тогда контроллер ведь основное его достоинство что сунул клинок в печь и выставить режим.

МухАН
Это уже демократично. Когда поинтересовался в Митино что почём предложили термопару 4000 и контроллер за 4000 причём к контроллеру ещё требовалась силовая часть

Хочу немного прояснить по теме, так как по образованию инженер ко КИПиА.
Все способы регулирования делятся на дискретные и аналоговые(непрерывные).
Выбор регулятора зависит от требований к параметру, в нашем случае зто температура. То есть насколько может отличатся температура от заданного значения. В справочниках по закалке указано, например 820-840 градусов С.
То есть 830 +- 10гр.С. Термическая печь инерционный обьект, при выключении питания температура немного повышается, а потом начинает уменьшатся. При включении температура понижается, потом начинает повышаться. График напоминает зубья пилы. На моей печи эти перепады немного больше 10 гр.С, но большого влияния это не вызывает, т.к. выставляю задание 850 гр.С. Более точное значения дают ПИД регуляторы, но они дороже. Итак что нужно: термопара( вид зависит от температуры, для 1200 гр. С нужна типа К), измерительный блок с релейным выходом( показывает температуру и задает значение срабатывания реле) и устройство коммутации мощности( самое доступное это магнитный пускатель, можно твердотельное реле). Програмируемый нагрев с выдержкой времени на определенных температурах нужен для легированных сталей. Метод регулировки температуры без обратной связи, т.е. без термопары очень приблизительный. К сожалению, не могу подсказать марки приборов.

Вот еще, добрый человек подсказал evelen.ru

Спер в закладки. А то стоит муфелек с реостатной регулировкой . Давно хочу восстановить за недорого.

Закалил со второго раза потому что недогрел. Видать всетаки на высоких температурах погрешность измерения больше. Регулировал температуру включением/отключением т.к. автоматику еще не поставил. ПИД контроллер будет обязательно, приобретаю с выходом под семистор, по большому счету тоже самое твердотельное реле.

Вот еще, добрый человек подсказал

]http://www.evelen.ru/product/01/06/arcomd49t.html[/QUOTE]
Блин, скачал "Руководство пользователя", а там ни слова о 10А. Хрен знает что!!! Кому верить? Да и, похоже, они с физ. лицами не работают. Ребят, кто понаглее, спросить бы у них, я то стесняюсь - ибо дуб в этих апельсинах. Или меня проверить, мож что напутал.
С уважением.

а там ни слова о 10А.

Это не страшно. Электромагнитный пускатель около 200р. А по названию можно поискать других продавцов. Продают где-нибудь. На митьках видел 2 бюджетных варианта (в пределах 2-2,5 тыс вместе с термопарой и пускателем,но оба только до 1000град. Хотелось бы на всякий случай повыше. )

Переговорил с представителем фирмы с Ростова. Предлагают верить "Руководству по эксплаутации" т.е. реле на 5А. Да и если бы было 10А - для 2кВт это на пределе, контакты быстро сгорят. В том и другом случае лечится установкой магнитного пускателя например типа ПМА на ток 16-25А и обмоткой на 220В (с обмоткой особое внимание, есть на 380В, 110В, 36В). Цена пускателя не большая, особенно на рынке.
Внимательно почитал Руководство по эксплуатации - не описано как програмировать. Д.б. еще инструкция.

Originally posted by Viziter:

Viziter

Воспользовался вашими ссылками на www.owen.ru , нашел дилеров этой фирмы в Челябинске, фирма "Дельта инжиниринг" их сайт: www.indelta.ru . Я у них взял и термопару, и пид-регулятор, и твердотельное реле(за все отдал 4 т.р.). Теперь осталось фехраль где-то купить и что-то на теплоизоляцию.
З.Ы. Пид-регулятор взял программируемый, что-то около 2800 р.

Контроллер покупаю в этой же фирме. ПИД-контроллер с выходом под твердотельное реле они обещают поставить в течении месяца (разговор с ними и и информация с сайта ОВЕН). Так что судя по всему вы не взяли, а оплатили. Теплоизоляцию, а именно муллитовую вату и картон приобретайте на строительном рынке на пр. Бр. Кашириных, бокс N10, тел. 989514508181,
продают на вес вату, и на метраж - картон (вата - около 150руб/кг., картон - 300руб/м.) Фехраль покупал в Екатеринбурге, по цене 400 руб/кг (на печь надо около 1 кг). Может есть и в Челябинске, но на момент приобретения не попалось. Если обитаете в Челябинске могу отдать керамические трубыипод камеру.
Пора эту тему присоединить к теме "Муфельная печь" (к модератору).

У них офис на Бр. Кашириных 87-а, рядом с рынком. Позавчера съездил и взял регулятор DTB4848VR и все остальное. Вчера распечатал руководство по нему, сижу, изучаю. Первый раз с этим столкнулся, многое непонятно. Вообще-то ручное управление понятно, а вот с программированием еще разбираться нужно.