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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitore di tensione per elettrodomestici. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter La vita di una persona moderna è strettamente connessa alla rete elettrica CA. Molte persone non possono fare a meno di televisori, telefoni, computer e vari elettrodomestici, quindi è utile avere in casa una fonte di energia elettrica di riserva, soprattutto nelle zone rurali, ad esempio un motore a combustione interna con un generatore elettrico - un unità benzina-elettrica. Ma una fornitura di energia costante richiede il suo funzionamento continuo, che porterà ad un elevato consumo di benzina. Allo stesso tempo, molti apparecchi elettrici moderni (lampade a risparmio energetico, televisori, computer) consumano poca energia (non più di 100 W), quindi alimentare una casa o un appartamento da un generatore elettrico costantemente in funzione è troppo costoso. Per alimentare gli elettrodomestici è più consigliabile utilizzare un convertitore DC-AC da 220 V alimentato da una batteria ad alta capacità. Tali dispositivi sono generalmente costosi e, oltre ai vantaggi, presentano alcuni svantaggi. I convertitori più utilizzati funzionano secondo il principio della conversione ad alta frequenza con una frequenza di commutazione di diverse decine di kilohertz. Il loro svantaggio è la forte interferenza con la ricezione radiofonica e televisiva, sono sensibili ai sovraccarichi a breve termine che si verificano, ad esempio, quando si accende un frigorifero o una potente lampada a incandescenza. Inoltre, l'industria produce convertitori di tensione a bassa frequenza che funzionano ad una frequenza di 50 Hz. Ma tali convertitori sono rari, costosi e pieni di automazione, il che li rende difficili da riparare. Pertanto, i radioamatori progettano in modo indipendente convertitori a bassa frequenza secondo le descrizioni pubblicate, ad esempio, in [1-3]. Ma non forniscono lo spegnimento automatico quando la batteria è gravemente scarica. Inoltre, hanno una bassa efficienza a bassi carichi. Per questo motivo la maggior parte dei convertitori pubblicati sono progettati per basse potenze (fino a 150 W). Se utilizzi un trasformatore più potente, anche senza carico il convertitore scaricherà rapidamente la batteria. Per aumentare l'efficienza, il convertitore proposto contiene due trasformatori step-up di diversa potenza. Quando la potenza consumata dal carico è inferiore ad un certo limite viene utilizzato un trasformatore di potenza più piccolo, altrimenti ne viene utilizzato uno più potente.
Il circuito del convertitore proposto è mostrato in figura. Il dispositivo contiene due unità di controllo della tensione di alimentazione sui transistor VT7 e VT8, uno stabilizzatore di tensione sul chip DA1, un generatore di due sequenze di impulsi con pause tra loro sul chip DA2, uno stadio di uscita push-pull sui transistor VT1-VT4 con un potente trasformatore T2, uno stadio di uscita push-pull sui transistor VT5 e VT6 con trasformatore T1 dieci volte meno potente, un'unità di misurazione della corrente di carico sul trasformatore di corrente T3, diodo VD3 e transistor VT9. Per spegnere automaticamente il convertitore quando la batteria di alimentazione è completamente scarica, viene utilizzata un'unità sul transistor VT7. Se la sua tensione è superiore a 10,5 V, il transistor VT7 è aperto, il relè K1 viene attivato e, attraverso i suoi contatti K1.1, la tensione di alimentazione viene fornita allo stabilizzatore di tensione sul chip DA1 e quindi al generatore di impulsi sul chip DA2 . Quando la tensione della batteria scende al di sotto di 10,5 V, il transistor VT7 si chiude, i contatti K1.1 si aprono e interrompono l'alimentazione al generatore di impulsi, a seguito della quale tutti i transistor di commutazione VT1-VT6 vengono chiusi e il convertitore viene spento. La tensione di spegnimento è regolata dal resistore di regolazione R8. La caratteristica del nodo sul transistor VT7 ha una leggera isteresi (dovuta al fatto che la tensione di accensione del relè elettromagnetico è maggiore della tensione di spegnimento), sufficiente per l'uso pratico. L'unità di controllo della tensione di alimentazione è assemblata su un transistor VT8 secondo un circuito simile, ma la sua soglia di risposta è di 13 V. Fornisce la stabilizzazione della tensione di uscita a due stadi. Se la tensione di alimentazione è inferiore a 13 V, il transistor VT8 è chiuso, l'avvolgimento del relè K2 è diseccitato, il carico riceve tensione dall'intero avvolgimento secondario di uno dei trasformatori di uscita T1 o T2 attraverso i contatti del relè K2.1 o K2.2. 8. Altrimenti, il transistor VT2 si apre, il relè K1 viene attivato e il carico è collegato all'uscita dell'avvolgimento secondario del trasformatore T2 o T7,7. La tensione di uscita del convertitore varia al massimo del 11% quando la tensione di alimentazione varia entro 15...10,5 V. Ciò gli consente di funzionare da una delle due fonti di alimentazione: una batteria da 12...14 V o l'accensione del veicolo. rete di bordo XNUMX V. Il dispositivo non utilizza una protezione priva di inerzia contro la corrente di carico eccessiva sull'ingresso FC del chip DA2. Viene utilizzato un fusibile convenzionale FU1 e i transistor di commutazione VT1 -VT6 vengono selezionati con un margine di corrente massima consentita. In modalità inattiva o con una bassa corrente consumata dal carico, la tensione sul motore del resistore R10 non è sufficiente per aprire il transistor VT9, l'avvolgimento del relè K3 è diseccitato. Attraverso i contatti relè K3.1 e KZ.2, gli impulsi dalle uscite del microcircuito DA2 vengono forniti alle porte dei transistor VT5 e VT6. Il carico è collegato tramite i contatti del relè K3.3 all'avvolgimento secondario del trasformatore T1. In questo caso, la corrente consumata dal convertitore senza carico è di un ordine di grandezza inferiore rispetto a quando si utilizza il trasformatore T2. Se la corrente di carico supera un certo limite, regolato dal resistore di regolazione R10, il transistor VT9 si apre e fornisce tensione alla bobina del relè K3. Attraverso i contatti relè K3.1 e KZ.2, gli impulsi dalle uscite del microcircuito DA2 vengono forniti alle porte dei transistor VT1-VT4. I contatti relè K3.3 collegano il carico all'avvolgimento secondario del potente trasformatore T2. La tensione di uscita del convertitore ha la forma di impulsi multipolari separati da pause con un'ampiezza di circa 250 V. Il suo valore efficace è di circa 190 V. Questi parametri rientrano nei limiti consentiti della tensione di alimentazione non solo per i dispositivi con commutazione alimentatori, ma anche per i frigoriferi domestici. Tutte le parti del convertitore sono alloggiate in un alloggiamento in lamiera di alluminio. I transistor VT1-VT6 sono fissati all'alloggiamento mediante guarnizioni isolanti e pasta termoconduttrice. Un flusso d'aria proveniente da una ventola con un motore elettrico M1 con una potenza di 3 W viene costantemente soffiato attraverso l'alloggiamento per raffreddare le parti. I trasformatori T1 e T2 devono avere un rapporto di trasformazione di 20 e il trasformatore di corrente TZ - 100, mentre il suo avvolgimento primario con una potenza massima del convertitore di 1 kW deve essere progettato per una corrente di 5 A. Il trasformatore T1 è costituito da un trasformatore TS-180 dall'alimentazione di un televisore a tubo. Tutti i suoi avvolgimenti secondari sono stati rimossi. L'avvolgimento primario viene lasciato e utilizzato come sezione principale dell'avvolgimento secondario (nello schema dall'estremità alla presa). Ad essa è stata aggiunta un'ulteriore sezione di 90 giri di filo PEV-2 con un diametro di 0,5 mm (dall'inizio all'uscita). Il nuovo avvolgimento primario contiene due sezioni di 40 spire di filo PEV-2 con un diametro di 1,2 mm, avvolte in due fili. Il trasformatore T2 è avvolto sullo statore di un motore elettrico asincrono trifase con una potenza di 7,5 kW. L'avvolgimento primario (I) contiene due sezioni di 15 spire ed è avvolto con filo di alluminio APV-10 in due fili per garantire la simmetria. L'avvolgimento secondario (II) è avvolto con un filo di alluminio di montaggio con una sezione trasversale di 2,5 mm2. Contiene 345 turni con un tocco a partire dal 45° turno. Il trasformatore T3 è costituito dal trasformatore di uscita di un televisore a tubo ultrasonico. Il suo avvolgimento anodico viene lasciato e utilizzato come avvolgimento secondario, mentre l'altro viene rimosso. Invece, viene avvolto l'avvolgimento primario: 24 giri di filo PEV-2 con un diametro di 1,2 mm. Durante la messa a punto del convertitore potrebbe essere necessario modificare entro piccoli limiti il rapporto di trasformazione dei trasformatori T1 e T2. Per fare ciò, avvolgere un avvolgimento aggiuntivo di più giri e, tenendo conto della fase, collegarlo in serie con l'avvolgimento secondario del trasformatore. Se gli avvolgimenti vengono accesi in fase il rapporto di trasformazione aumenterà, altrimenti diminuirà. Tutti i relè devono avere una tensione operativa non superiore a 10 V. Il relè K1 è a bassa corrente, può anche essere un interruttore reed: la corrente commutata dai contatti non supera 0,1 A con una tensione non superiore a 15 V. I contatti dei relè K2 e KZ devono essere progettati per la commutazione di tensione alternata 220 V e corrente 5 A. La copia dell'autore utilizza relè K1 - RES-59 (versione HP4.500.020), K2 - V23079-D1003-B301, K3 - HJQ- 18F 12VDC-3Z. Tutti i resistori di sintonia SPZ-1 b. Prima di installarli, è necessario verificare la funzionalità del sistema di contatti mobili. Prima di accendere l'alimentazione per la prima volta, il cursore del resistore di trimmer R1 è impostato su una posizione estrema, il cursore R8 è impostato sulla posizione superiore secondo lo schema e i cursori degli altri resistori di trimmer sono impostati in basso . Invece della batteria, collegare una fonte di alimentazione da laboratorio con una tensione di uscita regolabile di 10...13 V e una corrente di uscita di almeno 10 A. Utilizzando il resistore trimmer R1, una tensione di 1...8 V viene impostata su l'uscita del microcircuito DA9.Il collegamento di questo resistore mostrato nello schema, secondo Secondo l'opinione dell'autore, riduce il rischio di un'eccessiva tensione di alimentazione al microcircuito DA2 quando si rompono i terminali dei contatti fissi del resistore R1. Successivamente, selezionando il resistore R2, la frequenza della tensione alternata all'uscita del convertitore viene impostata su 50 Hz. Successivamente, la tensione di alimentazione viene ridotta a 10,5 V e il cursore del resistore di regolazione R8 viene spostato dall'alto verso il basso secondo il circuito fino allo spegnimento del relè K1. Quindi la tensione di alimentazione viene aumentata a 13 V e il cursore del resistore variabile R9 viene spostato dal basso verso l'alto in base al circuito fino all'attivazione del relè K2. Infine, collegare l'avvolgimento primario del trasformatore di corrente T3 a una sorgente di corrente alternata da 0,5...0,6 A e spostare il resistore variabile R10 finché non funziona il relè K3. Letteratura
Autore: A. Sergeev
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