Krokový regulátor napětí

Regulátor, který podporuje síťové napětí do 190 ... 242 V.

Regulátory síťového napětí

Je známo, že napětí v domácích energetických sítích často překračuje limity tolerance. Ve dnech trubkových televizí byly ferorezonanční stabilizátory velmi časté. Moderní televizory jsou funkční se změnami vstupního napětí v rozmezí 110 ... 260 V.

Totéž lze říci o počítačích, přehrávačích CD a obecně o všech zařízeních, ve kterých se používají spínací zdroje napájení. Ale u zařízení, která napájí přímo ze sítě, jsou meze změny napětí mnohem menší.

Pozoruhodným příkladem této techniky je lednička, elektrický mlýnek na kávu, kuchyňský robot, páječka a žárovka. Samozřejmě taková přesnost stabilizace napětí, jako u trubkových televizorů, není pro taková zařízení nutná, proto je docela možné použít zařízení pro regulaci napětí v krocích. Podobný regulátor bude popsán v tomto článku.

Kroková regulace napětí

Navzdory jednoduchosti konstrukce má řídicí jednotka následující data: Když se změní vstupní napájecí napětí v rozsahu 150 ... 260 V, je výstup udržován v rozsahu 187 ... 242 V. Mnoho domácích spotřebičů je schopno pracovat v tomto rozsahu. Ve verzi, ve které je znázorněno schéma v článku, dosahuje výkon regulátoru 275 wattů, což je dostačující pro normální provoz, například lednička.

Podobná metoda postupné regulace napětí se používá u některých modelů nepřerušitelných zdrojů napájení pro počítače: když nepřerušitelný zdroj energie pracuje ze sítě, můžete slyšet, jak na něj klikne relé. Jedná se pouze o hrubé nastavení výstupního napětí. V tomto režimu je nepřerušitelný transformátor používán jako autotransformátor. V případě výpadku napájení se transformátor přepne do režimu převodníku a běží na baterii.

Je známo, že transformátor zahrnutý v režimu autotransformátoru může pracovat se zátěží téměř pětkrát vyšší než jeho výkon. V tomto provedení se používá transformátor s výkonem pouze 57 wattů, takže pokud je nutné zvýšit výkon celého regulátoru jako celku, stačí vyměnit transformátor za výkonnější.

Nyní, samozřejmě, průmysl vyrábí síťové stabilizátory založené na LATRA (nebudeme zde hovořit o elektronických). U takových zařízení řídí mikromotor s reduktorem, ovládaný samozřejmě elektronickým obvodem, pohyblivý kontakt.

Spolehlivost takového zařízení bude pravděpodobně malá. Příklad takového zařízení může sloužit jako regulátor napětí Resanta lotyšské výroby. Recenze o tom lze číst na internetu.

Schéma navrhované varianty regulátoru je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1. Schéma regulátoru napětí

Popis elektrického obvodu řídicí jednotky

Základem regulátoru je sjednocený sestupný transformátor T1. Je součástí obvodu autotransformátoru. Kromě transformátoru obsahuje obvod usměrňovač pro napájení elektronické části obvodu, dvě prahová zařízení a spínací jednotku výstupního napětí. Ten poskytuje určité zpoždění ve vzhledu napětí na výstupu. To je nezbytné, aby zařízení vstoupilo do provozního režimu.

Při přepínání sekundárních vinutí je nevyhnutelné rušení, z něhož jsou kontakty relé spáleny. K ochraně proti tomuto jevu se používá řetěz sestávající z rezistoru R1 a kondenzátoru C2.

Elektronická část zařízení je napájena nestabilizovaným usměrňovačem, sestávajícím z diodového můstku VD1 a vyhlazovacího kondenzátoru Cl.Kondenzátory C3 a C4 instalované v prahových zařízeních jsou navrženy tak, aby eliminovaly krátkodobé změny (emise) usměrněného napětí. Stejné napětí se používá k řízení síťového napětí.

Na tranzistoru VT3 a prvcích C5 a R6 se sestavilo zpoždění časovače. Zařízení také obsahuje dvě prahová zařízení, jejichž konstrukce je podobná.

První prahové zařízení je vyrobeno na tranzistoru VT1, odporech R2, R3, zenerových diod VD2, VD3 a kondenzátoru C3. Relé K1 je součástí kolektorového obvodu tranzistoru VT1. Aby byl tranzistor chráněn před samoindukčním napětím, je reléová cívka posunuta diodou VD4.

Kontakty relé K1 spínají vinutí transformátoru T1, když je spuštěno prahové zařízení. Kondenzátor C3 je navržen tak, aby vyhladil zvlnění usměrněného napětí a eliminoval rušení. Druhé prahové zařízení je sestaveno stejným způsobem. Skládá se z prvků VT2, VD4, VD5, R4, R5, C4, relé K2.

Regulátor napětí

Funkci regulátoru je vhodné zvážit po částech. Když je zařízení zapnuto, objeví se na kondenzátoru C1 napětí, které začíná nabíjet kondenzátor C5. Se zpožděním asi 2 sekund se tranzistor VT3 rozepne, relé K3 se zapne a na zátěž se přivede napětí.

Síťové napětí bylo sníženo

V případě kdy síťové napětí méně než 190 V, nebude fungovat žádné prahové zařízení a kontakty relé K1 a K2 jsou v této poloze, jak je znázorněno na obrázku. V tomto případě bude síťové napětí přivedeno na zátěž a plus napětí z vinutí III a VI. Pokud je síťové napětí v tomto okamžiku 150 V, bude zátěž alespoň 190 V.

Síťové napětí je téměř normální

Pokud je síťové napětí v rozsahu 190 ... 220 V, je výstupní napětí usměrňovače dostatečné pro otevření Zenerových diod VD2, VD3, které povedou k otevření tranzistoru VT1, takže relé K1 sepne. pokud budete postupovat podle schématu, uvidíte, že v tomto případě jsou vinutí III a IV spojena.

Síťové napětí se zvýšilo

V případě, že síťové napětí překročí 220 V, bude relé K2 pracovat, které spojí vinutí V a IV s jeho kontakty. Tato vinutí jsou mimo fázi, takže výstupní napětí bude klesat.

Podrobnosti a konstrukce regulátoru napětí

Téměř všechny části lze připevnit na tištěnou prkénko pomocí drátu. Při návrhu můžete použít rezistory jako MLT nebo importované. Oxidové kondenzátory jsou také lépe dováženy, nyní se pravděpodobně kupují snadněji než domácí. A jejich kvalita je lepší. Diodový můstek může být nahrazen diskrétními diodami, například 1N4007. Tranzistory jsou vhodné pro jakýkoli nízký příkon s napětím kolektor-emitor alespoň 30 V a proudem dostatečným pro ovládání relé. Kromě těch, které jsou uvedeny na diagramu, jsou vhodné KT645, KT503, KT972 s jakýmkoli indexem písmen.

Místo dvou zenerových diod uvedených na obrázku lze použít obvyklé D810 ... D814. Před instalací by měly být vybrány podle napětí v souladu s diagramy.

Je lepší používat importovaná relé (Tianbo, Trl, Trk a podobně, nyní je také jednodušší a levnější koupit) s cívkou 24 V. Reléové kontakty musí být dimenzovány na proud nejméně 1,5 A. Mnoho z těchto relé, na velmi malých rozměry, mají kontakty určené pro proud 10 ... 16 A.

Jako transformátor se používá sjednocený TPP270 - 127/220 - 50. Jmenovitý výkon takového transformátoru je 57 wattů.

Nastavení zařízení

Pro nastavení je regulátor připojen k výstupu LATR. Aby se zohlednila reakce transformátoru na zátěž, je tato připojena k výstupu zařízení. Změnou napětí na vstupu regulátoru je nutné nakonfigurovat prahová zařízení. To by mělo být provedeno výběrem zenerových diod s různými stabilizačními napětími. Pro přesnější ladění v sérii se zenerovými diodami můžete zapnout křemíkové nebo germaniové diody. Je třeba si uvědomit, že stejnosměrné napětí křemíkových diod je asi 0,7 V a germania 0,4 V.

Boris Aladyshkin