Клацніть по картинці для збільшення!

Електронний обмежувач

Пристрій призначений для живлення побутових споживачів змінним струмом. Но-мінальної
напруга 220 В, потужність споживання 1 кВт. Застосування інших елементів по-зволяет використовувати
пристрій для живлення більш потужних споживачів.
Пристрій, зібране за пропонованою схемою, просто вставляється врозетку і від нього харчується
навантаження. Вся електропроводка залишається недоторканою. Заземлення непотрібно. Лічильник при цьому враховує
приблизно чверть спожитої електроенергії.

Теоретичні основи

Робота пристрою заснована на тому, що навантаження харчується не безпосередньо від мережі змінного
струму, а від конденсатора, заряд якого відповідає синусоїді мережевого напря-вання, але сам процес
заряду відбувається імпульсами високої частоти. Струм, споживаний пристроєм з електричної мережі,
являє собою імпульси високої частоти. Лічильники електроенергії, у тому числі електронні, містять
вхідний індукційний перетворювач, який має низьку чутливість до струмів високої частоти.
Тому енергопотребле-ня у вигляді імпульсів враховується лічильником з великою негативною похибкою.

Принципова схема пристрою

Основними елементами є силовий випрямляч Br1, конденсатор C1 і транзит-сторно ключ T1.
Конденсатор С1 включений послідовно в ланцюг живлення випрямляча Br1, тому в моменти часу, коли
Br1 навантажений на відкритий транзистор Т1, заряджається до миттєвоївеличини мережевої напруги,
відповідної даному моменту часу.
Заряд проводиться імпульсами з частотою 2 кГц. Напруга на С1, а також на підключеної паралельно
йому навантаженні за формою близько до синусоїдальному до чинного значенням 220 В. Для обмеження
імпульсного струму через транзистор Т1 під час заряду конденсатора, слу-жит резистор R6, включений
послідовно з ключовим каскадом.
На логічних елементах DD1, DD2 зібраний задає генератор. Він формує импуль-си частотою 2
кГц амплітудою 5В. Частота сигналу на виході генератора і шпаруватість импуль-сов визначаються
параметрами времязадающіх ланцюгів С2-R7 і C3-R8. Ці параметри можуть підбиратися при налаштуванні для
забезпечення найбільшої похибки обліку електроенергії. На транзисторах Т2 і Т3 побудований формувач
імпульсів, призначений для управ-ня потужним ключовим транзистором Т1. Формувач розрахований
таким чином, щоб Т1 у відкритому стані входив в режим насичення і за рахунок цього на ньому
розвіювався менша потужність. Природно, Т1 також повинен повністю закриватися.
Трансформатор Tr1, випрямляч Br2 і наступні за ними елементи являють со-бій джерело
харчування низьковольтної частини схеми. Це джерело забезпечує харчуванням 36В формувач імпульсів і 5В
для живлення мікросхеми генератора.

Деталі пристрою

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 ра-діаторе площею не
менше 150 см2. Транзистори встановлюються на ізолюючих проклад-ках.
Конденсатори електролітичні: С4 – 1000 мкФ Ч 50В; С5 – 1000 мкФ Ч 16В;
Конденсатори високочастотні: С1-1мкФ Ч 400В; С2, С3 – 0.1 мкФ (Низьковольтні).
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.

Налагодження

При наладці схеми дотримуйтеся обережності! Пам’ятайте, що низьковольтна частина схеми не має
гальванічної розв’язки від електричної мережі! Не рекомендується вка-честве радіатора для транзисторів
використовувати металевий корпус пристрою. При-трансформаційних змін плавких запобіжників – обов’язково!
Спочатку перевіряють окремо від схеми низьковольтний блок живлення. Він повинен забезпе-чувати 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. 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 чи рези-сторі R7, R8.
Формувач імпульсів на транзисторах Т2 і Т3, якщо правильно зібраний, зазвичай на-ладком 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 у відкритому стані входити в режим
насичення і згорить за кілька секунд. Для перевірки цього режиму можна при відключеній силової частини
схеми і відключеній базі транзистора Т1, замість резистора R1 включити шунт опором у декілька
Ом. Їм-пульсное напруга на шунт при включеному генераторі реєструють осцилографом 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 вклю-чении пристрої в електричну мережу
діюче значення напруги на навантаженні має бути на рівні 100 – 130 В. Осцилограми напруги
на навантаженні і на резисторі R6 поса-ни показати, що харчування її проводиться імпульсами з частотою,
задається генератором. На навантаженні серія імпульсів буде модулювати синусоїдою мережевої напруги,
а на резист-ре R6 – пульсуючим випрямленою напругою.
Якщо все справно, підключають конденсатор С1, тільки спочатку ємність його приймають у декілька разів
менше номінальної (наприклад 0.1 мкФ). Чинне напруга нана-вивантаження помітно зростає і при
подальшому збільшенні ємності С1 досягає 220 В. При цьому дуже важливо уважно стежити за
температурою транзистора Т1. Якщо виникає підвищений нагрів при використанні малопотужної навантаження,
це свідчить про те, що Т1 або не входить в режим насичення у відкритому стані, або повністю
не закривається. У цьому випадку слід повернутися до налаштування формувача імпульсів. Експерименти
покази-вають, що при живленні 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 напругою 220 В. Ємність С1 слід підбирати осто-рожно, починаючи з малих значень, так як
збільшення ємності різко збільшує імпульсний струм через транзистор Т1. Про амплітуді імпульсів струму
через Т1 можна судити, підключивши ос-ціллограф паралельно резистори R6. Імпульсний струм повинен бути не
більше допустимого для вибраного транзистора (20 А для КТ848А). Вразі необхідності його
обмежують, уве-лічівая опір R6, але краще зупинитися на меншому значенні ємності С1.
При зазначених деталях пристрій розрахований на навантаження 1 кВт. Застосовуючи інші еле-менти силового
випрямляча і транзисторний ключ відповідної потужності, можнапі-тать і більш потужні споживачі.
Звертаємо Вашу увагу на те, що при відключеній навантаженні пристрій споживає з мережі досить
більшу потужність, яка враховується лічильником. Тому рекомендується завжди навантажувати пристрій
номінальним навантаженням, а також відключати при знятті навантаження.