""

Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением

Содержание

Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением

Причины, вызывающие необходимость стабилизации напряжения промышленной частоты. Метод выпрямления сетевого напряжения. Датчики входного напряжения. Макет блока управления. Моделирование основных силовых узлов стабилизатора с помощью программы Microcap.

РубрикаКоммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Видстатья
Языкрусский
Дата добавления28.07.2013
Размер файла459,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Основные параметры схемы электрического принципиального блока управления стабилизатора переменного напряжения. Технология изготовления печатных плат, их трассировка и компоновка. Расчет себестоимости блока управления стабилизатора переменного напряжения.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.06.2014

Стабилизатор напряжения, его предназначение. Экспериментальное определение характеристик полупроводниковых параметрического и компенсационного интегрального стабилизатора напряжения постоянного тока. Определение мощности, рассеиваемой на стабилизаторе.

лабораторная работа [115,4 K], добавлен 18.06.2015

Вольтамперная характеристика полупроводникового стабилитрона. Параметрические стабилизаторы напряжения. Соотношения токов и напряжений. Относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора. Температурный коэффициент напряжения стабилизации.

лабораторная работа [123,2 K], добавлен 03.03.2009

Величина минимального напряжения на входе стабилизатора. Выбор кремниевого стабилитрона с номинальным напряжением стабилизации. Резисторы и конденсаторы, расчет величины сопротивления. Расчётный коэффициент стабилизации и коэффициент полезного действия.

курсовая работа [113,3 K], добавлен 05.12.2012

Технические характеристики и принцип работы стабилизированного источника питания с непрерывным регулированием. Назначение функциональных элементов стабилизатора напряжения с импульсным регулированием. Расчет параметрического стабилизатора напряжения.

реферат [630,8 K], добавлен 03.05.2014

Выбор и обоснование структурной и принципиальной схемы стабилизатора постоянного напряжения. Защита полупроводниковых стабилизаторов напряжения на основе операционного усилителя от перегрузок по току и короткому замыканию. Расчет регулирующего элемента.

курсовая работа [632,2 K], добавлен 09.07.2014

Ионный газоразрядный электровакуумный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения. Принцип действия стабилитрона тлеющего разряда. Основные физические закономерности. Область стабилизации напряжения. Работа параметрического стабилизатора.

контрольная работа [89,3 K], добавлен 28.10.2011

Составление функциональной схемы стабилизатора напряжения, принципиальной электрической схемы. Принцип работы силовой части. Специфика разработки системы управления стабилизатором напряжения, управляемым по принципу широтно-импульсного моделирования.

курсовая работа [248,4 K], добавлен 11.10.2009

Рассмотрение особенностей современных электрических и радиотехнических устройств. Использование стабилизаторов для обеспечения постоянства напряжения. Исследование принципа работы импульсного стабилизатора, а также его моделирование в среде Micro-Cap.

лабораторная работа [3,0 M], добавлен 24.12.2014

Конструкторский анализ электрической принципиальной схемы стабилизатора напряжения. Разработка и расчет варианта компоновки печатной платы устройства. Оценка помехоустойчивости и надежности изделия, описание его допустимых температурных режимов.

курсовая работа [751,2 K], добавлен 03.12.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением

Длительное отклонение сетевого напряжения более чем на 10 % от номинального значения 220 В во многих районах нашей страны, к сожалению, стало нередким явлением. При повышенном (до 240. 250 В) напряжении в сети значительно сокращается срок службы осветительных приборов, увеличивается нагрев трансформаторных блоков питания и двигателей в компрессорах холодильников. Снижение сетевого напряжения ниже 160. 170 В вызывает значительное увеличение нагрузки на ключевые транзисторы в импульсных блоках питания (это может привести к их перегреву и последующему тепловому пробою), а также заклинивание двигателей в компрессорах холодильников, что тоже приводит к их перегреву и выходу из строя. Еще большие колебания напряжения у однофазных потребителей, питающихся от трехфазной сети, возникают в случае обрыва нулевого провода на участке от точки подключения потребителя к четырехпроводной сети до трансформаторной подстанции. В этом случае вследствие перекоса фаз напряжение в розетке может изменяться от нескольких десятков вольт вплоть до линейного 380 В, что неминуемо приведет к повреждению практически всей сложной бытовой техники, подключенной к розетке. Избежать неприятностей, связанных с экстремальными колебаниями напряжения в сети, поможет предлагаемый стабилизатор.

Для стабилизации напряжения сети в бытовых условиях используют в основном феррорезонансные стабилизаторы. К числу их недостатков следует отнести искажение синусоидальной формы выходного напряжения (к примеру, холодильник к такому стабилизатору подключать запрещается), ограниченную мощность стабилизаторов бытового назначения (300. 400 Вт) при значительных массогабаритных показателях, невозможность работы без нагрузки, узкий диапазон стабилизации и выход из строя при повышенном напряжении в сети.

От указанных недостатков свободен компенсационный стабилизатор напряжения, структурная схема которого показана на рис. 1.

Работает он по принципу ступенчатой коррекции напряжения, осуществляемой переключением отводов обмотки автотрансформатора Т1 с помощью симисторных ключей Q2—Q6 под управлением микроконтроллера (МК), следящего за уровнем напряжения в сети.

Примененный в стабилизаторе способ оценки амплитуды сетевого напряжения крайне прост в реализации и обеспечивает вполне достаточную для данного применения точность измерения. Однако он накладывает ряд ограничений на возможное применение устройства. Прежде всего, частота сетевого напряжения должна оставаться постоянной (50 Гц). Это условие может нарушаться, например, если энергоснабжение производится от автономного дизель-генератора. Кроме того, точность измерения уменьшается с ростом нелинейных искажений формы сетевого напряжения, возникающих при работе близко расположенных мощных потребителей с сильно выраженным индуктивным характером нагрузки.

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 2.

По записанной в памяти программе МК DD1 производит измерение сетевого напряжения в каждом периоде (20 мс). С делителя R1R2 отрицательные полуволны сетевого напряжения, проходя через стабилитрон VD1, формируют на нем импульсы с амплитудой, определяемой напряжением стабилизации стабилитрона, в данном случае 10 В. С делителя R3R4, уменьшающего амплитуду полученного сигнала до ТТЛ уровня (рис. 3), эти импульсы приходят на линию 0 порта А, настроенную на ввод.

