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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 / Parasurtenseurs Un écart à long terme de la tension secteur de plus de 10 % par rapport à la valeur nominale de 220 V dans de nombreuses régions de notre pays est malheureusement devenu un phénomène courant. Avec une tension accrue (jusqu'à 240 ... 250 V) dans le réseau, la durée de vie des appareils d'éclairage est considérablement réduite, le chauffage des alimentations des transformateurs et des moteurs des compresseurs de réfrigérateur 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 dans la mémoire, MK DD1 mesure la tension secteur à chaque période (20 ms). A partir du diviseur R1R2, les alternances négatives de la tension secteur, traversant la diode zener VD1, y forment des impulsions d'amplitude déterminée par la tension de stabilisation de la diode zener, en l'occurrence 10 V. A partir du diviseur R3R4, qui réduit l'amplitude du signal reçu au niveau TTL (Fig. 3), ces impulsions arrivent sur la ligne 0 du port A, configuré en entrée.
À l'aide de la résistance d'ajustement R4, le niveau de signal inférieur à l'entrée MK est réglé sur 0,2. ..0,3 V sous le niveau de log. 0. A température ambiante et une tension d'alimentation stabilisée, le niveau de tension de la transition de l'entrée numérique du microcircuit CMOS à partir de l'état du journal. 1 à l'état du journal. 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 presque constante. 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 secteur reste dans des limites acceptables, le MC émet une commande d'ouverture du simistor VS1, à travers lequel l'autotransformateur T1 est connecté au réseau. Après cela, le MK effectue des mesures de contrôle de la tension du 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 avec MK est réalisée par des optocoupleurs à thyristors U1-U6. En cours de régulation, l'impulsion d'ouverture est supprimée du triac enclenché à la fin du demi-cycle 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 retard entre triacs de commutation peut être augmentée en modifiant en début de programme (dans le bloc de description des constantes) la valeur correspondante du temps de retard (voir commentaires dans le code source du programme). L'augmentation de ce temps à 10 ... 15 ms est nécessaire 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 : - U<145 V - la charge est éteinte, la LED rouge HL3 est allumée (« Low ») ; - 145 - 165 - 190 - 205 - 235 - 245 - 265 - U>275 V - la charge est déconnectée du réseau, la LED rouge HL1 ("High") est allumée. Pour éviter la commutation aléatoire des triacs dans le cas où la tension secteur est au seuil de commutation des prises de l'autotransformateur, une certaine "hystérésis" en fonctionnement a été introduite dans le programme. Par exemple, si avec une augmentation de la tension secteur de 189 à 190 V, la charge sera commutée de la prise "+20%" à "+10%", Auteur : S. Koryakov, Shakhty, région de Rostov ; Publication : cxem.net
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