Ступенчатое регулирование напряжения

При всей простоте конструкции регулятор обладает следующими данными: при изменении входного сетевого напряжения в интервале 150…260 В выходное поддерживается в пределах 187…242 В. В таком диапазоне работоспособны многие бытовые электроприборы. В том варианте, в каком приведена схема в статье, мощность регулятора достигает 275 ватт, что вполне достаточно для нормальной работы, например, холодильника.

Подобный же способ ступенчатого регулирования напряжения применяется в некоторых моделях бесперебойных источников питания для компьютеров: когда бесперебойник работает от сети, можно услышать, как в нем щелкают реле. Это как раз производится грубая регулировка выходного напряжения. В этом режиме трансформатор бесперебойника используется в качестве автотрансформатора. В случае пропадания сетевого напряжения трансформатор переключается в режим преобразователя и работает от аккумулятора.

Известно, что трансформатор, включенный в режиме автотрансформатора, может работать с нагрузкой почти в пять раз превышающей его мощность. В данной конструкции применен трансформатор мощностью всего 57 ватт, поэтому, при необходимости увеличения мощности всего регулятора в целом, достаточно лишь заменить трансформатор на более мощный.

Конечно, сейчас промышленностью выпускаются сетевые стабилизаторы на основе ЛАТРА (об электронных тут говорить не будем). В подобных устройствах микромотор с редуктором, управляемый, конечно, электронной схемой, приводит в движение подвижный контакт.

Надежность такого устройства, наверно будет невелика. Примером подобного устройства может служить стабилизатор напряжения Ресанта латвийского производства. Отзывы о нем можно почитать в Интернете.

Схема предлагаемого варианта регулятора показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема регулятора напряжения

Описание электрической схемы регулятора

Основой регулятора является унифицированный понижающий трансформатор Т1. Он включен по схеме автотрансформатора. Кроме трансформатора схема содержит выпрямитель для питания электронной части схемы, два пороговых устройства и узел включения выходного напряжения. Последний обеспечивает некоторую задержку появления напряжения на выходе. Это необходимо для того, чтобы устройство успело войти в рабочий режим.

При коммутации вторичных обмоток неизбежно возникновение помех, от которых обгорают контакты реле. Для защиты от этого явления служит цепочка, состоящая из резистора R1 и конденсатора C2.

Электронная часть устройства получает питание от нестабилизированного выпрямителя, состоящего из диодного моста VD1 и сглаживающего конденсатора C1. Конденсаторы C3 и C4 установленные в пороговых устройствах, предназначены для устранения кратковременных изменений (выбросов) выпрямленного напряжения. Это же напряжение используется для контроля сетевого напряжения.

На транзисторе VT3 и элементах C5 и R6 собран таймер задержки включения. Также устройство содержит два пороговых устройства, конструкция которых аналогична.

Первое пороговое устройство выполнено на транзисторе VT1, резисторах R2, R3, стабилитронах VD2, VD3, и конденсаторе C3. Реле К1 включено в коллекторную цепь транзистора VT1. Для защиты транзистора от напряжения самоиндукции катушка реле зашунтирована диодом VD4.

Контакты реле К1 переключают обмотки трансформатора Т1 при срабатывании порогового устройства. Конденсатор С3 предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, а также устранения помех. По такой же схеме собрано и второе пороговое устройство. Оно состоит из элементов VT2, VD4, VD5, R4, R5, C4, реле К2.

Работа регулятора напряжения

Работу регулятора удобно рассматривать по частям. При включении устройства на конденсаторе С1 появляется напряжение, которое начинает заряжать конденсатор С5. С задержкой около двух секунд открывается транзистор VT3, включается реле К3, и в нагрузку подается напряжение.

Сетевое напряжение понижено

В том случае, когда напряжение в сети менее 190 В не сработает ни одно пороговое устройство и контакты реле К1 и К2 находятся в том положении, как показано на схеме. В этом случае к нагрузке будет подано сетевое напряжение и плюс к нему напряжение с обмоток III и VI. Если напряжение сети в этот момент будет 150 В, на нагрузке будет не менее 190 В.