С помощью подстроечного резистора R4 нижний уровень сигнала на входе МК установлен на 0,2. ..0,3 В ниже уровня лог. 0. При комнатной температуре и стабилизированном напряжении питания уровень напряжения перехода цифрового входа КМОП микросхемы из состояния лог. 1 в состояние лог. 0 (и обратно из 0 в 1 с некоторым гистерезисом, которым в данном случае можно пренебречь ввиду его постоянного значения) остается практически постоянным.

Как видно из рис. 3, при изменении сетевого напряжения от 145 до 275 В длительность импульсов, соответствующих лог. 0, изменяется примерно от 0,5 до 6 мс. Измеряя длительность этих импульсов, программа МК вычисляет уровень сетевого напряжения в текущем периоде. (R4.1 — сопротивление части резистора R4 от нижнего — по схеме — вывода до движка).

После включения стабилизатора сетевое напряжение контролируется в течение 5 с. Если оно находится в пределах 145. 275 В, мигает зеленый светодиод HL2 “Нормальное”, в противном случае загораются светодиод HL3 “Низкое” или HL1 “Высокое” (в зависимости от значения сетевого напряжения). В таком состоянии стабилизатор находится до тех пор, пока напряжение в сети не войдет в заданные пределы.

Если по прошествии 5 с напряжение в сети остается в допустимых пределах, МК выдает команду на открывание сими-стора VS1, через который автотрансформатор Т1 подключается к сети. После этого МК еще в течение 0,5 с производит контрольные замеры сетевого напряжения, а затем, в зависимости от результата измерения, открывает один из симисторов VS2—VS6, тем самым подключая нагрузку к одному из пяти отводов автотрансформатора. Гальваническая развязка симисторов с МК осуществляется тиристорными оптро-нами U1— U6.

В процессе регулирования открывающий импульс снимается с включенного симистора в конце полупериода синусоиды сетевого напряжения. После этого программа МК выдерживает паузу 4 мс, а затем подает открывающий импульс на другой симистор. Длительность задержки между переключениями симисторов может быть увеличена изменением в начале программы (в блоке описания констант) соответствующего значения времени задержки (см. комментарии в исходном тексте программы). Увеличение этого времени до 10. 15 мс необходимо в случае, если к стабилизатору подключена индуктивная нагрузка с коэффициентом мощности меньше 0,7. 0,8.

При отклонении сетевого напряжения за допустимые пределы автотрансформатор вместе с нагрузкой отключается симистором VS1. Светодиоды HL1—HL8 индицируют состояние стабилизатора и уровни напряжения в сети.

В зависимости от величины сетевого напряжения U выводы дополнительных обмоток автотрансформатора переключаются в следующем порядке:
— U 275 В — нагрузка отключена от сети, горит красный светодиод HL1 (“Высокое”).

Для предотвращения беспорядочного переключения симисторов в случае, если сетевое напряжение находится на пороге переключения отводов автотрансформатора, в программу введен некоторый “гистерезис” в срабатывании. Например, если при увеличении сетевого напряжения от 189 до 190 В будет произведено переключение нагрузки с отвода “+20 %” на “+10 %”,

Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением

ІНФОРМАТИКА, ЕЛЕКТРОНІКА, ЗВ’ЯЗОК

С.Р. Зиборов, доцент, канд. техн. наук, В.А. Ефремов, магистр

Севастопольский национальный технический университет, ул. Университетская, 33, г. Севастополь, Украина, 99053, E-mail: sergey.ziborov@gmail.com

CТАБИЛИЗАТОР СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ С МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Рассмотрены причины, вызывающие необходимость стабилизации напряжения промышленной частоты. Предложен алгоритм управления работой стабилизатора, управляемого микроконтроллером. Приведены результаты экспериментального исследования стабилизатора.

Ключевые слова : стабилизатор сетевого напряжения, микроконтроллер, алгоритм работы, программа.

Расширение ассортимента и усложнения промышленного и бытового технического оборудования, питаемого электроэнергией, требует повышения качества электроснабжения в соответствии с действующими нормами. Завышенное или заниженное напряжение электросети может приводить не только к нарушению режима работы устройств и приборов, но и выходу их из строя. При этом экономические потери из-за отказа технических устройств, обусловленные изменениями напряжения сети, могут многократно превышать стоимость оборудования, используемого для защиты от таких изменений. Низкое качество промышленной сети особенно характерно для сельской местности, а также при использовании автономных источников переменного напряжения (дизель-генераторов, различного рода преобразователей напряжения и т. п.)

Развитие выпрямительной техники достигло сегодня такого уровня, что современные выпрямители имеют достаточно широкий допустимый диапазон изменения входного напряжения и не нуждаются в регуляторах или стабилизаторах напряжения. Однако такие выпрямители критичны к быстрым перепадам напряжения на входе, которые могут вызывать пробой полупроводниковых компонентов [1].

Использование стабилизаторов переменного напряжения промышленной частоты с широким диапазоном изменения входного напряжения позволяет существенно увеличить время безотказной работы питаемого ими оборудования.

Целью статьи является разработка стабилизатора переменного напряжения с микроконтроллерным управлением, предназначенного для энергообеспечения небольшого офиса, частного дома или квартиры, потребляемая мощность которых составляет 10…15 кВт.

Сравнительный анализ принципов построения стабилизаторов переменного напряжения показал, что для такого уровня мощности целесообразно использовать ключевой стабилизатор с дискретной регулировкой выходного напряжения [1].

Для функционирования стабилизатора необходимо контролировать уровень входного сетевого напряжения, который можно определять одним из следующих методов: время-импульсным методом, методом выпрямления сетевого напряжения, методом прямого измерения амплитуды сетевого напряжения [2].

Время-импульсный метод основан на измерении длительности импульса, у которого положения переднего и заднего фронтов соответствуют моментам достижения сетевым напряжением заданного порогового значения. Метод прост в реализации, но требует постоянства частоты сетевого напряжения, что не всегда обеспечивается, если энергоснабжение производится от дизель-генератора. Кроме того, погрешность измерения увеличивается с ростом нелинейных искажений сетевого напряжения. При резком увеличении напряжения, например, вследствие обрыва одного из проводов воздушной линии электропередачи, скорость реакции стабилизатора будет занижена, что может вызвать задержку отключения нагрузки и, как следствие, выход ее из строя.

Читайте также:  Цветные провода для проводки

Метод выпрямления сетевого напряжения имеет преимущества перед время-импульсным, так как значение выпрямленного напряжения практически не зависит от изменения частоты и уровня нелинейных искажений сетевого напряжения. Однако даже незначительные кратковременные броски и провалы сетевого напряжения приводят к изменениям средневыпрямленного значения напряжения, вызывая нежелательные изменения выходного напряжения стабилизатор.

Метод прямого измерения амплитудного значения сетевого напряжения обладает хорошей чувствительностью к изменению амплитуды сетевого напряжения и высокой помехоустойчивостью, так как измерение происходит в течение несколько микросекунд один раз за период сетевого напряжения.

Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 114/2011. Серія: Інформатика, електроніка, зв’язок. — Севастополь, 2011.

ІНФОРМАТИКА, ЕЛЕКТРОНІКА, ЗВ’ЯЗОК

Вероятность ложных срабатываний от импульсных помех можно снизить, включив на входе стабилизатора сглаживающий фильтр нижних частот.

В соответствии с дискретно-ключевым методом стабилизации была разработана структурная схема стабилизатора переменного напряжения (рисунок 1) [3]. Источником входного напряжения U вх стабилизатора может быть промышленная сеть или дизель-генератор.

Рисунок 1 — Структурная схема стабилизатора переменного напряжения

Принцип стабилизации заключается в автоматическом дискретном регулировании выходного напряжения U вых стабилизатора путем переключении отводов автотрансформатора. Управление стабилизатором осуществляется с помощью блока управления, реализованного на микроконтроллере, тактовая частота которого задается опорным кварцевым генератор. В качестве регулирующего элемента используется мощный автотрансформатор с N отводами, переключаемыми блоком силовых ключей. Входное напряжение стабилизатора подается на автотрансформатор через блок силовых ключей.

Для нормальной работы стабилизатора необходимо, чтобы отношение коэффициентов трансформации n i и n i + 1 , соответствующих i -му и i +1-му отводам автотрансформатора, удовлетворяло условию

n i + 1 = 1 + δ , n i

где i = 1, 2. N — номер отвода автотрансформатора; δ — допустимая относительная нестабильность

выходного напряжения стабилизатора, которая обычно составляет от 0,05 до 0,1 в зависимости от вида питаемого оборудования.

Датчики входного и выходного напряжений стабилизатора, а также моментов перехода входного напряжения и тока нагрузки через ноль служат источниками данных, которые обрабатываются блоком управления. Коммутация силовых ключей синхронизирована с моментами перехода тока нагрузки через ноль, что позволяет существенно уменьшить уровень переходных процессов, возникающих при переключении отводов автотрансформатора.

Устройство ввода-вывода обеспечивает возможность дистанционного управления стабилизатором с помощью внешнего сигнала управления, а также вывода информации о значениях входного и выходного напряжений стабилизатора и служебных сообщений о его состоянии на алфавитно-цифровой жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).

Применение микроконтроллерного блока управления позволяет уменьшить габариты и повысить надежность стабилизатора, автоматически корректировать моменты переключения отводов автотрансформатора при изменении нагрузки, управлять работой ЖКИ и при необходимости модифицировать алгоритм работы стабилизатора.

Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 114/2011. Серія: Інформатика, електроніка, зв’язок. — Севастополь, 2011

ІНФОРМАТИКА, ЕЛЕКТРОНІКА, ЗВ’ЯЗОК

Блок автономного питания вырабатывает постоянные напряжения, необходимые для нормального функционирования стабилизатора.

Алгоритм управления стабилизатором показан на рисунке 2. При включении питания происходит начальный сброс микроконтроллера, настройка его портов и АЦП, инициализация таймера и прерываний, объявляются переменные и инициализируются периферийные устройства. На стадии инициализации микроконтроллер определяет величину входного напряжения в течение 128 периодов, вычисляет среднее значение и принимает решение о возможности включения стабилизатора. При этом на индикатор выводится сообщение «Анализ сети». Программный цикл «Анализ сети» также включает в себя слежение за текущим значением выходного напряжения стабилизатора, определение моментов выхода этого значения за допустимые пределы и вывод на ЖКИ служебных сообщений. Если выходное напряжение стабилизатора выходит за заданные пределы, то микроконтроллер вырабатывает команду, по которой силовые ключи отключают стабилизатор от источника электроснабжения в течение времени не более 10 мс, защищая нагрузку от перенапряжения. Затем программа переходит к выполнению основного цикла работы, вначале которого значение входного напряжения и характеристика состояния стабилизатора отображаются на ЖКИ в виде одного из следующих служебных сообщений: «Рабочий

режим», «Авария U > U max », «Авария U U min », «Бросок сети».

Если входное напряжение стабилизатора находится в допустимых пределах, то микроконтроллер переходит к подпрограмме «Напряжение в норме», которая на основании полученного значения напряжения определяет номер отвода автотрансформатора и силового ключа, подключающего этот отвод. Повторные нажатия кнопки управления позволяют при необходимости контролировать как входное, так и выходное напряжения стабилизатора.

Кроме того, был разработан ряд вспомогательных подпрограмм: подпрограмма обработки прерываний, подпрограммы измерения входного и выходного напряжений за один период входного напряжения, подпрограмма начального измерения, подпрограмма расчета «скользящего среднего» и подпрограмма «Напряжение не в норме».

Подпрограмма обработки прерываний синхронизирует работу микроконтроллера и обеспечивает временные задержки, необходимые для правильного функционирования основной программы. Данная подпрограмма определяет и запоминает состояния, соответствующие моменту минимального тока в нагрузке для исключения возможности одновременного открытия двух силовых ключей. Кроме того, подпрограмма используется для обеспечения заданного числа повторных измерений входного напряжения, в случае его выхода за допустимые пределы. Если число превышений входным напряжением предельно допустимого значения больше заданного, то подпрограмма обработки прерываний выводит на дисплей сообщение «Отказ сети».

Подпрограмма начального измерения входного напряжения обеспечивает накопление суммы ста двадцати восьми результатов измерений этого напряжения и вычисление среднего значения, на основании которого принимается решение о переходе к подпрограмме основного цикла регулирования.

Подпрограмма расчета «скользящего среднего» рассчитывает текущее среднее значение входного напряжения, при котором массив усредняемых значений напряжения постоянно обновляется. Однако использование среднего значения выходного напряжения, может снизить надёжность стабилизатора в целом, так как при скачкообразном увеличении входного напряжения, например, вследствие перекоса фаз или обрыва одной из фаз, усреднённое значение выходного напряжения достигнет порога отключения за несколько периодов сетевого напряжения, что может вызвать выход из строя оборудования, подключенного к выходу стабилизатора в данный момент. Для исключения такой ситуации необходимо отслеживать величину выходного напряжения в каждом периоде, анализировать его значение и реагировать без задержки, на критические изменения выходного напряжения, как в сторону его увеличения, так и уменьшения.

