Симисторный стабилизатор сетевого напряжения

Автор: Рашид Айдиев, rashid.aidiev@mail.ru
Опубликовано 17.09.2014
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2014"

Также присоединяюсь к поздравлениям в адрес нашего дорогого Кота. Здоровья и процветания желаю.

В честь такого знаменательного события, решил и я внести свою лепту в содержание сайта, информацией которого пользуюсь постоянно на протяжении уже 2х лет. Это моя первая статья, надеюсь не последняя.

Этим летом возникла необходимость в стабилизаторе сетевого напряжения, т.к. ее значение в дневное и ночное время опускалось до 160 вольт, а по утрам нередко достигала 230 вольт и выше. Изменения эти носят плавный характер и зависят от загруженности электрических сетей. Современная техника в принципе допускает работу в большом диапазоне входных напряжений, но УПС компьютера переходит на батарейное питание при опускании ниже 170 вольт, также туго приходится холодильнику. Возвращаться к одному мощному релейному стабилизатору не хотелось (валяется после года эксплуатации со сгоревшими контактами реле) и было решено собрать 2 стабилизатора. Для компьютера я сконструировал стабилизатор на малогабаритных реле с расчетом где то на 300 вт. Но для холодильника  хотелось чего то нового. Было решено использовать для этих целей симисторы BTA24-600 которые валялись у меня без дела. Опыта работы у меня с симисторами/тиристорами не было, поэтому пришлось пользоваться литературой, также помогли ребята на форуме.

Принцип работы стабилизатора состоит в включении последовательно с нагрузкой обмоток вольтодобавочного трансформатора. Регулирование решил сделать по выходному напряжению и установил рамки 210-230 вольт. При выходе за эти рамки последовательно переключаются обмотки в зависимости от направления. Бвло решено сделать три обмотки на повышение по 15 вольт, один выход прямой и один понижающий также на 15 вольт.

Управление я решил доверить Атмеге8 и моему коду.  Код написан на уровне начинающего (каким я являюсь уже год) так что прошу не пинать.

Так как оптосимисторы применены без zero kross и для того чтоб исключить одновременное открытие 2 симисторов применены 2 детектора перехода сетевого напряжения через нуль: входного и выходного. Реализовано это на компараторах LM358.

При включении стабилизатора в сеть происходит сперва задержка включения на 2 минуты, по истечении которых, включается симистор соответственно входному напряжению и устанавливается первоначальное выходное напряжение. Далее выходное напряжение корректируется последовательным переключением обмоток с частотой около 1 сек.Если выходное напряжение выйдет за пределы 160-250в устройство обесточивает нагрузку на 3 минуты, при этом на индикаторе сперва высвечивается Err, и со 120 сек идет обратный отсчет. Далее все повторяется.

При получении команды на переключение система ждет перехода через нуль входного напряжения. Получив сигнал об этом система отключает включенный симистор и начинает ждать нуль на выходе и 1 на входе, что будет говорить о том что нагрузка выключена. И только после этого даем команду на включение следующего симистора. Такой алгоритм позволяет работать и на индуктивную нагрузку, где может иметь место сдвиг фаз. Максимум можем потерять полупериод напряжения при переключении. На деле срыва синусоиды я не не наблюдаю.

Теперь подробно о сборке:

Сперва надо определится с трансформатором. Здесь каждый идет по своему пути. Подробно на процессе изготовления и расчете трансформатора я останавливаться не буду, скажу лишь что свой я мотал на торе, ориентировочно на 180 вт габаритной мощности. На него было намотано около 1000 витком провода 0.45 с межслойной изоляцией малярной лентой и пропиткой лаком. Вольтодобавочные обмотки по 70 витков провода 1 мм и одна обмотка для питания схемы 60 витков.

Убедившись в нормальной работе работе транса ( ток ХХ и напряжения с вольтодобавочных обмоток) травим и собираем плату управления .

Схема тактируется кварцем 14,3 Мгц выпаянным с материнской платы. Не забываем впаять конденсаторы. Фьюзы настраваем на внешний кварц, высокую частоту. Прошиваем ее сперва версией прошивки темр ( она без защит) и переходим к кропотливой настройке показаний входных и выходных напряжений путем подбора соостветсвующих резисторов. Обратите внимание что входное напряжение я измеряю с обмотки питания схемы. Сперва необходимо настроить резисторы в детекторах нуля с целю получения логического нуля длительностью около 1 мс при переходе синусоиды через нуль.

Затем работаем с силовой платой

 Обратите внимание, что симисторы я развел зеркально и также собрал, что явилось причиной смерти 2 симисторов. Запивать симисторы на моей печатке надо со стороны печатных проводников.

Далее размещаем все в корпусе, Разбираемся с фазированием обмоток и подсоединяем все соединения. Обратите внимание что 3 обмотки включаются как повышающие и одна как понижающая. Для этого ее включаем в противофазе.

В качестве корпуса я выбрал от БП-АТХ. На снование его приварен болт, которым прижимается трансформатор. 

Также покрыл корпус сверху черной самоклейкой 

Стабилизатор работает у меня около недели. Проблемы не выявлены, нагрев абсолютно отсутствует.

Внимание:

Устройство предлагается "как есть"!

Ответственности за возможный причиненный ущерб здоровью, имуществу не несу!

Не является устройством защиты от внезапных перепадов сети!

Сборка устройства предполагает наличие у сборщика определенных знаний, умений в радиотехнике. Устройство гальванически связано с сетью. Также при настройке подключайте последовательно с лампочкой 60 вт.

Вопросы задем на форуме: 

Файлы:
Прошивка
архив
темп

Все вопросы в Форум.