хитрий випрямляч
Випрямляч призначений для живлення побутових споживачів, які можуть працювати як на
змінному, так і на постійному струмі. Це наприклад електроплити, каміни, водонагрівальні
пристрою, освітлення і т. п. Головне, щоб в цих пристроях не було електродвигунів,
трансформаторів і інших елементів, розрахованих на змінний струм.
Пристрій, зібране за пропонованою схемою, просто вставляється в розетку і від нього харчується
навантаження. Вся електропроводка залишається недоторканою. Заземлення не потрібно. Лічильник при цьому враховує
приблизно чверть спожитої електроенергії.
Робота пристрою заснована на тому, що навантаження харчуються не безпосередньо від мережі змінного
струму, а від конденсатора, який постійно заряджений. Природно, харчування навантаження буде здійснюватися
постійним струмом. Енергія, віддана конденсатором в навантаження, заповнюється через випрямляч, але
заряджається конденсатор НЕ постійним струмом, а переривчастим з високою частотою. Лічильники електроенергії,
в тому числі електронні, містять вхідний індукційний перетворювач, який має низьку
чутливість до струмів високої частоти. Тому енергоспоживання у вигляді імпульсів враховується
лічильником з великою негативною похибкою.
Принципова схема пристрою
Рис.1. Хитрий випрямляч. схема
Основними елементами є силовий випрямляч Br1, конденсатор C1 і транзисторний ключ T1.
Конденсатор С1 заряджається від випрямляча Br1 через ключ Т1 імпульсами з частотою 2 кГц. напруга на
С1, а також на підключеної паралельно йому навантаженні близько до постійного. Для обмеження імпульсного
струму через транзистор Т1 служить резистор R6, включений послідовно з випрямлячем.
На логічних елементах DD1, DD2 зібраний задає генератор. Він формує імпульси частотою 2
кГц амплітудою 5В. Частота сигналу на виході генератора і шпаруватість імпульсів визначаються
параметрами времязадающих ланцюгів С2 - R7 і C3 - R8. Ці параметри можуть підбиратися під час налаштування для
забезпечення найбільшої похибки обліку електроенергії. На транзисторах Т2 і Т3 побудований формирователь
імпульсів, призначений для управління потужним ключовим транзистором Т1. Пристрій для формування розрахований
таким чином, щоб Т1 у відкритому стані входив в режим насичення і за рахунок цього на ньому
розсіювалися менша потужність.
Трансформатор Tr1, випрямляч Br2 і наступні за ними елементи являють собою джерело
харчування низьковольтної частини схеми. Це джерело забезпечує харчуванням 36В формувач імпульсів і 5В
для живлення мікросхеми генератора.
Мікросхема: DD1, DD2 - К155ЛА3.
Діоди: Br1 - Д232А; Br2 - Д242Б; D1 - Д226Б.
Стабілітрон: D2 - КС156А.
Транзистори: Т1 - КТ848А, Т2 - КТ815В, Т3 - КТ315. Т1 і Т2 встановлюються на радіаторі площею не
менше 150 см2. Транзистори встановлюються на ізолюючих прокладках.
Конденсатори електролітичні: С1 10 мкФ Ч 400В; С4 - 1000 мкФ Ч 50В; С5 - 1000 мкФ Ч 16В;
Конденсатори високочастотні: С2, С3 - 0.1 мкФ.
Резистори: R1, R2 - 27 кОм; R3 - 56 Ом; R4 - 3 кОм; R5 -22 кОм; R6 - 10 Ом; R7, R8 - 1.5 кОм; R9 - 560
Ом. Резистори R3, R6 - дротяні потужністю не менше 10 Вт, R9 - типу МЛТ-2, решта резистори -
МЛТ-0.25.
Трансформатор Tr1 - будь-який малопотужний 220/36 В.
При налагодженні схеми дотримуйтеся обережності! Пам'ятайте, що низьковольтна частина схеми не має
гальванічної розв'язки від електричної мережі! Не рекомендується в якості радіатора для транзисторів
використовувати металевий корпус пристрою. Застосування плавких запобіжників - обов'язково!
Спочатку перевіряють окремо від схеми низьковольтний блок живлення. Він повинен забезпечувати струм не менше 2
А на виході 36 В, а також 5 В для живлення малопотужного генератора.
Потім налагоджують генератор, відключивши силову частину схеми від електромережі (для цього можна тимчасово
від'єднати резистор R6). Генератор повинен формувати імпульси амплітудою 5 В і частотою близько 2 кГц.
Шпаруватість імпульсів приблизно 1/1. При необхідності для цього підбирають конденсатори С2, С3 або
резистори R7, R8.
Пристрій для формування імпульсів на транзисторах Т2 і Т3, якщо правильно зібраний, зазвичай налагодження не вимагає. але
бажано переконатися, що він здатний забезпечити імпульсний струм бази транзистора Т1 на рівні 1.5 - 2
А. Якщо таке значення струму не забезпечити, транзистор Т1 не буде в відкритому стані входити в режим
насичення і згорить за кілька секунд. Для перевірки цього режиму можна при відключеною силової частини
схеми і відключеною базі транзистора Т1, замість резистора R1 включити шунт опором в декілька
Ом. Імпульсна напруга на шунт при включеному генераторі реєструють осциллографом і
перераховують на значення струму. При необхідності підбирають опору резисторів R2, R3 і R4.
Наступною стадією є перевірка силової частини. Для цього відновлюють всі з'єднання в схемі.
Конденсатор С1 тимчасово відключають, а в якості навантаження використовують споживач малої потужності,
наприклад лампу розжарювання потужністю до 100 Вт. При включенні пристрою в електричну мережу
діюче значення напруги на навантаженні має бути на рівні 100 - 130 В. Осцилограми напруги
на навантаженні і на резисторі R6 повинні показати, що харчування її виробляється імпульсами з частотою,
задається генератором.
Якщо все справно, підключають конденсатор С1, тільки спочатку ємність його приймають в кілька разів
менше номінальної (наприклад 0.1 мкФ). Чинне напруга на навантаженні помітно зростає і при
подальшому збільшенні ємності С1 досягає 310 В. При цьому дуже важливо уважно стежити за
температурою транзистора Т1. Якщо виникає підвищене нагрівання при використанні малопотужної навантаження,
це свідчить про те, що Т1 або не входить в режим насичення у відкритому стані, або повністю
не закривається. В цьому випадку слід повернутися до налаштування формувача імпульсів. експерименти
показують, що при харчуванні навантаження потужністю 100 Вт без конденсатора С1, транзистор Т1 протягом
тривалого часу не нагрівається навіть без радіатора.
У висновку підключається номінальне навантаження і підбирається ємність С1 така, щоб забезпечити харчування
навантаження постійною напругою 220 В. Ємність С1 слід підбирати обережно, починаючи з малих
значень, так як збільшення ємності призводить до збільшення вихідної напруги (до 310 В, що може
вивести з ладу навантаження), а також різко збільшує імпульсний струм через транзистор Т1. про амплітуді
імпульсів струму через Т1 можна судити, підключивши осцилограф паралельно резистору R6. імпульсний струм
повинен бути не більше допустимого для вибраного транзистора (20 А для КТ848А). У випадку необхідності
його обмежують, збільшуючи опір R6, але краще зупинитися на меншому значенні ємності С1.
При зазначених деталях пристрій живиться навантаження 1 кВт. Застосовуючи інші елементи силового
випрямляча і транзисторний ключ відповідної потужності, можна живити і більш потужні споживачі.
Звертаємо Вашу увагу на те, що при зміні навантаження, напруга на ній також буде істотно
змінюватися. Тому пристрій доцільно налаштувати і використовувати постійно з одним і тим же
споживачем. Цей недолік в певних випадках може виявитися гідністю. Наприклад, змінюючи
ємність С1 можна в широких межах регулювати потужність нагрівальних приладів.