Krokový regulátor napätia

Regulátor, ktorý podporuje sieťové napätie do 190 ... 242 V.

Regulátory sieťového napätia

Je známe, že napätie v domácich energetických sieťach často presahuje limity tolerancie. V dňoch rúrkových televízorov boli ferorezonančné stabilizátory veľmi časté. Moderné televízory sú funkčné so zmenami vstupného napätia do 110 ... 260 V.

To isté možno povedať o počítačoch, CD prehrávačoch a všeobecne o všetkých zariadeniach, v ktorých sa používajú spínané zdroje energie. Ale pre zariadenia, ktoré napájajú priamo zo siete, sú limity zmeny napätia omnoho menšie.

Pozoruhodný príklad tejto techniky je chladnička, elektrický mlynček na kávu, kuchynský robot, spájkovačka a žiarovka. Samozrejme, taká presnosť stabilizácie napätia, ako je to pri rúrkových televízoroch, nie je pre takéto zariadenia nevyhnutná, preto je celkom možné použiť zariadenie na reguláciu napätia v krokoch. Podobný regulátor bude opísaný v tomto článku.

Kroková regulácia napätia

Napriek jednoduchosti konštrukcie má regulátor nasledujúce údaje: Keď sa zmení vstupné sieťové napätie v rozsahu 150 ... 260 V, výstup sa udržiava v rozsahu 187 ... 242 V. Mnoho domácich spotrebičov je schopných pracovať v tomto rozsahu. Vo verzii, v ktorej je znázornená schéma v článku, dosahuje výkon regulátora 275 wattov, čo je dosť pre bežnú prevádzku, napríklad chladnička.

Podobná metóda postupnej regulácie napätia sa používa v niektorých modeloch nepretržitého napájacieho zdroja pre počítače: keď neprerušiteľný napájací zdroj pracuje zo siete, môžete počuť, ako naň relé klikne. Toto je len hrubé nastavenie výstupného napätia. V tomto režime sa neprerušiteľný transformátor používa ako autotransformátor. V prípade výpadku napájania sa transformátor prepne do režimu meniča a beží na batériu.

Je známe, že transformátor zahrnutý v režime autotransformátora môže pracovať so záťažou takmer päťkrát väčšou ako jeho sila. Pri tomto návrhu sa používa transformátor s výkonom iba 57 wattov, takže ak je potrebné zvýšiť výkon celého regulátora ako celku, stačí vymeniť transformátor za výkonnejší.

Teraz, samozrejme, priemysel vyrába sieťové stabilizátory založené na LATRA (tu nebudeme hovoriť o elektronických). V takýchto zariadeniach mikromotor s reduktorom, riadený samozrejme elektronickým obvodom, poháňa pohyblivý kontakt.

Spoľahlivosť takéhoto zariadenia bude pravdepodobne nízka. Príklad takéhoto zariadenia môže slúžiť ako regulátor napätia Resanta v Lotyšsku. Recenzie o nej si môžete prečítať na internete.

Schéma navrhovanej možnosti regulátora je znázornená na obrázku 1.

Obrázok 1. Schéma regulátora napätia

Opis elektrického obvodu ovládača

Základom regulátora je zjednotený transformátor T1. Je súčasťou obvodu autotransformátora. Obvod okrem transformátora obsahuje usmerňovač na napájanie elektronickej časti obvodu, dve prahové zariadenia a spínaciu jednotku výstupného napätia. Posledne menovaný poskytuje určité oneskorenie vo výskyte napätia na výstupe. Je to nevyhnutné, aby zariadenie vstúpilo do prevádzkového režimu.

Pri prepínaní sekundárnych vinutí je nevyhnutná interferencia, z ktorej sú kontakty relé spálené. Na ochranu proti tomuto javu sa používa reťazec pozostávajúci z rezistora R1 a kondenzátora C2.

Elektronická časť zariadenia je napájaná nestabilizovaným usmerňovačom pozostávajúcim z diódového mostíka VD1 a vyhladzovacieho kondenzátora Cl.Kondenzátory C3 a C4 inštalované v prahových zariadeniach sú navrhnuté tak, aby eliminovali krátkodobé zmeny (emisie) usmerneného napätia. Rovnaké napätie sa používa na reguláciu sieťového napätia.

Na tranzistore VT3 a prvkoch C5 a R6 sa zostavilo oneskorenie časovača. Zariadenie tiež obsahuje dve prahové zariadenia, ktorých konštrukcia je podobná.

Prvé prahové zariadenie je vyrobené na tranzistore VT1, odporoch R2, R3, zenerových diódach VD2, VD3 a kondenzátore C3. Relé K1 je súčasťou kolektorového obvodu tranzistora VT1. Aby sa tranzistor chránil pred samoindukčným napätím, reléová cievka je posunutá diódou VD4.

Kontakty relé K1 spínajú vinutie transformátora T1, keď je spustené prahové zariadenie. Kondenzátor C3 je navrhnutý tak, aby vyhladil zvlnenie usmerneného napätia a eliminoval rušenie. Druhé prahové zariadenie je zostavené rovnakým spôsobom. Pozostáva z prvkov VT2, VD4, VD5, R4, R5, C4, relé K2.

Regulátor napätia

Funkciu regulátora je vhodné zvážiť po častiach. Keď je zariadenie zapnuté, na kondenzátore C1 sa objaví napätie, ktoré začína nabíjať kondenzátor C5. Pri oneskorení asi dve sekundy sa tranzistor VT3 otvorí, relé K3 sa zapne a na záťaž sa privedie napätie.

Sieťové napätie sa znížilo

V prípade kedy sieťové napätie menej ako 190 V, nebude fungovať žiadne prahové zariadenie a kontakty relé K1 a K2 sú v tejto polohe, ako je to znázornené na obrázku. V tomto prípade sa na záťaž pripája sieťové napätie a plusové napätie z vinutí III a VI. Ak je sieťové napätie v tomto okamihu 150 V, záťaž bude najmenej 190 V.

Sieťové napätie je takmer normálne

Ak je sieťové napätie v rozsahu 190 ... 220 V, je výstupné napätie usmerňovača dostatočné na otvorenie zenerových diód VD2, VD3, čo povedie k otvoreniu tranzistora VT1, takže relé K1 sa vypne. ak budete postupovať podľa schémy, uvidíte, že v tomto prípade sú vinutia III a IV spojené.

Sieťové napätie sa zvýšilo

V prípade, že sieťové napätie presiahne 220 V, zopne relé K2, ktoré spojí vinutia V a IV so svojimi kontaktmi. Tieto vinutia sú mimo fázy, takže sa výstupné napätie zníži.

Podrobnosti a konštrukcia regulátora napätia

Takmer všetky diely je možné pripevniť na tlačenú dosku pomocou drôtu. Pri návrhu môžete použiť rezistory ako MLT alebo importované. Oxidové kondenzátory sa tiež lepšie dovážajú, teraz sa pravdepodobne ľahšie nakupujú ako domáce kondenzátory. A ich kvalita je lepšia. Diódový mostík môže byť nahradený diskrétnymi diódami, napríklad 1N4007. Tranzistory sú vhodné pre akýkoľvek nízky výkon s napätím kolektor-emitor najmenej 30 V a prúdom postačujúcim na ovládanie relé. Okrem tých, ktoré sú uvedené na diagrame, sú vhodné KT645, KT503, KT972 s ľubovoľným písmenovým indexom.

Namiesto dvoch zenerových diód uvedených v diagrame je možné použiť obvyklé D810 ... D814. Pred inštaláciou by mali byť vybrané podľa napätia v súlade so schémami.

Je lepšie používať dovážané relé (Tianbo, Trl, Trk a podobne, teraz sa dajú kúpiť ľahšie a lacnejšie) s cievkou 24 V. Reléové kontakty musia byť dimenzované na prúd najmenej 1,5 A. Mnohé z týchto relé, veľmi malé rozmery, majú kontakty určené pre prúd 10 ... 16 A.

Ako transformátor sa používa unifikovaný TPP270 - 127/220 - 50. Menovitý výkon takéhoto transformátora je 57 wattov.

Nastavenie zariadenia

Pre nastavenie je regulátor pripojený k výstupu LATR. Aby sa zohľadnila reakcia transformátora na záťaž, je táto pripojená k výstupu zariadenia. Zmenou napätia na vstupe regulátora je potrebné nakonfigurovať prahové zariadenia. To by sa malo robiť výberom zenerových diód s rôznymi stabilizačnými napätiami. Pre presnejšie ladenie v sérii so zenerovými diódami môžete zapnúť kremíkové alebo germániové diódy. Malo by sa pamätať na to, že jednosmerné napätie kremíkových diód je asi 0,7 V a germánia 0,4 V.

Boris Aladyshkin