Электронно-релейный стабилизатор напряжения

При изменении сетевого напряжения от 145 до 275 В напряжение на выходе стабилизатора изменяется в интервале 187...242 В (220 В ±10...15 %), что является допустимым для питания большинства бытовых электроприборов. Схема устройства показана на рис. 1. Трансформатор Т1  включен как автотрансформатор. В зависимости от положения подвижных контактов реле К1.1 и К2.1 вторичные обмотки II (35 В), III (10 В) и IV (15 В) будут подключены к нагрузке синфазно или противофазно с напряжением сети. Электронная часть питается от обмотки IV. Ее напряжение выпрямляет диодный мост VD1 и затем сглаживает конденсатор С2. Напряжение питания электронной части стабилизировано интегральным стабилизатором DA1 с выходным напряжением 12 В. Напряжение обмотки IV использовано для контроля сетевого напряжения. Для этого оно выпрямляется диодным мостом VD2 (выходное напряжение которого сглаживает конденсатор С1) и с резистивного делителя R2 R3 R4 поступает на неинвертирующие входы компараторов, собранных на ОУ DA2.1 — DA2.3. На инвертирующий вход ОУ DA2.1 поступает напряжение с параметрического стабилизатора, собранного на резисторе R9 и стабилитроне VD3. На инвертирующий вход ОУ DA2.2 поступает напряжение с делителя напряжения R5R6, а на инвертирующий вход ОУ DA2.3 — с делителя R7R8. В цепь положительной обратной связи каждого ОУ включены резисторы (R10—R12), которые обеспечивают гистерезис при переключении компараторов и тем самым повышают помехоустойчивость устройства.

Светодиоды HL1— HL3 индицируют состояние компараторов, при низком уровне напряжения на их выходах они светят. Светодиоды необходимы в процессе налаживания, по его окончании их можно демонтировать. К выходам ОУ DA2.1 и DA2.2 подключены логические элементы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" DD1.1 и DD1.2, которые совместно с элементом DD1.3 и компараторами задают алгоритм работы устройства. На транзисторах VT1. VT2 собраны электронные ключи, которые подают напряжение питания на реле К1 и К2. Цепь R1C3 — "искрогасительная", диоды VD4 и VD5 защищают транзисторы от напряжения самоиндукции обмоток реле, которое возникает при закрывании транзисторов, а конденсаторы С7, С8 повышают устойчивость переключения реле (устраняют дребезг контактов).

Алгоритм работы устройства и значения напряжения на входах и выходах компараторов приведены в таблице При низком уровне (лог. 0) на выходах компараторов соответствующий светодиод будет включен. Положение контактов реле на схеме показано в обесточенном состоянии. Устройство имеет четыре ступени регулирования. При сетевом напряжении от 145 до 180 В напряжение на движке резистора R4, а значит, и на неинвертирующем входе каждого ОУ меньше, чем на их инвертирующем входе. Поэтому на выходах всех компараторов низкий уровень (все светодиоды включены) На выходе элемента DD1.3 также низкий уровень и транзисторы VT1 и VT2 открыты. На реле поступает питающее напряжение, подвижные контакты групп К1.1 и К2.1 находятся в нижнем по схеме положении. Напряжение на нагрузке равно напряжению сети плюс напряжение "вольто-

Источник: Журнал Радио 2011 №4

Электронно-релейный стабилизатор напряжения

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

Издаётся с 1924 года

Журнал Радио 2011 №4Электронно-релейный стабилизатор напряжения
Электронно-релейный стабилизатор напряжения
Электронно-релейный стабилизатор напряжения

добавки", снимаемое с вторичных обмоток II, III и IV трансформатора Т1. В указанном выше интервале изменения сетевого напряжения на нагрузке оно будет изменяться примерно от 187 до 239 В.

При напряжении сети 180...197 В на движке резистора R4 напряжение изменяется в интервале от 4,85 до 5,3 В, поэтому на неинвертирующем входе ОУ DA2.2 оно станет больше, чем на инвертирующем и он переключится (свето-диод HL3 погаснет). На выходе элементов DD1.2 и DD1.3 установится высокий уровень, транзистор VT2 закроется, реле К2 обесточится, а его контакты К2.1 переключатся. 8 этом случае напряжение на нагрузке будет равно напряжению сети плюс напряжение "вольтодобавки", снимаемое с обмотки II трансформатораТ1, т.е. 205...224 В.

Когда напряжение сети находится в интервале 198. ..230 В, на движке резистора R4 напряжение может изменяться от 5,31 до 6,2 В это больше, чем на инвертирующем входе ОУ DA2.3.

Компаратор на этом ОУ переключится (све-тодиод HL1 погаснет), и на выходе элемента DD1.3 установится высокий уровень.

Поэтому транзистор VT1 закроется, VT2— откроется. Реле К2 включено, а К1 — отключено. В этом случае напряжение сети поступает, минуя вторичные обмотки трансформатора Т1 непосредственно на нагрузку.

При повышении сетевого напряжения до 231...275 В на движке резистора R4 оно превысит 6,2 В, компаратор на ОУ DA2.1 переключится (светодиод HL2 погаснет), что приведет к появлению высокого уровня на выходе элемента DD1.3. Оба транзистора закрыты, а реле обесточены. Поэтому напряжение на нагрузке будет равно напряжению сети минус напряжение обмоток 111 и IV трансформатора Т1, т. е. 198...224 В.

Большинство деталей стабилизатора смонтированы на макетной печатной плате с использованием проводного монтажа. Применены резисторы МЛТ, С2-23, оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные, конденсатор СЗ — К73-17. Диодные мосты КЦ407А можно заменить любыми из серий КЦ410, КЦ412 или DB107. Светодиоды — любого цвета свечения, которые обеспечивают требуемую яркость свечения при токе 10 мА. Выключатель питания должен быть рассчитан на коммутацию сетевого напряжения и ток не менее 5 6 А, подойдут переключатели В1201, 31202. Реле следует выбрать из серий TR90 (например. TR90-12VDC-FB-C), TR91 (например, TR91(F)-12VDC-FB-C), подойдут   и  другие   с   напряжением

включения 12 В и переключающими контактами, рассчитанными на коммутацию переменного напряжения не менее 250 В и ток нагрузки не менее 5 А.

В авторском варианте трансформатор намотан на кольцевом магнитопроводе с наружным диаметром 176 мм, внутренним — 120 мм. высотой — 90 мм из электротехнической стали. Все обмотки намотаны проводом ПЭТВ-2 или ПЭВ-2, первичная — проводом диаметром 0,7 мм, вторичные — 1,2...1,5 мм. Обмотка I содержит 370 витков, а обмотки II, III и IV —60, 18 и 26 витков соответственно. Можно применить унифицированный трансформатор ТПП-322, схема его включения показана на рис. 2.

Для налаживания стабилизатора потребуются ЛАТр и мультиметр.

Налаживание проводят в следующей последовательности. Подключают устройство к сети без нагрузки и проверяют работоспособность интегрального и параметрического стабилизаторов напряжения. Проводят предварительную установку напряжения на входах компараторов.  Подстроечными резисторами R5, R7 устанавливают на инвертирующих входах ОУ DA2.1 и DA2.3 напряжения в соответствии с таблицей. Если напряжение сети в пределах нормы, резистором R4 устанавливают на конденсаторе С4 напряжение около 6 В.

Затем к выходу устройства подключают реальную нагрузку, чтобы была учтена реакция трансформатора Т1 на нее, а вход устройства подключают к

выходу ЛАТра. На его выходе устанавливают напряжение 230 В.

Плавным вращением движка резистора R4 добиваются момента срабатывания компаратора на ОУ DA2.1 — все светодиоды должны погаснуть. Далее на выходе ЛАТра устанавливают напряжение 180...181 В, и все светодиоды должны включиться. Подстроечным резистором R5 добиваются переключения компаратора DA2.2 (погасания светодиода HL3). Установив на выходе ЛАТра напряжение 197...198 В, подстроечным резистором R7 добиваются переключения компаратора DA2.3 {погасания светодиода HL1). Пороги переключения следует проверить еще раз, и при необходимости налаживание повторить.

Плату и трансформатор устанавливают в корпус подходящих размеров.

На задней панели монтируют держатель предохранителя и гнездо для подключения нагрузки, на передней — выключатель питания. Если необходимо индицировать работу стабилизатора, на передней панели можно разместить и светодиоды, в этом случае они могут быть разного цвета свечения.

Электронно-релейный стабилизатор напряжения

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Схема Электронно-релейный стабилизатор напряжения