Максим Лебедевг. Москва Лет 10 назад, основная проблема, с которой сталкивались радиолюбители (и не только они) при проектировании и построении регуляторов мощности – это изрядное тепловыделение управляющих элементов - соответственно, большие теплоотводы и в конечном итоге большие габариты и низкий КПД. Но ничто не стоит на месте и с развитием и расширением электронной элементной базы, мы получили возможность создавать гораздо более совершенные устройства для самых разнообразных областей применения. В частности, компания МАСТЕР КИТ, выпустила несколько наборов для самостоятельной сборки и модуль, с самыми разнообразными параметрами. О них и пойдёт речь. Регулятор мощности 2600 Вт/ 220 В - MK071 Рис.1. Внешний вид модуля МК071. Устройство MK071 (аналог - MK071M) представляет собой совершенно готовый и настроенный модуль с четырьмя проводами для подключения питания и нагрузки, мощность которой и предлагается регулировать. Основные технические характеристики МК071: В общем, проще не придумаешь – берете модуль, подключаете питание и нагрузку согласно схеме – и можно регулировать. Подключить можно практически что угодно – лампы накаливания, обогреватели, асинхронные двигатели (рис. 2). Рис.2. Схема подключения. Если мощность подключенной вами нагрузки превышает 800 Вт, модуль обязательно нужно установить на радиатор, площадью не менее 1000 кв. мм, для чего в задней части модуля присутствует фланец с крепежными отверстиями. Регулятор яркости ламп накаливания 12 В/50 A - NM4511 Следующий набор NM4511 (рис. 3) ориентирован на регулировку нагрузки, работающей от относительно небольшого (до 24 В) постоянного напряжения, но потребляющей большой ток. Он найдет применение, например, у автовладельцев и фото- видео операторов. Рис.3. Внешний вид NM4511. Основные технические характеристики NM4511: Схема (рис.4) состоит из ШИМ генератора на сдвоенном операционном усилителе DA1 (LM358) и мощного полевого транзистора VT1. Рис.4. Электрическая принципиальная схема NM4511. За счет того, что сопротивление открытого канала транзистора составляет всего 0,008 Ом, при мощности нагрузки 100…150 Вт (10…12 А) он рассеивает очень мало тепла и можно обойтись без радиатора, что существенно повлияет на габариты устройства. При больших мощностях, радиатор все-таки понадобится. В набор входит полный комплект элементов, приведенных в таблице 1. Таблица 1. Перечень компонентов. Ну и конечно же, печатная плата (рис.5 и 6), достаточно хорошо продуманная, что необходимо при изготовлении импульсных устройств. Рис.5. Вид печатной платы со стороны компонентов. Рис.6. Вид печатной платы со стороны проводников. В качестве нагрузки можно применять любые устройства, работающие от постоянного напряжения – особенно это пригодится в автомобиле. Регулировка яркости ламп или температуры подогрева сидений, плавная регулировка оборотов вентилятора печки – в общем, применений масса. Регулятор мощности 800 Вт/220 В NK008 Устройство NK008 предназначено для регулирования мощности электронагревательных, осветительных приборов, мощности электропаяльника, асинхронных электродвигателей переменного тока (вентилятора, электронаждака, электродрели и т.д.). Благодаря большому диапазону регулировки и мощности регулятор найдет широкое применение в быту. Рис.7. Внешний вид NK008. Основные технические характеристики NK008: Регулировка напряжения нагрузки осуществляется симистором VS2, на управляющий вход которого подается регулирующее напряжения с потенциометра R3 через динистор VS1 (рис.8). Рис.8. Электрическая принципиальная схема NK008. Симисторный регулятор мощности использует принцип фазового управления. Принцип работы такого регулятора основан на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. В набор входят следующие компоненты (табл.2). Таблица 2. Перечень компонентов. Рис.9. Вид печатной платы со стороны компонентов. Рис.10. Вид печатной платы со стороны проводников. Регулятор, благодаря своей большой нагрузочной способности позволяет подключать к себе как осветительные приборы, так и более ресурсоемкую нагрузку, типа электрической дрели, лобзика или электронаждака. Только надо помнить, что при мощности нагрузки более 100 Вт симистор необходимо установить на радиатор. В заключении, хочу вам напомнить о такой вещи, как техника безопасности. Из трех регуляторов, описанных здесь, два работают при напряжении 220 В. Выполняйте все работы только при отключенном от сети устройстве. Материал опубликован в журнале Радиодело 2005`06. masterkit.ru В новом варианте схема и программа были переделаны так, чтобы было можно получить точное детектирования нуля с наивысшим приоритетом по прерыванию. Также был добавлен режим фазового управления мощностью.
