Das Funktionsprinzip eines elektronischen Spannungsreglers
Spannungsstabilisatoren erfreuen sich sowohl bei Hausbesitzern als auch bei Planern während der Bauphase immer größerer Beliebtheit. Heutzutage wird in Stabilisatoren am häufigsten ein Spartransformator verwendet. Das Prinzip des Spartransformators ist bekannt und wird seit langem zur Spannungswandlung und -stabilisierung eingesetzt.
Die Steuerungsmethode des Spartransformators selbst hat jedoch viele Änderungen erfahren. Während früher die Spannungsregelung manuell erfolgte oder im Extremfall über eine Analogplatine gesteuert wurde, wird der Spannungsstabilisator heute von einem leistungsstarken Prozessor gesteuert.
Innovative Technologien haben auch die Art und Weise, wie die Spulen geschaltet werden, nicht umgangen. Früher kamen Relaisschalter oder mechanische Stromabnehmer zum Einsatz, heute spielen Triacs ihre Rolle. Durch den Austausch der mechanischen Elemente durch Triacs wurde der Stabilisator geräuschlos, langlebig und wartungsfrei.
Der moderne Spannungsstabilisator arbeitet nach dem Prinzip elektronischer Schalter, die die Wicklungen des Spartransformators unter der Steuerung eines Prozessors mit einem speziellen Programm schalten.
Die Hauptfunktion des Prozessors besteht darin, die Eingangs- und Ausgangsspannung zu messen, die Situation zu analysieren und den entsprechenden Triac einzuschalten.
Dies sind jedoch bei weitem nicht alle Funktionen des Prozessors. Neben der Spannungsregelung führt der Prozessor eine Reihe von Funktionen im Zusammenhang mit der Funktion des Stabilisators aus.
Das Wichtigste ist die Freigabe von Triacs.
Um die Verzerrung der Sinuswelle zu beseitigen, muss der Triac genau am Nullpunkt der Spannungssinuswelle eingeschaltet werden. Dazu führt der Prozessor mehrere Dutzend Spannungsmessungen durch und sendet im richtigen Moment einen starken Impuls an den Triac, der ihn zum Einschalten (Entsperren) veranlasst.
Zuvor muss jedoch überprüft werden, ob der vorherige Triac ausgeschaltet ist, da es sonst zu einem Gegenstrom kommt (Triacs sind recht schwer zu steuernde Elemente und Abschaltfälle können aus vielen Gründen auftreten, beispielsweise aufgrund von Störungen).
Durch die Messung der Mikroströme analysiert der Prozessor den Zustand der elektronischen Schalter und führt erst dann die Aktionen aus.
Sie sollten verstehen, dass der Prozessor all dies in weniger als 1 Mikrosekunde erledigt und Zeit hat, Berechnungen durchzuführen, während sich die Spannungssinuswelle im Bereich des Nullpunkts befindet. Die Vorgänge werden in jeder Halbphase wiederholt.
Die hohe Geschwindigkeit sowohl des Prozessors als auch der Triac-Schalter ermöglichte die Entwicklung eines sofort reagierenden Spannungsreglers. Heutzutage erhöht sich der Prozess elektronischer Stabilisatoren um 10 Millisekunden, also um eine Spannungshalbphase. Dadurch können Sie die Geräte zuverlässig vor Stromanomalien schützen.
Darüber hinaus ermöglichte die Geschwindigkeit des Prozessors die Erstellung genauerer Stabilisatoren mithilfe eines zweistufigen Steuerungssystems. Zweistufige Regler verarbeiten die Spannung in zwei Stufen. Beispielsweise kann die erste Stufe nur 4 Stufen haben. Nach dem Schruppen wird die zweite Stufe eingeschaltet und die Spannung auf Ideal gebracht.
Durch den Einsatz einer zweistufigen Kontrollkette können Sie die Produktkosten senken.
Urteilen Sie selbst: Wenn nur 8 Triacs vorhanden sind (4 auf der ersten Stufe und 4 auf der zweiten), ergeben sich aus den Einstellschritten bereits 16 – nach der kombinierten Methode (4×4 = 16).
Wenn nun ein hochpräziser Stabilisator hergestellt werden soll, beispielsweise in Schritten von 36 oder 64, werden viel weniger Triacs benötigt – 12 bzw. 16:
für 36 Stufen besteht die erste Stufe aus 6 Triacs, die zweite Stufe aus 6 Triacs 6×6 = 36;
Bei 64 Stufen besteht die erste Stufe aus 8 Triacs, die zweite Stufe aus 8 Triacs 8×8 = 64.
Bemerkenswert ist, dass beide Stufen den gleichen Transformator verwenden. Warum eigentlich das zweite setzen, wenn alles mit einem erledigt werden kann?
Die Geschwindigkeit eines solchen Stabilisators kann leicht reduziert werden (Reaktionszeit 20 Millisekunden). Aber bei Haushaltsgeräten spielt diese Zahlenreihenfolge noch keine Rolle. Die Lösung erfolgt fast sofort.
Neben dem Schalten von Triacs werden dem Prozessor weitere Aufgaben zugewiesen: Überwachung des Zustands von Modulen, Überwachung und Anzeige von Prozessen, Testen von Schaltkreisen.