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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore Triac con protezione da sovraccarico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore Migliorando uno dei regolatori triac precedentemente pubblicati, l'autore ne ha migliorato le caratteristiche, ha aggiunto un'unità di protezione da sovraccarico e ha confermato le sue soluzioni tecniche con calcoli. Durante l'installazione del regolatore triac, assemblato secondo la descrizione in [1], si è scoperto che non era possibile inserirlo nella modalità di massima potenza nel carico. Il "colpevole" si è rivelato essere un generatore basato su un transistor unigiunzione KT117A, che produce non uno, ma diversi impulsi in ciascun semiciclo della tensione di rete. Di conseguenza, il condensatore nel circuito di alimentazione dell'amplificatore di impulsi non ha avuto il tempo di caricarsi entro l'inizio del semiciclo successivo e l'energia dell'impulso non era sufficiente per aprire il triac. Lo schema del regolatore migliorato è mostrato in figura. Non solo elimina lo svantaggio sopra descritto, ma fornisce anche un dispositivo di protezione contro il superamento del valore di corrente consentito nel circuito di carico.
A differenza del prototipo, il generatore di impulsi qui è realizzato su una coppia di transistor complementari (VT1 KT361G, VT2 KT315G). Nel momento in cui la tensione sull'emettitore del transistor VT3, che aumenta man mano che si carica il condensatore C1, supera la tensione alla sua base, il generatore produce un singolo impulso. Entrambi i transistor si aprono come una valanga, il condensatore C3 si scarica principalmente attraverso la sezione base-emettitore del transistor VT3. Questo transistor si apre e il condensatore C5 viene scaricato attraverso l'avvolgimento I del trasformatore di impulsi T2. Un impulso dall'avvolgimento II del trasformatore di impulsi apre il triac VS2. I transistor VT1 e VT2 rimangono aperti finché la tensione di rete non passa per lo zero, più precisamente finché la tensione sul bus di alimentazione non scende a 4...6 V. Dopo la loro chiusura, il generatore è pronto per emettere l'impulso successivo. Il momento in cui viene emesso l'impulso è determinato dalla durata di carica del condensatore C3 rispetto alla tensione di apertura dei transistor e dipende dalla resistenza totale del resistore costante R7 e della variabile R6. Dato che in ogni semiciclo il generatore produce un solo impulso, il condensatore scarico C5 ha sempre la possibilità di caricarsi attraverso il diodo VD8 per quasi un intero semiciclo, ad eccezione di un breve intervallo in cui il valore istantaneo della tensione di rete è prossimo allo zero. Con una corrente di carica media icharge.sr di circa 9 mA (dipende dalla resistenza dei resistori R1 e R2), il condensatore C5 avrà il tempo di caricarsi fino a 10 V in mezzo ciclo (22 ms) (limitato dai diodi zener VD2 e VD3), se la sua capacità non è più
Qual è la capacità minima di questo condensatore? Affinché il triac VS2 (TS132-50-6, [2]) si apra, la tensione sul suo elettrodo di controllo Uy deve superare 4 V per almeno ton - 12 μs. La corrente dell'elettrodo di controllo iy a questa tensione è 200 mA. La resistenza del circuito dell'elettrodo di controllo Ry può essere stimata utilizzando la legge di Ohm:
Tenendo conto del rapporto di trasformazione k del trasformatore T2, i valori di tensione e resistenza ridotti al suo avvolgimento primario sono:
Dall'equazione
dove U0 \u22d 5 V è la tensione iniziale sul condensatore CXNUMX, troviamo
Selezioniamo la capacità del condensatore C5 pari a 1 μF. Il dispositivo di protezione da sovraccarico è realizzato sul tiristore VS1 KU101G. Sotto l'influenza del segnale proveniente dal sensore di sovraccarico - trasformatore di corrente T1 - il tiristore si apre, il che porta ad una diminuzione della tensione all'uscita del ponte a diodi VD1 a circa 4 V. Questo è inferiore alla tensione di stabilizzazione dello zener diodo KS168A (VD7). Pertanto, il generatore di impulsi sui transistor VT1 e VT2 smette di funzionare e il triac VS2 non si apre più. L'attivazione della protezione è segnalata dall'accensione del led HL1. Grazie al condensatore C1 e al diodo VD6, la corrente attraverso il tiristore VS1 non si interrompe quando la tensione di rete passa per zero e il tiristore rimane aperto. Per riportare in funzionamento il regolatore con la protezione intervenuta è necessario disconnetterlo dalla rete per alcuni secondi (tempo sufficiente a scaricare il condensatore C1). La tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore T1 è proporzionale alla corrente che scorre nell'avvolgimento primario collegato in serie al circuito di carico. L'elettrodo di controllo del tiristore VS1 riceve parte della tensione dell'avvolgimento secondario, raddrizzata dai diodi VD4 e VD5. Utilizzando il resistore di sintonia R4, la soglia di protezione viene regolata. Il condensatore C2 impedisce l'attivazione a causa del rumore impulsivo. Un trasformatore di corrente come sensore di sovraccarico è conveniente in quanto anche a una corrente significativamente superiore alla soglia di protezione impostata (ad esempio durante un cortocircuito del carico), la tensione sul suo avvolgimento secondario rimane sicura per gli altri elementi del dispositivo. Ciò avviene a causa di una forte diminuzione del rapporto di trasformazione dovuta alla saturazione del circuito magnetico. Il trasformatore di corrente T1 utilizzato nel regolatore è costituito dal trasformatore T-Sh-ZM dell'altoparlante dell'abbonato. Uno simile può essere trovato in alcuni apparecchi telefonici. La sezione del suo circuito magnetico a forma di W è SM = 64·10-6 m2, la lunghezza media della linea magnetica è lM = 72·10-3 m. La permeabilità magnetica relativa determinata sperimentalmente è μ = 0,7·103 con un'induzione non superiore a 1 T. La saturazione avviene con un'induzione di 1,6...1,8 T. Diamo il calcolo del trasformatore di corrente: 1. L'intensità del campo richiesta per ottenere l'induzione B \u1d XNUMX T,
2. Aperture richieste per questo
3. L'ampiezza della corrente di carico alla potenza massima P = 2500 W e il valore della tensione effettiva U = 220 V è pari a
4. Il numero di giri dell'avvolgimento primario (corrente).
Accettiamo w1=5. 5. Induttanza primaria
6. Reattanza induttiva del primario alla frequenza di rete f=50 Hz
7. Caduta di tensione attraverso la reattanza induttiva dell'avvolgimento primario
8. Per aprire in modo affidabile il tiristore KU101, è necessario applicare una tensione di almeno 15 V al suo elettrodo di controllo [2]. Questo è esattamente quale dovrebbe essere l'ampiezza della tensione sull'avvolgimento secondario U2. Il numero dei suoi giri
Poiché il dispositivo utilizza un raddrizzatore a onda intera (diodi VD3, VD4), l'avvolgimento secondario del trasformatore dovrebbe effettivamente consistere del doppio delle spire: 1500 con una presa dal centro. La corrente che scorre attraverso questo avvolgimento è molto piccola, quindi il diametro del filo viene scelto solo in base alla sua resistenza meccanica e alla possibilità di inserire il numero di spire richiesto nella finestra del circuito magnetico. L'avvolgimento primario è avvolto in uno strato sopra un avvolgimento secondario ben isolato con una sezione trasversale di almeno 4...5 mm2. Un filo di questa sezione è molto scomodo da avvolgere, quindi è meglio utilizzare un fascio di un gran numero di fili sottili con una sezione trasversale totale pari a quella richiesta. I fili del cablaggio sono collegati in parallelo. La configurazione del regolatore si riduce all'impostazione della corrente di risposta della protezione utilizzando il resistore di trimming R4 e selezionando il valore del resistore R7, da cui dipende il limite superiore dell'intervallo di controllo della potenza (normalmente 94...97%). Il valore di R7 è scelto in modo tale che nella modalità di massima potenza non si verifichino “salti” di semicicli dovuti alla mancata apertura del triac VS2. Per sopprimere le interferenze radio generate dal controller, utilizzare il filtro consigliato in [1]. Letteratura
Autore: B. Lavrov, San Pietroburgo
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