Разработанная программа позволяет на основании информации о типе нагрузки стабилизатора выбрать автоматический или ручной режим его запуска. Если нагрузкой стабилизатор являются бытовые приборы (холодильник, миксер, радиоаппаратура и пр.), то обычно выбирается режим автоматического запуска. Если нагрузкой стабилизатор являются оборудование, чувствительное к перепадам напряжения, то выбирается режима ручного запуска, при котором решение о включении стабилизатора принимается оператором, обслуживающим оборудование.

При критических изменениях входного напряжения стабилизатора подпрограмма «Напряжение не в норме» прекращает подачу управляющих сигналов на электронные ключи, вызывая отключение стабилизатора как от источника входного напряжения, так и от нагрузки. При критических провалах и подъемах входного напряжения, длительность которых не превышает 5 секунд, стабилизатор не отключает нагрузку, предотвращая нежелательные переходные процессы при включении, но, если это условие не выполняется, то стабилизатор отключает нагрузку.

Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 114/2011. Серія: Інформатика, електроніка, зв’язок. — Севастополь, 2011.

Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением

Стабилизатор с микроконтроллерным управлением 120-270 вольт (6 ступеней) с точностью на выходе 205-235 Вольт для активно-индуктивной нагрузки до 6 кВт.

Р абочий диапазон входного напряжения , В . . . . . . . . . . . . . . . . .120…270
Выходное напряжение стабилизатора, В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205…235
Максимальная мощность нагрузки, кВт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,0
Время переключения (отключения) нагрузки, мс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Работоспособность контроллера при напряжении в сети, B . . . . . .95. 380

Стабилизатор работает по принципу ступенчатой коррекции напряжения, осуществляемой переключением отводов обмотки автотрансформатора Т3 с помощью симисторных ключей VS 1— VS 6 под управлением микроконтроллера AT mega 8535-16 PI , следящего за уровнем напряжения в сети.
После включения автомата QF1 напряжение сети поступает на трансформатор Т1 и микроконтроллер начинает работать по заданной программе.

Загорается подсветка дисплея и спустя 3 секунды на дисплее появляется надпись “ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ”. Последующие 7 секунд микропроцессор анализирует напряжение сети, и если оно находится в пределах 120. 270 В, в зависимости от результатов измерения открывает один из симисторов VS1. VS6, тем самым подключая один из шести отводов автотрансформатора.

Нагрузка подключается к пятому (снизу по схеме) отводу автотрансформатора через автоматический выключатель QF2, который служит для ограничения мощности потребления.
При этом два «внутренних» вольтметра индуцируют в верхней строке ЖК дисплея действующее напряжение в сети, а в нижней строке напряжение на нагрузке.

Если напряжение ниже 120 В или выше 270 Вольт, нагрузка обесточивается. На дисплее в этот момент в верхней строке индуцируется действующее напряжение сети, а в нижней строке мигает надпись “РЕЖИМ ЗАЩИТЫ”.

Как только напряжение войдет в диапазон 120. 270В, нагрузка вновь будет подключена.

В случае пропадания напряжения сети и последующего появления, микропроцессор автоматически перезагружается и через 10 секунд вновь подключает нагрузку.

В силовом узле применен метод непосредственного управления симисторами постоянным током. Такой метод не создает помех и искажений в форме сетевой синусоиды, которые могут иметь место, при использовании оптосимисторной развязки.

Силовой автотрансформатор Т3 подключен по схеме коммутации “по входу”, что позволяет использовать низковольтные симисторы и экономить на меди и габаритах сердечника.

Алгоритм работы контроллера:

Для контроля состояния ключей использован узел, описанный в Приложении к авторскому варианту статьи Компенсатор отклонения напряжения сети, опубликованной в журнале РадиоХобби №1 за 2004 год. После включения стабилизатора в сеть, в первый момент все симисторы закрыты. Левый вывод датчика управления VD10 через обмотку трансформатора подключен к нулю. Микроконтроллер в течении 5 секунд анализирует состояние сети. Поскольку все симисторы закрыты, то на коллекторе VT10 присутствуют импульсы высокого уровня, которые совпадают по фазе с напряжением. По истечении 5 секунд происходит включение одной из ступеней стабилизатора в зависимости от состояния сети. Оно происходит по фронту импульса, который сдвигается по фазе, если стабилизатор в момент переключения нагружен на комплексную активно-реактивную нагрузку, таким образом переключение происходит в точке перехода тока через ноль. Если открыт хотя бы один симистор, то напряжение на правой стороне VD10 DF10 выше (или равно) напряжения на левой стороне, и на коллекторе VT 10 стабильно низкий уровень сигнализирует, что какой-то из симисторов открыт и запрещает переключение со ступени на ступень до момента закрытия всех симисторов.

Если напряжение в сети меняется, то контроллер снимает управляющее напряжение с работающего симистора. На коллекторе VT10 появляются импульсы высокого уровня и по фронту первого импульса микроконтроллер разрешает включение другого симистора. И так каждый раз при изменении сетевого напряжения. Таким образом осуществляется контроль за состоянием симисторов, исключающий одновременное включение ступеней и межобмоточных замыканий автотрансформатора.

Конструкция и детали:

Контроллер стабилизатора собран на печатной плате 80 x 155 мм . из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5- 2 мм .

Как вариант, светодиоды HL1—HL8 можно смонтировать со стороны печатных проводников, чтобы при установке печатной платы в корпус они вставлялись в отверстия диаметром 5 мм , просверленные в передней панели устройства.
Контролер в этом случае устанавливается (печатью к передней панели) на стойки соответствующей высоты, прикрученные к передней панели корпуса стабилизатора винтами в потай.
Номинал токоограничительного резистора R 14 необходимо подобрать так, чтобы ток протекающий через светодиоды оптотранзисторов U1.1. U6.1 был в пределах 9. 10мА.
Подстроечные резисторы R2, R12 проволочные многооборотные СП5-2 или СП5-3.
Постоянные резисторы R6. R11 желательно использовать типа С2-23 (металлодиэлектрические) c мощностью рассеивания не менее той, что указана в схеме. Остальные – могут быть любого типа.
Конденсаторы C1,C2,С4,С5,С7,С11,С13 могут быть любыми, с емкостью, указанной на схеме, и напряжением не ниже для них указанных. Конденсаторы C3,С6,C9,С10,С12 — любые пленочные или керамические. Конденсаторы C14-C19 — пленочные на напряжение не ниже 630В.
Транзисторные оптроны РС817 (U1. U6) служат для гальванической развязки логического контроллера от силовой части стабилизатора. Мощные симисторы VS1. VS6 ТС142-80 не ниже 8 класса.
Все симисторы VS1. VS6 устанавливаются на один теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 1600 кв.см. с использованием изолирующих керамических или слюдяных прокладок, желательно с использованием термопасты для обеспечения надежного теплоотвода.
Каждую из микросхем стабилизаторов (DA1) L7905CV и (DA2) L7805CV необходимо установить на отдельный теплоотвод не менее 100 см2.

Читайте также:  Можно ли нарастить сечение провода пв-1?

Трансформатор T1 самодельный, рассчитанный на габаритную мощность 20 Вт, имеющий площадь сечения магнитопровода 5,5 см2. Его сетевая обмотка I, рассчитана на максимальное аварийное напряжение сети 380 В, содержит 8669 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм . Обмотки II и III содержат 650 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм , обмотка IV содержит 200 витков провода диаметром 0,1 мм . При номинальном напряжении сети 220 В напряжение выходных обмоток II и III должно составлять 15 Вольт при токе в нагрузке 400 мА, а обмотки IV – 5 Вольт при токе 50 мА.

Трансформатор Т2 типа ТПК (ТПГ) 2 с вторичной обмоткой на 5 вольт – измерительный, и служит для гальванической развязки сети от микроконтроллера.

Автотрансформатор T3 на 6 кВт, также самодельный, намотанный на тороидальном ленточном сердечнике габаритной мощностью 4 кВт. Общее число витков автотрансформатора, состоящего из частей, составляет 255 витков.
Первая часть обмотки 0-1 мотается проводом (шиной) сечением 10 кв.мм. Части обмоток 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6 мотаются шиной сечением 25,0 кв.мм. Часть обмотки 6-7 мотается проводом сечением 12,5 кв.мм. Такое сечение необходимо, для того чтобы автотрансформатор не грелся в процессе длительной эксплуатации.
Части обмоток имеют соответственно 130, 19, 21, 25, 28, 32 витков, начиная снизу по схеме. Напряжение на нагрузку снимается с точки соединения частей обмоток 5-6 и 6-7.

Для правильной работы схемы НЕОБХОДИМО, в точности соблюсти все межсхемные подключения. В частности катоды всех симисторов объединяют общей шиной и подключаются к общему проводнику схемы контроллера.

После сборки платы контроллера в первую очередь необходимо проверить работоспособность блока питания во всем рабочем диапазоне стабилизатора. Для этого необходимо нагрузить микросхемы стабилизаторов DA1, DA2 сопротивлениями 24 Ом на 2 Вт и меняя ЛАТРом входное напряжение на Т1 с 220 до 110 Вольт убедиться в наличии стабильного напряжения +5В на выходе DA2 и -5B на выходе DA1. Если напряжение просаживается, то необходимо заменить трансформатор Т1 на более сильноточный. Блок питания во всем рабочем диапазоне должен надежно выдавать 200 мА.
Настройка сводится к следующему:
К сети подключается эталонный вольтметр (цифровой тестер). Схема контроллера без силовой части и автотрансформатора включается в сеть.
Подстроечным резистором R2 внутренний вольтметр входного напряжения (верхняя строка ЖК дисплея) настраивается на показания эталонного вольтметра. От этой настройки зависит точность переключния стабилизатора со ступени на ступень по заданным порогам.
По завершению с помощью ЛАТРа можно убедиться в последовательном переключении светодиодов HL2-HL7 при пересечении порогов 120,137,157,179,205,235 и 270 Вольт. Внутренний вольтметр выходного напряжения настраивается резистором R12 на показания эталонного вольтметра в самом конце, когда к контроллеру будет присоединена силовая часть и автотрансформатор Т3.

Т.к для отечественных симисторов характерен большой разброс тока управления, то для настройки силовой части необходимо подобрать ток управления резисторами R36-R41 для соответствующего силового симистора по минимальному падению напряжения на переходе анод/катод в открытом состоянии. Для этого к аноду симистора и нулю нужно подключить лампу накаливания мощностью 100-200 Вт и цифровым тестером контролировать наименьшие показания напряжения между анодом и катодом симистора.

После окончания вышеуказанных процедур можно подключать автотрансформатор к силовым симисторам. Не забудьте настроить внутренний вольтметр выходного напряжения (нижняя строка ЖК дисплея), который настраивается резистором R12 на показания эталонного вольтметра. Они нужны только для контроля выходного напряжения стабилизатора и никак не влияют на его работу.

Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением

Основные технические характеристики

Рабочий диапазон входного напряжени я , В . . . . . . . . . . . . . . . . .120�290
Диапазон выходного напряжения стабилизатора, В .. . . . . . . . . .211�229
Мощность нагрузки, кВт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,0
Время переключения (отключения) нагрузки, мс . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Работ оспособность контроллера при напряжении в сети, B . . . . .95. 380

Возможность работы в схеме коммутации по выходу;
Электронная защита стабилизатора от перегрузки по мощности;
Наличие режима задержки включения стабилизатора на 10 минут.

Стабилизатор работает по принципу ступенчатой коррекции напряжения, осуществляемой переключением отводов обмотки автотрансформатора Т2 с помощью симисторных ключей Q1�Q11 под управлением микроконтроллера (МК), следящего за уровнем напряжения в сети.
После включения автомата QF1 напряжение сети поступает на трансформатор Т1 и микроконтроллер начинает работать по заданной программе.

Загорается подсветка дисплея и спустя 3 секунды на дисплее появляется надпись “ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ” (нажмите на фото слева для просмотра)
Последующие 7 секунд микропроцессор анализирует напряжение сети, и если оно находится в пределах 120 . 290 В, в зависимости от результатов измерения открывает один из симисторов VS1 . VS11, тем самым подключая один из шести отводов автотрансформатора.

Нагрузка подключается к восьмому (снизу по схеме) отводу автотрансформатора через автоматический выключатель QF1, который служит для ограничения мощности потребления.
При этом два �внутренних� вольтметра индуцируют в верхней строке ЖК дисплея действующее напряжение в сети, а в нижней строке напряжение на нагрузке (нажмите на фото слева для просмотра).

Если напряжение ниже 120 В или выше 290 Вольт, нагрузка обесточивается. На дисплее в этот момент в верхней строке индуцируется действующее напряжение сети, а в нижней строке мигает надпись “РЕЖИМ ЗАЩИТЫ” (нажмите на фото слева для просмотра)

Как только напряжение войдет в диапазон 120 . 290В, нагрузка вновь будет подключена.

В случае пропадания напряжения сети и последующего появления , микропроцессор автоматически перезагружается и через 10 секунд вновь подключает нагрузку.

Гальваническая развязка симисторов с МК осуществляется оптопарами U1 . U11.
В процессе регулирования открывающий импульс снимается с включенного симистора и подается на другой симистор в момент перехода синусоиды через “0”, исключающая тем самым �токовые удары� в обмотках и симисторах.
Это достигается за счет того, что за 1 период синусоиды микроконтроллер измеряет состояние амплитуды сетевого напряжения 100 раз.
Осцилограмму этого процесса можно увидеть здесь

Для правельной работы схемы НЕОБХОДИМО, чтобы аноды симисторов и провода от “внутренних вольтметров” ( левые по схеме выводы резисторов R1 и R 10 ) были подключены к фаз овому проводу.

КОНСТРУКЦИЯ И ДЕТАЛИ.

Контроллер с табилизатор а собран на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. размером 100 х 60 мм и состоит из двух частей. платы контроллера и платы коммутатора со светодиодами. Файл печати можно скачать здесь.

Как вариант, светодиоды HL1�HL13 можно смонтировать со стороны печатных проводников, чтобы при установке печатной платы в корпус они вставлялись в отверстия диаметром 5 мм, просверленные в передней панели устройства.
Контролер в этом случае устанавливается (печатью к передней панели) на стойки соответствующей высоты, прикрученые к передней панели корпуса стабилизатора винтами в патай.
Номинал токоограничительного резистора R 12 необходимо подобрать так, чтобы ток протекающий через светодиоды симисторных оптронов U1.1 . U11.1 был в пределах 8 . 10мА.
В диодном мосте VD1-VD4 применены диоды Шотке 11DQ10, в связи с малым на них падением напряжения.
Подстроечные резисторы R2, R5, R11 проволочные многооборотные СП5-2 или СП5-3.
Постоянные резисторы R1,R6 . R10 желательно использовать типа С2-23 (металлодиэлектрические) c мощностью рассеивания не менее той, что указана в схеме. Остальные – могут быть любого типа.
Электролитические конденсаторы C1,C2,С4,С5,С8,С9 могут быть любыми, с емкостью, указанной на схеме, и напряжением не ниже для них указанных. Конденсаторы C3,С6,C7 � любые пленочные или керамические. Конденсаторы C10-C20 � пленочные на напряжение не ниже 630В.
Импортные симисторные оптроны MOC3052 (U1 . U11) выбраны потому, что они не содержат встроенные контроллеры перехода напряжения через ноль. В контроллерах нет необходимости, т.к синхронизация выключения одного мощного симистора и включения другого осуществляется программно. Мощные симисторы VS1 . VS11 ВТА 40-600.
Все симисторы VS1 . VS11 устанавливаются на один теплоотвод, с площадью охлаждающей поверхности не менее 800 см2, желательно с использованием термопасты для обеспечения надежного теплоотвода.
Микросхему стабилизатора (DA1) КР1158ЕН5А (Б) необходимо установить на теплоотвод не менее 80 см2.

Трансформатор T1 самодельный, рассчитанный на габаритную мощность 8 Вт, имеющий площадь сечения магнитопровода 2,3 см2. Его сетевая обмотка I, рассчитана на максимальное аварийное напряжение сети 380 В, содержит 8669 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм. Обмотка II содержат 585 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. При номинальном напряжении сети 220 В напряжение выходной обмотки должно составлять 13,5 В при токе в нагрузке 250мА.

Настройка сводится к следующему:
К сети подключается эталонный вольтметр (цифровой тестер).
Схема контроллера также включается в сеть.
Подстроечными резисторами R2 и R11 поочередно настраиваются оба внутренних вольтметра стабилизатора на показания эталонного вольтметра.

Токовую защиту нужно настраивать в самый последний момент, поэтому сначала ее нужно отключить.
Для этого вывод № 4 через сопративление 2 кОм кидаем на +5В, а вывод № 3 на землю.

ВНИМАНИЕ: Схема датчика тока в процессе доработки. (Она состоит из катушки на тороидальном феррите, операционного усилителя и нескольких резисторов и конденсаторов)

Забегая вперед скажу, что когда датчик уже будет работать, нужно будет замерить потенциал на выходе операционника при максимальной нагрузке (она может быть любой для разных вариантов схем) и резистором R5 выставить на выводе №4 такое же значение. При превышении этого значения схема будет уходить в защиту, и выходить из нее либо через 10 секунд либо 10 минут, в зависимости от положения S1.

Вывод №5 через замыкатель S1 – это включение режима задержки на 10 минут. Данный режим пригодится тем у кого в хозяйстве есть холодильник с термореле, которое часто выходит из строя при частых пропаданиях и появлениях энегрии в розетке.
Сначала вывод можно оставить висящим в воздухе, а когда уже понадобится этот режим, то выполнить все так, как на схеме.

На выводе №38 формируется управляющий сигнал для дополнительного симистора Q доп (варианта коммутации по выходу).
Этот симистор управляется аналогично как и симисторы VS1. VS11 через оптопару, програмно включаясь в момент перехода через “0”.
Поставьте ТС142-80-10. при этом нужно будет подобрать резистор
(приблизительно 200-470 Ом), стоящий в цепи управляющего вывода этого симистора. возможно 2 ватного резистора будет мало. все будет зависеть от экземпляра симистора и сколько он “попросит” тока на управление.
Если попадется экземпляр с током управления 200 мА, по резистор понадобится на 12-15 Вт. Такой экземпляр ставить не надо. Желательно подобрать с током управления до 100 мА.

Для успокоения души с помощью ЛАТРа можно убедиться в последовательном переключении светодиодов HL2-HL 12 при пересечении порогов 120,13 0 ,1 41 , 153, 1 66,180 , 195, 2 11,229,248 ,2 68 и 2 9 0 Вольт.
На этом настройка закончена!

По способу коммутации отводов автотрансформатора Т2 различают:
1. Коммутация отводов “по входу”

Симисторные ключи стоят до автотрансформатора, коммутируя отводы так, что бы нагрузка, всегда снимаемая с одного отвода (№8 снизу по схеме) , находилась в необходимом диапазоне выходного напряжения 211 . 229 Вольт.

Достоинства :
При намотке автотрансформатора не нужно учитывать коэффициент перенапряжения до 380 Вольт (380/220=1,7), что сказывается и на габаритах сердечника, и количестве меди, необходимой для намотки.
Также возможно применение низковольтных симисторов ВТА40-600, так как симисторы при привышении 2 9 0 Вольт просто отключат автотрансформатор от сети.

Читайте также:  Как подсоединить проводку к счетчику?

Недостатки :
Ток протекающий через симисторы и первичную обмотку автотрансформатора ограничен на уровне 25 Ампер, и как следствие ток выходной обмотки равен 14,5 Ампер.

Выводы :
Вариант коммутации “по входу” позволяет снять с симистора ВТА40-600 3 кВт полезной мощности. На лицо экономия на меди, сердечнике и симисторах.
Если Вас устраивавет мощность стабилизатора 3 кВт, то эта схема для Вас.
По моей оценке в ней больше достоинств чем недостатков!

2. Коммутация отводов “по выходу”
Сетевое н апряжение подключается к отводу №4. Симисторные ключи стоят после автотрансформатора, подключая к нагрузке тот отвод, на котором напряжение находится в необходимых пределах 211 . 229 Вольт.

Достоинства :
Данный вариант подключения позволяет ” снять ” с симистора ВТА 40-600 5,5 кВт полезной мощности, что почти в 2 раза больше варианта коммутации “по входу”.

Недостатки :
Недостатком является необходимость применения симисторов, рассчитанных на рабочее напряжение не менее 800 Вольт (в трех верхних по схеме отводах автотрансформатора ВТА40-800 ), и в 1,7 раза увеличенное число витков обмотки автотрансформатора.

Выводы :
Для частичного устранения вышеперечисленных недостатков потребуется введение в схему дополнительного мощного симисторного ключа на 80 Ампер (ТС142-80-10) непосредственно перед автотрансформатором, который будет отключать первичную обмотку (отвод № 4 снизу по схеме ) при выходе напряжения сети за пределы 120 . 2 9 0 Вольт.

При этом коэффициент перенапряжения сердечника снизится до 290/220=1,3 раза.
В аналоговых вариантах это приведет к значительному усложнению схемы контроллера, поэтому предпочтительней схема коммутации “по входу”.
В микроконтроллерном варианте это реализовано программно, без каких-либо изменений в схеме .

В озможно применение дешевых симисторов ВТА41

В варианте коммутации “по входу” максимальная мощность в нагрузке составит 1 ,2 кВт .
Все симисторы могут быть ВТА41-600.
На выходе автотрансформатора (перед нагрузкой) необходимо поставить автомат QF2 на 6 А, а в качестве QF1 применить автомат на 1 0А

В варианте коммутации “по выходу” максимальная мощность в нагрузке составит 2,2 кВт .
В трех верхних по схеме отводах нужно использовать симисторы ВТА41-800. Это необходимо, т.к напряжения в этих отводах при аварийном напряжении в сети 380 Вольт превысит, либо будет близко к 600 Вольтам.
Остальные (нижние) могут быть ВТА41-600.
На выходе автотрансформатора (перед нагрузкой) необходимо поставить автомат QF2 на 10А, а в качестве QF1 применить автомат на 20А.

Испытано, что ч ерез симистор ВТА41 может протекать максимальный ток 13А. При привышении этого значения начинают отгорать выводы у симисторов как нить у предохранителя, поскольку их сечение 0,6 кв.мм (0,6 х 1 мм.). Оптимально ограничить ток через симисторы на уровне 10А.

Таблица максимальных мощностей стабилизаторов при применение разных симисторов

Схема коммутации, автоматыСимистор ВТА41-600Симистор ВТА40-600Симистор ТС142-80-8
По входу1,2 кВт3 кВт6 кВт
QF110А25А50А
QF216А32А
По выходу2,2 кВт5,5 кВт11 кВт
QF120А50А100А
QF210 А25А50А



Прошитый микроконтроллер можно заказать ЗДЕСЬ

Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением

« Июнь 2020 »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930

Входное напряжение стабилизатора, В – 120 . 270
Выходное напряжение стабилизатора, В – 205 . 235
Мощность нагрузки, кВт – 3,0
Время переключения (отключения) нагрузки, мс – 10
Работоспособность контроллера при напряжении в сети, В – 95 . 380

Стабилизатор работает по принципу ступенчатой коррекции напряжения, осуществляемой переключением отводов обмотки автотрансформатора Т2 с помощью симисторных ключей Q1—Q6 под управлением микроконтроллера (МК), следящего за уровнем напряжения в сети. После включения автомата QF1 напряжение сети поступает на трансформатор Т1 и микроконтроллер начинает работать по заданной программе.

Загорается подсветка дисплея и спустя 3 секунды на дисплее появляется надпись “ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ”. Последующие 7 секунд микропроцессор анализирует напряжение сети, и если оно находится в пределах 120. 270В, в зависимости от результатов измерения открывает один из симисторов VS1. VS6, тем самым, подключая один из шести отводов автотрансформатора.

Нагрузка подключается к пятому (снизу по схеме) отводу автотрансформатора через автоматический выключатель QF1, который служит для ограничения мощности потребления. При этом два “внутренних” вольтметра индуцируют в верхней строке ЖК дисплея действующее напряжение в сети, а в нижней строке напряжение на нагрузке

Если напряжение ниже 120В или выше 270Вольт, нагрузка обесточивается. На дисплее в этот момент в верхней строке индуцируется действующее напряжение сети, а в нижней строке мигает надпись “РЕЖИМ ЗАЩИТЫ”. Как только напряжение войдет в диапазон 120. 270В, нагрузка вновь будет подключена.

В случае пропадания напряжения сети и последующего появления, микропроцессор автоматически перезагружается и через 10 секунд вновь подключает нагрузку. Гальваническая развязка симисторов с МК осуществляется оптопарами U1. U6. В процессе регулирования открывающий импульс снимается с включенного симистора и подается на другой симистор в момент перехода синусоиды через “0”, исключающая тем самым “токовые удары” в обмотках и семисторах. Это достигается за счет того, что за 1 период синусоиды микроконтроллер измеряет состояние амплитуды сетевого напряжения 100 раз. Осциллограмму этого процесса можно увидеть здесь .

Внимание: Для правильной работы схемы НЕОБХОДИМО, чтобы аноды симисторов и провода от “внутренних вольтметров” (левые по схеме выводы резисторов R1 и R9) были подключены к фазовому проводу.

Конструкция и детали.

Контроллер стабилизатора собран на печатной плате 10×12 см из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Файл печати устройства Pechat_AVR_120_270_6st.lay.(79,0 kb), который можно скачать здесь . Он выполнен с помощью программы Sprint Layout 4.0, которая позволяет выводить рисунок на печать в зеркальном отображении и очень удобна для изготовления печатных плат при помощи лазерного принтера и утюга. Также разработан вариант печати с двумя трансформаторами ТПГ 2-12 на плате, который можно скачать здесь. Если у Вас нет программы Sprint Layout 4.0, то ее можно скачать здесь .

