|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Stabilizowany regulator mocy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła Czasami zdarzają się sytuacje, w których konieczne jest ustabilizowanie mocy w obciążeniu, którego rezystancja zmienia się w czasie w szerokim zakresie. W takich przypadkach pomoże proponowany regulator mocy, który jednocześnie pełni funkcje stabilizatora. Większość regulatorów mocy opisanych w literaturze krótkofalarstwa działa albo z czysto aktywnym (żarówka, kuchenka elektryczna, piec elektryczny), albo z obciążeniem czynno-indukcyjnym (silniki elektryczne). Jednak obciążenie to jest albo stałe (piec elektryczny), albo zmienia się podczas stosunkowo krótkiego procesu przejściowego, a następnie dąży do stałej wartości (lampa żarowa, silnik elektryczny). W obu przypadkach moc takich obciążeń jest regulowana poprzez zmianę przepływającego prądu średniego. Ponieważ moc obciążenia Рн, przepływający przez nie prąd Iн i jego rezystancja Rн są powiązane zależnością Pн=Iн2·Rн. przy stałym oporze regulacja mocy jest osiągana w wyjątkowy sposób poprzez regulację prądu. Istnieją również takie rodzaje obciążeń, których rezystancja zależy od różnych czynników, a zatem zmian w czasie zgodnie z nieznanym z góry prawem. Przykładem takiego obciążenia jest elektrodowy kocioł wodny, w którym czynnikiem roboczym i elementem przewodzącym prąd elektryczny jest woda. Opór wody zależy od rodzaju i ilości zawartych w niej soli, temperatury, natężenia przepływu przez kocioł i innych czynników. Opór takiego obciążenia może zmieniać się dziesięciokrotnie. W tym przypadku sterowanie prądem przez obciążenie nie rozwiązuje problemu regulacji mocy, ponieważ jego rezystancja jest zmienna. Tutaj prąd płynący przez obciążenie zależy nie tylko od napięcia na nim, ale także od jego rezystancji. Uniemożliwia to sterowanie mocą w zwykły sposób (poprzez ustawienie określonej wartości prądu). Nawet obecna stabilizacja nie będzie wyjściem. Ponieważ przy napięciu na obciążeniu Un jego moc Pn = Un·In, aby ustabilizować moc w obciążeniu należy ustabilizować iloczyn Un·In, czyli zapewnić jego stałość. Kontrolowanym parametrem (zmienną niezależną) może być napięcie, gdyż od jego wartości zależy zarówno prąd, jak i moc obciążenia. Dlatego konieczna jest regulacja napięcia na obciążeniu, aby przy zmianie rezystancji zapewnić stałą średnią moc w obciążeniu. W takim przypadku, aby określić moc chwilową, konieczne jest pomnożenie chwilowych wartości napięcia i prądu w obciążeniu. Wynika to z klasycznej definicji mocy w elektrotechnice. Schemat blokowy urządzenia realizującego opisany powyżej algorytm sterowania pokazano na ryc. 1.
Wejściami mnożnika są sygnały elektryczne proporcjonalne do chwilowych wartości napięcia i prądu w obciążeniu. Z wyjścia mnożnika sygnał proporcjonalny do ich iloczynu (tj. mocy), po uśrednieniu w czasie, wchodzi na pierwsze wejście wzmacniacza różnicowego, którego drugie wejście jest zasilane napięciem odniesienia. We wzmacniaczu różnicowym porównywane są napięcia i wzmacniany jest sygnał różnicowy (sygnał błędu), który jest następnie podawany do komparatora. Drugie wejście komparatora odbiera impulsy piłokształtne, następujące po nich z podwójną częstotliwością sieci. Na wyjściu komparatora powstają prostokątne impulsy, których cykl pracy określa napięcie z wyjścia wzmacniacza różnicowego. Impulsy z wyjścia komparatora sterują przełącznikiem triaka, który z kolei steruje obciążeniem. Jeżeli moc w obciążeniu odbiega od wartości określonej napięciem Uset, sygnał błędu z wyjścia wzmacniacza różnicowego wpłynie na komparator tak, że zmiana wypełnienia impulsów doprowadzi do stabilizacji mocy. Rozważ działanie stabilizowanego regulatora mocy zgodnie z jego schematem obwodu (ryc. 2) i schematami czasowymi (ryc. 3).
