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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidor de tensión para electrodomésticos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Convertidores de tensión, rectificadores, inversores La vida del hombre moderno está estrechamente relacionada con la red eléctrica de CA. Mucha gente no puede prescindir de televisores, teléfonos, ordenadores y diversos electrodomésticos, por lo que es útil tener una fuente de electricidad de respaldo en la granja, especialmente en las zonas rurales, por ejemplo, un motor de combustión interna con un generador eléctrico, un unidad propulsada por gasolina. Pero para un suministro de energía constante se requiere su funcionamiento continuo, lo que conducirá a un gran consumo de gasolina. Al mismo tiempo, muchos aparatos eléctricos modernos (lámparas de bajo consumo, televisores, computadoras) consumen poca energía (no más de 100 W), por lo que el suministro de energía de una casa o apartamento desde un generador en constante funcionamiento es demasiado caro. Para alimentar los electrodomésticos, es más conveniente utilizar un convertidor de CC a CA de 220 V, alimentado por una batería de alta capacidad. Estos dispositivos suelen ser caros y, además de sus ventajas, tienen ciertas desventajas. Los convertidores más utilizados funcionan según el principio de conversión de alta frecuencia con una frecuencia de conmutación de varias decenas de kilohercios. Su desventaja es una fuerte interferencia en la recepción de radio y televisión, son sensibles a sobrecargas breves que surgen, por ejemplo, cuando se enciende un refrigerador o una potente lámpara incandescente. Además, la industria produce convertidores de voltaje de baja frecuencia que funcionan a una frecuencia de 50 Hz. Pero estos convertidores son raros, caros y están llenos de automatización, lo que dificulta su reparación. Por lo tanto, los radioaficionados diseñan de forma independiente convertidores de baja frecuencia de acuerdo con las descripciones publicadas, por ejemplo, en [1-3]. Pero no proporcionan un apagado automático cuando la batería está muy descargada. Además, tienen una baja eficiencia con poca carga. Por esta razón, la mayoría de los convertidores publicados están diseñados para baja potencia (hasta 150 vatios). Si utiliza un transformador más potente, incluso sin carga, el convertidor descargará rápidamente la batería. Para aumentar la eficiencia, el convertidor propuesto contiene dos transformadores elevadores de diferente potencia. Cuando la potencia consumida por la carga está por debajo de cierto límite, se utiliza un transformador de potencia más pequeño, en caso contrario se utiliza uno más potente.
El circuito del convertidor propuesto se muestra en la figura. El dispositivo contiene dos nodos para monitorear el voltaje de suministro en los transistores VT7 y VT8, un estabilizador de voltaje en el chip DA1, un generador de dos secuencias de pulsos con pausas entre ellos en el chip DA2, una etapa de salida push-pull en los transistores VT1- VT4 con un potente transformador T2, una etapa de salida push-pull en transistores VT5 y VT6 con transformador T1 diez veces menos potencia, unidad de medida de corriente de carga en transformador de corriente T3, diodo VD3 y transistor VT9. Para apagar automáticamente el convertidor cuando la batería de suministro está completamente descargada, se utiliza una unidad en el transistor VT7. Si su voltaje es superior a 10,5 V, el transistor VT7 está abierto, el relé K1 se activa y, a través de sus contactos K1.1, la tensión de alimentación se suministra al estabilizador de voltaje en el chip DA1 y luego al generador de impulsos en el chip DA2. . Cuando el voltaje de la batería cae por debajo de 10,5 V, el transistor VT7 se cierra, los contactos K1.1 se abren y cortan la alimentación del generador de impulsos, como resultado de lo cual todos los transistores de conmutación VT1-VT6 se cierran y el convertidor se apaga. El voltaje de apagado está regulado por una resistencia de ajuste R8. La característica del nodo del transistor VT7 tiene una ligera histéresis (debido al hecho de que el voltaje de encendido del relé electromagnético es mayor que el voltaje de apagado), que es suficiente para un uso práctico. La unidad de control de la tensión de alimentación está montada en un transistor VT8 según un circuito similar, pero su umbral de respuesta es de 13 V. Proporciona estabilización de la tensión de salida en dos etapas. Si el voltaje de suministro es inferior a 13 V, el transistor VT8 está cerrado, el devanado del relé K2 se desactiva, la carga recibe voltaje del devanado secundario completo de uno de los transformadores de salida T1 o T2 a través de los contactos del relé K2.1 o K2.2. 8. De lo contrario, el transistor VT2 se abre, el relé K1 se activa y la carga se conecta a la salida del devanado secundario del transformador T2 o T7,7. El voltaje de salida del convertidor no cambia más del 11% cuando el voltaje de suministro cambia dentro de 15... 10,5 V. Esto le permite funcionar con una de dos fuentes de energía: una batería de 12... 14 V o la del vehículo encendido. -placa de red XNUMX V. El dispositivo no utiliza protección sin inercia contra el exceso de corriente de carga en la entrada FC del chip DA2. Se utiliza un cartucho fusible convencional FU1 y los transistores de conmutación VT1 -VT6 se seleccionan con un margen de corriente máxima permitida. En modo inactivo o con poca corriente consumida por la carga, el voltaje en el motor de la resistencia R10 no es suficiente para abrir el transistor VT9, el devanado del relé K3 se desactiva. A través de los contactos de relé K3.1 y KZ.2, se suministran pulsos de las salidas del microcircuito DA2 a las puertas de los transistores VT5 y VT6. La carga se conecta a través de los contactos del relé K3.3 al devanado secundario del transformador T1. En este caso, la corriente consumida por el convertidor sin carga es un orden de magnitud menor que cuando funciona el transformador T2. Si la corriente de carga excede un cierto límite, regulado por la resistencia de ajuste R10, el transistor VT9 se abre y suministra voltaje a la bobina del relé K3. A través de los contactos de relé K3.1 y KZ.2, se suministran pulsos de las salidas del microcircuito DA2 a las puertas de los transistores VT1-VT4. Los contactos de relé K3.3 conectan la carga al devanado secundario del potente transformador T2. La tensión de salida del convertidor tiene la forma de pulsos bipolares separados por pausas con una amplitud de aproximadamente 250 V. Su valor efectivo es de aproximadamente 190 V. Estos parámetros están dentro de los límites de tensión de alimentación permitidos no solo para dispositivos con fuentes de alimentación conmutadas, sino también para también para frigoríficos domésticos. Todas las piezas del transductor están alojadas en una carcasa de chapa de aluminio. Los transistores VT1-VT6 se fijan a la carcasa mediante juntas aislantes y pasta termoconductora. A través de la carcasa sopla constantemente un flujo de aire procedente de un ventilador con motor eléctrico M1 de 3 W para enfriar las piezas. Los transformadores T1 y T2 deben tener una relación de transformación de 20, y el transformador de corriente TZ - 100, mientras que su devanado primario con una potencia máxima del convertidor de 1 kW debe estar diseñado para una corriente de 5 A. El transformador T1 está fabricado a partir del transformador TS-180 alimentado por una lámpara de TV. Se han eliminado todos sus devanados secundarios. El devanado primario se deja y se utiliza como sección principal del devanado secundario (en el diagrama desde el extremo hasta la derivación). Se le añadió un tramo adicional de 90 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 0,5 mm (desde el principio hasta la salida). El nuevo devanado primario contiene dos secciones de 40 vueltas de alambre PEV-2 con un diámetro de 1,2 mm, enrolladas en dos alambres. El transformador T2 está enrollado en el estator de un motor eléctrico asíncrono trifásico con una potencia de 7,5 kW. El devanado primario (I) contiene dos tramos de 15 vueltas y está enrollado con alambre de aluminio APV-10 en dos alambres para asegurar la simetría. El devanado secundario (II) está enrollado con un alambre de aluminio de montaje con una sección transversal de 2,5 mm2. Contiene 345 turnos con una rama desde el turno 45. El transformador T3 está hecho del transformador de salida de un televisor de tubo ultrasónico. Su devanado anódico se deja y se utiliza como secundario, mientras que el otro se retira. En su lugar, se enrolla el devanado primario: 24 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 1,2 mm. Al configurar el convertidor, puede ser necesario cambiar la relación de transformación de los transformadores T1 y T2 dentro de pequeños límites. Para hacer esto, debe enrollar un devanado adicional de varias vueltas y, teniendo en cuenta la fase, conectarlo en serie con el devanado secundario del transformador. Si los devanados se encienden en fase, la relación de transformación aumentará; de lo contrario, disminuirá. Todos los relés deben tener un voltaje de respuesta de no más de 10 V. Relé K1 - de baja corriente, tal vez incluso de láminas - la corriente conmutada por los contactos no excede 0,1 A a un voltaje de no más de 15 V. Los contactos del El relé K2 y el cortocircuito deben estar diseñados para conmutar una tensión alterna de 220 V y una corriente de 5 A. En la copia del autor, los relés K1 - RES-59 (versión HP4.500.020), K2 - V23079-D1003-B301, K3 - HJQ Se utilizan -18F 12VDC-3Z. Todas las resistencias de sintonización SPZ-1 b. Antes de instalarlos, es necesario verificar la capacidad de servicio del sistema de contacto móvil. Antes del primer encendido, el motor de la resistencia de sintonización R1 se coloca en cualquier posición extrema, el motor R8, en la posición superior según el esquema, los motores de otras resistencias de sintonización, en la inferior. En lugar de una batería, conecte una fuente de alimentación de laboratorio con un voltaje de salida ajustable de 10... 13 V y una corriente de salida de al menos 10 A. Usando la resistencia de ajuste R1, se establece un voltaje de 1...8 V en la salida del microcircuito DA9. La conexión de esta resistencia que se muestra en el diagrama, según En opinión del autor, reduce el riesgo de voltaje de suministro excesivo al microcircuito DA2 cuando se rompen los terminales de los contactos fijos de la resistencia R1. A continuación, seleccionando la resistencia R2, la frecuencia del voltaje alterno en la salida del convertidor se establece en 50 Hz. Después de esto, la tensión de alimentación se reduce a 10,5 V y el control deslizante de la resistencia de ajuste R8 se mueve de arriba a abajo según el circuito hasta que se apaga el relé K1. Luego, el voltaje de suministro se aumenta a 13 V y el control deslizante de la resistencia variable R9 se mueve de abajo hacia arriba de acuerdo con el circuito hasta que se activa el relé K2. Finalmente, conecte el devanado primario del transformador de corriente T3 a una fuente de corriente alterna de 0,5...0,6 A y mueva la resistencia variable R10 hasta que funcione el relé K3. Literatura
Autor: A. Sergeev
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