Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схемы стабилизаторов напряжения переменного тока

Схема стабилизатора напряжения переменного тока

Исследовав источники [1, 2] и ряд сайтов в Интернете, я упростил стабилизатор переменного напряжения, описанный в статье [1]. Число микросхем удалось сократить до четырёх, число оптосимисторных ключей — до шести. Принцип действия стабилизатора такой же, как у прототипа [1].

Основные технические характеристики стабилизатора напряжения:

  • Входное напряжение, В …..135…270
  • Выходное напряжение, В . . . .197…242
  • Максимальная мощность нагрузки, кВт ………………5
  • Время переключения или отключения нагрузки,мс …….10

Схема предлагаемого стабилизатора показана на рисунке. Устройство состоит из силового модуля и блока управления. Силовой модуль содержит мощный автотрансформатор Т2 и шесть ключей переменного тока, обведённых на схеме штрихпунктирной линией.

Остальные детали образуют блок управления. Он содержит семь пороговых устройств: I — DA2.1 R5 R11 R17, II -DA2.2 R6 R12 R18, III — DA2.3 R7 R13 R19, IV — DA2.4 R8 R14 R20, V — DA3.1 R9 R15 R21, VI — DA3.2 R10 R16 R22, VII -DA3.3 R23. На одном из выходов дешифратора DD2 присутствует напряжение высокого уровня, которое вызывает включение соответствующего светодиода (одного из HL1 — HL8).

Мощный автотрансформатор Т2 включён иначе, чем в прототипе. Напряжение сети подаётся на один из отводов обмотки или на обмотку целиком через один из симисторов VS1—VS6, а нагрузка подключена к одному и тому же отводу. При таком включении расходуется меньше провода на обмотку автотрансформатора.

Напряжение обмотки II трансформатора Т1 выпрямляют диоды VD1, VD2 и сглаживает конденсатор С1. Выпрямленное напряжение пропорционально входному. Оно используется как для питания блока управления, так и для измерения входного напряжения сети. С этой целью оно подаётся на делитель R1—R3. С движка подстроечного резистора R2 поступает на неинвертирующие входы операционных усилителей DA2.1 —DA2.4, DA3.1—DA3.3. Эти ОУ используются в качестве компараторов напряжения. Резисторы R17—R23 создают гистерезис переключения компараторов.

В таблице ниже показаны пределы изменения выходного напряжения Uвых и логические уровни напряжения на выходах операционных усилителей и входах дешифратора DD2, а также включённые светодиоды в зависимости от входного напряжения Uвх без учёта гистерезиса.

Микросхема DA1 вырабатывает стабильное напряжение 12 В для питания остальных микросхем. Стабилитрон VD3 вырабатывает образцовое напряжение 9 В. Оно подаётся на инвертирующий вход ОУ DA3.3. На инвертирующие входы других ОУ оно поступает через делители на резисторах R5—R16.

При сетевом напряжении ниже 135 В напряжение на движке резистора R2, а значит, и на неинвертирующих входах ОУ меньше, чем на инвертирующих. Поэтому на выходах всех ОУ низкий уровень. На всех выходах микросхемы DD1 также низкий уровень. В этом случае появляется высокий уровень на выходе О (вывод 3) дешифратора DD2. Включён светодиод HL1, показывая слишком низкое напряжение сети. Все оптосимисторы и симисторы закрыты. Напряжение на нагрузку не подаётся.

При напряжении сети от 135 до 155 В напряжение на движке резистора R2 больше, чем на инвертирующем входе DA2.1, поэтому на его выходе высокий уровень. На выходе элемента DD1.1 также высокий уровень. В этом случае появляется высокий уровень на выходе 1 (вывод 14) дешифратора DD2 (см. таблицу). Светодиод HL1 гаснет. Включается светодиод HL2, течёт ток через излучающий диод оптрона U6, вследствие чего оптосимистор этого оптрона открывается. Через открытый симистор VS6 напряжение сети подаётся на нижний по схеме отвод (вывод 6) относительно начала обмотки (вывода 7) автотрансформатора Т2. Напряжение на нагрузке больше напряжения сети на 64…71 В.

