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STABILISATOR MIT MICROCONTROLLER KONTROLLE

Elektronik. Sammlung von Stromkreisen.

Godin Alexey Valerijewitsch

Schema, Betriebsarten des Gerätes

Die wichtigsten technischen Eigenschaften des elektronischen Stabilisators

Stabilisatorschaltung

Der Stabilisator arbeitet nach dem Prinzip der Stufenspannungskorrektur, die durch Schalten der Wicklungsanzapfungen des Autotransformators T2 mit Hilfe von Triac Q1 ... Q6 Triacs unter der Kontrolle des Mikrocontrollers ( MC ) durchgeführt wird, der den Spannungspegel im Netzwerk überwacht. Nach dem Einschalten des QF1 geht die Netzspannung an den Transformator T1 und der Mikrocontroller beginnt nach dem angegebenen Programm zu arbeiten.

Das Display leuchtet auf und nach 3 Sekunden erscheint "VORBEREITUNG FÜR ARBEIT" auf dem Display ( Bild 2 ). Die nächsten 7 Sekunden analysiert der Mikroprozessor die Netzspannung, und wenn er innerhalb von 120 ... 270 V liegt , öffnet je nach Messergebnis einer der Triacs VS1 ... VS6 und verbindet damit einen der sechs Spartransformatoren .

Die Last ist mit dem fünften Abgriff des Spartransformators über den Leistungsschalter QF1 verbunden , der zur Begrenzung des Stromverbrauchs dient. In diesem Fall induzieren zwei "interne" Voltmeter die aktive Netzspannung in der oberen Zeile der LCD- Anzeige und die Spannung an der Last in der unteren Zeile ( Abb. 3 ).

Wenn die Spannung unter 120 V oder über 270 V liegt , ist die Last nicht erregt. Zu diesem Zeitpunkt wird in der oberen Zeile die aktive Netzspannung induziert und in der untersten Zeile blinkt die Beschriftung "PROTECTION MODE" ( Bild 4 ).

Vorbereitung für die Arbeit In diesem Fall induzieren zwei "interne" Voltmeter die aktive Netzspannung in der oberen Zeile der LCD-Anzeige und in der unteren Zeile die Spannung an der Last Schutzmodus

Abb. 2

Abb. 3

Abb. 4

Sobald die Spannung im Bereich von 120 ... 270 V liegt , wird die Last wieder angeschlossen.

Bei einem Ausfall der Netzspannung und danach erscheint der Mikroprozessor automatisch neu und schließt nach 10 Sekunden die Last wieder an.

Die galvanische Trennung von Triacs von MK erfolgt durch Optokoppler U1 ... U6 . Während des Einstellvorgangs wird der Öffnungsimpuls von dem Triac entfernt und an einen anderen Triac zum Zeitpunkt des sinusförmigen Übergangs durch "0" angelegt , wodurch "Stromstöße" in den Wicklungen und Triacs eliminiert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Mikrocontroller für eine Sinusperiode den Zustand der Netzspannungsamplitude 100 mal misst! Das Oszillogramm dieses Prozesses ist in Abb. 5 .

Dies wird dadurch erreicht, dass der Mikrocontroller für eine Sinusperiode den Zustand der Netzspannungsamplitude 100 mal misst! Oszillogramm dieses Prozesses

Abb. 5

Für den korrekten Betrieb der Schaltung ist es notwendig, dass die Anoden der Triacs und die Drähte von den "internen Voltmetern" mit dem Phasenleiter verbunden sind.

Design und Details

Die Stabilisatorsteuerung ( Abbildung 6 ) wird auf einer Leiterplatte 10x12 cm von einem einseitig folienbeschichteten Glasfaserband mit einer Dicke von 1,5 mm montiert ( Abbildung 7 ). und eine Variante einer Leiterplatte mit zwei Transformatoren TPG 2-12 auf der Platine wurde entwickelt.

Stabilisatorsteuerung

Abb. 6

Variante einer Leiterplatte mit zwei Transformatoren TPG

Abb. 7

Alternativ können die HL1 ... HL8 LEDs auf der Seite der gedruckten Leiter montiert werden, so dass wenn die Leiterplatte in das Gehäuse eingebaut wird, sie in 5 mm Löcher in der Frontplatte des Gerätes gebohrt werden.

Der Regler wird in diesem Fall (Druck auf die Frontplatte) auf Stativen entsprechender Höhe montiert, mit Schrauben im Schwitzkasten an der Frontplatte des Stabilisatorgehäuses verschraubt.

