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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Hybrid-Thyristor-Wechselrichter, 180–230/12–24 Volt, 20 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter Umrichter auf der Basis von Thyristorwandlern wurden zuvor entwickelt, um Hochspannung an einer Bildröhre in Fernsehgeräten der heimischen Industrie zu erzeugen. Niedrige Umwandlungsfrequenz, Einfachheit der Schaltung, Fehlen von Hochspannungs-Oxidkondensatoren mit hoher Kapazität usw. ermöglichen die Verwendung solcher Schaltkreise mit geringfügigen Änderungen an der Stromversorgung. Die kommerzielle Verfügbarkeit leistungsstarker Hochspannungsthyristoren ermöglicht die Entwicklung einer kompakten Stromquelle mit geringen Energieverlusten. Eine solche Quelle eignet sich zum Betreiben von Funkgeräten, Energiesparlampen, zum Laden von Autobatterien und zum Betreiben von Gleichstrom-Elektromotoren. Der Nachteil solcher Geräte ist das erhöhte Impulsrauschen im Vergleich zu Transistorwechselrichtern. Sie können aber grundsätzlich mit einfachen Netzwerk- und Ausgangsfiltern eliminiert werden. Die wichtigsten Funktionsteile des Diagramms (Abb. 1) sind:
In der Schaltung findet eine dreifache Spannungsumwandlung statt: Die Wechselspannung des Stromnetzes wird nach der Gleichrichtung vom Wechselrichter in eine gepulste Rechteckspannung mit einer durch die Frequenz des Generators bestimmten Frequenz umgewandelt. Die vom Hochfrequenztransformator reduzierte gepulste Ausgangsspannung wird gleichgerichtet und der Last zugeführt. Der Netzwerkschaltrauschfilter C12-L2, C13-L3 verhindert, dass Umwandlungsrauschen in das Stromnetz gelangt. Schaltgeräusche in Schaltnetzteilen entstehen durch die Schaltweise leistungsfähiger Bedienelemente. Die Wicklungen der Netzfilterdrosseln sind üblicherweise auf einem gemeinsamen Ferritkern angeordnet, um Störungen gegenseitig zu kompensieren. Die Reduzierung des Impulsumwandlungsrauschens in Niederspannungslastkreisen erfolgt durch den Ausgangsfilter C8-L1-C11. Vom Eingangsfilter wird die Netzspannung einem Gleichrichter auf der VD8-Diodenbaugruppe zugeführt. Die gleichgerichtete Netzspannung wird durch den Kondensator C10 gefiltert und über den Widerstand R17 dem Transformator T1 des Pulswechselrichters zugeführt und dient auch zur Speisung des Hybridthyristors DA3. Die Versorgungsspannung (ca. 100 V) wird DA3 vom parametrischen Stabilisator R10-VD2 zugeführt. Die Stromversorgung des Taktgenerators über einen in DA3 enthaltenen Unijunction-Transistor und der Puls-Tastverhältnis-Steuerschaltung erfolgt über den R9-VD1-Stabilisator. Durch die Stabilisierung der Stromversorgung eines Hybridthyristors können Sie den Mikroschaltkreis vor Hochspannung schützen und einen stabilen Betrieb des Wechselrichters gewährleisten. Der Unijunction-Transistor in DA3 hat eine maximale Versorgungsspannung von 30 V und einen maximalen Impulsstrom von 200 mA. Die Einschaltzeit des Hybridthyristors beträgt 3 μs, die Ausschaltzeit beträgt 25 μs. Die minimale Einschaltzeit des Leistungsthyristors VS1, der von DA3 gesteuert wird, beträgt 0,5 μs. Die Entriegelungsimpulsspannung an der Steuerelektrode beträgt 5 V. Zu Beginn der positiven Halbwelle der Netzspannung werden die Hybrid- und Leistungsthyristoren geschlossen. Mit zunehmender Spannung wird der Kondensator C1 über die Widerstände R1 und R2 aufgeladen. Der Ladevorgang des Kondensators C1 wird fortgesetzt, bis die Spannung an ihm die Öffnungsschwelle des Unijunction-Transistors in DA3 erreicht. Nach dem Öffnen erscheint am Widerstand R5 eine Spannung, die ausreicht, um den Hybridthyristor in DA3 zu zünden. Der öffnende Hybridthyristor schaltet die Spannung VS1 ein. Der Thyristor VS1 bleibt bis zum Ende der Halbwelle geöffnet. Die Zenerdiode VD3 im Steuerkreis VS1 schützt ihre Steuerelektrode vor Impulsrauschen und erhöhter Schaltspannung. Der Stromfluss durch VS1 und die Wicklung I des Transformators T1 geht mit der Ansammlung von Energie im Magnetfeld des Kerns einher. Nach dem Ende des Impulses stoppt der Strom in der Wicklung, wodurch