Читайте так же:
Схема стабилизатора тока для гальваники

При дальнейшем повышении напряжения сети оно будет переключаться на следующий вверх по схеме вывод автотрансформатора Т2. В частности, напряжение сети от 205 до 235 В непосредственно поступает на нагрузку через открытый симистор VS2, а также на выводы 1—7 автотрансформатора Т2.

При напряжении сети от 235 до 270 В на выходах всех ОУ, кроме DA3.3, высокий уровень, ток течёт через светодиод HL7 и излучающий диод U1.2. Напряжение сети через открытый симистор VS1 подключено ко всей обмотке автотрансформатора Т2. Напряжение на нагрузке меньше напряжения сети на 24…28 В.

При напряжении сети более 270 В на выходах всех ОУ высокий уровень, а ток течёт через светодиод HL8, который сигнализирует о чрезмерно высоком напряжении сети. Все оптосимисторы и симисторы закрыты. Напряжение на нагрузку не подаётся.

Маломощный трансформатор Т1 аналогичен применённому в прототипе, за исключением того, что его вторичная обмотка содержит 1400 витков с отводом от середины. Мощный автотрансформатор Т2 — готовый от промышленного стабилизатора VOTO 5000 Вт. Отмотав вторичную обмотку и часть первичной, я сделал новые отводы, считая от начала обмотки (вывода 7): вывод 6 от 215-го витка (150 В), вывод 5 от 236-го витка (165 В), вывод4 от 257-го витка (180 В), вывод 3 от 286-го витка (200 В), вывод 2 от 314-го витка (220 В). Вся обмотка (выводы 1—7) имеет 350 витков (245 В).

Постоянные резисторы — С2-23 и ОМЛТ, подстроечный резистор R2 — С5-2ВБ. Конденсаторы С1 —СЗ— К50-35, К50-20. Диоды 1N4002 (VD1, VD2) можно заменить на 1N4003—1N4007, КД243Б— КД243Ж.

Микросхему 7812 можно заменить отечественными аналогами КР1157ЕН12А, КР1157ЕН12Б.

Налаживание выполняют с помощью ЛАТРа. Вначале устанавливают пороги переключения. Для достижения более высокой точности установки резисторы R17—R23, создающие гистерезис, не устанавливают. Мощный автотрансформатор Т2 не подключают. Устройство подключают к сети через ЛАТР. На выходе ЛАТРа устанавливают напряжение 270 В. Перемещают движок подстроечного резистора R2 снизу вверх по схеме до включения светодиода HL8. Далее на выходе ЛАТРа устанавливают напряжение 135 В. Подбирают резистор R5 так, чтобы напряжение на инвертирующем входе (вывод 2) ОУ DA2.1 было равно напряжению на его неинвертирующем входе (вывод 3). Затем последовательно подбирают резисторы R6…R10, устанавливая пороги переключения 155 В, 170 В, 185 В, 205 В, 235 В, сверяя логические уровни с таблицей. После этого устанавливают резисторы R17— R23. В случае необходимости подбирают их сопротивления, устанавливая необходимую ширину петли гистерезиса. Чем больше сопротивление, тем меньше ширина петли. Установив пороги переключения, подключают мощный автотрансформатор Т2, а к нему нагрузку, например, лампу накаливания мощностью 100…200 Вт. Проверяют пороги переключения и измеряют напряжение на нагрузке. После налаживания светодиоды HL2—HL7 можно удалить, заменив их перемычками.

1. Годин А. Стабилизатор переменного напряжения. — Радио, 2005, № 8.
2. Озолин М. Усовершенствованный блок управления стабилизатора переменного напряжения. — Радио, 2006, № 7.

