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SCHÉMA DE STABILISATEUR ÉLECTRONIQUE DE LA TENSION DE RÉSEAU AVEC UNE COMMANDE DE MICROCONTROLEUR DE 6 KW

STABILISATEUR AVEC COMMANDE DE MICROCONTROLEUR

Électronique. Collection de schémas d'alimentation.

Godin Alexey Valerievich

Schéma, modes de fonctionnement de l'appareil

Principales caractéristiques techniques du stabilisateur électronique

Circuit stabilisateur

Le stabilisateur fonctionne sur le principe de la correction de tension par étapes réalisée en commutant les prises d'enroulement de l'autotransformateur T2 à l' aide des touches de triac Q1 ... Q6 sous le contrôle d'un microcontrôleur ( MC ), qui surveille le niveau de tension dans le réseau. Une fois l’ automate QF1 sous tension, le transformateur T1 est mis sous tension et le microcontrôleur commence à fonctionner conformément au programme défini.

L’écran s’allume et, au bout de 3 secondes, le message «PRÉPARATION AU TRAVAIL» apparaît à l’écran ( fig. 2 ). Les 7 secondes suivantes, le microprocesseur analyse la tension du secteur et, si celle-ci se situe dans les limites de 120 ... 270 V , en fonction des résultats de la mesure, ouvre l'un des triacs VS1 ... VS6 , connectant ainsi l'une des six prises de l' autotransformateur .

La charge est connectée à la cinquième sortie (en bas du schéma) de l'autotransformateur via le disjoncteur QF1 , qui sert à limiter la consommation d'énergie. Dans ce cas, deux voltmètres «internes» induisent dans la ligne supérieure de l' écran LCD la tension effective dans le réseau et dans la ligne inférieure, la tension à la charge ( Fig. 3 ).

Si la tension est inférieure à 120 V ou supérieure à 270 V , la charge est hors tension. A ce moment, l'écran affiche la tension secteur actuelle dans la ligne supérieure et l'inscription «PROTECTION MODE» clignote dans la ligne inférieure ( Fig. 4 ).

PREPARATION AU TRAVAIL Dans ce cas, deux voltmètres «internes» induisent dans la ligne supérieure de l’écran LCD la tension effective dans le réseau et dans la ligne inférieure, la tension à la charge. MODE DE PROTECTION

Fig.2

Pic.3

Pic.4

Dès que la tension entre 120 et 270 V , la charge est à nouveau connectée.

En cas de panne de courant et d’apparition ultérieure, le microprocesseur redémarre automatiquement et recharge la charge au bout de 10 secondes.

L'isolation galvanique des triacs avec le MC est réalisée par des optocoupleurs U1 ... U6 . En cours de régulation, l'impulsion d'ouverture est supprimée du triac en marche et transmise à un autre triac au moment de la transition de la sinusoïde par «0» , excluant ainsi les «chocs de courant» dans les enroulements et les triacs. Ceci est dû au fait que le microcontrôleur mesure l'état de l'amplitude de la tension du secteur 100 fois! L'oscillogramme de ce processus est illustré à la Fig. 5

Ceci est dû au fait que le microcontrôleur mesure l'état de l'amplitude de la tension du secteur 100 fois! Oscillogramme de ce processus

Pic.5

Pour un bon fonctionnement du circuit, il est nécessaire que les anodes des triacs et les fils des «voltmètres internes» soient connectés au conducteur de phase.

Construction et détails

Le contrôleur de stabilisateur ( fig. 6 ) est assemblé sur une carte de circuit imprimé de 10 x 12 cm à partir d’une fibre de verre revêtue d’une seule face de 1,5 mm d’épaisseur ( fig. 7 ). et développé une version de la carte de circuit imprimé avec deux transformateurs TPG 2-12 sur la carte.

Stabilisateur

Pic.6

Option de circuit imprimé avec deux transformateurs TPG

Pic.7

Les DEL HL1 ... HL8 peuvent également être montées sur le côté des conducteurs imprimés. Ainsi, lors de l’installation de la carte de circuit imprimé dans le boîtier, elles sont insérées dans les trous de 5 mm de diamètre et percées dans le panneau avant de l’appareil.

Dans ce cas, le contrôleur est installé (imprimé sur le panneau avant) sur des bâtis de hauteur appropriée, vissé sur le panneau avant du boîtier du stabilisateur à l’aide de vis dans le plateau.

Le calibre de la résistance de limitation de courant R22 doit être choisi de sorte que le courant circulant dans les LED du triac U1.1 ... U6.1 LED soit compris dans une plage de 8 ... 10 mA . Dans le pont de diodes VD1 ... VD4, les diodes Schottky 11DQ10 sont appliquées en raison de leur faible chute de tension. Résistances ajustables R2, R10, fils multiples, SP5-2 ou SP5-3 . Résistances permanentes R1, R5 ... R9, il est souhaitable d’utiliser le type C2-23 ( diélectrique métallique) avec une dissipation de puissance au moins égale à celle spécifiée dans le schéma. Le reste peut être de n'importe quel type. Les condensateurs électrolytiques C1, C2, C4, C5, C8, C9 peuvent être quelconques, avec une capacité indiquée sur le schéma et une tension non inférieure à celle indiquée pour eux. Condensateurs C3, C6, C7 - Tout film ou céramique. Condensateurs C10 ... C15 - film pour tension non inférieure à 630V .

Les optocoupleurs de triac MOC3052 (U1 ... U7) importés sont choisis car ils ne contiennent pas de contrôleurs de tension nulle intégrés. Ce n'est pas nécessaire car La synchronisation d'un triac puissant et l'activation de l'autre s'effectue par programme.

Triacs puissants VS1 ... VS6 - BTA 40-600 . Tous les simistors VS1 ... VS6 sont installés sur un dissipateur thermique, d’une surface de refroidissement d’au moins 800 cm 2 , de préférence avec une pâte thermique pour assurer un dissipateur thermique fiable. La puce stabilisatrice ( DA1 ) KR1158EN5A (B) doit être installée sur le radiateur d’au moins 80 cm 2 .

Le transformateur T1 est fabriqué de manière autonome et est conçu pour une puissance totale de 8 W. Il présente une section du noyau magnétique de 2,3 cm 2 . Son enroulement de réseau I est conçu pour une tension d'alimentation d'urgence maximale de 380 V et contient 8669 spires du fil PEV-2 d'un diamètre de 0,1 mm . Le bobinage II contient 585 spires de fil PEV-2 de 0,25 mm de diamètre. À une tension nominale de 220 V , la tension de sortie de l'enroulement doit être de 13,5 V avec un courant de charge de 250 mA .

Personnalisation

La configuration de l'appareil est la suivante. Le voltmètre de référence (testeur numérique) est connecté au réseau. Le schéma du contrôleur et inclus dans le réseau. Les résistances ajustables R2 et R10 ajustent en alternance les deux voltmètres de stabilisateur internes aux lectures d'un voltmètre de référence. Pour apaiser l'âme avec l'aide de LATR, on peut être convaincu de la commutation successive des LED HL2 ... HL7 lors du franchissement des seuils de 120, 137, 157, 179, 205, 235 et 270 V.

Ceci termine la configuration du périphérique.

Appuyez sur les méthodes de commutation

Il existe deux manières de commuter les dérivations de l'autotransformateur T2 .

PREMIÈRE MÉTHODE. Commutateur “à l’entrée” ( le riz 8 ).
Les clés Triac se placent devant l'autotransformateur, commutant les prises de manière à ce que la charge, toujours prise sur une prise ( numéro 5 en partant du bas selon le schéma), se situe dans la plage de tension de sortie requise comprise entre 205 et 235V .

Commutateur “à l'entrée”

Fig.8

Avantages: lors du bobinage de l'autotransformateur, il n'est pas nécessaire de prendre en compte le coefficient de surtension jusqu'à 380 V (380/220 = 1,7) , ce qui affecte les dimensions du noyau et la quantité de cuivre nécessaire au bobinage. et il est possible d'utiliser des triacs basse tension ВТА40-600 , car les triacs, lorsqu'ils dépassent 270 V, déconnectent simplement l'autotransformateur du réseau.

Inconvénients: le courant traversant les triacs et l’enroulement primaire de l’autotransformateur est limité à 25A , de sorte que le courant d’enroulement de sortie est de 14,5A .

Conclusions: l'option de commutation «à l'entrée» vous permet de retirer 3 kW de puissance utile du triac BTA40-600 . Il y a des économies sur le cuivre, le noyau et les triacs.

Si vous êtes satisfait de la puissance d'un stabilisateur de 3 kW , ce système est pour vous! À mon avis, cela présente plus d'avantages que d'inconvénients!

Deuxième méthode. Changement de tap “à la sortie” ( le riz 9 )

Commutation des tap “à la sortie”

Fig.9

La tension du secteur est connectée à la prise n ° 2 . Les clés Triac se placent après l’autotransformateur, connectant à la charge le robinet dont la tension est comprise dans les limites requises 205 ... 235V .

Avantages: cette option de connexion vous permet de "supprimer" d'un triac BTA 40-600 une puissance utile de 5,5 kW , soit près de 2 fois plus que l'option de commutation "sur l'entrée" .

Inconvénients: l’ inconvénient est la nécessité d’utiliser des triacs conçus pour une tension de service d’au moins 800 V (dans les trois branches supérieures de l’autotransformateur) et 1,7 fois le nombre accru de tours de l’enroulement de l’autotransformateur.

Conclusions: pour éliminer les inconvénients ci-dessus, il sera nécessaire d’introduire une puissante clé triac supplémentaire de 80 A dans le circuit (ТС142-80-8) directement devant l’autotransformateur, qui déconnectera l’enroulement primaire (prise n ° 2 du bas selon le schéma) lorsque la tension du réseau dépasse 120. .270B . Dans les versions analogiques, cela entraînera une complication importante du circuit de contrôleur; par conséquent, le circuit de commutation «par entrée» est préférable. Dans la version à microcontrôleur, ceci peut être réalisé en ajoutant quelques lignes dans le programme du microcontrôleur!

L'utilisation de triacs bon marché BTA41

En cas de commutation par «entrée», la puissance dans la charge sera de 1,2 kW . Tous les triacs peuvent être BTA41-600 . A la sortie de l'autotransformateur (avant la charge), il est nécessaire de placer l' automate QF2 sur 6A et d'utiliser l'automate sur 10A comme QF1 .

En mode de commutation «sortie», la puissance dans la charge sera de 2,2 kW . Pour cela, dans les trois branches supérieures selon le schéma, il est nécessaire d'utiliser le simist BTA41-800 .

Ceci est nécessaire car la tension dans ces prises avec une tension de secours de 380V dépasse ou sera proche de 600V . Le reste (inférieur) peut être BTA41-600 . A la sortie de l'autotransformateur (avant la charge), il est nécessaire de placer l' automate QF2 sur 10A et d'appliquer l'automate sur 20A comme QF1 .

Il a été testé que le courant maximal pouvant aller jusqu'à 13A peut traverser le triac BTA41 . Lorsque cette valeur est augmentée, les broches des triacs commencent à tirer, car leur section transversale est de 0,6 mm 2 ( 0,6 x 1 mm ). Il est optimal de limiter le courant à travers les triacs à 10A .

Littérature

  1. Godin A. Stabilisateur de tension de ligne de haute précision avec une puissance de charge jusqu'à 6 kW - Radio Amateur, n ° 7/2005 , p. 36-40 .

Pour toutes les questions relatives au périphérique décrit, vous pouvez obtenir des conseils en envoyant une demande à l'adresse e-mail de l'auteur indiquée au début de l'article.

Version imprimée
Auteur: Alexey Godin, Moscow
Le matériel PS est protégé.
Date de publication 22.09.2006