in der Sekundärwicklung eine Selbstinduktionsspannung entsteht. Durch die Diodenanordnung VD7 fließen Stromimpulse, die den Kondensator C7 aufladen. Darauf erscheint eine konstante Spannung, die durch die Kette L1-C8-C11 gefiltert und vom Kondensator C11 der Last zugeführt wird. Durch Ändern der Ladezeit des Kondensators C1 mit dem Widerstand R1 können Sie den Öffnungszeitpunkt des Hybridthyristors steuern und die Spannung und den Laststrom regulieren. Bei hohen Anstiegsgeschwindigkeiten der Durchlassspannung kann der Thyristor ohne Steuersignal spontan öffnen. Um den übermäßigen Anstieg der Anodenspannung zu reduzieren, wird eine RC-Dämpferschaltung R17-C9 verwendet. Der Thyristor VS1 ist durch die Parallelketten VD4-VD5 und R15-C5 sowie VD6-R14-C6 vor Transformator-Rückspannungsspitzen geschützt. Die Ausgangsspannung wird durch Optokoppler-Isolierung vom Quellenausgang zum Impulsgenerator stabilisiert. Wenn die Ausgangsspannung ansteigt, beispielsweise aufgrund einer Erhöhung des Lastwiderstands, steigt die Spannung an der Steuerelektrode des DA2-Chips. Seine Stabilisierungsspannung nimmt ab, was zu einem Anstieg des Stroms durch die LED des Optokopplers DA1 führt. Der Fototransistor des Optokopplers öffnet stärker und überbrückt den Kondensator C1, wodurch sich das Tastverhältnis der Impulse ändert und dadurch die Ausgangsspannung sinkt. Wenn die Ausgangsspannung sinkt, erfolgt der Anpassungsvorgang in die entgegengesetzte Richtung. Die Kondensatoren C2...C4 eliminieren den Einfluss von Störungen auf die Steuerkreise. Der Thermistor R12 reduziert die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung bei Überhitzung des Leistungsthyristors VS1. Die Anzeige der Netz- und Ausgangsspannung erfolgt über die LEDs HL1 und HL2 (rot und grün). Die Wechselrichterschaltung ist auf einer Leiterplatte aus einseitiger Glasfaserfolie aufgebaut. Plattenabmessungen (Abb. 2) - 116x68 mm. Auf dem Gerätekörper sind die Elemente R1, SA1, FU1, Ausgangsklemmen und Anzeige-LEDs HL1, HL2 installiert. Der mögliche Austausch von Wechselrichterelementen ist in der Tabelle aufgeführt. Die Wahl des Leistungstransformators hängt von der Betriebsfrequenz des Wechselrichters und der Lastleistung ab.
Es ist ziemlich schwierig, einen selbstgebauten Transformator von guter Qualität herzustellen. Daher ist es besser, einen fertigen Transformator aus Computer- oder Fernsehnetzteilen zu verwenden. Seine Primärwicklung wird unverändert genutzt, die Sekundärwicklung teilweise (abhängig von der benötigten Spannung). Der Aufbau der Schaltung beginnt mit der Überprüfung der Installation. Anschließend wird eine Glühlampe mit einer Leistung von 25 W (100 V) in die Lücke eines der Netzwerkkabel angeschlossen und die Ausgangslampe mit Netzspannung von 220...20 W (50 oder 24 V) versorgt. Wenn die Netzlampe mit voller Intensität leuchtet, die Lastlampe jedoch nicht, liegen Fehler oder minderwertige Elemente im Stromkreis vor. Bei schwacher Erwärmung beider Lampen stellt der variable Widerstand R1 am Ausgang der Quelle die Spannung auf 12 (24) V ein und der Regler R13 erreicht die maximale Helligkeit der Lastlampe. Nach einer kurzen Betriebszeit wird der Stromkreis abgeschaltet und die Temperatur der Elemente überprüft. Bei Überhitzung des Thyristors VS1 sollte der Widerstand R17 erhöht oder ein größerer Strahler für den Thyristor verwendet werden. Der Thyristor wird mit Wärmeleitpaste auf dem Kühler montiert. Wenn keine Überhitzung der Elemente auftritt, können Sie das Gerät ohne Schutzlampe (Netzlampe), jedoch immer mit installierter Sicherung FU1, einschalten. Schließlich passt der Widerstand R13 den Modus der Stabilisierungsschaltungen so an, dass sich die Ausgangsspannung mit und ohne Last um nicht mehr als 20 % ändert. Aufmerksamkeit! Da im Stromkreis Netzspannung anliegt, ist es bei der Inbetriebnahme erforderlich, die Sicherheitsregeln zu beachten und Teile nur im ausgeschalteten Zustand auszutauschen. Autor: V. Konovalov, Kreativlabor „Automatisierung und Telemechanik“, Irkutsk
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