Симисторный регулятор с защитой от перегрузки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Совершенствуя один из ранее опубликованных симисторных регуляторов, автор улучшил его характеристики, дополнил узлом защиты от перегрузки и подтвердил свои технические решения расчетами.

При налаживании симисторного регулятора, собранного по описанию в [1], было обнаружено, что ввести его в режим максимальной мощности в нагрузке не удается. "Виновником" оказался генератор на однопереходном транзисторе КТ117А, выдающий в каждом полупериоде сетевого напряжения не один, а несколько импульсов. В результате конденсатор в цепи питания усилителя импульсов не успевал зарядиться к началу следующего полупериода и энергии импульсов не хватало для открывания симистора.

Схема усовершенствованного регулятора представлена на рисунке. В нем не только устранен описанный выше недостаток, но и предусмотрено устройство защиты от превышения допустимого значения тока в цепи нагрузки.

(нажмите для увеличения)

В отличие от прототипа, генератор импульсов здесь выполнен на комплементарной паре транзисторов (VT1 КТ361Г, VT2 КТ315Г). В момент, когда нарастающее по мере зарядки конденсатора C3 напряжение на эмиттере транзистора VT1 превышает напряжение на его базе, генератор выдает одиночный импульс. Оба транзистора лавинообразно открываются, конденсатор C3 разряжается в основном через участок база-эмиттер транзистора VT3. Этот транзистор открывается, и конденсатор С5 разряжается через обмотку I импульсного трансформатора Т2. Импульс с обмотки II импульсного трансформатора открывает симистор VS2.

Транзисторы VT1 и VT2 остаются открытыми до момента перехода сетевого напряжения через нуль, точнее, до снижения напряжения на питающей шине до 4...6 В. После их закрывания генератор готов выдать очередной импульс. Момент выдачи импульса определяется длительностью зарядки конденсатора C3 до напряжения открывания транзисторов и зависит от суммарного сопротивления постоянного резистора R7 и переменного R6.

Благодаря тому что в каждом полупериоде генератор вырабатывает только один импульс, разрядившийся конденсатор С5 всегда имеет возможность заряжаться через диод VD8 в течение почти целого полупериода, за исключением короткого интервала, когда мгновенное значение сетевого напряжения близко к нулю. При среднем токе зарядки iзар.ср приблизительно 9 мА (он зависит от сопротивления резисторов R1 и R2) конденсатор С5 успеет за полупериод (10 мс) зарядиться до 22 В (ограничено стабилитронами VD2 и VD3), если его емкость не более

Какой может быть минимальная емкость этого конденсатора? Чтобы симистор VS2 (ТС132-50-6, [2]) открылся, напряжение на его управляющем электроде Uy должно превышать 4 В в течение не менее tвкл - 12 мкс. Ток управляющего электрода iy при таком напряжении - 200 мА.

Сопротивление цепи управляющего электрода Ry можно оценить по закону Ома:

С учетом коэффициента трансформации к трансформатора Т2 приведенные к его первичной обмотке значения напряжения и сопротивления:

Из уравнения

где U0=22 В - исходное напряжение на конденсаторе С5, найдем

Емкость конденсатора С5 выбираем равной 1 мкФ.

Устройство защиты от перегрузки выполнено на тринисторе VS1 КУ101Г. Под действием сигнала датчика перегрузки - трансформатора тока Т1 - тринистор открывается, что приводит к снижению напряжения на выходе диодного моста VD1 приблизительно до 4 В. Это меньше напряжения стабилизации стабилитрона КС168А (VD7). Поэтому генератор импульсов на транзисторах VT1 и VT2 прекращает работу, симистор VS2 более не открывается. О срабатывании защиты свидетельствует свечение светодиода HL1.

Благодаря конденсатору С1 и диоду VD6 ток через тринистор VS1 в моменты перехода сетевого напряжения через ноль не прекращается и тринистор остается открытым. Чтобы вернуть регулятор со сработавшей защитой в рабочее состояние, необходимо на несколько секунд (время, достаточное для разрядки конденсатора С1) отключить его от сети.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 пропорционально току, текущему в первичной обмотке, включенной последовательно в цепь нагрузки. На управляющий электрод тринистора VS1 поступает часть напряжения вторичной обмотки, выпрямленного диодами VD4 и VD5. С помощью подстроечного резистора R4 регулируют порог срабатывания защиты. Конденсатор С2 предотвращает ее срабатывание от импульсных помех.

