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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Conversor de tensão para equipamentos domésticos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Conversores de tensão, retificadores, inversores A vida de uma pessoa moderna está intimamente ligada à rede elétrica AC. Muitas pessoas não podem viver sem televisores, telefones, computadores e vários electrodomésticos... Portanto, é útil ter uma fonte reserva de eletricidade em casa, especialmente nas áreas rurais, por exemplo, um motor de combustão interna com gerador elétrico - um unidade gasolina-elétrica. Mas uma fonte de alimentação constante exige seu funcionamento contínuo, o que levará a um alto consumo de gasolina. Ao mesmo tempo, muitos aparelhos elétricos modernos (lâmpadas economizadoras, televisores, computadores) consomem pouca energia (não mais que 100 W), portanto, alimentar uma casa ou apartamento a partir de um gerador elétrico em funcionamento constante é muito caro. Para alimentar eletrodomésticos, é mais aconselhável utilizar um conversor CC-CA de 220 V alimentado por bateria de alta capacidade. Tais dispositivos são geralmente caros e, juntamente com suas vantagens, apresentam certas desvantagens. Os conversores mais utilizados operam com base no princípio da conversão de alta frequência com uma frequência de comutação de várias dezenas de quilohertz. Sua desvantagem é a forte interferência na recepção de rádio e televisão, pois são sensíveis a sobrecargas de curto prazo que ocorrem, por exemplo, ao ligar uma geladeira ou uma potente lâmpada incandescente. Além disso, a indústria produz conversores de tensão de baixa frequência operando na frequência de 50 Hz. Mas esses conversores são raros, caros e cheios de automação, o que os torna difíceis de reparar. Portanto, os rádios amadores projetam conversores de baixa frequência de forma independente, de acordo com as descrições publicadas, por exemplo, em [1-3]. Mas eles não fornecem desligamento automático quando a bateria está muito descarregada. Além disso, apresentam baixa eficiência em baixas cargas. Por esta razão, a maioria dos conversores publicados são projetados para baixa potência (até 150 W). Se você usar um transformador mais potente, mesmo sem carga, o conversor descarregará rapidamente a bateria. Para aumentar a eficiência, o conversor proposto contém dois transformadores elevadores de potências diferentes. Quando a potência consumida pela carga está abaixo de um determinado limite, utiliza-se um transformador de potência menor, caso contrário, utiliza-se um mais potente.
O circuito do conversor proposto é mostrado na figura. O dispositivo contém duas unidades de controle de tensão de alimentação nos transistores VT7 e VT8, um estabilizador de tensão no chip DA1, um gerador de duas sequências de pulso com pausas entre elas no chip DA2, um estágio de saída push-pull nos transistores VT1-VT4 com um poderoso transformador T2, um estágio de saída push-pull nos transistores VT5 e VT6 com transformador T1 dez vezes menos potente, uma unidade de medição de corrente de carga no transformador de corrente T3, diodo VD3 e transistor VT9. Para desligar automaticamente o conversor quando a bateria de alimentação estiver completamente descarregada, é utilizada uma unidade baseada no transistor VT7. Se sua tensão for superior a 10,5 V, o transistor VT7 está aberto, o relé K1 é acionado e, através de seus contatos K1.1, a tensão de alimentação é fornecida ao estabilizador de tensão no chip DA1 e depois ao gerador de pulsos no chip DA2 . Quando a tensão da bateria cai abaixo de 10,5 V, o transistor VT7 fecha, os contatos K1.1 abrem e desligam a energia do gerador de pulsos, como resultado todos os transistores chaveadores VT1-VT6 são fechados e o conversor é desligado. A tensão de desligamento é regulada pelo resistor de ajuste R8. A característica do nó no transistor VT7 possui uma leve histerese (devido ao fato da tensão de ligação do relé eletromagnético ser maior que a tensão de desligamento), o que é suficiente para uso prático. A unidade de controle da tensão de alimentação é montada em um transistor VT8 de acordo com um circuito semelhante, mas seu limite de resposta é de 13 V. Ele fornece estabilização da tensão de saída em dois estágios. Se a tensão de alimentação for inferior a 13 V, o transistor VT8 é fechado, o enrolamento do relé K2 é desenergizado, a carga recebe tensão do enrolamento secundário completo de um dos transformadores de saída T1 ou T2 através dos contatos do relé K2.1 ou K2.2. 8. Caso contrário, o transistor VT2 abre, o relé K1 é acionado e a carga é conectada à saída do enrolamento secundário do transformador T2 ou T7,7. A tensão de saída do conversor muda em não mais que 11% quando a tensão de alimentação muda dentro de 15...10,5 V. Isso permite que ele opere com uma das duas fontes de energia: uma bateria de 12...14 V ou o veículo ligado -placa de rede XNUMX V. O dispositivo não utiliza proteção livre de inércia contra excesso de corrente de carga na entrada FC do chip DA2. Um fusível convencional FU1 é usado e os transistores de comutação VT1 -VT6 são selecionados com uma margem de corrente máxima permitida. No modo inativo ou com baixa corrente consumida pela carga, a tensão no motor do resistor R10 não é suficiente para abrir o transistor VT9, o enrolamento do relé K3 é desenergizado. Através dos contatos de relé K3.1 e KZ.2, os pulsos das saídas do microcircuito DA2 são fornecidos às portas dos transistores VT5 e VT6. A carga é conectada através dos contatos do relé K3.3 ao enrolamento secundário do transformador T1. Neste caso, a corrente consumida pelo conversor sem carga é uma ordem de grandeza menor do que na operação do transformador T2. Se a corrente de carga ultrapassar um determinado limite, regulado pelo resistor de corte R10, o transistor VT9 abre e fornece tensão à bobina do relé K3. Através dos contatos de relé K3.1 e KZ.2, os pulsos das saídas do microcircuito DA2 são fornecidos às portas dos transistores VT1-VT4. Os contatos de relé K3.3 conectam a carga ao enrolamento secundário do potente transformador T2. A tensão de saída do conversor tem a forma de pulsos multipolares separados por pausas com amplitude de aproximadamente 250 V. Seu valor efetivo é de cerca de 190 V. Esses parâmetros estão dentro dos limites permitidos da tensão de alimentação não apenas para dispositivos com comutação fontes de alimentação, mas também para refrigeradores domésticos. Todas as peças do conversor estão alojadas em uma caixa de chapa de alumínio. Os transistores VT1-VT6 são fixados à caixa com juntas isolantes e pasta condutora de calor. Um fluxo de ar de um ventilador com motor elétrico M1 com potência de 3 W é constantemente soprado pela carcaça para resfriar as peças. Os transformadores T1 e T2 devem ter relação de transformação de 20, e o transformador de corrente TZ - 100, enquanto seu enrolamento primário com potência máxima de conversor de 1 kW deve ser projetado para uma corrente de 5 A. O Transformador T1 é feito a partir de um transformador TS-180 proveniente da fonte de alimentação de uma TV de tubo. Todos os seus enrolamentos secundários foram removidos. O enrolamento primário é deixado e usado como seção principal do enrolamento secundário (no diagrama de ponta a ponta). Foi adicionada uma seção adicional de 90 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 0,5 mm (do início à saída). O novo enrolamento primário contém duas seções de 40 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 1,2 mm, enroladas em dois fios. O transformador T2 é enrolado no estator de um motor elétrico trifásico assíncrono com potência de 7,5 kW. O enrolamento primário (I) contém duas seções de 15 voltas e é enrolado com fio de alumínio APV-10 em dois fios para garantir simetria. O enrolamento secundário (II) é enrolado com fio de alumínio de montagem com seção transversal de 2,5 mm2. Contém 345 voltas com toque a partir da 45ª volta. O transformador T3 é feito a partir do transformador de saída de uma TV de tubo ultrassônico. Seu enrolamento anódico é deixado e usado como enrolamento secundário, e o outro é removido. Em vez disso, um enrolamento primário é enrolado - 24 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 1,2 mm. Ao configurar o conversor, pode ser necessário alterar a relação de transformação dos transformadores T1 e T2 dentro de pequenos limites. Para isso, deve-se enrolar um enrolamento adicional de várias voltas e, levando em consideração a fase, conectá-lo em série com o enrolamento secundário do transformador. Se os enrolamentos forem ligados em fase, a relação de transformação aumentará, caso contrário diminuirá. Todos os relés devem ter uma tensão de operação não superior a 10 V. O relé K1 é de baixa corrente, pode até ser uma chave reed - a corrente comutada pelos contatos não excede 0,1 A em uma tensão não superior a 15 V. Os contatos dos relés K2 e KZ devem ser projetados para comutação de tensão alternada 220 V e corrente 5 A. A cópia do autor utiliza os relés K1 - RES-59 (versão HP4.500.020), K2 - V23079-D1003-B301, K3 - HJQ- 18F 12VDC-3Z. Todos os resistores de sintonia SPZ-1 b. Antes de instalá-los, é necessário verificar a operacionalidade do sistema de contatos móveis. Antes de ligar a energia pela primeira vez, o controle deslizante do resistor de corte R1 é colocado em qualquer posição extrema, o controle deslizante R8 é colocado na posição superior de acordo com o diagrama e os controles deslizantes de outros resistores de corte são colocados na parte inferior . Em vez de uma bateria, conecte uma fonte de alimentação de laboratório com uma tensão de saída ajustável de 10...13 V e uma corrente de saída de pelo menos 10 A. Usando o resistor trimmer R1, uma tensão de 1...8 V é ajustada em a saída do microcircuito DA9.A conexão deste resistor mostrada no diagrama, segundo Na opinião do autor, reduz o risco de tensão excessiva de alimentação ao microcircuito DA2 quando os terminais dos contatos fixos do resistor R1 quebram. A seguir, selecionando o resistor R2, a frequência da tensão alternada na saída do conversor é ajustada para 50 Hz. Depois disso, a tensão de alimentação é reduzida para 10,5 V e o controle deslizante do resistor de corte R8 é movido de cima para baixo de acordo com o circuito até que o relé K1 seja desligado. Em seguida, a tensão de alimentação é aumentada para 13 V e o controle deslizante do resistor variável R9 é movido de baixo para cima de acordo com o circuito até que o relé K2 seja ativado. Finalmente, conecte o enrolamento primário do transformador de corrente T3 a uma fonte de corrente alternada de 0,5...0,6 A e mova o resistor variável R10 até que o relé K3 opere. Literatura
Autor: A. Sergeev
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