Convertisseur de tension pour équipement ménager. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Convertisseurs de tension, redresseurs, onduleurs

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La vie d'une personne moderne est étroitement liée au réseau électrique AC. Beaucoup de gens ne peuvent pas se passer de télévisions, téléphones, ordinateurs et divers appareils électroménagers, il est donc utile d'avoir une source d'électricité de secours à la ferme, surtout dans les zones rurales, par exemple, un moteur à combustion interne avec un générateur électrique - un unité à essence. Mais pour une alimentation électrique constante, son fonctionnement continu est nécessaire, ce qui entraînera une consommation importante d'essence. Dans le même temps, de nombreux appareils électriques modernes (lampes à économie d'énergie, téléviseurs, ordinateurs) consomment peu d'énergie (pas plus de 100 W), de sorte que l'alimentation électrique d'une maison ou d'un appartement à partir d'un générateur en fonctionnement constant est trop chère. Pour alimenter les appareils électroménagers, il est plus judicieux d'utiliser un convertisseur DC-AC 220 V, alimenté par une batterie de grande capacité.

De tels dispositifs sont généralement coûteux et, outre leurs avantages, présentent certains inconvénients. Les convertisseurs les plus répandus fonctionnent sur le principe de la conversion haute fréquence avec une fréquence de découpage de plusieurs dizaines de kilohertz. Leur inconvénient est une forte interférence avec la réception de la radio et de la télévision, ils sont sensibles aux surcharges à court terme qui se produisent, par exemple, lorsqu'un réfrigérateur ou une puissante lampe à incandescence est allumée.

De plus, l'industrie produit des convertisseurs de tension basse fréquence fonctionnant à une fréquence de 50 Hz. Mais de tels convertisseurs ne sont pas courants, coûteux et pleins d'automatisation, ce qui rend leur réparation difficile. Par conséquent, les radioamateurs conçoivent indépendamment des convertisseurs basse fréquence selon les descriptions publiées, par exemple, dans [1-3]. Mais ils ne fournissent pas d'arrêt automatique lorsque la batterie est fortement déchargée. De plus, ils ont un faible rendement à faible charge. Pour cette raison, la plupart des convertisseurs publiés sont conçus pour une faible puissance (jusqu'à 150 watts). Si vous utilisez un transformateur plus puissant, alors même sans charge, le convertisseur déchargera rapidement la batterie.

Pour augmenter l'efficacité, le convertisseur proposé contient deux transformateurs élévateurs de puissance différente. Lorsque la puissance consommée par la charge est inférieure à une certaine limite, un transformateur de puissance plus petit est utilisé, sinon un plus puissant.

(cliquez pour agrandir)

Le schéma du convertisseur proposé est illustré sur la figure. L'appareil contient deux nœuds pour surveiller la tension d'alimentation sur les transistors VT7 et VT8, un stabilisateur de tension sur la puce DA1, un générateur de deux séquences d'impulsions avec des pauses entre elles sur la puce DA2, un étage de sortie push-pull sur les transistors VT1- VT4 avec un transformateur puissant T2, un étage de sortie push-pull sur les transistors VT5 et VT6 avec un transformateur T1 dix fois moins puissant, une unité de mesure du courant de charge sur le transformateur de courant T3, une diode VD3 et un transistor VT9.

Pour éteindre automatiquement le convertisseur lorsque la batterie d'alimentation est complètement déchargée, un nœud sur le transistor VT7 est utilisé. Si sa tension est supérieure à 10,5 V, le transistor VT7 est ouvert, le relais K1 a fonctionné et à travers ses contacts K1.1 la tension d'alimentation est fournie au régulateur de tension sur la puce DA1 puis au générateur d'impulsions sur la puce DA2 . Lorsque la tension de la batterie descend en dessous de 10,5 V, le transistor VT7 se ferme, les contacts K1.1 s'ouvrent et coupent l'alimentation du générateur d'impulsions, à la suite de quoi tous les transistors de commutation VT1-VT6 sont fermés et le convertisseur est éteint. La tension de blocage est régulée par une résistance d'ajustement R8. La caractéristique du nœud sur le transistor VT7 a une petite hystérésis (due au fait que la tension d'activation du relais électromagnétique est supérieure à la tension de désactivation), ce qui est suffisant pour une utilisation pratique.

L'unité de contrôle de la tension d'alimentation est assemblée sur un transistor VT8 de la même manière, mais son seuil de réponse est de 13 V. Elle assure une stabilisation en deux étapes de la tension de sortie. Si la tension d'alimentation est inférieure à 13 V, le transistor VT8 est fermé, l'enroulement de relais K2 est désactivé, la charge reçoit la tension de l'enroulement secondaire complet de l'un des transformateurs de sortie T1 ou T2 via les contacts de relais K2.1 ou K2.2. Sinon, le transistor VT8 s'ouvre, le relais K2 est activé et la charge est connectée à la prise de l'enroulement secondaire du transformateur T1 ou T2. La tension de sortie du convertisseur ne change pas de plus de 7,7 % lorsque la tension d'alimentation varie entre 11 et 15 V. Cela lui permet de fonctionner à partir de l'une des deux sources d'alimentation : une batterie de 10,5 ... 12 V ou la voiture allumée. -réseau de bord 14 V.

L'appareil n'utilise pas de protection sans inertie contre un courant de charge excessif à l'entrée FC de la puce DA2. Un insert fusible classique FU1 est utilisé et les transistors de commutation VT1 -VT6 sont sélectionnés avec une marge pour le courant maximal admissible.

Au repos ou à faible courant consommé par la charge, la tension sur le moteur de la résistance R10 n'est pas suffisante pour ouvrir le transistor VT9, l'enroulement relais K3 est désexcité. Par les contacts de relais K3.1 et KZ.2, les impulsions des sorties du microcircuit DA2 sont transmises aux grilles des transistors VT5 et VT6. La charge est connectée via les contacts du relais K3.3 à l'enroulement secondaire du transformateur T1. Dans ce cas, le courant consommé par le convertisseur sans charge est d'un ordre de grandeur inférieur à celui lorsque le transformateur T2 est en fonctionnement.

Si le courant de charge dépasse une certaine limite, la résistance ajustable R10, le transistor VT9 s'ouvre et fournit une tension à la bobine du relais K3. Par les contacts de relais K3.1 et KZ.2, les impulsions des sorties du microcircuit DA2 sont transmises aux grilles des transistors VT1-VT4. Les contacts de relais K3.3 connectent la charge à l'enroulement secondaire d'un puissant transformateur T2.

La tension de sortie du convertisseur a la forme d'impulsions bipolaires séparées par des pauses d'une amplitude d'environ 250 V. Sa valeur effective est d'environ 190 V. Ces paramètres se situent dans les limites de tension d'alimentation autorisées non seulement pour les appareils avec alimentations à découpage, mais également pour les réfrigérateurs domestiques.

Toutes les pièces du transducteur sont logées dans un boîtier en tôle d'aluminium. Les transistors VT1-VT6 sont montés sur le boîtier à l'aide de joints isolants et de pâte thermoconductrice. Le flux d'air d'un ventilateur avec un moteur électrique M1 d'une puissance de 3 W est constamment soufflé à travers le boîtier pour refroidir les pièces.

Les transformateurs T1 et T2 doivent avoir un rapport de transformation de 20 et un transformateur de courant ТЗ - 100, tandis que son enroulement primaire avec une puissance de convertisseur maximale de 1 kW doit être conçu pour un courant de 5 A.

Le transformateur T1 est composé d'un transformateur TS-180 à partir de l'alimentation d'un téléviseur à lampe. Tous ses enroulements secondaires ont été supprimés. L'enroulement primaire est laissé et utilisé comme section principale de l'enroulement secondaire (dans le schéma de bout en bout). Une section supplémentaire de 90 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 0,5 mm y a été ajoutée (du début à la sortie). Le nouvel enroulement primaire contient deux sections de 40 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 1,2 mm, enroulées en deux fils.

