This page has been robot translated, sorry for typos if any. Original content here.


СТАБІЛІЗАТОР З мікроконтролерного керування

Електроніка. Колекція схем джерел живлення.

Годін Олексій Валерійович

Схема, режими роботи пристрою

Основні технічні характеристика електронного стабілізатора

схема стабілізатора

Стабілізатор працює за принципом ступінчастою корекції напруги, здійснюваної перемиканням відводів обмотки автотрансформатора Т2 за допомогою симісторних ключів Q1 ... Q6 під керуванням мікроконтролера (МК), що стежить за рівнем напруги в мережі. Після включення автомата QF1 напруга мережі надходить на трансформатор Т1 і мікроконтролер починає працювати за заданою програмою.

Загоряється підсвічування дисплея і через 3 секунди на дисплеї з'являється напис "ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ" ( рис. 2 ). Наступні 7 секунд мікропроцесор аналізує напругу мережі, і якщо воно знаходиться в межах 120 ... 270В, в залежності від результатів вимірювання відкриває один з сімісторов VS1 ... VS6, тим самим підключаючи один з шести відводів автотрансформатора.

Навантаження підключається до п'ятого (знизу за схемою) відведення автотрансформатора через автоматичний вимикач QF1, який служить для обмеження потужності споживання. При цьому два "внутрішніх" вольтметра індукують у верхньому рядку РК дисплея чинне напруга в мережі, а в нижньому рядку напруга на навантаженні ( рис. 3 ).

Якщо напруга нижче 120В або вище 270В, навантаження знеструмлюється. На дисплеї в цей момент у верхньому рядку индуцируется чинне напруга мережі, а в нижньому рядку блимає напис "РЕЖИМ ЗАХИСТУ" ( рис. 4 ).

ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ При цьому два "внутрішніх" вольтметра індукують у верхньому рядку РК дисплея чинне напруга в мережі, а в нижньому рядку напруга на навантаженні РЕЖИМ ЗАХИСТУ

рис.2

рис.3

рис.4

Як тільки напруга увійде в діапазон 120 ... 270В, навантаження знову буде підключена.

У разі зникнення напруги мережі і подальшого появи, мікропроцесор автоматично перезавантажується і через 10 секунд знову підключає навантаження.

Гальванічна розв'язка сімісторов з МК здійснюється оптопарами U1 ... U6. У процесі регулювання відкриває імпульс знімається з включеного сімістора і подається на інший симистор в момент переходу синусоїди через "0", що виключає тим самим "струмові удари" в обмотках і сімісторов. Це досягається за рахунок того, що за 1 період синусоїди мікроконтролер вимірює стан амплітуди напруги 100 раз! Осцилограма цього процесу приведена на рис. 5 .

Це досягається за рахунок того, що за 1 період синусоїди мікроконтролер вимірює стан амплітуди напруги 100 раз! Осцілограмма цього процесу

рис.5

Для правильної роботи схеми необхідно, щоб аноди сімісторов і дроти від "внутрішніх вольтметрів" були підключені до фазового проводу.

Конструкція і деталі

Контролер стабілізатора ( рис. 6 ) зібраний на друкованій платі 10x12см з одностороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм ( рис. 7 ). і розроблений варіант друкованої плати з двома трансформаторами ТПГ 2-12 на платі.

контролер стабілізатора

рис.6

варіант друкованої плати з двома трансформаторами ТПГ

рис.7

Як варіант, світлодіоди HL1 ... HL8 можна змонтувати з боку друкованих провідників, щоб при установці друкованої плати в корпус вони вставлялися в отвори діаметром 5мм, просвердлені в передній панелі пристрою.

Контролер в цьому випадку встановлюється (печаткою до передньої панелі) на стійки відповідної висоти, прикручений до передньої панелі корпусу стабілізатора гвинтами в потай.

Номінал струмообмежувальні резистора R22 необхідно підібрати так, щоб струм, що протікає через світлодіоди симісторних оптронов U1.1 ... U6.1, був в межах 8 ... 10мА. У діодному мосту VD1 ... VD4 застосовані діоди Шотткі 11DQ10, в зв'язку з малим на них падінням напруги. Підлаштування резистори R2, R10 дротові багатооборотні СП5-2 або СП5-3. Постійні резистори R1, R5 ... R9 бажано використовувати типу С2-23 (металодіелектричних) c потужністю розсіювання не менше тієї, що вказана в схемі. Решта можуть бути будь-якого типу. Електролітичні конденсатори C1, C2, С4, С5, С8, С9 можуть бути будь-якими, з ємністю, зазначеної на схемі, і напругою не нижче для них зазначених. Конденсатори C3, С6, C7 - будь-які плівкові або керамічні. Конденсатори C10 ... C15 - плівкові на напругу не нижче 630В.

Імпортні сімісторних оптрони MOC3052 (U1 ... U7) обрані тому, що вони не містять вбудовані контролери переходу напруги через нуль. У цьому немає необхідності, тому що синхронізація виключення одного потужного сімістора і включення іншого здійснюється програмно.

Потужні сімістори VS1 ... VS6 - ВТА 40-600. Все сімістори VS1 ... VS6 встановлюються на один тепловідвід, з площею охолоджуючої поверхні не менше 800см 2, бажано з використанням термопасти для забезпечення надійного тепловідведення. Мікросхему стабілізатора (DA1) КР1158ЕН5А (Б) необхідно встановити на тепловідвід не менше 80см 2.

