Ngày 17/04/2022 16:18:16 / Lượt xem: 4367 / Người đăng: biendt / Tác giả: biendt

Mạch Dimmer điều khiển tải AC hoạt động như thế nào?

 Dimmer là một bộ điều khiển công suất đơn giản, sử dụng Triac, có mạch nguyên lý rất đơn giản và chi phí rất thấp. Do vậy chúng rất phổ biến trong các thiết bị điện dân dụng và công nghiệp.

Dimmer là điều khiển, thay đổi  điện áp ra tải từ đó cường độ dòng điện (Công suất) cũng thay đổi theo. Do đó được ứng dụng điều khiển như điều chỉnh độ sáng của bóng đèn, lò sưởi, tốc độ vòng quay trong các thiết bị công suất....

Khi chọn Dimmer thì cần phải phù hợp với đặc tính hoạt động của tải. Có một số tải AC, Dimmer không thể điều khiển hoạt động tốt hoặc điều khiển sẽ gây ra nóng, cháy nổ, tải hoạt động sai lệch...Ngoài ra công suất của Dimmer phải lớn hơn công suất định mức của tải. Lời khuyên : Công suất Dimmer = Công suất tải x (1.2 - 1.3 lần). Dimmer hoạt động tốt cho tải thuần trở và tải cảm sẽ bị ảnh hưởng.

 Mạch nguyên lý Dimmer : 

Linh kiện, thành phần sử dụng chính trong mạch :

- J1-J2 (L-N) : Nguồn điện xoay chiều AC ~ 220VAC/50Hz.

- DUT hay AC Load : Tải xoay chiều. Công suất của tải phải bé hơn công suất Triac U1 BTA41-600B

- R1 : Điện trở loại 39ohm, 1W

- R4 : Điện trở loại 10Kohm, 1W

- VR : Biến trở 500Kohm, 0.5W

- C1 : Tụ kẹo loại 0.01uF/600V

- C2 : Tụ kẹo hoặc tụ không phân cực loại 0.1uF/275V

- D1 : Diac DB3, một dạng Diode AC dẫn dòng được cả 2 chiều.

- U1 : Triac 600V/40A loại BTA41-600B. Điều khiển góc pha điện áp, dẫn dòng theo cả 2 chiều và tự đóng khi điện áp hai đầu A1-A2 triac bằng 0 tức là ở góc 0/360 độ, 180 độ.

 Nguyên lý làm việc : 

Mạch Dimmer hoạt động dựa trên nguyên lý xén điện áp hay cắt góc pha điện áp đầu vào sóng hình Sin. Theo hình trên, góc cắt pha điện áp ra tải ở Triac U1 được thay đổi bằng VR và C2. Hằng số thời gian được tính theo t = RC. Biến trở VR dùng để điều chỉnh hằng số thời gian hay thời gian trễ để mở triac (góc cắt điện áp).

Triac U1 được kích mở khi ta cho điện áp một chiều vào chân điều khiển G. Mạch một chiều được tạo bởi D1, R4, VR, C2.

Mạch chống cháy cho TRIAC hay mạch snubber bảo vệ Triac (R1,C1). Sử dụng khi ta cần đóng mở tải cảm (inductive load). Khi tải cảm (VD: động cơ) bị ngắt điện đột ngột, điện áp tính theo công thức U=Ldi/dt sẽ vọt lên rất lớn, có thể đánh thủng TRIAC. Do đó ta cần tụ để tạo dao động và điện trở để tiêu tán năng lượng của cuộn dây.

Xét nửa chu kỳ đầu của tín hiệu ( 0 - 180 độ), chu kỳ dương : Tụ C2 được nạp thông qua điện trở R4 và biến trở VR (hằng số thời gian nạp RC). Khi tụ nạp đầy sẽ phóng điện qua Diac D1 và kích mở cho chân G của Triac U1. Lúc này điện áp chân G và chân A1 của Triac là dương, Triac U1 mở dẫn dòng điện từ nguồn -  tải qua chân A1 đến A2 của Triac. Khoảng tạo thời gian trễ kích mở Triac được tạo bởi VR và C2 chính là tạo góc cắt pha điện áp (xem hình ảnh dưới, phần nửa chu kỳ đầu). Khi đi hết chu kỳ đầu tới điểm 0 thì Triac đóng hoàn toàn (Triac Off).

Ở nửa chu kỳ tiếp theo, chu kỳ âm : Nguồn AC đảo dấu, quá trình cũng tương tự như chu kỳ dương. Góc cắt pha điện áp ở chu kỳ này cũng được tạo bởi VR và C2. Điện áp chân G và chân A2 của Triac lớn hơn điện áp A1 và Triac được dẫn từ A2 đến A1 qua tải về nguồn. Khi đi hết chu kỳ âm tới điểm 0 thì Triac lại đóng hoàn toàn (Triac off) (xem hình dưới, phân nửa chù kỳ âm) và lại bắt đầu một chu kỳ mới.

Chu kỳ đó cứ được lập đi lập lại. Khi đó dạng sóng điện áp trên tải dạng được cắt xén như hình vẽ dưới (đường nét đứt).

(Hình ảnh mô tả được lấy từ Internet)

Với mạch này chúng ta có thể điều khiển góc mở của Triac từ 0 đến 180 độ tương ứng với điện áp từ 0V đến 220VAC (điện áp nguồn).