Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №7

Обращаем Ваше внимание на то, что при отключенной нагрузке устройство потребляет из сети довольно большую мощность, которая учитывается счетчиком. Поэтому рекомендуется всегда нагружать устройство номинальной нагрузкой, а также отключать при снятии нагрузки

* * *

Другое устройство предназначено для питания бытовых потребителей, которые могут работать как на переменном, так и на постоянном токе. Это, например электроплиты, камины, водонагревательные устройства, освещение и т. п. Главное, чтобы в этих устройствах не было электродвигателей, трансформаторов и других элементов, рассчитанных на переменный ток.

Устройство, собранное по предлагаемой схеме, просто вставляется в розетку и от него питается нагрузка. Вся электропроводка остается нетронутой.

Заземление не нужно. Счетчик при этом учитывает примерно четверть потребленной электроэнергии.

Теоретические основы

Работа устройства основана на том, что нагрузка питается не непосредственно от сети переменного тока, а от конденсатора, который постоянно заряжен. Естественно, питание нагрузки будет осуществляться постоянным током. Энергия, отданная конденсатором в нагрузку, восполняется через выпрямитель, но заряжается конденсатор не постоянным током, а прерывистым с высокой частотой. Счетчики электроэнергии, в том числе электронные, содержат входной индукционный преобразователь, который имеет низкую чувствительность к токам высокой частоты. Поэтому энергопотребление в виде импульсов учитывается счетчиком с большой отрицательной погрешностью.

Принципиальная схема устройства

Схема устройства приведена на рис. 2.

Рис. 2.Принципиальная схема.

Основными элементами являются силовой выпрямитель Вr1, конденсатор С1 и транзисторный ключ Т1. Конденсатор С1 заряжается от выпрямителя Вr1 через ключ Т1 импульсами с частотой 2 кГц. Напряжение на С1, а также на подключенной параллельно ему нагрузке близко к постоянному. Для ограничения импульсного тока через транзистор Т1 служит резистор R6, включенный последовательно с выпрямителем.

На логических элементах DD1, DD2 собран задающий генератор. Он формирует импульсы частотой 2 кГц амплитудой 5 В. Частота сигнала на выходе генератора и скважность импульсов определяются параметрами времязадающих цепей C2-R7 и С3 — R8. Эти параметры могут подбираться при настройке для обеспечения наибольшей погрешности учета электроэнергии. На транзисторах Т2 и Т3 построен формирователь импульсов, предназначенный для управления мощным ключевым транзистором Т1. Формирователь рассчитан таким образом, чтобы Т1 в открытом состоянии входил в режим насыщения и за счет этого на нем рассеивалась меньшая мощность. Естественно, Т1 также должен полностью закрываться.

Трансформатор Тг1, выпрямитель В32 и следующие за ними элементы представляют собой источник питания низковольтной части схемы. Этот источник обеспечивает питанием 36 В формирователь импульсов и 5 В для питания микросхемы генератора.

Детали устройства

Микросхема: DD1, DD2 — K155ЛA3.

Диоды: Вr1 — Д232А; Вг2 — Д242Б; D1 — Д226Б.

Стабилитрон: D2 — КС156А.

Транзисторы: Т1 — КТ848А, Т2 — КТ815В, ТЗ — КТ315. Т1 и Т2 устанавливаются на радиаторе площадью не менее 150 см². Транзисторы устанавливаются на изолирующих прокладках.

Конденсаторы электролитические: С1- 10 мкФ х 400В; С4 — 1000 мкФ х 50В; С5 — 1000 мкФ х 16В;

Конденсаторы высокочастотные: С2, С3 — 0,1 мкФ.

Резисторы: R1, R2 — 27 кОм; R3 — 56 Ом; R4 — 3 кОм; R5 -22 кОм; R6 — 10 Ом; R7, R8 — 1.5 кОм; R9 — 560 Ом. Резисторы R3, R6 — проволочные мощностью не менее 10 Вт, R9 — типа MЛT-2, остальные резисторы — MЛT-0.25.

Трансформатор Тr1 — любой маломощный 220/36 В.

Наладка

При наладке схемы соблюдайте осторожность! Помните, что низковольтная часть схемы не имеет гальванической развязки от электрической сети! Не рекомендуется в качестве радиатора для транзисторов использовать металлический корпус устройства. Применение плавких предохранителей — обязательно!

Вначале проверяют отдельно от схемы низковольтный блок питания. Он должен обеспечивать ток не менее 2 А на выходе 36 В, а также 5 В для питания маломощного генератора.

Затем налаживают генератор, отключив силовую часть схемы от электросети (для этого можно временно отсоединить резистор R6). Генератор должен формировать импульсы амплитудой 5 В и частотой около 2 кГц. Скважность импульсов приблизительно 1/1. При необходимости для этого подбирают конденсаторы С2, С3 или резисторы R7, R8.