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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Mejora del regulador de potencia. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor Durante más de 15 años he estado usando el dispositivo descrito en el artículo de S. Lukashenko "Un regulador de potencia que no crea interferencias" ("Radio", 1987, No. 12, pp. 22, 23) para controlar la potencia de el calentador eléctrico del ahumadero. En general, un buen diseño, pero, por desgracia, no sin defectos. En primer lugar, una corriente pulsante fluye a través de la carga, lo que significa que solo se puede alimentar una carga activa desde el regulador. En segundo lugar, en algunas posiciones del interruptor SA1, por la carga circula un número impar de semiciclos de corriente de red, lo que afecta negativamente a la carga de carácter inductivo incluida en la red. En tercer lugar, se reveló la confiabilidad insuficiente del dispositivo: el chip K176J1E5 falló varias veces. Hay dos razones: el voltaje que excede la frecuencia del reloj en las entradas del elemento DD1.1 del voltaje de suministro (por la caída de voltaje en el diodo VD4), que no se recomienda, y un "abierto" en el circuito de entrada de el elemento DD1.4 (pin 8) al cambiar la alimentación: durante un tiempo del contacto móvil del interruptor SA1, esta conclusión "cuelga" en el aire, lo cual es inaceptable. Las desventajas también incluyen la falta de indicación de que el regulador está conectado a la red (tuvo problemas varias veces debido a un mal funcionamiento del cable de extensión de la red) y un consumo de corriente propio bastante grande: se disipa una potencia significativa en el VD5-VD8 puente de diodos y resistencia R1. Finalmente, la limitación de la potencia de carga a 2 kW no permite el uso del regulador en muchos casos que se dan en la práctica.
Para eliminar estas deficiencias, se rediseñó el esquema (Fig. 1). La fuente de alimentación del dispositivo mejorado se realiza sin transformador con un capacitor de balasto C1, la resistencia R3 limita los pulsos de corriente que ocurren cuando el dispositivo está conectado a la red a un nivel seguro para el puente de diodos VD2-VD5. El voltaje rectificado es estabilizado por un estabilizador paramétrico en un diodo zener VD6. Encender el LED HL1 en serie con él hizo posible introducir una indicación de encendido, mientras se "ahorra" la resistencia limitadora de corriente y algunos miliamperios de la corriente de salida de una fuente de alimentación de baja potencia. Condensadores C2 y C3: filtrado (C2 elimina el componente de baja frecuencia del voltaje rectificado, C3: alta frecuencia, así como el ruido de conmutación en los circuitos de alimentación que se producen durante el funcionamiento de los microcircuitos digitales). La reducción del consumo de corriente (en comparación con el prototipo) ha reducido la capacitancia del condensador de óxido C2. En las resistencias R1, R2 y el diodo zener VD1, se fabrica un generador de pulsos de reloj con una frecuencia de 50 Hz (a diferencia del prototipo, en el que su frecuencia es de 100 Hz). A través de este circuito, el condensador C1 también se descarga cuando el dispositivo se desconecta de la red, lo que aumenta la seguridad eléctrica del dispositivo. La amplitud de los pulsos de reloj es casi 2 V (caída de tensión en el LED HL1) menos que la tensión de alimentación. El disparador Schmitt en los elementos DD.1 y DD1.2 mejora la forma de los pulsos del reloj (Fig. 2, diagrama 1).
Un contador decimal binario con un decodificador DD2 es disparado por el borde de los pulsos del reloj, generando pulsos positivos en las salidas con una duración igual al período de la tensión de red, desplazada una respecto a la otra por la duración del período. El disparador RS en los elementos DD1.3 y DD1.4 se dispara por el frente de los pulsos de entrada. Cuando aparece un contador de alto nivel DD0 en la salida 2 (Fig. 2, diagrama 2), el flip-flop RS cambia y aparece el mismo nivel en su salida (diagrama 4). En este caso, el transistor VT1 se abre, el diodo emisor del optosimistor U1 se enciende y pasa a un estado conductor. Como resultado, los tiristores VS1 y VS2 conectados en antiparalelo se abren a su vez: el primero de ellos pasa medias ondas positivas de la corriente principal a la carga, el segundo, las negativas (diagrama 5). Los tiristores están abiertos hasta que aparece un nivel alto en la salida del contador DD2, al que está conectado el contacto móvil del interruptor SA1 (por ejemplo, en la salida 3 - diagrama 3). En el borde de este pulso, el flip-flop RS se apaga y la corriente a través de la carga se detiene. La introducción de la resistencia R6 permitió evitar el funcionamiento del elemento DD1.4 con una entrada "colgante". La conmutación de los tiristores se produce en momentos en que la amplitud de la tensión de red no supera los 10 V, mientras que la interferencia es mínima. Cuando el interruptor SA1 está en la posición "100 %", el gatillo RS no cambia, los tiristores están abiertos todo el tiempo y se libera toda la potencia en la carga. En cualquier posición del interruptor SA1, un número par de semiciclos de la corriente principal pasa a través de la carga, lo que excluye la aparición de su componente constante. Esto, junto con el uso de dos tiristores espalda con espalda, permitió aumentar la potencia de carga a 4 kW, que es suficiente para fines domésticos. El flujo de corriente alterna a través de la carga hizo posible incluir no solo cargas activas, sino también inductivas en el zócalo XS1. Por ejemplo, utilizando un transformador reductor, regule la potencia de una carga de bajo voltaje: una bobinadora eléctrica, un cuchillo de abeja para abrir panales, etc. (anteriormente, se tenía que usar un LATR voluminoso y pesado para este propósito), y al conectar un ventilador al dispositivo, regular la velocidad de su motor eléctrico (al alimentar voltaje, acelera, durante las pausas se ralentiza, como resultado, la velocidad de rotación disminuye). En la fabricación del dispositivo, se utilizó una placa de circuito impreso (Fig. 3 en el artículo mencionado), de la cual se desmontaron las partes R1, VD1-VD4, C1. Las piezas recién introducidas se colocan en un fragmento de una placa de prueba universal con dimensiones de 20x55 mm, que se instala verticalmente en el lugar de las piezas desmontadas. Los tiristores VS1, VS2 están montados en disipadores de calor con un área de superficie de enfriamiento de 150 cm2. Los diodos VD7 y VD8 están soldados directamente a sus terminales. El condensador C1 es un supresor de ruido de película, se puede sustituir por dos condensadores K73-17 conectados en serie con una capacidad de 0,47 micras y una tensión nominal de 630 V, las resistencias R1 y R3 son MLT-0,5, el resto son de cualquier tipo . La corriente de operación del optosimistor no debe exceder los 10 mA y el voltaje de conmutación permitido no debe ser inferior a 500 V (MOC3052, MOC3053, MOC3062, MOC3063, MOC3082, MOC3083 cumplen con estos requisitos). El dispositivo no requiere ajuste. El regulador de potencia mejorado ha estado en funcionamiento durante más de cinco años, mientras que él está satisfecho con su trabajo. Autor: K. Moroz
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