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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Regulador Triac com proteção contra sobrecarga. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reguladores de potência, termômetros, estabilizadores de calor Melhorando um dos controladores triac publicados anteriormente, o autor aprimorou suas características, complementou-o com uma unidade de proteção contra sobrecarga e confirmou suas soluções técnicas com cálculos. Ao estabelecer um controlador triac, montado conforme descrição em [1], constatou-se que não era possível inseri-lo no modo de máxima potência na carga. O "culpado" acabou sendo um gerador baseado em um transistor de junção única KT117A, que produz não um, mas vários pulsos em cada meio ciclo da tensão de rede. Como resultado, o capacitor no circuito de alimentação do amplificador de pulso não teve tempo de carregar no início do próximo meio ciclo e a energia do pulso não foi suficiente para abrir o triac. O esquema do regulador aprimorado é mostrado na figura. Ele não apenas elimina a desvantagem descrita acima, mas também fornece um dispositivo de proteção contra exceder o valor de corrente permitido no circuito de carga.
Ao contrário do protótipo, o gerador de pulsos aqui é feito em um par complementar de transistores (VT1 KT361G, VT2 KT315G). No momento em que a tensão no emissor do transistor VT3, que aumenta à medida que o capacitor C1 vai carregando, supera a tensão em sua base, o gerador produz um único pulso. Ambos os transistores abrem como uma avalanche, o capacitor C3 é descarregado principalmente através da seção emissor-base do transistor VT3. Este transistor abre e o capacitor C5 é descarregado através do enrolamento I do transformador de pulso T2. O pulso do enrolamento II do transformador de pulso abre o triac VS2. Os transistores VT1 e VT2 permanecem abertos até que a tensão da rede passe por zero, mais precisamente, até que a tensão no barramento de alimentação caia para 4 ... 6 V. Depois de fechados, o gerador está pronto para dar outro pulso. O momento de emissão do pulso é determinado pela duração do carregamento do capacitor C3 para a tensão de abertura dos transistores e depende da resistência total do resistor constante R7 e da variável R6. Devido ao fato de o gerador gerar apenas um pulso em cada meio ciclo, o capacitor descarregado C5 sempre tem a capacidade de ser carregado através do diodo VD8 por quase um meio ciclo inteiro, com exceção de um curto intervalo quando o instantâneo valor da tensão de rede é próximo de zero. Com uma corrente de carga média izar.sr de aproximadamente 9 mA (depende da resistência dos resistores R1 e R2), o capacitor C5 terá tempo para carregar até 10 V em meio ciclo (22 ms) (limitado pelo zener diodos VD2 e VD3), se sua capacidade não for superior a
Qual é a capacitância mínima desse capacitor? Para que o triac VS2 (TC132-50-6, [2]) abra, a tensão em seu eletrodo de controle Uy deve exceder 4 V por pelo menos t on - 12 μs. A corrente do eletrodo de controle iy nesta tensão é de 200 mA. A resistência do circuito do eletrodo de controle Ry pode ser estimada usando a lei de Ohm:
Levando em consideração a relação de transformação k do transformador T2, os valores de tensão e resistência reduzidos ao seu enrolamento primário são:
Da equação
onde U0 \u22d 5 V é a tensão inicial no capacitor CXNUMX, encontramos
Selecionamos a capacitância do capacitor C5 igual a 1 μF. O dispositivo de proteção contra sobrecarga é feito no trinistor VS1 KU101G. Sob a ação do sinal do sensor de sobrecarga - transformador de corrente T1 - o trinistor abre, o que leva a uma diminuição da tensão na saída da ponte de diodos VD1 para aproximadamente 4 V. Isso é menor que a tensão de estabilização do KS168A (VD7 ) diodo zener. Portanto, o gerador de pulsos nos transistores VT1 e VT2 para de funcionar, o triac VS2 não abre mais. A ativação da proteção é indicada pelo acendimento do LED HL1. Graças ao capacitor C1 e ao diodo VD6, a corrente através do trinistor VS1 não para nos momentos em que a tensão da rede passa por zero e o trinistor permanece aberto. Para retornar o regulador com a proteção ativada ao estado de funcionamento, é necessário desconectá-lo da rede elétrica por alguns segundos (tempo suficiente para a descarga do capacitor C1). A tensão no enrolamento secundário do transformador T1 é proporcional à corrente que flui no enrolamento primário conectado em série ao circuito de carga. O eletrodo de controle do trinistor VS1 recebe parte da tensão do enrolamento secundário, retificada pelos diodos VD4 e VD5. Usando o resistor trimmer R4, o limite de proteção é ajustado. O capacitor C2 impede que ele seja acionado por ruído de impulso. O transformador de corrente como sensor de sobrecarga é conveniente porque mesmo com uma corrente que excede significativamente o limite de proteção definido (por exemplo, quando a carga está em curto-circuito), a tensão em seu enrolamento secundário permanece segura para outros elementos do dispositivo. Isso se deve a uma diminuição acentuada na taxa de transformação devido à saturação do circuito magnético. Usado no regulador - o transformador de corrente T1 é feito de um transformador T-Sh-ZM de um alto-falante do assinante. Semelhante pode ser encontrado em alguns telefones. A seção transversal de seu núcleo magnético em forma de W é SM = 64 10-6 m2, o comprimento médio da linha magnética é lM = 72 10-3 m. A permeabilidade magnética relativa experimentalmente determinada μ = 0,7 103 em uma indução de não mais de 1T A saturação ocorre em uma indução de 1,6 ... 1,8 T. Damos o cálculo do transformador de corrente: 1. A intensidade de campo necessária para obter indução B \u1d XNUMX T,
2. Voltas de amperes necessárias para isso
3. A amplitude da corrente de carga na potência máxima P=2500 W e o valor efetivo da tensão U=220 V é igual a
4. O número de voltas do enrolamento primário (corrente)
Aceitamos w1=5. 5. Indutância do enrolamento primário
6. Reatância indutiva do enrolamento primário na frequência da rede f=50 Hz
7. Queda de tensão na reatância indutiva do enrolamento primário
8. Para uma abertura confiável do trinistor KU101, é necessário aplicar uma tensão de pelo menos 15 V ao seu eletrodo de controle [2]. Esta é exatamente a amplitude de tensão no enrolamento secundário U2. O número de suas voltas
Como o dispositivo usa um retificador de onda completa (diodos VD3, VD4), o enrolamento secundário do transformador deve consistir no dobro de voltas - 1500 com uma derivação do meio. A corrente que circula neste enrolamento é muito pequena, por isso o diâmetro do fio é escolhido com base apenas na sua resistência mecânica e na possibilidade de colocar o número de voltas necessário na janela do circuito magnético. O enrolamento primário é enrolado em uma camada sobre um fio secundário bem isolado com uma seção transversal de pelo menos 4 ... 5 mm2. Um fio desta seção é muito inconveniente para enrolar, por isso é melhor usar um feixe de um grande número de fios finos com uma seção transversal total igual à necessária. Os fios do feixe são conectados em paralelo. Estabelecer o regulador se resume a definir a corrente de disparo da proteção com um resistor de ajuste R4 e selecionar o valor do resistor R7, do qual depende o limite superior do intervalo de controle de potência (geralmente 94 ... 97%). O valor de R7 é escolhido de forma que no modo de potência máxima não haja "saltos" de meio ciclos devido à não abertura do triac VS2. Para suprimir a interferência de rádio gerada pelo controlador, use o filtro recomendado em [1]. Literatura
Autor: B. Lavrov, São Petersburgo
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