Perfezionamento dello stabilizzatore di tensione di rete LPS-2500RV. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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La tensione nella rete di alimentazione a 220 V non sempre rientra nei limiti normali e non sono rare le situazioni di emergenza che portano a notevoli deviazioni di tensione pericolose per varie apparecchiature elettriche e radio. In tali situazioni, gli stabilizzatori di tensione di rete possono aiutare. Uno di questi, le sue capacità, i suoi svantaggi e i suoi miglioramenti saranno discussi in questo articolo.

Resta rilevante il problema di proteggere e garantire l'operatività delle apparecchiature con alimentazione di rete in condizioni di deviazione significativa della tensione di rete dalla norma. A causa di incidenti nelle reti elettriche, non solo le apparecchiature “puramente elettroniche” si guastano. Anche gli apparecchi elettrici considerati più affidabili si rompono. Considerando il fatto che oggi ferri da stiro, lavatrici, frigoriferi e altri elettrodomestici sono dotati di componenti elettronici, non sorprende che quasi tutte le apparecchiature collegate alla rete elettrica siano diventate molto sensibili a cambiamenti significativi nella tensione di rete. A questo proposito sono comparsi sul mercato diversi dispositivi di protezione prodotti in serie. Inoltre, sono sviluppati e prodotti da radioamatori, come testimonia il gran numero di pubblicazioni su questo argomento nella rivista Radio. Questi dispositivi scollegano l'apparecchiatura dalla rete ogni volta che la tensione supera i limiti accettabili. Alcuni spengono l'apparecchiatura solo quando la tensione di rete aumenta, altri quando va oltre il "corridoio" consentito.

Ma tali dispositivi presentano un grave inconveniente. Non aiuteranno se la tensione di rete ha “lasciato” i limiti del corridoio consentito non per secondi o minuti, ma per ore intere. Ci sono spesso casi in cui la durata della risoluzione dei problemi di rete dura un giorno intero o più. Ma devono funzionare varie apparecchiature, e questo non è solo un frigorifero, ma anche apparecchiature per ufficio e computer. Quindi i dispositivi di protezione non aiuteranno qui disconnettendo l'apparecchiatura dalla rete. Non puoi fare a meno di uno stabilizzatore di tensione di rete.

I più convenienti e diffusi oggi sono gli stabilizzatori di tensione di rete di tipo relè. Sono realizzati su un autotrasformatore e diversi relè controllati dall'elettronica. I relè commutano le prese dagli avvolgimenti di un potente autotrasformatore, mantenendo la tensione di carico entro limiti normali. Gli stabilizzatori di rete basati su convertitori di tensione sono molto più costosi e meno comuni di quelli a relè.

L'autore ha acquistato uno stabilizzatore di tensione di tipo relè LPS-2500RV (Fig. 1) per alimentare le apparecchiature per ufficio.

Fig. 1

L'intera gamma di questi dispositivi è composta dagli stabilizzatori LPS-800RV (800 W), LPS-1500RV (1500 W), LPS-2000RV (2 kW), LPS-2500RV (2,5 kW), LPS-4000RV (4 kW), LPS -6000RV (6 kW). Sono dotati di commutatori della modalità operativa a seconda del range di tensione di rete. Il primo è 160...250 V, il secondo è 120...250 V. Per alimentare il frigorifero è appositamente prevista una modalità di ritardo per l'erogazione della tensione di uscita (da 3 a 5 minuti), che viene attivata con un interruttore speciale, che riduce la probabilità di danni al motore del compressore. Oltre agli interruttori indicati, sul pannello frontale si trovano due voltmetri a lancetta. Uno è per il controllo della tensione di ingresso, il secondo è per l'uscita (stabilizzata), il che è molto comodo durante il funzionamento. Per commutare le prese dell'autotrasformatore vengono utilizzati cinque relè identici installati su un circuito stampato (Fig. 2).

Le caratteristiche di questi stabilizzatori non finiscono qui. La potenza massima del carico ad essi collegabile dipende dalla sua tipologia ed è determinata dall'espressione Pmax = Psn/K, dove Psn è la potenza dello stabilizzatore di tensione; K - coefficiente determinato dal tipo di carico. Ad esempio, per un televisore e lampade a incandescenza K = 1, per un trapano elettrico K = 1,5, per un forno a microonde K = 2, per una lavatrice e un trapano a percussione K = 3. La situazione peggiore è con un frigorifero, aria condizionata condizionatore e congelatore. Per queste utenze K = 5. Inoltre la potenza massima deve essere ridotta a seconda del valore della tensione di rete. Con una tensione di rete di 140 V, coefficiente K = 2 e con 160 V - 1,5. All'aumentare della tensione anche la potenza massima dovrebbe ridursi, ma non di molto. A 240 V, coefficiente K = 1,1 e a 260 V - 1,2. Pertanto, tenendo conto di tutte le sfumature, è meglio acquistare immediatamente un modello stabilizzatore con una riserva di massima potenza. Inoltre, è ovvio che per i consumatori come un frigorifero è consigliabile disporre di uno stabilizzatore separato.

Da notare che è possibile sostituire l'autotrasformatore standard con uno più potente. In questo caso, è necessario utilizzare un autotrasformatore su un circuito magnetico toroidale, poiché potrebbe non esserci spazio sufficiente per uno stabilizzatore a forma di W nell'alloggiamento. Ma poi dovrai sostituire il relè con altri più potenti. Questo approccio ti consente di "acquistare" un potente stabilizzatore senza acquistare il suo modello potente a un prezzo più alto.

Tuttavia, gli stabilizzatori in esame presentano anche degli svantaggi. Innanzitutto, il corpo è realizzato con un materiale in lamiera troppo sottile. Una volta assemblato, sembra abbastanza rigido e resistente. Ma non appena si rimuove la copertura superiore a forma di U, l'illusione della resistenza strutturale svanisce immediatamente. Diventa chiaro il motivo per cui il coperchio è fissato al corpo con un gran numero di viti e viti autofilettanti. La presenza di un massiccio autotrasformatore nella parte inferiore del case può portare alla deformazione dell'intera parte inferiore del case. Pertanto, quando si rimuove il coperchio superiore, bisogna stare attenti, perché la parte inferiore del case “prende vita” così tanto che non è possibile spostare questa struttura con una mano.

Il secondo inconveniente si è rivelato più significativo, poiché non viene mascherato dopo l'assemblaggio della custodia. Quando lo stabilizzatore è acceso, appare una corrente di spunto maggiore (corrente di spunto). Ciò porta al fatto che la tensione di rete diminuisce bruscamente e gli apparecchi di illuminazione “lampeggiano”. Non è necessario spiegare che tali picchi di tensione influiscono negativamente sulle condizioni di altre apparecchiature. Inoltre, a causa del movimento degli elementi del circuito magnetico, si verifica uno shock sulla custodia metallica, accompagnato da un suono forte e sgradevole. Ovviamente, tali picchi di corrente devono essere eliminati. Una possibile opzione è quella di utilizzare un dispositivo che limiti la corrente di avviamento, il cosiddetto dispositivo di avviamento “soft”.

Uno schema di un tale dispositivo è mostrato in Fig. uno.

Quando è collegato alla rete, l'autotrasformatore dello stabilizzatore di tensione è collegato tramite il resistore limitatore di corrente R2. Allo stesso tempo, la tensione di rete viene fornita attraverso i condensatori di zavorra C1, C2 al raddrizzatore montato sul ponte a diodi VD1. Poiché l'avvolgimento del relè K2 e il condensatore C4 sono deviati dal resistore R4, inizia prima la carica del condensatore C3. Dopo averlo caricato, il relè K1 funzionerà, i suoi contatti K1.1 si apriranno e inizierà la carica del condensatore C4. Dopo la carica, il relè K2 funzionerà e i suoi contatti K2.1-K2.3 chiuderanno il resistore R2 e l'intera tensione di rete fluirà verso l'autotrasformatore dello stabilizzatore di tensione. Ciò garantisce una riduzione della corrente di avviamento, cioè un'attivazione graduale dello stabilizzatore di tensione.