Источник: Радио №02 2013г.
Автор: Г. ГАДЖИЕВ, с. Ново-Георгиевка, Дагестан

C этой схемой также часто просматривают:

Схема клавиатуры компьютера
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 12/220 В — 50 Гц
Преобразователь напряжения 12—> 220 В
Преобразователь напряжения 12—> 220 В до 200 Вт
Импульсный стабилизированный преобразователь напряжения
Сетевая лампа из светодиодов фонаря
Ультразвуковой сигнализатор возгорания
Схема ночника с оригинальным световым эффектом
Схема приставки к вольтметру для проверки стабилитронов и динисторов

Читайте так же:
Стабилизатор тока из электронной нагрузки

Схемы стабилизаторов напряжения переменного тока

Стабилизатор представляет собой сетевой автотрансформатор, отводы обмотки которого переключаются автоматически в зависимости от величины напряжения в электросети. Стабилизатор позволяет поддерживать выходное напряжение на уровне 220V при изменении входного от 180 до 270 V. Точность стабилизации 10V. Принципиальную схему можно разделить на слаботоковую схему (или схему управления) и сильнотоковую (или схему автотрансформатора).

Схема управления показана на рисунке 1. Роль измерителя напряжения возложена на поликомпараторную микросхему с линейной индикацией напряжения, — А1 (LM3914).

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку маломощного трансформатора Т1. У этого трансформатора есть две вторичные обмотки, по 12V на каждой, имеющие один общий вывод (или одна обмотка на 24V с отводом от середины).

Выпрямитель на диоде VD1 служит для получения питающего напряжения. Напряжение с конденсатора С1 поступает на цепь питания микросхемы А1 и светодиодов оптопар Н1.1-Н9.1. А так же, он служит для получения образцовых стабильных напряжений минимальной и максимальной отметки шкалы.

Для их получения используется параметрический стабилизатор на VD3 и R1. Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистором R2 — верхнее значение, резистором R3 — нижнее).

Измеряемое напряжение берется с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Оно выпрямляется диодом VD2 и поступает на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 производится оценка степени отклонения сетевого напряжения от номинального значения В процессе налаживания резистор R5 предварительно устанавливают в среднее положение, а резистор R3 в нижнее по схеме.

Затем, на первичную обмотку Т1 от автотрансформатора типа ЛАТР подают повышенное напряжение (около 270V) и резистором R2 выводят шкалу микросхемы на значение, при котором горит светодиод, подключенный к выводу 11 (временно вместо светодиодов оптопар можно подключить обычные светодиоды).

Затем входное переменное напряжение уменьшают до 190V и резистором R3 выводят шкалу на значение когда горит светодиод, подключенный к выводу 18 А1.

Если вышеуказанные настройки сделать не удается, нужно подстроить немного R5 и повторить их снова. Так, путем последовательных приближений добиваются результата, когда изменению входного напряжения на 10V соответствует переключение выходов микросхемы А1.

Рис.2
Всего получается девять пороговых значений, — 270V, 260V, 250V, 240V, 230V, 220V, 210V, 200V, 190V. Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке 2. В его основе лежит переделанный трансформатор типа ЛАТР.

Корпус трансформатора разбирают и удаляют ползунковый контакт, который служит для переключения отводов. Затем по результатам предварительных измерений напряжений от отводов делают выводы (от 180 до 260V с шагом в 10V), которые, в дальнейшем переключают при помощи симисторных ключей VS1-VS9, управляемых системой управления посредством оптопар Н1-Н9.

Оптопары подключены так, что при снижении показания микросхемы А1 на одно деление (на 10V) происходит переключение на повышающий (на очередные 10V) отвод автотрансформатора. И наоборот, — увеличение показаний микросхемы А1 приводит к переключению на понижающий отвод автотрансформатора.

Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) устанавливают ток через светодиоды оптопар, при котором симисторные ключи переключаются уверенно. Схема на транзисторах VT1 и VT2 (рис. 1) служит для задержки включения нагрузки автотрансформатора на время, необходимое на завершение переходных процессов в схеме после включения. Эта схема задерживает подключение светодиодов оптопар к питанию.

Читайте так же:
Стабилизаторы в цепях переменного тока

Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, из-за того, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как у LM3914. Трансформатор Т1 — малогабаритный китайский трансформатор типа TLG, на первичное напряжение 220V и два вторичных по 12V (12-0-12V) и ток 300mA. Можно использовать и другой аналогичный трансформатор.

Трансформатор Т2 можно сделать из ЛАТРа, как описано выше, или намотать его самостоятельно. Симисторы можно использовать другие, — все зависит от мощности нагрузки. Можно даже использовать в качестве элементов коммутации электромагнитные реле.

Сделав другие настройки резисторами R2, R3, R5 (рис. 1) и, соответственно, другие отводы Т2 (рис. 2) можно изменить шаг переключения напряжения.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Силовая часть — стабилизатор

Силовая часть стабилизатора отключается, но реле Р3 остается включенным, так как оно самоудерживается своими контактами. Горит лампочка Л3 Авария по току. Установка порога срабатывания токовой защиты производится потенциометром Кзз. [1]

Силовая часть стабилизатора выполнена следующим образом. [2]

Схема силовой части стабилизатора напряжения на МУС приведена на рис. 4.24, а. Магнитный усилитель с самоподмагничиванием выполняет роль исполнительного или регулирующего органа: при измерении напряжения питания Е и тока нагрузки / н падение напряжения на магнитном усилителе UHyc изменяется таким образом, что напряжение на нагрузке Uu стабилизируется. Стабилизация может осуществляться по любой из схем рис. 4.8 с нагрузкой на постоянном или переменном токе. [3]

Схема силовой части стабилизатора напряжения на МУС приведена на рис. 4.24, а. Магнитный усилитель с самоподмагничиванием выполняет роль исполнительного или регулирующего органа; при измерении напряжения питания Е и тока нагрузки / н падение напряжения на магнитном усилителе UHyC изменяется таким образом, что напряжение на нагрузке UB стабилизируется. Стабилизация может осуществляться по любой из схем рис. 4.8 с нагрузкой на постоянном или переменном токе. [4]

Схема силовой части стабилизатора напряжения на МУС приведена на рис. 4.24, а. Стабилизация может осуществляться по любой из схем рис. 4.8 с нагрузкой на постоянном или переменном токе. [5]

Схема силовой части стабилизаторов напряжения серии СТНП представлена на рис. 24.17. Работа схемы стабилизации основана на однократном в пределах полупериода питающего напряжения изменении момента переключения регулировочных ответвлений обмоток. [7]

После расчета силовой части стабилизатора необходимо из ( 16) определить коэффициент пропорциональности к, обеспечивающий получение заданной нестабильности. [8]

На рис. 7.16 изображена упрощенная схема силовой части двух-позиционного стабилизатора . [9]

На рис. 7.6, а изображена одна из возможных схем силовой части стабилизатора напряжения переменного тока , в которой ферромагнитные элементы ФМЭ и ФМЭ2 работают как понижающий и повышающий автотрансформаторы, коммутируемые тиристорами Тг и Т2 с общей точкой для катодов. [11]

На рис. 7.6, а изображена одна из возможных схем силовой части стабилизатора напряжения переменного тока , в которой ферромагнитные элементы ФМЭ и ФМЭ2 работают как понижающий и повышающий автотрансформаторы, коммутируемые тиристорами Т и Т2 с общей точкой для катодов. [13]

Это объясняется тем, что широтно-импульсный модулятор ( ШЙМ) импульсного стабилизатора является нелинейным звеном, входящим в основной канал передачи возмущения. В этом случае, как известно из теории инвариантности [4], для полной компенсации возмущения в канал компенсации также необходимо включить нелинейное звено. Таким звеном может служить сам ШИМ. Вид функции у ( Е) определяется схемой силовой части стабилизатора и совпадает с видом функции Y ( Е) для параметрического стабилизатора. [14]

