Выбор регулятора переменного напряжения? Опции

[Old1]

Помогите выбрать принцип действия регулятора переменного напряжения. Требования к регулятору:
- входное напряжение 380 В, 50Гц;
-диапазон изменения напряжения на выходе от 10 до 380 В ;
-ток нагрузки до 5А;
-нагрузка индуктивная, cosф>=0,5 ;
-управление: постоянным напряжением или током;
-главное требование: напряжение на выходе должно быть синусоидальным или близким к синусоидальному;
-характер регулирования желательно плавный, но можно и ступеньчатый (величина ступени не должна превышать
10% от максимального значения напряжения на выходе.
Мои соображения на этот счет такие: в качестве регулятора наверное можно использовать магнитный усилитель,
но по предварительным оценкам это довольно громоздко, и наверное не самый прогрессивный способ;
еще есть вариант использовать транзисторный регулятор, но здесь смущает низкий кпд, печка получится
та еще... Пожалуйста посоветуйте, что еще можно использовать для решения данной задачи. Заранее благодарен.

[Serg_elect]

Выпрямляем входное напряжение. Управляющим сигналом для усилителя мощности используем ШИМ сформированную синусоиду. И обязательно использование корректора коэффициента мощности. Подобный прибор делали на моей прошлой работе. Кстати он работает

[derun]

По моему мнению, эту задачу лучше решать используя ШИМ (широтно- импульсная модуляция).
Реализовать можно на контроллере или на россыпухе.
Но как мне кажется, на контроллере проще и более гибкая система получится.

[Dmitron]

380В * 5 A = 1900 Вт. проще будет на ЛАТРе, но выходное напряжение совсем не синусоидальное. Сложнее - на мосту в шим. Тут требуется наличие квалифицированных специалистов.

[CDT]

ШИМ это правильно.
Но усилитель на 2-3 кВт - это круто и тепло.
Можно, конечно, выходной транс в резонанс настроить.
А что питать от этой штуки будем? Не двигатель же асинхронный.

[Lonesome Wolf]

Помогите выбрать принцип действия регулятора переменного напряжения. Требования к регулятору:
- входное напряжение 380 В, 50Гц;
-диапазон изменения напряжения на выходе от 10 до 380 В ;
-ток нагрузки до 5А;
-нагрузка индуктивная, cosф>=0,5 ;
-управление: постоянным напряжением или током;
-главное требование: напряжение на выходе должно быть синусоидальным или близким к синусоидальному;
-характер регулирования желательно плавный, но можно и ступеньчатый (величина ступени не должна превышать
10% от максимального значения напряжения на выходе.
Мои соображения на этот счет такие: в качестве регулятора наверное можно использовать магнитный усилитель,
но по предварительным оценкам это довольно громоздко, и наверное не самый прогрессивный способ;
еще есть вариант использовать транзисторный регулятор, но здесь смущает низкий кпд, печка получится
та еще... Пожалуйста посоветуйте, что еще можно использовать для решения данной задачи. Заранее благодарен.

Это регулятор или стабилизатор? Если просто регулятор, то трансформатор с переключаемыми обмотками подойдет, переключать можно попробовать тиристорами с коммутацией в нуле. Единственное - для обеспечение приемлемового cos f нагрузка должна быть не меньше определенного значения. Но оно не велико.

Получите еще и гальваническую развязку, что не маловажно.

А вот с ШИМом не рекомендую связываться - особенно если речь идет об единичном экземпляре.

Применение дроссельных стабилизаторов... Тоже выход, но сам не занимался, только читал, по-моему там проблемы с cos f если только постоянная времени регулирования мала + нелинейность сердечника конечно... Все надо считать.

[lolikandr]

Если управление подразумевается электронное, то лучше сделать ЛАТР с сервоприводом. А насчет несинусоидальности сигнала - вопрос спорный. Измеряли осцилографом - максимум есть Inrush при пуске, а так сигнал четко синусоидальный.

[BWZ]

Стабилизатор с весьма высокими характеристиками мощн. 1,1 кВт, к.п.д. 96% по схеме "дикретно регулируемого трансформатора" (переключение обмоток тиристорными ключами) описан в журнале "Приборы и техника эксперимента", N 4, 1988, с.210. Для регулятора схема значительно упрощается.