Se la tensione di rete viene a mancare, il condensatore C3 si scaricherà rapidamente e i suoi contatti collegheranno il resistore R4 al condensatore C4, per cui si scaricherà rapidamente e i contatti del relè K2 si apriranno: l'autotrasformatore sarà collegato alla rete tramite il resistore R4. Questo design del circuito garantisce che il relè K2 ritorni rapidamente al suo stato originale, garantendo che il dispositivo sia pronto per una rapida riconnessione alla rete. Ciò è importante quando la tensione di rete viene a mancare per un breve periodo. Il resistore R4 limita la corrente di scarica del condensatore C4 e protegge i contatti del relè a bassa potenza K1 dalla combustione. Il diodo zener limita la tensione sui relè K1, K2 e sui condensatori C3, C4, eliminando il surriscaldamento del relè K1 con una tensione di rete aumentata, poiché il dispositivo è progettato per funzionare con una tensione di rete ridotta a 120 V. L'interruttore SA1 e il fusibile FU1 sono elementi standard dello stabilizzatore di tensione.

È stato utilizzato un resistore costante PEV-10 (R2), il resto era MLT, S2-23. Condensatori all'ossido - importati, C1, C2 - K73-17 o K78-2 per una tensione operativa di almeno 630 V. Per aumentare l'affidabilità del dispositivo, ciascuno dei condensatori C1 e C2 può essere sostituito con due condensatori da 1 μFxb100 V collegati in serie e in parallelo a ciascun condensatore collegare un resistore da 0,5 kOhm (MLT-1). Relè K15 - RES4.591.001 (versione RS2200) con una resistenza di avvolgimento di 18 Ohm e una tensione di funzionamento di 5 V. La scelta di questo tipo di relè è dovuta sia alla loro presenza che al breve tempo di rilascio dei suoi contatti (circa 2 ms ). Relè K28 - REK4.569.007 (KShch590TU) con una resistenza dell'avvolgimento di 13 Ohm e una tensione operativa di 28 V. Un gruppo di contatti del relè REK2,5 è progettato per una corrente massima di 15 A, quindi tutti e tre i gruppi sono collegati in parallelo. Il diodo zener è installato su un dissipatore di calore con una superficie di 20...2 cmXNUMX, realizzato in lega di alluminio.

Tutte le parti, ad eccezione del resistore R2, sono installate su un circuito stampato costituito da un foglio di fibra di vetro su un lato. Prima del montaggio si consiglia di verificare lo stato dei contatti del relè K2. Come ha dimostrato la pratica, è consigliabile farlo, poiché non solo i contatti dei relè usati, ma anche quelli nuovi, spesso hanno una maggiore resistenza di contatto. Un test sperimentale con una corrente di 1 A di tre contatti del relè REK28 ha mostrato che due di essi avevano una resistenza di transizione leggermente inferiore a 30 mOhm e il terzo - 160 mOhm. Dopo aver pulito le superfici di tutti i contatti, è scesa a 10...20 mOhm e quando sono stati collegati in parallelo, la resistenza totale è diventata inferiore a 5 mOhm. La pulizia dei contatti non presenta particolarità, a tale scopo è possibile utilizzare un panno sottile e morbido. È altrettanto importante fare attenzione a non piegare i contatti durante la pulizia. La loro deformazione può portare ad un aumento della resistenza di contatto. Se si utilizza solo un condensatore di zavorra C1 (ridurre della metà la capacità totale), il dispositivo funzionerà con una tensione di rete non più di 120 V, ma solo di 180 V o più. Il circuito stampato e la resistenza R2 sono fissati nella parte superiore della parete posteriore dell'alloggiamento dello stabilizzatore di tensione (Fig. 4).

È noto che il collegamento in parallelo dei gruppi di contatti relè non aumenta significativamente la loro capacità di carico. A causa della variazione della resistenza dei contatti chiusi (e cambia molto anche durante il funzionamento, anche se inizialmente era la stessa), la corrente viene distribuita in modo non uniforme tra i gruppi. Inoltre, 1 inoltre, i gruppi di contatti inevitabilmente non si chiudono e non si aprono contemporaneamente, il che porta a sovraccarichi a breve termine e ad una maggiore usura a causa delle scintille. Si consiglia di utilizzare un relè come K2 con una corrente consentita commutata da una coppia di contatti, non inferiore a quella consumata dallo stabilizzatore a pieno carico e tensione minima nella rete.

Autore: A.Zyzyuk, Lutsk, Ucraina

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