Во время включения мощной нагрузки (мощные выпрямители, стабилизаторы напряжения, сварочные трансформаторы) в сети появляется большой пусковой ток. Этот ток может вызвать большие негативные последствия, поэтому необходимо уменьшать пусковой ток. Существует много устройств для «плавного» пуска нагрузки в электросети, однако большинство из них не способны быстро возвратиться к исходному состоянию. Когда напряжение сети исчезает и быстро вновь появляется - то оказывается, что устройство не обладает быстрым самовозвратом. В [1] решается эта задача, но устройство выполнено с использованием реле, имеющих различное напряжение срабатывания. На рис.1. представлена принципиальная электрическая схема устройства для «плавного» пуска нагрузки в электросеть. Питается устройство от сети переменного тока (от одной из фаз). Питание бестрансформаторное, но оно имеет некоторую особенность. Недостаток этих выпрямителей - большие пульсации выходного напряжения. Для уменьшения их приходится ставить электролитические конденсаторы большой емкости. Недостаток этих выпрямителей можно устранить, если использовать одновременно в качестве ограничительных сопротивлений резистор и конденсатор. Как известно из электротехники ток через резистор совпадает с напряжением по фазе, а на конденсаторе ток опережает напряжение на 90гр. Учитывая это можно улучшить характеристики таких выпрямителей.
Он содержит выпрямительный мост VD1, ограничительное сопротивление R1,R2 конденсаторы С1,С2 стабилитрон VD2. Работает этот выпрямитель следующим образом. При подаче положительной полуволны на вывод А ток идет через конденсаторы С1,С2, мост VD1, стабилитрон VD2 - вывод N. По истечению времени в четверть периода сетевого напряжения ток начинает протекать через резистор R1,R2 мост VD1, стабилитрон VD2, вывод N. Такая схема выпрямителя позволяет резко улучшить работу выпрямителя при меньшей величине емкости слаживающего конденсатора С3. Резисторы R3,R4 разряжают конденсаторы С1,С2 после отключения от сетевого напряжения, а индуктивность L1 ограничивает зарядный ток конденсаторов С1, С2. В [2] рассмотрена задача ограничения броска зарядного тока конденсаторов: вывод необходимо ставить малогабаритный высокочастотный дроссель. Важным дополнительным преимуществом применения дросселя является ослабления высокочастотных помех, проникающих из сети. Использование низкоомного токоограничительного резистора приводило к его обрыву. Выпрямитель VD1 питается через ограничительные резисторы R1,R2 (т.е. без сдвига фазы) и через конденсатор С1, С2 (т.е. со сдвигом в 90гр). Таким образом, провал напряжения одного выпрямителя будет заполнен максимумом напряжения другого выпрямителя. Применение такого выпрямителя важно при низком напряжении сети (160В). Это позволяет использовать сглаживающий конденсатор С3 меньшей емкости и иметь хороший источник питания устройства при малых габаритах. Стабилитрон VD2 ограничивает напряжение питания уровнем в 15В. Максимальный ток стабилизации этого стабилитрона 500мА. Если необходимо питать устройство от другого напряжения, то нужно пересчитать величину конденсатора С1,С2 и резисторов R1,R2. Цепочка R7C5VD4 служит для установки RS- триггера (DD1.2, DD1.3) в исходное состояние в случае первоначального запуска и последующих пропаданий напряжения сети. Диод VD4 служит для быстрой разрядки конденсатора С5. В момент включения устройства (а также при пропадании напряжения сети) на выводе 8 логического элемента DD1.2 появляется уровень нулевого напряжения. Для логического элемента «2И-НЕ» приоритетный сигнал - уровень нуля. Особенностью RS-триггера является то, что он срабатывает от первого нулевого импульса, а на остальные он не реагирует. Интегрирующая цепь R5C4VD3 создает временную задержку на включение, порядка 3 сек. В первоначальный момент заряд конденсатора С4 идет через резистор R5, от выпрямителя VD1. В случае пропадания сетевого напряжения диод VD3 быстро разряжает конденсатор С5. Таким образом, через 3 сек. на выходе логического элемента DD1.1 появляется уровень нуля. Итак, в исходный момент на выводе 8 DD1.2 уровень нуля, а на выводе 13 DD1.3 уровень единицы. Такому состоянию входных сигналов RS-триггера соответствует то, что на выводе 11 будет уровень нуля, транзистор VT1 закрыт. После заряда конденсатора С5 на выводе 8 DD1.2 присутствует уровень единицы. Единичные сигналы на обоих входах RS-триггера соответствуют режиму хранения информации триггера. Через 3 секунды на выводе 13 DD1.3 появляется уровень нуля, триггер переворачивается и подает высокий уровень на транзистор VT1. Транзистор открывается и включает оптрон U1, который управляет симистором VS1. Симистор открывается и шунтирует ограничивающий резистор, и напряжение сети полностью поступает на нагрузку. В случае кратковременного пропадания сети на конденсаторе С5 сформируется уровень нуля, триггер вернется в первоначальное состояние и подаст низкий уровень на транзистор VT1. Оптрон U1 закроется а, следовательно, включит ограничивающей резистор в цепь нагрузки. По истечению выдержки времени в 3 сек. триггер перевернется и отключит ограничивающий резистор. Временную задержку можно изменить путем изменения постоянной времени интегрирующей цепи R5C4. Устройство проверено в работе, причем сетевое напряжение изменялось в диапазоне от 120В до 270В. Если такой широкий диапазон не нужен, то емкость конденсаторов С1, C2 можно уменьшить вдвое. Симистор ВТА-41может коммутировать переменный ток 41А напряжением в 400В. Он должен быть установлен вблизи ограничительного резистора.
1. А.Г.Зызюк, «Электрик» 1-2/2010, с.54-56. Доработка стабилизатора сетевого напряжения LPS-2500RV.
2. Схемотехника №6, 2005г., с.16-18.
Уменьшение пульсаций в блоке питания с емкостным балластом
