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:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Toyota поможет построить безопасные говорящие дороги 24.11.2012 Для повышения безопасности дорожного движения компания Toyota планирует внедрять новые технологии связи, которые обеспечат коммуникации не только транспортных средств друг с другом, японский автопроизводитель хочет научить машины "говорить" с дорогой. Для тестирования платформы Intelligent Transport System компания Toyota открыла испытательный полигон, в котором смоделированы реальные дорожные условия. Полигон ITS Proving Ground оборудован многофункциональными системами связи, при помощи которых совместимые автомобили оповещаются о приближении других машин, о появлении пешеходов, о сигналах светофоров и обо многом другом. Система работает в диапазоне 700 МГц, он обеспечивает надежный прием даже в самых тяжелых условиях, при помощи этой технологии водитель получает уведомления об ухудшении состояния дороги по пути следования, если это оказывается вне поля зрения водителя, а также о том, какими будут сигналы светофора при подъезде к перекрестку. Помимо очевидной выгоды в аспекте безопасности движения это позволяет водителю своевременно сбрасывать или набирать скорость, регулируя таким образом расход топлива. С автомобилем "разговаривают" и другие объекты, в том числе кирпичные стены, общий язык с ними находит установка под названием Toyota Intelligent Clearance Sonar. Она отслеживает объекты вокруг машины и при приближении к источнику возможной опасности активируется тормозная система, двигатель снижает обороты, и водитель получает звуковое уведомление. На полигоне испытываются и другие системы, в том числе функция Drive-start Control, которая в стрессовой ситуации при парковке не позволяет водителю случайно включить ненужную заднюю или переднюю передачу, а также Pre-collision System (PCS), которая предотвращает задние удары, если скорость идущей впереди машины оказывается существенно ниже. Производитель пообещал установить PCS на одну из ближайших моделей, тогда как Intelligent Clearance Sonar и Drive-start Control появятся несколько позже.

Другие интересные новости:

▪ МКС станет заправочной станцией спутников

▪ 32-разрядный процессор ARM Cortex-M7 для высокопроизводительных микроконтроллеров

▪ Кому хорошо в одиночестве

▪ SMS теряют популярность

▪ Бионический глаз спасет от слепоты

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Петь Лазаря, Беден как Лазарь. Крылатое выражение

▪ статья Когда появились первые флаги? Подробный ответ

▪ статья Редис. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Компьютеры. Разное. Справочник

▪ статья Блок питания в настольной лампе 220/12 вольт 0,5 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026