[Old1]

ШИМ это правильно.
Но усилитель на 2-3 кВт - это круто и тепло.
Можно, конечно, выходной транс в резонанс настроить.
А что питать от этой штуки будем? Не двигатель же асинхронный.

Нет, асинхронный двигатель питать не будем. Планируется питать повышающий трансформатор. Ну а в плане ШИМ как раз и останавливает относительно большая мощность нагрузки. В усилителе мощности надо пользовать высоковольтные быстродействующие транзисторы, а это штука экзотичная (по крайней мере там где я работаю). Я больше склоняюсь к использованию набора трансформаторов и коммутированию их тиристорами в нуле.

[Old1]

Речь идет именно о регуляторе... Если можно пожалуйста подробнее поясните, что за переключаемые обмотки? Это один трансформатор с набором вторичных обмоток на разные напряжения, которые коммутируются по мере изменения напряжения?

[Old1]

Если управление подразумевается электронное, то лучше сделать ЛАТР с сервоприводом. А насчет несинусоидальности сигнала - вопрос спорный. Измеряли осцилографом - максимум есть Inrush при пуске, а так сигнал четко синусоидальный.

В плане синусоидальности, если ЛАТР намотан правильно никаких проблем действительно быть не должно (переходные процессы не всчет), но к сожалению ЛАТР не устраивает из-за низкой износостойкости его отдельных частей. Цикл работы регулятора предполагается следующий: плавный подъем напряжения, пауза , плавный спад напряжения до нуля. Таких циклов в час 80 ...120. Думаю, что при таком режиме работы ЛАТР долго не протянет...

[Old1]

Спасибо за ссылку. Попытаюсь разыскать эту статью.

[CDT]

Нет, асинхронный двигатель питать не будем. Планируется питать повышающий трансформатор. Ну а в плане ШИМ как раз и останавливает относительно большая мощность нагрузки.

Тогда есть еще такая штука, как мотор-генератор, где выходное напряжение регулируется током возбуждения генератора (постоянным).
Выходная мощность ограничивается размерами помещения, деньгами и мощностью сети.
КПД высокий. В свободное от экспериментов время может стабилизировать сеть всего здания.
Если посчитать все хлопоты -он может оказаться и не таким уж дорогим, по сравнению с электронным, но очень надежным.
Правда, гудит.

[тавр]

Ищи поворотный трансформатор. Это лучший вариант для поставленной задачи.

[GeorgyBey]

Всем привет!
Думаю "плясать" надо от решаемой (с помощью требуемого устройства) задачи.
Довольно редко бывает, что бы нужна была ИМЕННО синусоида, ИМЕННО непрерывная изменяемой амплитуды.
Если не зацикливаться на регулировке, а посмотреть - может можно время действия ПОСТОЯННОГО напряжения "нарезать" по-потребности?
Даже двигатель можно подкручивать временными импульсами до нужных оборотов...
Короче, если не секрет, что и для чего запитываем ?

[Old1]

Ищи поворотный трансформатор. Это лучший вариант для поставленной задачи.

Если я правильно понял речь идет о индукционном регуляторе (который фактически представляет собой асинхронный двигатель с застопоренным фазным ротором). Если это то, то эти машины мне достаточно хорошо известны. К сожалению самый мелкий я встречал ампер на 30, размером с крановый тяговый двигатель. Можно конечно взять движок на 1,5 кВт и перемотать его, но к нему еще надо городить червячный редуктор и привод для управления. Да и проблематично будет обеспечить время нарастания/спада напряжения менее 1с :(. Я этот параметр не упоминал, поскольку для электронных устройств такие «времена» не проблема...

[Old1]

Довольно редко бывает, что бы нужна была ИМЕННО синусоида, ИМЕННО непрерывная  изменяемой амплитуды.

К сожалению это тот самый редкий случай когда нужна именно синусоида, поскольку форма сигнала оговорена ГОСТ-ом…

[jimmi]

[Old1]

Спасибо всем кто откликнулся. Проанализировав все предложенные советы, пришел к выводу, что в моем случае предпочтительнее всего использовать схему дискретного регулятора. До недавнего времени напрашивалась схема на базе автотрансформатора с переключением отводов от обмотки в нуле. Но задача усложнилась., теперь при ступенчатом изменении напряжения, величина «ступени» не должна превышать 5% от максимального напряжения на выходе. Применительно к дискретному регулятору на базе автотрансформатора это означает, что должно быть минимум 20 отводов от обмотки и столько же ключей…это много (но не смертельно). У меня появилась идея (допускаю, что не у меня первого) использовать схему с тр-ми с последовательно включенными вторичными обмотками. (см. в добавленном файле). На мой взгляд основные достоинства этой схемы:
- число ключей (и трансформаторов)n = [ln(N)/ln(2)]+1, в моем случае при 20 ступенях (N=20) регулировки нужно всего 5 ключей ;
- при пробое ключей (или при нарушении логики работы) не наступает фатальных последствий типа перегрева автотрансформатора.
Конечно же есть и недостатки: несколько трансформаторов вместо одного и, главное, погрешность регулировки которая зависит от полного сопротивления отключенных втор. обмоток и тока нагрузки (но при наличии обратной связи с этим можно бороться).
Предлагаю обсудить схему, насколько она работоспособна, может есть какие-нибудь подводные камни?...

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Kilot]

Выпрямляем входное напряжение. Управляющим сигналом для усилителя мощности используем ШИМ сформированную синусоиду. И обязательно использование корректора коэффициента мощности. Подобный прибор делали на моей прошлой работе. Кстати он работает

А вот схему вашего приборчика можно как-нибудь полюбопытствовать?
Сам пытался сделать такой, но что-то незаладилось
kozeroglove@mail.ru


Сообщение отредактировал Kilot - Nov 19 2014, 11:58

[Vovk_Z]

Идея использовать "логарифмическое" регулирование хорошая, и используется, но именно эта схема, боюсь, пока неработоспособна, т.к. вторичные обмотки, получается, будут обтекаться током, при обрыве в первичной обмотке. Т.е. отключенные трансформаторы, выходит, будут в жестком насыщении. Может, отключать одновременно первичную и вторичную обмотки? Или отключать первичную, и другой парой контактов, шунтировать вторичную? Или шунтировать первичную ...

Сообщение отредактировал Vovk_Z - Dec 23 2014, 22:42

[Plain]

Вообще-то, теме почти десяток лет, а задачу можно решить понижающим импульсным преобразователем, т.е. 4 транзистора, дроссель, пара конденсаторов и простейшая схема управления.

[Егоров]

Пожалуй, да, это самое лаконичное.
Единственное, что меня настораживает - косинус фи. Просто не знаю как оно себя поведет при сдвиге фаз тока и напряжения. Как бы этотму регулятору от индуктивного выброса из нагрузки не поплохело

[Plain]

Он ничего не заметит, потому что это простой ШИМ-делитель напряжения, по причине синхронного выпрямления обратимый, т.е. для реактивного тока умножитель, с тем же коэффициентом возвращающий обратно в электросеть.

[Massi]

можно и я скажу....
нужно было 400 Гц...синус...решено усилителем автомобильным и трансформатором...получено 100 Вт за 20 минут...генератор внешняя звуковая карта...хорошая...усилитель просто валялся...транс на 50Гц не грелся...нашел включил наоборот...220 400 получено...могу плавать частотой и напряжением...
цена вопроса...наверное ноль...просто лежало
нужно было 220 в 110 перевести для дома и семьи...2 киловатта трансформатор намотали за 80 баксов на торе...
теперь по теме может так...а
http://masterkit.ru/shop/removed/684628
или так
http://www.amazon.com/Planet-Audio-AC3000-...eywords=D-class
3 кило за 100 мертвых президентов...

[Herz]

нужно было 400 Гц...синус...решено усилителем автомобильным и трансформатором...получено 100 Вт за 20 минут...генератор внешняя звуковая карта...хорошая...усилитель просто валялся...транс на 50Гц не грелся...

Повезло. Не все 50Гц трансформаторы не греются на 400Гц даже при половинной загрузке.

[Guest_TSerg_*]

Потери в магнитопроводе от частоты при постоянной индукции определяются как P = fo^a, [Вт/кг]
fo = f/1000 Гц - относительная частота.
Для обычной электротехнической стали a=1.4
Отсюда имеем:
f = 50 Гц: P50=(50/1000)^1.4 = 0.015
f = 400 Гц: P400=(400/1000)^1.4 = 0.28
Отношение P400/P50 = 20

Таким образом, потери в стали, при переходе от частоты 50 Гц к частоте 400 Гц увеличатся в 20 раз.