Трансформатор тока в качестве датчика перегрузки удобен тем, что даже при токе, значительно превышающем установленный порог срабатывания защиты (например, при коротком замыкании нагрузки), напряжение на его вторичной обмотке остается безопасным для прочих элементов устройства. Это происходит благодаря резкому уменьшению коэффициента трансформации вследствие насыщения магнитопровода.

Примененный в регуляторе - трансформатор тока Т1 изготовлен из трансформатора Т-Ш-ЗМ от абонентского громкоговорителя. Подобный можно найти и в некоторых телефонных аппаратах. Сечение его Ш-образного магнитопровода SM=64·10-6 м2, средняя длина магнитной линии lM = 72·10-3 м. Экспериментально определенная относительная магнитная проницаемость μ=0,7·103 при индукции не более 1 Тл. Насыщение наступает при индукции 1,6...1,8Тл.

Приведем расчет трансформатора тока:

1. Напряженность поля, необходимая для получения индукции В = 1 Тл,

2. Требующиеся для этого ампер-витки

3. Амплитуда тока нагрузки при максимальной мощности Р=2500 Вт и эффективном значении напряжения U=220 В равна

4. Число витков первичной (токовой) обмотки

Принимаем w1=5.

5. Индуктивность первичной обмотки

6. Индуктивное сопротивление первичной обмотки при частоте сети f=50 Гц

7. Падение напряжения на индуктивном сопротивлении первичной обмотки

8. Для надежного открывания тринистора КУ101 необходимо подать на его управляющий электрод напряжение не менее 15 В [2]. Именно такой должна быть амплитуда напряжения на вторичной обмотке U2. Число ее витков

Так как в устройстве применен двухполупериодный выпрямитель (диоды VD3, VD4), вторичная обмотка трансформатора фактически должна состоять из вдвое большего числа витков - 1500 с отводом от середины. Протекающий по этой обмотке ток очень мал, поэтому диаметр провода выбирают исходя лишь из его механической прочности и возможности размещения нужного числа витков в окне магнитопровода.

Первичную обмотку наматывают в один слой поверх хорошо изолированной вторичной проводом сечением не менее 4...5 мм2. Провод такого сечения очень неудобен в намотке, поэтому лучше воспользоваться жгутом из большого числа тонких проводов суммарным сечением, равным требуемому. Провода жгута соединяют параллельно.

Налаживание регулятора сводится к установке тока срабатывания защиты подстроечным резистором R4 и к подборке номинала резистора R7, от которого зависит верхний предел интервала регулирования мощности (обычно 94...97%). Номинал R7 выбирают таким образом, чтобы в режиме максимальной мощности не наблюдались "пропуски" полупериодов из-за неоткрывания симистора VS2.

Для подавления создаваемых регулятором радиопомех следует использовать рекомендованный в [1] фильтр.

Литература

1. Сорокоумов С. Симисторный регулятор повышенной мощности. - Радио, 2000, № 7, с 41.
2. Замятин В. и др. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры (справочник). - М.: Радио и связь, 1987.

Автор: Б.Лавров, г.Санкт-Петербург

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Генетика узоров на крыльях бабочек 07.09.2024

Бабочки давно привлекают внимание людей своими яркими и сложными узорами на крыльях. Эти удивительные образы служат не только для красоты, но и выполняют важные функции в жизни насекомых, такие как маскировка и привлечение партнеров. Недавнее открытие международной группы ученых проливает новый свет на генетические механизмы, ответственные за формирование этих узоров. До недавнего времени считалось, что ключевую роль в создании цветовых узоров на крыльях бабочек играют белки, производимые в клетках. Они обеспечивают расположение и распределение пигментов, которые и создают разнообразие цветов и оттенков. Однако новое исследование показало, что этот процесс гораздо сложнее и включает неожиданные механизмы на уровне генетики. Ученые обнаружили, что определяющим фактором в создании узоров на крыльях бабочек является не производство белков, как предполагалось ранее, а специфические молекулы РНК. Эти молекулы, производимые особым геном, играют решающую роль в контроле за формированием ...>>

Технология испарения пластика 07.09.2024

В наше время проблема пластиковых отходов стоит как никогда остро. Пластик, который окружает нас повсюду, загрязняет окружающую среду и требует решений для его эффективной переработки. Одним из таких решений стало новое открытие ученых из Калифорнийского университета в Беркли, которое обещает изменить подход к переработке пластика и приближает нас к созданию круговой экономики, где отходы становятся ценным ресурсом. Исследователи разработали инновационный химический процесс, который позволяет разлагать полиэтилен и полипропилен - главные компоненты одноразового пластика - до их исходных мономеров. Эти мономеры, в свою очередь, можно использовать для создания новых пластиков. Такой подход не только сокращает потребность в ископаемом сырье, но и открывает возможности для многократного использования материалов. Ключевым достижением стало замещение дорогих и нестабильных катализаторов, применяемых ранее, на более доступные и устойчивые. Новые катализаторы на основе натрия и вольфрама ...>>

Дружба детей из разных социальных слоев помогает снизить уровень бедности 06.09.2024

Социальные связи играют важную роль в жизни человека, влияя на его перспективы, карьеру и уровень дохода. Недавние исследования американских ученых показали, что дружба между детьми из семей с разным материальным положением может оказать значительное влияние на снижение уровня бедности. Такой неожиданный вывод подчеркивает важность социального взаимодействия между разными слоями общества и открывает новые возможности для преодоления экономического неравенства. Группа исследователей из США провела масштабное исследование, посвященное изучению дружбы между детьми из богатых и бедных семей. Результаты показали, что такие межклассовые дружеские связи, сформированные в раннем возрасте, способствуют увеличению доходов детей из малообеспеченных семей в будущем. Это происходит за счет того, что такие дружеские отношения открывают доступ к новым социальным сетям и возможностям, которые в ином случае могли бы быть недоступны. В разных странах существуют различные механизмы, которые позволя ...>>

Случайная новость из Архива Плавающий город Freedom Ship 30.06.2002 Норман Никсон, владелец компании Engineering Solutions, разработал проект совершенно уникального корабля, настоящего плавающего города, под названием Freedom Ship. Freedom Ship будет иметь 55 палуб, его длина более 1 км, ширина около 300 м, водоизмещение 2,7 млн. т (для сравнения: водоизмещение самого большого на планете супертанкера Jahre Viking 565 тыс. т). Вес плавающего города 3 млрд. т. На борту будут постоянно находиться около 70 тыс. человек, из них - 50 тыс. островитян, владеющих недвижимым имуществом на корабле, и 20-25 тыс. персонала, включая службу безопасности и небольшую армию. Кроме того, на борту в отелях будут жить туристы. Стоимость проекта 9 млрд. дол., причем на оснащение только строительной площадки уже выделено 22 млн. дол. На сегодняшний день уже продано 20 тыс. жилых апартаментов, стоимость каждого от 80 тыс. до 6 млн. фунтов. Предусмотрено не менее 50 архитектурных и дизайнерских стилей для жилых помещений. Здесь будут: библиотека, университет, компьютерные залы с доступом в Интернет, больница. Также банки, рестораны, стадионы, казино, корты, бассейны, гостиницы, несколько предприятий легкой и перерабатывающей промышленности и аэропорт. Выделено 200 акров земли под парки и сады. Плавающий остров каждые два года будет совершать кругосветные круизы, заходить в порты, где на борт будут подниматься местные жители. Плавающий остров будет гораздо более экологически чистым, чем любое другое существующее судно. Для этого на корабле будут использоваться высокотехнологичные туалеты, перерабатывающие сточные воды. На судне будет налажена переработка бумаги, стекла, металла и пластика. Материалы, недоступные для переработки, будут сжигаться, а энергия сжигания будет использоваться для работы генераторов.

Другие интересные новости:

▪ Ветряки могут вызвать локальное потепление

▪ Зарядка имплантов с помощью ультразвука

▪ Робот-кривляка

▪ Гибкие емкостные сенсоры TouchTurns

▪ Управление стволовыми клетками

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Узлы радиолюбительской техники. Подборка статей

▪ статья Двухминутка ненависти. Крылатое выражение

▪ статья Как появился обычай делать подарки на свадьбу? Подробный ответ

▪ статья Хмель обыкновенный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Ультразвуковой генератор для отпугивания крыс. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мощный импульсный стабилизатор с высоким КПД, 8-16/5 вольт 10 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024