Известно, что отдаваемую мощность прибора работающего на переменном напряжении можно регулировать, пропуская в неё не все периоды напряжения сети. Если взять сеть частотой 50Гц, то в 2с проходит 100 периодов, значит если в 2 с пропустить, допустим, 10 периодов, то получим 10% мощности, и точность регулирования составит 1%. При этом очень желательно чтобы периоды шли не пачками, а были бы распределены равномерно. Это достигается использованием алгоритма Брезенхема, который распределяет заданный процент мощности равномерно во времени. Причем это достигается применением в программе только целочисленной арифметики, без деления и умножения, что существенно упрощает и ускоряет вычисления. Вычисления и управление по алгоритму Брезенхема запускаются сразу после поступления внешнего прерывания.Режим пропуска периодов применим для управления резистивными нагрузками, но не применим для осветительных приборов, так как вызывает мигание ламп накаливания. Преимуществом этого метода является то, что частота пульсаций на нагрузке остается равной сетевой. Это важно для управления осветительными приборами, так как снижение частоты может сказаться на появлении мерцания, заметного глазом. Но при регулировании данным методом появляется особенность неравномерности характеристики регулирования. Для обоих методов управления мощностью необходимо знать, когда сетевое напряжение переходит через нуль и поэтому основной цикл программы — отслеживание перехода сетевого напряжения через ноль и подача его на вход внешнего прерывания микроконтроллера, как на вход с наивысшим приоритетом. Схема источника +5 Вольт подробно описана в журнале «Радио» № 11 за 2007 год, стр. 30, в статье «Доработка ЗУ сотового телефона». Добавлен стабилизатор на 78L05 для уменьшения помех и для дополнительной стабилизации.Работа схемы: Напряжение сети через резистор R1, который выполняет функции предохранителя, поступает на мостовой выпрямитель на диодах D1 —D4 и сглаживается конденсатором С1. Стабилизация выходного напряжения осуществляется косвенным методом. Для этого напряжение со второй обмотки трансформатора выпрямляется диодом D5, сглаживается конденсатором С2 и через стабилитрон D6 поступает на базу транзистора. Для защиты источника в момент подключения к сети, а также при резких колебаниях напряжения в сети, установлена защита по току Q2 на элементах Q1, R7 на уровне 60…70 мА. Подключение симистора выполнено по схеме из даташита на оптосимистор MOC3052.Когда силовой блок проектировался, предполагалось, его применение только в режиме с пропуском периодов, поэтому в схеме отсутствуют фильтры для защиты от помех. Для работы в режиме фазового регулирования их желательно добавить, хотя бы простейший LC фильтр перед симистором. • В программе задействованы прерывания по внешнему входу INT, по таймеру 1 и таймеру 2. На вход INT поступают импульсы с детектора перехода через ноль с периодом 10 мсек. Импульсы с таким периодом используются для получения фазовой регулировки, а для управления пропуском периодов необходим период 20 мсек, который получаем программно, пропуская один из импульсов. Алгоритм Брезенхема удачно вписался в программу внешних прерываний.С таймера TMR1 получаем импульсы 5 мсек, которые используются для динамической индикации, работы кнопки «Выбор» и отсчета системного времени.Таймер TMR0 настроен на время около 100 мксек и применяется только в режиме фазового управления. • Память EEPROM использована для сохранения всех режимов при отключении или внезапном пропадания питания. Запись в память происходит после пропадания импульсов внешнего прерывания. Восстановление данных из памяти происходит при включении регулятора в сеть. При таком использовании EEPROM резко уменьшается количество операций записи и время, которое она занимает. В любом из режимов можно изменить значения кнопками «+» и «-». Нажатие кнопки кратковременно — добавление или уменьшение, удержание быстрый перебор. При этом кнопкой «Выбор» можно перейти в любой режим и просмотреть параметры любого режима, если не нажимать кнопки «+» и «-». Если возникнет необходимость вернуться к начальным установкам, это можно сделать, удерживая кнопку «Выбор» около секунды при включении устройства в сеть. Исходный код, прошивка и макет в «Proteus 8»: 08-04-2017 Новые прошивки регулятора мощности:https://datagor.ru/home-automation/2971-regulyator-moschnosti-i-taymer-otklyucheniya-novye-proshivki.html Спасибо за внимание!Иван Внуковский, г. Днепропетровск
Иван Внуковский (if33) Украина, г. Днепропетровск Радиолюбитель, стаж более 40 лет. Работал на заводе инженером КБ, инженером по обслуживанию ЭВМ, механиком по ремонту бытовой техники. Сейчас на пенсии. datagor.ru Колебание электрической нагрузки вызывает изменение частоты электрической сети, которое воспринимает регулятор частоты вращения турбин, действующий на положение паровпускных клапанов. Распределение нагрузки между турбогенераторами зависит от статических характеристик регуляторов (рис. 11.5) и характеризуется коэфициентом статизма, %: (11.1) Обычно находится в пределах 1,5—3%. Турбины с более пологой статической характеристикой регуляторов воспринимают большие колебания нагрузки при одном и том же изменении частоты . Регулирование мощности с помощью регуляторов частоты вращения называют первичным регулированием. Статическая точность первичного регулирования определяется выражением где — статическая ошибка промышленного регулятора по частоте;— зонанечувствительности; — коэффициент статизма (11.1), — номинальная мощность агрегата. Дляизначение Однако приведенный способ регулирования, отличающийся низкой точностью и допускающий самопроизвольное изменение электрической нагрузки отдельных турбоагрегатов при колебаниях частоты сети, нельзя считать удовлетворительным. В особенности это относится к ТЭС с большим числом агрегатов, участвующим в регулировании перетоков мощности по линиям электропередач системы. Распределение нагрузок между отдельными агрегатами станции в этом случае тесно связано с экономичностью их работы, а персонал ТЭС (дежурный инженер) не в состоянии быстро рассчитать оптимальное распределение нагрузок с учетом потребностей энергетической системы. Рис. 11.5. Статическая характеристика регулятора частоты вращения (мощности) турбогенератора11.3. Регулирование активной мощности группы энергоблоков. Схема регулирования мощности
Регуляторы мощности – это просто!
Позиция Номинал C1, C2, C5 0,1 мкФ/50 В C3, C6 22 мкФ/16 В C4 1 мкФ/50...100 В R1, R3 - R6 20 кОм R2 50 кОм R7, R8 10 кОм R9 100 Ом R10 1 МОм DA1 LM358 VT1 IRF3205 Печатная плата A451, 40x35 мм 
Позиция Номинал R1 Не устанавливается R2 22 кОм R3 1 МОм, СП3-23И R4 4,7 кОм R5 120 Ом/5 Вт C1, C2 0,047 мкФ C3 0,068 мкФ/630 В VS1 DB3 (30...45 V), динистор VS2 BT136-600D, симистор ED500V-2*5, 2-х контактный клеммный зажим IRF3205 Печатная плата A008, 62x43 мм 
Контроллер управления кухонной электроплитой. Регулятор мощности и таймер отключения
Благодаря идее и участию Юрия Зинченко (ZenitSoft) было разработано и построено устройство, регулирующее мощность кухонной электроплиты методом пропуска периодов. За основу была взята статья «Регулятор мощности для паяльника на PIC16F628A» (см. также блок ссылок в подвале). Разработанный вариант и в настоящее время работает у него, и он вполне доволен его работой. После изготовления первого варианта устройства были замечены единичные сбои при работе и сравнительно сложная регулировка детектора перехода сетевого напряжения через ноль из-за сдвига фазы при получении импульса перехода. Технические характеристики контроллера электроплиты
