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 3кВт

Даний стабілізатор, подібно ферорезонансним стабілізаторів, і не спотворює форму напруги і здатний працювати без навантаження. Точність його трохи нижче, але зате він містить силовий трансформатор менших розмірів, а рухливі елементи в конструкції відсутні. У порівнянні з Ферорезонансні стабілізаторами даний пристрій має значно менші масогабаритні показники.

Принцип дії пристрою заснований на включенні послідовно з навантаженням однієї, двох або трьох додаткових обмоток трансформатора при відхиленні напруги від норми. Якщо напруга мережі нижче необхідного, то додаткові обмотки включаються синфазно з мережею, і напруга на навантаженні стає більше мережевого; якщо ж напруга мережі стає вище норми, то обмотки включаються в протифазі з мережевим напругою, приводячи до зменшення напруги на навантаженні. Роль такого трансформатора виконує Т1, а додаткових обмоток - обмотки IV, V, VI.

На інтегральних мікросхемах DA3 - DA8 виконані компаратори напруги, які спрацьовують при відхиленні напруги від норми.

На інвертують входи компараторів подані еталонні напруги, що знімаються з стабілітрона VD3 і з резисторів R5 - R 10 дільника напруги. На неінвертуючий входи компараторів через резистори R 11 - R 16 надходить напруга, за величиною пропорційне мережевого і знімається з движка підлаштування резистора R2. Датчиком напруги мережі є обмотка III трансформатора Т1, напруга на якій (приблизно 10 В) змінюється пропорційно мережному. Воно випрямляється доданими мостом VD2. пульсації згладжуються П-подібним RC-фільтр C4R1C5. Постійна часу фільтра обрано рівної 1 ... 2 с, що виключає спрацьовування компараторів від дії короткочасних сплесків напруги.

Компаратори DA3 - DA8 налаштовані на спрацьовування від рівнів напруги 250 В, 240 В, 230 В, 210 В, 200 В і 190 В відповідно. Якщо напруга мережі перевищує зазначені рівні, то на виходах (висновок 9) тих компараторов, для яких виконується зазначена умова, діє напруга високого логічного рівня (рівня логічного 1) - близько 12В. Таким чином, різниця рівнів спрацьовування компараторів становить 10 В, або приблизно 5% напруги. Рівні спрацьовування компараторів DA5 і DA6 відрізняються на 20 В. Це відповідає зоні регулювання 220 В ± 5%. Слід зауважити, що державними стандартами встановлено допустиме мережеве напруга 220 В + 10% -15% (від 187 В до 242 В). Даний же стабілізатор, як видно, забезпечує більш високу точність підтримки величини напруги.

Все компаратори охоплені позитивним зворотним зв'язком через резистори R17 - R22. Це зроблено для забезпечення невеликого гістерезису (різниці між напруженнями спрацьовування кожного компаратора при збільшенні і зменшенні напруги). Величина гістерезису визначається співвідношенням номіналів резисторів R17 і R 11 для мікросхеми DA3 і аналогічних пар резисторів для інших компараторів. Ці резистори підібрані таким чином, щоб різниця між напруженнями спрацьовування і відпускання компараторов становила 1,5 ... 2 В. Якщо виключити позитивний зворотний зв'язок, тобто зробити нульовий гистерезис, то невеликі коливання напруги (викликані, наприклад, включенням і відключенням побутових приладів, а й іншими перешкодами), будуть приводити до частого спрацьовування компараторів і, відповідно, підвищеного зносу контактів електромагнітних реле, а й до додаткових перешкод в мережі.

Таким чином, точність підтримки напруги на навантаженні визначається різницею напруги спрацьовування різних компараторів і величиною гістерезису і становить близько 12В.

Робота компараторов і електромагнітних реле при різних значеннях напруги мережі ілюструється таблицею.

З таблиці видно, що при зміні напруги від 170 В до 270 В, тобто на 23%, напруга на навантаженні змінюється від 200 В до 240 В, тобто всього лише на 9%.

