Регулятор потужності

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРИВОРІЗЬКИЙ  ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ 
 
 
 
 
 

Комплексна  курсова робота

з курсу  «Електроніка та мікросхемотехніка»

на тему: Регулятор потужності 
 
 

        Виконав

        ст. гр. ЕМО-08

        Іванов Є .О.

   Прийняв: Викладач

         Ложечка С. М. 
 
 
 
 
 
 

Кривий  Ріг

2010

ЗМІСТ 

     Вступ……………………………………………………………………………3

     1. Регулятори потужності……………………………………………………..4

     1.1. Регулятор для швейної машини………………………………………….4

     1.2. Цифровий регулятор потужності………………………………………...6

     1.3. Регулятор потужності для бортової  мережі автомобіля………………..8

     1.4. Регулятор потужності для електродвигуна…………………………….10           

     1.5. Побутовий регулятор потужності………………………………………12     

     1.6. Регулятор потужності, що не створює перешкод……………………...14

     1.7. Регулятор потужності для паяльника…………………………………..16

     1.8. Регулятор потужності для настільної  лампи…………………………..17

     1.9. Регулятор потужності на двох  однакових триністорах……………….18  

     1.10. Тиристорний регулятор потужності…………………………………..19

     2. Регулятор потужності електродвигуна…………………………………...21

     2.1. Схема електрична принципова………………………………………….21

     Список  використаної літератури…………………………………………….27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВСТУП 

     Регулятори потужності призначені для можливості контролю за величиною потужності, що подається на вхід навантаження. Регулювання потужності відбувається за рахунок зміни значення напруги або струму у колі.

     Для оперативного та якісного  регулювання потужності застосовуються здебільшого складні схеми регуляторів, які переважно мають у своєму складі логічні елементи та інші цифрові пристрої, що забезпечують точність та швидкодію регулювання.

     Частина регуляторів потужності розраховані на заздалегідь визначене число позицій регулювання, інші регулятори можуть змінювати величину вихідної потужності безперервно у встановленому діапазоні.

      Регулятори потужності здобули  широке використання за рахунок  практичної необхідності постійної  зміни значення потужності, що подається на навантаження, особливо часто це має місце у технологічних та промислових процесах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. РЕГУЛЯТОРИ  ПОТУЖНОСТІ 

     1.1. Регулятор для швейної машини 

     Регулятор  застосовується для поступової  зміни частоти обертання валу електродвигуна швейної машини. Принципова схема регулятора зображена на рис. 1. 

Рис. 1. Принципова схема регулятора для швейної  машини 

     Основою  приладу виступає фазоімпульсний  триністорний регулятор (VS1, VT1, VT2, C4, R4, R5). Фазозсувне коло складається з конденсатора C4, резистора R5 і змінного резистора R4. Тривалість часу зарядки конденсатора С4 до напруги U_спрац, при якій відкривається аналог одноперехідного транзистора (VT1, VT2), а слід за ним і триністор VS1, залежить від положення рушія змінного резистора R4. Тривалість зарядки буде найбільшою при максимальному значенні опору резистору R4 і найменшою при мінімальному.

     Триністорний регулятор живиться пульсуючою напругою від параметричного стабілізатора, який складається з резистора R2 і стабілітронів VD3, VD4. Конденсатор С3 захищає прилад від високочастотних перешкод, і діод VD2 – керуюче коло триністора від зворотної напруги, яке виникає при перемиканні регулятора. Резистор R1 і конденсатори С1, С2 знижають рівень перешкод радіоприймачу, які виникають при роботі регулятора і електропривода.

     Резистори  R3, R6 і R8 забезпечують необхідний режим роботи транзисторів VT1, VT2, причому паралельно до резистора R6 підключений резистор R7, який дозволяє зменшити тривалість імпульсів відкриваючої напруги при відкриванні диністора оптрону.

     Оптрон U1 – елемент зворотного зв’язку, який використаний у приладі для забезпечення відповідності потужності на валу електродвигуна змінному моментові навантаження при низькій частоті обертання вала.

     Параметри  елементів коло зворотного зв’язку  підібрані таким чином, щоб  при загальмованому електродвигуні  світлодіод оптрону вимикався,  а при розгоні вмикався, і диністор, відкриваючись, підключав паралельно  резистору R6 резистор R7.

     Введення  лампи накалювання EL1 дозволяє при зміні падіння напруги на колекторі електродвигуна від 0 до 120 В підтримувати струм у вхідному колі оптрону не більше 40 мА, що не перевищує допустимого. [1] 
 
 
 
 
 
 

     1.2. Цифровий регулятор потужності 

     Цей  прилад призначений для фазного регулювання потужності у трифазних електротеплових установках. Принципова схема регулятора зображена на рис. 2. 

Рис. 2. Цифровий регулятор потужності 

     В  регуляторі застосовано імпульсний  метод регулювання комутуючими  елементами – симетричними тиристорами. Час фазного регулювання визначає число розрядів в лічильнику вузла керування і період напруги мережі.

     Цифровий  код регулювання від керуючого  мікропроцесора надходить на  вхід трьох однакових за схемою  вузлів керування – каналів А, В і С. Фазна інформація, необхідна для роботи кожного каналу, надходить від трифазної мережі живлення навантаження. Кожен канал випрацьовує сигнал керування своїм симістором.

     Синусоїдна  фазна напруга через резистор  R1 Надходить до вузла синхронізації, який виконаний на спареному оптроні U1. При додатній півхвилі струм проходить через світлодіод оптрона U1.1, і транзистор цього оптрону відкритий, тому на входах логічного елемента DD1.1 низький рівень сигналу. При від’ємній півхвилі відкритий транзистор оптрону U1.2, і на входах елемента DD1.1 також низький рівень.

     В  моменти, коли напруга мережі  проходить через нуль, обидва  світлодіода вимкнені, транзистори  оптронів закриті, а на входах  елемента DD1.1 на короткі проміжки часу з’являється рівень 1. На виході цього елемента формуються прямокутні синхроімпульси у моменти, коли фазна напруга мережі дорівнює нулю.

     Синхроімпульси  надходять одночасно на вхід  дозволу запису РЕ лічильника  DD2, на один з входів RS-тригера, зібраного на елементах DD3.1, DD3.2, і на керуючий вхід генератора імпульсів. Коли на вхід РЕ лічильника DD2 надходить напруга низького рівня, то код, зафіксований раніше по паралельним входам D1 – D4 лічильника, завантажується в нього незалежно від сигналів на тактових входах, тобто операція паралельного завантаження асинхронна.

     Якщо перелік досягає максимуму, то при надходженні наступного від’ємного тактового перепаду на вхід +1 лічильника на його виході з’явиться рівень 0.

     На  виході RS-тригера з’являється сигнал високого рівня, який дозволяє проходження імпульсів генератора на вихід елемента спів падання DD4.1. Цей елемент формує низки коротких імпульсів, які через імпульсний трансформатор Т1 надходять на керуючий перехід симістора каналу і відкривають його.

     Струм, що споживається усіма трьома каналами від джерела стабілізованої напруги 5 В, – близько 100 мА. [2]       
 
 
 
 
 
 
 

     1.3. Регулятор потужності для бортової мережі автомобіля 

     Принципова  електрична схема регулятора  зображена на рис. 3.        Регулятор забезпечує максимальний струм збудження 2,5 А. Границі регулювання частоти обертання колінчатого валу двигуна, при якій вмикається струм збудження генератора, – 1200…1300 хв^-1. 

Рис. 3. Принципова схема регулятора потужності для  бортової мережі автомобіля 

     При  вмиканні запалювання напруга  живлення подається на вивід  «ВЗ» регулятора. Спрацьовує реле  К1 і контактами К1.1 підключає  акумуляторну батарею до дільника  напруги R12-R15. Припустимо, що контакти вимикача SA1 розімкнуті і двигун не працює. У цьому випадку напруга на рушії підстроювального резистора R14 і на інвертую чому вході операційного підсилювача DA2 менша за напругу на стабілітроні VD2 та інвертуючому вході цього операційного підсилювача. На виході операційного підсилювача DA2 буде напруга близько 11 В, яка при проході через діоди VD3, VD4 і резистори R16, R17 створює струм, який відкриває транзистор VT2. Слід за цим транзистором відкриється потужний транзистор VT3, через який до обмотки збудження генератора з виводом «Ш» пройде струм від батареї акумулятора.

     Оскільки  колінчатий вал ще не обертається  і імпульси від контактів переривача  на резистор R1 не надходять, на виході логічного елемента DD1.4 діє низький рівень. Конденсатор С3 розряджений, тому на неінвертуючому вході компаратора DA1 також буде низький рівень. До інвертуючого входу компаратора з рушія підстрочного резистора R8 підведена порогова напруга близько 2,5 В, тому на виході компаратора напруга буде близькою до нуля.

     Якщо тепер замкнути контакти тумблера SA1, то транзистор VT2, а значить, і VT3 будуть закриті і струм обмотки збудження генератора вимкнений. Таким чином, при замкнених контактах тумблера SA1 після вмикання запалювання обмотка збудження генератора буде знеструмлена до тих пір, поки колінчатий вал двигуна залишається нерухомим.

     Після  того, як стартер починає обертати  колінчатий вал, від переривача  на резистор R1 регулятора надходять імпульси напруги амплітудою до

200…300 В. Стабілітрон  VD1 обмежує їх на рівні 8,2 В. Ці імпульси інвертує елемент DD1.1, і своїм фронтом вони запускають одновібратор, виконаний на елементах DD1.2 і DD1.3. Вихідні імпульси одновібратора інвертує елемент DD1.4, до виходу якого підключене коло R4, C3.

     Коли напруга на конденсаторі С3 перевищить порогову напругу на рушієві резистора R8, компаратор DА1 перемкнеться, на його виході з’явиться напруга високого рівня і відкриє транзистори VT2, VT3. Таким чином, при перевищенні двигуном частоти обертання колінчатого валу тахометричний вузол перестане впливати на роботу регулятора. [3] 
 
 

     1.4. Регулятор потужності для електродвигуна 

     Прилад, схема якого зображена на рис. 4, дозволяє у встановлених межах  змінювати частоту обертання  якоря підключеного до нього  електродвигуна. 

Рис. 4. Принципова схема регулятора частоти обертання якоря електродвигуна 

     Принцип роботи приладу засновано на двопівперіодному керуванні симістором VS1. Випрямний мост VD1-VD4 і стабілітрон VD5 забезпечують живлення вузла керування симістором VS1 пульсуючою напругою. Резистор R1 гасить надмірну напругу мережі. Затримку відкривання симістора за фазою визначає час зарядки конденсатора С1 через резистори R2 і R3 від джерела напруги, рівень якої визначається стабілітроном VD5 і коефіцієнтом передачі одноперехідного транзистора VТ1.

     За  деякої порогової напруги на  конденсаторі С1 одноперехідний  транзистор відкривається, і на  його навантажуючому резисторі  R5 з’являється імпульс напруги, який транзистор VТ2 підсилює до рівня, необхідного для включення симістора. Симістор залишається відкритим до тих пір, доки струм, що проходить через нього, не зменшиться до порогу його відключення. При цьому конденсатор С1 розряджається до напруги закривання одноперехідного транзистора VТ1. Після вимикання симістора конденсатор С1 знову заряджається – починається наступний цикл роботи вузла керування симістором. [4]