Коректор коефіцієнта потужності
Проблеми відбору потужності класичним випрямлячем
Основною проблемою класичного випрямляча з накопичувальним конденсатором, що працює від синусоїдального або іншого непрямокутних напруги, є той факт, що відбір енергії від мережі відбувається тільки в ті моменти часу, коли напруга в ній більше, ніж напруга на накопичувальному конденсаторі. Дійсно, конденсатор може заряджатися тільки якщо до нього прикладена напруга, більше ніж те, до якого він уже заряджений.
Причому в ті моменти, коли напруга мережі стає більше напруги конденсатора, ток зарядки дуже великий, а весь інший час він нульовий. Виходить, що, наприклад, для синусоїдальної напруги харчування, спостерігаються сплески струму при досягненні напругою амплітудних значень. Якщо Ваш пристрій споживає невелику потужність, то це можна стерпіти. Але для навантаження, скажімо, 1 кВт 220В сплески струму можуть досягати 100 А. Що абсолютно неприйнятно.
Вашій увазі добірки матеріалів:
Державні стандарти на силові пристрої забороняють їх виготовлення і продаж, якщо не забезпечується рівномірний відбір потужності.
Щоб вирішити цю проблему, застосовують коректори коефіцієнта потужності.
Найпростіший коректор коефіцієнта потужності
Пристрій відрізняється від класичного випрямляча тим, що зарядка накопичувального конденсатора здійснюється через дросель. Електричний струм через дросель не може змінитися миттєво. Відповідно, дросель як би усредняет ток зарядки. При правильному виборі дроселя, ток зарядки буде йти постійно, незалежно від поточного значення напруги. Потужність, відповідно, від мережі теж буде відбиратися постійно, а не тільки при піках напруги. Сила струму не матиме яскраво виражених сплесків. Всі поставлені завдання вирішені.
Для нормального функціонування схеми потрібен дросель, який не буде насичуватися при максимально можливому споживаної струмі. Індуктивність дроселя повинна бути такою, щоб пульсації струму не перевищували 1А, щоб відповідати державним стандартам. Для 50 Гц індуктивність становить 3 Гн. Для навантаження 1 кВт такий дросель, звичайно, можна виготовити, але важити він буде більш 50 кг, а коштувати більше 10 000 рублів з урахуванням сучасної ціни міді.
Імпульсний коректор коефіцієнта потужності
Силова імпульсна електроніка дає інше рішення.
Це класичний підвищує перетворювач напруги. Конденсатор, підключений до мосту, вибирається невеликої ємності, тільки для фільтрації високочастотних імпульсів. Напруга на ньому пульсує. Підвищуючий перетворювач перетворює пульсує напруга в постійне на конденсаторі C5 за рахунок ШІМ модуляції. При фіксованому вихідному напрузі вхідний струм пропорційний вхідній напрузі, тобто змінюється плавно за синусоїдальним законом, без стрибків і сплесків.
Ф - фільтр імпульсних перешкод. Зазвичай використовується вже готовий покупної.
М - Міст на потрібне напруження і струм.
C6 - 1 мкФ 400 В.
C5 - 470 мкФ 400 В електролітичний.
VD3 - швидкодіючий діод, розрахований на напругу 1000 В і струм, який буде споживати Ваша навантаження.
R8 - 2 МОм, R9 - 2 кОм, підлаштування, R10 - 2 кОм.
R4 - 300 кОм, R5 - 30 кОм.
R3 - 100 кОм, C4 - 1 нФ. Ці елементи задають частоту роботи ШІМ контролера. Підбираємо їх так, щоб частота склала 30 кГц.
C3 - 0.05 мкФ. Це частотна корекція ланцюга зворотного зв'язку. Якщо вихідна напруга починає пульсувати або недостатньо швидко встановлюється при зміні струму навантаження, то цю ємність треба підібрати.
C1 - 1000 мкФ. C2 - 4700 мкФ.
VD1 - Стабилитрон 15 В. R1 - 300 кОм 0.5 Вт.
VT1 - Високовольтний транзистор на 400 вольт. Це схема запуску, через цей транзистор струм йде тільки на початку роботи. Після появи ЕРС на обмотці L2, транзистор закривається. Так що розсіює потужність на цьому транзисторі невелика.
D2 - інтегральний стабілізатор напруги (КРЕН) на 12В.
L1 - дросель 2 мГн, розрахований на струм 3 А. Можна намотати на сердечнику Ш16х20 чотирма проводами 0.5 мм, складеними разом, 130 витків, зазор 3 мм. L2 - 8 витків дроту 0.2 мм.
Дивіться також онлайн розрахунок дроселя. У формі задайте амплітуду пульсацій струму рівною нулю, щоб отримати потрібні нам параметри.
Вихідна напруга формується на конденсаторі C5.