Entwickler elektrischer und elektronischer Geräte gehen bei der Erstellung davon davon aus, dass das zukünftige Gerät unter Bedingungen einer stabilen Versorgungsspannung betrieben wird. Dies ist notwendig, damit der Stromkreis des elektronischen Geräts zum einen stabile Ausgangsparameter entsprechend seinem Verwendungszweck liefert und zum anderen die Stabilität der Versorgungsspannung das Gerät vor Überspannungen schützt, die mit zu hohem Stromverbrauch und Durchbrennen behaftet sind der elektrischen Elemente des Geräts. Um das Problem der Gewährleistung einer konstanten Versorgungsspannung zu lösen, wird eine Version eines Spannungsstabilisators verwendet. Basierend auf der Art des vom Gerät verbrauchten Stroms werden Wechsel- und Gleichspannungsstabilisatoren unterschieden.

Wechselspannungsstabilisatoren

Wechselspannungsstabilisatoren werden eingesetzt, wenn die Spannungsabweichungen im Stromnetz vom Nennwert mehr als 10 % betragen. Diese Norm wurde gewählt, da AC-Verbraucher bei solchen Abweichungen ihre Funktionsfähigkeit über die gesamte Lebensdauer behalten. In der modernen Elektroniktechnik wird zur Lösung des Problems einer stabilen Stromversorgung in der Regel ein Schaltnetzteil eingesetzt, bei dem kein Wechselspannungsstabilisator erforderlich ist. Aber in Kühlschränken, Mikrowellenherden, Klimaanlagen, Pumpen usw. Eine externe Stabilisierung der AC-Versorgungsspannung ist erforderlich. In solchen Fällen wird am häufigsten eine von drei Arten von Stabilisatoren verwendet: elektromechanisch, dessen Hauptglied ein einstellbarer Spartransformator mit gesteuertem Elektroantrieb ist, Relaistransformator, basierend auf einem leistungsstarken Transformator mit mehreren Anzapfungen in der Primärwicklung, und ein Schalter aus elektromagnetischen Relais, Triacs, Thyristoren oder leistungsstarken Schlüsseltransistoren sowie rein elektronischen. Ferroresonante Stabilisatoren, die im letzten Jahrhundert weit verbreitet waren, werden heute aufgrund zahlreicher Mängel praktisch nicht mehr verwendet.

Um Verbraucher an ein 50-Hz-Wechselstromnetz anzuschließen, wird ein 220-V-Spannungsstabilisator verwendet. Die elektrische Schaltung eines solchen Spannungsstabilisators ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Der Transformator A1 erhöht die Spannung im Netzwerk auf ein Niveau, das ausreicht, um die Ausgangsspannung bei niedriger Eingangsspannung zu stabilisieren. Das Regelelement RE verändert die Ausgangsspannung. Am Ausgang misst das Regelelement UE den Spannungswert an der Last und gibt ein Steuersignal aus, um diesen gegebenenfalls anzupassen.

Elektromechanische Stabilisatoren

Dieser Stabilisator basiert auf der Verwendung eines haushaltsüblichen Spartransformators oder eines Labor-LATR. Die Verwendung eines Spartransformators sorgt für eine höhere Effizienz der Anlage. Der Spartransformator-Einstellgriff wird entfernt und stattdessen wird ein kleiner Motor mit Getriebe koaxial am Gehäuse installiert, der eine ausreichende Rotationskraft bereitstellt, um den Schieber im Spartransformator zu drehen. Die notwendige und ausreichende Rotationsgeschwindigkeit beträgt etwa 1 Umdrehung in 10 – 20 Sekunden. Diese Anforderungen werden durch den Motor vom Typ RD-09 erfüllt, der bisher in Rekordern zum Einsatz kam. Der Motor wird durch eine elektronische Schaltung gesteuert. Wenn sich die Netzspannung innerhalb von +- 10 Volt ändert, wird ein Befehl an den Motor ausgegeben, der den Schieber dreht, bis die Ausgangsspannung 220 V erreicht.

Nachfolgend sind Beispiele für elektromechanische Stabilisatorschaltungen aufgeführt:

Elektrischer Schaltkreis eines Spannungsstabilisators unter Verwendung von Logikchips und Relaissteuerung eines elektrischen Antriebs

Elektromechanischer Stabilisator basierend auf einem Operationsverstärker.

Der Vorteil solcher Stabilisatoren liegt in ihrer einfachen Implementierung und der hohen Genauigkeit der Ausgangsspannungsstabilisierung. Zu den Nachteilen zählen eine geringe Zuverlässigkeit aufgrund des Vorhandenseins mechanischer beweglicher Elemente, eine relativ geringe zulässige Lastleistung (innerhalb von 250 ... 500 W) sowie die geringe Verbreitung von Spartransformatoren und den erforderlichen Elektromotoren in unserer Zeit.

Stabilisatoren für Relaistransformatoren

Der Relais-Transformator-Stabilisator ist aufgrund der Einfachheit des Designs, der Verwendung gemeinsamer Elemente und der Möglichkeit, eine erhebliche Ausgangsleistung (bis zu mehreren Kilowatt) zu erzielen, die die Leistung des verwendeten Leistungstransformators deutlich übersteigt, beliebter. Die Wahl seiner Leistung wird von der Mindestspannung in einem bestimmten Wechselstromnetz beeinflusst. Wenn sie beispielsweise nicht weniger als 180 V beträgt, muss der Transformator eine Spannungsanhebung von 40 V bereitstellen, was 5,5-mal weniger als die Nennspannung im Netz ist. Die Ausgangsleistung des Stabilisators ist um das gleiche Vielfache größer als die Leistung des Leistungstransformators (wenn Sie den Wirkungsgrad des Transformators und den maximal zulässigen Strom durch die Schaltelemente nicht berücksichtigen). Die Anzahl der Spannungsänderungsschritte wird normalerweise auf 3 bis 6 Schritte eingestellt, was in den meisten Fällen eine akzeptable Genauigkeit der Ausgangsspannungsstabilisierung gewährleistet. Bei der Berechnung der Anzahl der Wicklungswindungen in einem Transformator für jede Stufe wird davon ausgegangen, dass die Spannung im Netzwerk gleich dem Betriebspegel des Schaltelements ist. Als Schaltelemente werden in der Regel elektromagnetische Relais eingesetzt – die Schaltung gestaltet sich recht einfach und bereitet bei Wiederholung keine Schwierigkeiten. Der Nachteil eines solchen Stabilisators besteht darin, dass beim Schaltvorgang an den Relaiskontakten ein Lichtbogen entsteht, der die Relaiskontakte zerstört. In komplexeren Schaltungsvarianten wird das Relais in den Momenten geschaltet, in denen die Spannungshalbwelle den Nullwert durchläuft, was die Entstehung eines Funkens verhindert, allerdings unter der Voraussetzung, dass Hochgeschwindigkeitsrelais verwendet werden oder das Schalten beim Abfall erfolgt der vorherigen Halbwelle. Die Verwendung von Thyristoren, Triacs oder anderen kontaktlosen Elementen als Schaltelemente erhöht die Zuverlässigkeit der Schaltung erheblich, wird jedoch aufgrund der Notwendigkeit einer galvanischen Trennung zwischen den Steuerelektrodenschaltungen und dem Steuermodul komplizierter. Zu diesem Zweck werden Optokopplerelemente oder isolierende Impulstransformatoren verwendet. Unten finden Sie ein schematisches Diagramm eines Relaistransformatorstabilisators:

Schema eines digitalen Relais-Transformator-Stabilisators auf Basis elektromagnetischer Relais

Elektronische Stabilisatoren

Elektronische Stabilisatoren haben in der Regel eine geringe Leistung (bis zu 100 W) und eine hohe Stabilität der Ausgangsspannung, die für den Betrieb vieler elektronischer Geräte erforderlich ist. Sie sind in der Regel in Form eines vereinfachten Niederfrequenzverstärkers aufgebaut, der über einen relativ großen Spielraum für die Änderung der Versorgungsspannung und -leistung verfügt. Vom elektronischen Spannungsregler wird seinem Eingang ein Sinussignal mit einer Frequenz von 50 Hz von einem Hilfsgenerator zugeführt. Sie können die Abwärtswicklung eines Leistungstransformators verwenden. Der Verstärkerausgang ist an einen Aufwärtstransformator bis 220 V angeschlossen. Die Schaltung verfügt über eine negative Trägheitsrückkopplung auf den Wert der Ausgangsspannung, was die Stabilität der Ausgangsspannung mit unverzerrter Form gewährleistet. Um Leistungen von mehreren hundert Watt zu erreichen, werden andere Methoden eingesetzt. Typischerweise kommt ein leistungsstarker DC-AC-Wandler zum Einsatz, der auf der Verwendung eines neuartigen Halbleiters basiert – des sogenannten IGBT-Transistors.

