Прерыватель напряжения: Прерыватели переменного тока: принцип работы, схемы,управление – Прерыватели постоянного тока: принцип действия, виды — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Прерыватели переменного тока: принцип работы, схемы,управление

В прерывателях переменного тока обычно используются незапираемые тиристоры или симисторы.

Изменение полярности напряжения питающей сети обеспечивает выключение таких силовых приборов при уменьшении их токов до нуля. Таким образом, их недостаток, состоящий в том, что выключение с помощью импульсов управления невозможно, в прерывателях переменного тока нивелируется.
Более того, здесь указанное свойство может оказаться полезным, так как фактический разрыв силовой цепи без воздействия управляющих сигналов всегда происходит при почти нулевом токе, что снижает перенапряжения в случае индуктивной нагрузки (ниже этот вопрос рассмотрен подробней).
Прерыватели на тиристорах. Обратимся к прерывателю (рис. 4.8), подключенному к активной нагрузке с сопротивлением Ян.

Предполагаем, что входное напряжение — синусоидальное:

Система управления формирует в необходимые моменты времени импульсы для включения тиристоров. Через iyi и iy2 обозначены токи управляющих электродов.
В силовой электронике широко используют понятие угла управления. Применительно к рассматриваемому прерывателю углом управления называют угол сдвига по фазе между началом каждой положительной полуволны входного напряжения и соответствующим моментом включения тиристора, Г, а также равный ему угол сдвига по фазе между началом каждой отрицательной полуволны и соответствующим моментом включения тиристора, Пусть угол управления а равен нулю. Изобразим временные диаграммы (рис. 4.9), характеризующие прерывателя (хотя по оси абсцисс откладываются значения со/, такие диаграммы также называют временными, так как при постоянном значении со они также показывают развитие процессов во времени).

Так как а = О, в каждый момент времени один из тиристоров будет включен и напряжение иТ будет практически нулевым (как указывалось выше, напряжение на включенном тиристоре составляет примерно 1 В). Поэтому напряжение на нагрузке будет повторять входное напряжение.

Пусть а = 90 электрических градусов (эл. град.), что соответствует значению радиан (рад). В этом случае (рис. 4.10) действующее напряжение на нагрузке будет пониженным.
Очевидно, что при а 2 180 эл. град, напряжение на нагрузке будет нулевым.

Действующее значение ившх напряжения на выходе при измерении угла управления в радианах определяется выражением:

Эту зависимость называют регулировочной характеристикой. Фазовое регулированиеi рассмотренное на примере прерывателя на тиристорах, широко используется в силовой электронике. Оно характерно тем, что изменение напряжения на нагрузке достигается изменением угла управления.

Так как включение силовых приборов производится с помощью импульсов управления, фазовое регулирование называют также импульсно-фазовым управлением.
Недостатком устройств с фазовым регулированием является сильно отличающаяся от синусоидальной форма тока, потребляемого от сети (для активной нагрузки форма тока совпадает с формой напряжения м). Вследствие этого напряжение сети также искажается. ток содержит основную гармонику с частотой напряжения питающей сети и спектр высших гармоник. Первая гармоника тока отстает по фазе от напряжения питающей сети.

Если же угол управления — нулевой, то указанные искажения отсутствуют.

Использование импульсов управления обеспечивает включение тиристоров в строго заданные моменты времени и облегчает их режим работы. Однако достаточно часто используют простейшие схемы управления со сравнительно медленным нарастанием тока управления.

Обратимся к схеме с контактом кнопки или реле (рис.4.11).

При разомкнутом контакте S тиристоры не включаются. Пусть контакт замкнут, иа> 0 и тиристоры выключены. Тогда, в соответствии с изложенным. При этом будет протекать ток в цепи, содержащей следующие элементы: точка я, Z, А, S, цепь управления тиристора Г, (цепь управляющий электрод — катод), точка Б. Пренебрегая падением напряжения на диоде D2 и в цепи управления, получаем По мере роста напряжения ивх этот ток будет увеличиваться и тиристор Тх включится. Тиристор Г2, находящийся под обратным напряжением, естественно, является выключенным. На его управляющем рп — переходе (управляющий электрод — катод) имеется обратное напряжение, равное по модулю падению напряжения на диоде D2 (примерно 0,7 В), поэтому iy2 = 0. После включения тиристора, Г, и Т «1 В, поэтому iyX ~ 0 (включение тиристора автоматически снимает сигнал управления). При изменении полярности входного напряжения тиристоры меняются ролями.

Из изложенного следует, что очередной тиристор включается при малом по модулю, но заметном напряжении ивх, что вызывает скачок тока в силовой цепи. Кроме прочего это создает помехи.

Таким образом, данная схема обеспечивает работу прерывателя при угле управления, близком к нулю, не позволяет плавно изменять действующее напряжение на нагрузке и дает возможность только включать ее или отключать. Обратимся к схеме прерывателя на основе симистора (рис. 4.12).

Эта схема по своим свойствам полностью аналогична предыдущей. Но ток управления /у симистора VS может быть как положительным, так и отрицательным. Симистор включается, если исим > 0 (при этом iy< 0), а также если исым < 0.
Обратимся к схеме прерывателя на основе симистора с гальванической развязкой цепи управления и силовой цепи с помощью оптопары светодиод — фототиристор
(рис. 4,13).

В рассматриваемой схеме роль контакта играет фототиристор оптопары U, Если система управления обеспечит протекание тока id через светодиод оптопары, фототиристор включится, потечет ток /у (положительный или отрицательный) и симистр VS включится. Такая схема управления является несоизмеримо более быстродействующей в сравнении с контактными, но и она неспособна включать симистор точно в начале каждой полуволны питающего напряжения.

Более совершенные схемы управления формируют качественные, с крутыми фронтами импульсы управления вне зависимости от напряжения на тиристоре (симисторе). Они обеспечивают включение прибора и в самом начале каждой полуволны напряжения питания, и в любой другой момент времени (если в силовой цепи имеется необходимое напряжение). Прерыватели, в которых силовые приборы включаются точно в момент перехода питающего напряжения через ноль, называют устройствами с контролем перехода фазы коммутируемого напряжения через ноль. Уровень помех у них пониженный.

Защита силовых приборов в прерывателях от перенапряжений является важной проблемой, так как превышение допустимого напряжения может вызвать пробой и выход приборов из строя.

Одной из причин возникновения перенапряжений является наличие даже небольшой индуктивности нагрузки или соединительных проводов.
Обратимся к схеме с активноиндуктивной нагрузкой (рис. 4.14).

Рассмотрим подробно процесс выключения тиристора.Пусть в начале рассматриваемого малого отрезка времени тиристор включен, но ток / вследствие изменения входного напряжения стремится к нулю (рис. 4.15). В момент времени t напряжение ивх изменяет полярность. С некоторой задержкой, вызванной влиянием индуктивности L, изменит полярность также ток / (момент времени г2). Обратный (отрицательный) ток i будет протекать из-за наличия избыточных зарядов в полупроводниковой структуре тиристора.

К моменту времени /3 избыточные заряды настолько уменьшатся, что увеличение модуля тока / прекратится. Напряжение ит к этому моменту станет отрицательным и практически сравняется с напряжением ивх. С момента времени начнется быстрое уменьшение по модулю тока /, вызванное дальнейшим уменьшением избыточных зарядов, причем скорость изменения тока будет определяться внутренними процессами в тиристоре вне зависимости от параметров внешней цепи. Это приведет к скачкообразному росту обратного напряжения. Максимальное по модулю значение Uмакс этого напряжения определяется выражением, где производная тока по времени в момент времени.

Так как uex (t$) < О, > 0> модуль напряжения Uмакс равен сумме модулей напряжений uex(t3) и L. Напряжение Uмакс может оказаться чрезмерно большим по модулю, вполне достаточным для пробоя тиристора. К моменту времени г4 напряжение на тиристоре сравняется с входным напряжением. Для предотвращения пробоя тиристоров (симисторов) в прерывателях достаточно часто используют дополнительные элементы. Обратимся к рекомендуемой схеме включения отечественного прерывателя (твердотельного оптоэлектронного реле) 5П19.10ТСВ110012 (напряжение изоляции 4000 В, среднеквадратичное значение коммутируемого напряжения 630 В, пиковое значение коммутируемого напряжения 1200 В, среднеквадратичное значение коммутируемого тока 100 А, импульсный коммутируемый ток 1000 А при длительности импульса 10 мс) (рис. 4.16).

Рассматриваемое устройство имеет оптоэлектронную гальваническую развязку входной и силовой цепей.

Для защиты от перенапряжений используется ДС цепочка (Д и С) а также варистор R2 (нелинейный резистор, ток которого начинает быстро возрастать после достижения напряжением некоторого порогового значения). br> Энергия, запасенная в индуктивности, при выключении тиристоров поглощается варистором и /С цепочкой, и перенапряжение ограничивается. Естественно, указанные элементы ограничивают перенапряжения, вызванные и другими причинами (например, кратковременным увеличением напряжения ивх).
Реверсивные однофазные прерыватели фактически содержат два рассмотренных обычных (нереверсивных) прерывателя и обеспечивают, к примеру, изменение направления вращения однофазных электродвигателей.

Трехфазный прерыватель (рис. 4.17) по существу состоит из 3 однофазных прерывателей. Нагрузки могут быть соединены в звезду (рис. 4.17, а) или в треугольник (рис.4.17, б).
Реверсивные трехфазные прерыватели обеспечивают изменение направления вращения трехфазных электродвигателей.
Преимуществами бесконтактных переключающих устройств в сравнении с контактными являются: эвг..
• большая допустимая частота переключений,
• большой срок службы,
• искробезопасность и взрывобезопасность,
• бесшумность,
• простота обслуживания и малые эксплуатационные расходы.

Прерыватели постоянного тока: принцип действия, виды

В рамках настоящего пункта рассматриваются устройства силовой электроники, предназначенные для включения или выключения нагрузки в цепи постоянного тока. С их помощью можно также регулировать среднее (или действующее) значение напряжения, изменяя соотношение между длительностью импульсов напряжения на нагрузке и длительностью пауз (т. е. осуществлять импульсное регулирование).

Преобразователи постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня, обеспечивающие регулирование постоянного напряжения на нагрузке, рассматриваются в другом подразделе.

Ранее основой мощных прерывателей постоянного тока служили незапираемые тиристоры. Такие прерыватели отличались сложностью схем.
В настоящее время для коммутаций в цепях постоянного тока широко используют полевые транзисторы, IGBT, запираемые тиристоры (Gate tuогТ thyristor — GTO), тиристоры с полевым управлением (MOScontrol thyristor — МСТ, для включения и выключения которых используются встроенные полевые транзисторы), а также, в некоторых случаях, биполярные транзисторы.

Современные силовые полупроводниковые приборы способны коммутировать ток в тысячи ампер и выдерживать напряжение в тысячи вольт.

По существу прерыватели постоянного тока представляют собой электронные ключи (к примеру, транзисторные), дополненные системами управления и элементами, обеспечивающими защиту силовых приборов.

Прерыватель на основе IGBT.

Обратимся к отечественному прерывателю (твердотельному реле) постоянного тока с малым временем срабатывания 5П59.10Ч3116012 (напряжение изоляции 4000 В, коммутируемое напряжение 0…1200 В, коммутируемый ток 160 А, остаточное напряжение во включенном состоянии 3 В, время включения не более 5 мкс, частота коммутации нагрузки до 10 Гц).

Для питания входной цепи рассматриваемого твердотельного реле необходимо использовать источник с напряжением Unum гальванически связанный с входной цепью (питание по входу).

Для защиты от перенапряжений, возникающих при отключении нагрузки, имеющей индуктивность, используется внешний диод D. При выключении IGBT ток нагрузки замыкается через диод (в остальное время диод находится под обратным напряжением и не влияет на работу схемы).

Рассмотрим рекомендуемую схему включения (рис. 4.19) отечественного прерывателя (твердотельного реле) постоянного тока (напряжение изоляции 4000 В, коммутируемое напряжение 0…600 В, коммутируемый ток 120 А, остаточное напряжение во включенном состоянии 2,5 В).Реле имеет встроенный диод Dlt который обеспечивает, совместно с внешним диодом Х)3, защиту IGBT от перенапряжений.

Особенностью рассматриваемого реле является также использование источника питания с напряжением Unumi гальванически связанного с силовой цепью (питание по выходу).

Двуполярный прерыватель постоянного тока па полевых транзисторах.

Двуполярные прерыватели обеспечивают протекание положительного тока в двух направлениях. Они также способны коммутировать переменный ток.

Обратимся к рекомендуемой схеме включения (рис. 4.20) отечественного двуполярного прерывателя (биполярного твердотельного реле) 5П19.10П1 124 (напряжение изоляции 4000 В, коммутируемое напряжение —400…+400 В, коммутируемый ток 12 А, сопротивление во включенном состоянии 0,5 Ом).

При анализе схемы нужно учитывать, что структура каждого из полевых транзисторов Г, и Т2 содержит шунтирующий диод, как показано пунктиром (структуры силовых полевых транзисторов рассмотрены выше). Пунктир использован потому, что в подобных схемах диоды часто не показывают (но их наличие подразумевают).

Ток нагрузки при любой полярности входного напряжения протекает через один открытый транзистор и диод другого транзистора.

Для защиты транзисторов от перенапряжений применяется вариант с тор.

Управление реле осуществляется с помощью токового сигнала im.

Прерыватель на основе электромагнитного реле

Сегодня мы с вами соберем простую конструкцию прерывателя на основе электромагнитного реле. Эта конструкция имеет широкую область применения. В основном данное реле применяется в автомобильной технике (прерыватель указателей поворота). По сути, эта схема отличается максимальной простотой сборки, повторить ее может любой новичок.

Основа работы схожа с работой низкочастотного мультивибратора. Состоит схема из электромагнитного реле и электролитического конденсатора.

От емкости конденсатора зависит частота работы схемы. При подаче напряжения на реле заряжается конденсатор, затем его емкость разряжается на обмотку реле, от емкости конденсатора зависит время заряда конденсатора, чем больше емкость, тем больше времени уходит на зарядку, следовательно, устройство будет работать в качестве низкочастотного прерывателя.

По такой простой схеме можно реализовать ряд интересных и образовательных конструкций. Если подключить к соответствующим выводам реле лампочку, то последняя будет периодически мигать, частота этих миганий зависит от емкости выбранного конденсатора, о чем было упомянуто выше. По идее, мы получаем простой прерыватель указателей поворота — моргатель, который можно применить в транспортных средствах, в частности в легковых автомобилях.

Выбор электролитического конденсатора не критичен, можно использовать конденсаторы с напряжением от 16 до 100 Вольт, емкость от 100 до 4700 мкФ (смотря какая частота работы нужна).

В моем случае использовалось электромагнитное реле от сетевого стабилизатора напряжения с током 10-15 А, но мощность реле зависит от мощности подключенной нагрузки.

<center><div class="advv"><ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:336px;height:280px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="9935184599"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></div></center>

Эта схема отличается особой точностью работы, время нахождения в разомкнутом состоянии ровно времени нахождения в замкнутом состоянии.

Устройство можно использовать для управления большими нагрузками и не только низковольтных. Оптимальное напряжение питания составляет 12 Вольт, хотя обмотка реле рассчитана на гораздо большее напряжение.

Мощный прерыватель тока нагрузки на полевом транзисторе — Меандр — занимательная электроника

В статье описание устройства, которое при последовательном включении с нагрузкой обеспечивают периодическое прерывание тока через нее .

DD1.6 остается низкий уровень, при этом транзистор VT1 закрыт, а нагрузка обесточена.

Времязадающая цепь генератора состоит из элементов R3, R4. Сб. При указанных на схеме номиналах частота управляющих импульсов равна примерно 100 Гц при скважности около 1 4. Подбирая эти элементы, можно изменять частоту генерации от 0,005 Гц до десятков килогерц.

Рис. 1

Коммутирующий элемент — полевой транзистор IRFP2907 (VT1) в корпусе ТО-247АС способен работать при напряжении сток-исток 75 В и токе стока до 209 А. Рассеиваемая корпусом мощность достигает 470 Вт (с теплоотводом, разумеется). Транзистор обладает чрезвычайно низким сопротивлением открытого канала — всего 0,0045 Ом, что обеспечивает малое падение напряжения на канале. Теплоотвод также необходим при высокой частоте переключения (максимальная температура кристалла — 175 °С).

Рис. 2

Главная же особенность рассматриваемого прерывателя — его универсальность по питающему напряжению, допускающая применение в самых разных конструкциях без каких-либо переделок, например, для регулирования температуры паяльника питанием его импульсным током (при этом можно заменить транзистор VT1 более слаботочным), для управления самодельной декоративной подсветкой новогодних елок, работой ламп указателя поворотов автомобиля, управления двигателями постоянного тока в прерывистом режиме и т. д

Рис. 3

Устройство собрано проволочным монтажом на технологической плате размерами 40×35 мм (рис. 3). Резисторы R1 и R2 — С5-5. Остальные резисторы и конденсаторы — любые.

Максимальное напряжение питания прерывателя ограничено на уровне 75 В — максимальным напряжением сток-исток транзистора IRFP2907 Однако при испытании устройство успешно работало при напряжении до 100 В Для надежной работы при напряжении питания, большем 75 В транзистор IRFP2907 можно заменить на IRFP150N, IRFP260N, IRFP3710. Это n-канальные полевые транзисторы в корпусе ТО-247 с большим допустимым напряжением сток-исток, но меньшим током стока.

В устройстве использован преобразователь напряжения МАХ680 в корпусе DIP8, требующий для работы четыре конденсатора обвязки, но можно применить МАХ681 в корпусе DIP14. которому вообще не нужны внешние элементы. Микросхемы DD1 и DA1 на плате установлены в панели.

Следует отметить, что при напряжении питания прерывателя более 50 В на резисторах R1 и R2 выделяется чрезмерно большая мощность и чтобы предотвратить перегревание, их следует принудительно охлаждать вентилятором. Стабилитрон VD1 придется установить на теплоотвод.

Описанный прерыватель тока успешно работает уже два года при испытаниях электронных блоков на безотказность.

Автор: М. Калинцев, г. Клин Московской обл.

Прерыватель-распределитель зажигания — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 сентября 2017; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 сентября 2017; проверки требуют 5 правок. Прерыватель-распределитель в сборе

Прерыватель-распределитель зажигания (жарг. трамблёр, от фр. trembler — вибратор, прерыватель) — механизм, определяющий момент формирования низковольтных импульсов в системе зажигания и используется для распределения высоковольтного электрического зажигания по цилиндрам карбюраторных и ранних инжекторных бензиновых двигателей внутреннего сгорания.

Дизельные, компрессионные, калильные, а также двигатели с калильной головкой имеют иной принцип воспламенения топливо-воздушной смеси и прерыватель-распределитель им не нужен. Не имеют прерывателя-распределителя и современные бензиновые двигатели с электронной системой управления, так как момент начала искрообразования в них определяется программно, а оснащение каждой свечи индивидуальной катушкой зажигания делает ненужным распределение высокого напряжения.

В классическом виде устройство включает в себя прерыватель тока низкого напряжения, распределитель тока высокого напряжения, центробежный, вакуумный регуляторы опережения зажигания и октан-корректор.

Контакты прерывателя в определённый момент размыкаются, разрывая первичную цепь обмотки катушки зажигания, что вызывает индуцирование тока высокого напряжения в её вторичной обмотке. Параллельно контактам подключен конденсатор для уменьшения искрения.

Вакуумный регулятор (встроен в корпус) изменяет угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель, которая пропорциональна разрежению за дроссельной заслонкой. Вакуумный регулятор соединён с задроссельным пространством (впускной коллектор) трубкой.
Центробежный регулятор (встроен в корпус) изменяет угол опережения зажигания соответственно изменению частоты вращения коленчатого вала.
Октан-корректор, установленный на корпусе прерывателя, позволяет вручную корректировать угол опережения зажигания.
Высоковольтное напряжение от вторичной обмотки катушки зажигания по высоковольтному проводу поступает к центральному контакту крышки распределителя.

Через контактный уголёк (щётка, установленная в крышке распределителя) высокое напряжение поступает на бегунок (ротор с токоразносной пластиной)
При прохождении вращающегося бегунка мимо боковых электрических контактов (по числу цилиндров) ток высокого напряжения подаётся по высоковольтным проводам к свечам зажигания соответствующих цилиндров. Токоразносная пластина механически не касается боковых контактов крышки, через зазор проскакивает искра.

В более современной бесконтактной системе зажигания механический прерыватель отсутствует. Он заменён устройством формирования задающих импульсов на эффекте Холла для формирования искры блоком управления зажиганием (коммутатором). Также могут применяться оптические или магнитные датчики, например комплект зажигания «Сонар».

Некоторые инжекторные двигатели с распределителем зажигания не содержат центробежного и (или) вакуумного регулятора коррекции угла опережения зажигания.

Например, на автомобилях «Ока» установлен датчик Холла и двухискровая катушка зажигания, распределитель отсутствует.

Контакты прерывателя
Крышка распределителя четырёхцилиндрового двигателя.

Крышка распределителя четырёхцилиндрового двигателя, вид сверху.
На фото в центре крышки — графитовая щётка («контактный уголёк»).
Бегунок распределителя

Низковольтный прерыватель тока нагрузки — RadioRadar

Р/л технология

Главная Радиолюбителю Р/л технология

Предлагаемый ниже прерыватель тока отличает от подобных устройста аналогичного назначения малое падение напряжения на открытом коммутирующем элементе и малый собственный потребляемый ток в течение той части периода работы, когда этот элемент закрыт.

Прерыватель способен работать в широком интервале тока нагрузки — от единиц миллиампер до десятков ампер на частоте от долей герц до десятков килогерц. В качестве нагрузки может быть использована лампа накаливания, свето-диод с токоограничительным резистором, динамическая головка, автомобильная сирена, обмотка рвле или трансформатора и другие потребители тока.

Рис. 1

Принципиальная схема прерывателя показана на рис. 1. На полевом транзисторе VT1 и логических элементах DD1.1, DD1.2 построен генератор прямоугольных импульсов. Частота их следования задана резистором R3 и конденсатором С2, а резистор R4 и диод VD1 обеспечивают скважность импульсов, равную двум. Резистор R5 образует цепь положительной ОС, увеличивающей скорость переключения элементов микросхемы DD1.
Такое построение генератора значительно снижает ток, потребляемый микросхемой DD1, поскольку в линейном режиме работает только транзистор VT1. Кроме этого, оно существенно упрощает частотозадающую цепь.
Узел на транзисторах VT2, VT3 блокирует работу прерывателя при уменьшении напряжения питания ниже 8 В. Это необходимо, чтобы предотвратить перегревание мощного полевого транзистора VT4 из-за его неполного открывания пои пониженном наппяжении питания.

При снижении напряжения питания эмиттерный переход транзистора VT3, работающий как стабилитрон, закрывается, следом за ним закрывается транзистор VT2. Высокий уровень на нижнем по схеме входе элемента DD1.2 сменяется низким, в результате чего работа генератора останавливается в положении, когда на выходе элементов DD1.3, DD1.4 низкий уровень. Транзистор VT4 при этом закрыт, ток через нагрузку не протекает.

Резистор R9 улучшает запуск генератора при плавном повышении напряжения питания. Конденсаторы С4, С5 защищают узел управления работой генератора от помех.
Слаботочные узлы прерывателя получают питание от параметрического стабилизатора, собранного на элементах R11, VD2, VD3. Диод VD4 защищает устройство от аварийной перемены полярности напряжения питания. Когда нагрузка RH обесточена, конденсатор СЗ накапливает энергию, необходимую для поддержания напряжения затвор- исток транзистора VT4 на уровне не ниже 10 В в те интервалы времени, когда он открыт и напряжение питания прерывателя близко к нулю.
При номинальном напряжении питания стабилитроны VD2, VD3 закрыты и не увеличивают потребляемый прерывателем ток, который в паузах, когда питание на нагрузку не подается, не превышает 300 мкА. Варистор RU1 защищает полевой транзистор VT4 от всплесков напряжения, создаваемых индуктивной составляющей нагрузки (например, обмоткой повышающего трансформатора преобразователя напряжения для лампы дневного света или люстры Чижевского). Плавкая вставка FU1 защищает транзистор VT4 от перегрузки чрезмерно большим током.
Устройство собрано навесным способом на монтажной плате размерами 64×45 мм. Все резисторы — МЛТ, С1 -4 или импортные. Конденсатор СЗ — импортный, С2 — любой малогабаритный пленочный, например К73-17, остальные — любые.
Вместо диодов 1N4148 подойдут любые из серий КД521, КД522, КД103. Стабилитроны КС168А можно заменить на КС407Д, 1N4736A. Полевой транзистор КП501А заменим любым из серий КП501, КП502, КП504 или импортным ZVN2120, BSS88. Вместо 2SA933 подойдет любой р-п-р транзистор из серийБ89012, КТ3107. Транзистор КТ645Б можно заменить любым из серий КТ645, КТ315. Они обычно имеют напряжение лавинного пробоя эмиттерного перехода около 7 В, транзисторы же серии КТ3102 — около 8 В, а, например, импортные 2SC3330, 2SC1740 — около 9…10 В. Чем меньше это напряжение, тем при меньшем напряжении питания прекратит работу генератор. При замене транзисторов не следует забывать о различиях в их цоколевке
Полевой транзистор IRFZ30 имеет сопротивление открытого канала не более 0,05 Ом, рассчитан на напряжение сток исток 50 В, максимальный ток стока 30 А и может рассеивать мощность до 90 Вт. Его можно заменить на IRFZ34, IRFZ42. Цоколевка этих транзисторов одинакова.
Вместо CNR07D470K подойдут варисторы FNR-05K470, FNR-07K470.
С указанными на схеме номиналами элементов С2, R3, R4 частота переключения прерывателя около 1 Гц, что подходит, например, для его работы в системе аварийной автомобильной сигнализации, указателей поворота, в новогодней иллюминации. С конденсатором С2 емкостью 470 пФ частота генератора повысится до 2 кГц и тогда при напряжении питания 12 В прерыватель можно нагрузить вторичной обмоткой звукового трансформатора ТВ-ЗШ (его магнитопровод следует полностью разобрать и собрать заново, разместив пластины «вперекрышку») от лампово-полупроводникового телевизора, а подключенная к первичной обмотке этого трансформатора лампа накаливания мощностью 15…25 Вт на напряжение 20 В будет светить полным накалом. В таком качестве прерыватель можно использовать как преобразователь напряжения, например, для питания низковольтного маломощного электропаяльника.
Если необходимо по тем или иным причинам изменить скважность импульсов генератора, это можно реализовать подборкой резистора R4.
Описанное устройство может работать и при напряжении питания, большем 12 В, требуется только выбрать резистор R11 такого сопротивления, чтобы ток через стабилитроны VD2, VD3 был близок к номинальному. Так, например, при напряжении питания 24 В сопротивление этого резистора должно быть равным 3,6 кОм, а мощность рассеяния — не менее 1 Вт.
Чем больше рабочая частота прерывателя, тем больше потери мощности на переключение транзистора VT4. Это потребует его установки на теплоотвод с большей теплоотво-дящей поверхностью.

Фото одного из вариантов конструкции прерывателя тока показано на рис. 2.

Литература

1. Кожуров А. Коммутатор нагрузки. — Радио, 1991, № 7, с. 37- 39.
2. Чуднов В., Диалектов В. Работа коммутатора со слаботочной нагрузкой. — Радио, 1997, № 11, с. 53.

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.

Дата публикации: 02.03.2010

Мнения читателей

fuad / 07.12.2011 — 16:06
Как можно приобретать прерывателя следующими параметрами сила тока — 0,5 мА, напряжение 12 волт с регулируемым преривания от 0 до 50 к Гц.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

Электронный прерыватель тока (К561ТМ2, КП741)

Для практического применения или различных экспериментов нередко требуется прерыватель постоянного тока, представляющий собой двухполюсник, периодически включающий и отключающий питание нагрузки. Особенно часто такой прерыватель требуется автомобилистам, например, для замены вышедших из строя термоэлектрических или электронных прерывателей тока в блоках указателей поворотов, аварийной сигнализации, дополнительных стоп-сигналов и проблесковых маячков.

Рис. 5.14

Появление мощных МОП транзисторов с индуцированным каналом позволяет создать бесконтактный коммутатор нагрузки, падение напряжения на котором во включенном состоянии не превышает единиц-сотен милливольт при токе нагрузки 10 МА…25 А. Устройство, принципиальная схема которого приводится на рис. 5.14, работоспособно в интервале питающих напряжений 8…16 В. Максимальный ток управляемой нагрузки ограничен лишь параметрами примененного транзистора и в некоторых случаях может достигать нескольких сотен ампер.

Работает устройство так. При включении напряжения питания через коммутируемую нагрузку RH, резистор R3 и диод VD2 быстро заряжаются конденсаторы С2, СЗ. В качестве генератора импульсов используется мигающий светодиод HL1. Прямоугольные импульсы поступают на цепь из триггеров DD1.1, DD1.2, образующую делитель частоты на 4. Таким образом, на затвор полевого транзистора поступают прямоугольные импульсы, следующие со скважностью 2, и с размахом, равным напряжению питания микросхемы.

Когда на затворе транзистора VT1 имеется лог. 1, он открыт и на нагрузку поступает почти полное напряжение питания, а когда лог. 0 — транзистор закрывается, напряжение на правом по схеме выводе резистора R3 становится равным напряжению питания. Из этого следует, что накопительные конденсаторы С2, СЗ регулярно подзаряжаются в те моменты, когда нагрузка обесточена. Так как полевой транзистор в этом устройстве большую часть времени находится в статическом состоянии, то для его переключения энергия почти не расходуется. Основной потребитель тока — мигающий светодиод. Яркость вспышек в данном случае не имеет никакого значения, так как выбран микротоковый режим его работы. Пульсации напряжения на конденсаторах С2, СЗ не превышают 1,5 В.

Элементы VD1, R3 предназначены для защиты микросхемы и полевого транзистора от повреждения при повышении напряжения питания, вызванного, например, неисправностями автомобильного реле-регулятора напряжения. Предохранитель FU1 защищает транзистор при коротком замыкании в цепи нагрузки.

Частоту коммутации тока нагрузки можно увеличить вдвое, если левый вывод резистора R2 подключить к выв. 13 или 12 DD1.1. Недопустимо подключение цепи затвора VT1 напрямую к мигающему светодиоду. Схема тактового генератора на мигающем светодиоде выбрана для простоты и наглядности. Ее можно заменить другим экономичным генератором, построенным, например, на КМОП версии таймера 555 — ALD1504, ALD4503. При этом становится возможной работа генератора на звуковых частотах.

Конденсаторы С2, СЗ должны быть хорошего качества, так как при потере их емкости может произойти повреждение дорогостоящего полевого транзистора. Именно поэтому используются два параллельно включенных конденсатора. Можно использовать отечественные танталовые или ниобиевые конденсаторы серий К52, К53. Стабилитрон VD1 — любой маломощный стабилитрон на 12…15 В. Диод VD2 — любой кремниевый из серий КД503, КД510, Kfl521,1N4148. Микросхему К561ТМ2 можно заменить на КР1561ТМ2, К564ТМ2 или построить соответствующий узел на других счетчиках-делителях этих серий. Мигающий светодиод подойдет любой, например, L56BID, L816BRSRC/B. Следует отметить, что на него не должен попадать яркий свет, иначе возможна остановка генерации.

Максимальный коммутируемый ток нагрузки зависит от выбранного типа полевого транзистора. Для надежности и снижения потерь на открытом канале сток-исток транзистора желательно выбрать экземпляр с максимальным током стока, примерно вдвое большим, чем максимальный ток нагрузки. Для нагрузки, потребляющей ток до 25 А, подойдут n-канальные полевые транзисторы КП747А, КП783А, IRFP150, IRFP450, серий КП723, КП741, КП742. Для коммутации нагрузки с током потребления до 100 А подойдет транзистор IRF1704, имеющий сопротивление открытого канала не более 0,004 Ом. Можно использовать и параллельное включение двух-трех однотипных транзисторов. Если устройство будет применяться для коммутации ламп накаливания, следует обращать внимание на максимальный импульсный ток, который может выдерживать выбранный тип транзистора, так как сопротивление холодной вольфрамовой нити лампы накаливания примерно в 10 раз меньше, чем разогретой до рабочей температуры. При использовании прерывателя тока совместно с узлами, содержащими большие индуктивности (электромагнитное реле, звуковые излучатели), выводы сток-исток нужно зашунтировать маломощным стабилитроном на 30…40 В для защиты транзистора от выбросов напряжения самоиндукции.

Полевой транзистор устанавливают на небольшой теплоотвод. Так как при увеличении температуры кристалла растет и сопротивление открытого канала, желательно, чтобы температура корпуса транзистора при длительной работе на максимальном токе не превышала 60°С.

При монтаже микросхемы и транзистора обязательно следует принимать меры по защите от статического электричества.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы, Москва 2008

Прерыватель напряжения: Прерыватели переменного тока: принцип работы, схемы,управление – Прерыватели постоянного тока: принцип действия, виды