Главная » Промышленная электроника
Призовой фонд
на август 2019 г.
1. 1000 руб
Паяльник
2. Тестер компонентов MG328
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Сетевой коммутатор мощных нагрузок

Одним из многих преимуществ применения схем с микроконтроллерами, является возможность точного по времени подключения нагрузок к однофазной или трехфазной сети. Устройство, схема которого изображена на рис 1 предназначалось для автоматизации работы испытательного стенда подключения к сети мощной (до 35 КВт) индуктивной нагрузки на строго определенное количество полупериодов сетевого напряжения. Поскольку, в реальности, испытуемая нагрузка могла быть подключена в произвольный момент времени, предполагалось фазу первого полупериода сделать также регулируемой для изучения  всех возможных переходных процессов, связанных с такой коммутацией. Естественно, при необходимости, возможно охватить фазоимпульсным регулированием не только первый полупериод, но и все остальные, что может обеспечить необходимую гибкость, например, при реализации сварочных процессов, работающих непосредственно от сети или через мощный трансформатор без дополнительного сварочного инвертора.

Технические характеристики устройства:
Длительность подключения нагрузки - 255 полупериодов сети (2550 мс)
Дискретность настройки времени подключения – 1 полупериод (10 мс)
Длительность задержки первого полупериода –1-10мс
Дискретность задержки - 1 мс

Схема сетевого коммутатора мощных нагрузок

Принцип работы схемы основан на подсчете синхроимпульсов, формируемых в момент перехода напряжения сети через нулевой уровень. Для выделения синхроимпульсов, служит отдельная цепь, запитанная непосредственно от сети 220В, состоящая из микросхемы DD3 и оптрона типа PC817, служащего для гальванической развязки синхроимпульсов от низковольтных цепей схемы. Возможно, что здесь можно было обойтись и более простыми решениями, например, исключить микросхему DD3 из этой цепи, но, видимо, здесь сказалось желание автора следовать в фарватере другой, более ранней разработки [1 ], зарекомендовавшей себя, как весьма надежная.

На другой дополнительной микросхеме DD2 собран генератор импульсов в качестве имитатора синхроимпульсов, служащий для отладочных целей, чтобы можно было оценить работоспособность устройства без подключения сетевой нагрузки. Подключение имитатора, в случае необходимости проводится через разъем (джемпер).

Оба параметра настройки, а именно длительность подключения нагрузки и длительность задержки первого полупериода можно откорректировать кнопками на управляющем блоке (рис 2), ориентируясь , при этом, по LCD  индикатору популярной марки WH1602D-NGG ( на схеме не показан). Кнопка Shift должна быть нажата, если подлежит замене параметр задержки первого полупериода. Кроме этого, параметры можно настроить и через com  порт из ПК, посредством любой терминальной программы. Старт процесса коммутации начинается нажатием кнопки Start. Светодиод LD1 сигнализирует о коммутации нагрузки. В процессе отработки задания коммутации, блок возвращает через com  порт текущие параметры настройки, тем самым сигнализируя о факте самой коммутации. Также, отработка цикла коммутации может быть проведена посылкой специальной команды устройству от ПК через com порт

Как и в случае схемы [2 ] для прототипа блока послужила плата от OLIMEX [3], которая уже имела в своем составе цепь формирования питания +5В на интегральном стабилизаторе LM7805 микросхему формирователь уровней интерфейса RS232 MAX232.. Для удобства пользователя плата была встроена в корпус от автоматов подходящего размера (рис 3) с фрезеровкой окон для доступа к разъему DB9 интерфейса RS232 и разъему питания. Коммутирующий силовой блок, состоящий из пары встречно-параллельно включенных тиристоров  V1 и V2 типа Т142-80-12 смотнирован в отдельном боксе из пластика (рис 4). При этом сами силовые тиристоры разделены деревянной перегородкой. Включение этой тиристорной пары осуществляется замыканием их управляющих электродов менее мощным симистором V3 типа ВT134-600 (через резистор 100 Ом /1 Вт), который, в свою очередь, управляется от элемента MOC3023 (размещен, в целях удобства в бело-голубой капсуле (см. рис 4)) с коммутацией на произвольной фазе. Номиналы прочих сопротивлений и конденсаторов указаны на схеме. Каких то особых требований к ним нет. То же касается и кнопок. Переключатель SW, как и трансформатор Т показаны условно. Они должны быть рассчитаны на соответствующую мощность.

Фьюз- биты микроконтроллера ATMega 8515 – заводские. Прошивка приведена во вложении.

