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:

Эффективная защита от коррозии 21.06.2025

Коррозия - один из главных врагов железа и его сплавов, ежегодно причиняющий ущерб на миллиарды долларов в инфраструктуре, транспорте и промышленности. Существующие антикоррозионные решения, такие как цинковое покрытие, со временем теряют эффективность: они отслаиваются, повреждаются или дают микротрещины, открывая путь влаге и соли. На этом фоне ученые активно ищут способы сделать защиту от коррозии более стойкой, долговечной и экономичной. Группа исследователей из Института химии Еврейского университета в Иерусалиме предложила новый подход к решению этой задачи. В отличие от традиционных защитных покрытий, которые опираются лишь на физическую адгезию к металлу, их метод включает создание прочной химической связи на молекулярном уровне. Основа разработки - двухслойная структура, где первым наносится слой N-гетероциклических карбенов, а вторым - полимер высокой прочности. Карбены играют роль своеобразного "молекулярного суперклея", надежно соединяя металл и полимер в единую систе ...>>

Открыт p-волновый магнетизм 21.06.2025

Современная физика постоянно расширяет горизонты нашего понимания материи, и одним из самых перспективных направлений сегодня остаются исследования в области спиновых и магнитных состояний. В мире, где стремительно растут вычислительные нагрузки и потребность в энергоэффективных решениях, ученые ищут принципиально новые подходы к хранению и обработке информации. Одним из таких прорывов стало открытие нового типа магнетизма - так называемого p-волнового магнетизма, зафиксированного в лабораторно выращенном кристалле никелия йодида (NiI2). Международная команда исследователей, в которую вошли ученые Массачусетского технологического института (MIT), сумела создать сверхтонкие слои кристалла в условиях высокотемпературной печи. Как отмечает физик Риккардо Комина, никелий йодид оказался идеальной модельной системой для проверки теоретических предположений о существовании этого необычного состояния материи. При помощи поляризованного света исследователи наблюдали спиральную организацию эл ...>>

Социальные сети вредят здоровому сну 20.06.2025

В эпоху смартфонов и постоянного подключения ко всему, все больше людей сталкиваются с проблемами сна. Усталость по утрам, сложности с засыпанием и ощущение "разбитости" - частые жалобы, с которыми сталкиваются даже молодые и здоровые пользователи. Ученые давно предостерегают от употребления кофеина, алкоголя и использования гаджетов поздним вечером. Однако новое исследование добавило в этот список еще один вредный фактор: активность в социальных сетях перед сном. Команда исследователей из Университета Дюка под руководством специалиста по данным доктора Уильяма Мейерсона проанализировала поведение более 50 тысяч пользователей социальных сетей. Целью было выяснить, как время публикаций влияет на привычки сна. Результаты оказались неожиданно тревожными: люди, публиковавшие посты менее чем за час до сна, засыпали в среднем на три часа позже, чем те, кто этого не делал. Особенно заметным оказался эффект среди тех, кто размещал по нескольку постов подряд. Эти участники оставались акти ...>>

Случайная новость из Архива Электронное противоукачивание в самоуправляемых автомобилях 24.11.2017 Компания Uber подала заявку на патент, в которой описаны некоторые средства, призванные предотвращать укачивание в самоуправляемых автомобилях. Принцип их действия основан на формировании факторов, помогающих мозгу избежать появления неприятных симптомов. Не секрет, что не все люди одинаково хорошо переносят поездки в автотранспорте. Однако настоящей проблемой укачивание может стать с приходом самоуправляемых автомобилей. Поскольку маневры такого автомобиля во многом непредсказуемы для пользователя, отсутствует связь между действиями водителя и реакцией организма. Компания Uber подала заявку на патент, в которой описаны некоторые средства, призванные предотвращать укачивание в самоуправляемых автомобилях. Принцип их действия основан на формировании факторов, помогающих мозгу избежать появления неприятных симптомов. В частности, повороты может сопровождать световая индикация и наклоны кресла, а при торможении кресло может вибрировать. Другим способом изобретатели считают потоки воздуха, дующие с разных направлений с разной скоростью. Предполагается, что они смогут отвлечь внимание человека от качки. Для сервиса такси Uber вопрос комфорта во время поездок критически важен - если самоуправляемые машины получат дурную славу в связи с укачиванием, это будет иметь негативные последствия для бизнеса.

Другие интересные новости:

▪ Инновационная флэш-память 4D NAND

▪ Квантовый датчик для измерения интенсивности, поляризации и длины волны света

▪ Эхолот для дрона

▪ Полупрозрачные гибкие солнечные батареи

▪ Немецкие города могут запрещать дизельные автомобили

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Сварочное оборудование. Подборка статей

▪ статья Сэмюэл Батлер. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему приливы не везде одинаковы? Подробный ответ

▪ статья Бухгалтер Департамента контроля. Должностная инструкция

▪ статья История металлоискателей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двуполярное напряжение от одной обмотки трансформатора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025