СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относиться к стабилизаторам переменного напряжения, в частности к релейным стабилизаторам напряжения, предназначенным для поддержания стабильного напряжения питания нагрузок бытового и промышленного назначения при изменениях сетевого напряжения в широких пределах.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является стабилизатор переменного напряжения (RU 126231 U1, H02M 5/12, 20.03.2013) с дискретным регулированием посредством коммутации выводов обмотки трансформатора, содержащий входные выводы для подсоединения к источнику нестабилизированного напряжения, выходные выводы стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки, трансформатор, одна обмотка которого имеет выводы для коммутации, электромагнитные реле и управляемые средства коммутации, к выходам которых подсоединены реле средства контроля входного напряжения, средство контроля потребляемого тока, микроконтроллер, соединенный входами с выходами средств контроля напряжения и тока, а выходами соединенный со входами упомянутых средств коммутации электромагнитных реле контроля выходного напряжения, реле включения/отключения нагрузки, подключенные к микроконтроллеру, блок питания, подключенный к дополнительной обмотке трансформатора, при этом электромагнитные реле разделены на реле входного напряжения и реле выходного напряжения, подключенные к выводам коммутируемой обмотки трансформатора и микроконтроллеру, реле включения/отключения нагрузки установлено на выходном выводе стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки и связано с выводами реле выходного напряжения через цепь стабилизированного напряжения, первый вывод средства контроля выходного напряжения подключен к цепи стабилизированного напряжения после выводов реле выходного напряжения, а второй вывод подключен к нейтральному проводу.
Недостатком известного стабилизатора переменного напряжения является отсутствие точной защиты от перегрузки в широком диапазоне (от 90 В до 270 В) входных напряжений для предотвращения выхода из строя как самого устройства, так и нагрузки. Кроме того, в известном устройстве при низком входном напряжении большая погрешность индикации, показывающей ток нагрузки.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении защиты от превышения номинальной мощности и линейной индикации во всем диапазоне входных напряжений, за счет введения в стабилизатор переменного напряжения блока защиты от превышения номинальной мощности и блока индикации, что обеспечивает надежность и безопасность заявленного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения с дискретным регулированием посредством коммутации выводов обмотки трансформатора, содержащий входные выводы для подсоединения к источнику нестабилизированного напряжения, выходные выводы стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки, трансформатор, одна обмотка которого имеет выводы для коммутации электромагнитными реле, к выходам которых подсоединены средство контроля входного напряжения, средство контроля выходного напряжения, микроконтроллер, соединенный входами с выходами средств контроля входного напряжения и выходного напряжения, а выходами соединенный со входами электромагнитных реле, реле включения/отключения нагрузки, блок питания, подключенный к дополнительной обмотке трансформатора, при этом электромагнитные реле разделены на реле входного напряжения и реле выходного напряжения, реле включения/отключения нагрузки установлено на выходном выводе стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки и связано с выводами реле выходного напряжения через цепь стабилизированного напряжения, первый вывод средства контроля выходного напряжения подключен к цепи стабилизированного напряжения после выводов реле выходного напряжения, а второй вывод подключен к нейтральному проводу, согласно полезной модели в него введены блок защиты от превышения номинальной мощности, входами подключенный к выходу средства контроля потребляемого тока, средства контроля входного напряжения и блока питания, выходом подключенный к входу реле включения/отключения нагрузки, и блок индикации, входом подключенный к выходу блока защиты от превышения номинальной мощности.
При этом, реле входного напряжения и реле выходного напряжения выполнены в виде тиристоров или симисторов.
На чертеже 1 представлена функциональная схема стабилизатора переменного напряжения.
Стабилизатор переменного напряжения с дискретным регулированием посредством коммутации выводов обмотки трансформатора 1 содержит входные выводы 2, 3 для подсоединения к источнику нестабилизированного напряжения, выходные выводы 4, 5 стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки, трансформатор 1, одна обмотка 6 которого имеет выводы для коммутации, электромагнитные реле 7, 8, средство 9 контроля входного напряжения, средство 10 контроля потребляемого тока микроконтроллер 11, соединенный входом с выходом средства 9 контроля входного напряжения и средства 12 контроля выходного напряжения, а выходами соединенный со входами электромагнитных реле 7, 8, и реле 13 включения/отключения нагрузки, и блок питания 14, подключенный к дополнительной обмотке 15 трансформатора 1. Электромагнитные реле 7, 8 разделены на реле 7 входного напряжения, реле 8 выходного напряжения и подключены к выводам коммутируемой обмотки 6 трансформатора 1 и микроконтроллеру 11. Реле 13 включения/отключения нагрузки установлено на выходном выводе 4 стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки и связано с выводами реле 8 выходного напряжения через цепь 8 стабилизированного напряжения, первый вывод средства 12 контроля выходного напряжения подключен к цепи 8 стабилизированного напряжения после выводов реле 8 выходного напряжения, а второй вывод подключен к нейтральному проводу N. Блок 16 защиты от превышения номинальной мощности входами подключенный к выходам средства 10 контроля потребляемого тока и средства 9 контроля потребляемого напряжения, выходом подключенный к входу реле 13 включения/отключения нагрузки, и блок 17 индикации входом подключенный к выходу блока 16 защиты от превышения номинальной мощности. Средство 10 контроля потребляемого тока подключено к нейтральному проводу N через вторичную обмотку трансформатора тока, а к блоку питания 14, подключенному к дополнительной обмотке 15 трансформатора 1, подключены все энергопотребляющие элементы цепи стабилизатора переменного напряжения.
Устройство работает следующим образом:
Для подключения стабилизатора переменного напряжения к источнику нестабилизированной цепи на задней панели корпуса стабилизатора переменного напряжения (корпус стабилизатора переменного напряжения на чертеже не показан) расположены сетевой шнур или клеммные зажимы, которые устанавливаются в зависимости от максимального входного тока, на который рассчитан стабилизатор переменного напряжения. Сетевой шнур или клеммные зажимы внутри конструкции стабилизатора переменного напряжения подключены к входным выводам 2, 3, для подсоединения к источнику нестабилизированного напряжения. Для подключения нагрузки, на задней панели корпуса стабилизатора переменного напряжения выводятся розетки или клеммные зажимы, подключенные к выходным выводам 4, 5 стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки. Входной вывод 2 для подсоединения к источнику нестабилизированного напряжения и выходной вывод 4 стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки, являются выводами фазного провода L. Входной вывод 3 для подсоединения к источнику нестабилизированного напряжения и выходной вывод 5 стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки, являются выводами нейтрального провода N. Нагрузкой является любой электроприбор бытового или промышленного назначения, ток потребления которого не превышает установленный.
Корпус стабилизатора переменного напряжения разборный. На нижнем основании корпуса установлены трансформатор 1, микроконтроллер 11, и блок питания 14, подключенный к дополнительной обмотке 15 трансформатора 1. К блоку питания 14 подключены все энергопотребляющие элементы стабилизатора переменного напряжения, такие как: реле 7 входного напряжения, реле 8 выходного напряжения, средства 9 и 10 контроля напряжения и тока, микроконтроллер 11, средство 12 контроля выходного напряжения и реле 13 включения/отключения нагрузки, блок 16 защиты от превышения номинальной мощности, блок 17 индикации.
В стабилизаторах переменного напряжения до 1,5 кВА на микроконтроллере 11 расположены реле 7 входного напряжения и реле 8 выходного напряжения и реле 13 включения/отключения нагрузки, связанное с выводами реле 8 выходного напряжения через цепь 8 стабилизированного напряжения. В стабилизаторах переменного напряжения мощность, которых свыше 1,5 кВА реле 7 входного напряжения, реле 8 выходного напряжения и реле 13 включения/отключения нагрузки или контактор, который является разновидностью электромагнитного реле, связанное с выводами реле 8 выходного напряжения через цепь 8 стабилизированного напряжения, выполнены отдельным блоком.
После включения стабилизатора переменного напряжения подача питания на нагрузку производится с временной задержкой, за счет реле 13 включения/отключения нагрузки, во избежание подачи бросков и искажений синусоидальной формы, возникающих при переходных процессах. По истечении заданной стандартной или увеличенной выдержки времени, замыкаются контакты реле 13 включения/отключения нагрузки, и напряжение подается на выходной вывод 4 стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки.
Микроконтроллер 11 анализирует величину входного напряжения, выходного напряжения, путем получения данных от средства 9 контроля входного напряжения, средства 12 контроля выходного напряжения.
Выводы средства 9 контроля напряжения подключены к фазному L и нейтральному N проводам.
Средство 10 контроля потребляемого тока подключено к нейтральному проводу N через вторичную обмотку трансформатора тока 18.
Первый вывод средства 12 контроля выходного напряжения подключен к цепи 8 стабилизированного напряжения после вывода или выводов реле 8 выходного напряжения, а второй вывод подключен к нейтральному проводу N.
Микроконтроллер 11 анализирует величину входного и выходного напряжения для поддержания стабильного выходного напряжения. В зависимости от полученных данных микроконтроллер 11 подает команды на соответствующие электромагнитные реле 7, 8 для переключения отводов обмотки 6 трансформатора 1. Электромагнитные реле 7, 8 разделены на реле 7 входного напряжения и реле 8 выходного напряжения и подключены к выводам коммутируемой обмотки 6 трансформатора 1. При этом количество реле 7 входного напряжения может быть любым, в зависимости от требуемой точности стабилизации и диапазона установленного входного напряжения, и количество реле 8 выходного напряжения так же может быть любым, в зависимости от требуемой точности стабилизации и диапазона установленного входного напряжения.
При понижении входного напряжения происходит переключение отводов обмотки 6 трансформатора 1 в сторону увеличения выходного напряжения. При увеличении входного напряжения происходит переключение отводов обмотки 6 трансформатора 1 в сторону уменьшения выходного напряжения. В результате этих действий происходит стабилизация выходного напряжения с требуемой точностью.
Блок защиты от превышения номинальной мощности производит расчет значения входной мощности.
Полученное значение входной мощности сравнивается с номинальной мощностью и в случае его превышения подает сигнал на реле 13 включения/отключения нагрузки и отключает нагрузку. Номинальная мощность - это максимальное эксплуатационное значение мощности стабилизатора с подключенной нагрузкой. Входная мощность - это сумма мощностей потребляемых стабилизатором переменного напряжения и нагрузкой.
Через определенное время стабилизатор переменного напряжения включается и происходит проверка входной мощности. Если входная мощность становиться ниже номинальной мощности стабилизатор переменного напряжения остается включенным.
На передней панели корпуса стабилизатора переменного напряжения расположен жидкокристаллический дисплей, отображающий режимы работы стабилизатора переменного напряжения. Индикация осуществляется в виде линейных отдельных светодиодов, показывающих определенное значение потребляемой мощности прямо пропорциональной входному напряжению. Ранее в прототипе в случае низкого входного напряжения мы имели низкую точность показаний индикатора, показывающего ток.
Таким образом, за счет введения в стабилизатор переменного напряжения блока защиты от превышения номинальной мощности и блока индикации достигается обеспечение защиты от превышения по номинальной мощности и линейной индикации во всем диапазоне напряжений.