Diese Schaltelemente können im Schaltbetrieb einen Strom von mehreren hundert Ampere bei einer maximal zulässigen Spannung von mehr als 1000 V durchlassen. Zur Steuerung solcher Transistoren werden spezielle Mikrocontrollertypen mit Vektorsteuerung eingesetzt. An das Gate eines Transistors werden Impulse variabler Breite mit einer Frequenz von mehreren Kilohertz angelegt, die sich entsprechend einem in den Mikrocontroller eingegebenen Programm ändert. Am Ausgang wird ein solcher Wandler auf den entsprechenden Transformator geladen. Der Strom im Transformatorkreis variiert sinusförmig. Gleichzeitig behält die Spannung die Form der ursprünglichen Rechteckimpulse mit unterschiedlicher Breite bei. Diese Schaltung wird in leistungsstarken garantierten Netzteilen verwendet, die für den unterbrechungsfreien Betrieb von Computern verwendet werden. Der Stromkreis eines solchen Spannungsstabilisators ist sehr komplex und für eine unabhängige Reproduktion praktisch unzugänglich.

Vereinfachte elektronische Spannungsstabilisatoren

Solche Geräte kommen zum Einsatz, wenn die Spannung des Haushaltsnetzes (vor allem in ländlichen Gebieten) häufig reduziert wird und die Nennspannung von 220 V fast nie erreicht wird.

In einer solchen Situation funktioniert der Kühlschrank zeitweise und es besteht die Gefahr eines Ausfalls, die Beleuchtung ist schwach und das Wasser im Wasserkocher kann längere Zeit nicht kochen. Die Leistung eines alten Spannungsstabilisators aus der Sowjetzeit, der für die Stromversorgung eines Fernsehers entwickelt wurde, reicht in der Regel nicht für alle anderen elektrischen Verbraucher im Haushalt aus, und die Spannung im Netz sinkt oft unter den für einen solchen Stabilisator akzeptablen Wert.

Es gibt eine einfache Methode, die Spannung im Netzwerk zu erhöhen, indem man einen Transformator verwendet, dessen Leistung deutlich unter der Leistung der angelegten Last liegt. Die Primärwicklung des Transformators ist direkt mit dem Netzwerk verbunden und die Last ist in Reihe mit der Sekundärwicklung (Abwärtswicklung) des Transformators geschaltet. Bei korrekter Phasenlage entspricht die Spannung an der Last der Summe der vom Transformator entnommenen Spannung und der Netzspannung.

Der elektrische Schaltkreis eines Spannungsstabilisators, der nach diesem einfachen Prinzip arbeitet, ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Wenn der Transistor VT2 (Feldeffekt), der sich in der Diagonale der Diodenbrücke VD2 befindet, geschlossen ist, ist die Wicklung I (die Primärwicklung) des Transformators T1 nicht mit dem Netzwerk verbunden. Die Spannung am eingeschalteten Verbraucher entspricht nahezu der Netzspannung abzüglich einer kleinen Spannung an der Wicklung II (Sekundärseite) des Transformators T1. Wenn der Feldeffekttransistor öffnet, wird die Primärwicklung des Transformators kurzgeschlossen und die Summe aus Netzspannung und Sekundärwicklungsspannung liegt an der Last an.

Elektronische Spannungsstabilisierungsschaltung

Die Spannung von der Last wird über den Transformator T2 und die Diodenbrücke VD1 dem Transistor VT1 zugeführt. Der Einsteller des Trimmpotentiometers R1 muss auf eine Position eingestellt werden, die das Öffnen des Transistors VT1 und das Schließen von VT2 gewährleistet, wenn die Lastspannung den Nennwert (220 V) überschreitet. Wenn die Spannung weniger als 220 Volt beträgt, wird der Transistor VT1 geschlossen und VT2 geöffnet. Die auf diese Weise erzielte Gegenkopplung hält die Spannung an der Last ungefähr auf dem Nennwert.

Die gleichgerichtete Spannung von der VD1-Brücke wird auch zur Stromversorgung des VT1-Kollektorkreises verwendet (über den integrierten Stabilisatorkreis DA1). Die Kette C5R6 dämpft unerwünschte Drain-Source-Spannungsstöße am Transistor VT2. Der Kondensator C1 reduziert Störungen, die während des Betriebs des Stabilisators in das Netzwerk gelangen. Die Werte der Widerstände R3 und R5 werden so gewählt, dass die beste und stabilste Spannungsstabilisierung erreicht wird. Der Schalter SA1 ermöglicht das Ein- und Ausschalten des Stabilisators und der Last. Durch das Schließen des Schalters SA2 wird das automatische System ausgeschaltet, das die Spannung an der Last stabilisiert. In diesem Fall stellt sich heraus, dass sie bei der aktuellen Netzspannung maximal möglich ist.

Nach dem Anschluss des zusammengebauten Stabilisators an das Netzwerk stellt der Trimmwiderstand R1 die Lastspannung auf 220 V ein. Es ist zu berücksichtigen, dass der oben beschriebene Stabilisator Änderungen der Netzspannung, die 220 V überschreiten oder unter dem verwendeten Minimum liegen, nicht beseitigen kann bei der Berechnung der Transformatorwicklungen.

Hinweis: In einigen Betriebsmodi des Stabilisators erweist sich die Verlustleistung des Transistors VT2 als sehr groß. Dies und nicht die Leistung des Transformators kann die zulässige Lastleistung begrenzen. Daher sollte auf eine gute Wärmeableitung dieses Transistors geachtet werden.

Ein in einem Feuchtraum installierter Stabilisator muss in einem geerdeten Metallgehäuse untergebracht werden.

Siehe auch Diagramme.

Insbesondere in ländlichen Gebieten überschreitet die Netzspannung häufig die zulässigen Grenzwerte für die mit Strom versorgten Geräte, was zu deren Ausfall führt.

Solche unangenehmen Folgen lassen sich mit Hilfe eines Stabilisators vermeiden, der die Ausgangsspannung innerhalb der für die Last erforderlichen Grenzen hält und, wenn dies nicht möglich ist, abschaltet.

Das vorgeschlagene Gerät ist ein vielversprechendes Design, bei dem die Last abhängig vom aktuellen Wert der Netzspannung automatisch an die entsprechende Anzapfung der Spartransformatorwicklung angeschlossen wird.

Godin A.V. Wechselspannungsstabilisator

Zeitschrift „RADIO“. 2005. Nr. 08 (S. 33-36)
Zeitschrift „RADIO“. 2005. Nr. 12 (S. 45)
Zeitschrift „RADIO“. 2006. Nr. 04 (S. 33)

Aufgrund der Instabilität der Netzspannung in der Region Moskau fiel ein Kühlschrank aus. Die Überprüfung der Spannung während des Tages ergab, dass sie sich von 150 auf 250 V änderte. Daher nahm ich die Frage auf, einen Stabilisator zu kaufen. Als ich mir die Preise für Fertigprodukte ansah, war ich schockiert. Ich begann, in der Literatur und im Internet nach Diagrammen zu suchen.

Ein mikrocontrollergesteuerter Stabilisator mit nahezu geeigneten Parametern ist in beschrieben. Allerdings ist seine Ausgangsleistung nicht hoch genug, die Lastumschaltung hängt nicht nur von der Amplitude, sondern auch von der Frequenz der Netzspannung ab. Daher wurde beschlossen, ein eigenes Stabilisatordesign zu entwickeln, das diese Nachteile nicht aufweist.

Der vorgeschlagene Stabilisator verwendet keinen Mikrocontroller, was ihn einem breiteren Spektrum von Funkamateuren zugänglich macht. Die Unempfindlichkeit gegenüber der Netzspannungsfrequenz ermöglicht den Einsatz unter Feldbedingungen, wenn die Stromquelle ein autonomer Dieselgenerator ist.

Wichtigste technische Merkmale

Eingangsspannung, V: 130…270
Ausgangsspannung, V: 205…230
Maximale Ladeleistung, kW: 6
Lastschalt-(Trenn-)Zeit, ms: 10

Das Gerät enthält folgende Komponenten: Stromversorgung über die Elemente T1, VD1, DA1, C2, C5. Laden Sie die Einschaltverzögerungseinheit C1, VT1-VT3, R1-R5. Gleichrichter zur Messung der Spannungsamplitude des Netzwerks VD2, C2 mit einem Teiler R13, R14 und einer Zenerdiode VD3. Spannungskomparator DA2, DA3, R15-R39. Logikcontroller basierend auf DD1-DD5-Chips. Verstärker basierend auf den Transistoren VT4-VT12 mit Strombegrenzungswiderständen R40-R48. Anzeige-LEDs HL1-HL9, sieben Optokoppler-Schalter mit Optosimistoren U1-U7, Widerstände R6-R12, Triacs VS1-VS7. Über den Sicherungsautomaten QF1 wird die Netzspannung an die entsprechende Wicklungsanzapfung des Spartransformators T2 angeschlossen. Die Last ist über einen offenen Triac (einer von VS1-VS7) mit dem Spartransformator T2 verbunden.

Der Stabilisator funktioniert wie folgt. Nach dem Einschalten wird der Kondensator C1 entladen, der Transistor VT1 geschlossen und VT2 geöffnet. Der Transistor VT3 ist geschlossen, und da der Strom durch die LEDs, einschließlich der in den Triac-Optokopplern U1-U7 enthaltenen, nur durch diesen Transistor fließen kann, leuchtet keine einzige LED, alle Triacs sind geschlossen, die Last ist ausgeschaltet. Die Spannung am Kondensator C1 steigt, wenn er über den Widerstand R1 von der Stromversorgung aufgeladen wird. Am Ende des dreisekündigen Verzögerungsintervalls, das zum Abschluss der Übergangsvorgänge erforderlich ist, wird der Schmidt-Trigger an den Transistoren VT1 und VT2 ausgelöst, der Transistor VT3 öffnet und ermöglicht das Einschalten der Last.

