0

Простые фазовые регуляторы

В статье приводится несколько вариантов по­строения регулятора напряжения, как выпрям­ленного, так и переменного, для работы с нагруз­ками как с малой (до 2 кВт) мощностью, так и с нагрузками мощностью в десятки кВт.

Предлагаемый вниманию читателей фазовый регулятор выпрямленного напряжения (рис.1) может служить временной или постоянной за­меной дорогостоящим регулируемым выпрями­телям, применяемым для питания двигателей постоянного тока мощностью единицы-десятки кВт и возбуждения синхронных мощных машин, а также альтернативой подзарядным устройствам аккумуляторных батарей электроподстанций. Максимально допустимый ток определяется ис­ключительно возможностями силового моста VS1, VS2, VD1, VD2 (рис.1).

Рис. 1

Вторичная обмотка трансформатора Т1 вме­сте с переменным резистором R2 и конденса­тором С1 образуют фазосдвигающую цепь (фа­зовращатель), задающую угол регулирования силовыми тиристорами, транзисторы VТ1 и VТ2 вместе с оптронными тиристорами VU1 и VU2усилители мощности импульсов управления.

Фазовый регулятор отличается не только пре­дельной простотой схемы, но и гальванической развязкой переменного резистора, выполняю­щего функцию «задатчика» выходного напряже­ния, который, кроме того, может быть вынесен на безопасное расстояние в несколько метров обычным телефонным двухпроводным прово­дом (на пульт управления, например), не боясь наводок и помех. Кроме переменного резистора на пульт управления может быть вынесена схема управления (или часть её) с элементами комму­тации и запитана от другого источника (лишь бы это была одна и та же фаза трехфазной сети). Мощность трансформатора Т1 может быть любой (несколько Вт), напряжение его вторичной об­мотки должно быть 30…40 В, с отводом от сере­дины. Полуобмотки необязательно должны быть с одинаковым напряжением (например, допусти­мо напряжение 15 В и 20 В), важно, чтобы нижняя (по схеме) часть вторичной обмотки обеспечива­ла напряжение не меньше, чем верхняя. В каче­стве транзисторов VT1 и VT2 можно использовать практически любые маломощные транзисторы соответствующих структур. Номиналы всех эле­ментов — ориентировочные и могут быть увеличе­ны или уменьшены почти вдвое.

Защита от КЗ и перегрузки

Устройство может работать от линейного на­пряжения (380 В), если применить трансформа­тор с первичной обмоткой на это напряжение. Схема легко может быть дополнена защитой от перегрузки и короткого замыкания с помо­щью геркона или трансформатора тока (рис.2 и рис.3).

Рис. 2

На рис.2 обозначены:

К1 — пускатель;

К2 — реле блокировки импульсов;

К3 — токовое реле;

РТ1, РТ2 — реле времятоковой защиты.

Рис. 3

Обмотка реле КЗ при мощности нагрузки до 20 кВт представляет собой несколько витков про­вода соответствующего сечения вокруг геркона К3.1, а при большей мощности — токопроводя­щую шину, с расположенным на ней герконом (под некоторым углом, но не параллельно шине). Блокировка импульсов снимается кратковремен­ным отключением питания.

Задание тока отсечки

Благодаря высокой помехоустойчивости пе­ременный резистор может быть заменен двумя- тремя последовательно включенными регулиру­ющими элементами (рис.3). Например: грубой (R2, расположенный у шпинделя наплавочного станка) и точной регулировки (R5, расположен­ный на пульте управления, в безопасной зоне) или один — ручной регулятор скорости транс­портера или степени нагрева печи, а в качестве второго — позистор (терморезистор с положи­тельным ТКС), для автоматического ограничения нагрева печи или для слежения за нагревом ра­диатора, подшипника и т.п. В эту же цепь можно добавить постоянный резистор для ограничения выпрямленного напряжения, температуры или скорости сверху. Причем случайный обрыв этой цепи в любом месте не вызывает аварии, а только останавливает агрегат. Схема не критична к дли­не проводов в ее составе; не следует слишком увлекаться расстоянием между транзисторами Т1 и Т2 и длиной провода, соединяющего базы этих транзисторов с резистором RЗ.

Работа с реактивной нагрузкой

Регулятор может работать как на активную на­грузку, так и на реактивную: в случае большой ин­дуктивности в цепи выпрямленного напряжения ток самоиндукции замыкается через диоды, не провоцируя тиристоры (этим объясняется несим­метричное расположение элементов моста, к тому же, в этом случае можно использовать готовые ди­одные и тиристорные полумосты). Для повышения надежности устройства, желательно управляющие переходы силовых тиристоров зашунтировать лю­быми малогабаритными диодами (рис.4), после­довательно с каждым тиристором не помешает включить минимальную индуктивность (например, в виде ферромагнитного кольца вокруг шины), а сам тиристор зашунтировать снабберной цепочкой R21C21. Последние две рекомендации — это для очень больших мощностей, хотя защищать тири­сторы от превышения допустимой скорости нарас­тания напряжения на них надо стремиться всегда.

Рис. 4

Работа с активной нагрузкой (нагревателем)

Для малых мощностей (до 2 кВт) схему мож­но еще упростить и удешевить, изъяв силовые диоды и тиристоры, а большие радиаторы за­менить меньшими или (до 300 Вт) вообще обой­тись без последних (рис.5).

Рис. 5

Если потребитель не нуждается в выпрямленном напряжении (на­пример — нагреватель), то можно обойтись дву­мя силовыми ключами, включенными встречно­ параллельно в разрыв одного из двух проводов (рис.6).

Рис. 6

Работа с нагрузкой в виде трансформатора

Силовые трансформаторы по такой схеме запитывать нежелательно: из-за неодинако­вых характеристик тиристоров, возможно подмагничивание магнитопровода постоянной составляющей переменного тока, избежать которого можно только очень тщательным под­бором силовых и управляющих элементов. В таком случае, силовые трансформаторы не­обходимо запитывать через выпрямительный мост, в диагональ которого включен тиристор (рис.7).

Рис. 7

Литература

  1. Алексеев Г., Васильев Н. Тиристорный вы­прямитель с регулируемым выходным напряже­нием // Радио. — 1971. — N912. — С.55.
  2. Винокуров Л. Регулятор повышенной мощ­ности // Радио. — 1993. — №12. — С. 10.

Автор: Александр Шуфотинский, г. Кривой Рог
Источник: Радиоаматор №3-4/20






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.