Читайте так же:
Простой стабилизатор тока 220в

Схемы управления являются важной составной частью магнитного стабилизатора. Они могут выполняться на различных элементах, но наиболее распространены схемы на полупроводниковых приборах. Схема управления определяет такие основные характеристики магнитного стабилизатора, как временной и температурный дрейф выходного напряжения. Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения сети и нагрузки также в большой степени зависит от схемы управления. Вместе с тем, расчет этой схемы можно производить отдельно от расчета силовой части стабилизатора . [15]

Стабилизатор напряжения переменного тока

При питании радиоэлектронной аппаратуры от сети нередко приходится стабилизировать напряжение переменного тока. Большую сложность при проектировании таких стабилизаторов представляет получение синусоидального выходного напряжения с малыми нелинейными искажениями. С точки зрения практической реализации этого требования, а также повышения быстродействия и коэффициента стабилизации наиболее предпочтительны стабилизаторы с транзисторным регулирующим элементом.

В описываемом стабилизаторе переменного напряжения(рис. 1) регулирующий элемент составлен из транзисторов VT1 и VT2, диодов VD2, VD3 и резисторов R1. R5. При изменении значения постоянного тока, протекающего через диагональ выпрямительного моста VD1, изменяется значение переменного тока, текущего через секцию 1.1 обмотки автотрансформатора. В результате изменяется значение переменного напряжения на секции 1.2 обмотки. Такое включение регулирующего элемента уменьшает его влияние на форму синусоиды выходного напряжения. Резисторы R1 — R4, шунтирующие регулирующий элемент, уменьшают мощность, рассеиваемую транзисторами VT1, VT2.

Основные технические характеристики стабилизатора:

  • Напряжение питающей сети, В. 220 ±22;
  • Выходное напряжение переменного тока, В. 220;
  • Мощность нагрузки, Вт. 130. 220 (450);
  • Нестабильность выходного напряжения при указанных изменениях напряжения сети

и мощности нагрузки, %, не более. 0,5;

  • Коэффициент нелинейных искажений, %, не более. 6.
  • Трансформатор Т2 служит для питания усилителя постоянного тока и одновременно входит в цепь отрицательной обратной связи. Напряжение обмотки II, выпрямленное диодным мостом VD5, поступает на делитель R12. R14. При повышении напряжения сети или уменьшении тока нагрузки, подключенной к выходу стабилизатора, увеличивается напряжение на базе транзистора VT5, а значит, и его коллекторный ток. Примерно в той же мере уменьшается и ток коллектора транзистора VT4.

    Падение напряжения на резисторе R10 остается практически неизменным, поскольку напряжение на базе транзистора VT4 стабилизировано. При этом напряжение на коллекторе VT4 увеличивается и ток, текущий через транзистор VT3, уменьшается. Вследствие уменьшения напряжения на базе транзистора VT2 он начинает закрываться, напряжение на его коллекторе увеличивается. Это приводит к закрыванию и транзистора VT1, так как напряжение на его базе фиксировано делителем R1, R2, R3, R4, VD2, R5. Диод VD3 исключает влияние этого делителя на базу транзистора VT2.

    В результате увеличения сопротивления транзисторов VT1, VT2 регулирующего элемента, уменьшается постоянный ток в диагонали выпрямительного моста VD1 и, следовательно, переменный ток в секции 1.1 обмотки автотрансформатора Т1, что эквивалентно увеличению падения напряжения на секции 1.2. Поэтому выходное напряжение сохраняет свое первоначальное значение. При уменьшении напряжения сети или увеличении тока нагрузки ток через транзистор VT3 увеличивается и транзисторы VT1 и VT2, наоборот, еще более открываются. Диод VD2 в этом случае закрывается напряжением с резистора R7. Диод VD3 обеспечивает полное открывание транзистора VT1.

    Читайте так же:
    Стабилизаторы тока схема принцип действия

    Транзистор VT6, резистор R11 и конденсатор С2 образуют электронный фильтр, задерживающий подачу напряжения питания на усилитель постоянного тока. Задержка необходима для устранения броска выходного напряжения в момент включения стабилизатора. Ограничение минимальной мощности нагрузки значением 130 Вт обусловлено тем, что при меньшей мощности и сетевом напряжении более 220. 225 В исходное напряжение повышается сверх установленного допуска из-за уменьшения падения напряжения на индуктивном сопротивлении секции 1.2 сетевого трансформатора. Выпрямитель КЦ405А (VD1) можно заменить четырьмя диодами с обратным напряжением не менее 600 В и выпрямленным током 1 А; КД906А (VD5) — диодами с прямым током не менее 30 мА; транзисторы КТ809А (VT1, VT2) — аналогичными им, например, КТ812А, КТ812Б.

    Транзисторы VT3. VT6 могут быть любыми маломощными соответствующей структуры. Резисторы R1. R4 смонтированы на отдельной плате, которая размещена под выключателем SB1. Мощность, рассеиваемая каждым из транзисторов VT1, VT2, равна 8 Вт, поэтому они установлены на отдельные теплоотводы с площадью поверхности по 500 см2. Габаритная мощность автотрансформатора Т1 — около 22 Вт. Можно использовать автотрансформатор от магнитофона «Маяк-202» (магнитопровод ШЛ20х20, секция 1.1 обмотки содержит 1364 витка провода ПЭВ-2-0,31, секция 1.2 — 193 витка провода ПЭВ-2-0,63). Трансформатор Т2 выполнен на магнитопроводе ШЛ16х16. Обмотка I содержит 2560 витков провода ПЭВ-0,1, обмотка II — 350 витков провода ПЭВ-2-0,2 с отводом от 70-го витка (для питания индикаторной лампы HL1).

    Кожух стабилизатора переменного напряжения лучше всего изготовить из изоляционного материала. В панелях кожуха надо предусмотреть вентиляционные отверстия. Если кожух металлический, необходимо позаботиться о надежной изоляции от него всех токоведущих деталей и проводов.

    При налаживании стабилизатора напряжения переменного тока сначала подборкой, резистора R11 устанавливают напряжение 12 В на эмиттере транзистора VT6 (общим проводом устройства служит отрицательный вывод диодного моста VD5). При этом на базе транзистора VT4 должно установиться напряжение около 8 В. К выходу стабилизатора подключают нагрузку. Ею может служить лампа накаливания мощностью 150. 200 Вт. С лабораторного автотрансформатора на вход стабилизатора подают напряжение 220 В и резистором R13 устанавливают на выходе номинальное сетевое напряжение 220 В.

    Падение напряжения на каждом из транзисторов регулирующего элемента должно быть 80. 100 В. При изменении входного напряжения на ±22 В напряжение на выходе стабилизатора должно оставаться практически неизменным. Отсутствие стабилизации свидетельствует об ошибке в монтаже или неисправности той или иной детали. Возбуждение стабилизатора устраняют подборкой конденсатора C1. Мощность стабилизатора можно увеличить до 450 Вт, если его регулирующий элемент смонтировать по схеме, показанной на рис. 2. Для этого случая автотрансформатор Т1 нужно выполнить на магнитопроводе ШЛ20х25. Секция 1.1 обмотки должна содержать 1300 витков провода ПЭВ-2-0,36, секция 1.2 — 180 витков провода ПЭВ-2-0,9.

    Наиболее важные преимущества описанного стабилизатора переменного напряжения, по сравнению с феррорезонансным — малые нелинейные искажения выходного напряжения и почти полное отсутствие магнитного поля, отрицательно влияющего на работу цветных телевизоров. Печатная плата устройства показана на рис. 3.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию