RadioRadar - Радиоэлектроника, даташиты, схемы

//www.radioradar.net/radiofan/power_supply/powerful_voltage_regulator.html

Мощный стабилизатор эффективного значения сетевого напряжения

На моём дачном участке напряжение в электросети в течение суток иногда изменяется от 160 до 250 В. Пришлось приобрести стабилизатор релейного типа "Ресанта" АСН-3000/1-Ц [1]. Он самоотверженно отработал полгода, питая мощный нагреватель (реле нещадно трещали сутками), после чего вышел из строя. На замену ему я сделал фазовый тиристорный регулятор, отличающийся от других подобных тем, что при изменении входного напряжения в широких пределах установленное эффективное (среднеквадратичное) значение выходного напряжения остаётся практически неизменным. В состав стабилизатора входит мощный автотрансформатор от "Ресанты" с номинальным выходным напряжением 300 В.

Основные технические характеристики

Входное синусоидальное напряжение, Вэфф .............. 165...240

Частота входного напряжения, Гц........................50

Отклонение эффективного значения выходного напряжения от установленного при изменении входного напряжения в указанных пределах: при выходном напряжении 100...230 Вэфф, %.......±4

при выходном напряжении 200 Вэфф, %............-2

Максимальный ток нагрузки, А.............................10

Ввиду несинусоидальности выходного напряжения контролировать его следует вольтметром, измеряющим истинное среднеквадратичное значение такого напряжения. Например, ампервольтомметром Ц4360 или щитовым вольтметром электромагнитной системы. Цифровой или стрелочный мультиметр, если они не имеют функции TrueRMS, не дают в этом случае правильных показаний.

Схема устройства

Рис. 1. Схема устройства

 

Схема устройства показана на рис. 1. При уменьшении сетевого напряжения уменьшается напряжение на конденсаторе C3, которое в сумме с напряжением, стабилизированным стабилитроном VD7, поступает в управляющую цепь генератора импульсов на эквиваленте однопереходного транзистора, собранного из транзисторов VT3 и VT4. При этом зарядка конденсатора C2 происходит быстрее, и импульс, открывающий симистор VS1, работающий в режиме тиристора, и тиристор VS2, в каждом полупериоде генерируется раньше, что приводит к увеличению эффективного напряжения на выходе до прежнего значения. При увеличении напряжения на входе всё происходит в обратном порядке.

Важную роль играет узел плавного пуска. Без него в первый момент после замыкания выключателя SA1 потребителю было бы подано полное вторичное напряжение автотрансформатора T1 амплитудой более 400 В. Работа этого узла подробно описана в [2]. При включении начинает заряжаться конденсатор C1, постепенно полностью открывая составной транзистор VT1VT2.

Переменным резистором R5 устанавливают выходное напряжение, а подстроечным резистором R11 добиваются его наилучшей стабилизации. Цепь R17C5 необходима только при работе на индуктивную нагрузку.

Во время работы стабилизатор должен быть защищён от напряжения в питающей его сети более 250 В. Я применяю для этого защитное устройство "АЛЬБАТРОС-12345" [3]. Тем не менее в своём стабилизаторе я предусмотрел и узел защиты от превышения допустимого напряжения на выходе стабилизатора, которое может случиться, например, при пробое симистора VS1 или тиристора VS2. В таком случае этот узел должен отключить потребителей и включить звуковую сигнализацию.

При превышении выходным напряжением заданного порога (его устанавливают подборкой сопротивления резистора R19) срабатывает реле K1. Соединёнными параллельно контактными группами K1.1 и K1.2 оно отключает от выхода стабилизатора потребителей и подключает к нему звуковой генератор на тиратроне с холодным катодом VL1. Звонок HA1 - от старого проводного телефонного аппарата (ТА56, ТА68, ТА72). Контакты K1.3 при срабатывании реле включают в цепь питания его катушки резистор R18, уменьшая этим ток через неё до значения, достаточного для удержания реле в сработавшем состоянии.

Чертёж печатной платы, на которой размещены маломощные элементы стабилизатора, изображён на рис. 2. Трансформатор Т2 - МИТ-4В. Его можно изготовить самостоятельно, как описано в [4], намотав на кольце типоразмера К10х6х5 из феррита 600НН две обмотки по 50 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,2 мм. Обмотки должны быть хорошо изолированы от кольца и одна от другой. Конденсатор С6 извлечён из энергосберегающей лампы.

Чертёж печатной платы и элементы на ней

Рис. 2. Чертёж печатной платы и элементы на ней

 

Силовая часть (автотрансформатор T1, тиристор VS2, диодный мост VD8- VD11, демпфирующая цепь R17C5) и устройство защиты от перенапряжения с реле K1 (РП21-003 или РЭК-77/3) и звуковым сигнализатором собраны отдельно с применением проводного монтажа. Также вне платы находятся переменный резистор R5 - СП-I и под-строечный резистор R11 - СП-II, оба с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота движка.

Для налаживания подключите стабилизатор к сети через лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), рассчитанный на ток, не менее потребляемого нагрузкой, например, лампой накаливания мощностью 100 Вт. Напряжение на ней измеряйте ампервольтомметром Ц4360 или другим прибором, показывающим истинное среднеквадратическое значение напряжения (TrueRMS).

Движки переменного резистора R5 и подстроечного резистора R11 переведите в среднее положение. Установите напряжение на выходе ЛАТР равным 230 В, а переменным резистором R5 - 200 В на выходе стабилизатора. Изменяя напряжение, поступающее с ЛАТР в пределах 165...240 В, добейтесь с помощью подстроечного резистора R11 наилучшей стабильности выходного напряжения стабилизатора. Возможно, чтобы достигнуть наилучшего результата, эти регулировки придётся повторить несколько раз. После этого зафиксируйте в найденном положении движок подстроечного резистора R11 или измерьте сопротивление последнего и замените его постоянным резистором.

При желании можно увеличить задержку включения стабилизатора, увеличив ёмкость конденсатора C1 до 100 мкФ. Если стабилизатор будет применяться только для питания активной нагрузки (электропечи, водонагреватели), из него можно исключить цепь R17C5, а также узел плавного пуска (увеличив номинальное сопротивление резистора R4 до 5,6 кОм).

При малой нагрузке (до 200 Вт) из стабилизатора можно исключить резисторы R15 и R16, тиристор VS2, диодный мост VD8-VD11, а симистор VS1 включить электродами 1 и 2 в разрыв цепи питания потребителей.

При наладке и эксплуатации стабилизатора соблюдайте меры электробезопасности, так как все его элементы находятся под высоким напряжением. Помните, что нельзя питать через него электроприборы, требующие неискажённого синусоидального напряжения.

Литература

1. Стабилизатор напряжения переменного тока электронный с цифровой индикацией. - URL: https://resanta24.ru/files/manuals/ manual_stabi_cifrovie_ver. 13.11.14%2-0red.10.pdf (28.09.2019).

2. Нечаев И. Регулируем яркость светильника. - Радио, 1992, № 1, с. 22, 23.

3. Устройство защиты всего дома или квартиры АЛЬБАТРОС-12345. - URL: https:// bast.ru/products/archive/albatros-12345 (28.09.19).

4. Приймак Д. Низковольтный тринис-торный регулятор напряжения. - Радио, 1989, №5, с. 78-80.

Автор: К. Степанов, г. Таганрог Ростовской обл.