Leistungssteller für aktiv-induktive Lasten bis 15 kW. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regler für Strom, Spannung, Leistung

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Das beschriebene Gerät kann eine reibungslose und schnelle Leistungssteuerung an einer aktiv-induktiven Last ermöglichen. Es kann in Schweißmaschinen, zur Regelung der Beleuchtung, zur Steuerung von Asynchronmotoren, zur Regelung der Spannung an der Primärwicklung eines Transformators in Hochspannungsgleichrichtern oder einem Lasttransformator zur Überprüfung und Einstellung der Funktion des Maximalstromschutzes leistungsstarker elektromagnetischer Starter eingesetzt werden , usw.

Das Blockschaltbild des Leistungsreglers ist in Abb. 1 dargestellt.

Der Regler besteht aus einem Leistungsteil (SP) und einem Steuersystem (CS), das einen Phasenschieber (PSD) und einen Eingangstreiber (IF) umfasst. Der Mitteltonbereich kann nur funktionieren, wenn zu bestimmten Zeitpunkten zwei gegeneinander geschaltete Thyristoren oder ein Triac an die Steuerelektroden angelegt werden, um sicherzustellen, dass diese Ventile eingeschaltet sind. Die Thyristoren werden abgeschaltet, indem die Polarität der Versorgungsspannung geändert und der Strom durch das Ventil auf Null reduziert wird.

Die Zeitpunkte, zu denen der eine oder andere Thyristor eingeschaltet werden muss, werden durch das Steuersignal Uу eingestellt. Die FSU wandelt das Steuersignal in ein Winkelintervall α um. Der WF erzeugt einen Steuerimpuls in Form, Dauer und Amplitude. Bei der Erstellung von VFs ist es wichtig, eine hohe Störfestigkeit ihres Betriebs zu erreichen, da im Mittelbereich des Wandlers Spannungsstöße mit großer Amplitude auftreten, die über parasitäre Kapazitäten in das Steuerungssystem eindringen können. Am zweckmäßigsten ist es, die Verbindung zwischen Steuerung und Mitteltöner über einen optischen Kanal (Optokoppler) zu nutzen.

Das schematische Diagramm des Reglers ist in Abb. 2 dargestellt.

(zum Vergrößern klicken)

Der mittlere Bereich des Reglers basiert auf einem leistungsstarken Triac VS1 und den Schaltkreisen L1C7, L2C8 (Blindleistungsquelle mit Unterdrückung der harmonischen Verzerrung bei der 5. und 7. Harmonischen). Diese Quelle wird verwendet, um die Effizienz des Geräts zu steigern. Die Kondensatoren C7 und C8 erzeugen Blindleistung Qc. Die Kapazität der Kondensatoren C7 und C8 (insgesamt) wird abhängig von der induktiven Last basierend auf der Berechnung QC = Qlmax ausgewählt. In Dreiphasensystemen fehlen aus Symmetriegründen Harmonische, die ein Vielfaches der Terz sind, und die harmonischen Komponenten im Netzwerk sind die Fünfte, Siebte, Elfte usw. Harmonische. Die unteren sind am intensivsten.

Die Resonanzfrequenz des Kreises L1C7 ω5 = 5ω, für diesen Kreis ist die Beziehung (3С7L1)1/2 = 1/5ω erfüllt. Im L2C8-Kreis tritt Resonanz bei einer Frequenz von ω7 = 7ω auf, für diesen Kreis (3С8L2)1/2 = 1/7ω. Wenn C7 = 10 µF, C8 = 5 µF, dann ist L1 = L2 = 10 mH.

Ein VF wird am Optokoppler U1 und den Transistoren VT3, VT4 erzeugt. Wenn ein Steuersignal (log „1“) an der Anode der Optokoppler-LED ankommt, schaltet sich der Transistor-Optokoppler ein und die Transistoren VT3 und VT4 schließen. An der Steuerelektrode eines symmetrischen Thyristors erscheint ein positives Signal, das dieses Gerät in den offenen Zustand schaltet.

Die FSU basiert auf einem Standby-Multivibrator DD1, der Impulse einer bestimmten Dauer erzeugt, die durch Eingangsimpulse mit einer Frequenz von 100 Hz synchronisiert und von einem Vollweg-Brückengleichrichter auf den Dioden VD1-VD4 und einem amplitudenbegrenzenden Verstärker auf dem Transistor erzeugt werden VT1. Die FSU funktioniert wie folgt (siehe Zeitdiagramm in Abb. 3).

Im Ausgangszustand an den Triggerausgängen Q=0, Qinv=1. Die positive Flanke des am Eingang C ankommenden Impulses schaltet den Trigger, woraufhin ein neuer Zustand Q=1 und Qinv=0 auftritt, da D=1. Der zuvor entladene Kondensator C1 wird durchgeladen

 Widerstand R4, und wenn die Spannung an ihm den Schwellenwert (Uc = Upor, für CMOS-Chips Upor = 0,5 Upit) erreicht, erfolgt aufgrund der Spannung am Eingang R eine erneute Umschaltung, wodurch der Trigger zurückkehrt in seinen ursprünglichen Zustand. Die Impulsdauer an den Ausgängen Q und Qinv kann mit einem variablen Widerstand R4 τi = R4C1 eingestellt werden. Der Kondensator C1 wird über die Diode VD5 und die offenen Ausgangstransistoren des Triggers entladen.

Die 27-V-Stromversorgung erfolgt über die Dioden VD11-VD14 und die Kondensatoren C5, C6; 9-V-Stromversorgung - über Dioden VD6-VD9, Kondensatoren C2-C4, Zenerdiode VD10 und Transistor VT2.

Der beschriebene Leistungsregler kann unter Verwendung des entsprechenden Transformators T220 in einem 1-V-Netz eingesetzt werden.

Aufbau und Details. Transformator T1 - beliebige Leistung 10-15 W mit Spannung an den Sekundärwicklungen: U2 = 10 V; U3 = 12 V; U4 = 20 V. Widerstand R4 beliebiger Art, R10 vom PEL-Typ, der Rest vom MLT-Typ. Kondensatoren C1, C2, C5 Typ K73-9, K73-17, Kondensatoren C3, C4, C6 Typ K50-35, Kondensatoren C7, C8 Typ K73P-2, K41-1, MBGT für eine Nennspannung von mindestens 1000 V. Triac VS1 ausgelegt für Gleichstrom von mindestens 80 A. Transistoren und Dioden mit beliebigem Buchstabenindex.

Beim Einrichten des Geräts kommt es darauf an, den Widerstand R5 so auszuwählen, dass der Strom durch die Zenerdiode VD10 innerhalb von 5 bis 15 mA liegt, und den Kondensator C1 so auszuwählen, dass die Dauer des Einzelimpulses 10 ms nicht überschreitet, wenn der Mittelkontakt von Der Widerstand befindet sich im Diagramm ganz links.

Литература:

1. Gorbatschow G.N., Chaplygin E.E. Industrieelektronik. -M.: Energoatomizdat, 1988.
2. Ivanov V.I., Aksenov A.I., Yushin A.M. Optoelektronische Halbleitergeräte. Ref. -M.: Energoatomizdat, 1988.

Autor: A. N. Mankovsky

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