Het werkingsprincipe van een elektronische spanningsregelaar
Spanningsstabilisatoren worden steeds populairder, zowel bij huiseigenaren als ontwerpers tijdens de bouwfase. Tegenwoordig wordt in stabilisatoren meestal een autotransformator gebruikt. Het principe van de autotransformator is bekend en wordt al lang gebruikt voor spanningsomzetting en stabilisatie.
De besturingsmethode van de autotransformator zelf heeft echter veel veranderingen ondergaan. Terwijl voorheen de spanningsregeling handmatig werd gedaan of in extreme gevallen werd bestuurd door een analoog bord, wordt de spanningsstabilisator tegenwoordig bestuurd door een krachtige processor.
Innovatieve technologieën zijn niet voorbijgegaan aan de manier waarop de spoelen worden geschakeld. Vroeger werden relaisschakelaars of mechanische stroomafnemers gebruikt, tegenwoordig spelen triacs hun rol. Door de mechanische elementen te vervangen door triacs werd de stabilisator stil, duurzaam en onderhoudsvrij.
De moderne spanningsstabilisator werkt volgens het principe van elektronische schakelaars die de wikkelingen van de autotransformator schakelen onder besturing van een processor met een speciaal programma.
De belangrijkste functie van de processor is het meten van de ingangs- en uitgangsspanning, het analyseren van de situatie en het inschakelen van de bijbehorende triac.
Dit zijn echter lang niet alle functies van de processor. Naast spanningsregeling voert de processor een aantal functies uit die verband houden met de werking van de stabilisator.
Het belangrijkste is het vrijgeven van triacs.
Om de vervorming van de sinusgolf te elimineren, moet de triac precies op het nulpunt van de spanningssinusgolf worden ingeschakeld. Om dit te doen, voert de processor enkele tientallen spanningsmetingen uit en stuurt op het juiste moment een krachtige puls naar de triac, waardoor deze wordt ingeschakeld (ontgrendeld).
Maar voordat u dit doet, moet u controleren of de vorige triac is uitgeschakeld, anders zal er een tegenstroom zijn (triacs zijn vrij moeilijke elementen om te controleren en gevallen van uitschakelen kunnen om vele redenen voorkomen, bijvoorbeeld door interferentie).
Door de microstromen te meten, analyseert de processor de toestand van de elektronische schakelaars en voert pas daarna de acties uit.
U moet begrijpen dat de processor dit allemaal doet in minder dan 1 microseconde, waarbij hij tijd heeft om berekeningen uit te voeren terwijl de spanningssinusgolf zich in het gebied van het nulpunt bevindt. De bewerkingen worden bij elke halve fase herhaald.
De hoge snelheid van zowel de processor als de triac-schakelaars maakte het mogelijk om een direct reagerende spanningsregelaar te creëren. Tegenwoordig stijgt het proces van elektronische stabilisatoren gedurende 10 milliseconden, dat wil zeggen voor één spanningshalve fase. Hiermee kunt u de apparatuur betrouwbaar beschermen tegen stroomstoringen.
Bovendien maakte de snelheid van de processor het mogelijk om nauwkeurigere stabilisatoren te creëren met behulp van een tweetraps besturingssysteem. Tweetrapsregelaars verwerken de spanning in twee trappen. De eerste fase kan bijvoorbeeld maar 4 fasen hebben. Na het voorbewerken wordt de tweede trap ingeschakeld en wordt de spanning op ideaal gebracht.
Door een tweetraps controleketen te gebruiken, kunt u de kosten van producten verlagen.
Oordeel zelf, als er slechts 8 triacs zijn (4 op de eerste trap en 4 op de tweede), worden de aanpassingsstappen al 16 — volgens de gecombineerde methode (4×4 = 16).
Als het nu nodig is om een zeer nauwkeurige stabilisator te produceren, bijvoorbeeld stappen van 36 of 64, zijn er veel minder triacs nodig - respectievelijk 12 of 16:
voor 36 trappen is de eerste trap 6 triacs, de tweede trap is 6 triacs 6×6 = 36;
voor 64 trappen is de eerste trap 8 triacs, de tweede trap is 8 triacs 8×8 = 64.
Het is opmerkelijk dat beide trappen dezelfde transformator gebruiken. Waarom zou je eigenlijk de tweede plaatsen, als alles op één kan worden gedaan.
De snelheid van zo'n stabilisator kan iets worden verlaagd (reactietijd 20 milliseconden). Maar voor huishoudelijke apparaten maakt deze volgorde van nummers nog steeds niet uit. De oplossing is bijna onmiddellijk.
Naast het schakelen van triacs zijn er extra taken aan de processor toegewezen: het bewaken van de status van modules, het bewaken en weergeven van processen, het testen van circuits.