• Симисторный регулятор позволяет регулировать мощность в активной нагрузке от нуля до 100% с шагом 1%. Величина регулируемой мощности определяется типом тиристора и свойствами радиатора охлаждения. • Для быстрого разогрева предусмотрена подача 100% мощности на заданное время, от нуля до 9 мин • Предусмотрен таймер обратного отсчета времени нагрева, от нуля до 999 мин. • Возможен выбор способа регулирования пропуском периодов или управлением длительностью полупериода (фазовый метод). Позволяет менять способы регулирования во время работы. • Запоминание всех установок при плановом или случайном отключении устройства от сети. • Габариты устройства 125×70 х 62 мм.Краткое описание режимов регулирования
Пропуск периодов
Пропуск периодов позволяет решить проблему электромагнитной совместимости, так как включение симистора происходит в момент перехода сетевого напряжения через нуль. Фазовое регулирование
Альтернативным методом управления мощностью является метод фазового управленияДля изменения мощности, подведенной к нагрузке через симистор, может использоваться фазовое управление. Сущность метода заключается в отпирании симистора на каждом полупериоде переменного тока с постоянной задержкой относительно точки перехода через ноль. Таким образом, от каждого полупериода отрезается «ломтик». Это и будет так называемая широтно-импульсная модуляция, позволяющей управлять током в (или, что реже, напряжением на) нагрузке с максимальным КПД.Схема и описание силовой части регулятора мощности
Силовой блок выдает напряжение +5V, формирует импульсы перехода сети через ноль и содержит схему управления нагрузкой с помощью симистора. Детектор перехода сетевого напряжения через ноль взят из журнала «Радиолоцман». Он выдает импульсы перехода с интервалом 10 мсек. Конденсатор С6 заряжается до 25 Вольт — уровня ограничения стабилитрона D12. Входной ток ограничивается резистором R2. Когда выпрямленное входное напряжение опускается ниже напряжения на конденсаторе С6, открывается транзистор Q3 и генерирует импульс длительностью в несколько сотен микросекунд. Оптрон U2 обостряет фронты и делает выходной импульс более прямоугольным.Схема управляющей части регулятора мощности
NB! На принципиальной схеме неверно указаны номиналы резисторов R2 - R6. Правильный номинал 680 Ом.Применен индикатор с общим катодом.Схема блока управления получилась довольно простой. Три кнопки управления, 3-х разрядный индикатор и два светодиода позволяют управлять и следить за всеми функциями устройства.Платы блоков соединяются 4-х проводным шлейфом.Программное обеспечение
Программа написана на языке Си для компилятора «mikroC for PIC». Комментарии, расположенные в программе способствуют пониманию ее работы. • Для управления режимами работы применено управление с помощью одной кнопки с подсчетом числа нажатий. Алгоритм и часть кода взяты из статьи «Интерфейс — одна кнопка».Кнопку можно нажимать кратко (несколько раз), длинно или делать разные комбинации нажатий. Сколько за две секунды успеем «натыкать» — всё наше. Далее запустится процедура анализа собранных данных и всё расставит по порядку. Бороться с дребезгом тут уже не обязательно, так как временные задержки организуются автоматически. См. подробности в статье.Сборка и устройство прибора
Прибор собран на двух платах, соединенных между собой стойками. Радиатор для симистора должен иметь достаточную площадь для отвода тепла. Трансформатор и некоторые детали для источника питания +5 Вольт применены от старого телефонного зарядника. Оптосимистор U1 можно заменить аналогом, но следует учесть, что он должен быть без детектора нуля. Платы соединены между собой 4-х проводным шлейфом. Печатная плата для блока управления не создавалась, а была взята от предыдущей версии. С нее были удалены лишние детали и сделаны необходимые доработки. Обе платы и розетка для включения нагрузки заключены в корпус из металла и пластика. Первое включение и проверка работы
