Преобразователь напряжения для бытовой аппаратуры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы

 Комментарии к статье

Жизнь современного человека тесно связана с электрической сетью переменного тока. Многие люди не могут обходиться без телевизоров, телефонов, компьютеров и различных бытовых электроприборов Поэтому полезно иметь в хозяйстве, особенно в сельской местности, резервный источник электроэнергии, например, двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором - бензоэлектрический агрегат. Но для постоянного электроснабжения требуется его непрерывная работа, что приведет к большому расходу бензина. В то же время многие современные электроприборы (энергосберегающие лампы, телевизоры, компьютеры) потребляют небольшую мощность (не больше 100 Вт), поэтому электроснабжение дома или квартиры от постоянно работающего электрогенератора слишком дорого. Для питания бытовых электроприборов целесообразнее использовать преобразователь постоянного напряжения в переменное 220 В, работающий от батареи аккумуляторов большой емкости.

Такие устройства, как правило, дороги и, наряду с достоинствами, имеют определенные недостатки. Наиболее широко распространены преобразователи, работающие по принципу высокочастотного преобразования с частотой коммутации несколько десятков килогерц. Их недостаток - сильные помехи радио и телевизионному приему, они чувствительны к кратковременным перегрузкам, возникающим, например, при включении холодильника или мощной лампы накаливания.

Кроме того, промышленность выпускает низкочастотные преобразователи напряжения, работающие на частоте 50 Гц. Но такие преобразователи мало распространены, дороги и насыщены автоматикой, что затрудняет их ремонт. Поэтому радиолюбители самостоятельно конструируют низкочастотные преобразователи по описаниям, опубликованным, например, в [1-3]. Но в них не предусмотрено автоматическое выключение при сильной разрядке аккумуляторной батареи. Кроме того, они имеют низкий КПД при малой нагрузке. По этой причине большинство опубликованных преобразователей рассчитаны на небольшую мощность (до 150 Вт). Если применить более мощный трансформатор, то даже без нагрузки преобразователь будет быстро разряжать аккумуляторную батарею.

Для увеличения КПД предлагаемый преобразователь содержит два повышающих трансформатора разной мощности. Когда потребляемая нагрузкой мощность ниже некоторого предела, используется трансформатор меньшей мощности, в противном случае - более мощный.

(нажмите для увеличения)

Схема предлагаемого преобразователя показана на рисунке. Устройство содержит два узла контроля напряжения питания на транзисторах VT7 и VT8, стабилизатор напряжения на микросхеме DA1, генератор двух последовательностей импульсов с паузами между ними на микросхеме DA2, двухтактную выходную ступень на транзисторах VT1-VT4 с мощным трансформатором Т2, двухтактную выходную ступень на транзисторах VT5 и VT6 с трансформатором Т1 в десять раз меньшей мощности, узел измерения тока нагрузки на трансформаторе тока Т3, диоде VD3 и транзисторе VT9.

Для автоматического выключения преобразователя при полной разрядке питающей аккумуляторной батареи использован узел на транзисторе VT7. Если ее напряжение больше 10,5 В, транзистор VT7 открыт, реле К1 сработало и через его контакты К1.1 напряжение питания подается на стабилизатор напряжения на микросхеме DA1 и далее на генератор импульсов на микросхеме DA2. При уменьшении напряжения аккумуляторной батареи ниже 10,5 В транзистор VT7 закрывается, контакты К1.1 размыкаются и отключают питание генератора импульсов, в результате чего все коммутирующие транзисторы VT1-VT6 оказываются закрытыми, а преобразователь выключенным. Напряжение выключения регулируется подстроечным резистором R8. Характеристика узла на транзисторе VT7 имеет небольшой гистерезис (из-за того, что напряжение включения электромагнитного реле больше напряжения выключения), который достаточен для практического применения.

Узел контроля напряжения питания собран на транзисторе VT8 по аналогичной схеме, но его порог срабатывания 13 В. Он обеспечивает двухступенную стабилизацию выходного напряжения. Если напряжение питания меньше 13 В, транзистор VT8 закрыт, обмотка реле К2 обесточена, на нагрузку поступает напряжение с полной вторичной обмотки одного из выходных трансформаторов Т1 или Т2 через контакты реле К2.1 или К2.2. В противном случае транзистор VT8 открывается, срабатывает реле К2 и нагрузка подключается к отводу вторичной обмотки трансформатора Т1 или Т2. Выходное напряжение преобразователя изменяется не больше чем на 7,7 % при изменении напряжения питания в пределах 11... 15 В. Это позволяет ему работать от одного из двух источников питания: аккумуляторной батареи 10,5... 12 В или бортовой сети автомобиля 14 В.