Как вариант, светодиоды HL1 – HL8 можно смонтировать со стороны печатных проводников, чтобы при установке печатной платы в корпус они вставлялись в отверстия диаметром 5 мм, просверленные в передней панели устройства. Контролер в этом случае устанавливается (печатью к передней панели) на стойки соответствующей высоты, прикрученные к передней панели корпуса стабилизатора винтами в потай.
Номинал токоограничительного резистора R 22 необходимо подобрать так, чтобы ток протекающий через светодиоды симисторных оптронов U1.1. U6.1 был в пределах 8. 10мА.

В диодном мосте VD1-VD4 применены диоды Шотке 11DQ10, в связи с малым на них падением напряжения. Подстроечные резисторы R2, R10 проволочные многооборотные СП5-2 или СП5-3. Постоянные резисторы R1,R5. R9 желательно использовать типа С2-23 (металлодиэлектрические) c мощностью рассеивания не менее той, что указана в схеме. Остальные – могут быть любого типа.

Электролитические конденсаторы C1,C2,С4,С5,С8,С9 могут быть любыми, с емкостью, указанной на схеме, и напряжением не ниже для них указанных. Конденсаторы C3,С6,C7 — любые пленочные или керамические. Конденсаторы C10-C15 — пленочные на напряжение не ниже 630В.

Импортные симисторные оптроны MOC3052 (U1. U6) выбраны потому, что они не содержат встроенные контроллеры перехода напряжения через ноль. В контроллерах нет необходимости, т.к. синхронизация выключения одного мощного симистора и включения другого осуществляется программно. Мощные симисторы VS1. VS6 ВТА 40-600.

Все симисторы VS1. VS6 устанавливаются на один теплоотвод, с площадью охлаждающей поверхности не менее 800 см2, желательно с использованием термопасты для обеспечения надежного теплоотвода. Микросхему стабилизатора (DA1) КР1158ЕН5А (Б) необходимо установить на теплоотвод не менее 80 см2.

Трансформатор T1 самодельный, рассчитанный на габаритную мощность 8 Вт, имеющий площадь сечения магнитопровода 2,3 см2. Его сетевая обмотка I, рассчитана на максимальное аварийное напряжение сети 380В, содержит 8669 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм. Обмотка II содержат 585 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. При номинальном напряжении сети 220В напряжение выходной обмотки должно составлять 13,5В при токе в нагрузке 250мА.

Настройка сводится к следующему:

К сети подключается эталонный вольтметр (цифровой тестер). Схема контроллера также включается в сеть. Подстроечными резисторами R2 и R10 поочередно настраиваются оба внутренних вольтметра стабилизатора на показания эталонного вольтметра. Для успокоения души с помощью ЛАТРа можно убедиться в последовательном переключении светодиодов HL2 – HL7 при пересечении порогов 120, 137, 157, 179, 205, 235 и 270 Вольт. ВСЕ!

По способу коммутации отводов автотрансформатора Т2 различают:

1. Коммутация отводов “по входу”

Симисторные ключи стоят до автотрансформатора, коммутируя отводы так, что бы нагрузка, всегда снимаемая с одного отвода (№5 снизу по схеме), находилась в необходимом диапазоне выходного напряжения 205. 235 Вольт.

Достоинства:
При намотке автотрансформатора не нужно учитывать коэффициент перенапряжения до 380 Вольт (380/220 = 1,7), что сказывается и на габаритах сердечника, и количестве меди, необходимой для намотки. Также возможно применение низковольтных симисторов ВТА40 – 600, так как симисторы при превышении 270 Вольт просто отключат автотрансформатор от сети.

Недостатки:
Ток протекающий через симисторы и первичную обмотку автотрансформатора ограничен на уровне 25 Ампер, и как следствие ток выходной обмотки равен 14,5 Ампер.

Выводы:
Вариант коммутации “по входу” позволяет снять с симистора ВТА40-600 3 кВт полезной мощности. На лицо экономия на меди, сердечнике и семисторах. Если Вас устраивает мощность стабилизатора 3 кВт, то эта схема для Вас. По моей оценке в ней больше достоинств, чем недостатков!

2. Коммутация отводов “по выходу”

Сетевое напряжение подключается к отводу №2. Симисторные ключи стоят после автотрансформатора, подключая к нагрузке тот отвод, на котором напряжение находится в необходимых пределах 205. 235 Вольт.

Достоинства:
Данный вариант подключения позволяет “снять” с симистора ВТА 40-600 5,5 кВт полезной мощности, что почти в 2 раза больше варианта коммутации “по входу”.

Недостатки:
Недостатком является необходимость применения симисторов, рассчитанных на рабочее напряжение не менее 800 Вольт (в трех верхних по схеме отводах автотрансформатора ВТА40-800), и в 1,7 раза увеличенное число витков обмотки автотрансформатора.

Выводы:
Для устранения вышеперечисленных недостатков потребуется введение в схему дополнительного мощного симисторного ключа на 80 Ампер (ТС142-80-8) непосредственно перед автотрансформатором, который будет отключать первичную обмотку (отвод №2 снизу по схеме) при выходе напряжения сети за пределы 120. 270 Вольт. В аналоговых вариантах это приведет к значительному усложнению схемы контроллера, поэтому предпочтительней схема коммутации “по входу”. В микроконтроллерном варианте это можно реализовать, дописав в программе микроконтроллера несколько строк.

Возможно применение дешевых симисторов ВТА41

В варианте коммутации “по входу” максимальная мощность в нагрузке составит 1,2 кВт. Все симисторы могут быть ВТА41-600. На выходе автотрансформатора (перед нагрузкой) необходимо поставить автомат QF2 на 6А, а в качестве QF1 применить автомат на 10А.

В варианте коммутации “по выходу” максимальная мощность в нагрузке составит 2,2 кВт. В трех верхних по схеме отводах нужно использовать симисторы ВТА41-800. Это необходимо, т.к. напряжения в этих отводах при аварийном напряжении в сети 380 Вольт превысит, либо будет близко к 600 Вольтам. Остальные (нижние) могут быть ВТА41-600. На выходе автотрансформатора (перед нагрузкой) необходимо поставить автомат QF2 на 10А, а в качестве QF1 применить автомат на 20А.

Испытано, что через симистор ВТА41 может протекать максимальный ток 13А. При превышении этого значения начинают отгорать выводы у симисторов как нить у предохранителя, поскольку их сечение 0,6 кв. мм (0,6х1 мм.). Оптимально ограничить ток через симисторы на уровне 10А.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
×
×
Adblock
detector