Учитывая, что силовая часть устройства гальванически связана с сетью, желательно проявить максимум осторожности или использовать разделительный трансформатор при первом включении и проверке сигналов.1. Включить силовую часть устройства.2. Проверить напряжение источника +5 Вольт на выходе микросхемы 78L05.3. Проверить наличие импульсов перехода через ноль – должны быть импульсы с периодом 10 мсек.4. Соединить плату шлейфом, подключить в качестве нагрузки лампу накаливания 15 – 100вт и включить в сеть. При включении лампа загорится полным накалом и также загорится красный светодиод. После некоторого времени красный светодиод гаснет, и лампа начинает мигать в зависимости от установленной мощности. Если перейти в фазовый режим, то лампа будет гореть без миганий, а яркость будет изменяться в зависимости от установленной мощности. Желтый светодиод ШИМ практически полностью повторяет режим свечения лампы.5. Проверить регулятор во всех режимах работы, согласно инструкции по управлению устройством.Управление прибором
• Режим управления мощностью – одно короткое нажатие кнопки «Выбор». На индикаторе отображается величина мощности в процентах. • Режим таймера отключения — два коротких нажатия кнопки «Выбор». На индикаторе отображается время, оставшееся до отключения нагрева в минутах. В этом режиме идет обратный отсчет времени в минутах. Можно установить время отключения таймера в минутах от 0 до 999. точка в последнем разряде мигает, если идет отсчет. • Режим установки времени быстрого разогрева — три коротких нажатия кнопки «Выбор». На индикаторе отображается время, подачи 100% мощности нагрева в минутах и секундах. При этом точка в первом разряде не мигает. • Режим изменения варианта регулировки с пропуском периода или фазовый – одно длинное нажатие кнопки. На индикаторе отображается режим PUL — с пропуском периода или F – фазовый.Файлы
Печатная плата (.lay) и схема (.spl): Ссылки на источники
• Регулятор мощности для паяльника на PIC16F628A • Детектор перехода сетевого напряжения через ноль с минимальным количеством высоковольтных компонентов • Статья «Интерфейс — одна кнопка» • Пропуск периодов по алгоритму Брезенхема11.3. Регулирование активной мощности группы энергоблоков
Например, на рис. 11.6 приведена функциональная схема АСРЧМ, состоящая из нескольких взаимодействующих устройств. Система в целом предусматривает участие энергоблоков в покрытии плановой NЗ,ПЛ и внеплановой NЗ ,НПЛ составляющих суммарной электрической нагрузки ТЭС. Значение N3, для всех блоков вначале формируют с помощью общестанционного регулятора внеплановой мощности РВМ, который реализуют на основе регулирующего прибора РП с интегратором на выходе. На вход РП от АСДУ ЭС поступает внеплановая составляющая активной мощности N"З,НПЛ и суммарный сигнал обратной связи от внеплановых составляющих активной мощности, отработанных отдельными энергоблоками:
Выходной сигнал интегратора РВМ через делители а1, а2, ..., аi, .... аn определяет долю участия каждого из энергоблоков в покрытии внеплановой составляющей активной мощности N"З,НПЛ, поступающей от АСУ ТП ТЭС. Заданное значение плановой составляющей мощности формируют в специальном устройстве ЗПМ, используемом для управления энергоблоком в режиме изменения активной мощности по графику нагрузки. Текущее значение нагрузки Nз.пл формируют по сигналам заданной мощности и скорости изменения нагрузки dN3/dt, которые устанавливает персонал энергоблока по любому индивидуальному закону.
Суммарный сигнал с выходов РВМ и ЗПМ корректируют устройством экономичного распределения нагрузок между энергоблоками ЭПН, которое может быть реализовано в УВК АСУ ТП ТЭС на основе алгоритмов оптимального распределения нагрузок, составленных в соответствии с условием равенства относительных приростов ; (3.46). Алгебраическая сумма сигналов Nз.пл и NЗ,НПЛ, скорректированная устройством ЭПН, вырабатывающим сигнал коррекции Nз.эк, поступает на вход ограничителя темпа задания мощности ОТЗ, который предназначен для ограничения результирующего сигнала NЗ в динамике.
