Triakový regulátor výkonu pro topnou spirálu

Tentokráte to bude ze zcela jiného soudku, než na který jste na tomto blogu zvyklí. Tématem článku totiž bude regulace výkonu topné spirály v horkovzdušném ventilátoru. Autorem článku je Martin Uhlík.

  Chtěl jsem si horkovzdušným ventilátorem ohřívat nohy zmrzlé od studené podlahy. Jenže ventilátor, jež vlastním, má 2kW, což je slušný topný výkon a po chvíli mi sice bylo na nohy teplo, ale ve výšce hlavy bylo nesnesitelně horko. Napadlo mě proto snížit výkon spirály tak, aby z ventilátoru vycházel vzduch pouze teplý či vlažný a tím mohl ventilátor běžet déle a ohřívat nikoliv vzduch u stropu, ale jen vzduch na podlaze.

  Existuje spousta možností, jak snížení topného výkonu dosáhnout. Jednou možností je hlídat teplotu vzduchu na výstupu a podle toho spirálu vypínat nebo zapínat. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost použití elektroniky na malé napětí a tudíž potřeba zdroje pro tuto elektroniku. Jenže já jsem potřeboval něco, co se vejde celé do ventilátoru a tudíž to musí fungovat pouze na síťové napětí. Navíc spirála má velmi malou tepelnou setrvačnost, takže by zapínání a vypínání probíhalo ve velice krátkých intervalech. Proto jsem se rozhodl přistoupit k použití triakového regulátoru, který jste určitě někdy viděli pro regulaci žárovkového osvětlení.

  Tento regulátor výkonu omezuje výkon tím, že zátěží protéká proud jen po určitou dobu periody střídavého proudu. Regulátor nepotřebuje napájení, obvykle jej stačí vřadit do série se zátěží. Je však třeba upozornit, že díky charakteru spínání mimo průchod nulou vytváří triak rušení, které může být slyšet zejména v nekvalitních zesilovačích nebo v rádiových příjmačích na rozsazích středních a dlouhých vln.

  Použité zapojení je zcela obvyklé, tzv. katalogové a je použito téměř ve všech konstrukcích tohoto typu na internetu. Je zde k dispozici trimr, kterým si nastavíme minimální hodnotu protékajícího proudu a tím zjemníme regulaci potenciometrem.

  Nejdůležitejším prvkem je samotný triak. Jelikož spirála má 2000W, podle známých vzorců jí teče proud 8,7A. Pokud chceme, aby triak nějakou dobu vydržel, je třeba ho předimenzovat. Navíc se zde pracuje s nebezpečným síťovým napětím a vně zařízení nesmí být jediná kovová část spojená s tímto napětím. Použil jsem proto triak BTA10/700B. Jeho maximální dovolený efektivní proud je 10A a křemíkový čip je izolován od pouzdra keramickou destičkou, která je testována na napětí 2,5kV. Můžeme si proto být jisti, že se na chladič síťové napětí nedostane. Jak je triak upevněn ke chladiči je patrno z obrázků níže. Chladič jsem upevnil úhelníčkem ke krytu ventilátoru. Je umístěn v proudu studeného vzduchu, takže je navíc ochlazován proudícím vzduchem. Je třeba dbát, aby průřez přívodních vodičů byl dostatečný, jelikož v obvodu procházejí velké proudy. Podobně jako v případě upevnění chladiče je třeba dbát na bezpečné oddělení síťě i u potenciometru a proto jsem použil potenciometr z plastu. Celkové rozmístění prvků v zadní stěně ventilátoru je patrné z obrázků.

  Před sestavením bylo provedeno několik zátěžových zkoušek a testoval jsem i jiné triaky. Největšího oteplení bylo dosažeho při nastavení 100% výkonu, kdy triakem protéká největší efektivní proud. I tak bylo oteplení nepatrné a při umístění chladiče v proudícím studeném vzduchu jej můžeme s klidem zanedbat.