Ссылки:

  1. Регулятор мощности с экономичной схемой управления
  2. ЖКИ дисплей показаний двух расходомеров
  3. http://www.olimex.com/dev AVR-P40B-8515 PROTOTYPE BOARD WITH 10 PIN ICSP CONNECTOR FOR AT90S8515 AVR MICROCONTROLLERS

Автор выражает благодарность компании SuperOX за содействие в реализации данного проекта.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1 Линейный регулятор
LM7805
1 Поиск в Utsource В блокнот
DD1 МК AVR 8-бит
ATmega8515
1 Поиск в Utsource В блокнот
DD2, DD3 Вентиль
CD4093B
2 Поиск в Utsource В блокнот
ИС RS-232 интерфейса
MAX232
1 Поиск в Utsource В блокнот
VT1 Транзистор1 Поиск в Utsource В блокнот
V1, V2 ТиристорТ142-80-122 Поиск в Utsource В блокнот
V3 ТиристорВT134-6001 Поиск в Utsource В блокнот
D Диодный мост1 Поиск в Utsource В блокнот
Оптопара
PC817
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD2 Оптопара
MOC3023
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD4 Двуханодный стабилитрон1 Поиск в Utsource В блокнот
VD9 Диод1 Поиск в Utsource В блокнот
VD10 Стабилитрон1 Поиск в Utsource В блокнот
VD11 Выпрямительный диод
1N4007
1 Поиск в Utsource В блокнот
LD1 Светодиод1 Поиск в Utsource В блокнот
С1 Конденсатор1 мкФ1 Поиск в Utsource В блокнот
С3 Конденсатор0.1 мкФ1 Поиск в Utsource В блокнот
С3-С6 Электролитический конденсатор4.7 мкФ4 Поиск в Utsource В блокнот
С7 Электролитический конденсатор220 мкФ 25 В1 Поиск в Utsource В блокнот
С8 Электролитический конденсатор100 мкФ 16 В1 Поиск в Utsource В блокнот
С Электролитический конденсатор1 Возле резистора R19Поиск в Utsource В блокнот
R1-R3, R5, R23 Резистор
10 кОм
5 Поиск в Utsource В блокнот
R4 Резистор
4.7 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R6 Резистор
330 Ом
1 Поиск в Utsource В блокнот
R7, R9, R19 Резистор
1 кОм
3 Поиск в Utsource В блокнот
R8 Резистор
100 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R15 Резистор
160 Ом
1 Поиск в Utsource В блокнот
R16 Резистор
100 Ом
1 1 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R17 Резистор
75 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R18 Резистор
18 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R20, R21 Резистор
30 кОм
2 Поиск в Utsource В блокнот
R22 Подстроечный резистор10 кОм1 Поиск в Utsource В блокнот
to LCD LCD-дисплейWH1602D-NGG1 Поиск в Utsource В блокнот
SW1-SW4 Тактовая кнопка4 Поиск в Utsource В блокнот
SW, SW Сдвоенный выключатель1 Поиск в Utsource В блокнот
J Клеммная колодка8-м клемм1 Поиск в Utsource В блокнот
J Джампер1 Поиск в Utsource В блокнот
J РазьемRS2321 Поиск в Utsource В блокнот
ICP Разьем для подключения программатора1 Поиск в Utsource В блокнот
Т Трансформатор1 Поиск в Utsource В блокнот
Разьем для подключения блока питания1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (6) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Семен #
Чем вам ТС142-80-12 не угодил?
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Во- первых ток вкупе нужен не 80 А, 160А.
Во-вторых в случае тиристорной пары баланс рассеиваемой мощности получается лучше, т.е. мощность рассеяния распределяется между двумя приборами.
Ответить
0
Семен #
Во- первых ток вкупе нужен не 80 А, 160А.
Максимально допустимый ток в вашей схеме 80 Ампер, и он никак не увеличивается от двух тиристоров. Так что с 35 кВт вы погорячились.
баланс рассеиваемой мощности получается лучше
Стопитсотмульеновмульярдаф симисторов работают без "баланса"! Может проще было поставить более крупный радиатор?
И тут еще надежность хромает: если обрыв тиристора, то постоянка на выходе - мотор сгорел, если короткое, то с вероятность в два раза чаще, чем с одним симистором.
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Семен, Обратите внимание. Один тиристор типа
Т142-80-12 рассчитан на максимальный ток 80 А. Это ИМХО не импульсный , а средний ток. ТЕ каждый из тиристоров работает на пропускание полуволны своей полярности. В результате средний тока для встречно-параллельной пары таких тиристоров именно 160А. Если ещё учесть, что работают они кратковременно (согласно заданию ) не более 2 сек за цикл , то нагрев радиаторов получается реально небольшим.

.. если короткое..
более того , если один выгорит , то выгорит и напарник в этой схеме.
На это по входе поставлен автомат на 100А (на схеме не показан или SW)

Стопитсотмульеновмульярдаф симисторов работают без "баланса"!
Исследовал специально нагрев симистора и тиристорной пары при нагрузке для сравнения. Измерял падение напряжения на полностью открытом в зависимости от нагрева в результате предпочтение - тиристорная пара!
Ответить
0
Николай #
А от каких полюсов питается схема на микросхеме DD3?
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
В тексте прямо указано - от сети 220В. Получаемые импульсы перехода напряжения через ноль развязаны оптопарой pc817. Точнее + это - катод диода VD9, а минус имеет иное обозначение, чем минус низковольтной схемы..- с минуса мостика
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Набор 4WD Kit Bluetooth
Набор 4WD Kit Bluetooth
Конструктор - Гитарная педаль Remote Delay 2.5 Мультиметр Mastech MS8239C
вверх