Рис. 11.6. Функциональная схема АСРЧМ блочной тепловой электростанции.
Ограничитель темпа реализуют с помощью обычного регулирующего прибора с интегратором на выходе. При наличии ограничений предусматривают устройство, вырабатывающее соответствующий сигнал.
Например, при ограничении по термическому напряжению металла турбины используют сигнал по положению регулирующих клапанов, измеренный тем или иным способом и пропущенный через дифференциатор. Выходной сигнал устройства ограничения сравнивают с максимальным допустимым значением. В случае превышения последнего срабатывает устройство блокировки, разрывающее цепь управления интегратора на выходе ОТЗ. Вследствие этого сигнал по N3 на выходе ОТЗ останется неизменным, несмотря на рост суммарного сигнала на входе. При отсутствии ограничения сигнал на выходе ОТЗ отслеживает сумму сигналов N3 ,ПЛ + NЗ,нпл+ Nз,эк и дополняется сигналом с выхода частотного корректора ЧК, пропорциональным отклонению частоты сети fC. Суммарный сигнал задания N3 поступает на вход котельного и турбинного регуляторов мощности (КРМ и ТРМ).
Систему формирования сигнала мощности N3 в АСРЧМ увязывают с технологическим ограничением ТО и работой тепловых защит ТЗ. При возникновении технологических ограничений, препятствующих отработке сигнала N3 в статике, последние могут быть учтены в соответствии с рекомендациями (см. рис. 3.13). Для этого осуществляют переход на регулирование по ограничивающему параметру с поддержанием его на предельно допустимом уровне при минимальном рассогласовании между NФ и N3. Например, ввод ограничений на снижение рТ до реализуют заменой суммарного входного сигнала АСРМ турбины по мощности и давлению на сигнал . Для этого устанавливают дополнительный регулятор давления пара перед турбиной РД, действующий по принципу "до себя" (см. рис. 11.3, б, вариант III).
При ограничениях на регулирующие воздействия котла определяющим принимают принцип регулирования параметра, поддержание которого обеспечивается воздействием, достигшим предела.
Например, при исчерпании диапазона регулирующего воздействия по количеству подаваемого в топку воздуха с целью поддержания его заданного избытка aTне следует увеличивать расход топлива на данный котел и тем самым поднимать его паровую нагрузку и электрическую мощность блока в целом. При этом ограничение N3, достигается блокированием контактов "больше" в цепи управления интегратором на выходе ОТЗ.
При срабатывании ТЗ, действующих, например, на частичную разгрузку энергоблока, АСРЧМ ТЭС отключают от данного блока с помощью специального промежуточного реле. АСРМ котла и турбины переводят на уровень значений N3 заданный тепловой защитой (например, снижение до 60% максимальной нагрузки и др.).
Кроме того, предусматривают связь АСРЧМ ТЭС с противоаварийной системой релейной защиты энергосистем. Связь осуществляют воздействием противоаварийной автоматики ПА на цепь управления интегратора на выходе ОТЗ. Новый уровень N3, для АСРМ котла и турбины устанавливают в соответствии с заданным по условиям устойчивой и безопасной работы ЭС [ 1 ].
Управление активной мощностью группы энергоблоков АСРЧМ при отсутствии сигналов от главных ТЗ и ПА, имеющих абсолютный приоритет, протекает следующим образом:
мощность каждого энергоблока устанавливают в соответствии с графиком электрической нагрузки с помощью ЗПМ;
график дополняют внеплановым изменением составляющей активной мощности по сигналам от АСДУ, имеющей относительный приоритет.
Затем проводят перераспределение активной мощности по условиям экономичности их работы от ЭПН. Все изменения сигнала задания активной мощности, как плановой, так и неплановой, проходят через ОТЗ и дополняются корректирующим сигналом по частоте с выхода ЧК. Результирующий сигнал N3, поступает на вход АСРМ отдельных блоков [8 ].
studfiles.net
Поделиться с друзьями: