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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Melhoria do regulador de potência. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reguladores de potência, termômetros, estabilizadores de calor Há mais de 15 anos uso o dispositivo descrito no artigo de S. Lukashenko "Um regulador de potência que não cria interferência" ("Rádio", 1987, nº 12, pp. 22, 23) para controlar a potência de o aquecedor elétrico do fumeiro. Em geral, um bom design, mas, infelizmente, não sem falhas. Em primeiro lugar, uma corrente pulsante flui através da carga, o que significa que apenas uma carga ativa pode ser alimentada pelo regulador. Em segundo lugar, em algumas posições do interruptor SA1, um número ímpar de meios ciclos da corrente de rede circula pela carga, o que afeta negativamente a carga de natureza indutiva incluída na rede. Em terceiro lugar, foi revelada a confiabilidade insuficiente do dispositivo: o chip K176J1E5 falhou várias vezes. Há dois motivos: a tensão excedendo a frequência do clock nas entradas do elemento DD1.1 da tensão de alimentação (pela queda de tensão no diodo VD4), o que não é recomendado, e um "aberto" no circuito de entrada do o elemento DD1.4 (pino 8) ao alternar a energia - por um período de tempo do contato móvel da chave SA1, essa conclusão "pendura" no ar, o que é inaceitável. As desvantagens também incluem a falta de indicação de que o regulador está conectado à rede (ele teve problemas várias vezes devido ao mau funcionamento do cabo de extensão da rede) e um consumo de corrente bastante grande: uma energia significativa é dissipada no VD5-VD8 ponte de diodos e resistor R1. Por fim, a limitação da potência de carga a 2 kW não permite a utilização do regulador em muitos casos que ocorrem na prática.
Para eliminar essas deficiências, o esquema foi redesenhado (Fig. 1). A fonte de alimentação do dispositivo aprimorado é feita sem transformador com um capacitor de lastro C1, o resistor R3 limita os pulsos de corrente que ocorrem quando o dispositivo está conectado à rede a um nível seguro para a ponte de diodos VD2-VD5. A tensão retificada é estabilizada por um estabilizador paramétrico em um diodo zener VD6. Ligar o LED HL1 em série com ele possibilitou a introdução de uma indicação de ligado, "economizando" o resistor limitador de corrente e alguns miliampères da corrente de saída de uma fonte de alimentação de baixa potência. Capacitores C2 e C3 - filtragem (C2 elimina o componente de baixa frequência da tensão retificada, C3 - alta frequência, bem como ruído de comutação nos circuitos de energia que ocorrem durante a operação de microcircuitos digitais). A redução do consumo de corrente (comparado ao protótipo) reduziu a capacitância do capacitor de óxido C2. Nos resistores R1, R2 e no diodo zener VD1, é feito um gerador de pulsos de clock com frequência de 50 Hz (ao contrário do protótipo, no qual sua frequência é de 100 Hz). Através deste circuito, o capacitor C1 também é descarregado quando o aparelho é desconectado da rede, o que aumenta a segurança elétrica do aparelho. A amplitude dos pulsos de clock é quase 2 V (queda de tensão no LED HL1) menor que a tensão de alimentação. O gatilho Schmitt nos elementos DD.1 e DD1.2 melhora a forma dos pulsos do relógio (Fig. 2, diagrama 1).
Um contador decimal binário com um decodificador DD2 é acionado pela borda dos pulsos de clock, gerando pulsos positivos nas saídas com duração igual ao período da tensão de rede, deslocados um em relação ao outro pela duração do período. O disparo RS nos elementos DD1.3 e DD1.4 é acionado pela frente dos pulsos de entrada. Quando um contador DD0 de alto nível aparece na saída 2 (Fig. 2, diagrama 2), o flip-flop RS comuta e o mesmo nível aparece em sua saída (diagrama 4). Nesse caso, o transistor VT1 abre, o diodo emissor do optosimistor U1 liga e ele entra em um estado de condução. Como resultado, os tiristores VS1 e VS2 conectados em antiparalelo são abertos sucessivamente: o primeiro deles passa meias ondas positivas da corrente de rede para a carga, o segundo - negativas (diagrama 5). Os tiristores ficam abertos até que apareça um nível alto na saída do contador DD2, ao qual está conectado o contato móvel da chave SA1 (por exemplo, na saída 3 - diagrama 3). Na borda desse pulso, o flip-flop RS desliga e a corrente através da carga é interrompida. A introdução do resistor R6 permitiu evitar a operação do elemento DD1.4 com uma entrada "pendurada". A comutação dos tiristores ocorre nos momentos em que a amplitude da tensão de rede não excede 10 V, enquanto a interferência é mínima. Quando o interruptor SA1 é colocado na posição "100%", o gatilho RS não comuta, os tiristores ficam abertos o tempo todo e a carga total é liberada. Em qualquer posição da chave SA1, um número par de meio ciclos da corrente principal passa pela carga, o que exclui a aparência de seu componente constante. Isso, além do uso de dois tiristores back-to-back, permitiu aumentar a potência de carga para 4 kW, o que é suficiente para fins domésticos. O fluxo de corrente alternada através da carga possibilitou incluir não apenas cargas ativas, mas também indutivas no soquete XS1. Por exemplo, usando um transformador abaixador, regule a potência de uma carga de baixa tensão - um enrolador elétrico, uma faca de abelha para abrir favos de mel etc. (anteriormente, um LATR volumoso e pesado tinha que ser usado para esse fim), e conectando um ventilador ao aparelho, regule a velocidade de seu motor elétrico (ao alimentar a tensão, ele acelera, durante as pausas desacelera, com isso a velocidade de rotação diminui). Na fabricação do dispositivo, foi utilizada uma placa de circuito impresso (Fig. 3 do referido artigo), da qual foram desmontadas as peças R1, VD1-VD4, C1. As peças recém-introduzidas são colocadas em um fragmento de uma breadboard universal com dimensões de 20x55 mm, que é instalada verticalmente no lugar das peças desmontadas. Os tiristores VS1, VS2 são montados em dissipadores de calor com uma área de superfície de resfriamento de 150 cm2. Os diodos VD7 e VD8 são soldados diretamente em seus terminais. O capacitor C1 é um supressor de ruído de filme, pode ser substituído por dois capacitores K73-17 conectados em série com capacidade de 0,47 mícrons e tensão nominal de 630 V, os resistores R1 e R3 são MLT-0,5, o restante é de qualquer tipo . A corrente de operação do optosimistor não deve exceder 10 mA e a tensão de comutação permitida não deve ser inferior a 500 V (MOC3052, MOC3053, MOC3062, MOC3063, MOC3082, MOC3083 atendem a esses requisitos). O dispositivo não requer ajuste. O regulador de potência aprimorado está em operação há mais de cinco anos, enquanto ele está satisfeito com seu trabalho. Autor: K. Moroz
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