початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

СХЕМА СТАБІЛІЗАТОРА мережевої напруги НА 4,5 кВт

Для стабілізації напруги мережі живлення в побутових умовах використовують в основному ферорезонансні стабілізатори. До числа їх недоліків слід віднести спотворення форми кривої вихідної напруги, неможливість роботи без навантаження. Крім того, що випускаються промисловістю ферорезонансні стабілізатори побутового призначення мають невелику потужність (300 ... 400 Вт), якій нерідко виявляється недостатньо, наприклад, на садовій ділянці.

Від зазначених недоліків вільний стабілізатор напруги, виконаний на базі регульованого (лабораторного) автотрансформатора. Такий стабілізатор являє собою систему автоматичного регулювання, в якій частина вихідної напруги порівнюється з встановленим зразковим напругою. Залежно від знака різниці цих напруг рухливий контакт автотрансформатора за допомогою електродвигуна переміщується так, що вихідна напруга наближається до зразкового.

Принципова схема стабілізатора напруги представлена на рис. 96. Як автотрансформатора Т1 використаний випускається промисловістю автотрансформатор типу АОСН-20-220-75У4. Його обмотки розраховані на струм до 20 А, а максимальна напруга, що знімається з рухомих контактів, 240 В.

Трансформатор виконаний на стержневом (П-образному) муздрамтеатрі. Обмотка складається з двох частин, по кожній з яких ковзає графітовий повзунок (В2 і ВЗ). Вхідна напруга 220 В подається на контакти-відводи А2 і A3.

Поки контакти вимикача SA1 замкнуті, вихідна напруга з контактів В2 і ВЗ через резистор R1 поступає на діодний міст VD1. Пульсації випрямленої напруги згладжуються конденсатором С1 і з повзунка підлаштування резистора R2 подаються на входи мікросхем-компараторів DA1, DA2. На другі входи компараторів подано зразкове напруга, що знімається з параметричного стабілізатора напруги VD2R3 і з регульованого дільника напруги R4R5. Вихідні напруги компараторів через перемикач SA2 і світлодіоди HL1, HL2 подаються на світлодіоди оптронів Ul, U2. Діністори оптронов включені в діагоналі діодних мостів VD4. VD5, які керують подачею напруги на обмотки мотора Ml - асинхронного реверсивного електродвигуна з редуктором типу РД-09. Якщо відкритий динистор оптрона Ul, вал двигуна обертається в одну сторону; якщо ж відкритий динистор оптрона U2, то вал двигуна обертається в іншу сторону.

Обмотки електродвигуна живляться напругою 127 В, яке знімається з висновків 4 і 10 первинної обмотки трансформатора Т2. Конденсатор С4 забезпечує необхідний зрушення фаз між напругою на обмотках електродвигуна.

Джерелом живлення компараторов DA1, DA2, параметричного

стабілізатора VD2R3 і дільника напруги R4R5 служить інтегральний стабілізатор, виконаний на мікросхемі DA3.

Пристрій працює наступним чином. Якщо вихідна напруга трансформатора Т1 відповідає нормі, то напруга на движку підлаштований резистора R2 буде менше напруги на виводі 3 компаратора DA1, але більше напруги на виводі 4 компаратора DA2, а вихідний струм обох компараторів дорівнює нулю. При цьому діністори обох оптронов закриті, струм через обмотки електродвигуна не протікає, і повзунки автотрансформатора Т1 і без листя.

У разі підвищення напруги значення напруги на контактах В2 і ВЗ трансформатора і на резисторі R2 і збільшаться. В результаті напруга на виводі 4 компаратора DA1 перевищить напругу на виводі 3, і через висновок 9 компаратора потече струм. Відкриється динистор оптрона U2. Стан компаратора DA2 при цьому не зміниться. Через діодний міст VD5 і обмотки електродвигуна Ml почне протікати струм, змушуючи обертатися вал. Повзунки будуть переміщатися по витків обмоток трансформатора Т1 в напрямку зменшення вихідної напруги. Через деякий час напруга досягне норми, компаратор DA1 переключиться в початковий стан, і електродвигун зупиниться.

При зниженні напруги в активному стані опиняться компаратор DA2 і оптрон U1, і вал двигуна буде переміщати повзунки В2 і ВЗ в напрямку збільшення вихідної напруги. Таким чином воно буде підтримуватися на заданому рівні.

Діапазон можливих значень вихідної напруги (тобто точність стабілізації) визначається різницею в рівнях напруги на виводі 3 мікросхеми DA1 і виведення 4 мікросхеми DA2 і встановлюється підлаштування резистором R4.

Конденсатор З 1 не тільки згладжує пульсації випрямленої напруги, а й фільтрує перешкоди, що виникають при короткочасних змінах мережевої напруги. Якщо тривалість дії перешкоди не перевищує 1,5 ... 2 с, пристрій на неї не реагує. Резистор R6 обмежує струм через діністори оптронов.

Вимикач SA1, кнопки SB1 і SB2 призначені для управління електродвигуном в ручному режимі, коли електронний вузол пристрою відключений ,. SF1 і SF2 - це контакти кінцевих вимикачів. Коли повзунки В2 і ВЗ трансформатора Т1 виявляються в крайніх положеннях (верхньому або нижньому), контакти кінцевих вимикачів розмикаються і відключають двигун, виключаючи пошкодження механічних частин стабілізатора. Таке може статися, наприклад, при значному зниженні напруги, якщо переміщення повзунків вже не призведе до встановлення на виході номінального значення напруги. Перемикач SA2 дозволяє змінювати напрямок обертання валу двигуна. Така необхідність може виникати в разі іншого, ніж на схемі, підключення висновків обмоток трансформатора Т1 або в разі застосування трансформатора Т1 іншого типу (про це буде сказано нижче).

Світлодіоди HL1, HL2 дозволяють візуально контролювати напрям обертання валу електродвигуна.

У стабілізаторі напруги можна застосувати деталі наступних типів. Як компараторів можуть працювати і та мікросхеми типів К521САЗ, К521СА5, К521СА6. Останній тип мікросхеми містить два компаратора в одному корпусі. Оптрони U1 і U2 можуть бути будь-якими з серії АОУ103, крім АОУ103А, а й АОУ115Б (В). Діодні мости можуть бути, крім зазначених на схемі, типів КЦ402, КЦ405 з буквами А-В, Ж, І. Стабілітрон VD2 бажано використовувати з малим значенням температурного коефіцієнта напруги, наприклад, Д818 з будь-якими буквами. Але якщо до температурної стабільності регульованого напруги не пред'являються високі вимоги, то можливе використання стабілітронів інших типів з напругою стабілізації б ... 10 В, наприклад, КС168А, Кс175а, КС191А, Д814А (Б, В).

Конденсатори С1, .С2 - оксидні К50-16, К50-6 або К50-29: СЗ -КМ-6, К 10-17; С4 - К73-17. Всі постійні резистори - типів МЛТ, С2-23, С1-12; підлаштовані R2 і R4 - СП5-2, СПЗ-19, СПЗ-38. Кінцеві вимикачі SF1, SF2 і кнопки SB1, SB2 - КМ 1-1, КМ2-1; перемикачі SA1, SA2 - тумблери ТЗ, П2Т-1-1, МТЗ.

Електродвигун М 1 - типу РД-09 з редуктором, число обертів вихідного вала - 5 ... 20 об / хв (коефіцієнт редукції 60 ... 240). Такі двигуни застосовуються в самописних потенціометрів. Як трансформатора Т2 може бути використаний ТПП238-127 / 220-50 або будь-який інший потужністю не менше 10 Вт, що має відведення в первинній обмотці на 127 В, вторинну обмотку на напругу 18 ... 22 В і струм не менше 100 мА.

Для перетворення обертального руху валу електродвигуна в поступальний рух повзунків трансформатора Т1 використана гвинтова пара з різьбленням М12х 1,7 5. З її гвинтом вал двигуна з'єднаний через перехідну втулку. При частоті обертання валу 15 об / хв вихідна напруга змінюється зі швидкістю близько 0,5 В / с.

Налаштування пристрою полягає в установці величини номінального вихідної напруги резистором R2 і в установці точності регулювання напруги резистором R4. В авторському примірнику стабілізатора при номінальному напрузі 220 В точність регулювання становила ± 3%. Теоретично стабілізатор здатний забезпечити точність регулювання в межах десятих часток відсотка - для цього треба лише збільшити ємність конденсатора С1. Але тоді він буде реагувати і на незначні коливання напруги, викликані випадковими причинами (наприклад, підключенням і відключенням електроприладів); це може привести до передчасного зносу механічних рухомих частин пристрою.

В процесі настройки слід вибрати такий стан контактів перемикача SA2, щоб при відхиленні напруги на навантаженні від норми вал двигуна обертався в напрямі, який забезпечує стабілізацію цієї напруги.

Даний стабілізатор був виготовлений для підтримки номінальної напруги 220 В в дачному будиночку в умовах значного зниження напруги мережі живлення. При максимальному навантаженні (4,4 кВт) мінімальне вхідна напруга, при якому стабілізатор виконував свою функцію, становило близько 180 В. При подальшому зниженні напруги мережі спрацьовував кінцевий вимикач, і режим стабілізації припинявся, оскільки повзунки перебували в крайньому нижньому (за схемою) положенні. Щоб уникнути такої ситуації, можна рекомендувати поміняти місцями висновки обмоток трансформатора А2АЗ і В2ВЗ і одночасно змінити положення контактів перемикача SA2. При цьому напруга мережі буде подаватися на ковзаючі контакти В2ВЗ, а навантаження буде підключена до висновків обмоток А2АЗ. Тепер стабілізація буде забезпечуватися при як завгодно глибокому зниженні напруги мережі (навіть до 50 ... 60 В), однак слід пам'ятати, що оскільки в будь-якому випадку струм через відводи В2ВЗ не може перевищувати 20 А, максимальний вихідний струм повинен бути в стільки разів менше цього значення, у скільки разів вихідна напруга більше вхідного. Це випливає з умови рівності потужностей вхідний і вихідний ланцюгів.

Але такий спосіб включення частин обмотки має недолік:

при різкому збільшенні вхідної напруги до електромережі через повзунки В2ВЗ виявиться підключеним непропорційно мале число витків обмотки трансформатора, і поки система автоматичного регулювання відпрацьовуватиме вхідний вплив, через контакти В2ВЗ буде протікати надмірно великий струм, а на навантаженні буде діяти неприпустимо велика напруга. Для часткового запобігання цього недоліку можна обмежити переміщення повзунків автотрансформатора відповідної установкою кінцевого вимикача, який би спрацьовував при зниженні вхідної напруги до 150 ... 160 В, і подальше переміщення повзунків в сторону зменшення числа витків обмоток, що підключаються до мережі, припинялося.

Пристрій придатне для стабілізації вихідної напруги в діапазоні від одиниць вольт до 220 В. Для забезпечення вихідної напруги менше 70 ... 80 В первинну обмотку трансформатора Т2 слід живити безпосередньо від мережі 220 В і, крім того, зменшити величину резистора R1 до 47 ... 56 кОм. Для вихідної напруги менше 10 В стабілітрон VD2 доведеться замінити іншим, напруга стабілізації якого має бути на 1 ... 2 В менше. ніж стабилизируемого. Як трансформатора Т1 можна і використовувати тороїдальні автотрансформатори типів ЛАТР-2, ЛАТР-9, однак в цьому випадку допустима потужність навантаження зменшиться; доведеться і застосувати двигун РД-09 з меншим числом оборотів (1 ... 2 об / хв) і підібрати відповідне положення контактів перемикача SA2.

Цей пристрій зручно використовувати в школі на уроках фізики, а й в радіогуртку при налаштуванні пристроїв.

Для забезпечення надійної звукоізоляції слід автотрансформатор встановити на жорсткій основі через повстяні або гумові прокладки, які володіють, хорошими звукопоглинальними властивостями.

Версія для друку
Дата публікації 25.12.2003гг

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