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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Triac-Regler mit Überlastschutz. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren Durch die Verbesserung eines der zuvor veröffentlichten Triac-Regler verbesserte der Autor dessen Eigenschaften, ergänzte ihn mit einer Überlastschutzeinheit und bestätigte seine technischen Lösungen durch Berechnungen. Beim Aufbau eines Triac-Reglers, aufgebaut nach der Beschreibung in [1], stellte sich heraus, dass es nicht möglich war, diesen in der Last in den Maximalleistungsmodus zu versetzen. Als „Übeltäter“ entpuppte sich ein Generator auf Basis eines Single-Junction-Transistors KT117A, der in jeder Halbwelle der Netzspannung nicht einen, sondern mehrere Impulse erzeugt. Infolgedessen hatte der Kondensator im Stromversorgungskreis des Impulsverstärkers zu Beginn der nächsten Halbwelle keine Zeit, sich aufzuladen, und die Impulsenergie reichte nicht aus, um den Triac zu öffnen. Das Schema des verbesserten Reglers ist in der Abbildung dargestellt. Es beseitigt nicht nur den oben beschriebenen Nachteil, sondern bietet auch einen Schutz vor Überschreitung des zulässigen Stromwerts im Lastkreis.
Im Gegensatz zum Prototyp besteht der Impulsgenerator hier aus einem komplementären Transistorpaar (VT1 KT361G, VT2 KT315G). In dem Moment, in dem die Spannung am Emitter des Transistors VT3, die beim Laden des Kondensators C1 ansteigt, die Spannung an seiner Basis überschreitet, erzeugt der Generator einen einzelnen Impuls. Beide Transistoren öffnen sich lawinenartig, der Kondensator C3 wird hauptsächlich über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors VT3 entladen. Dieser Transistor öffnet und der Kondensator C5 wird über die I-Wicklung des Impulstransformators T2 entladen. Der Impuls aus der Wicklung II des Impulstransformators öffnet den Triac VS2. Die Transistoren VT1 und VT2 bleiben geöffnet, bis die Netzspannung den Nulldurchgang durchläuft, genauer gesagt, bis die Spannung an der Versorgungsschiene auf 4 ... 6 V abfällt. Nach dem Schließen ist der Generator bereit, einen weiteren Impuls abzugeben. Der Zeitpunkt der Impulsabgabe wird durch die Ladedauer des Kondensators C3 auf die Öffnungsspannung der Transistoren bestimmt und hängt vom Gesamtwiderstand des Konstantwiderstands R7 und der Variablen R6 ab. Aufgrund der Tatsache, dass der Generator in jedem Halbzyklus nur einen Impuls erzeugt, kann der entladene Kondensator C5 fast einen ganzen Halbzyklus lang über die VD8-Diode aufgeladen werden, mit Ausnahme eines kurzen Intervalls, in dem der Momentanimpuls auftritt Der Wert der Netzspannung liegt nahe Null. Bei einem durchschnittlichen Ladestrom izar.sr von ca. 9 mA (abhängig vom Widerstand der Widerstände R1 und R2) hat der Kondensator C5 Zeit, sich in einem Halbzyklus (10 ms) auf bis zu 22 V aufzuladen (begrenzt durch den Zener). Dioden VD2 und VD3), wenn seine Kapazität nicht mehr als beträgt
Was ist die Mindestkapazität dieses Kondensators? Damit der Triac VS2 (TC132-50-6, [2]) öffnet, muss die Spannung an seiner Steuerelektrode Uy für mindestens t on - 4 μs 12 V überschreiten. Der Steuerelektrodenstrom iy beträgt bei dieser Spannung 200 mA. Der Widerstand des Steuerelektrodenkreises Ry kann mit dem Ohmschen Gesetz abgeschätzt werden:
Unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses k des Transformators T2 betragen die auf seine Primärwicklung reduzierten Spannungs- und Widerstandswerte:
Aus der Gleichung
wobei U0 \u22d 5 V die Anfangsspannung am Kondensator CXNUMX ist, finden wir
Wir wählen die Kapazität des Kondensators C5 gleich 1 μF. Der Überlastschutz erfolgt auf dem Trinistor VS1 KU101G. Unter Einwirkung des Überlastsensorsignals - Stromwandler T1 - öffnet sich der Trinistor, was zu einem Abfall der Spannung am Ausgang der Diodenbrücke VD1 auf ca. 4 V führt. Dies ist weniger als die Stabilisierungsspannung des KS168A (VD7). ) Zenerdiode. Daher funktioniert der Impulsgenerator an den Transistoren VT1 und VT2 nicht mehr, der Triac VS2 öffnet nicht mehr. Die Aktivierung des Schutzes wird durch das Leuchten der HL1-LED angezeigt. Dank des Kondensators C1 und der Diode VD6 stoppt der Strom durch den Trinistor VS1 nicht in den Momenten, in denen die Netzspannung durch Null geht und der Trinistor offen bleibt. Um den Regler mit aktiviertem Schutz wieder in den Betriebszustand zu versetzen, ist es notwendig, ihn für einige Sekunden vom Netz zu trennen (die Zeit, die für die Entladung des Kondensators C1 ausreicht). Die Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators T1 ist proportional zum Strom, der in der in Reihe zum Lastkreis geschalteten Primärwicklung fließt. Die Steuerelektrode des Trinistors VS1 empfängt einen Teil der Spannung der Sekundärwicklung, gleichgerichtet durch die Dioden VD4 und VD5. Mit dem Trimmerwiderstand R4 wird die Schutzschwelle angepasst. Der Kondensator C2 verhindert, dass er durch Impulsrauschen ausgelöst wird. Der Stromwandler als Überlastsensor ist praktisch, da selbst bei einem Strom, der die eingestellte Schutzschwelle deutlich überschreitet (z. B. wenn die Last kurzgeschlossen ist), die Spannung an seiner Sekundärwicklung für andere Elemente des Geräts sicher bleibt. Dies ist auf einen starken Abfall des Übersetzungsverhältnisses aufgrund der Sättigung des Magnetkreises zurückzuführen. Der im Regler verwendete Stromwandler T1 besteht aus einem Transformator T-Sh-ZM eines Teilnehmerlautsprechers. Ähnliches ist bei einigen Telefonen zu finden. Der Querschnitt seines W-förmigen Magnetkreises beträgt SM=64 · 10-6 m2, die mittlere Länge der Magnetlinie beträgt lM = 72 · 10-3 m. Die experimentell ermittelte relative magnetische Permeabilität μ=0,7 · 103 bei einer Induktion von nicht mehr als 1 T. Die Sättigung erfolgt bei einer Induktion von 1,6 ... 1,8 T. Wir geben die Berechnung des Stromwandlers an: 1. Die zum Erhalten der Induktion erforderliche Feldstärke B \u1d XNUMX T,
2. Benötigte Amperewindungen dafür
3. Die Amplitude des Laststroms bei maximaler Leistung P=2500 W und der Effektivwert der Spannung U=220 V ist gleich
4. Die Anzahl der Windungen der primären (aktuellen) Wicklung
Wir akzeptieren w1=5. 5. Primärinduktivität
6. Induktive Reaktanz der Primärwicklung bei Netzfrequenz f=50 Hz
7. Spannungsabfall über der induktiven Reaktanz der Primärwicklung
8. Für ein zuverlässiges Öffnen des Trinistors KU101 ist es erforderlich, an seine Steuerelektrode [15] eine Spannung von mindestens 2 V anzulegen. Dies ist genau die Spannungsamplitude an der Sekundärwicklung U2. Die Anzahl seiner Umdrehungen
Da das Gerät einen Vollweggleichrichter (Dioden VD3, VD4) verwendet, sollte die Sekundärwicklung des Transformators eigentlich aus doppelt so vielen Windungen bestehen – 1500 mit einem Abgriff von der Mitte. Der durch diese Wicklung fließende Strom ist sehr gering, daher wird der Drahtdurchmesser nur aufgrund seiner mechanischen Festigkeit und der Möglichkeit ausgewählt, die erforderliche Anzahl von Windungen im Fenster des Magnetkreises zu platzieren. Die Primärwicklung ist einlagig über einen gut isolierten Sekundärdraht mit einem Querschnitt von mindestens 4 ... 5 mm2 gewickelt. Ein Draht dieses Querschnitts ist sehr unpraktisch zu wickeln, daher ist es besser, ein Bündel aus einer großen Anzahl dünner Drähte mit einem Gesamtquerschnitt zu verwenden, der dem erforderlichen entspricht. Die Adern des Bündels sind parallel geschaltet. Bei der Einrichtung des Reglers geht es darum, den Schutzauslösestrom mit einem Trimmwiderstand R4 einzustellen und den Wert des Widerstands R7 auszuwählen, von dem die Obergrenze des Leistungsregelintervalls abhängt (normalerweise 94 ... 97 %). Der Wert von R7 ist so gewählt, dass es im Maximalleistungsmodus nicht zu „Ausfällen“ von Halbzyklen aufgrund der Nichtöffnung des Triac VS2 kommt. Um vom Controller erzeugte Funkstörungen zu unterdrücken, verwenden Sie den in [1] empfohlenen Filter. Literatur
Autor: B. Lawrow, St. Petersburg
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