В устройстве не использована безынерционная защита от превышения тока нагрузки по входу FC микросхемы DA2. Применена обычная плавкая вставка FU1, а коммутирующие транзисторы VT1 -VT6 выбраны с запасом по максимально допустимому току.

В режиме холостого хода или при малом токе, потребляемом нагрузкой, напряжения на движке резистора R10 недостаточно для открывания транзистора VT9, обмотка реле К3 обесточена. Через контакты реле К3.1 и КЗ.2 импульсы с выходов микросхемы DA2 поступают на затворы транзисторов VT5 и VT6. Нагрузка подключена через контакты реле К3.3 к вторичной обмотке трансформатора Т1. При этом потребляемый преобразователем без нагрузки ток на порядок меньше, чем при работе трансформатора Т2.

Если ток нагрузки превышает некоторый предел, регулируемый подстроечным резистором R10, транзистор VT9 открывается и подает напряжение на обмотку реле К3. Через контакты реле К3.1 и КЗ.2 импульсы с выходов микросхемы DA2 подаются на затворы транзисторов VT1-VT4. Контакты реле К3.3 подключают нагрузку к вторичной обмотке мощного трансформатора Т2.

Выходное напряжение преобразователя имеет форму разделенных паузами разнополярных импульсов с амплитудой примерно 250 В. Его действующее значение - около 190 В. Эти параметры попадают в допустимые пределы питающего напряжения не только для устройств с импульсными блоками питания, но и для бытовых холодильников.

Все детали преобразователя размещены в корпусе из листового алюминия. Транзисторы VT1-VT6 закреплены на корпусе с применением изолирующих прокладок и использованием теплопроводящей пасты. Через корпус для охлаждения деталей постоянно продувается воздушный поток вентилятора с электродвигателем М1 мощностью 3 Вт.

Трансформаторы Т1 и Т2 должны иметь коэффициент трансформации 20, а трансформатор тока ТЗ - 100, при этом его первичная обмотка при максимальной мощности преобразователя 1 кВт должна быть рассчитана на ток 5 А.

Трансформатор Т1 изготовлен из трансформатора ТС-180 от блока питания лампового телевизора. Все его вторичные обмотки удалены. Первичная обмотка оставлена и использована как основная секция вторичной обмотки (на схеме от конца до отвода). К ней добавлена дополнительная секция из 90 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм (от начала до отвода). Новая первичная обмотка содержит две секции по 40 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм, намотанных в два провода.

Трансформатор Т2 намотан на статоре асинхронного трехфазного электродвигателя мощностью 7,5 кВт. Первичная обмотка (I) содержит две секции по 15 витков и намотана алюминиевым проводом АПВ-10 в два провода для обеспечения симметрии. Вторичная обмотка (II) намотана монтажным алюминиевым проводом сечением 2,5 мм2. Она содержит 345 витков с отводом от 45-го витка.

Трансформатор Т3 изготовлен из выходного трансформатора УЗЧ лампового телевизора. Его анодная обмотка оставлена и использована как вторичная, а другая - удалена. Взамен нее намотана первичная обмотка - 24 витка провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм. При налаживании преобразователя может потребоваться в небольших пределах изменить коэффициент трансформации трансформаторов Т1 и Т2. Для этого следует намотать дополнительную обмотку из нескольких витков и с учетом фазы последовательно соединить ее со вторичной обмоткой трансформатора. Если включить обмотки синфазно, коэффициент трансформации увеличится, в противном случае - уменьшится.

Все реле должны иметь напряжение срабатывания не более 10 В. Реле К1 - слаботочное, может быть даже герконовым - коммутируемый контактами ток не превышает 0,1 А при напряжении не более 15 В. Контакты реле К2 и КЗ должны быть рассчитаны на коммутацию переменного напряжения 220 В и тока 5 А. В экземпляре автора применены реле К1 - РЭС-59 (исполнение ХП4.500.020), К2 - V23079-D1003-В301, К3 - HJQ-18F 12VDC-3Z.

Все подстроечные резисторы СПЗ-1 б. Перед их установкой необходимо проверить исправность подвижной контактной системы.

