Для резервного питания, в случае отсутствия сети или на даче часто используются бензиновые электрогенераторы. Однако электрогенераторы с большим запасом мощности стоят дорого, а малой мощности не позволяют включать нагрузку с большими пусковыми токами. Как правило, в маломощных генераторах используются асинхронные двигатели, которые имеют низкую нагрузочную способность (не более 80%). При превышении данного условия напряжение на конденсаторах исчезнет, а значит, исчезнет магнитное поле ротора, следовательно, выходное напряжение упадет до нуля. Для улучшения пусковых характеристик асинхронных генераторов используют стартовые усилители [1,2]. Принцип действия стартовых усилителей заключается в том, что подключаются дополнительные конденсаторы к обмоткам асинхронного генератора, для увеличения возбуждения при большом токе нагрузки. При уменьшении тока нагрузки, дополнительные конденсаторы должны быть отключены. Ясно, что должно быть устройство, которое автоматически решало бы эту задачу. Второй способ запуска маломощного генератора на нагрузку с большим пусковым током, это ограничение пускового тока до уровня рабочего тока нагрузки [3]. Этот способ можно реализовать также автоматическим устройством ограничения тока. В [3] это осуществляется путем включения в силовую цепь ограничительного сопротивления. Недостатком этого способа является то, что необходимо иметь мощный силовой ключ и мощное низкоомного сопротивления. Но оказывается можно отказаться от мощного низкоомного сопротивления, если воспользоваться свойством мощного силового ключа, выполненного на полевых транзисторах [6]. Принципиальная схема устройства, реализующая такой способ ограничения пускового тока, представлена на рис.1. Работает электронный ключ следующим образом. Учтем, что защитные диоды полевых транзисторов включены катодом к стоку. В исходном состоянии каналы полевых транзисторов закрыты (нет питания). Пусть положительная полуволна сетевого напряжения присутствует на выводе N. Ток проходит через резистор R5, стабилитрон VD3, защитный диод полевого транзистора VT1, фаза А. На стабилитроне VD3 возникает падение напряжения в 12В и через диод VD2 заряжается конденсатор С1. При отрицательной полуволне сетевого напряжения на выводе N устройство не получает питания, так как защитный диод полевого транзистора VT1 закрыт. Через диод VD2 заряжается конденсатор С1 и микросхема VR1 получает питание. Микросхема VR1 представляет собой регулируемый стабилизатор положительного напряжения с малым падением напряжения вход-выход. Она имеет встроенную защиту по току и перегреву. Выходное напряжение может регулироваться в пределах от 1,2 …34В. Отечественный аналог импортной микросхемы КР142ЕН22. Рассмотрим, как осуществляется регулировка тока в нагрузке. Выходное напряжение с микросхемы VR1 поступает на затворы полевых транзисторов. Изменяя выходное напряжение микросхемы VR1, мы изменяем управляющее напряжение для полевых транзисторов. Полевые транзисторы с индуцированным затвором при нулевом напряжении между затвором и истоком имеют нулевой ток стока. Появление тока стока в таких транзисторах происходит при напряжении на затворе больше порогового уровня Uпор. Увеличение напряжения на затворе приводит к увеличению тока стока. Обычно пороговое напряжение находится в пределах 4-5В. Иногда пороговое напряжение называют напряжением отсечки. Но существуют полевые транзисторы, имеющие пороговое напряжение в 2-3В. Фирма IRF добавляет в обозначение таких транзисторов букву L. Выходные характеристики полевых транзисторов, как правило, имеют две области: линейную и насыщения. В линейной области вольтамперные характеристики вплоть до точки перегиба представляют собой прямые линии, наклон которых зависит от напряжения на затворе. В области насыщения вольтамперные характеристики идут практически горизонтально, что позволяет говорить о независимости тока стока от напряжения на стоке. Особенности этих характеристик обуславливают области применения этих транзисторов. В линейной области полевой транзистор используется как сопротивление, управляемое напряжением на затворе. Области насыщения и отсечки используют как ключ, управляемый напряжением на затворе. Таким образом, изменяя с помощью резистора R4 величину выходного напряжения стабилизатора VR1, происходит установка тока через электронный ключ. При использовании устройства совместно с индуктивной нагрузкой, между стоками транзисторов VT1-VT2 необходимо установить диод 1,5КЕ400СА, защищающий их от всплесков напряжения, возникающих на индуктивной нагрузке при её коммутации. Светодиод VD1 осуществляет индикацию работы силового ключа. Транзисторы IRFP460 выдерживают 500В, ток 20А, Максимальная рассеиваемая мощность 280ВТ, сопротивление канала 0,028 Ом в открытом состоянии. Транзисторы допускают параллельное соединение, т.к. имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Стабилизатор LT1085 можно заменить на LP2950, К1184ЕН1/2 с выходным током 100мА. Стоимость этих стабилизаторов такая же, как и LT1085. Желательно для измерения тока в силовой цепи использовать токовые клещи для переменного тока (например, М266С). Настройка заключается в установке напряжения на выходе стабилизатора. Лучше начать с минимального порогового напряжения для выбранных силовых транзисторов. Справочные данные и выходные характеристики можно найти в интернете. Транзисторы лучше брать в металлическом корпусе с жесткими выводами и стеклянными изоляторами. У меня стоят транзисторы КП809Б, они держат ток 20А и напряжение 500В. Пороговое напряжение у них 3В. При 4В ток 2,5А, при 5В ток 6,5А, при 6В ток 13А, при 6,5В ток 17А. Чтобы точно установить ток используются переменные построечные резисторы СП3-39А с червячным механизмом передвижения ползунка. Для обдува радиаторов можно использовать вентилятор от компьютера и питать его от конденсатора С1.
1. Кандауров.В. Стартовый усилитель для асинхронного генератора.
Электрик №1-2 2012г., с.52-55.
2. Чирка В.В. Ветряная электростанция на базе асинхронного
электродвигателя. Электрик №9 2004г., с. 20-22.
3. Милевский В.Ц. Питание электрической нагрузки от автономных
источников соизмеримой мощности. Электрик №3 2008г., с.70-72.
4. Характеристики мощных полевых транзисторов фирмы
International Rectifier. Электрик №10 2003г., с.18-20.
5. Дрючило А.М. Трехфазный электродвигатель-генератор.
Электрик №12 2003г., с.13.
6. Калашник В.И. Электронный ключ.
Радиолюбитель №2 2013г., с.29-30.