Der Nennwert des Strombegrenzungswiderstands R22 muss so gewählt werden, dass der Strom, der durch die LEDs der Triacs der Triacs U1.1 ... U6.1 fließt, innerhalb von 8 ... 10mA liegt . In der Diodenbrücke VD1 ... VD4 werden aufgrund des geringen Spannungsabfalls Schottky-Dioden 11DQ10 verwendet . Trimmer Widerstände R2, R10 Draht Multi-Turn SP5-2 oder SP5-3 . Bei konstanten Widerständen R1, R5 ... R9 ist es wünschenswert, den Typ C2-23 ( Metall-Dielektrikum ) c mit einer Verlustleistung zu verwenden, die nicht geringer ist als die in dem Schema angegebene. Der Rest kann von jedem Typ sein. Die Elektrolytkondensatoren C1, C2, C4, C5, C8, C9 können beliebig sein, wobei die im Diagramm angegebene Kapazität und die für sie spezifizierte Spannung nicht niedriger ist. Kondensatoren C3, C6, C7 - jeder Film oder Keramik. Kondensatoren C10 ... C15 - Folie für eine Spannung von nicht weniger als 630V .

Importierte Triac- MOC3052- Optokoppler (U1 ... U7) werden gewählt, weil sie keine integrierten Spannungsübertragungssteuerungen durch Null enthalten. Dies ist nicht notwendig, weil Synchronisation der Abschaltung eines leistungsfähigen Triacs und das Einschalten des anderen erfolgt programmgesteuert.

Leistungsstarke Triac VS1 ... VS6 - BTA 40-600 . Alle Triac VS1 ... VS6 sind auf einem Kühlkörper mit einer Kühlfläche von mindestens 800 cm 2 installiert, vorzugsweise mit Wärmeleitpaste, um eine zuverlässige Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Die Mikroschaltung des Stabilisators ( DA1 ) KR1158EN5A (B) muss auf dem Kühlkörper von mindestens 80 cm 2 installiert werden .

Der Transformator T1 ist selbstgebaut, ausgelegt für die Gesamtleistung von 8 W , die eine Querschnittsfläche des Magnetkreises von 2,3 cm 2 aufweist . Seine Netzwerkwicklung I ist für eine maximale Notspannung von 380 V ausgelegt , enthält 8669 Windungen aus PEV-2- Draht mit einem Durchmesser von 0,1 mm . Wicklung II enthält 585 Windungen von PEV-2- Draht mit einem Durchmesser von 0,25 mm . Bei einer Nennspannung von 220 V sollte die Ausgangswicklungsspannung bei einem Strom von 250 mA 13,5 V betragen .

Anpassen

Die Gerätekonfiguration ist wie folgt. Ein Referenzvoltmeter (Digitaltester) ist mit dem Netzwerk verbunden. Die Controller-Schaltung ist im Netzwerk enthalten. Die Trimmerwiderstände R2 und R10 stellen abwechselnd beide internen Voltmeter des Stabilisators für die Ablesungen des Referenzspannungsmessers ein. Um die Seele mit Hilfe von LATR zu beruhigen, können Sie sicherstellen, dass die LEDs HL2 ... HL7 sequentiell geschaltet werden, wenn Schwellenwerte 120, 137, 157, 179, 205, 235 und 270 V überschritten werden .

Dies schließt die Geräteeinrichtung ab.

Methoden des Klopfens

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Abgriffe des Autotransformators T2 zu schalten.

Erste Methode. Umschalten der Biegungen "am Eingang" ( Abb. 8 ).
Die Triacs sind bis zum Spartransformator und schalten die Abgriffe so, dass die Last, die immer von einem Abgriff ( Nr. 5 von unten) entfernt wird, innerhalb des erforderlichen Bereichs der Ausgangsspannung von 205 ... 235 V liegt .

Kurvenwechsel "am Eingang"

Abb. 8

Vorteile: Bei der Wicklung des Autotransformators muss der Überspannungsfaktor bis 380 V (380/220 = 1,7) nicht berücksichtigt werden, was sich sowohl auf die Abmessungen des Kerns als auch auf die Kupfermenge auswirkt, die zum Wickeln benötigt wird. und es ist möglich, Niederspannungs-Triacs BTA40-600 zu verwenden , da Triacs mit mehr als 270V einfach den Autotransformator vom Netzwerk trennen.

Nachteile: Der Strom, der durch die Triacs und die Primärwicklung des Autotransformators fließt, ist auf 25 A begrenzt, und folglich ist der Strom der Ausgangswicklung gleich 14,5 A.

Schlussfolgerungen: die Schaltoption "am Eingang" ermöglicht es, aus dem Triac BTA40-600 3kW Nutzleistung zu entfernen. Es gibt Einsparungen bei Kupfer, Kern und Triacs.

Wenn Sie mit der Kraft des Stabilisators 3kW zufrieden sind, dann ist dieses Schema für Sie! Meiner Meinung nach hat es mehr Vorteile als Nachteile!

Methode der zweiten. Umschalten der Kurven "beim Ausgang" ( Abb. 9 ).

Schalten von Biegungen "am Ausgang"

Abb.9

Die Netzspannung ist an Abgriff Nr. 2 angeschlossen . Die Triacs werden nach dem Autotransformator installiert und verbinden sich mit der Last, die an den Abgriff angeschlossen ist, wobei die Spannung innerhalb der erforderlichen Grenzen von 205 ... 235 V liegt .

Vorteile: Diese Version der Verbindung ermöglicht es Ihnen, aus dem Triac BTA 40-600 5,5 kW Nutzleistung zu "entfernen" , die fast 2 mal größer als die Schaltoption "am Eingang" ist.

Nachteile: Ein Nachteil ist die Notwendigkeit, Triacs zu verwenden, die für eine Betriebsspannung von nicht weniger als 800 V (in den drei oberen Schaltungen gemäß dem Spartransformator-Abgriffschema) und 1,7- fache der Anzahl der Windungen der Autotransformatorwicklung ausgelegt sind.

Schlussfolgerungen: Um die oben genannten Nachteile zu beseitigen, ist es notwendig, einen zusätzlichen starken Triac-Schlüssel an 80 A (TC142-80-8) direkt vor dem Autotransformator einzuführen , der die Primärwicklung (Zweig Nr. 2 von unten unter dem Schema) trennt, wenn die Netzspannung 120 beträgt . .270B . In analogen Versionen führt dies zu einer erheblichen Komplikation der Steuerschaltung, so dass das Schaltschema "durch Eingabe" vorzuziehen ist. In der Microcontroller-Version kann dies durch Hinzufügen mehrerer Zeilen im Mikrocontroller-Programm erfolgen!

Die Verwendung von billigen Triac BTA41

In der Variante der Kommutierung "am Eingang" beträgt die Leistung in der Last 1,2 kW . Alle Triacs können BTA41-600 sein . Am Ausgang des Autotransformators (vor der Last) ist es notwendig, das automatische Gerät QF2 auf 6A zu stellen und das automatische Gerät 10A als QF1 zu verwenden .

In der Variante der Kommutierung "nach Leistung" beträgt die Leistung in der Last 2,2 kW . Um dies zu tun, sollte die Tri-Top- Zutaten Triac BTA41-800 verwenden .

Dies ist notwendig, weil Die Spannung in diesen Zweigen mit einer Notspannung in dem 380 V-Netzwerk wird 600 V überschreiten oder nahe bei 600 V liegen . Die verbleibende (untere) kann BTA41-600 sein . Am Ausgang des Autotransformators (vor der Last) ist es notwendig, den QF2- Automaten auf 10A zu stellen , und als QF1 das automatische Gerät auf 20A anzuwenden.

Es wird getestet, dass durch einen Triac BTA41 der maximale Strom bis zu 13A erreicht werden kann. Wenn dieser Wert verwendet wird, sind die Anschlüsse des Triacs als Sicherungen abgesichert, da ihr Querschnitt 0,6 mm 2 ( 0,6 × 1 mm ) beträgt. Optimaler Grenzstrom durch Triacs in Höhe von 10A .

Literatur

  1. Godin A. Spannungsstabilisator von erhöhter Genauigkeit mit einer Lastleistung bis zu 6kW - Radio Amateurs, Nr. 7/2005 , p. 36-40 .

Bei allen Fragen zu dem beschriebenen Gerät können Sie sich beraten lassen, indem Sie eine Anfrage an die am Anfang des Artikels angegebene E-Mail-Adresse des Autors senden.

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Autor: Godin Alexey Valerijewitsch, Moskau
PS Das Material ist geschützt.
Datum der Veröffentlichung 22.09.2006гг