Wejścia X i Y układu DA3 (całkowy mnożnik sygnału) odbierają sygnały odpowiednio proporcjonalne do chwilowych wartości napięcia na obciążeniu i płynącego przez nie prądu. Sygnał proporcjonalny do chwilowej wartości napięcia jest pobierany z rezystora trymera R4. Rezystor R1 - czujnik prądu obciążenia. Napięcie z tego rezystora jest doprowadzane do uzwojenia pierwotnego transformatora podwyższającego T2 (przekładnia transformacji wynosi około 40). Konieczność zastosowania transformatora wynika z dwóch czynników. Po pierwsze zwiększa napięcie podawane na wejście powielacza, a po drugie zapewnia izolację galwaniczną. Sygnały proporcjonalne do prądu i napięcia są zmienne, ale nie ma potrzeby ich prostowania, ponieważ układ K525PS2 (DA3) pozwala na podanie na wejścia X i Y napięcia przemiennego o amplitudzie do 10,5 V. Należy pamiętać, że sygnały napięciowe i prądowe podawane do powielacza muszą być zgodne w fazie, co uzyskuje się poprzez odpowiednie połączenie uzwojeń transformatora T2. Zintegrowany powielacz napięcia K525PS2 przeznaczony jest do realizacji szeregu typowych zależności funkcyjnych (mnożenie, dzielenie, podnoszenie do kwadratu, pierwiastkowanie). Aby wykonać te funkcje za pomocą sygnałów analogowych, wykorzystuje się wykładniczą zależność prądu kolektora tranzystora od jego napięcia baza-emiter. Błąd mnożenia - nie więcej niż 1%. Bardziej szczegółowe informacje na temat budowy i zastosowania mnożników całkowych można znaleźć w [1]. Gdy mnożnik całkowy jest włączony zgodnie z pokazanym na ryc. 2, napięcie Uz≈0,15UxUy działa na jego wyjście Z, gdzie Ux, Uy są napięciami przyłożonymi odpowiednio do wejść X i Y układu DA3. Impulsy sterujące triaka VS1 pochodzą z wyjścia komparatora napięcia DA4. Integralny komparator K554SAZ zastosowany w sterowniku mocy posiada wyjście z otwartym kolektorem przeznaczone na prąd obciążenia do 50 mA. Tranzystor wyjściowy jest otwarty (tj. na wyjściu, gdy obciążenie jest podłączone, napięcie jest niskie), jeśli napięcie na wejściu odwracającym (pin 4) układu DA4 jest większe niż na wejściu nieodwracającym (pin 3) . Przy przeciwnym stosunku napięć wyjście komparatora będzie miało wysoki poziom napięcia. Na komparatorze DA4 porównywane jest napięcie piłokształtne (ryc. 3, schemat 3) i napięcie pobierane z wyjścia wzmacniacza operacyjnego DA5 (schemat 4). Piłokształtny generator napięcia jest wykonany na tranzystorach VT1, VT2. Generuje impulsy o częstotliwości 100 Hz, zsynchronizowane z napięciem sieciowym. Napięcie z mostka prostowniczego VD2 (ryc. 3, schemat 1) jest dostarczane do podstawy tranzystora VT1. Przez większość czasu tranzystor jest otwarty, aw momentach, gdy napięcie wyprostowane zbliża się do zera, zamyka się. Na jego kolektorze powstają krótkie prostokątne impulsy (ryc. 3, schemat 2), które są podawane do podstawy tranzystora VT2. Podczas gdy napięcie podstawowe wynosi zero, na kolektorze tranzystora powstaje rosnące napięcie (kondensator C6 jest ładowany przez rezystor R13). W momencie pojawienia się dodatniego impulsu na bazie, tranzystor VT2 otwiera się, a napięcie na jego kolektorze spada prawie do zera (ryc. 3, schemat 3). Na wyjściu komparatora powstają prostokątne impulsy (ryc. 