Стабилизатор напряжения переменного тока с комбинированным органом регулирования
Полезная модель относится к электротехнике, а именно - к стабилизаторам напряжения переменного тока и предназначена для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного напряжения источника электроэнергии переменного тока. Полезная модель содержит микроконтроллер, устройство отображения информации, датчик выходного напряжения, датчик входного напряжения, клеммы для подключения к сети и нагрузке, автотрансформатор, коммутатор, датчик тока нагрузки, контакт защитного заземления, корпус, дополнительно при этом, стабилизатор напряжения переменного тока с комбинированным органом регулирования снабжен устройством ввода информации, подключенном к микроконтроллеру, к котором подключен коммутатор датчиков, соединенный с датчиком выходного напряжения, датчиком входного напряжения и датчиком тока. Микроконтроллер соединен с фазовым регулятором, который, в свою очередь, соединен с двухсторонним ключом, включающим в себя два тиристора, соединенные встречно-параллельно. Обеспечивается плавная стабилизация переменного напряжения, упрощение конструкции стабилизатора, повышение надежности его работы и расширение его функциональных возможностей
1 ил.
Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения переменного тока и предназначена для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного напряжения источника электроэнергии переменного тока.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели, взятом в качестве прототипа, является стабилизатор напряжения переменного тока - патент на полезную модель 
50691, заявка 2005123427, приоритет 25.07.2005 г., содержащий автотрансформатор, коммутатор, устройство управления стабилизатором, устройство питания устройства управления стабилизатором, расположенные в корпусе, а также клеммы для подключения к сети и нагрузке, автоматический выключатель и контакт защитного заземления.
Устройство управления этим стабилизатором содержит микроконтроллер, входы которого соединены с датчиком входного напряжения, датчиком выходного напряжения, датчиком тока нагрузки и датчиком синхроимпульсов, а выходы микроконтроллера соединены с управляющими входами коммутатора и устройством отображения информации о состоянии стабилизатора. Этот стабилизатор принят за прототип.
Недостатком данного стабилизатора, является: ступенчатый способ стабилизации выходного напряжения вследствие коммутации обмоток автотрансформатора, что недопустимо для питания высокоточного и чувствительного оборудования, кроме того, автоматический выключатель содержит механические контакты, что свидетельствует о низкой надежности устройства.
Задачей заявленной полезной модели является достижение технического результата, приводящего - к плавному способу стабилизации переменного напряжения, упрощению конструкции стабилизатора, повышению надежности его работы и расширению его функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается за счет того что, стабилизатор напряжения переменного тока с комбинированным органом регулирования, содержащий: микроконтроллер, устройство отображения информации, датчик выходного напряжения, датчик входного напряжения, клеммы для подключения к сети и нагрузке, автотрансформатор, коммутатор, датчик тока нагрузки, контакт защитного заземления, корпус, в котором, согласно полезной модели, стабилизатор напряжения переменного тока с комбинированным органом регулирования дополнительно снабжен устройством ввода информации, подключенном к микроконтроллеру, кроме того, к микроконтроллеру подключен коммутатор датчиков, соединенный с датчиком выходного напряжения, датчиком входного напряжения и датчиком тока, и одновременно микроконтроллер соединен с фазовым регулятором, который, в свою очередь, соединен с двухсторонним ключом, включающим в себя два тиристора, соединенные встречно-параллельно.
Функциональная схема стабилизатора напряжения переменного тока с комбинированным органом регулирования представлена на Фиг. Стабилизатор содержит устройство ввода информации 1, микроконтроллер 2, устройство отображения информации 3, коммутатор 4 датчиков, фазовый регулятор 5, датчик выходного напряжения 6, датчик входного напряжения 7, клеммы 8 для подключения к сети и нагрузке, автотрансформатор 9, коммутатор 10, датчик тока нагрузки 11, двухсторонний ключ 12, включающий в себя два тиристора 13, соединенные встречно-параллельно, контакт защитного заземления 14. Устройство ввода информации 1 подключено к микроконтроллеру 2, к которому подключен коммутатор 4 датчиков, соединенный с датчиком выходного напряжения 6, датчиком входного напряжения 7 и датчиком тока нагрузки 11. Микроконтроллер 2 соединен с фазовым регулятором 5. Указанные элементы размещены в корпусе 15.
Стабилизатор напряжения переменного тока с комбинированным органом регулирования работает следующим образом.
В момент подключения сети и нагрузки к клемме 8 для подключения к сети и нагрузке, входное напряжение поступает на вход автотрансформатора 9 и вход датчика входного напряжения 7. С выхода датчика входного напряжения 7, сигнал поступает на один из входов коммутатора 4 датчиков, и после коммутации поступает на аналоговый вход микроконтроллера 2. Микроконтроллер 2 с помощью программы, заложенной в него, производит измерение величины входного напряжения и определяет отвод автотрансформатора 9, который необходимо подключить с помощью коммутатора 10. После коммутации необходимого отвода автотрансформатора 9, входное напряжение, проходя через коммутатор 10, поступает на датчик тока нагрузки 11, затем на вход двухстороннего ключа 12, далее проходит через тиристоры 13, соединенные встречно-параллельно, после чего поступает на вход датчика выходного напряжения 6 и на выходной контакт клеммы 8 для подключения к сети и нагрузке. В свою очередь, сигналы с датчика тока нагрузки 11 и датчика выходного напряжения 6 поступают на входы коммутатора 4 датчиков. Микроконтроллер 2 периодически выдает управляющий сигнал на коммутатор 4 датчиков для периодического подключения выходов датчиков к аналоговому входу микроконтроллера 2. Сохраненная в микроконтроллере 2 информация, поступившая с датчиков 6, 7, 11, показывается на устройстве отображения информации 3, одновременно с этим величина выходного напряжения, поступающего с датчика выходного напряжения 6, пройдя через коммутатор 4 датчиков и поступившего на вход микроконтроллера 2, сравнивается с заданным напряжением через устройство ввода информации 1.
В зависимости от разности значений напряжения на выходе стабилизатора и заданного напряжения, микроконтроллер 2 корректирует сигнал, поступающий на коммутатор 10, добиваясь разности выходного и заданного напряжений не более 5% от заданного, путем переключений на соответствующий отвод автотрансформатора 9. Для более точной настройки выходного напряжения применяется двухсторонний ключ 12, состоящий из двух тиристоров 13, соединенных встречно-параллельным способом с объединенными управляющими входами. Управляющий сигнал с микроконтроллера 2 поступает на вход фазового регулятора 5, затем импульсы управления поступают на объединенные управляющие выводы тиристоров 13, тем самым, проводя фазоимпульсную регулировку выходного напряжения до предела, не превышающего 0,5% разницы от заданного значения с помощью устройства ввода информации 1.
С помощью датчика тока нагрузки 11 контролируется сила тока, протекающего через стабилизатор. Выходной сигнал с датчика тока нагрузки 11 поступает на вход коммутатора 4 датчиков, затем на аналоговый вход микроконтроллера 2. При превышении значения силы тока, заданного через устройство ввода информации 1 и проходящего через датчик тока нагрузки 11, микроконтроллер 2 подает аварийный сигнал, проходящий через фазовый регулятор 5 и входящий на управляющие выводы тиристоров 13, закрывая их. Тем самым, двухсторонний ключ 12 разрывает цепь и отключает нагрузку, переводя стабилизатор в аварийный режим работы, одновременно с этим выводится информация на устройстве отображения информации 3.
Контакт защитного заземления 14 служит для подключения стабилизатора к заземляющему устройству, что обеспечивает защиту пользователей и обслуживающего персонала от поражения электрическим током при повреждении изоляции.
Стабилизатор напряжения переменного тока с комбинированным органом регулирования, содержащий микроконтроллер, устройство отображения информации, датчик выходного напряжения, датчик входного напряжения, клеммы для подключения к сети и нагрузке, автотрансформатор, коммутатор, датчик тока нагрузки, контакт защитного заземления, корпус, отличающийся тем, что дополнительно снабжен устройством ввода информации, подключенным к микроконтроллеру, к которому подключен коммутатор датчиков, соединенный с датчиком выходного напряжения, датчиком входного напряжения и датчиком тока, при этом микроконтроллер соединен с фазовым регулятором, который соединен с двухсторонним ключом, включающим в себя два тиристора, соединенные встречно-параллельно.
