Автоматический релейный регулятор сетевого напряжения 220В

Глубокие колебания напряжения в бытовой электросети вызывают, как правило, выход из строя дорогостоящей бытовой техники.

Попытка решить эту проблему с помощью устройства, предложенного А. Каганом в [1], из-за некоторых неточностей в принципиальной схеме и небольшой мощности подключаемой нагрузки не увенчалась успехом. Предлагаемый автоматический регулятор сетевого напряжения (АРСН), на мой взгляд, лишен этих недостатков и является "рабочей" версией [1].

Технические характеристики

  • Отклонение напряжения на входе АРСН ..140...270 В, 50 Гц;
  • Напряжение на выходе АРСН......................200.230 В, 50 Гц;
  • Номинальный ток нагрузки/мощность....................5 А/1,1 кВт;
  • Пусковой ток/пусковая мощность при длительности пуска 1 мин......10 А/2,2 кВт;
  • Режим работы ...........................................................Непрерывный;
  • Защита устройства с нагрузкой...................Плавкий предохранитель на ток 13 А;
  • Тип подключаемой нагрузки....................Бытовой холодильник.

Принципиальная схема

Принципиальная схема АРСН показана на рис.1. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является дополнительная пятая ступень регулирования, болеемощный трансформатор и электронные ключи, выполненные на составных транзисторах.

Схема дополнена индикатором выходного напряжения, выполненного на светодиоде VD2. Принцип действия не отличается от описанного в [1].

Принципиальная схема релейного регулятора сетевого напряжения 220В

Рис. 1. Принципиальная схема релейного регулятора сетевого напряжения 220В.

Детали и конструкция

Мощность вольтодобавочного трансформатора Тр определяют из следующих соображений. Для пуска холодильника необходима мощность:

где In - пусковой ток 10 А; Un - номинальное напряжение сети 220 В.

Sn=10 А * 220 В = 2200 ВА.

Необходимое напряжение вольтодобавки при посадке в сети до 140 В определяют исходя из минимально допустимого напряжения на входе электроприемника (холодильника), равного 198 В:

Uвд = 198 В - 140 В= 58 В.

При этом мощность трансформатора вольтодобавки равна

Sтр = 58 В * 10 А=580 ВА.

Учитывая, что пусковой режим является кратковременным, S может быть выбрана в пределах 400-600 ВА.

Трансформатор изготовлен из ленточной электротехнической стали, намотанной в сердечник тороидального типа со следующими габаритами: наружный диаметр 176 мм, внутренний диаметр 120 мм, высота сердечника 90 мм, эффективное сечение магнитопровода примерно 25 см2.

Обмотки 1-2 содержат 370 витков провода 00,71 мм; 3-4 -55 витков провода диаметром 1,12 мм; 4-5 и 5-6 - по 49 витков провода диаметром 1,12 мм. Все обмотки намотаны проводом ПЭТВ-2 или ПЭВ-2.

Диаметр магнитопровода выбран таким, чтобы сетевая обмотка (1-2) уложилась в один слой, остальные обмотки наматывают поверх сетевой виток к витку. Изоляцию между обмотками выполняют лакотканью в один слой или прорезиненной изоляционной лентой.

В качестве трансформатора Тр можно использовать промышленный трансформатор типа ТБС 3-0,4УЗ, при этом обмотки 1-2 содержат 390 витков проводом диаметром 0,63 мм; 3-4 - 58 витков, а 4-5-6 - по 53 витка проводом диаметром 1,09 - 1,12 мм. Тип провода тот же.

Можно применить в качестве Тр два включенных в параллель телевизионных трансформатора ТС-250. В этом случае сетевые обмотки остаются прежними, а на полукатушках наматывают обмотки 3-4-5-6 по схеме, показанной на рис.2, которые делят пополам.

Количество витков определяют после намотки контрольной обмотки. Диаметр провода для вторичных обмоток 1,0 - 1,03 мм. В любом случае напряжение на обмотке 3-4 должно быть 32,5 В, на обмотках 4-5, 5-6 - по 29,5 В. Допускается отклонение ±0,5 В.

Реле К1, К3 типа РП-2М003УХЛ4Б, с 3 группами переключающих контактов, сопротивление обмотки 300 Ом, напряжение 24 В. Реле К2 типа РП21М-УХЛ4, с 4 группами переключающих контактов с сопротивлением обмотки 250 Ом, напряжением также 24 В.

Все контакты, для увеличения переключающей мощности включены в параллель (рис.3). Перед монтажом контакты реле регулируют для обеспечения синхронности переключения.

Применение телевизионных трансформаторов ТС-250

Рис. 2. Применение телевизионных трансформаторов ТС-250.

Подключение контактов реле

Рис. 3. Подключение контактов реле.

Печатную плату изготавливают любым способом (рис.4), расположение элементов показано на рис.5. Вариант сборки конструкции показан на рис.6, при этом группы стабилитронов VD5, VD7, VD9, VD10 на плату не устанавливают.

Печатная плата устройства

Рис. 4. Печатная плата устройства.

расположение деталей на печатной плате

Рис. 5. расположение деталей на печатной плате.

Наладка

Вход АРСН подключают к 9-амперному ЛАТРу, дополнительно на вход и выход АРСН подключают вольтметры переменного тока со шкалой 0...300 В, классом точности 0,5 или 1,0. Вольтметры лучше применять со стрелочной шкалой. Впаивают в схему первую группу стабилитронов (VD5) в составе КС527А + КД521 (последний включают в прямом направлении).

Напряжение на ЛАТРе поднимают с нуля. При напряжении на входе АРСН 140 В на выходе должно быть не ниже 198 В. При дальнейшем повышении напряжения на входе АРСН (примерно 162 В) должен пробиться стабилитрон VD5, вызвав срабатывание реле К1.

При этом напряжение на выходе до момента срабатывания реле К1 должно быть 230 В, после срабатывания - не менее 200 В. Откорректировать эти значения можно включая в 1-ю группу стабилитронов кремниевые диоды в прямом направлении. После этого набор VD5 закрепляют на плате.

Впаивают в схему 2-ю группу стабилитронов (VD9) в составе КС527А + КС133А. Поднимают напряжение на ЛАТРе до срабатывания реле К1, затем реле К3. Проверяют напряжения: до момента срабатывания реле КЗ напряжение на выходе должно быть 230 В, после срабатывания -не менее 200 В. Эти значения корректируют аналогично 1-й группе.

Впаивают в схему 3-ю группу стабилитронов (VD7) в составе КС527А + КС175А + КД521. Поднимая напряжение на ЛАТРе, добиваются срабатывания последовательно К1, К3, затем К2 (при срабатывании К2 реле К3 должно отключиться). При срабатывании К2 напряжение на выходе АРСН должно изменяться аналогично реле КЗ.

В последнюю очередь впаивают 4-ю группу стабилитронов (VD10) в составе КС527А + Д814Д + КД521. Поднимая напряжение на ЛАТРе с нуля, проверяют последовательность срабатывания реле К1, К3, К2 (К3 отключается).

Повторное срабатывание К3 должно произойти при напряжении на выходе АРСН 236.240 В, после срабатывания - 200 В. Подгонку осуществляют аналогично выше изложенному. Примерные напряжения на входе АРСН, вызывающие срабатывания реле, и соответствующие им группы стабилитронов:

  • 162,4 В - К1, VD5;
  • 181,4 В - K3, VD9;
  • 202,8 В - К2, КЗ, VD7;
  • 236 В - КЗ, VD10.

Проверяют работоспособность АРСН под нагрузкой. Нагрузкой может быть стандартный электронагревательный прибор мощностью 1,25 кВт. Напряжение изменяют на входе тем же ЛАТРом (ток нагрузки 5,7 А).

Отклонение напряжения под нагрузкой по сравнению с наладочным не должно превышать 3% (для трансформатора с тороидальным сердечником).

Конструкция стабилизатора напряжения

Рис. 6. Конструкция стабилизатора напряжения.

Детали и их возможные замены

Предохранитель F - используется типа ДВП-4, из плавкой вставки (любого номинала) извлекают существующий проводник, взамен впаивают медную проволоку 00,25 мм. Ток срабатывания такого предохранителя должен быть 13 А. Остальные детали могут быть любого типа в соответствии со следующими требованиями:

  • VD1 - Іпр=0,5...1 А, ибР=500 В;
  • VD2 - светодиод любого типа, цвет свечения по выбору;
  • VD3, VD4 - Іпр=0,5...1 А, ибр=100 В;
  • VD6, VD8, VD11 - импульсные КД509А, КД510А, КД513А.

Для подгонки групп стабилитронов VD5, VD7, VD9, VD10 можно использовать любые типы кремниевых диодов. Корпус изготавливают из листовой стали или алюминия толщиной 1,5.2 мм. Для подключения нагрузки используют розетку для скрытой проводки (рис.6).

При включении необходимо соблюдать последовательность: вначале включают АРСН, а затем к нему подключают нагрузку. Кроме этого, желательно сделать ревизию подводящей электросети - для подключения АРСН лучше установить "евророзетку", а сечение подводящих проводников должно быть не менее 2,5 мм2.

Д.Г. Богадица. пос. Сартана. Лонецкая обл., Украина. Электрик-2004-08.

Литература: 1. Каган А. - Электронно-релейный стабилизатор напряжения. Р1991-8.

0 476 Стабилизаторы и преобразователи
регулятор напряжения 220 Вольт стабилизатор напряжения стабилизатор
Написать комментарий:

cashback