|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Stabilisateur de tension secteur avec contrôle par microcontrôleur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / microcontrôleurs Un écart à long terme de la tension secteur de plus de 10 % par rapport à la valeur nominale de 220 V est malheureusement devenu courant dans de nombreuses régions de notre pays. Avec une tension accrue (jusqu'à 240...250 V) dans le réseau, la durée de vie des appareils d'éclairage est considérablement réduite et l'échauffement des alimentations des transformateurs et des moteurs des compresseurs des réfrigérateurs augmente. La réduction de la tension du secteur en dessous de 160 ... 170 V entraîne une augmentation significative de la charge sur les transistors clés des alimentations à découpage (cela peut entraîner leur surchauffe et leur panne thermique ultérieure), ainsi que le blocage des moteurs dans les compresseurs de réfrigérateurs, qui également conduit à leur échauffement et à leur sortie hors service. Des fluctuations de tension encore plus importantes pour les consommateurs monophasés alimentés par un réseau triphasé se produisent en cas de rupture du fil neutre dans la zone allant du point de connexion du consommateur au réseau à quatre fils au poste de transformation. Dans ce cas, en raison d'un déséquilibre de phase, la tension dans la prise peut varier de plusieurs dizaines de volts jusqu'à 380 V linéaires, ce qui entraînera inévitablement des dommages à presque tous les appareils électroménagers complexes connectés à la prise. Le stabilisateur proposé aidera à éviter les problèmes associés aux fluctuations de tension extrêmes dans le réseau. Pour stabiliser la tension du secteur dans des conditions domestiques, des stabilisateurs ferrorésonnants sont principalement utilisés. Leurs inconvénients incluent la distorsion de la forme sinusoïdale de la tension de sortie (par exemple, il est interdit de connecter un réfrigérateur à un tel stabilisateur), la puissance limitée des stabilisateurs domestiques (300 ... 400 W) avec des indicateurs de poids et de taille importants, l'incapacité de travailler sans charge, une panne de plage de stabilisation étroite à haute tension dans le réseau. Le stabilisateur de tension de compensation est exempt de ces défauts, dont le schéma fonctionnel est illustré à la fig. une.
Il fonctionne sur le principe de la correction de tension par échelon, réalisée en commutant les prises de l'enroulement de l'autotransformateur T1 à l'aide de commutateurs triac Q2-Q6 sous le contrôle d'un microcontrôleur (MK) qui surveille le niveau de tension dans le réseau. La méthode utilisée dans le stabilisateur pour estimer l'amplitude de la tension secteur est extrêmement simple à mettre en oeuvre et offre une précision de mesure tout à fait suffisante pour cette application. Cependant, il impose un certain nombre de restrictions sur l'utilisation possible de l'appareil. Tout d'abord, la fréquence de la tension secteur doit rester constante (50 Hz). Cette condition peut être violée, par exemple, si l'alimentation est fournie par un générateur diesel autonome. De plus, la précision de la mesure diminue avec la croissance des distorsions non linéaires de la forme d'onde de la tension secteur, qui se produisent lors du fonctionnement de consommateurs puissants étroitement espacés avec une nature inductive fortement prononcée de la charge. Le schéma de principe de l'appareil est illustré à la fig. 2.
Selon le programme enregistré en mémoire, le MK DD1 mesure la tension du secteur à chaque période (20 ms). A partir du diviseur R1R2, les alternances négatives de la tension secteur, traversant la diode Zener VD1, forment sur celle-ci des impulsions d'amplitude déterminée par la tension de stabilisation de la diode Zener, en l'occurrence 10 V. Depuis le diviseur R3R4, qui réduit l'amplitude du signal reçu au niveau TTL (Fig. 3), ces impulsions arrivent à la ligne 0 du port A, configurée pour l'entrée. À l'aide de la résistance d'ajustement R4, le niveau de signal inférieur à l'entrée MK est réglé à 0,2...0,3 V en dessous du niveau log. 0. À température ambiante et tension d'alimentation stabilisée, le niveau de tension de transition de l'entrée numérique du microcircuit CMOS de l'état journal. 1 pour enregistrer l’état. 0 (et retour de 0 à 1 avec une certaine hystérésis, qui dans ce cas peut être négligée en raison de sa valeur constante) reste pratiquement constant.
Comme on peut le voir sur la fig. 3, lorsque la tension secteur passe de 145 à 275 V, la durée des impulsions correspondant au log. 0, varie d'environ 0,5 à 6 ms. En mesurant la durée de ces impulsions, le programme MC calcule le niveau de tension secteur dans la période en cours. (R4.1 est la résistance d'une partie de la résistance R4 à partir du bas - selon le schéma - sortie vers le moteur). Après avoir allumé le stabilisateur, la tension secteur est contrôlée pendant 5 s. S'il se trouve dans la plage 145 ... 275 V, la LED verte HL2 "Normal" clignote, sinon la LED HL3 "Low" ou HL1 "High" s'allume (selon la valeur de la tension secteur). Dans cet état, le stabilisateur est jusqu'à ce que la tension dans le réseau entre dans les limites spécifiées. Si après 5 s la tension dans le réseau reste dans des limites acceptables, le MK donne une commande pour ouvrir le triac VS1, à travers lequel l'autotransformateur T1 est connecté au réseau. Après cela, le MK effectue des mesures de contrôle de la tension secteur pendant encore 0,5 s, puis, en fonction du résultat de la mesure, ouvre l'un des triacs VS2-VS6, connectant ainsi la charge à l'une des cinq prises de l'autotransformateur. L'isolation galvanique des triacs du MK est réalisée par des optocoupleurs à thyristors U1-U6. Pendant le processus de régulation, l'impulsion d'ouverture est supprimée du triac allumé à la fin de l'alternance de la sinusoïde de la tension secteur. Après cela, le programme MK fait une pause de 4 ms, puis envoie une impulsion d'ouverture à un autre triac. La durée du délai entre les triacs de commutation peut être augmentée en modifiant la valeur du temps de retard correspondant au début du programme (dans le bloc de description constante) (voir les commentaires dans le texte source du programme). Il est nécessaire d'augmenter ce temps à 10...15 ms si une charge inductive avec un facteur de puissance inférieur à 0,7...0,8 est connectée au stabilisateur. Si la tension secteur s'écarte au-delà des limites autorisées, l'autotransformateur, ainsi que la charge, est désactivé par le triac VS1. Les LED HL1-HL8 indiquent l'état du stabilisateur et les niveaux de tension dans le réseau. En fonction de la valeur de la tension secteur U, les sorties des enroulements supplémentaires de l'autotransformateur sont commutées dans l'ordre suivant :
Pour éviter une commutation aléatoire des triacs si la tension secteur est au seuil de commutation des prises de l'autotransformateur, une certaine « hystérésis » de fonctionnement a été introduite dans le programme. Par exemple, si, lorsque la tension secteur augmente de 189 à 190 V, la charge passe de la prise « +20 % » à « +10 % », alors le MK ramènera la charge à « +20 % » uniquement. lorsque la tension du secteur chute à environ 187 V. Le délai entre le changement de tension dans le réseau et la commutation correspondante des prises de l'autotransformateur ne dépasse pas 40 ms. Si la tension du secteur « tombe en panne » en dessous de 145 V pendant une durée supérieure à 100 ms (peut être modifiée, voir les commentaires dans le texte source du programme), le MK déconnecte du réseau l'autotransformateur avec la charge qui y est connectée, tandis que la LED verte HL2 « Normal » s'éteint et la LED rouge HL3 « Low » s'allume. Si la tension du réseau dépasse 275 V, la charge contrôlée sera déconnectée du réseau après 40 ms et la LED rouge HL1 « High » s'allumera. Après que la tension secteur soit revenue à la normale (145 En cas de panne de tension secteur, la charge du condensateur C2 est suffisante pendant environ 30 secondes pour maintenir le fonctionnement normal du MK, puis le programme se bloque, ce qui déclenche le minuteur de surveillance indépendant (WDT) intégré au MK. Les informations sur le signal de cette minuterie sont stockées dans la mémoire du MK pendant environ 3 minutes supplémentaires (jusqu'à ce que le condensateur C2 soit presque déchargé à zéro). Si à ce moment la tension secteur est rétablie, le programme nouvellement lancé, ayant détecté un signal du WDT en mémoire, attendra que l'on appuie sur le bouton SB1. Ainsi, le rétablissement de la tension secteur après 4...5 minutes après la mise hors tension sera considéré par le stabilisateur comme normal et, par conséquent, après 5 s (le temps du test de contrôle de la tension secteur), la charge sera connectée au secteur via l'autotransformateur. Si le stabilisateur fonctionne, par exemple, en conjonction avec une alimentation sans coupure ou un autre dispositif pour lequel d'éventuels cycles de coupure aléatoire de tension dus à une perturbation du réseau électrique ne sont pas critiques, il peut être nécessaire d'attendre dans le programme l'appui sur le bouton SB1. contourné (voir commentaires dans le code source du programme). Un appui sur le bouton SB1 pendant 2 s pendant le fonctionnement normal de l'appareil éteint la charge et le stabilisateur passe en mode veille, comme ce qui se passe après une panne de courant. MK DD1 est alimenté par deux sources de tension stabilisée 5 V. En mode veille, lorsque l'autotransformateur T1 est déconnecté du réseau (le triac VS1 est fermé), le courant consommé par le dispositif de commande est minime (20...25 mA) et l'alimentation est fournie à partir d'une source sans transformateur composée d'un condensateur de ballast C1 et d'une diode Zener VD3. Cette source assure un fonctionnement stable du microcontrôleur lorsque la tension du réseau passe de 100 à 400 V. Lorsque l'appareil passe du mode veille au mode de fonctionnement, lorsque l'autotransformateur T1 ainsi que la charge sont connectés au réseau (optocoupleur U1, l'un des optocoupleurs U2-U6, ainsi qu'une des LED HL4-HL8 et, éventuellement, HL1 ou HL3, clignotant lorsque la tension s'approche du réseau jusqu'aux limites de la plage autorisée), la consommation de courant augmente jusqu'à environ 100 mA. Dans ce mode, la puissance de l'alimentation sans transformateur n'est pas suffisante pour maintenir une tension d'alimentation stable (sans ondulation notable) de 5 V. Pour éliminer l'influence de l'instabilité de la tension d'alimentation MK sur le résultat de la mesure de la tension secteur, le L'appareil est équipé d'une deuxième source de tension stabilisée de 5 V, montée sur un stabilisateur intégré DA1. Le circuit C6R5R6, lorsque l'appareil est connecté au réseau, forme une temporisation avant de démarrer le MK, nécessaire pour que la tension sur le condensateur C2 ait le temps d'augmenter jusqu'à un niveau assurant le fonctionnement normal du MK. Le stabilisateur utilise des résistances fixes MLT, des trimmers (R2, R4) SP5-2. Le condensateur C1 est un MBGC avec une tension nominale d'au moins 500 V. Il est possible d'utiliser un condensateur K73-17 avec une tension nominale de 630 V (il faut cependant tenir compte du fait que l'amplitude admissible de la tension alternative de ce condensateur ne dépasse pas 315 V). Il est conseillé de sélectionner la diode Zener VD3 avec une tension de stabilisation supérieure de 0,05...0,1 V à la tension à la sortie du stabilisateur DA1. Les triacs KU208G sont interchangeables avec tous les autres conçus pour le courant et la tension requis à l'état fermé d'au moins 400 V. L'autotransformateur T1 est converti à partir d'un transformateur réseau TS-180-2 (d'un vieux téléviseur noir et blanc). En mode autotransformateur, il est capable d'alimenter une charge allant jusqu'à 1 kW [1]. Le noyau magnétique torsadé de ce transformateur est constitué de deux parties en forme de U sur lesquelles sont placés des châssis avec des enroulements. Les enroulements, dont les numéros sont indiqués dans le schéma sans coups, sont enroulés sur un châssis, avec coups - sur l'autre. Si nous nous limitons à une puissance de sortie à long terme du stabilisateur de 250...300 W, les enroulements primaires 1-2 et 1'-2', contenant chacun 450 tours de fil PEV-2 0,9, peuvent rester inchangés. . Dans ce cas, tous les enroulements secondaires du transformateur sont retirés et de nouveaux sont enroulés à leur place avec du fil PEV-20,9 mm. Les enroulements 5-6 et 5'-6' doivent contenir 75, 7-8 et 7'-8' - 100, les enroulements 9-10 - 35 tours. Si plus de puissance est nécessaire, les enroulements primaires et secondaires doivent être rembobinés avec un fil de section correspondante plus grande [1]. Toutes les parties du stabilisateur de tension, à l'exception du condensateur C1, de la diode Zener VD3, des triacs VS1 - VS6 et de l'autotransformateur T1, sont montées sur un circuit imprimé mesurant 60x110 mm en feuille de fibre de verre double face. Pour connecter le MK, un panneau à 18 emplacements est installé sur la carte. Les Triacs VS1-VS6 sont équipés de dissipateurs thermiques en forme de U d'une surface de dissipation de 25 cm2, pliés à partir d'une tôle d'alliage d'aluminium de 2 mm d'épaisseur. Avec la diode Zener VD3, ils sont montés sur une carte séparée mesurant 60x110 mm en fibre de verre. Pour réduire le bruit d'un autotransformateur en fonctionnement, il est conseillé de coller quatre cercles en caoutchouc souple d'un diamètre de 15 et d'une épaisseur de 5 mm sur la base du corps stabilisateur dans les coins. Une vue de l'installation du stabilisateur est présentée sur la Fig. 4.
Les codes de micrologiciel MK sont indiqués dans le tableau.
Lors de la programmation, l'octet de configuration indique : type de générateur - HS, WDT et Timer de mise sous tension activés. La mise en place du stabilisateur commence par la vérification du bon raccordement des enroulements de l'autotransformateur. Pour ce faire, son enroulement primaire 1-1' est connecté au réseau et la tension entre les bornes 5-5' et 7-7' est mesurée. Avec une tension de réseau de 220 V, le premier d'entre eux doit être de 33, le second de 44 V. Si au contraire la tension mesurée est de 0, il est nécessaire d'intervertir les bornes des enroulements 5-6 ou 7-8 selon lequel Dans ce cas, la tension s'est avérée être égale à 0. Mesurez ensuite la tension entre les points G et 5'. Si au lieu de 187 vous obtenez 253 V, échangez les broches 5 et 5'. Vérifiez enfin la tension entre les points 1' et 7, qui doit être égale à 264 V. Une tension de 176 V indique qu'il faut intervertir les broches 7 et 7'. Pour définir les limites de tension auxquelles le MK effectue la commutation correspondante des prises de l'autotransformateur, vous aurez besoin d'une source de tension alternative réglable (ALVR), d'un voltmètre à courant alternatif avec une limite de mesure de 300 V et d'un oscilloscope. Ajustez le stabilisateur dans cet ordre. Après avoir déplacé le curseur de la résistance d'ajustement R2 vers la position inférieure (selon le schéma), connectez le stabilisateur au LA-TR et réglez (à l'aide d'un voltmètre) la tension à sa sortie sur 145 V. Ensuite, en déplaçant lentement le curseur de la résistance vers le haut (également selon le schéma) et en observant la forme sur l'écran de l'oscilloscope de la tension sur la diode Zener VD1, amener l'amplitude du signal à un niveau supérieur d'environ 0,1 V à sa tension de stabilisation (début de l'apparition de une zone caractéristique sur l'oscillogramme, voir Fig. 3). Ensuite, placez le curseur de la résistance d'ajustement R4 sur la position inférieure (selon le schéma) (la LED rouge HL3 doit s'allumer) et déplacez-le lentement vers le haut jusqu'à ce que la LED verte HL2 commence à clignoter. Après cela, une lampe à incandescence d'une puissance de 100...200 W est connectée à la sortie du stabilisateur. En augmentant progressivement la tension à la sortie du LATR jusqu'à 290 V, les LED HL4-HL8 sont utilisées pour vérifier les valeurs de tension auxquelles les prises de l'autotransformateur commutent, ainsi que la limite supérieure de la tension d'entrée à laquelle le MK éteint le charger. Il est également conseillé, si possible, de vérifier les performances du stabilisateur lorsqu'une tension linéaire de 380 V (provenant d'un réseau triphasé) est appliquée à son entrée pendant une longue période. Les valeurs des tensions de commutation des prises de l'autotransformateur peuvent être modifiées en ajustant les constantes correspondantes au début du programme et en recompilant le texte résultant à l'aide du compilateur macro assembleur MPASM [2]. D'autres modifications liées à l'algorithme de fonctionnement du programme doivent être apportées au texte source avec une extrême prudence, en comprenant clairement la signification de ces modifications. L'apparition possible d'erreurs associées à une telle correction peut conduire, par exemple, à l'activation simultanée d'une paire de triacs de VS2-VS6 (mode court-circuit) ou à la commutation de la charge à une tension de 250 V sur le « +20 % » robinet, etc. littérature
Auteur: S.Koryakov, Shakhty, région de Rostov
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ Réseaux d'antennes phasées adaptatives ▪ Les habitudes de sommeil changent considérablement avec l'âge ▪ Hélicoptère avec lumière laser
▪ section du site Notes de cours, aide-mémoire. Sélection d'articles ▪ article Histoire des doctrines économiques. Lit de bébé ▪ article Bell Raiponce. Légendes, culture, méthodes d'application ▪ article Chimie et lavage. Expérience chimique
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page