Le transformateur T2 est enroulé sur le stator d'un moteur électrique triphasé asynchrone d'une puissance de 7,5 kW. L'enroulement primaire (I) contient deux sections de 15 tours et est enroulé avec du fil d'aluminium APV-10 en deux fils pour assurer la symétrie. L'enroulement secondaire (II) est enroulé avec un fil de montage en aluminium d'une section de 2,5 mm2. Il contient 345 virages avec une embranchement à partir du 45e virage.

Le transformateur T3 est fabriqué à partir du transformateur de sortie de la lampe à ultrasons TV. Son enroulement anodique est laissé et utilisé comme secondaire, tandis que l'autre est supprimé. Au lieu de cela, l'enroulement primaire est enroulé - 24 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 1,2 mm. Lors de la configuration du convertisseur, il peut être nécessaire de modifier le rapport de transformation des transformateurs T1 et T2 dans de petites limites. Pour ce faire, enroulez un enroulement supplémentaire de plusieurs tours et, en tenant compte de la phase, connectez-le en série avec l'enroulement secondaire du transformateur. Si vous allumez les enroulements en phase, le rapport de transformation augmentera, sinon il diminuera.

Tous les relais doivent avoir une tension de réponse ne dépassant pas 10 V. Relais K1 - faible courant, peut-être même reed - le courant commuté par les contacts ne dépasse pas 0,1 A à une tension ne dépassant pas 15 V. Les contacts du le relais K2 et le court-circuit doivent être conçus pour commuter une tension alternative de 220 V et un courant de 5 A. Dans la copie de l'auteur, les relais K1 - RES-59 (version HP4.500.020), K2 - V23079-D1003-B301, K3 - HJQ -18F 12VDC-3Z sont utilisés.

Toutes les résistances d'accord SPZ-1 b. Avant de les installer, il est nécessaire de vérifier l'état de fonctionnement du système de contact mobile.

Avant la première mise sous tension, le moteur de la résistance d'accord R1 est réglé sur n'importe quelle position extrême, le moteur R8 - en position haute selon le schéma, les moteurs des autres résistances d'accord - en bas.

Au lieu d'une batterie, une alimentation de laboratoire avec une tension de sortie réglable de 10 ... 13 V et un courant de sortie d'au moins 10 A est connectée. La résistance ajustable R1 est utilisée pour régler la tension de 1 ... 8 V à la sortie du microcircuit DA9. Selon l'auteur, cela réduit le risque de surtension dans la tension d'alimentation du microcircuit DA2 lorsque les bornes des contacts fixes de la résistance R1 sont cassées. Ensuite, en sélectionnant la résistance R2, la fréquence de la tension alternative à la sortie du convertisseur est fixée à 50 Hz. Après cela, la tension d'alimentation est réduite à 10,5 V et la résistance ajustable R8 est déplacée de haut en bas en fonction du circuit jusqu'à ce que le relais K1 soit désactivé. Ensuite, la tension d'alimentation est augmentée à 13 V et le curseur de la résistance variable R9 est déplacé de bas en haut selon le circuit jusqu'à ce que le relais K2 soit activé. Enfin, l'enroulement primaire du transformateur de courant T3 est connecté à une source de courant alternatif de 0,5 ... 0,6 A et le curseur de la résistance variable R10 est déplacé jusqu'à ce que le relais K3 soit activé.

littérature

1. Goreslavets A. Convertisseurs de tension sur la puce KR1211EU1. - Radio, 2001, n° 5, p. 42, 43.
2. Nechaev I. Convertisseur de tension 12/220 V 50 Hz. - Radio, 2004, n° 9, p. 30, 31.
3. Ozolin M. Convertisseur stabilisé 12/220 V. - Radio, 2006, n° 12, p. 30, 31.

Auteur : A. Sergeev

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