|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Stabilizzatore di tensione di rete con controllo a microcontrollore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / microcontrollori Una deviazione a lungo termine della tensione di rete di oltre il 10% dal valore nominale di 220 V in molte regioni del nostro paese, purtroppo, è diventata un evento comune. Con una tensione maggiore (fino a 240 ... 250 V) nella rete, la durata dei dispositivi di illuminazione si riduce notevolmente, aumenta il riscaldamento degli alimentatori dei trasformatori e dei motori nei compressori dei frigoriferi. Una diminuzione della tensione di rete inferiore a 160 ... 170 V provoca un aumento significativo del carico sui transistor chiave negli alimentatori a commutazione (questo può causare il loro surriscaldamento e la successiva rottura termica), nonché il blocco dei motori nei compressori del frigorifero, che porta anche al loro surriscaldamento e fuori servizio. Oscillazioni di tensione ancora maggiori per le utenze monofase alimentate da una rete trifase si verificano in caso di interruzione del filo neutro nell'area dal punto di connessione dell'utenza alla rete a quattro fili fino alla cabina di trasformazione. In questo caso, a causa dello squilibrio di fase, la tensione in uscita può variare da alcune decine di volt fino a 380 V lineari, il che porterà inevitabilmente al danneggiamento di quasi tutti gli elettrodomestici complessi collegati alla presa. Lo stabilizzatore proposto aiuterà ad evitare i problemi associati a fluttuazioni di tensione estreme nella rete. Per stabilizzare la tensione di rete in condizioni domestiche, vengono utilizzati principalmente stabilizzatori di ferrorisonanza. I loro svantaggi includono la distorsione della forma sinusoidale della tensione di uscita (ad esempio, è vietato collegare un frigorifero a un tale stabilizzatore), la potenza limitata degli stabilizzatori domestici (300 ... 400 W) con indicatori di peso e dimensioni significativi, l'impossibilità di lavorare senza carico, un intervallo di stabilizzazione ristretto guasto ad alta tensione nella rete. Lo stabilizzatore di tensione di compensazione è esente da queste carenze, il cui schema a blocchi è mostrato in fig. uno.
Funziona secondo il principio della correzione graduale della tensione, effettuata commutando le prese dell'avvolgimento dell'autotrasformatore T1 utilizzando interruttori triac Q2-Q6 sotto il controllo di un microcontrollore (MK) che monitora il livello di tensione nella rete. Il metodo utilizzato nello stabilizzatore per stimare l'ampiezza della tensione di rete è estremamente semplice da implementare e fornisce un'accuratezza di misura abbastanza sufficiente per questa applicazione. Tuttavia, impone una serie di restrizioni sul possibile utilizzo del dispositivo. Innanzitutto la frequenza della tensione di rete deve rimanere costante (50 Hz). Questa condizione può essere violata, ad esempio, se l'alimentazione viene fornita da un generatore diesel autonomo. Inoltre, l'accuratezza della misurazione diminuisce con l'aumento delle distorsioni non lineari della forma d'onda della tensione di rete, che si verificano durante il funzionamento di potenti consumatori ravvicinati con una natura induttiva del carico fortemente pronunciata. Lo schema schematico del dispositivo è mostrato in fig. uno.
In base al programma registrato in memoria, MK DD1 misura la tensione di rete in ogni periodo (20 ms). Dal partitore R1R2, le semionde negative della tensione di rete, passando attraverso il diodo zener VD1, formano su di esso impulsi con un'ampiezza determinata dalla tensione di stabilizzazione del diodo zener, in questo caso 10 V. Dal divisore R3R4, che riduce l'ampiezza del segnale ricevuto al livello TTL (Fig. 3), questi impulsi arrivano alla linea 0 della porta A, configurata per l'ingresso. Usando la resistenza trimmer R4, il livello di segnale inferiore all'ingresso MK viene impostato a 0,2 ... 0,3 V al di sotto del livello log. 0. A temperatura ambiente e una tensione di alimentazione stabilizzata, il livello di tensione della transizione dell'ingresso digitale del microcircuito CMOS dallo stato del registro. 1 allo stato del registro. 0 (e ritorno da 0 a 1 con una certa isteresi, che in questo caso può essere trascurata a causa del suo valore costante) rimane pressoché costante.
Come si può vedere dalla figura. 3, quando la tensione di rete passa da 145 a 275 V, la durata degli impulsi corrisponde al log. 0, varia da circa 0,5 a 6 ms. Misurando la durata di questi impulsi, il programma MC calcola il livello della tensione di rete nel periodo corrente. (R4.1 è la resistenza di parte del resistore R4 dal basso - secondo lo schema - uscita al motore). Dopo aver acceso lo stabilizzatore, la tensione di rete viene controllata per 5 s. Se è nell'intervallo 145 ... 275 V, il LED verde HL2 "Normal" lampeggia, altrimenti si accende il LED HL3 "Low" o HL1 "High" (a seconda del valore della tensione di rete). In questo stato, lo stabilizzatore è finché la tensione nella rete non entra nei limiti specificati. Se dopo 5 s la tensione nella rete rimane entro limiti accettabili, MK emette un comando per aprire il triac VS1, attraverso il quale l'autotrasformatore T1 è collegato alla rete. Successivamente, MK effettua misurazioni di controllo della tensione di rete per altri 0,5 s, quindi, a seconda del risultato della misurazione, apre uno dei triac VS2-VS6, collegando così il carico a una delle cinque prese dell'autotrasformatore . L'isolamento galvanico dei triac con MK viene effettuato dagli optoaccoppiatori a tiristori U1-U6. Nel processo di regolazione, l'impulso di apertura viene rimosso dal triac acceso alla fine del semiperiodo della sinusoide della tensione di rete. Successivamente, il programma MK si ferma per 4 ms, quindi invia un impulso di apertura a un altro triac. La durata del ritardo tra la commutazione dei triac può essere aumentata modificando all'inizio del programma (nel blocco di descrizione della costante) il valore corrispondente del tempo di ritardo (vedere i commenti nel codice sorgente del programma). L'aumento di questo tempo a 10...15 ms è necessario se allo stabilizzatore è collegato un carico induttivo con un fattore di potenza inferiore a 0,7...0,8. Se la tensione di rete si discosta oltre i limiti consentiti, l'autotrasformatore, insieme al carico, viene spento dal triac VS1. I LED HL1-HL8 indicano lo stato dello stabilizzatore e i livelli di tensione nella rete. A seconda del valore della tensione di rete U, le uscite degli avvolgimenti aggiuntivi dell'autotrasformatore vengono commutate nel seguente ordine:
Per evitare commutazioni irregolari dei triac nel caso in cui la tensione di rete sia alla soglia di commutazione delle prese dell'autotrasformatore, nel programma sono state introdotte delle "isteresi" di funzionamento. Ad esempio, se con un aumento della tensione di rete da 189 a 190 V, il carico viene commutato dalla presa "+ 20%" a "+ 10%", allora l'MC riporterà il carico a "+ 20%" solo quando la tensione di rete scende a circa 187 V. Il ritardo tra la variazione di tensione nella rete e la corrispondente commutazione delle prese dell'autotrasformatore non supera i 40 ms. In caso di "mancanza" della tensione di rete inferiore a 145 V per più di 100 ms (modificabile, vedi commenti nel codice sorgente del programma), l'MK disconnette dalla rete l'autotrasformatore con il carico ad esso collegato , mentre si spegne il LED verde HL2 "Normal" e si accende il LED rosso HL3 "Low". Se la tensione nella rete è salita sopra i 275 V, il carico controllato verrà disconnesso dalla rete dopo 40 ms e si accenderà il LED rosso HL1 "High". Dopo che la tensione di rete è tornata normale (145 Quando la tensione di rete viene a mancare, la carica del condensatore C2 è sufficiente per circa 30 secondi per mantenere il normale funzionamento dell'MK, quindi il programma si blocca, a seguito del quale viene attivato il timer watchdog indipendente (WDT) integrato nell'MK . Le informazioni sul segnale di questo timer vengono memorizzate nella memoria dell'MK per circa 3 minuti in più (fino a quando il condensatore C2 non si scarica quasi a zero). Se in questo momento viene ripristinata la tensione di rete, il programma appena lanciato, avendo trovato in memoria un segnale dal WDT, attenderà la pressione del pulsante SB1. Pertanto, il ripristino della tensione di rete dopo 4...5 minuti dallo spegnimento verrà considerato dallo stabilizzatore come regolare e, quindi, dopo 5 s (tempo del test di controllo della tensione di rete), il carico attraverso l'autotrasformatore sarà connesso alla rete. Se lo stabilizzatore funziona, ad esempio, in combinazione con un gruppo di continuità o un altro dispositivo per il quale non sono critici possibili cicli di tensione on-off casuali dovuti a un'interruzione di corrente, è possibile bypassare l'attesa nel programma per la pressione del pulsante SB1 ( vedere i commenti nel codice sorgente del programma). La pressione del pulsante SB1 per 2 s durante il normale funzionamento del dispositivo porta a una disconnessione del carico e lo stabilizzatore entra in modalità standby, simile a quella che si verifica dopo un'interruzione di corrente nella rete. MK DD1 è alimentato da due sorgenti di una tensione stabilizzata di 5 V. In modalità standby, quando l'autotrasformatore T1 è disconnesso dalla rete (il triac VS1 è chiuso), la corrente consumata dal dispositivo di controllo è minima (20 ... 25 mA) e l'alimentazione è fornita da una sorgente priva di trasformatore, costituita dal condensatore di zavorra C1 e dal diodo zener VD3. Questa sorgente garantisce un funzionamento stabile del microcontrollore quando la tensione di rete cambia da 100 a 400 V. Quando il dispositivo passa dalla modalità standby alla modalità operativa, quando l'autotrasformatore T1 è collegato alla rete insieme al carico (optoisolatore U1, uno degli optoisolatori U2-U6, nonché uno dei LED HL4-HL8 e, eventualmente, HL1 o HL3, lampeggiante quando la tensione di rete si avvicina ai limiti del range consentito), il consumo di corrente sale a circa 100 mA. In questa modalità, la potenza dell'alimentatore senza trasformatore non è sufficiente per mantenere una tensione di alimentazione stabile (senza increspature evidenti) di 5 V. Per escludere l'influenza dell'instabilità della tensione di alimentazione MC sul risultato della misurazione della tensione di rete, il dispositivo prevede una seconda sorgente di tensione stabilizzata di 5 V, montata su uno stabilizzatore integrato DA1. Il circuito C6R5R6, quando il dispositivo è collegato alla rete, genera un ritardo prima dell'avvio dell'MK, necessario affinché la tensione sul condensatore C2 salga a un livello tale da garantire il normale funzionamento dell'MK. Lo stabilizzatore utilizza resistori fissi MLT, trimmer (R2, R4) SP5-2. Condensatore C1 - MBGCH con una tensione nominale di almeno 500 V. È possibile utilizzare un condensatore K73-17 con una tensione nominale di 630 V (si noti tuttavia che l'ampiezza consentita della tensione alternata di questo condensatore non supera 315 V). È auspicabile selezionare un diodo zener VD3 con una tensione di stabilizzazione di 0,05 ... 0,1 V maggiore della tensione all'uscita dello stabilizzatore DA1. I triac KU208G sono sostituibili con qualsiasi altro progettato per la corrente e la tensione richieste nello stato chiuso di almeno 400 V. L'autotrasformatore T1 è stato convertito da un trasformatore di rete TS-180-2 (da una vecchia TV in bianco e nero). In modalità autotrasformatore è in grado di alimentare un carico con una potenza fino a 1 kW [1]. Il circuito magnetico attorcigliato di questo trasformatore è costituito da due parti a forma di U, sulle quali sono posizionati telai con avvolgimenti. Gli avvolgimenti, i cui numeri sono indicati nello schema senza tratti, sono avvolti su un telaio, con tratti sull'altro. Se ci limitiamo alla potenza di uscita a lungo termine dello stabilizzatore 250 ... 300 W, gli avvolgimenti primari 1-2 e 1'-2', contenenti 450 spire di filo PEV-2 0,9, possono essere lasciati invariati. In questo caso, tutti gli avvolgimenti secondari del trasformatore vengono rimossi e quelli nuovi vengono avvolti al loro posto con filo PEV-20,9 mm. Gli avvolgimenti 5-6 e 5'-6' dovrebbero contenere 75, 7-8 e 7'-8' - 100, avvolgimento 9-10 - 35 giri. Se è necessaria più potenza, sia l'avvolgimento primario che tutti gli avvolgimenti secondari dovrebbero essere riavvolti con un filo di sezione trasversale opportunamente maggiore [1]. Tutte le parti del regolatore di tensione, ad eccezione del condensatore C1, del diodo zener VD3, dei triac VS1 - VS6 e dell'autotrasformatore T1, sono montate su un circuito stampato 60x110 mm realizzato in fibra di vetro a doppia faccia. Sulla scheda è installato un pannello a 18 slot per collegare MK. I Triac VS1-VS6 sono dotati di dissipatori di calore a forma di U con un'area di dissipazione di 25 cm2, piegati da un foglio di lega di alluminio di 2 mm di spessore. Insieme al diodo zener VD3, sono montati su una scheda separata in fibra di vetro 60x110 mm. Per ridurre il rumore di un autotrasformatore funzionante, si consiglia di incollare quattro tazze di gomma morbida con un diametro di 15 e uno spessore di 5 mm sulla base dell'alloggiamento dello stabilizzatore agli angoli. Una vista dell'installazione dello stabilizzatore è mostrata in fig. 4.
I codici firmware MK sono riportati nella tabella.
In fase di programmazione il byte di configurazione indica: tipo di generatore - HS, WDT e Power-up timer sono abilitati. L'istituzione dello stabilizzatore inizia con il controllo del corretto collegamento degli avvolgimenti dell'autotrasformatore. Per fare ciò si collega alla rete il suo primario 1-1' e si misura la tensione tra i morsetti 5-5' e 7-7'. Con una tensione di rete di 220 V, il primo dovrebbe essere 33, il secondo - 44 V. Se invece la tensione misurata è 0, è necessario scambiare le conclusioni degli avvolgimenti 5-6 o 7-8, a seconda nel qual caso la tensione è risultata uguale a 0. Quindi misurare la tensione tra i punti à e 5'. Se invece di 187 253 V si ottiene, si scambiano le conclusioni 5 e 5'. Infine si verifica la tensione tra i punti 1' e 7, che dovrebbe essere pari a 264 V. La tensione di 176 V indica che è necessario scambiare le conclusioni 7 e 7'. Per impostare i limiti di tensione ai quali l'MK esegue la corrispondente commutazione delle prese dell'autotrasformatore, avrai bisogno di una sorgente di tensione CA regolabile (LATR), un voltmetro CA con una ridistribuzione della misurazione di 300 V e un oscilloscopio. Regolare lo stabilizzatore nella seguente sequenza. Dopo aver spostato il motore del resistore trimmer R2 nella posizione inferiore (secondo lo schema), collegare lo stabilizzatore a LA-TR e impostare (secondo il voltmetro) alla sua uscita una tensione di 145 V. Quindi, spostando lentamente il resistor engine up (anche secondo lo schema) e osservando la forma sullo schermo dell'oscilloscopio tensione sul diodo zener VD1, portare l'ampiezza del segnale a un livello che è circa 0,1 V superiore alla sua tensione di stabilizzazione (l'inizio della comparsa di un area caratteristica sull'oscillogramma, vedi Fig. 3). Successivamente, imposta il motore del resistore di sintonia R4 nella posizione inferiore (secondo lo schema) (in questo caso, il LED rosso HL3 dovrebbe accendersi) e spostalo lentamente verso l'alto fino a quando il LED verde HL2 inizia a lampeggiare. Successivamente, una lampada a incandescenza con una potenza di 100 ... 200 W è collegata all'uscita dello stabilizzatore. Aumentando dolcemente la tensione all'uscita LATR a 290 V, i LED HL4-HL8 controllano i valori di tensione a cui l'autotrasformatore commuta, nonché il limite superiore della tensione di ingresso a cui l'MK spegne il carico. È inoltre auspicabile, se possibile, verificare le prestazioni dello stabilizzatore con un'alimentazione a lungo termine di una tensione lineare di 380 V al suo ingresso (da una rete trifase). I valori delle tensioni di commutazione della presa dell'autotrasformatore possono essere modificati regolando le costanti corrispondenti all'inizio del programma e ricompilando il testo risultante utilizzando il compilatore macro assembler MPASM [2]. È necessario apportare altre modifiche al testo sorgente relative all'algoritmo del programma con estrema cautela, comprendendo chiaramente il significato di tali modifiche. L'eventuale verificarsi di errori associati a tale regolazione può portare, ad esempio, all'accensione simultanea di una coppia di triac da VS2-VS6 (modalità cortocircuito) o alla commutazione del carico a una tensione di rete di 250 V a "+ 20%" toccare, ecc. Letteratura
Autore: S.Koryakov, Shakhty, regione di Rostov
Macchina per diradare i fiori nei giardini
02.05.2024 Microscopio infrarosso avanzato
02.05.2024 Trappola d'aria per insetti
01.05.2024
▪ Tecnologia di gestione delle colonie di microrobot ▪ Le auto elettriche aiutano a ridurre il rischio di asma ▪ Registratore DVD-RAM/-RW/-R multi-standard ▪ Cuffie wireless Vivo 2 per atleti ▪ Il cibo degli insetti creerà un'agricoltura senza sprechi
▪ sezione del sito Preamplificatori. Selezione dell'articolo ▪ articolo Cavaliere per un'ora. Espressione popolare ▪ Quali furono le ragioni del crollo dell'impero di Carlo Magno? Risposta dettagliata ▪ articolo Operatore di volo per il controllo dei gasdotti principali. Descrizione del lavoro ▪ articolo Schede a discesa. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica ▪ articolo Catturare un piccione con una rete dall'aria. Messa a fuoco segreta
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina