Как регулировать нагрев тэна
Регулятор напряжения для тена от 1 до 6 кВт
Регулятор напряжения в электрических цепях, служит для изменения мощности, подаваемой в нагрузку. С помощью регулятора напряжения можно управлять скоростью вращения электродвигателей, уровнем освещенности и нагревательными приборами такие как паяльник, электрическая плитка, тэн. В радиомагазинах можно купить готовое изделие но сделать регулятор напряжения своими руками не сложно.
В процессе самогоноварения выяснилось что на газу процес нагревания браги происходит достаточно долго (около 2-х часов) и к тому же, неудобно регулировать процесс дистилляции браги, газовой плиткой. В следствии чего возникла острая необходимость в модернизации самогонного(дистиллятного) аппарата, врезкой в него электрического нагревателя. Изначально задумывалось, что тен будет ставится мощностью 3 kW но в дальнейшем передумали и уменьшили до 2500 ватт. Далее нам понадобилась регулировка напряжения для управления процессом дисциляции, её мы решили изготовить своими руками, благо схем в общем доступе полно, они простые, минимум деталей и изготовление много времени не занимает.
Схема регулятора напряжения на 220 вольт
Схема состоит из симистора, BTA41-800B по названию можно определить его параметры ток и напряжение. Например BTA это обозначение симистора, 41 это его ток в амперах и 800B это его напряжение. Симистор можна заменить на более слабый ток для этого нужно мощность вашего тена разделить на напряжение, например: 2 кВт разделить на напряжение в сети 220 вольт мы получим нужный нам ток 2000/220=9,1 Ампер. В этом случае мы можем использовать другой симистор BTA12-600B, но так как симистор будет работать практически на пределах своих возможностей, он будет греться и придется закрепить его на радиатор, в противном случае он может выйти из строя.
Примечание.В схеме можно применять любой симистор не менее 600B и током в зависимости применяемого нагревательного элемента. В любом случае для облегчения работы симистора его следует разместить на радиаторе охлаждения. Дополнительно можно поставить вольтметр на выход схемы, чтобы видеть изменение напряжения наглядно и на вход поставить автомат на 16-25 ампер.
Детали для схемы:
1.Симистор выбираем от нагрузки но можете как в моем случае чем больше тем лучше BTA8-600b, BTA12-600b, BTA16-600b, BTA20-600b, BTA24-600b, BTA25-600b, BTA26-600b, BTA40-600b, BTA41-600b.
2.Потенциометр можно ставить в пределах от 470 кОм до 1 мегаом (МОм). Советую ставить потенциометр на 1 МОм так как у него больше диапазон регулировки, можно регулировать фактически до нуля. В начале я собрал схему с потенциометром на 500 кОм и в дальнейшем перепаивал на 1 мОм.
3.Динистор DB3 у него нет полярности припаиваем как хотим.
5.Конденсатор керамический 0,1 мкФ.
Изготовление схемы
Для изготовления схемы нам понадобится в первую очередь паяльник, припой и канифоль и радио детали которые без труда можно приобрести в любом радио-магазине. Пожалуйста, уделяйте пристальное внимание, есть риск поражения электрическим током (как и во всем электрическом).
И так, для начала берем печатную плату и на ней располагаем компактно все детали после чего спаиваем все по схеме. Останется прикрепить симистор на радиатор. Я взял радиатор из старого блока питания телевизора. И останется самое сложное найти корпус и разместить схему в нем. На собирание схемы по времени у меня ушло буквально 15 минут.
Примечание. Эта схема часто встречается в пылесосах, китайских точильных станках.
Как происходит процесс регулировки напряжения в дистилляторном аппарате.
На начальном этапе нагреватель включаем на полную мощность. После достижения температуры (78,8) градусов, что соответствует точки кипения этилового спирта, мощность нагревателя уменьшаем. Опытным путем меняя положения регулятора, нужно добиться того, чтобы весь выделяющийся пар конденсировался системой охлаждения. Это поможет избежать лишних потерь спирта и в то же время при правильно подобранной мощности позволит сократить время производства до возможного минимума.
Регулятор мощности для ТЭН не создающий помех
В интернете есть множество примитивных схем симисторных регуляторов мощности. Собранные по этим схемам регуляторы заполонили рынок, включая всем известный Aliexpress. Схемы очень простые и имеют минимум компонентов, не требуют настройки, поэтому заслужили огромную популярность среди потребителей. Но, они все имеют один недостаток, а именно большие помехи, которые излучает регулятор мощности при изменении угла фазы открытия симистора. Помимо помех нагруженное устройство, особенно электродвигатели, нагреваются и создают значительное гудение.
Представленный в этой статье регулятор мощности для ТЭН не создает помех и может регулировать мощность до 3кВт. Незначительное изменение номиналов (читать ниже) даст возможность регулировать обороты синхронного или асинхронного двигателей без значительного их нагрева, как например, при использовании примитивного симисторного регулятора.
Схема регулятора мощности для ТЭН не создающего помех
Принцип регулирования основан на интервальном открытии и закрытии симистора в момент прохождения синусоиды через ноль. Грубо говоря, одну секунду симистор открывается, а потом секунду он закрыт. Эти интервалы вырабатывает генератор, и они настраиваются переменным резистором.
Теперь подробнее. Диодный мост VD1-VD4 выпрямляет напряжение переменного тока
220В. Далее с помощью балластного конденсатора C1 и стабилитрона VD5 напряжение понижается и стабилизируется на уровне +12В. Пульсации сглаживаются емкостью C2. Напряжение +12В будет питать схему управления симистором VS1.
Схема управления симистором состоит из двух основных узлов. Первый — это генератор импульсов, построенный на таймере DA1, а второй узел — это гальваническая развязка на оптопаре U1.
Генератор имеет практически постоянную частоту (около 1Гц) с изменяемой шириной импульса.
При спаде импульса на выходе таймера DA1 (вывод 3), его 7 вывод внутренне (через встроенный транзистор) соединяется с общим проводом (GND) и через светодиод U1, резистор R4 и светодиод HL1 протекает ток около 10мА. Внутренний светодиод U1 засвечивается и оптосимистор U1 открывается, подавая управляющий ток в вывод G симистора VS1. Открытие оптосимистора происходит только при прохождении синуса через ноль, так как MOC3063 имеет такую схему контроля. Это и исключает помехи данного регулятора. Открывшийся симистор VS1 пропускает через себя ток нагрузки ТЭН.
Далее по фронту импульса на 3 выводе таймера DA1 вывод 7 отключается от общего провода и оптопара U1 закрывается, вслед за ней закрывается симистор, отключая ТЭН. И далее все по циклу повторяется, пока таймер генерирует импульсы.
Ширина импульса зависит от скорости заряда и разряда конденсатора C3. Чем дольше происходит заряд и быстрее происходит разряд, тем уже импульс и наоборот. Регулируется это переменным резистором R2. Заряд емкости C3 выполняется с выхода таймера (вывод 3) через цепь R3VD6R2, а разряд происходит через R2 и VD7.
На графике выходное напряжение регулятора мощности будет выглядеть пачками целых, необрезанных периодов (полупериодов).
Параллельно силовым терминалам симистора VS1 подключена помехоподавляющая цепь R7С5, ее можно и не устанавливать.
По интервалам засвечивания HL1 можно судить об уровне ограничения мощности ТЭН.
Компоненты
Резисторы R1 и R7 мощностью 1Вт. Остальные 0.25Вт.
Емкости C1 и С5 пленочные на 400В. Конденсатор C4 керамический на 63В.
Для увеличения частоты генератора (для работы с электродвигателями) можно уменьшить емкость конденсатора C1, например до 1мкФ.
MOC3063 меняется на MOC3043 или MOC3083. Можно пробовать установить MOC3061 или MOC3062 но для их открытия нужен больший ток, а значит нужно уменьшать номинал R4, что может повлечь за собой необходимость увеличения емкости балластного конденсатора C1.
Стабилитрон с малым минимальным током открытия BZX55C10, BZX55C11 или BZX55C12. Подойдет и отечественный стабилитрон Д814В(Г,Д). Не подойдут стабилитроны 1n474*, либо опять же придется увеличивать емкость балластного конденсатора C1.
Симистор VS1 выбирается исходя из тока нагрузки, и берется минимальный запас по току не менее 30%. Для регулятора мощности ТЭН 3кВт я применил симистор BTA20-600B (рассчитанный на 20А). Рекомендую применять серию BTA с изолированным корпусом. Корпус симистора этой серии имеет металлический фланец, но он не соединен с его выводами. Подойдут, например BTA12-600B или BTA16-600B. Работать будет и серия BT, например, по этой схеме на симисторе BT137-600D я собирал регулятор температуры паяльника.
Для более надежной работы рекомендуется использовать светодиод красного цвета в качестве компонента HL1. У красного цвета наименьшее падение напряжения, это важно для этой схемы.
Охлаждение
Не забываем про термопасту между симистором и радиатором. Также не забываем установить изоляционную прокладку и втулку, если корпус симистора неизолированный.
При использовании регулятора с ТЭН мощнее 1.5кВт я рекомендую пропаять медную жилу вдоль силовых дорожек печатной платы и демонтировать с нее винтовые клеммы, заменив их пайкой. Это исключит слабые места регулятора.
При эксплуатации на большой мощности (более 1.5кВт) установите автоматический выключатель, так как стеклянные предохранители очень сильно раскаляются, особенно в местах соприкосновения с держателем.
Испытание
При испытаниях регулятора мощности действительно симистор открывался при прохождении синуса через ноль, что очень порадовало отсутствием мерцания рядом включенного светильника, как при использовании примитивных схем. Для убеждения я через понижающий трансформатор взглянул осциллографом на форму выходного напряжения, синусоида была с целыми периодами без отсечения.
Первое включение было с подключенной на выход лампой накаливания, при этом радиатор можно не ставить, если лампа слабее 80Вт.
Далее регулятор был нагружен ТЭН мощностью 1.3кВт, полет нормальный.
Печатная плата регулятора ТЭН не создающего помех СКАЧАТЬ
Регулятор мощности для ТЭНов
Повтори и радуйся. Но нет же. Здесь 38 страниц болтовни. Там пока одна. Но тоже «с отсутствием полезной информации». Вот зачем ты сейчас туда послал человека? Ведь основная масса людей на форуме, это самогонщики, Хе-Хе, 26 Марта 21, 12:06
Поделись, если не трудно. Хе-Хе, 26 Марта 21, 13:26
Вот еще что нарыл. Ссылку не даю, т.к. статус не позволяет. Новичок я тут. Но там нагрузка поменьше. 
Dimmer2. Регулятор мощности для ТЭНов. Вопросы по электр(он)ике.
Она от чего запитана? melechko, 30 Апр. 21, 12:00
Очень заинтересовал регулятор от Zapal. ЧиК, 30 Апр. 21, 08:25
И чем же он заинтересовал?
Добавлено через 23ч. 5мин.:
Посл. ред. 01 Мая 21, 17:24 от Михаил_761
В схеме Запала используются ключи IRF460 у которых сопротивление канала 0,27 Ом, а это очень много, поскольку при токе 10А (примерно 2кВт) на каждом ключе будет выделяться 13,5 Вт тепловой мощности, а оную не так-то просто утилизировать. Михаил_761, 30 Апр. 21, 18:19
Давайте оставим потомкам готовое решение «чистого» регулятора с конкретной схемой, деталями и номиналами. Может даже с печаткой. ЧиК, 30 Апр. 21, 08:25
Посл. ред. 02 Мая 21, 06:05 от Zapal
Да и схема сейчас у меня несколько другая.. Zapal, 02 Мая 21, 03:48
Напрягает большое кол-во сильномогучих элементов. Один лишь дроссель L1 по габаритам чего стоит. да и другое не совсем маленькое.
Напрягает большое кол-во сильномогучих элементов. Один лишь дроссель L1 по габаритам чего стоит. да и другое не совсем маленькое. Михаил_761, 06 Мая 21, 12:34
Посл. ред. 06 Мая 21, 15:58 от Zapal
Исходные данные дросселя НМ2000 60 внутри, 100 снаружи, 20 мм толщина.. 4 штуки.. Zapal, 06 Мая 21, 14:32
После отжига железа оное не превратилось в обыкновенное деревянное полено? Индуктивность дросселя измерял?
У меня где-то валяются такие кольца, но высота, насколько помню, не 20мм, а 10-15мм. Есть ещё от ЭПКОС. Ну да ладно, не мотать же мне дрочель, сляпаю простенькую модельку и в неё буду втыкать разные значения индуктивности дросселя, глянем результат.
Ты не ответил на вопрос о назначении дросселя L2.
После отжига железа оное не превратилось в обыкновенное деревянное полено? Индуктивность дросселя измерял? Михаил_761, 07 Мая 21, 10:34
Ты не ответил на вопрос о назначении дросселя L2. Михаил_761, 07 Мая 21, 10:34
Посл. ред. 08 Мая 21, 02:00 от Zapal
Пьяному ежу понятно, что нарастив ключи и др. компоненты можно «тащить» любую нагрузку.
Попробую ещё с половиками.
1. Дроссель в сетевом фильтре начало-конец обмоток подключать как на скрине модели. Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29
С1 и С2 поменять местами. Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29
2. Дроссель L2 убрал, ибо при работе возвратной цепочки создаётся неимоверный «звон», что увеличивает ЭМИ. Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29
3. Диоды 80EBU-04 заменил на Шотки. По большому счёту в возврате достаточно одного, но, если тебе нравится много, то я тебе добавил вкусняшек в виде дополнительных 2-х. Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29
Добавил диод D6 и, как следствие, существенно снизилась динамическая мощность (около 500 Вт) при переключениях ключа и существующей нагрузке. Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29
Спасибо Миша, за такую продуманную работу.. надо все переосмыслить.
Посл. ред. 11 Мая 21, 07:40 от Zapal
Это я грил про модель с 80EBU. Опять править модель под оные у меня нет времени. да и ломы, ибо убедившись раз возвращаться к началу не хочется. Заменил на Шоттки, убрал дроссель и всё устаканилось, проблема снята.
Сейчас обдумываю стабилизацию напруги/выходной мощности.
И ещё, снизил частоту с 22кГц до 10кГц и, как следствие, уменьшилась мощность потерь на компонентах и на ту же величину, на том же сопротивлении нагрузки увеличилась моща. 
1. Регулятор мощности для ТЭНов. Вопросы по электр(он)ике.
Посл. ред. 11 Мая 21, 15:03 от Михаил_761
И ещё, снизил частоту с 22кГц до 10кГц и, как следствие, уменьшилась мощность потерь на компонентах и на ту же величину, на том же сопротивлении нагрузки увеличилась моща. Михаил_761, 11 Мая 21, 10:20
Посл. ред. 11 Мая 21, 18:47 от Zapal
ЗЫ. Думаю, что «пила» мощности в нагрузке никак не скажется ни на ректификации, ни на эл. потребителях так и употребляющих конечный продукт 
Регулятор мощности для ТЭНов. Вопросы по электр(он)ике. 
01. Регулятор мощности для ТЭНов. Вопросы по электр(он)ике. 
02. Регулятор мощности для ТЭНов. Вопросы по электр(он)ике.
Регулировка тэна по температуре
За последний месяц меня двенадцать раз спросили, где я брал свой регулятор мощности для ТЭНа. Действительно, вещь эта довольно востребована и раз возникают подобные вопросы, я решил написать этот пост. Тем более мне мой обошелся всего в 1000 рублей, с хвостиком.
Итак, начал я искать регулятор напряжения. Самый бюджетный вариант, который я нашел стоил в районе 3000 рублей. Дороговато.
На помощь вновь пришли китайцы. Вот такой бюджетный регулятор на 220 вольт я нашел на алиэкспресс:
При стоимости в 880 рублей он рассчитан на целых 10 кВт.
Осталось только уместить его в корпус и подвести провод и розетку.
Корпус обошелся в 100 рублей (КМПн 2/4 фирмы IEK), к нему розетка на 16 ампер (60 р), провод ПВСн 3×2,5 по 80 рублей за метр и вилка на 16 ампер (40 р).
В конечном итоге все выглядит вот так:
А вот регулятор в работе:
На экране цифра в процентах от номинального напряжения. Шаг равен 1 проценту. Очень удобно. Прошел уже более 10 перегонок. Никаких проблем не обнаружил.
Другие полезные товары с Алиэкспресс можно посмотреть в этой статье
Терморегулятор предназначен для поддержания заданной температуры путём управления нагревательными (охладительными) элементами.
Данные устройства бывают нескольких видов, начиная простыми механическими и заканчивая электронными многофункциональными и даже интеллектуальными устройствами.
Принцип работы состоит в том, что в устройстве есть выносной термодатчик, который сообщает устройству температуру окружающей среды. Для поддержания и регулировки заданного предела как раз и используется терморегулятор. Применяются для поддержания в различных устройствах, таких как: холодильник, тёплый пол, водяное отопление или нагреватели, инкубатор, теплицы и т.п.
Подключение ТЭНа с терморегулятором
Рассмотрим принцип работы и схему включения.
Они используются для бойлеров и котлов отопления. Берём универсальный на 220В и 2-4,5кВт, обычный, с чувствительным элементом в виде трубочки, помещается он внутрь ТЭНа, в котором есть специальное отверстие.
Тут видим 3 пары нагревательных элементов, итого шесть, подключать нужно следующим образом: на три садим ноль и на другие 3 – фазу. В разрыв цепи вставляем как раз наше устройство. Он имеет три контакта, на фото ниже видно один по центру сверху и два снизу. Верхний используется для включения к нулю, а какой из нижних к фазе надо проверить тестером.
Ставим регулятор на минимум – звоним тестером в левый нижний с верхним – есть звуковой сигнал, а на втором нет, теперь увеличим градус и тестер звонит уже правый нижний с нулём. Значит питание приходит на ноль (верхний) и с него идёт на ТЭНы, т.е. запитываются. А левый нижний вывод можно использовать для индикатора, чтобы индицировалось, когда отключён ТЭН.
Термостатов на рынке великое множество, регуляторов тоже. Для этого используют симмисторные регуляторы мощности (аналогичные диммерам для регулирования яркости ламп). Вам нужно выбрать с запасом по мощности. Т.е. если у вас ТЭНы суммарно потебляют 3000 Ватт, то нужно регулятор 4000 Ватт и больше, лучше 5000. Также на регуляторе должен быть радиатор, обратите на это внимание, чем больше радиатор — тем лучше (в магазинах пишут «3500 Ватт» и они без радиатора и держут по факту всего 300 ватт).
Также вы можете понижать мощность ТЭНов другими способами — установив выключатель и отключать один из ТЭНов. Дополнительно можно поставить диод — он заставит ТЭН работать в половине от мощности. Т.е. схема такая:
Тогда работает это так:
Вот еще идея как сделать регулятор:
Есть готовое решение, например, gt10000w, обычно это безымянные приборы китайского производства, лучше выбирайте сами в интернете, по запросу в поиске «Регулятор мощности для ТЭНа 5000 кВт» (ну или какая у вас мощность указывайте).
Терморегулятор нагрева непрерывного действия
220-230В, 50Гц, таких как: дистилляторы, инкубаторы, системы электроотопления, и т.д. Регулирующим элементом терморегулятора является симистор с управляемой фазой отпирания, что обеспечивает плавное и непрерывное (в отличие от регуляторов с релейным выходом) изменение мощности подключенного нагревательного элемента как в автоматическом, так и в ручном режиме.
Схема фазового управления симистором реализована на китайском клоне arduino LGT8F328P-LQFP32 MiniEVB. Можно применить модуль Arduino NANO. Вместо оптопары РС817 можно использовать РС814, тогда диодный мост VD2 можно заменить перемычками. В авторском варианте схема запитана от импульсного маломощного блока питания 12V, 1,25A (MN15-12).
Для кулера симистора мной использован радиатор от УНЧ бобинного магнитофона «Юпитер 203». Разводка платы выполнена для него. Можно использовать другой алюминиевый радиатор с размерами 45*45 мм., сделав в нем соответствующие крепежные отверстия. При управлении нагрузкой до 1 кВт радиатор практически холодный, для бОльших нагрузок применен вентилятор 12V 45*45 или 40*40, закрепленный на радиаторе.
Датчик температуры использован цифровой DS18S20, в герметичной гильзе, длина кабеля 1 м.
При правильной сборке и заливке соответствующей прошивки, схема в наладке не нуждается.
Испытания проводил нагреванием воды в старой кастрюле на электрической плитке:
Корпус использовал фабричный, NM9, плата разведена под него.
Основные технические характеристики терморегулятора:
Описание работы устройства.
Органы управления и отображения.
Переключатель режимов представляет собой тумблер с двумя положениями «РУЧ» и «АВТ», который переводит регулятор в ручной или автоматический режим соответственно.
Блокатор энкодера представляет собой тумблер с двумя положениями, который в положении «LOCK» блокирует реакцию регулятора на вращение ручки энкодера. Это является средством защиты от случайного изменения параметров.
Инженерное меню.
Порядок работы.
Подключите вилку нагревательного элемента к розетке терморегулятора.
С помощью переключателя режимов выберите желаемый режим работы (ручной или автоматический). С помощью ручки энкодера выставьте необходимое значение OP или SP. При необходимости, включите блокировку энкодера и сохраните текущее значение SP в память.
Рекомендуемый алгоритм работы следующий:
Настройка параметров ПИД регулятора
По умолчанию параметры имеют следующие значения:
Установка Ti=0 или Td=0 выключает интегральную или дифференциальную составляющую расчета соответственно.
OPmax – ограничение выходной мощности регулятора в автоматическом режиме, в процентах от максимума.