Кілька слів про інших схемних рішеннях стабілізатора. Еталонне напруга на інвертують входи компараторів подається з параметричного стабілізатора R4VD3, який, в свою чергу, харчується від інтегрального стабілізатора напруги, виконаного на мікросхемі DA2 (вихідна напруга +12 В). Стабілітрони серії Д818 мають досить малим температурним коефіцієнтом напруги, що забезпечує високу точність підтримки еталонного напруги в широкому діапазоні температур. Цьому ж сприяє і харчування параметричного стабілізатора від стабілізованого джерела напруги. Харчування обмоток реле К1 - К5 здійснюється від інтегрального стабілізатора +12 В (мікросхема DA1). Необхідність в окремому стабілізаторі для харчування реле викликана тим, що слід максимально виключити взаємний вплив ланцюгів харчування компараторів, джерела еталонного напруги і ланцюгів харчування реле; в іншому випадку спрацьовування реле і викликане цим зміна струму може призвести до помилкових спрацьовувань компараторів.

Напруга, пропорційне мережевого, знімається з окремою обмотки трансформатора Т1 (обмотка III). хоча його можна було б знімати з обмотки II трансформатора. Необхідність використання окремої обмотки пояснюється бажанням виключити вплив змін струму. викликаних спрацьовуванням реле, на величину напруги, яке з обмотки трансформатора після випрямлення надходить на неінвертуючий входи компараторів.

Логіка роботи компараторів DАЗ - DA8 і логічних елементів мікросхем DD1. DD2, а й роботи електромагнітних реле К1 - К5 видно з таблиці 4 і тому в додаткових роз'ясненнях не потребує.

У пристрої можна як компараторів використовувати, крім зазначених на схемі, мікросхеми К1401СА1 (кожна з них містить чотири компаратора напруги): інтегральні стабілізатори КР142ЕН8Б можна замінити 15-вольтовими (з індексом "В"). Як діодних мостів VD1. VD2 можна і використовувати прилади типів КЦ402 - КЦ405. КЦ409. КЦ410. КЦ412 з будь-якими літерними індексами. Діоди VD4 - VD7, шунтуючі обмотки реле. можуть бути будь-якого типу з допустимим зворотним напругою понад 15 В і прямим струмом понад 100 мА. Оксидні конденсатори - К50-16. К50-29 або К50-35; решта КМ-6. К10-17. К73-17. Всі постійні резистори МЛТ, С2-23, С 1-12; підлаштування R2 і RIO - багатооборотні СП5-2 або СП5-14. Резистори R5 - R9 повинні мати допустиме відхилення опорів від номінальних не гірше 1%; якщо ж немає можливості знайти резистори з таким класом точності, їх слід підібрати з групи резисторів зазначеного номіналу, використовуючи цифровий омметр. Реле К1 - К5 - закордонного виробництва Bestar BS-902CS. Реле цього тіпономінала мають обмотку опором 150 Ом, розраховану на робочу напругу 12 В, і контактну групу переключающего типу. розраховану на комутацію напруги 240 В при струмі 15 А. Вимикач Q1 - тумблер типу ТВ 1-4, у якого всі чотири пари контактів з'єднані паралельно. Трансформатор Т1 виконаний на муздрамтеатрі ШЛ50х40. Обмотка I намотана дротом ПЕВ-2 0,9 і містить 300 витків; обмотка II - 21 виток дроту ПЕВ-2 0,45; обмотка III - 14 витків дроту ПЕВ-2 0.45: обмотки IV, V. VI містять по 14 витків дроту ПБД 2.64. Зручно використовувати стандартний трансформатор типу ОСМ1-0.63. у якого все обмотки, крім первинної (вона містить 300 витків), видалені, а вторинні обмотки намотані у відповідності з наведеними вище даними. При виготовленні трансформатора однойменні висновки обмоток I, IV, V, VI слід позначити (на схемі позначені точками). Номінальна потужність такого трансформатора становить 630 Вт.

Всі елементи стабілізатора напруги, крім трансформатора Т1 і тумблера Q1, змонтовані на платі з склотекстоліти. В авторському примірнику монтаж виконаний проводами, хоча можна розробити і друковану плату. Мікросхеми DA1 і DA2 встановлені на радіаторах площею відповідно близько 100 см ^ 2 і 30 см ^ 2

Налаштування стабілізатора полягає у встановленні величини номінальної напруги на навантаженні, рівного 220 В, і в добірці порогів спрацьовування компараторів DA3 - DA8 рівними 250 В, 240 В. 230 В, 210 В, 200 В і 190 В відповідно. Для настройки знадобляться два вольтметра, що вимірюють змінну напругу в діапазоні 300 В, і лабораторний автотрансформатор, напруга на виході якого можна змінювати від 170 В до 270 В. Для індикації станів компараторів бажано до кожного з них підключити послідовно з'єднані резистор опором 10 ... 15 кому й світлодіод серії АЛ307 так, щоб аноди діодів були з'єднані з висновками 9 мікросхем компараторів. а вільні висновки резисторів - із загальним проводом (тобто так, як це зроблено в найпростішому логічному пробники на рис. 8 цієї книги). Зрозуміло, можна обійтися і вольтметром постійного струму. за допомогою якого вимірювати напруги на виходах компараторів, але це менш зручно. До виходу лабораторного автотрансформатора підключають стабілізатор напруги і перший вольтметр; до гнізд "Навантаження" стабілізатора підключають другий вольтметр. Движки підлаштування резистора R2 і R 10 встановлюють у крайнє праве по схемі положення, а на виході автотрансформатора встановлюють напругу 190 В. При цьому на виходах всіх компараторів повинен бути низький логічний рівень (світлодіоди не світяться, а при визначенні рівня напруги вольтметром постійного струму він повинен показувати не більше 1 В. Переміщуючи движок підлаштування резистора R2, домагаються спрацьовування компаратора DA8, на виході якого встановлюється напруга високого логічного рівня (близько 10 ... 12 В). Потім, плавно збільшуючи напругу автотрансформатором до 250 В, домагаються спрацьовування компаратора DA3, при цьому спостерігають за загоряння світлодіодів послідовне спрацьовування компараторів DA7, DA6, DA5, DA4. У разі необхідності поріг спрацьовування цього компаратора підбирають регулюванням підлаштування резистора R10. Після установки меж спрацьовування компараторів DA8 і DA3 перевіряють пороги спрацьовування інших компараторів, які повинні бути рівні зазначеним вище значень. При необхідності всю настройку можна повторити.

До стабілізатора напруги може бути підключена навантаження потужністю до 3 кВт. Якщо точність підтримки вихідної напруги може бути нижчою, ніж зазначена, число вторинних обмоток трансформатора Т2 можна знизити до двох, а їх напруги збільшити з 10 В до 15 В. При цьому, відповідно, число компараторів і зменшиться, а пороги їх спрацьовування слід встановити відповідно напруженням вторинних обмоток Т2.

Не можна не сказати про можливості застосування напівпровідникових ключів для комутації вторинних обмоток трансформатора Т1 замість контактів електромагнітних реле К1 - К5. Дійсно, контакти електромагнітних реле мають обмежений термін служби, викликаний їх зносом, який тим більше, чим більше число спрацьовувань і чим більше комутовані струми. У цьому сенсі застосування напівпровідникових елементів краще. В даному випадку можна застосувати сімістори. Однак слід зауважити, що одна група перемикаючих контактів реле може бути замінена двома симисторами, тобто в цьому пристрої буде потрібно застосувати 10 сімісторов. Крім того, необхідно буде вжити спеціальних заходів, щоб сімістори однієї групи контактів не опинилися одночасно в відкритому стані - при цьому буде замикання вторинної обмотки трансформатора Т2 і вихід з ладу сімісторов. Така ситуація пояснюється тим, що симистор після зняття напруги з керуючого електрода не може закритися раніше закінчення напівперіод мережевої напруги, який становить 10 мс. У той же час інший симистор з цієї пари відкриється практично відразу після подачі на керуючий електрод керуючого напруги, що може статися в будь-який момент полупериода. Щоб виключити одночасне відкритий стан двох сімісторов, слід вжити спеціальних заходів - наприклад, робити подачу і зняття напружень з керуючих електродів сімісторов тільки на початку напівперіоду. Це істотно ускладнить схему управління. Крім того, такий алгоритм комутації не усуне повністю наскрізні струми, оскільки сімістори коммутируют індуктивне навантаження (трансформатор), здатну накопичувати електромагнітну енергію. Отже, для повного усунення наскрізних струмів алгоритм управління симисторами повинен бути ще більш складним. Швидше за все, форма напруги при цьому буде значно спотворюватися в моменти перемикання ключів.

З урахуванням вищесказаного конструктору слід прийняти рішення про перевагу використання електромагнітних реле або сімісторов. Авторський екземпляр стабілізатора, виконаний з поступовим зниженням дози, надійно працює вже більше 1 року і живить навантаження потужністю до 3 кВт.

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