Перед первым включением питания движок подстроечного резистора R1 устанавливают в любое крайнее положение, движок R8 - в верхнее по схеме положение, движки других подстроечных резисторов - в нижнее.

Вместо аккумуляторной батареи подключают лабораторный источник питания с регулируемым выходным напряжением 10... 13 В и выходным током не менее 10 А. Движком подстроечного резистора R1 устанавливают на выходе микросхемы DA1 напряжение 8...9 В. Показанное на схеме включение этого резистора, по мнению автора, снижает риск появления завышенного напряжения питания микросхемы DA2 при обрывах выводов неподвижных контактов резистора R1. Далее подборкой резистора R2 устанавливают частоту переменного напряжения на выходе преобразователя 50 Гц. После этого снижают напряжение питания до 10,5 В и перемещают движок подстроечного резистора R8 сверху вниз по схеме до отключения реле К1. Затем повышают напряжение питания до 13 В и перемещают движок переменного резистора R9 снизу вверх по схеме до срабатывания реле К2. Наконец, подключают первичную обмотку трансформатора тока Т3 к источнику переменного тока 0,5...0,6 А и перемещают движок переменного резистора R10 до срабатывания реле К3.

Литература

1. Гореславец А. Преобразователи напряжения на микросхеме КР1211ЕУ1. - Радио, 2001, № 5, с. 42, 43.
2. Нечаев И. Преобразователь напряжения 12/220 В 50 Гц. - Радио, 2004, № 9, с. 30, 31.
3. Озолин М. Стабилизированный преобразователь 12/220 В. - Радио, 2006, № 12, с. 30, 31.

Автор: А. Сергеев

Смотрите другие статьи раздела Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Биополимеры против нефтепродуктов 16.12.2015 Благодаря использованию биологических материалов, которые заменили нефтяное сырье, компании Ford удалось существенно снизить загрязнение окружающей среды, сэкономить на производстве и уменьшить вес автомобилей. Одной из главных задач автомобильной отрасли, концерн Ford считает заботу об окружающей среде. Применение воспроизводимых природных материалов и переработанного сырья позволило добиться значительных результатов в отношении снижения выбросов углекислого газа и экономии нефти, которые затрачиваются, например, на создание интерьера салона. Кроме того, автопроизводитель сохраняет примерно 10 млн. долларов в год, используя переработанные материалы. Майра Магнани, специалист по работе с биологическими материалами рассказала нам, как рециркуляция природных материалов используется в создании автомобилей Ford. Например, на один автомобиль требуется около 70 кг резины. Корни одуванчика в этом плане являются натуральным источником для получения латекса. Соевые бобы применяются при изготовлении подушек, подголовников и спинок сидений, а также обивки крыши. Впервые соя была применена для изготовления сидений в модели Ford Mustang в 2008 году. На каждый "Форд", построенный в Северной Америке, уходит 31 251 соевый боб. Использование этого продукта уменьшает выбросы углекислого газа более чем на 9 млн. кг. в год и экономит 2,3 млн. кг. нефти. Пшеничная солома используется при изготовлении пластика. "Соломенный пластик" применяется, например, для создания систем хранения внутри салона Ford Flex. Его использование позволяет экономить на производстве 9000 кг. нефти и сокращает выброс углекислого газа на 13 500 кг. в год. Кроме того, применение нового пластика позволяет уменьшить вес автомобиля для большей экономии топлива. Полиактидный полимер (PLA), применяемый при изготовлении ковриков, обивки и отделки салона автомобиля, создан на 100% из кукурузы и имеет ряд преимуществ по сравнению с пластиком на нефтяной основе. Во-первых, "кукурузный полимер" дешевле и экологичнее, а во-вторых - является биоразлагаемым (в срок от 90 до 120 дней).

Другие интересные новости:

▪ Синестезию можно внушить под гипнозом

▪ Интеллектуальная антенна временной синхронизации для GPS

▪ Магнитный спрей создает роботов

▪ Создан графеновый полупроводник

▪ Новые микроконтроллеры для электронных балластов ламп

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Юсы строить. Крылатое выражение

▪ статья Где находится ресторан, столы которого расставлены между могил старого кладбища? Подробный ответ

▪ статья Фикус каучуконосный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Общие сведения по туалетным мылам. Простые рецепты и советы

▪ статья Зарядное устройство аккумуляторов, 1,2-15 вольт 0,1-10 Ач. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025