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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Regulador triac con protección de sobrecarga. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor Mejorando uno de los controladores triac publicados anteriormente, el autor mejoró sus características, lo complementó con una unidad de protección contra sobrecarga y confirmó sus soluciones técnicas con cálculos. Al establecer un controlador triac, ensamblado de acuerdo a la descripción en [1], se encontró que no era posible ingresarlo en el modo de máxima potencia en la carga. El "culpable" resultó ser un generador basado en un transistor de unión simple KT117A, que produce no uno, sino varios pulsos en cada medio ciclo de la tensión de red. Como resultado, el capacitor en el circuito de suministro de energía del amplificador de pulso no tuvo tiempo de cargarse al comienzo del siguiente medio ciclo y la energía del pulso no fue suficiente para abrir el triac. El esquema del regulador mejorado se muestra en la figura. No solo elimina la desventaja descrita anteriormente, sino que también proporciona un dispositivo de protección contra el exceso del valor de corriente permisible en el circuito de carga.
A diferencia del prototipo, el generador de impulsos aquí se fabrica con un par complementario de transistores (VT1 KT361G, VT2 KT315G). En el momento en que la tensión en el emisor del transistor VT3, que aumenta a medida que se carga el condensador C1, supera la tensión en su base, el generador produce un único impulso. Ambos transistores se abren como una avalancha, el capacitor C3 se descarga principalmente a través de la sección base-emisor del transistor VT3. Este transistor se abre y el condensador C5 se descarga a través del devanado I del transformador de pulso T2. El pulso del devanado II del transformador de pulso abre el triac VS2. Los transistores VT1 y VT2 permanecen abiertos hasta que el voltaje de la red pasa por cero, más precisamente, hasta que el voltaje en el bus de suministro cae a 4 ... 6 V. Una vez que se cierran, el generador está listo para emitir otro pulso. El momento de emisión del pulso está determinado por la duración de la carga del condensador C3 al voltaje de apertura de los transistores y depende de la resistencia total de la resistencia constante R7 y la variable R6. Debido al hecho de que el generador genera solo un pulso en cada medio ciclo, el capacitor descargado C5 siempre tiene la capacidad de cargarse a través del diodo VD8 durante casi un medio ciclo completo, con la excepción de un breve intervalo cuando el valor instantáneo de la tensión de red es cercana a cero. Con una corriente de carga media izar.sr de aproximadamente 9 mA (depende de la resistencia de las resistencias R1 y R2), el condensador C5 tendrá tiempo de cargarse hasta 10 V en medio ciclo (22 ms) (limitado por el zener diodos VD2 y VD3), si su capacidad no es mayor que
¿Cuál es la capacitancia mínima de este capacitor? Para que el triac VS2 (TC132-50-6, [2]) se abra, la tensión en su electrodo de control Uy debe superar los 4 V durante al menos t on - 12 μs. La corriente del electrodo de control iy a este voltaje es de 200 mA. La resistencia del circuito del electrodo de control Ry se puede estimar utilizando la ley de Ohm:
Teniendo en cuenta la relación de transformación k del transformador T2, los valores de tensión y resistencia reducidos a su devanado primario son:
De la ecuación
donde U0 \u22d 5 V es el voltaje inicial en el capacitor CXNUMX, encontramos
Seleccionamos la capacitancia del capacitor C5 igual a 1 μF. El dispositivo de protección contra sobrecarga está hecho en el trinistor VS1 KU101G. Bajo la acción de la señal del sensor de sobrecarga - transformador de corriente T1 - se abre el trinistor, lo que provoca una disminución de la tensión en la salida del puente de diodos VD1 a aproximadamente 4 V. Esto es inferior a la tensión de estabilización del KS168A (VD7 ) diodo Zener. Por lo tanto, el generador de pulsos en los transistores VT1 y VT2 deja de funcionar, el triac VS2 ya no se abre. La activación de la protección se indica mediante el brillo del LED HL1. Gracias al condensador C1 y al diodo VD6, la corriente a través del trinistor VS1 no se detiene en los momentos en que la tensión de red pasa por cero y el trinistor permanece abierto. Para que el regulador con la protección activada vuelva al estado de funcionamiento, es necesario desconectarlo de la red durante unos segundos (tiempo suficiente para la descarga del condensador C1). El voltaje en el devanado secundario del transformador T1 es proporcional a la corriente que fluye en el devanado primario conectado en serie al circuito de carga. El electrodo de control del trinistor VS1 recibe parte de la tensión del devanado secundario, rectificada por los diodos VD4 y VD5. Usando la resistencia trimmer R4, se ajusta el umbral de protección. El condensador C2 evita que se active por ruido de impulso. El transformador de corriente como sensor de sobrecarga es conveniente porque incluso a una corriente que supera significativamente el umbral de protección establecido (por ejemplo, cuando la carga está en cortocircuito), el voltaje en su devanado secundario permanece seguro para otros elementos del dispositivo. Esto se debe a una fuerte disminución en la relación de transformación debido a la saturación del circuito magnético. Utilizado en el regulador: el transformador de corriente T1 está hecho de un transformador T-Sh-ZM de un altavoz de suscriptor. Similar se puede encontrar en algunos teléfonos. La sección transversal de su núcleo magnético en forma de W es SM = 64 10-6 m2, la longitud promedio de la línea magnética es lM = 72 10-3 m La permeabilidad magnética relativa determinada experimentalmente μ=0,7 103 a una inducción de no más de 1 T La saturación se produce con una inducción de 1,6 ... 1,8 T. Damos el cálculo del transformador de corriente: 1. La intensidad de campo requerida para obtener la inducción B \u1d XNUMX T,
2. Giros de amperios requeridos para esto
3. La amplitud de la corriente de carga a la máxima potencia P=2500 W y el valor efectivo de la tensión U=220 V es igual a
4. El número de vueltas del devanado primario (actual)
Aceptamos w1=5. 5. Inductancia del devanado primario
6. Reactancia inductiva del devanado primario a frecuencia de red f=50 Hz
7. Caída de tensión en la reactancia inductiva del devanado primario
8. Para una apertura confiable del trinistor KU101, es necesario aplicar un voltaje de al menos 15 V a su electrodo de control [2]. Esta es exactamente la amplitud de voltaje en el devanado secundario U2. El número de sus vueltas
Dado que el dispositivo utiliza un rectificador de onda completa (diodos VD3, VD4), el devanado secundario del transformador en realidad debería tener el doble de vueltas: 1500 con un toque desde el medio. La corriente que fluye a través de este devanado es muy pequeña, por lo que el diámetro del cable se elige solo en función de su resistencia mecánica y la posibilidad de colocar el número requerido de vueltas en la ventana del circuito magnético. El devanado primario se enrolla en una capa sobre un cable secundario bien aislado con una sección transversal de al menos 4 ... 5 mm2. Un cable de esta sección es muy incómodo de enrollar, por lo que es mejor usar un paquete de una gran cantidad de cables delgados con una sección transversal total igual a la requerida. Los cables del paquete están conectados en paralelo. Establecer el regulador se reduce a configurar la corriente de disparo de protección con una resistencia de corte R4 y seleccionar el valor de la resistencia R7, de la cual depende el límite superior del intervalo de control de potencia (generalmente 94 ... 97%). El valor de R7 se elige de forma que en el modo de máxima potencia no se produzcan "saltos" de semiciclos por la no apertura del triac VS2. Para suprimir las interferencias de radio generadas por el controlador, utilice el filtro recomendado en [1]. Literatura
Autor: B. Lavrov, San Petersburgo
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