Трансформатор T1 саморобний, розрахований на габаритну потужність 8Вт, що має площу перерізу магнітопроводу 2,3см 2. Його мережева обмотка I розрахована на максимальне аварійне напруга мережі 380 В, містить 8669 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,1 мм. Обмотка II містять 585 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,25 мм. При номінальній напрузі мережі 220В напруга вихідний обмотки має становити 13,5В при струмі в навантаженні 250мА.

Налаштування

Налаштування пристрою зводиться до наступного. До мережі підключається еталонний вольтметр (цифровий тестер). Схема контролера і включається в мережу. Підлаштування резисторами R2 і R10 по черзі налаштовуються обидва внутрішніх вольтметра стабілізатора на свідчення еталонного вольтметра. Для заспокоєння душі за допомогою ЛАТР можна переконатися в послідовному перемиканні світлодіодів HL2 ... HL7 при перетині порогів 120, 137, 157, 179, 205, 235 і 270 В.

На цьому настройка пристрою закінчена.

Способи комутації відводів

Існують два способи комутації відводів автотрансформатора Т2.

СПОСІБ ПЕРШИЙ. Комутація відводів "по входу" ( Мал. 8 ).
Сімісторні ключі стоять до автотрансформатора, коммутіруя відводи так, щоб навантаження, завжди знімається з одного відводу (№5 знизу за схемою), перебувала в необхідному діапазоні вихідної напруги 205 ... 235В.

Комутація відводів "по входу"

рис.8

Переваги: під час намотування автотрансформатора не потрібно враховувати коефіцієнт перенапруги до 380 В (380/220 = 1,7), що позначається і на габаритах сердечника, і кількості міді, необхідної для намотування. і можливе застосування низьковольтних сімісторов ВТА40-600, так як сімістори при перевищенні 270В просто відключать автотрансформатор від мережі.

Недоліки: висока напруга, яка через сімістори і первинну обмотку автотрансформатора, обмежений на рівні 25А, і як наслідок струм вихідний обмотки дорівнює 14,5А.

Висновки: варіант комутації "по входу" дозволяє зняти з симистора ВТА40-600 3кВт корисної потужності. У наявності економія на міді, сердечнику і сімісторов.

Якщо Вас устраівавет потужність стабілізатора 3кВт, то ця схема для Вас! За моєю оцінкою в ній більше переваг, ніж недоліків!

СПОСІБ ДРУГИЙ. Комутація відводів "по виходу" ( Мал. 9 ).

Комутація відводів "по виходу"

рис.9

Напруга підключається до відведення №2. Сімісторні ключі стоять після автотрансформатора, підключаючи до навантаження той відведення, на якому напруга знаходиться в необхідних межах 205 ... 235В.

Переваги: даний варіант підключення дозволяє "зняти" з сімістора ВТА 40-600 5,5 кВт корисної потужності, що майже в 2 рази більше варіанти комутації "по входу".

Недоліки: недоліком є необхідність застосування сімісторов, розрахованих на робочу напругу не менше 800 В (в трьох верхніх за схемою відводах автотрансформатора), і в 1,7 рази збільшене число витків обмотки автотрансформатора.

Висновки: для усунення перерахованих вище недоліків потрібно введення в схему додаткового потужного сімісторного ключа на 80 А (ТС142-80-8) безпосередньо перед автотрансформатором, який буде відключати первинну обмотку (відведення №2 знизу за схемою) при виході напруги мережі за межі 120 .. .270В. В аналогових варіантах це призведе до значного ускладнення схеми контролера, тому краще схема комутації "по входу". У Мікроконтроллерні варіанті це можна реалізувати, дописавши в програмі мікроконтролера кілька рядків!

Застосування дешевих сімісторов ВТА41

У варіанті комутації "по входу" потужність в навантаженні складе 1,2 кВт. Все сімістори можуть бути ВТА41-600. На виході автотрансформатора (перед навантаженням) обов'язково потрібно поставити автомат QF2 на 6А, а в якості QF1 застосувати автомат на 10А.

У варіанті комутації "по виходу" потужність в навантаженні складе 2,2 кВт. Для цього в трьох верхніх за схемою відводах потрібно використовувати сімістори ВТА41-800.

Це необхідно, тому що напруги в цих відводах при аварійному напрузі в мережі 380В перевищить, або буде близько до 600В. Решта (нижні) можуть бути ВТА41-600. На виході автотрансформатора (перед навантаженням) обов'язково потрібно поставити автомат QF2 на 10А, а в якості QF1 застосувати автомат на 20А.

Випробувано, що через симистор ВТА41 може протікати максимальний струм до 13А. При прівишенія цього значення починають отгорать висновки у сімісторов як запобіжники, оскільки їх перетин 0,6 мм 2 (0,6х1 мм). Оптимально обмежити струм через сімістори на рівні 10А.

література

  1. Годін А. Стабілізатор напруги підвищеної точності з потужністю навантаження до 6 кВт - Радіоаматор, №7 / 2005, с. 36-40.

З усіх питань, пов'язаних з описуваних пристроєм, можна отримати консультацію, надіславши запит на адресу електронної пошти автора, зазначений на початку статті.

Версія для друку
Автор: Годін Олексій Валерійович, м.Москва
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 22.09.2006гг


НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ

Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
магнітний двигун
Джерело тепла на базі нососних агрегатів