3, schemat 5). Obciążenie komparatora - rezystor R16 i transoptor LED U1. Kiedy prąd przepływa przez diodę LED transoptora, jego triak otwiera się, zapewniając otwarcie triaka VS1 - prąd zaczyna płynąć przez obciążenie podłączone do gniazd złącza XS1. Zmiana współczynnika wypełnienia impulsów na wyjściu komparatora prowadzi do zmiany napięcia, a co za tym idzie mocy w obciążeniu. Na podstawie schematów czasowych łatwo stwierdzić, że wzrost napięcia na wyjściu wzmacniacza operacyjnego DA5 prowadzi do spadku mocy obciążenia. Teraz - o celu i działaniu mikroukładu DA5, który pełni funkcje wzmacniacza różnicowego lub wzmacniacza sygnału błędu (patrz ryc. 1). Napięcie nastawcze Uzad jest usuwane z silnika rezystora zmiennego R18 i podawane na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego, którego wejście nieodwracające otrzymuje średnie napięcie wyjściowe mnożnika DA3. Uśrednianie sygnału wyjściowego mnożnika zapewnia układ całkujący R20C8. Op-amp DA5 wzmacnia sygnały podawane na jego wejścia, zapewniając równość wartości napięć na nich. Oznacza to, że spadek ustawionego napięcia Uset doprowadzi do spadku napięcia na wyjściu wzmacniacza operacyjnego. Oczywiście dolne położenie rezystora zmiennego silnika R18 zgodnie ze schematem będzie odpowiadać zerowej wartości mocy w obciążeniu. Kondensator C7 zapewnia stabilną pracę wzmacniacza operacyjnego w przypadku narażenia na zakłócenia. Zasilanie elementów regulatora mocy realizowane jest na dwóch zintegrowanych stabilizatorach napięcia DA1 i DA2. Zastosowanie dwóch różnych typów mikroukładów wynika z chęci obejścia się z transformatorem sieciowym z jednym uzwojeniem wtórnym (choć z odczepem od środka) i jednym mostkiem prostowniczym. Dioda VD1 eliminuje wpływ kondensatora filtrującego C1 na kształt napięcia wyprostowanego podawanego na wejście piłokształtnego generatora napięcia. Regulator mocy montowany jest na płytce drukowanej wykonanej z dwustronnej folii z włókna szklanego. Schemat PCB pokazano na ryc. 4.
W otwory kwadratowych podkładek włóż kawałki ocynowanego drutu i przylutuj je po obu stronach płytki. Mikroukłady DA1, DA2 są instalowane na małych radiatorach z duraluminium o powierzchni 20 ... 30 cm² każdy; triak VS1 jest zainstalowany na standardowej chłodnicy (odlew radiatora wykonany ze stopu aluminium) marki 0231. Rezystor R1 wykonany jest z drutu nichromowego o średnicy 3 mm. Zamiast komparatora DA4, oprócz tego wskazanego na schemacie, możesz również użyć K521CAZ, K521CA5, K521CA6 (ostatni mikroukład zawiera dwa komparatory w jednym pakiecie), jednak będziesz musiał dostosować rysunek płytki drukowanej. Wymienimy jednostkę organizacyjną KR140UD708 na K140UD7, K140UD8, K153UD2 i wszelkie podobne mikroukłady. Analogowy mnożnik napięcia K525PS2 można zastąpić K525PS3 z dowolnym indeksem literowym, ale także z korekcją PCB. Tranzystory VT1, VT2 - dowolny z serii KT315, KT342, KT503, KT630, KT3I02 lub KT3117A. Importowany transoptor MOC3052 można zastąpić krajowym AOU160A-AOU160V z korekcją PCB. Triak VS1 może być zastosowany z serii TS112, TS122, TS132, TS142 o dopuszczalnym napięciu impulsu w stanie zamkniętym co najmniej 400 V i prądzie w stanie otwartym odpowiadającym maksymalnemu prądowi obciążenia. Diodę KD106A (VD1) można zastąpić dowolną z serii KD105, KD221, KD226. Mostek prostowniczy (VD2) - dowolny z serii KTs402, KTs405, z korekcją PCB. Kondensatory tlenkowe C1 - C3, C8 mogą być K50-16, K50-35, K50-24, K50-29; C4, C5, C7 - KM-6, K10-17, K73-17; C6 - K73-17, K73-24, K76-P2 (ten kondensator powinien mieć mały TKE). Rezystory trymerowe R4, R5, R8-R10 - SP5-2, SPZ-19, SPZ-38, rezystor zmienny R18 - SP-0,4, SPZ-4M, SPZ-16, SPZ-30, reszta - MLT, S2- 23 . Transformator T1 - TPP232. Można go zastąpić dowolnym innym, w którym uzwojenie wtórne z odczepem od środka dostarcza napięcie 33...40 V i jest przystosowane do prądu co najmniej 150 mA. Transformator T2 może być dowolny inny o współczynniku transformacji 30...50. Wyłącznik zasilania SA1 - wyłącznik automatyczny A3161, AE2050 lub AP50. Ponadto pełni funkcję bezpiecznika. Ustanowienie regulatora mocy rozpoczyna się od sprawdzenia napięcia wyjściowego układu DA1 (+ 15 V) i ustawienia napięcia wyjściowego układu DA2 (-15 V) za pomocą rezystora R6. Następnie dostosowuje się mnożnik napięcia DA3. W tym celu wejścia X, Y, wyjście Z i wyjście 1 są odłączone od innych elementów. Silniki rezystorów strojenia R8-R10 są ustawione w pozycji środkowej. Na wejście X przykłada się napięcie +5 V, a na wejście Y napięcie +9 V. Rezystorem R5 ustawia się napięcie wyjściowe mnożnika O V. Następnie na wejście X przykłada się napięcie O V. , i +8 V do wejścia Y. B. Następnie do obu wejść mnożnika przykłada się +5 V i mierzy się napięcie wyjściowe. Następnie na jednym z wejść zmienia się polaryzację sygnału wejściowego (tj. przykłada się -5 V) i ponownie mierzy się napięcie wyjściowe. Za pomocą rezystora R10 zapewnia się, że dwie ostatnie wartości napięcia wyjściowego są równe wartości bezwzględnej (muszą być przeciwne w znaku). W razie potrzeby powtórz regulację. Następnie wejścia i wyjścia mnożnika napięcia są podłączone do elementów regulatora. Silniki dostrojonych rezystorów R4 i R5 są ustawione w pozycji środkowej, a rezystor zmienny R18 jest ustawiony w pozycji dolnej zgodnie ze schematem. Obciążenie jest podłączone do złącza XS1 i zasilanie jest dostarczane do regulatora mocy. Płynnie obracając oś rezystora zmiennego R18, jesteśmy przekonani o wzroście napięcia na obciążeniu. Jeżeli napięcie na obciążeniu jest maksymalne w dowolnej pozycji suwaka rezystora zmiennego R18, przyczyną tego może być nieprawidłowe fazowanie uzwojeń transformatora T2, prowadzące do podania napięć przeciwfazowych na wejścia X i Y mikroukład DA3 i ujemne napięcie na jego wyjściu Z. W takim przypadku wnioski należy zamienić dowolnymi uzwojeniami transformatora T2. Rezystory trymera R4 i R5 zapewniają, że maksymalne (amplitudy) wartości napięcia na wejściach mnożnika nie przekroczą 10 V. Jest to wygodnie kontrolowane za pomocą oscyloskopu. W skrajnych przypadkach można użyć woltomierza AC. Przy napięciu sinusoidalnym na obciążeniu (ma to miejsce, gdy triak VS1 otwiera się na początku każdego półokresu, a napięcie na obciążeniu jest praktycznie równe napięciu sieciowemu), napięcie skuteczne na wejściach mnożnika powinno nie przekraczać 7 V. Regulacja mocy powinna odbywać się płynnie na całej osi interwału obrotu rezystora zmiennego R18. Jeżeli w górnej pozycji rezystora zmiennego R18 silnik zgodnie ze schematem z maksymalnym podłączonym obciążeniem napięcie na nim nie osiąga wartości sieciowej, należy zmniejszyć rezystancję rezystora R17 do nie więcej niż 2,2 kOhm lub zmniejszyć współczynniki przenoszenia prądu i napięcia, przesuwając silniki rezystorów dostrajających w dół obwodu R4 i R5. Aby przetestować funkcję stabilizacji mocy, konieczne jest posiadanie obciążenia o zmiennej rezystancji (wygodnie jest użyć dwusekcyjnego grzejnika domowego) oraz laboratoryjnego autotransformatora o odpowiedniej mocy. Obciążenie musi koniecznie być aktywne (tj. Nie może zawierać elementu indukcyjnego ani pojemnościowego). Regulator mocy podłączony jest do sieci poprzez autotransformator, a do wyjścia regulatora podłączona jest jedna sekcja podgrzewacza domowego. Za pomocą autotransformatora ustawia się napięcie 220 V. Podłączając woltomierz AC mierzący wartości skuteczne (woltomierz kwadratowy) równolegle z obciążeniem, uzyskuje się napięcie 18 ... Powinien zmniejszyć się 150 raza [200]. Przy innym prawie zmiany rezystancji obciążenia w każdym przypadku równość Un² / Rn = const zostanie spełniona. Jeżeli rezystancja obciążenia wzrośnie na tyle, że napięcie musi przekroczyć swoją maksymalną wartość, aby utrzymać ustawioną moc, regulator wyjdzie z trybu stabilizacji mocy. Regulator mocy ma właściwości stabilizujące nie tylko w warunkach zmian rezystancji obciążenia, ale również w stosunku do wahań napięcia sieciowego. Można to zweryfikować zmieniając napięcie zasilania regulatora za pomocą autotransformatora w zakresie od 190 do 240 V (oczywiście z podłączonym obciążeniem). Napięcie na obciążeniu przy takiej zmianie zasilania powinno być stabilne. Zmieni się tylko kąt otwarcia triaka VS1, co można zweryfikować za pomocą oscyloskopu. Sygnał można pobrać albo z obciążenia, albo z wyjścia komparatora DA4. Jeżeli radioamator nie ma do dyspozycji woltomierza mierzącego wartość skuteczną (na przykład urządzenie układu elektromagnetycznego), wówczas do pomiaru mocy stosuje się indukcyjny licznik energii elektrycznej: liczba obrotów tarczy miernika musi być stała gdy zmienia się rezystancja obciążenia, a pozycja suwaka rezystora zmiennego R18 pozostaje niezmieniona. Niemożliwe jest użycie do tych celów woltomierza o średniej wartości napięcia wyprostowanego. W celu zwiększenia niezawodności zalecamy podłączenie szeregowo rezystora o rezystancji około 150 omów z optotriakiem. literatura
Autor: A. Evseev, Tula
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Tesla wypuści amfibijny samochód elektryczny ▪ Pociągi wodorowe Coradia iLint ▪ Małe satelity do śledzenia globalnych burz
▪ sekcja serwisu Prace elektryczne. Wybór artykułu ▪ artykuł Dr Jekyll i pan Hyde. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Dlaczego Porsche 901 musiało zostać przemianowane na 911? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Ubezpieczenia sposobem na zrekompensowanie szkód ▪ artykuł Antena na pasma od 10 do 160 metrów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Pionowo pływające dopasowanie. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony