fon2

Регуляторы переменного напряжения схемы.

Предлагаем вам несколько схем электронных регуляторов, простых в изготовлении и надежных в работе.

Прибор, схема которого изображена на рисунке 1, предназначен для регулировки переменного напряжения. Он сочетает в себе преимущества трансформаторных преобразователей (гальваническое разделение от сети и, как следствие, безопасность в работе) и тиристорных регулирующих устройств (плавная регулировка выходного переменного напряжения в широком диапазоне, высокий КПД). Ценное свойство этого регулятора — электронная защита от токовых перегрузок, возникающих при включении его в сеть. Силовые элементы его и нагрузка предохранены от повреждений экстратоками. Устранение токовых «бросков» при включении значительно увеличивает ресурс ламп накаливания, имеющих низкое сопротивление холодной нити.
Совместно с простейшим диодно-мостовым выпрямителем регулятор используется и как источник постоянного, точнее, пульсирующего напряжения, которое можно сгладить емкостным фильтром.
КПД регулятора высок: он достигает 70... 80 процентов и определяется в основном потерями в трансформаторе. Трансформатор может быть как понижающим (в этом случае число витков обмотки L1 больше, чем у L2), так и повышающим.
Регулятор может найти применение в лабораторном блоке питания для получения постоянного или переменного напряжения. Пригодится он и для зарядки мощных аккумуляторов. При этом используют понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации 10...15. В этом случае ток, протекающий в цепи первичной обмотки трансформатора, примерно в 10...15 раз меньше тока вторичной обмотки. Таким образом, тепловая мощность, рассеиваемая на силовом тринисторе VD, незначительна даже при больших нагрузочных токах (5...10 А). Это позволяет обойтись без теплоотводящих радиаторов и упрощает конструкцию регулятора.
regulyator peremenki1 Принцип действия прибора таков. Среднее (или эффективное) значение переменного напряжения регулируется путем изменения фазового угла зажигания силового тринистора. Силовой тринистор, по сути своей,является ключом, пропускающий ток в течение некоторой части периода синусоидального напряжения. Вводя задержку на открывание этого ключа, мы тем самым изменяем среднее значение тока, протекающего через нагрузку. На элементах VT1, VT2 собран аналог однопереходного транзистора, управляющего работой силового тринистора VD. Запирающее напряжение подается на базу транзистора VT1 с делителя, образованного элементами R1...R4. Элементы R5, R6 и С1 образуют фазосдвигающую цепь. Изменяя сопротивление резистора R6, изменяем время заряда конденсатора С1 до запирания тиристора VD, т.е. регулируем задержку на его включение. Таким образом происходит регулирование мощности в нагрузке.
Сопротивление резистора R5 задает верхнее значение выходного переменного напряжения. Поэтому сопротивление резистора R5 выбирают в пределах 5,1— 20 кОм. Следует иметь в виду, что, увеличивая сопротивление R5, мы уменьшаем максимальное выходное напряжение. Сопротивление переменного резистора R6 можно увеличить до 220 кОм. При этом глубина регулировки в сторону уменьшения возрастает, но максимальное значение напряжения не изменяется.
Защита от токовых перегрузок при включении регулятора в сеть обеспечивается введением в цепь делителя, задающего пороговое запирающее напряжение терморезистора R4, имеющего отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). За счет тепловой инерции терморезистора пороговое запирающее напряжение, подаваемое на базу транзистора VT1, имеет максимальное значение в момент включения регулятора и плавно уменьшается по мере токовым разогревом терморезистора, протекающим через делитель.
Соответственно выходное напряжение в первый момент после включения имеет минимальное значение и плавно возрастает в течение промежутка времени, определяемого тепловой инерцией терморезистора (как правило, 0,5...1 с), стремясь к установившемуся значению. При этом нагрузка и силовые элементы регулятора оказываются надежно защищенными от экстратоков включения. Следует отметить, что эффективность защиты повышается, если вместо одного терморезистора включить последовательно 2...3 идентичных. Номиналы остальных схемных элементов в этом случае не изменяются.
В регуляторе использованы следующие элементы:
- конденсатор С1 типа МБМ минимум на 160 В,
- постоянные резисторы типа МЛТ,
- переменный резистор типа СПЗ-12а, СПЗ-6 и аналогичные (допускается применение подстроечных резисторов типа СПЗ-1а, СПЗ-1б).
Вместо терморезистора Т8М можно применить любые терморезисторы из серий Т8, Т9 (при этом время выхода на режим будет несколько отличаться от указанного).
В качестве трансформатора Т можно использовать готовые типа ТН-54 (максимальный выходной ток 5 А), ТН-58 (выходной ток не более 6 А), у которых выводы вторичных обмоток 9—10, 11— 12, 14—15 можно соединять последовательно для получения нужного коэффициента трансформации. Кроме того, не исключено применение трансформаторов типа ТПП. Можно изготовить трансформатор и самостоятельно по описаниям, приведенным в журнале «Радио» № 1 за 1980 год и № 4 за 1984 год, а также в сборнике «В помощь радиолюбителю», выпуск 84. При этом надо иметь в виду, что расчетная трансформаторная мощность не должна превышать 150 Вт.
В качестве диодного блока В можно применить КЦ405А, Б, а также КЦ402А-В.
Вместо указанных на схеме транзисторов вполне подходят: VT1—МП21 с индексами В-Е, МП26; VT2-КТ315 с любым буквенным индексом.
Тринистор VD может быть типа КУ201Л.
Выключатель 5 — любой сетевой на 250 В и ток не менее 2 А (или использовать тумблер ТВ1-1).

Для электропитания обычных сетевых устройств, рассчитанных на 220 В мощностью до 200 Вт (например, ламп накаливания, электронагревательных приборов и т. п.) регулятор можно использовать в бестрансформаторном варианте. Трансформатор Т исключаем, а нагрузку включают вместо первичной обмотки L1. При этом гальваническое разделение от сети отсутствует, однако защитные свойства от перегрузок при включении полностью сохраняются.

Иногда требуется регулировать переменное напряжение не от нуля до максимума, а в сравнительно небольших пределах изменения. Один из вариантов регулятора, позволяющего регулировать переменное напряжение в диапазоне 160...220 В, приведен на рисунке 2 (имеется в виду его действующее значение, определяющее тепловой эффект электрического тока).
Эта схема (рис. 2) во многом аналогична предыдущей. Но есть и отличие: форма переменного напряжения в нагрузке имеет ярко выраженную несимметрию. Поэтому в качестве нагрузки нельзя использовать устройства с большой индуктивностью. Область применения данного регулятора — электропитание нагревательных и осветительных приборов мощностью до 400 Вт (при этом допускается применение диодов типа КД202 с индексами К-Р).
regulyator peremenki2 В приведенных выше схемах для защиты от токовых бросков при включении регуляторов использованы терморезисторы. У радиолюбителей, особенно начинающих, могут возникнуть трудности с их приобретением. В этом случае резистор R4 просто исключаем (соединив нижний вывод резистора RЗ с «минусом» регулятора), оставив номиналы остальных элементов прежними. Тогда устройство будет работать аналогично обычному тиристорному регулятору.

Регулятор, схема которого приведена на рисунке 3, содержит всего несколько деталей. С его помощью возможно увеличить напряжение без трансформаторов. КПД такого регулятора весьма высок и достигает 98 %. Но надо иметь в виду, что на выходе регулятора действует практически постоянное повышенное напряжение. По сути дела, регулятор представляет собой выпрямитель с фильтром. Эффект повышения обусловлен зарядкой конденсаторов. Таким образом, прибор работает исключительно с активной нагрузкой, мощность которой может достигать 600 Вт.
regulyator peremenki3 Регулятор обеспечивает ступенчатую регулировку на выходе. Количество ступеней можно изменить, подключив дополнительные конденсаторы. Максимальный коэффициент увеличения действующего значения переменного напряжения на выходе прибора по сравнению со входом зависит от соотношения суммарной емкости подключенных конденсаторов и сопротивления нагрузки. При указанных номиналах он может достигать 1,2...1,4.
Предлагаемый регулятор удобно использовать как приставку к электропаяльнику. Он также может быть полезен при фотографических работах с искусственным освещением: вся подготовительная часть пройдет при обычном питании сети, а в момент съемки оперативно включают форсированный режим питания ламп. В этом случае резко увеличивается светоотдача электроламп накаливания (до 2...2,5 раза) и улучшаются спектральные характеристики — «белизна» света, или, как говорят, повышается «цветовая температура» ламп.
В регуляторах допускается использовать диоды серии КД202 с индексами К-Р,
конденсаторы типа К50-7 на 450 В.
Выключатели S1-S3 — любые сетевые, минимум на 1 А.
Все описанные регуляторы при исправных элементах начинают работать сразу, без наладки.

А. Белоусов

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet