Перетворювач напруги для побутової апаратури Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Перетворювач напруги для побутової апаратури Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори

Коментарі до статті

Життя сучасної людини тісно пов'язане з електричною мережею змінного струму. Багато людей не можуть обходитися без телевізорів, телефонів, комп'ютерів та різних побутових електроприладів. Тому корисно мати в господарстві, особливо в сільській місцевості, резервне джерело електроенергії, наприклад, двигун внутрішнього згоряння з електрогенератором – бензоелектричний агрегат. Але для постійного електропостачання потрібна його безперервна робота, що призведе до великої витрати бензину. У той же час багато сучасних електроприладів (енергозберігаючі лампи, телевізори, комп'ютери) споживають невелику потужність (не більше 100 Вт), тому електропостачання будинку або квартири від електрогенератора, що постійно працює, занадто дорого. Для живлення побутових електроприладів доцільніше використовувати перетворювач постійної напруги змінну 220 В, що працює від батареї акумуляторів великої ємності.

Такі пристрої, як правило, дороги і поряд з перевагами мають певні недоліки. Найбільш поширені перетворювачі, які працюють за принципом високочастотного перетворення з частотою комутації кілька десятків кілогерц. Їх недолік - сильні перешкоди радіо та телевізійному прийому, вони чутливі до короткочасних навантажень, що виникають, наприклад, при включенні холодильника або потужної лампи розжарювання.

Крім того, промисловість випускає низькочастотні перетворювачі напруги, що працюють на частоті 50 Гц. Але такі перетворювачі мало поширені, дорогі та насичені автоматикою, що ускладнює їх ремонт. Тому радіоаматори самостійно конструюють низькочастотні перетворювачі за описами, опублікованими, наприклад, [1-3]. Але в них не передбачене автоматичне вимкнення при сильному розрядженні акумуляторної батареї. Крім того, вони мають низький ККД при малому навантаженні. Тому більшість опублікованих перетворювачів розраховані на невелику потужність (до 150 Вт). Якщо застосувати потужніший трансформатор, то навіть без навантаження перетворювач швидко розряджатиме акумуляторну батарею.

Для збільшення ККД пропонований перетворювач містить два трансформатори, що підвищують різної потужності. Коли споживана навантаженням потужність нижче певної межі, використовується трансформатор меншої потужності, інакше - потужніший.

(Натисніть для збільшення)

Схема пропонованого перетворювача показано малюнку. Пристрій містить два вузли контролю напруги живлення на транзисторах VT7 і VT8, стабілізатор напруги на мікросхемі DA1, генератор двох послідовностей імпульсів з паузами між ними на мікросхемі DA2, двотактний вихідний ступінь на транзисторах VT1-VT4 з потужним трансформатором Т2, двотактний вихідний ступінь і VT5 з трансформатором Т6 у десять разів меншої потужності, вузол вимірювання струму навантаження на трансформаторі струму Т1, діоді VD3 та транзисторі VT3.

Для автоматичного вимикання перетворювача при повній розрядці акумуляторної батареї живлення використаний вузол на транзисторі VT7. Якщо її напруга більше 10,5, транзистор VT7 відкритий, реле К1 спрацювало і через його контакти К1.1 напруга живлення подається на стабілізатор напруги на мікросхемі DA1 і далі на генератор імпульсів на мікросхемі DA2. При зменшенні напруги акумуляторної батареї нижче 10,5 транзистор VT7 закривається, контакти К1.1 розмикаються і відключають живлення генератора імпульсів, в результаті чого всі комутують транзистори VT1-VT6 виявляються закритими, а перетворювач вимкненим. Напруга вимикання регулюється підстроювальним резистором R8. Характеристика вузла на транзисторі VT7 має невеликий гістерезис (через те, що напруга включення електромагнітного реле більша за напругу вимкнення), який достатній для практичного застосування.

Вузол контролю напруги живлення зібраний на транзисторі VT8 за аналогічною схемою, але його поріг спрацьовування 13 Ст. Він забезпечує двоступеневу стабілізацію вихідної напруги. Якщо напруга живлення менше 13, транзистор VT8 закритий, обмотка реле К2 знеструмлена, на навантаження надходить напруга з повної вторинної обмотки одного з вихідних трансформаторів Т1 або Т2 через контакти реле К2.1 або К2.2. В іншому випадку транзистор VT8 відкривається, спрацьовує реле К2 і підключається навантаження до відведення вторинної обмотки трансформатора Т1 або Т2. Вихідна напруга перетворювача змінюється не більше ніж на 7,7 % при зміні напруги живлення в межах 11... 15 В. Це дозволяє йому працювати від одного з двох джерел живлення: акумуляторної батареї 10,5... 12 В або бортової мережі автомобіля 14 Ст.

У пристрої не використаний безінерційний захист від перевищення струму навантаження входом FC мікросхеми DA2. Застосовується звичайна плавка вставка FU1, а комутують транзистори VT1 -VT6 обрані із запасом максимально допустимого струму.

У режимі холостого ходу або при малому струмі, що споживається навантаженням, напруги на двигуні резистора R10 недостатньо для відкривання транзистора VT9 обмотка реле К3 знеструмлена. Через контакти реле К3.1 та КЗ.2 імпульси з виходів мікросхеми DA2 надходять на затвори транзисторів VT5 та VT6. Навантаження підключено через контакти реле К3.3 до вторинної обмотки Т1 трансформатора. При цьому споживаний перетворювачем без навантаження струм набагато менше, ніж при роботі трансформатора Т2.

Якщо струм навантаження перевищує певну межу, регульовану підстроювальним резистором R10, транзистор VT9 відкривається і подає напругу на обмотку реле К3. Через контакти реле К3.1 та КЗ.2 імпульси з виходів мікросхеми DA2 подаються на затвори транзисторів VT1-VT4. Контакти реле К3.3 підключають навантаження до вторинної обмотки потужного Т2 трансформатора.

Вихідна напруга перетворювача має форму розділених паузами різнополярних імпульсів з амплітудою приблизно 250 В. Його чинне значення - близько 190 В. Ці параметри потрапляють у допустимі межі напруги не тільки для пристроїв з імпульсними блоками живлення, але і для побутових холодильників.

Усі деталі перетворювача розміщені у корпусі з листового алюмінію. Транзистори VT1-VT6 закріплені на корпусі із застосуванням ізолюючих прокладок та використанням теплопровідної пасти. Через корпус для охолодження деталей продувається повітряний потік вентилятора з електродвигуном М1 потужністю 3 Вт.

Трансформатори Т1 і Т2 повинні мати коефіцієнт трансформації 20 а трансформатор струму ТЗ - 100, при цьому його первинна обмотка при максимальній потужності перетворювача 1 кВт повинна бути розрахована на струм 5 А.

Трансформатор Т1 виготовлений із трансформатора ТС-180 від блока живлення лампового телевізора. Усі його вторинні обмотки видалені. Первинна обмотка залишена та використана як основна секція вторинної обмотки (на схемі від кінця до відведення). До неї додано додаткову секцію з 90 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,5 мм (від початку до відведення). Нова первинна обмотка містить дві секції по 40 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 1,2 мм, намотаних у два дроти.

Трансформатор Т2 намотаний на статорі трифазного асинхронного електродвигуна потужністю 7,5 кВт. Первинна обмотка (I) містить дві секції по 15 витків і намотана алюмінієвим дротом АПВ-10 в два дроти для забезпечення симетрії. Вторинна обмотка (II) намотана монтажним алюмінієвим дротом перетином 2,5 мм2. Вона містить 345 витків з відведенням від 45 витка.

Трансформатор Т3 виготовлений із вихідного трансформатора УЗЛ лампового телевізора. Його анодна обмотка залишена та використана як вторинна, а інша – видалена. Замість неї намотана первинна обмотка - 24 витки дроту ПЕВ-2 діаметром 1,2 мм. При налагодженні перетворювача може знадобитися у невеликих межах змінити коефіцієнт трансформації трансформаторів Т1 та Т2. Для цього слід намотати додаткову обмотку з кількох витків та з урахуванням фази послідовно з'єднати її з вторинною обмоткою трансформатора. Якщо включити обмотки синфазно, коефіцієнт трансформації збільшиться, інакше - зменшиться.

Всі реле повинні мати напругу спрацьовування не більше 10 В. Реле К1 - слаботочне, може бути навіть герконовим - струм, що комутується контактами, не перевищує 0,1 А при напрузі не більше 15 В. Контакти реле К2 і КЗ повинні бути розраховані на комутацію змінної напруги 220 В і струму 5 А. В екземплярі автора застосовані реле К1 – РЕМ-59 (виконання ХП4.500.020), К2 – V23079-D1003-В301, К3 – HJQ-18F 12VDC-3Z.

Усі підстроювальні резистори СПЗ-1 б. Перед встановленням необхідно перевірити справність рухомий контактної системи.

Перед першим включенням живлення двигун підстроювального резистора R1 встановлюють у будь-яке крайнє положення, двигун R8 - у верхнє за схемою положення, двигуни інших підстроювальних резисторів - в нижнє.

Замість акумуляторної батареї підключають лабораторне джерело живлення з регульованою вихідною напругою 10... 13 В і вихідним струмом не менше 10 А. Двигуном підстроювального резистора R1 встановлюють на виході мікросхеми DA1 напруга 8...9 В. На думку автора, знижує ризик появи підвищеної напруги живлення мікросхеми DA2 при обривах висновків нерухомих контактів резистора R1. Далі добіркою резистора R2 встановлюють частоту змінної напруги на виході перетворювача 50 Гц. Після цього знижують напругу живлення до 10,5 і переміщають движок підстроювального резистора R8 зверху вниз за схемою до відключення реле К1. Потім підвищують напругу живлення до 13 і переміщають двигун змінного резистора R9 знизу вгору за схемою до спрацьовування реле К2. Нарешті, підключають первинну обмотку трансформатора струму Т3 до джерела змінного струму 0,5...0,6 і переміщують двигун змінного резистора R10 до спрацьовування реле К3.

література

Гореславець А. Перетворювачі напруги на мікросхемі КР1211ЕУ1. – Радіо, 2001, № 5, с. 42, 43.
Нечаєв І. Перетворювач напруги 12/220 50 Гц. – Радіо, 2004, № 9, с. 30, 31.
Озолін М. Стабілізований перетворювач 12/220 Ст. – Радіо, 2006, № 12, с. 30, 31.

Автор: А. Сергєєв

Дивіться інші статті розділу Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Пересадка біологічного годинника 25.06.2015

Кишкова паличка - одна з тих організмів, які обходяться без внутрішнього добового ритму, що підкоряється зміні дня та ночі. Зате такий годинник є у ціанобактерій, що не дивно: вони займаються фотосинтезом, а якщо ти займаєшся фотосинтезом, то хочеш не хочеш, за сонцем стежитимеш. Власне, крім ціанобактерій, жодні інші бактерії добовими ритмами не мали. (Підкреслимо, що йдеться саме про циркадний, добовий годинник, а не взагалі про біологічні ритми.)

Памеле Сільвер (Pamela A. Silver) та її колегам з Інституту Уайса при Гарвардському університеті спало на думку пересадити біологічний годинник з однієї бактерії в іншу - тобто, як можна здогадатися, з ціанобактерії в кишкову паличку. Як відомо, у ціанобактерій молекулярною "пружиною" добового ритму служать три білки під назвою KaiA, KaiB і KaiC: протягом дня KaiA фосфорилює KaiC, а вночі KaiB виконують зворотну реакцію, тобто знімає з KaiC залишки фосфорної кислоти. Сам KaiC може впливати на активність інших генів (у тому числі і свого власного), стимулюючи транскрипцію, тобто синтез РНК на них, але робити він це може залежно від того, в якому вигляді він знаходиться, у денному фосфорильованому або в нічному нефосфорильованому .

Система, як бачимо, досить проста, потрібно було лише пересадити три гени від ціанобактерії Synechococcus elongatus кишкової палички Escherichia coli. Фосфорильований KaiC взаємодіє з іншим білком, SasA, і дослідники внесли в геном кишкової палички ще й ген білка, що світиться, який включався комплексом KaiC-SasA. Настав день, KaiC отримував фосфатну групу, зв'язувався з SasA, і обидва разом активували синтез РНК на гені флуоресцентного білка. На його РНК синтезувався сам білок і клітина починала світитися. Іншими словами, кишкову паличку, у якої жодного добового годинника зроду не було, забезпечили циркадними "ходиками". Щоправда, через три дні годинник ламався. За словами авторів, самі ціанобактерії мають додаткові механізми, що забезпечують синхронізацію ядра молекулярної "пружини" з часом доби, а звичайних же бактерій такої "поправки ходу" немає (хоча ніщо не заважає і такі гени теж пересадити в кишкову паличку). Повністю результати експериментів описані у статті Science Advances.

Мета роботи була, зрозуміло, не тільки в тому, щоб отримати бактерію, що світиться по годинах. Такі клітини, які до того ж вміли б ще синтезувати ліки, могли б послужити хорошими дозаторами, звільняючи потрібну речовину в потрібний момент часу (адже у хвороб теж є свої циклічні ритми).

Вважається, що ожиріння та супутні йому метаболічні розлади виникають через засмучений добовий годинник організму, який перестає задавати правильний розпорядок дня кишковим бактеріям - у яких, нагадаємо, власного годинника немає. І тут, мабуть, допомогли б саме ті бактерії, яких таким годинником забезпечили в лабораторії. Нарешті, якщо ми говоримо про мікроорганізми, що використовуються для отримання біопалива, то їх можна змусити працювати від сонця, а щоб це відбувалося з максимальною користю, знову ж таки знадобиться добовий годинник.

Інші цікаві новини:

▪ Мініатюрний радіомодуль 868МГц із вбудованою антеною

▪ 176-шарова 4D NAND флеш-пам'ять

▪ Телескопічна лінза для очей

▪ Голосовий помічник Amazon Alexa для автомобілів BMW

▪ Друкуючи текст, ми видаємо свої емоції

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Світлодіоди. Добірка статей

▪ стаття Друге Я. Крилатий вираз

▪ стаття Хто побудував перші канали? Детальна відповідь

▪ стаття Водяна лілія. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Режекторний контур із коаксіального кабелю. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Моментальне заморожування води. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт