2008 г. @Годин Алексей Валерьевич

Силовой блок стабилизатора

Данный блок может работать под управление любого ранее разработанного контроллера с небольшими доработками.

Его преимуществом является почти в 4 раза более высокое КПД по сравнению с блоком коммутации "по входу" и в 2 раза по сравнению с блоком коммутации "по выходу"!!!

Принцип нового варианта основан на изменении числа витков первичной обмотки автотрансформатора относительно неизменной вторичной обмотки, т.е в изменении коэффициента трансформации. Естейственно при этом меняется допустимое отношение числа витков на вольт, которое при низком напряжении сети 120в составляет 0,25 ,а при высоком 200в составляет 0,9 , т.е все процессы сбалансированы! Значительно уменьшаются броски самоиндукции автотрансформатора, т.к первичная обмотка подключена аналогично схеме коммутации "по выходу" и в ней текут гораздо меньшие значения токов, по сравнению с цепями нагрузки.  Симисторы теперь расположены не в цепи последовательно с нагрузкой, а лишь коммутируют отводы, меняя число витков первичной обмотки. Если напряжение сети находится в диапазоне 205-235 Вольт - ключи Q1-Q4 закрыты. Q5 открыт, закорачивая первичную обмотку для исключения дросселирования, и ток течет в нагрузку через обмотку 6-7 и ключ Q6 без вольтодобавки.  Когда напряжение сети находится в диапазоне 235-270 Вольт - ток в нагрузку протекает через Q7, а первичная обмотка подключена через Q4. 

Такой алгоритм  позволяет получить в нагрузке 10 кВт если применить Q1,Q6 и Q7  ТС142-80 и Q2-Q5  ВТА 40-600. Вместо Q6 и Q7 можно поставить мощное реле с переключающейся группой контактов..

Если понижение напряжения (режим 235-270 Вольт) не требуется, то ключ Q7 и отвод №3 не нужен, а Q6 остается на случай защиты от аварийного повышения напряжения до 380 вольт.

Для автотрансформатора на 10 кВт:

Обмотка 1-2  39 витков сечением 34 кв.мм

Обмотка 2-3  34 витков сечением 14 кв.мм

Обмотка 3-4  20 витков сечением 14 кв.мм

Обмотка 4-5  24 витков сечением 10 кв.мм

Обмотка 5-6  47 витков сечением 6 кв.мм

Обмотка 6-7  142 витков сечением 3 кв.мм

Общее число витков - 307

Симистор Q1 коммутирует ток 34,5 А, Q2 - 24,2А, Q3 - 14,9A, Q4 - 7,1А, Q5, Q6 - 48 A

Контроллер нужен на 6 ступеней, выходная точность - 220 + - 15вольт, т.е 7% !!!

Теоретический расчет обмоток автотрансформатора проводился для сердечника, изготовленного из качественного трансформаторного железа с коэффициентом проницаемости не менее 1,5 и габаритной мощностью 6кВт.

Будет обидно, если кто-то бездумно намотает на свой сердечник по приведенным выше данным а работать будет плохо.

Поэтому при  использовании сердечника с неизвестными характеристиками необходимо провести его исследование на предмет выяснения оптимального отношения виток/вольт. Для этого на этот сердечник необходимо намотать 70 витков изолированным проводом с сечением 2,5 кв.мм и подключить к ЛАТРу. Ручка ЛАТРа медленно поворачивается от 0 вольт в сторону увеличения до момента появления чуть слышного гула в сердечнике. Измерьте напряжение на обмотке в этот момент. Сильный гул не допустим, т.к сердечник входит в насыщение, лавинообразно увеличивается ток и может сгореть ЛАТР.

Пример расчета

К примеру Ваш вольтметр показывает 100 вольт при появлении еле слышного гула.

1) Для вычисления минимального отношения виток на вольт разделим число витков на показания, т.е 70/100 = 0,7 вит/В. Значит для надежной работы такого автотрансформатора придется мотать больше витков чем в теоретическом расчете приведенном выше, и число витков в первичной обмотке (2-4) при верхнем напряжении диапазона 120-137 должно быть 137 х 0,7 = 96 витков.

Обращаю Ваше внимание, что отвод (3) от обмотки (2-4) сделан для диапазона 235-270 вольт и рассчитываться он будет в самом конце.

Теперь можно вычислить количество витков вторичной обмотки (1-2):

Для этого берется среднее значение диапазона 120-137 вольт, т.е 128,5 вольт и вычисляется необходимая вольтодобавка на этом диапазоне 220 -128,5=91,5 вольт.

Итак...поскольку 96 виткам соответствует 128, 5 вольт напряжения сети, вычислим число витков, необходимых для вольтодобавки 91,5 В.

Получаем число витков вторичной обмотки (1-2) составит:

96 вит х 91,5 В / 128,5 В = 68 вит.

Далее весь расчет будет происходить относительного значения числа витков вторичной обмотки (1-2) 68 витков.

2) Для следующего диапазона 137-157 вольт выбираем среднее значение 147 вольт и вычисляем необходимую вольтодобавку 220-147=73 вольта.

Здесь 68 виткам вторичной обмотки (1-2) соответствует необходимая вольтодобавка 73 вольта и нужно вычислить число витков, необходимых для первичной обмотки (2-5) в этом диапазоне.

Считаем 68 вит х 147 В / 73 В = 137 вит.

Отсюда обмотка (4-5) составит (2-5) - (2-4) = 137 - 96 = 41 вит.

3) Для следующего диапазона 157-179 вольт выбираем среднее значение 168 вольт и вычисляем необходимую вольтодобавку 220-168=52 вольта.

Здесь 68 виткам вторичной обмотки (1-2) соответствует необходимая вольтодобавка 52 вольта и нужно вычислить число витков, необходимых для первичной обмотки (2-6) в этом диапазоне.

Считаем 68 вит х 168 В / 52 В = 220 вит.

Отсюда обмотка (5-6) составит (2-6) - (2-5) = 220 -137 = 83 вит.

4) Для следующего диапазона 179-205 вольт выбираем среднее значение 192 вольт и вычисляем необходимую вольтодобавку 220-192=28 вольт.

Здесь 68 виткам вторичной обмотки (1-2) соответствует необходимая вольтодобавка 28 вольт и нужно вычислить число витков, необходимых для первичной обмотки (2-7) в этом диапазоне.

Считаем 68 вит х 192 В / 28 В = 466 вит.

Отсюда обмотка (6-7) составит (2-7) - (2-6) = 446 - 220 = 246 вит.

5) Для диапазона 235-270 вольт выбираем среднее значение 252,5 вольт. Напряжение сети в этом случае прикладывается к обмотке (2-7) а снимается на нагрузку с (3-7) и следовательно считаем 466х220/252,5=406.

Для определения числа витков отвода (3) от обмотки (2-4) вычисляем 96-(466-406)=36 витков

Следовательно обмотка (2-3) имеет 60 витков, а (2-4) имеет 36 витков.

Обобщим полученные данные примера расчета:

Обмотка 1-2  68 витков

Обмотка 2-3  60 витков

Обмотка 3-4  36 витков

Обмотка 4-5  41 витков

Обмотка 5-6  83 витков

Обмотка 6-7  246 витков

Общее число витков - 534

Чем выше значение проницаемости Вашего сердечника, тем меньше нужно будет мотать общее количество витков обмотки.

Удачи всем!