Die Spannung von Wicklung III des Transformators T1 wird durch die Elemente VD2C2 gleichgerichtet und dem Teiler R13, R14 zugeführt. Die Spannung am Motor des Abstimmwiderstands R14, proportional zur Netzwerkspannung, wird den nichtinvertierenden Eingängen von acht Komparatoren (Chips DA2, DA3) zugeführt. Die invertierenden Eingänge dieser Komparatoren erhalten konstante Referenzspannungen vom Widerstandsteiler R15-R23. Die Signale von den Ausgängen der Komparatoren werden vom Controller mithilfe von „Exklusiv-ODER“-Logikelementen (Chips DD1-DD5) verarbeitet. Auf der Gruppenkommunikationsleitung Abb. Die Ausgänge der Komparatoren DA2.1-DA2.4 und DA3.1-DA2.3 sind mit den Nummern 1-7 und die Reglerausgänge mit den Buchstaben A-H gekennzeichnet. Der Ausgang des Komparators DA3.4 ist nicht in der Gruppenkommunikationsleitung enthalten.

Beträgt die Netzspannung weniger als 130 V, haben die Ausgänge aller Komparatoren und die Reglerausgänge einen niedrigen Logikpegel. Der Transistor VT4 ist offen, die blinkende LED HL1 leuchtet und weist auf eine zu niedrige Netzspannung hin, bei der der Stabilisator die Last nicht mit Strom versorgen kann. Alle anderen LEDs sind aus, Triacs sind geschlossen, die Last ist abgeklemmt.

Wenn die Netzspannung weniger als 150 V, aber mehr als 130 V beträgt, ist der logische Pegel der Signale 1 und A hoch, der Rest ist niedrig. Der Transistor VT5 ist offen, die LEDs HL2 und U1.1 leuchten, der Optosimistor U1.2 ist offen, die Last ist über den offenen Triac VS1 mit dem oberen Anschluss der Wicklung des Spartransformators T2 verbunden.

Wenn die Netzspannung weniger als 170 V, aber mehr als 150 V beträgt, ist der logische Pegel der Signale 1, 2 und B hoch, der Rest ist niedrig. Der Transistor VT6 ist offen, die LEDs HL3 und U2.1 leuchten, der Optosimistor U1.2 ist offen, die Last ist über den offenen Triac VS2 mit dem zweiten vom oberen Anschluss der Spartransformatorwicklung T2 verbunden.

Die verbleibenden Netzspannungspegel entsprechend dem Umschalten der Last auf eine andere Anzapfung der Spartransformatorwicklung T2: 190, 210, 230 und 250 V.

Um ein wiederholtes Schalten der Last zu verhindern, wird für den Fall, dass die Netzspannung um einen Schwellenwert schwankt, eine Hysterese von 2–3 V (Schaltverzögerung des Komparators) mithilfe einer positiven Rückkopplung über R32–R39 eingeführt. Je größer der Widerstandswert dieser Widerstände ist, desto geringer ist die Hysterese.

Beträgt die Netzspannung mehr als 270 V, liegen die Ausgänge aller Komparatoren und der Reglerausgang H auf einem hohen logischen Pegel. Die restlichen Controller-Ausgänge sind niedrig. Der Transistor VT12 ist offen, die blinkende LED HL9 leuchtet und weist auf eine zu hohe Netzspannung hin, bei der der Stabilisator die Last nicht mit Strom versorgen kann. Alle anderen LEDs sind aus, Triacs sind geschlossen, die Last ist abgeklemmt.

Der Stabilisator hält einer Noterhöhung der Netzspannung auf bis zu 380 V unbegrenzt lange stand. Die von den LEDs angezeigten Beschriftungen ähneln denen, die in beschrieben sind.

Option mit einem Leistungstransformator

Aufbau und Details

Der Stabilisator ist auf einer 90x115 mm großen Leiterplatte aus einseitiger Glasfaserfolie montiert.

Die LEDs HL1-HL9 sind so montiert, dass sie beim Einbau der Leiterplatte in das Gehäuse in die entsprechenden Löcher auf der Frontplatte des Geräts passen.

Je nach Gehäuseausführung besteht die Möglichkeit, LEDs seitlich an den Leiterbahnen zu montieren. Die Werte der Strombegrenzungswiderstände R41-R47 sind so gewählt, dass der durch die LEDs der Triac-Optokoppler U1.1-U7.1 fließende Strom zwischen 15 und 16 mA liegt. Es ist nicht erforderlich, die blinkenden LEDs HL1 und HL9 zu verwenden, ihr Leuchten sollte jedoch deutlich sichtbar sein, sodass sie durch kontinuierlich rote LEDs mit erhöhter Helligkeit ersetzt werden können, z AL307KM oder L1543SRC-E.

Ausländische Diodenbrücke DF005M(VD1,VD2) können durch Inland ersetzt werden KTs407A oder eines mit einer Spannung von mindestens 50 V und einem Strom von mindestens 0,4 A. Die Zenerdiode VD3 kann eine beliebige Diode mit geringem Stromverbrauch und einer Stabilisierungsspannung von 4,3 bis 4,7 V sein.

Spannungsregler KR1158EN6A(DA1) kann ersetzt werden durch KR1158EN6B. Quad-Komparatorchip LM339N(DA2,DA3), kann durch ein inländisches Analogon ersetzt werden K1401SA1. Mikroschaltung KR1554LP5(DD1-DD5), kann durch ein ähnliches aus der Serie ersetzt werden KR1561 Und KR561 oder fremd 74AC86PC.

Triac-Optokoppler MOC3041(U1-U7) können ersetzt werden MOC3061.

Trimmerwiderstände R14, R15 und R23 mit mehreren Windungen SP5-2 oder SP5-3. Festwiderstände R16-R22 C2-23 mit einer Toleranz von mindestens 1 %, der Rest kann beliebig sein mit einer Toleranz von 5 % und einer Verlustleistung, die nicht geringer ist als die im Diagramm angegebene. Die Oxidkondensatoren C1-C3, C5 können beliebig sein, mit der im Diagramm angegebenen Kapazität und einer Spannung, die nicht niedriger ist als die für sie angegebene. Die übrigen Kondensatoren C4, C6-C8 sind beliebige Folien- oder Keramikkondensatoren.

Importierte Triac-Optokoppler MOC3041(U1-U7) wurden ausgewählt, weil sie integrierte Spannungsnulldurchgangsregler enthalten. Dies ist notwendig, um das Ausschalten eines leistungsstarken Triacs und das Einschalten eines anderen zu synchronisieren, um einen Kurzschluss der Spartransformatorwicklungen zu verhindern.

Auch leistungsstarke Triacs VS1-VS7 sind fremd BTA41-800B, da Haushaltsgeräte gleicher Leistung zu viel Steuerstrom benötigen, der den maximal zulässigen Strom von Optosimistoren 120 mA überschreitet. Alle Triacs VS1-VS7 sind auf einem Kühlkörper mit einer Kühlfläche von mindestens 1600 cm2 verbaut.

Stabilisatorchip KR1158EN6A(DA1) muss auf einem Kühlkörper aus einem Stück Aluminiumplatte oder U-Profil mit einer Oberfläche von mindestens 15 cm2 installiert werden.

Der T1-Transformator ist hausgemacht, für eine Gesamtleistung von 3 W ausgelegt und hat eine Querschnittsfläche des Magnetkreises von 1,87 cm2. Seine Netzwicklung I, ausgelegt für eine maximale Notnetzspannung von 380 V, enthält 8669 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,064 mm. Die Wicklungen II und III enthalten jeweils 522 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,185 mm.

Option mit zwei Leistungstransformatoren

Bei einer Nennnetzspannung von 220 V sollte die Spannung jeder Ausgangswicklung 12 V betragen. Anstelle eines selbstgebauten Transformators T1 können Sie auch zwei Transformatoren verwenden TPK-2-2×12V, nach der in Abb. beschriebenen Methode in Reihe geschaltet.

Gerätedruckdatei PrintStab-2.lay(Option mit zwei Transformatoren TPK-2-2×12V) mit dem Programm durchgeführt Sprint-Layout 4.0, mit dem Sie ein Design spiegelbildlich drucken können und sich sehr praktisch für die Herstellung von Leiterplatten mit einem Laserdrucker und einem Bügeleisen eignet. Es kann hier heruntergeladen werden.

Leistungstransformator

Transformator T2 6 kW, ebenfalls selbstgebaut, auf einen Ringmagnetkern mit einer Gesamtleistung von 3-4 kW gewickelt, wie in beschrieben. Seine Wicklung enthält 455 Windungen PEV-2-Draht.

Die Bögen 1,2,3 sind mit einem Draht mit einem Durchmesser von 3 mm umwickelt. Die Bögen 4,5,6,7 werden mit einem Bus mit einem Querschnitt von 18,0 mm2 (2 mm x 9 mm) umwickelt. Dieser Querschnitt ist notwendig, damit sich der Spartransformator im Dauerbetrieb nicht erwärmt.

Die Anzapfungen erfolgen aus der 203., 232., 266., 305., 348. und 398. Windung, gezählt von der untersten im Ausgangskreis. Am Abgriff der 266. Windung wird die Netzspannung zugeführt.

Wenn die Lastleistung 2,2 kW nicht überschreitet, kann der Spartransformator T2 mit PEV-2-Draht auf den Stator eines Elektromotors mit einer Leistung von 1,5 kW gewickelt werden. Die Abgriffe 1,2,3 sind mit einem Draht mit einem Durchmesser von 2 mm umwickelt. Die Bögen 4,5,6,7 sind mit einem Draht mit einem Durchmesser von 3 mm umwickelt

Die Anzahl der Wicklungswindungen sollte proportional um das 1,3-fache erhöht werden. Der Betriebsstrom des Sicherungslasttrennschalters QF1 sollte auf 20 A reduziert werden. Vor der Belastung empfiehlt sich die Installation eines zusätzlichen 10 A Sicherungsautomaten

Bei der Herstellung eines Spartransformators mit einem unbekannten Wert der magnetischen Permeabilität Vmax des Kerns ist es notwendig, eine praktische Untersuchung des Stators durchzuführen (siehe Abschnitt unten), um bei der Wahl des Windungsverhältnisses pro Volt keinen Fehler zu machen. .

Im allgemeinen Archiv gibt es ein Programm zur Berechnung der Anzapfungen von Spartransformatoren auf der Grundlage der Gesamtabmessungen des Stators mit einem bekannten Wert der magnetischen Permeabilität Vmax des Kerns.

Wenn die Lastleistung 3 kW nicht überschreitet, kann der Spartransformator T2 mit einem PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 2,8 mm (Abschnitt 6,1 mm2) auf den Stator eines 4-kW-Elektromotors gewickelt werden. Die Anzahl der Wicklungswindungen sollte proportional um das 1,2-fache erhöht werden. Der Betriebsstrom des Sicherungsschalters QF1 muss auf 16 A reduziert werden. Es können Triacs VS1-VS7 BTA140-800 verwendet werden, die auf einem Kühlkörper mit einer Fläche von mindestens 800 cm2 platziert werden.

Einstellungen

Die Anpassung erfolgt mit LATR- und zwei Voltmeter. Es ist notwendig, die Lastschaltschwellen einzustellen und sicherzustellen, dass die Ausgangsspannung des Stabilisators innerhalb akzeptabler Grenzen für die angetriebenen Geräte liegt.

Bezeichnen wir U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 - die Spannungswerte am Motor des Abstimmwiderstands R14, entsprechend der Netzwerkspannung 130, 150, 170, 190, 210, 230, 250, 270 V (Schalt- und Lasttrennschwellen).

Anstelle der Trimmwiderstände R15 und R23 werden vorübergehend Dauerwiderstände mit einem Widerstandswert von 10 kOhm eingebaut.

Als nächstes wird der Stabilisator ohne Spartransformator T2 über an das Netzwerk angeschlossen LATR. Am Ausgang LATR-a Erhöhen Sie die Spannung auf 250 V, stellen Sie dann mit dem Trimmerwiderstand R14 die Spannung U6 auf 3,5 V ein und messen Sie sie mit einem digitalen Voltmeter. Reduzieren Sie anschließend die Spannung LATR-a bis 130 V und messen Sie die Spannung U1. Nehmen wir zum Beispiel eine Spannung von 1,6 V an.

Berechnen Sie den Spannungsänderungsschritt:

∆U=(U6 – U1)/6=(3,5-1,6)/6=0,3166 V ,
Strom fließt durch den Teiler R15-R23
I=∆U/R16=0,3166/2=0,1583 mA

Berechnen Sie den Widerstandswert der Widerstände R15 und R23:

R15= U1/I=1,6/0,1583=10,107 kOhm,
R23= (Upit – U6 –∆U)/I=(6–3,5–0,3166)/0,1588=13,792 kOhm , wobei Upit die Stabilisierungsspannung der DA1-Mikroschaltung ist. Die Berechnung ist ungefähr, da sie den Einfluss der Widerstände R32-R39 nicht berücksichtigt, ihre Genauigkeit reicht jedoch für die praktische Einstellung des Stabilisators aus.

Das Programm zur Berechnung der R8-, R16- und Schaltgrenzspannungen kann im Anhang heruntergeladen werden.

Anschließend wird das Gerät vom Netz getrennt und mit einem digitalen Voltmeter die Widerstände der Widerstände R15 und R23 auf die berechneten Werte eingestellt und anstelle der oben genannten Festwiderstände auf der Platine montiert. Schalten Sie den Stabilisator wieder ein und beobachten Sie das Schalten der LEDs, indem Sie die Spannung schrittweise erhöhen LATR-und vom Minimum zum Maximum und zurück. Das gleichzeitige Aufleuchten von zwei oder mehr LEDs weist auf eine Fehlfunktion einer der Mikroschaltungen DA2, DA3, DD1-DD5 hin. Ein defekter Mikroschaltkreis muss ausgetauscht werden, daher ist es bequemer, dafür Panels zu installieren, als die Mikroschaltkreise selbst auf der Platine zu installieren.

Nachdem Sie sichergestellt haben, dass die Mikroschaltungen in gutem Zustand sind, schließen Sie den Spartransformator T2 und die Last an – eine Glühlampe mit einer Leistung von 100...200 W. Die Schaltschwellen und Spannungen U1-U7 werden erneut gemessen. Um die Richtigkeit der Berechnungen zu überprüfen, ändern Sie LATR-ten Eingang an T1 müssen Sie sicherstellen, dass die HL1-LED bei einer Spannung unter 130 V blinkt, die sequentielle Aktivierung der HL2 - HL8-LEDs beim Überschreiten der oben angegebenen Schaltschwellen und auch die HL9 blinkt bei einer Spannung über 270 V V.

Wenn die maximale Spannung LATR-a kleiner als 270 V ist, stellen Sie seinen Ausgang auf 250 V ein, berechnen Sie die Spannung U7 mit der Formel: U7 = U6 + ∆U = 3,82 V. Bewegen Sie den Schieber R14 nach oben und prüfen Sie, ob die Last bei Spannung U7 ausgeschaltet ist. Anschließend schieben Sie den R14-Schieberegler wieder nach unten und stellen U6 auf den vorherigen Wert von 3,5 V ein.

Es empfiehlt sich, die Installation des Stabilisators abzuschließen, indem man ihn mehrere Stunden lang an eine Spannung von 380 V anschließt.

Während des Betriebs mehrerer Exemplare von Stabilisatoren unterschiedlicher Leistung (ca. sechs Monate) kam es zu keinen Ausfällen oder Ausfällen in deren Betrieb. Es gab keine Fehlfunktionen der über sie versorgten Geräte aufgrund einer instabilen Netzspannung.

Literatur

1. Koryakov S. Netzwerkspannungsstabilisator mit Mikrocontroller-Steuerung. – Radio, 2002, Nr. 8, S. 26-29.
2. Kopanev V. Schutz eines Transformators vor erhöhter Netzspannung. - Radio, 1997, Nr. 2 S.46.
3. Andreev V. Herstellung von Transformatoren. - Radio, 2002, Nr. 7, S. 58
4. http://rexmill.ucoz.ru/forum/50-152-1

Berechnung des Spartransformators

Sie haben es geschafft, den Stator vom Motor zu entfernen, wissen aber nicht, aus welchem ​​Material er besteht. Generell kommt es bei der Berechnung von Kernen mit einer Leistung über 1 kW häufig zu Problemen mit den Ausgangsdaten. Sie können Probleme leicht vermeiden, wenn Sie Untersuchungen an Ihrem vorhandenen Kern durchführen. Es ist sehr einfach zu machen.

Wir bereiten den Kern zum Wickeln der Primärwicklung vor: Wir bearbeiten die scharfen Kanten, bringen Isolierpads an (in meinem Fall habe ich Papppads auf dem Ringkern gemacht). Jetzt wickeln wir 50 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,5-1 mm. Für Messungen benötigen wir ein Amperemeter mit einer Messgrenze von ca. 5 Ampere, ein Wechselspannungsvoltmeter und LATR.MS Excel

N/V= 50/((140-140*0,25) = 0,48 Umdrehungen pro Volt.

Die Anzahl der Windungen in den Abgriffen wird auf der Grundlage der durchschnittlichen Spannungen der einzelnen Eingangsbereiche des Controllers berechnet und beträgt:

Hahn Nr. 1 – 128,5 V x 0,48 V = 62 Vit
Hahn Nr. 2 – 147 V x 0,48 V = 71 Vit
Hahn Nr. 3 – 168 V x 0,48 V = 81 Vit
Hahn Nr. 4 – 192 V x 0,48 V = 92 Vit
Wasserhahn Nr. 5 – 220 V x 0,48 V = 106 Vit(Die Spannung an der Last wird auch von ihr entfernt)
Hahn Nr. 6 – 251,5 V x 0,48 V = 121 Vit
Hahn Nr. 7 – 287,5 V x 0,48 V = 138 Vit(Gesamtzahl der Spartransformatorwindungen)

Das ist das ganze Problem!

Modernisierung

Mochte dies.

Inhalt:

In Stromkreisen besteht ständig die Notwendigkeit, bestimmte Parameter zu stabilisieren. Zu diesem Zweck werden spezielle Steuerungs- und Überwachungssysteme eingesetzt. Die Genauigkeit der Stabilisierungsmaßnahmen hängt vom sogenannten Standard ab, mit dem ein bestimmter Parameter, beispielsweise die Spannung, verglichen wird. Das heißt, wenn der Parameterwert unter dem Standard liegt, schaltet die Sdie Steuerung ein und gibt einen Befehl zum Erhöhen. Bei Bedarf wird die gegenteilige Aktion ausgeführt – reduzieren.

Dieses Funktionsprinzip liegt der automatischen Steuerung aller bekannten Geräte und Systeme zugrunde. Spannungsstabilisatoren funktionieren trotz der Vielfalt der Schaltkreise und Elemente, die zu ihrer Herstellung verwendet werden, auf die gleiche Weise.

DIY 220V Spannungsstabilisatorschaltung

Bei idealem Betrieb elektrischer Netze sollte sich der Spannungswert um nicht mehr als 10 % des Nennwerts nach oben oder unten ändern. In der Praxis erreichen die Spannungsabfälle jedoch weitaus höhere Werte, was sich äußerst negativ auf elektrische Geräte auswirkt und sogar zum Ausfall führt.

Spezielle Stabilisierungsgeräte schützen vor solchen Problemen. Aufgrund der hohen Kosten ist der Einsatz im häuslichen Bereich jedoch in vielen Fällen wirtschaftlich unrentabel. Der beste Ausweg aus der Situation ist ein selbstgebauter 220-V-Spannungsstabilisator, dessen Schaltung recht einfach und kostengünstig ist.

Sie können ein Industriedesign als Grundlage nehmen, um herauszufinden, aus welchen Teilen es besteht. Jeder Stabilisator umfasst einen Transformator, Widerstände, Kondensatoren, Verbindungs- und Verbindungskabel. Am einfachsten ist ein Wechselspannungsstabilisator, dessen Schaltung nach dem Prinzip eines Rheostaten arbeitet und den Widerstand entsprechend der Stromstärke erhöht oder verringert. Moderne Modelle verfügen darüber hinaus über viele weitere Funktionen, die Haushaltsgeräte vor Überspannungen schützen.

Unter den selbstgebauten Designs gelten Triac-Geräte als die effektivsten, daher wird dieses Modell als Beispiel betrachtet. Ein Stromausgleich mit diesem Gerät ist bei einer Eingangsspannung im Bereich von 130-270 Volt möglich. Bevor Sie mit der Montage beginnen, müssen Sie einen bestimmten Satz an Elementen und Komponenten erwerben. Es besteht aus einem Netzteil, einem Gleichrichter, einem Controller, einem Komparator, Verstärkern, LEDs, einem Spartransformator, einer Lasteinschaltverzögerungseinheit, Optokopplerschaltern und einem Sicherungsschalter. Die wichtigsten Arbeitsgeräte sind eine Pinzette und ein Lötkolben.

Zur Montage eines 220-Volt-Stabilisators Zunächst benötigen Sie eine Leiterplatte mit den Maßen 11,5x9,0 cm, die im Vorfeld vorbereitet werden muss. Es wird empfohlen, als Material Glasfaserfolie zu verwenden. Das Layout der Teile wird auf einem Drucker ausgedruckt und mit einem Bügeleisen auf die Platine übertragen.

Transformatoren für die Schaltung können fertig konfektioniert oder selbst zusammengebaut werden. Fertige Transformatoren müssen der Marke TPK-2-2 12V entsprechen und in Reihe miteinander verbunden sein. Um Ihren ersten Transformator mit eigenen Händen zu bauen, benötigen Sie einen Magnetkern mit einem Querschnitt von 1,87 cm2 und 3 PEV-2-Kabel. Das erste Kabel wird in einer Wicklung verwendet. Sein Durchmesser beträgt 0,064 mm und die Windungszahl beträgt 8669. Die restlichen Drähte werden in anderen Wicklungen verwendet. Ihr Durchmesser beträgt bereits 0,185 mm und die Windungszahl beträgt 522.

Der zweite Transformator basiert auf einem toroidalen Magnetkern. Seine Wicklung besteht aus dem gleichen Draht wie im ersten Fall, die Anzahl der Windungen ist jedoch unterschiedlich und beträgt 455. Im zweiten Gerät werden sieben Anzapfungen vorgenommen. Die ersten drei bestehen aus Draht mit einem Durchmesser von 3 mm, der Rest aus Reifen mit einem Querschnitt von 18 mm2. Dadurch wird verhindert, dass sich der Transformator während des Betriebs erwärmt.

Es wird empfohlen, alle anderen Komponenten fertig im Fachhandel zu kaufen. Grundlage der Baugruppe ist der Schaltplan eines werkseitig hergestellten Spannungsstabilisators. Zunächst wird eine Mikroschaltung installiert, die als Steuerung für den Kühlkörper fungiert. Für seine Herstellung wird eine Aluminiumplatte mit einer Fläche von über 15 cm2 verwendet. Triacs sind auf derselben Platine installiert. Der zum Einbau vorgesehene Kühlkörper muss über eine Kühlfläche verfügen. Anschließend werden hier LEDs entsprechend der Schaltung oder auf der Seite der Leiterbahnen verbaut. Die so zusammengesetzte Struktur ist weder hinsichtlich Zuverlässigkeit noch Arbeitsqualität mit Werksmodellen zu vergleichen. Solche Stabilisatoren werden bei Haushaltsgeräten eingesetzt, die keine genauen Strom- und Spannungsparameter erfordern.

Transistor-Spannungsstabilisierungsschaltungen

Hochwertige Transformatoren, die im Stromkreis eingesetzt werden, bewältigen selbst große Störungen effektiv. Sie schützen zuverlässig Haushaltsgeräte und im Haus installierte Geräte. Ein maßgeschneidertes Filtersystem ermöglicht es Ihnen, eventuelle Spannungsspitzen zu bewältigen. Durch die Steuerung der Spannung treten Stromänderungen auf. Die Grenzfrequenz am Eingang nimmt zu, am Ausgang ab. Somit wird der Strom im Stromkreis in zwei Stufen umgewandelt.

Zunächst wird am Eingang ein Transistor mit Filter verwendet. Als nächstes kommt der Arbeitsbeginn. Um die Stromumwandlung abzuschließen, verwendet die Schaltung einen Verstärker, der meist zwischen Widerständen installiert ist. Dadurch wird das erforderliche Temperaturniveau im Gerät aufrechterhalten.

Die Gleichrichterschaltung funktioniert wie folgt. Die Gleichrichtung der Wechselspannung aus der Sekundärwicklung des Transformators erfolgt über eine Diodenbrücke (VD1-VD4). Die Spannungsglättung erfolgt durch den Kondensator C1 und gelangt anschließend in das Kompensationsstabilisierungssystem. Durch die Wirkung des Widerstands R1 wird der Stabilisierungsstrom an der Zenerdiode VD5 eingestellt. Widerstand R2 ist ein Lastwiderstand. Unter Beteiligung der Kondensatoren C2 und C3 wird die Versorgungsspannung gefiltert.

Der Wert der Ausgangsspannung des Stabilisators hängt von den Elementen VD5 und R1 ab, für deren Auswahl es eine spezielle Tabelle gibt. VT1 wird auf einem Kühler installiert, dessen Kühlfläche mindestens 50 cm2 betragen muss. Der inländische Transistor KT829A kann durch ein ausländisches Analogon BDX53 von Motorola ersetzt werden. Die restlichen Elemente sind gekennzeichnet: Kondensatoren – K50-35, Widerstände – MLT-0,5.

12V linearer Spannungsreglerkreis

Linearstabilisatoren verwenden KREN-Chips sowie LM7805, LM1117 und LM350. Es ist zu beachten, dass das KREN-Symbol keine Abkürzung ist. Dies ist eine Abkürzung für den vollständigen Namen des Stabilisatorchips mit der Bezeichnung KR142EN5A. Andere Mikroschaltungen dieser Art werden auf die gleiche Weise bezeichnet. Nach der Abkürzung sieht dieser Name anders aus – KREN142.

Am gebräuchlichsten sind Linearstabilisatoren oder Gleichspannungsregler. Ihr einziger Nachteil ist die Unfähigkeit, mit einer Spannung zu arbeiten, die unter der angegebenen Ausgangsspannung liegt.

Wenn Sie beispielsweise am Ausgang des LM7805 eine Spannung von 5 Volt benötigen, muss die Eingangsspannung mindestens 6,5 Volt betragen. Wenn weniger als 6,5 V am Eingang anliegen, kommt es zu einem sogenannten Spannungsabfall und der Ausgang hat nicht mehr die angegebenen 5 Volt. Zudem werden Linearstabilisatoren unter Belastung sehr heiß. Diese Eigenschaft liegt dem Funktionsprinzip zugrunde. Das heißt, eine höhere als stabilisierte Spannung wird in Wärme umgewandelt. Wenn beispielsweise eine Spannung von 12 V an den Eingang der LM7805-Mikroschaltung angelegt wird, werden 7 davon zur Erwärmung des Gehäuses verwendet und nur die erforderlichen 5 V gehen an den Verbraucher. Während des Transformationsprozesses kommt es zu einer so starken Erwärmung, dass dieser Mikrokreis ohne Kühlkörper einfach durchbrennt.

Einstellbare Spannungsstabilisierungsschaltung

Es kommt häufig vor, dass die vom Stabilisator gelieferte Spannung angepasst werden muss. Die Abbildung zeigt eine einfache Schaltung eines einstellbaren Spannungs- und Stromstabilisators, der es ermöglicht, die Spannung nicht nur zu stabilisieren, sondern auch zu regulieren. Auch wenn nur Grundkenntnisse in der Elektronik vorhanden sind, lässt es sich leicht zusammenbauen. Beispielsweise beträgt die Eingangsspannung 50 V und der Ausgang einen beliebigen Wert innerhalb von 27 Volt.

Der Hauptbestandteil des Stabilisators ist der Feldeffekttransistor IRLZ24/32/44 und andere ähnliche Modelle. Diese Transistoren sind mit drei Anschlüssen ausgestattet – Drain, Source und Gate. Die Struktur jedes von ihnen besteht aus einem dielektrischen Metall (Siliziumdioxid) – einem Halbleiter. Das Gehäuse enthält einen TL431-Stabilisatorchip, mit dessen Hilfe die elektrische Ausgangsspannung angepasst wird. Der Transistor selbst kann auf dem Kühlkörper verbleiben und über Leiter mit der Platine verbunden werden.

Diese Schaltung kann mit einer Eingangsspannung im Bereich von 6 bis 50 V betrieben werden. Die Ausgangsspannung reicht von 3 bis 27 V und kann über einen Trimmerwiderstand angepasst werden. Je nach Ausführung des Strahlers erreicht der Ausgangsstrom 10A. Die Kapazität der Glättungskondensatoren C1 und C2 beträgt 10–22 μF und C3 beträgt 4,7 μF. Die Schaltung kann auch ohne sie funktionieren, die Qualität der Stabilisierung wird jedoch beeinträchtigt. Die Elektrolytkondensatoren am Ein- und Ausgang sind für ca. 50 V ausgelegt. Die Verlustleistung eines solchen Stabilisators überschreitet nicht 50 W.

Triac-S220V

Triac-Stabilisatoren funktionieren ähnlich wie Relaisgeräte. Ein wesentlicher Unterschied ist das Vorhandensein einer Einheit, die die Transformatorwicklungen schaltet. Anstelle von Relais werden leistungsstarke Triacs verwendet, die von Controllern gesteuert werden.

Die Steuerung der Wicklungen mittels Triacs erfolgt berührungslos, sodass beim Schalten keine charakteristischen Klickgeräusche auftreten. Zum Wickeln des Spartransformators wird Kupferdraht verwendet. Triac-Stabilisatoren können bei Niederspannung von 90 Volt und Hochspannung bis 300 Volt betrieben werden. Die Spannungsregelung erfolgt mit einer Genauigkeit von bis zu 2 %, weshalb die Lampen überhaupt nicht blinken. Beim Schalten entsteht jedoch eine selbstinduzierte EMK, wie bei Relaisgeräten.

Triac-Schalter reagieren sehr empfindlich auf Überlastungen und müssen daher über eine Leistungsreserve verfügen. Dieser Stabilisatortyp unterliegt einem sehr komplexen Temperaturregime. Daher werden Triacs an Heizkörpern mit Zwangskühlung durch Lüfter installiert. Die DIY-220-V-Thyristor-Sfunktioniert genauso.

Es gibt Geräte mit erhöhter Genauigkeit, die nach einem zweistufigen System arbeiten. Die erste Stufe führt eine grobe Anpassung der Ausgangsspannung durch, während die zweite Stufe diesen Vorgang deutlich präziser durchführt. Somit erfolgt die Steuerung von zwei Stufen über einen Controller, was eigentlich das Vorhandensein von zwei Stabilisatoren in einem einzigen Gehäuse bedeutet. Beide Stufen haben Wicklungen, die in einem gemeinsamen Transformator gewickelt sind. Mit 12 Schaltern ermöglichen diese beiden Stufen die Einstellung der Ausgangsspannung in 36 Stufen, was eine hohe Genauigkeit gewährleistet.

Spannungsstabilisator mit Stromschutzschaltung

Diese Geräte versorgen hauptsächlich Niederspannungsgeräte mit Strom. Diese Strom- und Szeichnet sich durch ihr einfaches Design, die zugängliche Elementbasis und die Möglichkeit aus, nicht nur die Ausgangsspannung, sondern auch den Strom, bei dem der Schutz auslöst, stufenlos einzustellen.
Grundlage der Schaltung ist ein Parallelregler oder eine einstellbare Zenerdiode, ebenfalls mit hoher Leistung. Über einen sogenannten Messwiderstand wird der von der Last aufgenommene Strom überwacht.

Manchmal kommt es am Ausgang des Stabilisators zu einem Kurzschluss oder der Laststrom überschreitet den eingestellten Wert. In diesem Fall sinkt die Spannung am Widerstand R2 und der Transistor VT2 öffnet. Gleichzeitig wird auch der Transistor VT3 geöffnet, der die Referenzspannungsquelle überbrückt. Dadurch wird die Ausgangsspannung auf nahezu Null reduziert und der Steuertransistor vor Stromüberlastungen geschützt. Um die genaue Schwelle für den Stromschutz einzustellen, wird ein Trimmwiderstand R3 verwendet, der parallel zum Widerstand R2 geschaltet ist. Die rote Farbe von LED1 zeigt an, dass der Schutz ausgelöst hat, und die grüne LED2 zeigt die Ausgangsspannung an.

Nach korrekter Montage werden die Schaltkreise leistungsstarker Spannungsstabilisatoren sofort in Betrieb genommen; Sie müssen lediglich den erforderlichen Ausgangsspannungswert einstellen. Nach dem Laden des Geräts stellt der Rheostat den Strom ein, bei dem der Schutz auslöst. Soll der Schutz bei einem geringeren Strom arbeiten, muss hierfür der Wert des Widerstands R2 erhöht werden. Wenn R2 beispielsweise 0,1 Ohm beträgt, beträgt der minimale Schutzstrom etwa 8 A. Wenn Sie hingegen den Laststrom erhöhen müssen, sollten Sie zwei oder mehr Transistoren parallel schalten, deren Emitter über Ausgleichswiderstände verfügen.

Relaiss220

Mit Hilfe eines Relaisstabilisators wird ein zuverlässiger Schutz von Instrumenten und anderen elektronischen Geräten gewährleistet, deren Standardspannungsniveau 220 V beträgt. Dieser Spannungsstabilisator ist 220 V, dessen Schaltung jedem bekannt ist. Aufgrund der Einfachheit seines Designs erfreut es sich großer Beliebtheit.

Um dieses Gerät ordnungsgemäß bedienen zu können, ist es notwendig, seinen Aufbau und sein Funktionsprinzip zu studieren. Jeder Relaisstabilisator besteht aus einem automatischen Transformator und einer elektronischen Schaltung, die seinen Betrieb steuert. Darüber hinaus ist ein Relais in einem robusten Gehäuse untergebracht. Dieses Gerät gehört zur Kategorie der Spannungsbooster, das heißt, es fügt nur bei Unterspannung Strom hinzu.

Das Hinzufügen der erforderlichen Voltzahl erfolgt durch Zuschalten der Transformatorwicklung. Für den Betrieb werden üblicherweise 4 Wicklungen verwendet. Ist der Strom im Stromnetz zu hoch, reduziert der Transformator automatisch die Spannung auf den gewünschten Wert. Das Design kann durch weitere Elemente, beispielsweise ein Display, ergänzt werden.

Somit verfügt der Relaisspannungsstabilisator über ein sehr einfaches Funktionsprinzip. Der Strom wird von einer elektronischen Schaltung gemessen und nach Erhalt der Ergebnisse mit dem Ausgangsstrom verglichen. Die resultierende Spannungsdifferenz wird durch die Auswahl der erforderlichen Wicklung selbstständig geregelt. Als nächstes wird das Relais angeschlossen und die Spannung erreicht den erforderlichen Wert.

Spannungs- und Stromstabilisator auf LM2576

Haushaltsgeräte sind anfällig für Spannungsspitzen: Sie nutzen sich schneller ab und fallen aus. Und im Netz springt die Spannung oft, fällt ab oder bricht sogar ab: Dies ist auf die Entfernung von der Quelle und die Unvollkommenheit der Stromleitungen zurückzuführen.

Um Geräte mit Strom mit stabilen Eigenschaften zu versorgen, werden in Wohnungen Spannungsstabilisatoren eingesetzt. Unabhängig von den Parametern des Stroms, der an seinem Ausgang in das Gerät eingespeist wird, weist es nahezu unveränderte Parameter auf.

Ein Stromausgleichsgerät kann erworben werden, wobei aus einem breiten Sortiment (Leistungsunterschiede, Funktionsprinzip, Steuerung und Ausgangsspannungsparameter) ausgewählt werden kann. In unserem Artikel geht es jedoch darum, wie man mit eigenen Händen einen Spannungsstabilisator herstellt. Ist Eigenarbeit in diesem Fall gerechtfertigt?

Ein selbstgemachter Stabilisator hat drei Vorteile:

1. Billigkeit. Alle Teile werden separat gekauft, und das ist kostengünstig im Vergleich zu gleichen Teilen, die jedoch bereits in einem einzigen Gerät zusammengebaut sind – einem Stromausgleicher;
2. Möglichkeit der DIY-Reparatur. Wenn eines der Elemente des gekauften Stabilisators ausfällt, ist es unwahrscheinlich, dass Sie es ersetzen können, selbst wenn Sie sich mit Elektrotechnik auskennen. Sie finden einfach nichts, womit Sie ein verschlissenes Teil ersetzen können. Mit einem selbstgebauten Gerät ist alles einfacher: Sie haben zunächst alle Elemente im Laden gekauft. Es bleibt nur noch, noch einmal dorthin zu gehen und zu kaufen, was kaputt ist;
3. Einfache Reparatur. Wenn Sie selbst einen Spannungswandler zusammengebaut haben, wissen Sie es zu 100 %. Und wenn Sie das Gerät und seine Funktionsweise verstehen, können Sie die Ursache für den Ausfall des Stabilisators schnell erkennen. Sobald Sie es herausgefunden haben, können Sie Ihr selbstgebautes Gerät problemlos reparieren.

Der selbst hergestellte Stabilisator hat drei gravierende Nachteile:

1. Geringe Zuverlässigkeit. In spezialisierten Unternehmen sind Geräte zuverlässiger, da ihre Entwicklung auf den Messwerten hochpräziser Instrumente basiert, die im Alltag nicht zu finden sind;
2. Großer Ausgangsspannungsbereich. Wenn industrielle Stabilisatoren eine relativ konstante Spannung erzeugen können (z. B. 215–220 V), können selbst hergestellte Analoga eine 2–5-mal größere Reichweite haben, was für Geräte, die überempfindlich auf Stromänderungen reagieren, von entscheidender Bedeutung sein kann;
3. Komplexer Aufbau. Wenn Sie einen Stabilisator kaufen, wird die Einrichtungsphase umgangen; Sie müssen lediglich das Gerät anschließen und seinen Betrieb steuern. Wenn Sie der Ersteller des aktuellen Equalizers sind, sollten Sie ihn auch konfigurieren. Dies ist schwierig, selbst wenn Sie den einfachsten Spannungsstabilisator selbst hergestellt haben.

Hausgemachter Stromausgleich: Eigenschaften

Der Stabilisator zeichnet sich durch zwei Parameter aus:

• Zulässiger Bereich der Eingangsspannung (Uin);
• Zulässiger Bereich der Ausgangsspannung (Uout).

In diesem Artikel wird der Triac-Stromwandler behandelt, da er einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Dabei beträgt Uin 130–270 V und Uout 205–230 V. Wenn ein großer Eingangsspannungsbereich von Vorteil ist, ist er für den Ausgang von Nachteil.

Für Haushaltsgeräte bleibt dieser Bereich jedoch akzeptabel. Dies lässt sich leicht überprüfen, da die zulässigen Spannungsschwankungen Spitzen und Einbrüche von maximal 10 % sind. Und das sind 22,2 Volt nach oben oder unten. Dies bedeutet, dass eine Spannungsänderung von 197,8 auf 242,2 Volt zulässig ist. Im Vergleich zu diesem Bereich ist der Strom an unserem Triac-Stabilisator sogar noch gleichmäßiger.

Das Gerät ist für den Anschluss an eine Leitung mit einer Belastung von maximal 6 kW geeignet. Die Umschaltung erfolgt in 0,01 Sekunden.

Entwurf einer Stromstabilisierungsvorrichtung

Ein selbstgebauter 220-V-Spannungsstabilisator, dessen Diagramm oben dargestellt ist, umfasst die folgenden Elemente:

• Netzteil. Es verwendet die Speichergeräte C2 und C5, den Spannungstransformator T1 sowie einen Komparator (Vergleichsgerät) DA1 und eine LED VD1;
• Knoten, Verzögerung des Ladebeginns. Zum Zusammenbau benötigen Sie Widerstände von R1 bis R5, Transistoren von VT1 bis VT3 sowie den Speicher C1;
• Gleichrichter, Messung des Werts von Spannungsstößen und -einbrüchen. Sein Design umfasst eine VD2-LED mit einer gleichnamigen Zenerdiode, einen C2-Antrieb, einen Widerstand R14 und R13;
• Komparator. Es werden Widerstände von R15 bis R39 und der Vergleich der Geräte DA2 mit DA3 benötigt;
• Logik-Controller. Es sind DD-Chips von 1 bis 5 erforderlich;
• Verstärker. Sie benötigen Widerstände zur Strombegrenzung R40-R48 sowie Transistoren von VT4 bis VT12;
• LEDs, die Rolle eines Indikators spielen - HL von 1 bis 9;
• Optokoppler-Schalter(7) mit Triacs VS von 1 bis 7, Widerständen R von 6 bis 12 und Optokoppler-Triacs U von 1 bis 7;
• Automatischer Wechsel mit Sicherung QF1;
• Spartransformator T2.

Wie funktioniert dieses Gerät?

Nachdem der Antrieb des Knotens mit der anstehenden Last (C1) mit dem Netzwerk verbunden ist, wird er noch entladen. Der Transistor VT1 schaltet ein und 2 und 3 schließen. Durch letztere fließt anschließend Strom zu den LEDs und Optokoppler-Triacs. Aber solange der Transistor geschlossen ist, geben die Dioden kein Signal und die Triacs sind immer noch geschlossen: Es liegt keine Last an. Der Strom fließt jedoch bereits über den ersten Widerstand zum Speicher, der beginnt, Energie anzusammeln.

Der oben beschriebene Vorgang dauert 3 Sekunden, danach wird der Schmitt-Trigger basierend auf den Transistoren VT 1 und 2 ausgelöst, woraufhin Transistor 3 eingeschaltet wird. Nun kann die Last als offen betrachtet werden.

Die Ausgangsspannung der dritten Wicklung des Transformators am Netzteil wird durch die zweite Diode und den Kondensator ausgeglichen. Dann wird der Strom zu R13 geleitet und durch R14 geleitet. Im Moment ist die Spannung proportional zur Spannung im Netz. Dann wird der Strom nichtinvertierenden Komparatoren zugeführt. Die invertierenden Vergleichsgeräte erhalten sofort einen bereits ausgeglichenen Strom, der den Widerständen 15 bis 23 zugeführt wird. Anschließend wird ein Controller angeschlossen, der die Eingangssignale an den Vergleichsgeräten verarbeitet.

Stabilisierungsnuancen abhängig von der am Eingang angelegten Spannung

Wenn eine Spannung von bis zu 130 Volt angelegt wird, wird an den Komparatorklemmen ein niedriger logischer Spannungspegel (LU) angezeigt. Der vierte Transistor ist offen und LED 1 blinkt und zeigt an, dass ein starker Einbruch in der Leitung vorliegt. Sie müssen verstehen, dass der Stabilisator nicht in der Lage ist, die erforderliche Spannung zu erzeugen. Daher sind alle Triacs geschlossen und es liegt keine Last an.

Wenn die Spannung am Eingang 130-150 Volt beträgt, wird bei den Signalen 1 und A ein hoher LU beobachtet, bei anderen Signalen ist er jedoch immer noch niedrig. Der fünfte Transistor schaltet durch, die zweite Diode leuchtet. Optokoppler Triac U1.2 und Triac VS2 offen. Die Last verläuft an diesem entlang und erreicht von oben den Wicklungsanschluss des zweiten Spartransformators.

Bei einer Eingangsspannung von 150-170 Volt ist bei den Signalen 1, 2 und V ein hoher LU zu beobachten, bei den übrigen ist er noch niedrig. Dann schaltet sich der sechste Transistor ein und die dritte Diode schaltet ein, VS2 schaltet ein und der Strom wird dem zweiten (von oben gezählt) Wicklungsanschluss des zweiten Spartransformators zugeführt.

Die Funktionsweise des Stabilisators wird in den Spannungsbereichen 170–190 V, 190–210 V, 210–230 V, 230–250 V auf die gleiche Weise beschrieben.

Leiterplattenherstellung

Für einen Triac-Stromwandler benötigen Sie eine Leiterplatte, auf der alle Elemente platziert werden. Seine Größe: 11,5 x 9 cm. Für die Herstellung benötigen Sie Glasfaser, die auf einer Seite mit Folie bedeckt ist.

Die Tafel kann mit einem Laserdrucker bedruckt werden, anschließend wird ein Bügeleisen verwendet. Mit dem Sprint Loyout-Programm können Sie bequem selbst ein Board erstellen. Ein Diagramm der Platzierung der Elemente darauf ist unten dargestellt.

Wie werden die Transformatoren T1 und T2 hergestellt?

Der erste Transformator T1 mit einer Leistung von 3 kW wird unter Verwendung eines Magnetkerns mit einer Querschnittsfläche (CSA) von 187 Quadratmetern hergestellt. mm. Und drei Drähte PEV-2:

• Bei der Erstverpackung beträgt der PPS nur 0,003 Quadratmeter. mm. Anzahl der Windungen – 8669;
• Für die zweite und dritte Wicklung beträgt der PPS nur 0,027 Quadratzoll. mm. Die Anzahl der Windungen beträgt jeweils 522.

Wenn Sie den Draht nicht aufwickeln möchten, können Sie zwei TPK-2-2×12V-Transformatoren kaufen und diese wie in der Abbildung unten in Reihe schalten.

Um einen Spartransformator mit einer zweiten Leistung von 6 kW herzustellen, benötigen Sie einen Ringmagnetkern und einen PEV-2-Draht, aus dem eine Wicklung von 455 Windungen hergestellt wird. Und hier brauchen wir Biegungen (7 Stück):

• Umwickeln von 1-3 Drahtbögen mit PPS 7 qm. mm;
• Umwickeln von 4-7 Drahtbögen mit PPS 254 qm. mm.

Was kaufen?

Kaufen Sie in einem Elektro- und Funkfachgeschäft (Bezeichnung in Klammern im Diagramm):

• 7 Optokoppler-Triacs MOC3041 oder 3061 (U von 1 bis 7);
• 7 einfache Triacs BTA41-800B (VS von 1 bis 7);
• 2 LEDs DF005M oder KTs407A (VD 1 und 2);
• 3 Widerstände SP5-2, 5-3 möglich (R 13, 14, 25);
• Stromausgleichselement KR1158EN6A oder B (DA1);
• 2 Vergleichsgeräte LM339N oder K1401CA1 (DA 1 und 2);
• Schalter mit Sicherung;
• 4 Folien- oder Keramikkondensatoren (C 4, 6, 7, 8);
• 4 Oxidkondensatoren (C 1, 2, 3, 5);
• 7 Widerstände zur Begrenzung des Stroms, an ihren Anschlüssen sollte er 16 mA betragen (R von 41 bis 47);
• 30 Widerstände (beliebig) mit einer Toleranz von 5 %;
• 7 Widerstände C2-23 mit einer Toleranz von 1 % (R von 16 bis 22).

Montagemerkmale des Gerätes zum Spannungsausgleich

Die Mikroschaltung der Stromstabilisierungsvorrichtung ist auf einem Kühlkörper installiert, für den eine Aluminiumplatte geeignet ist. Seine Fläche sollte nicht weniger als 15 Quadratmeter betragen. cm.

Auch bei Triacs ist ein Kühlkörper mit Kühlfläche notwendig. Für alle 7 Elemente reicht ein Kühlkörper mit einer Fläche von mindestens 16 Quadratmetern. dm.

Damit der von uns hergestellte Wechselspannungswandler funktioniert, benötigen Sie einen Mikrocontroller. Die Mikroschaltung KR1554LP5 meistert ihre Aufgabe perfekt.

Sie wissen bereits, dass sich in der Schaltung 9 blinkende Dioden befinden. Alle sind so darauf angeordnet, dass sie in die Löcher an der Frontplatte des Geräts passen. Und wenn der Stabilisatorkörper ihre Position nicht zulässt, wie in der Abbildung, dann können Sie ihn so modifizieren, dass die LEDs auf der für Sie passenden Seite herauskommen.

Anstelle blinkender LEDs können auch nicht blinkende LEDs verwendet werden. In diesem Fall müssen Sie jedoch Dioden mit leuchtend rotem Glanz verwenden. Geeignet sind Elemente der folgenden Marken: AL307KM und L1543SRC-E.

Jetzt wissen Sie, wie man einen 220-Volt-Spannungsstabilisator herstellt. Und wenn Sie schon einmal etwas Ähnliches tun mussten, wird Ihnen diese Arbeit nicht schwer fallen. Dadurch können Sie beim Kauf eines Industriestabilisators mehrere Tausend Rubel sparen.

Als optimaler Betrieb elektrischer Netze gilt die Änderung der Stromfunktionen sowie der erforderlichen Spannung um 10 % gegenüber 220 V. Da sich die Überspannungen jedoch häufig ändern, besteht bei Elektrogeräten, die direkt an das Netz angeschlossen sind, ein Ausfallrisiko.

Um solche Probleme zu beseitigen, ist die Installation bestimmter Geräte erforderlich. Und da das Magazingerät relativ hohe Kosten verursacht, bauen viele Menschen den Stabilisator natürlich selbst zusammen.

Ist eine solche Entscheidung gerechtfertigt und was ist erforderlich, um sie in die Tat umzusetzen?

Das Funktionsprinzip des Stabilisators

Nachdem Sie sich entschieden haben, einen selbstgebauten Stabilisator wie auf dem Foto zu erstellen, müssen Sie sich das Innere des Gehäuses ansehen, das aus bestimmten Teilen besteht. Das Funktionsprinzip eines herkömmlichen Geräts basiert direkt auf der Funktionsweise eines Rheostaten, der den Widerstand erhöht oder verringert.

Darüber hinaus verfügen die vorgeschlagenen Modelle über vielfältige Funktionen und können Geräte auch vollständig vor unerwünschten Überspannungen im Netzwerk schützen.

Geräte werden nach den Methoden zur Stromregulierung klassifiziert. Da es sich bei der Größe um die gerichtete Bewegung von Partikeln handelt, kann diese durch ein mechanisches oder gepulstes Verfahren entsprechend beeinflusst werden.

Der erste funktioniert nach dem Ohmschen Gesetz. Geräte, deren Funktionsweise darauf basiert, werden als linear bezeichnet. Sie umfassen mehrere Bögen, die durch einen Rheostat verbunden sind.

Die Spannung, die einem Teil zugeführt wird, durchläuft einen Rheostat und gelangt auf ähnliche Weise zu einem anderen Teil, von dem aus sie an den Verbraucher übertragen wird.

Dieser Gerätetyp ermöglicht eine möglichst genaue Einstellung der benötigten Stromparameter und lässt sich problemlos mit speziellen Komponenten aufrüsten.

Der Einsatz solcher Stabilisatoren in Netzen mit großen Stromunterschieden ist jedoch nicht akzeptabel, da sie die Geräte bei Überlastung nicht vollständig vor Kurzschlüssen schützen.

Pulsoptionen arbeiten mit der Amplitudenstrommodulationsmethode. Der Stromkreis verwendet einen Schalter, der ihn nach der erforderlichen Zeitspanne unterbricht. Dieser Ansatz ermöglicht es, den erforderlichen Strom möglichst gleichmäßig im Kondensator zu akkumulieren und nach Abschluss des Ladevorgangs an die Geräte weiterzuleiten.

Beginnen wir mit der Montage

Da das effektivste Gerät ein Triac-Gerät ist, sprechen wir darüber, wie Sie einen ähnlichen Stabilisator mit Ihren eigenen Händen herstellen können.

Es ist wichtig zu betonen, dass dieser Modelltyp in der Lage ist, den zugeführten Strom unter der Bedingung auszugleichen, dass die Spannung im Bereich von 130–270 V liegt. Darüber hinaus sind Komponenten erforderlich. Benötigte Werkzeuge sind eine Pinzette und ein Lötkolben.

Produktionsstufen

Gemäß der detaillierten Anleitung zur Montage des Stabilisators sollten Sie zunächst eine Leiterplatte in der erforderlichen Größe vorbereiten. Es besteht aus speziellem folienbeschichtetem Fiberglas. Die Mikroschaltung zur Anordnung der Elemente kann in gedruckter Form vorliegen oder mit einem Bügeleisen auf die Platine übertragen werden.

Dann sieht das Schema zur Erstellung eines einfachen Stabilisators die direkte Montage des Geräts vor. Für dieses Element benötigen Sie einen Magnetkreis und mehrere Kabel. Für die Wicklung wird ein Draht mit einem Durchmesser von 0,064 mm verwendet. Die Anzahl der erforderlichen Umdrehungen erreicht 8669.

Aus den restlichen zwei Drähten entstehen die restlichen Wicklungen, die im Vergleich zur ersten Variante einen Durchmesser von 0,185 mm haben. Die Anzahl der für diese Wicklungen angeordneten Windungen beträgt mindestens 522.

Wenn eine Vereinfachung der Aufgabe erforderlich ist, verwenden Sie vorzugsweise in Reihe geschaltete Transformatoren der Marke TPK-2-2 12V.

Wenn diese Teile unabhängig voneinander hergestellt werden, beginnen sie nach Abschluss der Erstellung eines Teils mit der Produktion eines anderen Teils. Für diese Zwecke ist ein trioidaler Magnetkreis erforderlich. Als Wicklung eignet sich auch PEV-2 mit einer Windungszahl von 455.

Darüber hinaus sollten durch die schrittweise manuelle Herstellung des Stabilisators im zweiten Gerät 7 Biegungen vorgenommen werden. In diesem Fall wird für mehrere drei ein Draht mit einem Durchmesser von 3 mm verwendet, für andere werden Busse mit einem Querschnitt von 18 mm2 verwendet. Dadurch kann eine unerwünschte Erwärmung des Geräts während des Arbeitsprozesses vermieden werden.

Die restlichen Artikel sollten im Fachhandel erworben werden. Sobald alles Notwendige eingekauft ist, sollten Sie das Gerät zusammenbauen.

Die Arbeiten sollten mit der Installation des erforderlichen Mikroschaltkreises beginnen, der als Regler auf dem zu installierenden Kühlkörper aus Platin fungiert. Darüber hinaus sind darauf Triacs verbaut. Anschließend werden blinkende LEDs auf der Platine montiert.

Wenn die Erstellung von Triac-Geräten für Sie eine schwierige Aufgabe ist, empfiehlt es sich, eine lineare Version zu wählen, die sich durch ähnliche Eigenschaften auszeichnet.

Fotos von Stabilisatoren zum Selbermachen