Ступінчастий регулятор напруги
Стабілізатори мережної напруги
Відомо, що напруга у вітчизняних електромережах часто виходить за межі допуску. За часів лампових телевізорів були дуже поширені ферорезонансні стабілізатори. Сучасні телевізори працездатні при змінах вхідної напруги не більше 110…260 У.
Те ж можна сказати про комп'ютери, програвачі компакт-дисків і взагалі про всю апаратуру, в якій застосовуються імпульсні джерела живлення. А ось для техніки, що живиться безпосередньо з мережі, межі зміни напруги набагато менші.
Яскравим прикладом такої техніки є холодильник, електрична кавомолка, кухонний комбайн, паяльник, лампа розжарювання. Звичайно, такої точності стабілізації напруги як для лампових телевізорів таким пристроям не треба, тому цілком можливе застосування пристрою, що регулює напругу ступінчасто. Подібний регулятор буде описаний у цій статті.
Ступінчасте регулювання напруги
При всій простоті конструкції регулятор має такі дані: при зміні вхідної мережевої напруги в інтервалі 150...260 В вихідне підтримується в межах 187...242 В. У такому діапазоні працездатні багато побутових електроприладів. У тому варіанті, в якому наведена схема в статті, потужність регулятора досягає 275 Вт, що цілком достатньо для нормальної роботи, наприклад, холодильника.
Подібний спосіб ступінчастого регулювання напруги застосовується в деяких моделях безперебійних джерел живлення для комп'ютерів: коли безперебійник працює від мережі, можна почути, як в ньому клацають реле. Це саме робиться грубарегулювання вихідної напруги. У цьому режимі трансформатор безперебійника використовується як автотрансформатор. У разі зникнення напруги трансформатор перемикається в режим перетворювача і працює від акумулятора.
Відомо, що трансформатор, включений у режимі автотрансформатора, може працювати з навантаженням майже в п'ять разів, що перевищує його потужність. У цій конструкції застосований трансформатор потужністю всього 57 ват, тому, за необхідності збільшення потужності всього регулятора загалом, досить лише замінити трансформатор більш потужний.
Звичайно, зараз промисловістю випускаються мережеві стабілізатори на основі ЛАТРА (про електронні тут говорити не будемо). У подібних пристроях мікромотор з редуктором, керований, звичайно, електронною схемою, рухає рухомий контакт.
Надійність такого пристрою, напевно, буде невелика. Прикладом такого пристрою може бути стабілізатор напруги Ресанта латвійського виробництва. Відгуки про нього можна прочитати в Інтернеті.
Схема запропонованого варіанта регулятора показано малюнку 1.
Рисунок 1. Схема регулятора напруги
Опис електричної схеми регулятора
Основою регулятора є уніфікований понижувальний трансформатор Т1. Він включений за схемою автотрансформатора. Крім трансформатора схема містить випрямляч для живлення електронної частини схеми, два порогові пристрої і вузол включення вихідної напруги. Останній забезпечує деяку затримку появи напруги на виході. Це необхідно для того, щоб пристрій встиг увійти в робочий режим.
При комутації вторинних обмоток неминуче виникнення перешкод, яких обгорають контакти реле. Для захисту від цього явища служить ланцюжок,що складається з резистора R1 та конденсатора C2.
Електронна частина пристрою отримує живлення від нестабілізованого випрямляча, що складається з діодного мосту VD1 і конденсатора, що згладжує C1. Конденсатори C3 і C4, встановлені в порогових пристроях, призначені для усунення короткочасних змін (викидів) випрямленої напруги. Ця напруга використовується для контролю мережевої напруги.
На транзисторі VT3 та елементах C5 та R6 зібрано таймер затримки включення. Також пристрій містить два порогові пристрої, конструкція яких аналогічна.
Перше порогове пристрій виконано на транзисторі VT1, резисторах R2, R3, стабілітронах VD2, VD3 і конденсаторі C3. Реле К1 включено в колекторний ланцюг транзистора VT1. Для захисту транзистора від напруги самоіндукції котушка реле зашунтована діодом VD4.
Контакти реле К1 перемикають обмотки Т1 трансформатора при спрацьовуванні порогового пристрою. Конденсатор С3 призначений для згладжування пульсацій випрямленої напруги та усунення перешкод. За такою самою схемою зібрано і друге порогове пристрій. Воно складається з елементів VT2, VD4, VD5, R4, R5, C4, реле К2.
Робота регулятора напруги
Роботу регулятора зручно розглядати частинами. При включенні пристрою на конденсаторі С1 з'являється напруга, що починає заряджати конденсатор С5. З затримкою близько двох секунд відкривається транзистор VT3, включається реле К3, і навантаження подається напруга.
Мережева напруга знижена
У тому випадку, коли напруга в мережі менше 190 В не спрацює жодний пороговий пристрій і контакти реле К1 і К2 знаходяться в положенні, як показано на схемі. У цьому випадку до навантаження буде подана мережна напруга і плюс до неїнапруга з обмоток III та VI. Якщо напруга мережі в цей момент буде 150 В, навантаження буде не менше 190 В.
Мережева напруга майже в нормі
Якщо мережна напруга буде в діапазоні 190...220 В, вихідна напруга випрямляча достатньо для відкриття стабілітронів VD2, VD3, що призведе до відкриття транзистора VT1, тому спрацює реле К1. якщо простежити за схемою, можна побачити, що у цьому випадку підключаться обмотки III і IV.
Мережева напруга підвищена
У випадку, коли мережна напруга перевищить 220, відбудеться спрацювання реле К2, яке своїми контактами підключить обмотки V і IV. Ці обмотки включені протифазно, тому вихідна напруга зменшиться.
Деталі та конструкція регулятора напруги
Майже всі деталі можна змонтувати на друкованій макетній платі дротяним монтажем. У конструкції можна застосувати резистори типу МЛТ чи імпортні. Оксидні конденсатори краще імпортні, зараз їх, напевно, простіше купити, ніж вітчизняні. Та й якість у них краща. Діодний місток можна замінити на дискретні діоди, наприклад 1N4007. Транзистори підійдуть будь-які малопотужні з напругою колектор – емітер не менше 30 В та струмом, достатнім для спрацьовування реле. Крім зазначених на схемі підійдуть КТ645, КТ503, КТ972 з будь-яким літерним індексом.
Замість зазначених на схемі двоанодних стабілітронів можливе застосування звичайних Д810…Д814. Перед встановленням їх слід підібрати за напругою відповідно до зазначених на схемі.
Як реле краще застосувати імпортні (Tianbo, Trl, Trk і подібні, їх теж зараз простіше і дешевше купити) з котушкою на 24 В. Контакти реле повинні бути розраховані на струм не менше 1,5 А. габаритах, мають контакти,розраховані струм 10…16 А.
Як трансформатор застосований уніфікований ТПП270 – 127/220 – 50. Номінальна потужність такого трансформатора 57 ват.
Налагодження пристрою
Для налагодження регулятор підключають до виходу Латра. Щоб врахувати реакцію трансформатора на навантаження, останню підключають до виходу пристрою. Змінюючи напругу на вході регулятора, треба налаштувати порогові пристрої. Це слід робити добіркою стабілітронів з різними напругами стабілізації. Для більш точного налаштування послідовно зі стабілітронами можна включити кремнієві або германієві діоди. При цьому слід пам'ятати, що пряма напруга діодів кремнієвих близько 0,7 В, а германієвих 0,4 В.
Поділіться цією статтею з друзями: