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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Estabilizador de tensión de red con control por microcontrolador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protectores contra sobretensiones Desafortunadamente, una desviación a largo plazo del voltaje de la red en más del 10% del valor nominal de 220 V en muchas regiones de nuestro país se ha convertido en algo común. Con un voltaje aumentado (hasta 240 ... 250 V) en la red, la vida útil de los dispositivos de iluminación se reduce significativamente, aumenta el calentamiento de las fuentes de alimentación del transformador y los motores en los compresores de refrigeración. Reducir el voltaje de la red por debajo de 160 ... 170 V provoca un aumento significativo en la carga de los transistores clave en las fuentes de alimentación conmutadas (esto puede provocar su sobrecalentamiento y la posterior falla térmica), así como el bloqueo de los motores en los compresores de refrigeración, que también conduce a su sobrecalentamiento y salida fuera de servicio. Se producen fluctuaciones de voltaje aún mayores para los consumidores monofásicos alimentados por una red trifásica en caso de rotura del cable neutro en el área desde el punto de conexión del consumidor a la red de cuatro hilos hasta la subestación transformadora. En este caso, debido al desequilibrio de fase, el voltaje en el tomacorriente puede variar desde varias decenas de voltios hasta 380 V lineales, lo que inevitablemente provocará daños en casi todos los electrodomésticos complejos conectados al tomacorriente. El estabilizador propuesto ayudará a evitar los problemas asociados con las fluctuaciones extremas de voltaje en la red. Para estabilizar la tensión de red en condiciones domésticas, se utilizan principalmente estabilizadores de ferrorresonancia. Sus desventajas incluyen la distorsión de la forma sinusoidal del voltaje de salida (por ejemplo, está prohibido conectar un refrigerador a dicho estabilizador), la potencia limitada de los estabilizadores domésticos (300 ... 400 W) con indicadores de peso y tamaño significativos, la incapacidad de trabajar sin carga, una falla de rango de estabilización estrecho a alto voltaje en la red. El estabilizador de voltaje de compensación está libre de estas deficiencias, cuyo diagrama de bloques se muestra en la fig. una.
Funciona según el principio de corrección de voltaje paso a paso, que se lleva a cabo al cambiar los grifos del devanado del autotransformador T1 usando los interruptores triac Q2-Q6 bajo el control de un microcontrolador (MK) que monitorea el nivel de voltaje en la red. El método utilizado en el estabilizador para estimar la amplitud de la tensión de red es extremadamente simple de implementar y proporciona una precisión de medición bastante suficiente para esta aplicación. Sin embargo, impone una serie de restricciones sobre el posible uso del dispositivo. En primer lugar, la frecuencia de la tensión de red debe permanecer constante (50 Hz). Esta condición puede violarse, por ejemplo, si la energía se suministra desde un generador diesel autónomo. Además, la precisión de la medición disminuye con el aumento de la distorsión no lineal de la forma de onda de la tensión de red, que se produce durante el funcionamiento de consumidores potentes muy próximos entre sí con una naturaleza inductiva pronunciada de la carga. El diagrama esquemático del dispositivo se muestra en la fig. 2.
Según el programa grabado en la memoria, MK DD1 mide la tensión de red en cada periodo (20 ms). Desde el divisor R1R2, las semiondas negativas de la tensión de red, que pasan por el diodo zener VD1, forman pulsos con una amplitud determinada por la tensión de estabilización del diodo zener, en este caso 10 V. Desde el divisor R3R4, lo que reduce la amplitud de la señal recibida al nivel TTL (Fig. 3), estos pulsos llegan a la línea 0 del puerto A, configurado para entrada.
Utilizando la resistencia de ajuste R4, el nivel de señal inferior en la entrada MK se establece en 0,2. ..0,3 V por debajo del nivel de registro. 0. A temperatura ambiente y un voltaje de suministro estabilizado, el nivel de voltaje de la transición de la entrada digital del microcircuito CMOS del estado del registro. 1 al estado del registro. 0 (y viceversa de 0 a 1 con algo de histéresis, que en este caso puede despreciarse debido a su valor constante) permanece casi constante. Como puede verse en la fig. 3, cuando la tensión de red cambia de 145 a 275 V, la duración de los pulsos correspondientes al registro. 0, varía de aproximadamente 0,5 a 6 ms. Al medir la duración de estos pulsos, el programa MC calcula el nivel de voltaje de la red en el período actual. (R4.1 es la resistencia de parte de la resistencia R4 desde la parte inferior, según el diagrama, salida al motor). Después de encender el estabilizador, la tensión de red se controla durante 5 s. Si está en el rango de 145 ... 275 V, el LED verde HL2 "Normal" parpadea, de lo contrario se enciende el LED HL3 "Low" o HL1 "High" (dependiendo del valor de la tensión de red). En este estado, el estabilizador está hasta que el voltaje en la red ingresa a los límites especificados. Si después de 5 s la tensión de red se mantiene dentro de los límites aceptables, el MK emite un comando para abrir el simistor VS1, a través del cual se conecta el autotransformador T1 a la red. Después de eso, el MK realiza mediciones de control de la tensión de red durante otros 0,5 s y luego, según el resultado de la medición, abre uno de los triacs VS2-VS6, conectando así la carga a una de las cinco tomas del autotransformador. El aislamiento galvánico de triacs con MK se realiza mediante optoacopladores de tiristores U1-U6. En el proceso de regulación, el pulso de apertura se elimina del triac encendido al final del semiciclo de la sinusoide de la tensión de red. Después de eso, el programa MK hace una pausa de 4 ms y luego envía un pulso de apertura a otro triac. La duración del retraso entre la conmutación de triacs se puede aumentar cambiando al comienzo del programa (en el bloque de descripción de constantes) el valor correspondiente del tiempo de retraso (ver comentarios en el código fuente del programa). Es necesario aumentar este tiempo a 10 ... 15 ms si se conecta una carga inductiva con un factor de potencia inferior a 0,7 ... 0,8 al estabilizador. Si la tensión de red se desvía más allá de los límites permitidos, el triac VS1 apaga el autotransformador, junto con la carga. Los LEDs HL1-HL8 indican el estado del estabilizador y los niveles de tensión en la red. Dependiendo del valor de la tensión de red U, las salidas de los devanados adicionales del autotransformador se conmutan en el siguiente orden: - U<145 V - la carga está apagada, el LED rojo HL3 está encendido ("Low"); - 145 - 165 - 190 - 205 - 235 - 245 - 265 - U>275 V - la carga está desconectada de la red, el LED rojo HL1 ("High") está encendido. Para evitar la conmutación aleatoria de triacs en caso de que la tensión de red esté en el umbral de conmutación de las tomas del autotransformador, se ha introducido en el programa una cierta "histéresis" en funcionamiento. Por ejemplo, si cuando la tensión de red aumenta de 189 a 190 V, la carga se cambia de la toma "+20 %" a "+10 %", Autor: S. Koryakov, Shakhty, región de Rostov; Publicación: cxem.net
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