Gli sviluppatori di dispositivi elettrici ed elettronici, nel processo di creazione, partono dal fatto che il futuro dispositivo funzionerà in condizioni di tensione di alimentazione stabile. Ciò è necessario affinché il circuito elettrico del dispositivo elettronico, in primo luogo, fornisca parametri di uscita stabili in conformità con lo scopo previsto e, in secondo luogo, la stabilità della tensione di alimentazione protegga il dispositivo da sovratensioni irte di consumo di corrente troppo elevato e esaurimento degli elementi elettrici dell'apparecchio. Per risolvere il problema di garantire una tensione di alimentazione costante, viene utilizzata una versione di uno stabilizzatore di tensione. In base alla natura della corrente consumata dal dispositivo, si distinguono gli stabilizzatori di tensione alternata e continua.

Stabilizzatori di tensione CA

Gli stabilizzatori di tensione CA vengono utilizzati se le deviazioni di tensione nella rete elettrica dal valore nominale superano il 10%. Questo standard è stato scelto in base al fatto che i consumatori AC con tali deviazioni mantengono la loro funzionalità per tutta la loro vita utile. Nella moderna tecnologia elettronica, di norma, per risolvere il problema di un'alimentazione stabile, viene utilizzato un alimentatore a commutazione, in cui non è necessario uno stabilizzatore di tensione alternata. Ma nei frigoriferi, nei forni a microonde, nei condizionatori, nelle pompe, ecc. è necessaria la stabilizzazione esterna della tensione di alimentazione CA. In questi casi, viene spesso utilizzato uno dei tre tipi di stabilizzatore: elettromeccanico, il cui collegamento principale è un autotrasformatore regolabile con azionamento elettrico controllato, trasformatore a relè, basato su un potente trasformatore con diverse prese nell'avvolgimento primario e un interruttore costituito da relè elettromagnetici, triac, tiristori o potenti transistor a chiave, oltre a quelli puramente elettronici. Gli stabilizzatori ferrorisonanti, diffusi nel secolo scorso, sono ormai praticamente inutilizzati per la presenza di numerosi inconvenienti.

Per collegare i consumatori a una rete CA a 50 Hz, viene utilizzato uno stabilizzatore di tensione da 220 V. Il circuito elettrico di uno stabilizzatore di tensione di questo tipo è mostrato nella figura seguente.

Il trasformatore A1 aumenta la tensione nella rete a un livello sufficiente a stabilizzare la tensione di uscita a una bassa tensione di ingresso. L'elemento di regolazione RE modifica la tensione di uscita. In uscita, l'elemento di controllo UE misura il valore della tensione ai capi del carico ed emette un segnale di controllo per regolarlo, se necessario.

Stabilizzatori elettromeccanici

Questo stabilizzatore si basa sull'uso di un autotrasformatore regolabile domestico o LATR da laboratorio. L'uso di un autotrasformatore garantisce una maggiore efficienza dell'impianto. La maniglia di regolazione dell'autotrasformatore viene rimossa e al suo posto viene installato coassialmente sul corpo un piccolo motore con riduttore, fornendo una forza di rotazione sufficiente per ruotare il cursore nell'autotrasformatore. La velocità di rotazione necessaria e sufficiente è di circa 1 giro in 10 - 20 secondi. Questi requisiti sono soddisfatti dal motore di tipo RD-09, precedentemente utilizzato nei registratori. Il motore è controllato da un circuito elettronico. Quando la tensione di rete varia entro +- 10 volt, viene inviato un comando al motore che fa ruotare il cursore fino a quando la tensione di uscita raggiunge 220 V.

Di seguito sono riportati esempi di circuiti stabilizzatori elettromeccanici:

Circuito elettrico di uno stabilizzatore di tensione che utilizza chip logici e controllo relè di un azionamento elettrico

Stabilizzatore elettromeccanico basato su un amplificatore operazionale.

Il vantaggio di tali stabilizzatori è la facilità di implementazione e l'elevata precisione della stabilizzazione della tensione di uscita. Gli svantaggi includono la bassa affidabilità dovuta alla presenza di elementi meccanici in movimento, una potenza di carico ammissibile relativamente bassa (entro 250 ... 500 W) e la bassa prevalenza di autotrasformatori e motori elettrici necessari ai nostri tempi.

Stabilizzatori del trasformatore di relè

Lo stabilizzatore relè-trasformatore è più popolare grazie alla semplicità del design, all'uso di elementi comuni e alla possibilità di ottenere una potenza di uscita significativa (fino a diversi kilowatt), superando significativamente la potenza del trasformatore di potenza utilizzato. La scelta della sua potenza è influenzata dalla tensione minima in una particolare rete CA. Se, ad esempio, non è inferiore a 180 V, il trasformatore dovrà fornire un aumento di tensione di 40 V, che è 5,5 volte inferiore alla tensione nominale nella rete. La potenza di uscita dello stabilizzatore sarà un numero di volte maggiore della potenza del trasformatore di potenza (se non si tiene conto dell'efficienza del trasformatore e della corrente massima consentita attraverso gli elementi di commutazione). Il numero di passaggi di variazione della tensione viene solitamente impostato entro 3...6 passaggi, il che nella maggior parte dei casi garantisce una precisione accettabile della stabilizzazione della tensione di uscita. Quando si calcola il numero di spire degli avvolgimenti in un trasformatore per ciascuno stadio, si ritiene che la tensione nella rete sia uguale al livello operativo dell'elemento di commutazione. Di norma, i relè elettromagnetici vengono utilizzati come elementi di commutazione: il circuito risulta essere piuttosto elementare e non causa difficoltà se ripetuto. Lo svantaggio di un tale stabilizzatore è la formazione di un arco sui contatti del relè durante il processo di commutazione, che distrugge i contatti del relè. Nelle versioni più complesse dei circuiti, il relè viene commutato nei momenti in cui la semionda di tensione passa attraverso il valore zero, il che impedisce il verificarsi di una scintilla, anche se vengono utilizzati relè ad alta velocità o la commutazione avviene al declino della semionda precedente. L'uso di tiristori, triac o altri elementi senza contatto come elementi di commutazione aumenta notevolmente l'affidabilità del circuito, ma diventa più complicato a causa della necessità di fornire un isolamento galvanico tra i circuiti degli elettrodi di controllo e il modulo di controllo. A questo scopo vengono utilizzati elementi fotoaccoppiatori o trasformatori di impulsi isolanti. Di seguito è riportato un diagramma schematico di uno stabilizzatore del trasformatore relè:

Schema di uno stabilizzatore relè-trasformatore digitale basato su relè elettromagnetici

Stabilizzatori elettronici

Gli stabilizzatori elettronici, di norma, hanno una bassa potenza (fino a 100 W) e un'elevata stabilità della tensione di uscita, necessaria per il funzionamento di molti dispositivi elettronici. Di solito sono costruiti sotto forma di un amplificatore a bassa frequenza semplificato, che ha un margine abbastanza ampio per modificare il livello della tensione di alimentazione e della potenza. Un segnale sinusoidale con una frequenza di 50 Hz proveniente da un generatore ausiliario viene fornito al suo ingresso dal regolatore elettronico di tensione. È possibile utilizzare l'avvolgimento step-down di un trasformatore di potenza. L'uscita dell'amplificatore è collegata a un trasformatore elevatore fino a 220 V. Il circuito ha un feedback inerziale negativo sul valore della tensione di uscita, che garantisce la stabilità della tensione di uscita con una forma non distorta. Per raggiungere livelli di potenza di diverse centinaia di watt vengono utilizzati altri metodi. In genere, viene utilizzato un potente convertitore DC-AC basato sull'uso di un nuovo tipo di semiconduttore: il cosiddetto transistor IGBT.

Questi elementi di commutazione in modalità di commutazione possono far passare una corrente di diverse centinaia di ampere con una tensione massima consentita superiore a 1000 V. Per controllare tali transistor vengono utilizzati tipi speciali di microcontrollori con controllo vettoriale. Al gate di un transistor vengono applicati impulsi di larghezza variabile con una frequenza di diversi kilohertz, che cambia in base al programma inserito nel microcontrollore. In uscita, tale convertitore viene caricato sul trasformatore corrispondente. La corrente nel circuito del trasformatore varia secondo una sinusoide. Allo stesso tempo, la tensione mantiene la forma degli impulsi rettangolari originali con larghezze diverse. Questo circuito viene utilizzato in potenti alimentatori garantiti utilizzati per il funzionamento ininterrotto dei computer. Il circuito elettrico di uno stabilizzatore di tensione di questo tipo è molto complesso e praticamente inaccessibile per la riproduzione indipendente.

Stabilizzatori elettronici di tensione semplificati

Tali dispositivi vengono utilizzati quando la tensione della rete domestica (soprattutto nelle zone rurali) è spesso ridotta, non fornendo quasi mai i 220 V nominali.

In una situazione del genere, il frigorifero funziona a intermittenza ed è a rischio di guasto, l'illuminazione risulta essere fioca e l'acqua nel bollitore elettrico non può bollire a lungo. La potenza di un vecchio stabilizzatore di tensione dell'era sovietica progettato per alimentare un televisore è, di regola, insufficiente per tutti gli altri consumatori elettrici domestici e la tensione nella rete spesso scende al di sotto del livello accettabile per tale stabilizzatore.

Esiste un metodo semplice per aumentare la tensione nella rete utilizzando un trasformatore con una potenza significativamente inferiore alla potenza del carico applicato. L'avvolgimento primario del trasformatore è collegato direttamente alla rete e il carico è collegato in serie all'avvolgimento secondario (riduttore) del trasformatore. Con una corretta fasatura la tensione al carico sarà pari alla somma della tensione prelevata dal trasformatore e della tensione di rete.

Il circuito elettrico di uno stabilizzatore di tensione che funziona secondo questo semplice principio è mostrato nella figura seguente. Quando il transistor VT2 (effetto di campo) situato nella diagonale del ponte di diodi VD2 è chiuso, l'avvolgimento I (che è il primario) del trasformatore T1 non è collegato alla rete. La tensione sul carico acceso è quasi uguale alla tensione di rete meno una piccola tensione sull'avvolgimento II (secondario) del trasformatore T1. Quando il transistor ad effetto di campo si apre, l'avvolgimento primario del trasformatore verrà cortocircuitato e la somma della tensione di rete e della tensione dell'avvolgimento secondario verrà applicata al carico.

Circuito elettronico stabilizzatore di tensione

La tensione dal carico, attraverso il trasformatore T2 e il ponte a diodi VD1, viene fornita al transistor VT1. Il regolatore del potenziometro di trimming R1 deve essere impostato su una posizione che garantisca l'apertura del transistor VT1 e la chiusura di VT2 quando la tensione di carico supera quella nominale (220 V). Se la tensione è inferiore a 220 volt, il transistor VT1 si chiuderà e VT2 si aprirà. Il feedback negativo così ottenuto mantiene la tensione ai capi del carico approssimativamente uguale al valore nominale.

La tensione raddrizzata proveniente dal ponte VD1 viene utilizzata anche per alimentare il circuito del collettore VT1 (tramite il circuito stabilizzatore integrato DA1). La catena C5R6 smorza i picchi di tensione drain-source indesiderati sul transistor VT2. Il condensatore C1 riduce le interferenze che entrano nella rete durante il funzionamento dello stabilizzatore. I valori dei resistori R3 e R5 sono selezionati per ottenere la stabilizzazione di tensione migliore e più stabile. L'interruttore SA1 fornisce l'accensione e lo spegnimento dello stabilizzatore e del carico. L'interruttore di chiusura SA2 spegne il sistema automatico che stabilizza la tensione al carico. In questo caso, risulta essere il massimo possibile alla tensione di rete attuale.

Dopo aver collegato lo stabilizzatore assemblato alla rete, il resistore di regolazione R1 imposta la tensione di carico a 220 V. È necessario tenere presente che lo stabilizzatore sopra descritto non può eliminare le variazioni della tensione di rete che superano 220 V o che sono inferiori al minimo utilizzato nel calcolo degli avvolgimenti del trasformatore.

Nota: in alcune modalità di funzionamento dello stabilizzatore, la potenza dissipata dal transistor VT2 risulta essere molto significativa. È questo, e non la potenza del trasformatore, che può limitare la potenza di carico consentita. Pertanto, è necessario prestare attenzione per garantire una buona dissipazione del calore da questo transistor.

Uno stabilizzatore installato in una stanza umida deve essere collocato in una custodia metallica collegata a terra.

Vedi anche i diagrammi.

La tensione di rete, soprattutto nelle zone rurali, spesso supera i limiti consentiti per le apparecchiature alimentate, il che ne provoca il guasto.

È possibile evitare conseguenze così spiacevoli con l'aiuto di uno stabilizzatore, che mantiene la tensione di uscita entro i limiti richiesti per il carico e, se ciò non è possibile, lo spegne.

Il dispositivo proposto è un progetto molto promettente in cui il carico viene collegato automaticamente alla presa corrispondente dell'avvolgimento dell'autotrasformatore in base al valore corrente della tensione di rete.

Godin A.V. Stabilizzatore di tensione CA

Rivista "RADIO". 2005. N. 08 (pagg. 33-36)
Rivista "RADIO". 2005. N. 12 (pag. 45)
Rivista "RADIO". 2006. N. 04 (pag. 33)

A causa dell'instabilità della tensione di rete nella regione di Mosca, un frigorifero si è guastato. Il controllo della tensione durante il giorno ha rivelato i suoi cambiamenti da 150 a 250 V. Di conseguenza, ho affrontato la questione dell'acquisto di uno stabilizzatore. Quando ho guardato i prezzi dei prodotti finiti sono rimasto scioccato. Ho iniziato a cercare diagrammi nella letteratura e in Internet.

Uno stabilizzatore controllato da microcontrollore con parametri quasi adatti è descritto in. Ma la sua potenza di uscita non è abbastanza elevata; la commutazione del carico dipende non solo dall'ampiezza, ma anche dalla frequenza della tensione di rete. Pertanto, si è deciso di creare il nostro design dello stabilizzatore che non presenta questi svantaggi.

Lo stabilizzatore proposto non utilizza un microcontrollore, il che lo rende accessibile a una gamma più ampia di radioamatori. L'insensibilità alla frequenza della tensione di rete ne consente l'utilizzo in condizioni di campo quando la fonte di elettricità è un generatore diesel autonomo.

Principali caratteristiche tecniche

Tensione di ingresso, V: 130…270
Tensione di uscita, V: 205…230
Potenza di carico massima, kW: 6
Tempo di commutazione (disconnessione) del carico, ms: 10

Il dispositivo contiene i seguenti componenti: Alimentazione sugli elementi T1, VD1, DA1, C2, C5. Unità di ritardo all'accensione del carico C1, VT1-VT3, R1-R5. Raddrizzatore per misurare l'ampiezza della tensione della rete VD2, C2 con un partitore R13, R14 e un diodo zener VD3. Comparatore di tensione DA2, DA3, R15-R39. Controller logico basato su chip DD1-DD5. Amplificatori basati su transistor VT4-VT12 con resistori limitatori di corrente R40-R48. Indicatori LED HL1-HL9, sette interruttori optoaccoppiatori contenenti optosimistori U1-U7, resistori R6-R12, triac VS1-VS7. La tensione di rete è collegata alla corrispondente presa dell'avvolgimento dell'autotrasformatore T2 tramite l'interruttore automatico con fusibile QF1. Il carico è collegato all'autotrasformatore T2 tramite un triac aperto (uno dei VS1-VS7).

Lo stabilizzatore funziona come segue. Dopo aver acceso l'alimentazione, il condensatore C1 è scarico, il transistor VT1 è chiuso e VT2 è aperto. Il transistor VT3 è chiuso e poiché la corrente attraverso i LED, compresi quelli inclusi nei fotoaccoppiatori triac U1-U7, può fluire solo attraverso questo transistor, non un singolo LED è acceso, tutti i triac sono chiusi, il carico è spento. La tensione sul condensatore C1 aumenta quando viene caricata dall'alimentatore attraverso il resistore R1. Al termine dell'intervallo di ritardo di tre secondi necessario per completare i processi transitori, viene attivato il trigger Schmidt sui transistor VT1 e VT2, il transistor VT3 si apre e consente l'accensione del carico.

La tensione dall'avvolgimento III del trasformatore T1 viene raddrizzata dagli elementi VD2C2 e fornita al divisore R13, R14. La tensione sul motore del resistore di sintonia R14, proporzionale alla tensione di rete, viene fornita agli ingressi non invertenti di otto comparatori (chip DA2, DA3). Gli ingressi invertenti di questi comparatori ricevono tensioni di riferimento costanti dal divisore resistivo R15-R23. I segnali provenienti dalle uscite dei comparatori vengono elaborati dal controller utilizzando elementi logici “OR esclusivo” (chip DD1-DD5). Sulla linea di comunicazione di gruppo Fig. Le uscite dei comparatori DA2.1-DA2.4 e DA3.1-DA2.3 sono designate dai numeri 1-7 e le uscite del controller sono designate dalle lettere A-H. L'uscita del comparatore DA3.4 non è inclusa nella linea di comunicazione di gruppo.

Se la tensione di rete è inferiore a 130 V, le uscite di tutti i comparatori e le uscite del controller hanno un livello logico basso. Il transistor VT4 è aperto, il LED HL1 lampeggiante è acceso, indicando una tensione di rete eccessivamente bassa, alla quale lo stabilizzatore non può fornire alimentazione al carico. Tutti gli altri LED sono spenti, i triac sono chiusi, il carico è scollegato.

Se la tensione di rete è inferiore a 150 V, ma superiore a 130 V, il livello logico dei segnali 1 e A è alto, il resto è basso. Il transistor VT5 è aperto, i LED HL2 e U1.1 sono accesi, l'optosimistore U1.2 è aperto, il carico è collegato al terminale superiore dell'avvolgimento dell'autotrasformatore T2 tramite il triac aperto VS1.

Se la tensione di rete è inferiore a 170 V, ma superiore a 150 V, il livello logico dei segnali 1, 2 e B è alto, il resto è basso. Il transistor VT6 è aperto, i LED HL3 e U2.1 sono accesi, l'optosimistore U1.2 è aperto, il carico è collegato al secondo dal terminale superiore dell'avvolgimento dell'autotrasformatore T2 attraverso il triac aperto VS2.

I restanti livelli di tensione di rete corrispondenti alla commutazione del carico su un'altra presa dell'avvolgimento dell'autotrasformatore T2: 190, 210, 230 e 250 V.

Per evitare commutazioni ripetute del carico, nel caso in cui la tensione di rete fluttua ad un livello di soglia, viene introdotta un'isteresi di 2-3 V (ritardo di commutazione del comparatore) utilizzando il feedback positivo attraverso R32-R39. Maggiore è la resistenza di questi resistori, minore è l'isteresi.

Se la tensione di rete è superiore a 270 V, le uscite di tutti i comparatori e l'uscita H del controller sono a livello logico alto. Le restanti uscite del controller sono basse. Il transistor VT12 è aperto, il LED lampeggiante HL9 è acceso, indicando una tensione di rete eccessivamente elevata, alla quale lo stabilizzatore non può fornire alimentazione al carico. Tutti gli altri LED sono spenti, i triac sono chiusi, il carico è scollegato.

Lo stabilizzatore può sopportare per un tempo illimitato un aumento di emergenza della tensione di rete fino a 380 V. Le scritte indicate dai LED sono simili a quelle descritte in.

Opzione con un trasformatore di alimentazione

Costruzione e dettagli

Lo stabilizzatore è assemblato su un circuito stampato da 90x115 mm realizzato in fibra di vetro a lamina monofaccia.

I LED HL1-HL9 sono montati in modo tale che quando si installa il circuito stampato nella custodia, si inseriscano nei fori corrispondenti sul pannello frontale del dispositivo.

A seconda della versione della custodia è possibile montare i LED sul lato dei conduttori stampati. I valori dei resistori limitatori di corrente R41-R47 sono selezionati in modo tale che la corrente che scorre attraverso i LED dei fotoaccoppiatori triac U1.1-U7.1 sia compresa tra 15-16 mA. Non è necessario utilizzare i LED lampeggianti HL1 e HL9, ma la loro luminosità deve essere ben visibile, quindi possono essere sostituiti con LED rossi fissi di maggiore luminosità, come AL307KM O L1543SRC-E.

Ponte a diodi estranei DF005M(VD1,VD2) può essere sostituito con domestico KTS407A o qualsiasi con una tensione di almeno 50 V e una corrente di almeno 0,4 A. Il diodo Zener VD3 può essere qualsiasi diodo a bassa potenza, con una tensione di stabilizzazione di 4,3...4,7 V.

Regolatore di tensione KR1158EN6A(DA1) può essere sostituito da KR1158EN6B. Chip comparatore quadruplo LM339N(DA2,DA3), può essere sostituito con un analogo domestico K1401SA1. Microcircuito KR1554LP5(DD1-DD5), sostituibile con uno simile della serie KR1561 E KR561 o straniero 74AC86PC.

Optoaccoppiatori Triac MOC3041(U1-U7) possono essere sostituiti MOC3061.

Resistenze trimmer R14, R15 e R23 multigiro a filo avvolto SP5-2 O SP5-3. Resistori fissi R16-R22 C2-23 con una tolleranza di almeno l'1%, il resto può essere qualsiasi con una tolleranza del 5%, avente una dissipazione di potenza non inferiore a quella indicata nello schema. I condensatori all'ossido C1-C3, C5 possono essere qualsiasi, con la capacità indicata nello schema e una tensione non inferiore a quella specificata per essi. I restanti condensatori C4, C6-C8 sono qualsiasi film o ceramica.

Accoppiatori ottici triac importati MOC3041(U1-U7) sono stati scelti perché contengono controller di passaggio per lo zero di tensione integrati. Ciò è necessario per sincronizzare lo spegnimento di un potente triac e l'accensione di un altro, in modo da evitare cortocircuiti degli avvolgimenti dell'autotrasformatore.

Anche i potenti triac VS1-VS7 sono stranieri BTA41-800B, poiché quelli domestici della stessa potenza richiedono troppa corrente di controllo, che supera la corrente massima consentita degli optosimizzatori 120 mA. Tutti i triac VS1-VS7 sono installati su un dissipatore di calore con una superficie di raffreddamento di almeno 1600 cm2.

Chip stabilizzatore KR1158EN6A(DA1) deve essere installato su un dissipatore costituito da un pezzo di piastra di alluminio o profilo ad U con una superficie di almeno 15 cm2.

Il trasformatore T1 è di tipo artigianale, progettato per una potenza complessiva di 3 W, avente una sezione del circuito magnetico di 1,87 cm2. Il suo avvolgimento di rete I, progettato per una tensione di rete di emergenza massima di 380 V, contiene 8669 spire di filo PEV-2 con un diametro di 0,064 mm. Gli avvolgimenti II e III contengono ciascuno 522 spire di filo PEV-2 con un diametro di 0,185 mm.

Opzione con due trasformatori di potenza

Con una tensione di rete nominale di 220 V, la tensione di ciascun avvolgimento di uscita dovrebbe essere di 12 V. Invece di un trasformatore T1 fatto in casa, puoi utilizzare due trasformatori TPK-2-2×12V, collegati in serie secondo il metodo descritto in come mostrato in Fig.

File di stampa del dispositivo PrintStab-2.lay(opzione con due trasformatori TPK-2-2×12V) eseguito utilizzando il programma Layout di sprint 4.0, che consente di stampare un disegno in un'immagine speculare ed è molto comodo per realizzare circuiti stampati utilizzando una stampante laser e un ferro da stiro. Può essere scaricato qui.

Trasformatore di potenza

Trasformatore T2 da 6 kW, anch'esso artigianale, avvolto su un nucleo magnetico toroidale con potenza complessiva di 3-4 kW, secondo le modalità descritte all'art. Il suo avvolgimento contiene 455 spire di filo PEV-2.

Le pieghe 1,2,3 sono avvolte con un filo con un diametro di 3 mm. Le curve 4,5,6,7 sono avvolte con un bus con una sezione trasversale di 18,0 mm2 (2 mm per 9 mm). Questa sezione trasversale è necessaria affinché l'autotrasformatore non si surriscaldi durante il funzionamento a lungo termine.

Le prese sono realizzate dai giri 203, 232, 266, 305, 348 e 398, contando da quello inferiore nel circuito di uscita. La tensione di rete viene fornita al rubinetto del 266esimo giro.

Se la potenza del carico non supera i 2,2 kW, l'autotrasformatore T2 può essere avvolto sullo statore di un motore elettrico con una potenza di 1,5 kW con filo PEV-2. I rubinetti 1,2,3 sono avvolti con un filo di diametro 2 mm. Le pieghe 4,5,6,7 sono avvolte con un filo con un diametro di 3 mm

Il numero di giri di avvolgimento dovrebbe essere aumentato proporzionalmente di 1,3 volte. La corrente operativa dell'interruttore con fusibile QF1 deve essere ridotta a 20 A. Prima del carico è consigliabile installare un interruttore automatico aggiuntivo da 10 A.

Quando si costruisce un autotrasformatore, con un valore sconosciuto della permeabilità magnetica Vmax del nucleo, per non commettere errori nella scelta del rapporto spire per volt, è necessario condurre uno studio pratico dello statore (vedere la sezione seguente) .

Nell'archivio generale è presente un programma per il calcolo delle prese dell'autotrasformatore in base alle dimensioni complessive dello statore con un valore noto di permeabilità magnetica Vmax del nucleo.

Se la potenza del carico non supera i 3 kW, l'autotrasformatore T2 può essere avvolto sullo statore di un motore elettrico da 4 kW con un filo PEV-2 con un diametro di 2,8 mm (sezione 6,1 mm2).Il numero di giri di avvolgimento dovrebbe essere proporzionalmente aumentato di 1,2 volte. La corrente di intervento dell'interruttore fusibile QF1 deve essere ridotta a 16 A. È possibile utilizzare Triac VS1-VS7 BTA140-800, posizionati su un dissipatore con una superficie di almeno 800 cm2.

Impostazioni

La regolazione viene eseguita utilizzando LATR- e due voltmetri. È necessario impostare le soglie di commutazione del carico e assicurarsi che la tensione di uscita dello stabilizzatore rientri nei limiti accettabili per l'apparecchiatura alimentata.

Indichiamo U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 - i valori di tensione sul motore del resistore di sintonia R14, corrispondenti alla tensione di rete 130, 150, 170, 190, 210, 230, 250, 270 V (soglie di commutazione e stacco del carico).

Invece dei resistori di regolazione R15 e R23, vengono temporaneamente installati resistori permanenti con una resistenza di 10 kOhm.

Successivamente, lo stabilizzatore senza autotrasformatore T2 è collegato alla rete tramite LATR. All'uscita LATR-a aumentare la tensione a 250 V, quindi utilizzare il trimmer resistore R14 per impostare la tensione U6 pari a 3,5 V, misurandola con un voltmetro digitale. Successivamente ridurre la tensione LATR-a fino a 130 V e misurare la tensione U1. Supponiamo, ad esempio, che sia 1,6 V.

Calcolare il passo di variazione della tensione:

∆U=(U6 – U1)/6=(3,5-1,6)/6=0,3166 V ,
corrente che scorre attraverso il divisore R15-R23
I=∆U/R16=0,3166/2=0,1583 mA

Calcolare la resistenza dei resistori R15 e 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 , dove Upit è la tensione di stabilizzazione del microcircuito DA1. Il calcolo è approssimativo, poiché non tiene conto dell'influenza dei resistori R32-R39, ma la sua precisione è sufficiente per la regolazione pratica dello stabilizzatore.

Negli allegati è possibile scaricare il programma per il calcolo di R8, R16 e delle tensioni limite di commutazione.

Successivamente, il dispositivo viene disconnesso dalla rete e, utilizzando un voltmetro digitale, le resistenze dei resistori R15 e R23 vengono impostate uguali ai valori calcolati e montate sulla scheda al posto dei resistori fissi sopra menzionati. Riaccendere lo stabilizzatore e monitorare la commutazione dei LED, aumentando gradualmente la tensione LATR-e dal minimo al massimo e ritorno. L'accensione simultanea di due o più LED indica un malfunzionamento di uno dei microcircuiti DA2, DA3, DD1-DD5. Un microcircuito difettoso deve essere sostituito, quindi è più conveniente installare i pannelli sulla scheda piuttosto che i microcircuiti stessi.

Dopo essersi assicurati che i microcircuiti siano in buone condizioni, collegare l'autotrasformatore T2 e il carico: una lampada a incandescenza con una potenza di 100...200 W. Le soglie di commutazione e le tensioni U1-U7 vengono nuovamente misurate. Per verificare la correttezza dei calcoli, modifica LATR-esimo ingresso su T1, è necessario assicurarsi che il LED HL1 lampeggi con una tensione inferiore a 130 V, l'attivazione sequenziale dei LED HL2 - HL8 al superamento delle soglie di commutazione sopra indicate, ed anche il LED HL9 lampeggi con una tensione superiore a 270 V. V.

Se la tensione massima LATR-a è inferiore a 270 V, impostare la sua uscita su 250 V, calcolare la tensione U7 utilizzando la formula: U7 = U6 + ∆U = 3,82 V. Spostare il cursore R14 verso l'alto, verificare che alla tensione U7 il carico sia spento, e quindi riportare il cursore R14 verso il basso, impostando U6 al valore precedente di 3,5 V.

Si consiglia di completare l'installazione dello stabilizzatore collegandolo ad una tensione di 380 V per alcune ore.

Durante il funzionamento di diverse copie di stabilizzatori di diversa potenza (circa sei mesi), non si sono verificati guasti o guasti nel loro funzionamento. Non si sono verificati malfunzionamenti delle apparecchiature da essi alimentate dovuti a tensione di rete instabile.

Letteratura

1. Koryakov S. Stabilizzatore di tensione di rete con controllo a microcontrollore. - Radio, 2002, n. 8, pag. 26-29.
2. Kopanev V. Protezione di un trasformatore dall'aumento della tensione di rete. - Radio, 1997, n. 2 p.46.
3. Andreev V. Produzione di trasformatori. - Radio, 2002, n° 7, pagina 58
4. http://rexmill.ucoz.ru/forum/50-152-1

Calcolo dell'autotrasformatore

Sei riuscito a rimuovere lo statore dal motore, ma non sai di che materiale è fatto. In generale, quando si calcolano nuclei con potenza superiore a 1 kW, spesso sorgono problemi con i dati iniziali. Puoi facilmente evitare problemi se conduci ricerche sul tuo nucleo esistente. È molto facile da fare.

Prepariamo il nucleo per l'avvolgimento dell'avvolgimento primario: elaboriamo gli spigoli vivi, applichiamo cuscinetti isolanti (nel mio caso ho realizzato dei cuscinetti di cartone sul nucleo toroidale). Ora avvolgiamo 50 giri di filo con un diametro di 0,5-1 mm. Per le misurazioni avremo bisogno di un amperometro con un limite di misurazione di circa 5 ampere, un voltmetro a tensione alternata e LATR.MS Excel

N/V= 50/((140-140*0,25) = 0,48 giri per volt.

Il numero di giri delle prese viene calcolato in base alle tensioni medie di ciascuno degli intervalli di ingresso del controller e sarà:

Rubinetto N°1 – 128,5 V x 0,48 V = 62 Vit
Rubinetto N°2 – 147 V x 0,48 V = 71 Vit
Rubinetto n°3 – 168 V x 0,48 V = 81 Vit
Rubinetto n°4 – 192 V x 0,48 V = 92 Vit
Rubinetto n°5 – 220 V x 0,48 V = 106 Vit(da esso viene rimossa anche la tensione sul carico)
Rubinetto n°6 – 251,5 V x 0,48 V = 121 Vit
Rubinetto n°7 – 287,5 V x 0,48 V = 138 Vit(numero totale di giri dell'autotrasformatore)

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Nei circuiti elettrici esiste una costante necessità di stabilizzare determinati parametri. A questo scopo vengono utilizzati speciali schemi di controllo e monitoraggio. L'accuratezza delle azioni stabilizzanti dipende dal cosiddetto standard, con il quale viene confrontato un parametro specifico, ad esempio la tensione. Cioè, quando il valore del parametro è inferiore allo standard, il circuito stabilizzatore di tensione accenderà il controllo e darà un comando per aumentarlo. Se necessario, viene eseguita l'azione opposta: ridurre.

Questo principio di funzionamento è alla base del controllo automatico di tutti i dispositivi e sistemi conosciuti. Gli stabilizzatori di tensione funzionano allo stesso modo, nonostante la varietà di circuiti ed elementi utilizzati per crearli.

Circuito stabilizzatore di tensione 220V fai-da-te

Con il funzionamento ideale delle reti elettriche, il valore della tensione non dovrebbe cambiare più del 10% del valore nominale, in aumento o in diminuzione. Tuttavia, in pratica, le cadute di tensione raggiungono valori molto più elevati, il che ha un effetto estremamente negativo sulle apparecchiature elettriche, fino al punto di romperle.

Speciali apparecchiature di stabilizzazione aiuteranno a proteggersi da tali problemi. Tuttavia, a causa del suo costo elevato, il suo utilizzo in ambito domestico in molti casi è economicamente non redditizio. La migliore via d'uscita è uno stabilizzatore di tensione 220V fatto in casa, il cui circuito è abbastanza semplice ed economico.

Puoi prendere un disegno industriale come base per scoprire da quali parti è composto. Ogni stabilizzatore include un trasformatore, resistori, condensatori, cavi di collegamento e collegamento. Il più semplice è considerato uno stabilizzatore di tensione alternata, il cui circuito funziona secondo il principio di un reostato, aumentando o diminuendo la resistenza in base all'intensità della corrente. I modelli moderni contengono inoltre molte altre funzioni che proteggono gli elettrodomestici dagli sbalzi di tensione.

Tra i progetti fatti in casa, i dispositivi triac sono considerati i più efficaci, quindi questo modello sarà considerato un esempio. L'equalizzazione corrente con questo dispositivo sarà possibile con una tensione di ingresso compresa tra 130 e 270 volt. Prima di iniziare l'assemblaggio, è necessario acquistare un determinato set di elementi e componenti. È costituito da un alimentatore, un raddrizzatore, un controller, un comparatore, amplificatori, LED, autotrasformatore, unità di ritardo dell'accensione del carico, interruttori optoaccoppiatori, interruttore con fusibile. I principali strumenti di lavoro sono una pinzetta e un saldatore.

Per assemblare uno stabilizzatore da 220 volt Innanzitutto vi servirà un circuito stampato di dimensioni 11,5x9,0 cm, che dovrà essere preparato in anticipo. Si consiglia di utilizzare la fibra di vetro come materiale. La disposizione delle parti viene stampata su una stampante e trasferita sul tabellone mediante un ferro da stiro.

I trasformatori per il circuito possono essere presi già pronti o assemblati da soli. I trasformatori finiti devono essere del marchio TPK-2-2 12V e collegati in serie tra loro. Per creare il tuo primo trasformatore con le tue mani, avrai bisogno di un nucleo magnetico con una sezione di 1,87 cm2 e 3 cavi PEV-2. Il primo cavo viene utilizzato in un avvolgimento. Il suo diametro sarà 0,064 mm e il numero di spire sarà 8669. I fili rimanenti vengono utilizzati in altri avvolgimenti. Il loro diametro sarà già di 0,185 mm e il numero di giri sarà 522.

Il secondo trasformatore è realizzato sulla base di un nucleo magnetico toroidale. Il suo avvolgimento è costituito dallo stesso filo del primo caso, ma il numero di spire sarà diverso e sarà 455. Nel secondo dispositivo vengono realizzate sette prese. I primi tre sono realizzati con filo di diametro 3 mm, il resto con pneumatici con sezione trasversale di 18 mm2. Ciò impedisce il riscaldamento del trasformatore durante il funzionamento.

Si consiglia di acquistare tutti gli altri componenti già pronti in negozi specializzati. La base dell'assemblaggio è lo schema elettrico di uno stabilizzatore di tensione prodotto in fabbrica. Innanzitutto, viene installato un microcircuito che funge da controller per il dissipatore di calore. Per la sua fabbricazione viene utilizzata una piastra di alluminio con una superficie di oltre 15 cm2. I triac sono installati sulla stessa scheda. Il dissipatore di calore destinato all'installazione deve avere una superficie di raffreddamento. Successivamente, i LED vengono installati qui secondo il circuito o sul lato dei conduttori stampati. La struttura così assemblata non può essere paragonata ai modelli di fabbrica né in termini di affidabilità né di qualità del lavoro. Tali stabilizzatori vengono utilizzati con elettrodomestici che non richiedono parametri precisi di corrente e tensione.

Circuiti stabilizzatori di tensione a transistor

I trasformatori di alta qualità utilizzati nel circuito elettrico resistono efficacemente anche a grandi interferenze. Proteggono in modo affidabile gli elettrodomestici e le apparecchiature installate in casa. Un sistema di filtraggio personalizzato consente di far fronte ad eventuali sbalzi di tensione. Controllando la tensione, si verificano cambiamenti di corrente. La frequenza limite all'ingresso aumenta e all'uscita diminuisce. Pertanto, la corrente nel circuito viene convertita in due fasi.

Innanzitutto, all'ingresso viene utilizzato un transistor con un filtro. Poi arriva l'inizio dei lavori. Per completare la conversione di corrente, il circuito utilizza un amplificatore, spesso installato tra i resistori. Per questo motivo, nel dispositivo viene mantenuto il livello di temperatura richiesto.

Il circuito di rettifica funziona come segue. La rettifica della tensione alternata dall'avvolgimento secondario del trasformatore avviene utilizzando un ponte a diodi (VD1-VD4). Il livellamento della tensione viene eseguito dal condensatore C1, dopo di che entra nel sistema di stabilizzazione della compensazione. L'azione del resistore R1 imposta la corrente stabilizzante sul diodo zener VD5. Il resistore R2 è un resistore di carico. Con la partecipazione dei condensatori C2 e C3, la tensione di alimentazione viene filtrata.

Il valore della tensione di uscita dello stabilizzatore dipenderà dagli elementi VD5 e R1, per la selezione dei quali esiste una tabella speciale. VT1 va installato su un radiatore la cui superficie raffreddante deve essere almeno di 50 cm2. Il transistor domestico KT829A può essere sostituito con un analogo straniero BDX53 di Motorola. Gli elementi rimanenti sono contrassegnati: condensatori - K50-35, resistori - MLT-0,5.

Circuito regolatore di tensione lineare 12V

Gli stabilizzatori lineari utilizzano chip KREN, nonché LM7805, LM1117 e LM350. Va notato che il simbolo KREN non è un'abbreviazione. Questa è l'abbreviazione del nome completo del chip stabilizzatore, designato come KR142EN5A. Altri microcircuiti di questo tipo sono designati allo stesso modo. Dopo l'abbreviazione, questo nome sembra diverso: KREN142.

Gli stabilizzatori lineari o i regolatori di tensione CC sono i più comuni. Il loro unico inconveniente è l'incapacità di funzionare ad una tensione inferiore alla tensione di uscita dichiarata.

Ad esempio, se è necessario ottenere una tensione di 5 volt all'uscita dell'LM7805, la tensione di ingresso deve essere di almeno 6,5 volt. Quando all'ingresso vengono applicati meno di 6,5 V, si verificherà una cosiddetta caduta di tensione e l'uscita non avrà più i 5 Volt dichiarati. Inoltre, gli stabilizzatori lineari si surriscaldano molto sotto carico. Questa proprietà è alla base del principio del loro funzionamento. Cioè, la tensione superiore a quella stabilizzata viene convertita in calore. Ad esempio, quando viene applicata una tensione di 12 V all'ingresso del microcircuito LM7805, 7 di essi verranno utilizzati per riscaldare la custodia e solo i 5 V necessari andranno al consumatore. Durante il processo di trasformazione, si verifica un riscaldamento così forte che questo microcircuito semplicemente si brucerà in assenza di un radiatore di raffreddamento.

Circuito stabilizzatore di tensione regolabile

Spesso si verificano situazioni in cui è necessario regolare la tensione fornita dallo stabilizzatore. La figura mostra un semplice circuito di tensione regolabile e stabilizzatore di corrente, che consente non solo di stabilizzare, ma anche di regolare la tensione. Può essere facilmente assemblato anche con conoscenze base di elettronica. Ad esempio, la tensione in ingresso è 50 V e l'uscita è qualsiasi valore compreso tra 27 volt.

La parte principale dello stabilizzatore è il transistor ad effetto di campo IRLZ24/32/44 e altri modelli simili. Questi transistor sono dotati di tre terminali: drain, source e gate. La struttura di ciascuno di essi è costituita da un metallo dielettrico (biossido di silicio) - un semiconduttore. L'alloggiamento contiene un chip stabilizzatore TL431, con l'aiuto del quale viene regolata la tensione elettrica in uscita. Il transistor stesso può rimanere sul dissipatore ed essere collegato alla scheda tramite conduttori.

Questo circuito può funzionare con una tensione di ingresso compresa tra 6 e 50 V. La tensione di uscita varia da 3 a 27 V e può essere regolata tramite un trimmer di resistenza. A seconda del design del radiatore, la corrente di uscita raggiunge 10 A. La capacità dei condensatori di livellamento C1 e C2 è 10-22 μF e C3 è 4,7 μF. Il circuito può funzionare senza di essi, ma la qualità della stabilizzazione sarà ridotta. I condensatori elettrolitici in ingresso e in uscita hanno una tensione nominale di circa 50 V. La potenza dissipata da tale stabilizzatore non supera i 50 W.

Circuito stabilizzatore di tensione triac 220V

Gli stabilizzatori Triac funzionano in modo simile ai dispositivi relè. Una differenza significativa è la presenza di un'unità che commuta gli avvolgimenti del trasformatore. Invece dei relè, vengono utilizzati potenti triac, che funzionano sotto il controllo dei controller.

Il controllo degli avvolgimenti tramite triac è senza contatto, quindi non si verificano clic caratteristici durante la commutazione. Il filo di rame viene utilizzato per avvolgere l'autotrasformatore. Gli stabilizzatori Triac possono funzionare a bassa tensione da 90 volt e ad alta tensione fino a 300 volt. La regolazione della tensione viene effettuata con una precisione fino al 2%, motivo per cui le lampade non lampeggiano affatto. Tuttavia, durante la commutazione si verifica una fem autoindotta, come nei dispositivi relè.

Gli interruttori Triac sono molto sensibili ai sovraccarichi e quindi devono avere una riserva di carica. Questo tipo di stabilizzatore ha un regime di temperatura molto complesso. Pertanto, i triac sono installati su radiatori con raffreddamento forzato della ventola. Il circuito stabilizzatore di tensione a tiristori fai-da-te da 220 V funziona esattamente allo stesso modo.

Esistono dispositivi con maggiore precisione che funzionano su un sistema a due stadi. Il primo stadio esegue una regolazione approssimativa della tensione di uscita, mentre il secondo stadio esegue questo processo in modo molto più preciso. Pertanto, il controllo di due stadi viene eseguito utilizzando un controller, il che in realtà significa la presenza di due stabilizzatori in un unico alloggiamento. Entrambi gli stadi hanno avvolgimenti avvolti in un trasformatore comune. Con 12 interruttori, questi due stadi consentono di regolare la tensione di uscita su 36 livelli, garantendone l'elevata precisione.

Stabilizzatore di tensione con circuito di protezione corrente

Questi dispositivi forniscono energia principalmente per dispositivi a bassa tensione. Questo circuito stabilizzatore di corrente e tensione si distingue per il design semplice, la base dell'elemento accessibile e la capacità di regolare agevolmente non solo la tensione di uscita, ma anche la corrente alla quale viene attivata la protezione.
La base del circuito è un regolatore parallelo o un diodo zener regolabile, anch'esso ad alta potenza. Utilizzando un cosiddetto resistore di misurazione, viene monitorata la corrente consumata dal carico.

A volte si verifica un cortocircuito all'uscita dello stabilizzatore o la corrente di carico supera il valore impostato. In questo caso, la tensione sul resistore R2 diminuisce e il transistor VT2 si apre. C'è anche un'apertura simultanea del transistor VT3, che devia la sorgente di tensione di riferimento. Di conseguenza, la tensione di uscita viene ridotta quasi a zero e il transistor di controllo è protetto dai sovraccarichi di corrente. Per impostare la soglia esatta per la protezione di corrente, viene utilizzato un resistore di regolazione R3, collegato in parallelo al resistore R2. Il colore rosso del LED1 indica che la protezione è intervenuta e il LED2 verde indica la tensione di uscita.

Dopo essere stati correttamente assemblati, i circuiti dei potenti stabilizzatori di tensione vengono immediatamente messi in funzione; è sufficiente impostare il valore di tensione di uscita richiesto. Dopo aver caricato il dispositivo, il reostato imposta la corrente alla quale viene attivata la protezione. Se la protezione dovesse funzionare ad una corrente inferiore, per questo è necessario aumentare il valore della resistenza R2. Ad esempio con R2 pari a 0,1 Ohm la corrente minima di protezione sarà di circa 8A. Se invece è necessario aumentare la corrente di carico, è necessario collegare in parallelo due o più transistor, i cui emettitori sono dotati di resistori di equalizzazione.

Circuito stabilizzatore di tensione del relè 220

Con l'aiuto di uno stabilizzatore a relè viene fornita una protezione affidabile di strumenti e altri dispositivi elettronici, per i quali il livello di tensione standard è 220 V. Questo stabilizzatore di tensione è 220 V, il cui circuito è noto a tutti. È molto popolare grazie alla semplicità del suo design.

Per far funzionare correttamente questo dispositivo, è necessario studiarne la progettazione e il principio di funzionamento. Ogni stabilizzatore a relè è costituito da un trasformatore automatico e da un circuito elettronico che ne controlla il funzionamento. Inoltre, è presente un relè alloggiato in un alloggiamento durevole. Questo dispositivo appartiene alla categoria degli amplificatori di tensione, ovvero aggiunge corrente solo in caso di bassa tensione.

L'aggiunta del numero richiesto di volt viene effettuata collegando l'avvolgimento del trasformatore. Di solito per il funzionamento vengono utilizzati 4 avvolgimenti. Se la corrente nella rete elettrica è troppo elevata, il trasformatore riduce automaticamente la tensione al valore desiderato. Il design può essere integrato con altri elementi, ad esempio un display.

Pertanto, lo stabilizzatore di tensione del relè ha un principio di funzionamento molto semplice. La corrente viene misurata da un circuito elettronico, quindi, dopo aver ricevuto i risultati, viene confrontata con la corrente in uscita. La differenza di tensione risultante viene regolata in modo indipendente selezionando l'avvolgimento richiesto. Successivamente, il relè viene collegato e la tensione raggiunge il livello richiesto.

Stabilizzatore di tensione e corrente su LM2576

Gli elettrodomestici sono sensibili ai picchi di tensione: si consumano più velocemente e si guastano. E nella rete la tensione spesso salta, cade o addirittura si interrompe: ciò è dovuto alla distanza dalla sorgente e all'imperfezione delle linee elettriche.

Per alimentare dispositivi con corrente con caratteristiche stabili, negli appartamenti vengono utilizzati stabilizzatori di tensione. Indipendentemente dai parametri della corrente introdotta nel dispositivo alla sua uscita, avrà parametri quasi invariati.

È possibile acquistare un dispositivo di equalizzazione della corrente scegliendo tra un'ampia gamma (differenze di potenza, principio di funzionamento, parametro di controllo e tensione di uscita). Ma il nostro articolo è dedicato a come realizzare uno stabilizzatore di tensione con le tue mani. Il lavoro fatto in casa è giustificato in questo caso?

Uno stabilizzatore fatto in casa presenta tre vantaggi:

1. Economicità. Tutte le parti vengono acquistate separatamente e questo è conveniente rispetto alle stesse parti, ma già assemblate in un unico dispositivo: un equalizzatore di corrente;
2. Possibilità di riparazione fai da te. Se uno degli elementi dello stabilizzatore acquistato si guasta, difficilmente sarai in grado di sostituirlo, anche se capisci l'ingegneria elettrica. Semplicemente non troverai nulla con cui sostituire una parte usurata. Con un dispositivo fatto in casa tutto è più semplice: inizialmente hai acquistato tutti gli elementi nel negozio. Non resta che andarci di nuovo e comprare ciò che è rotto;
3. Riparazione facile. Se hai assemblato tu stesso un convertitore di tensione, lo sai al 100%. E comprendere il dispositivo e il funzionamento ti aiuterà a identificare rapidamente la causa del guasto dello stabilizzatore. Una volta capito, puoi facilmente riparare la tua unità fatta in casa.

Lo stabilizzatore autoprodotto presenta tre gravi svantaggi:

1. Bassa affidabilità. Nelle imprese specializzate, i dispositivi sono più affidabili, poiché il loro sviluppo si basa sulle letture di strumenti di alta precisione, che non possono essere trovati nella vita di tutti i giorni;
2. Ampio intervallo di tensioni di uscita. Se gli stabilizzatori industriali possono produrre una tensione relativamente costante (ad esempio 215-220 V), gli analoghi fatti in casa possono avere una gamma 2-5 volte maggiore, il che può essere fondamentale per apparecchiature ipersensibili ai cambiamenti di corrente;
3. Configurazione complessa. Se acquisti uno stabilizzatore, la fase di installazione viene saltata: tutto ciò che devi fare è collegare il dispositivo e controllarne il funzionamento. Se sei il creatore dell'attuale equalizzatore, dovresti configurarlo anche tu. Questo è difficile, anche se hai realizzato tu stesso lo stabilizzatore di tensione più semplice.

Equalizzatore di corrente fatto in casa: caratteristiche

Lo stabilizzatore è caratterizzato da due parametri:

• Intervallo consentito di tensione di ingresso (Uin);
• Intervallo consentito di tensione di uscita (Uout).

Questo articolo discute il convertitore di corrente triac perché è altamente efficiente. Per questo, Uin è 130-270 V e Uout è 205-230 V. Se un ampio intervallo di tensione in ingresso è un vantaggio, per l'uscita è uno svantaggio.

Tuttavia, per gli elettrodomestici questo intervallo rimane accettabile. Questo è facile da verificare, perché le fluttuazioni di tensione consentite sono picchi e buchi non superiori al 10%. E questo è 22,2 Volt su o giù. Ciò significa che è consentito modificare la tensione da 197,8 a 242,2 Volt. Rispetto a questa gamma, la corrente sul nostro stabilizzatore triac è ancora più fluida.

Il dispositivo è adatto per il collegamento ad una linea con un carico non superiore a 6 kW. Cambia in 0,01 secondi.

Progettazione di un dispositivo stabilizzatore di corrente

Uno stabilizzatore di tensione 220V fatto in casa, il cui diagramma è presentato sopra, comprende i seguenti elementi:

• alimentatore. Utilizza i dispositivi di memorizzazione C2 e C5, il trasformatore di tensione T1, nonché un comparatore (dispositivo di confronto) DA1 e LED VD1;
• Nodo, ritardare l'inizio del carico. Per assemblarlo avrete bisogno di resistenze da R1 a R5, transistor da VT1 a VT3, nonché di memoria C1;
• Raddrizzatore, misurando il valore dei picchi e dei buchi di tensione. Il suo design include un LED VD2 con un diodo zener con lo stesso nome, un azionamento C2, un resistore R14 e R13;
• Comparatore. Richiederà resistenze da R15 a R39 e il confronto dei dispositivi DA2 con DA3;
• Controllore di tipo logico. Richiede chip DD da 1 a 5;
• Amplificatori. Richiederanno resistenze per limitare la corrente R40-R48, nonché transistor da VT4 a VT12;
• LED, svolgere il ruolo di indicatore - HL da 1 a 9;
• Interruttori fotoaccoppiatori(7) con triac VS da 1 a 7, resistori R da 6 a 12 e triac fotoaccoppiatori U da 1 a 7;
• Cambio automatico con fusibile QF1;
• Autotrasformatore T2.

Come funzionerà questo dispositivo?

Dopo che l'azionamento del nodo con il carico pendente (C1) è collegato alla rete, è ancora scarico. Il transistor VT1 si accende e 2 e 3 si chiudono. Attraverso quest'ultimo la corrente fluirà successivamente ai LED e ai triac optoaccoppiatori. Ma mentre il transistor è chiuso, i diodi non danno segnale e i triac sono ancora chiusi: non c'è carico. Ma la corrente scorre già attraverso il primo resistore verso il dispositivo di accumulo, che inizia ad accumulare energia.

Il processo sopra descritto dura 3 secondi, dopodiché viene attivato il trigger Schmitt, basato sui transistor VT 1 e 2, dopodiché viene acceso il transistor 3. Ora il carico può essere considerato aperto.

La tensione di uscita dal terzo avvolgimento del trasformatore sull'alimentatore è equalizzata dal secondo diodo e condensatore. Quindi la corrente è diretta a R13, passa attraverso R14. Al momento, la tensione è proporzionale alla tensione nella rete. Quindi la corrente viene fornita ai comparatori non invertenti. Immediatamente i comparatori invertenti ricevono una corrente già equalizzata, che viene fornita alle resistenze da 15 a 23. Successivamente viene collegato un controller per elaborare i segnali di ingresso sui comparatori.

Sfumature di stabilizzazione a seconda della tensione fornita all'ingresso

Se viene introdotta una tensione fino a 130 Volt, sui terminali del comparatore viene indicato un livello logico di bassa tensione (LU). Il quarto transistor è aperto e il LED 1 lampeggia indicando che c'è una forte caduta nella linea. Devi capire che lo stabilizzatore non è in grado di produrre la tensione richiesta. Pertanto tutti i triac sono chiusi e non c'è carico.

Se la tensione all'ingresso è 130-150 Volt, sui segnali 1 e A si osserva un LU elevato, ma per gli altri segnali è ancora basso. Il quinto transistor si accende, il secondo diodo si accende. Triac optoaccoppiatore U1.2 e triac VS2 aperti. Il carico percorrerà quest'ultimo e dall'alto raggiungerà il terminale di avvolgimento del secondo autotrasformatore.

Con una tensione di ingresso di 150-170 Volt si osserva un LU alto sui segnali 1, 2 e V; sul resto è ancora basso. Quindi il sesto transistor si accende e il terzo diodo si accende, VS2 si accende e la corrente viene fornita al secondo terminale di avvolgimento (se contato dall'alto) del secondo autotrasformatore.

Il funzionamento dello stabilizzatore è descritto allo stesso modo negli intervalli di tensione 170-190 V, 190-210 V, 210-230 V, 230-250 V.

Produzione di PCB

Per un convertitore di corrente triac è necessario un circuito stampato su cui verranno posizionati tutti gli elementi. Le sue dimensioni: 11,5 x 9 cm Per realizzarlo avrete bisogno di fibra di vetro, ricoperta con un foglio su un lato.

La tavola può essere stampata su una stampante laser, dopodiché verrà utilizzato un ferro da stiro. È conveniente creare tu stesso una tavola utilizzando il programma Sprint Loyout. Di seguito è mostrato un diagramma del posizionamento degli elementi su di esso.

Come realizzare i trasformatori T1 e T2?

Il primo trasformatore T1 con una potenza di 3 kW è realizzato utilizzando un nucleo magnetico con un'area della sezione trasversale (CSA) di 187 mq. mm. E tre fili PEV-2:

• Per il primo avvolgimento il PPS è di soli 0,003 mq. mm. Numero di giri – 8669;
• Per il secondo e il terzo avvolgimenti il ​​PPS è di soli 0,027 mq. mm. Il numero di giri è 522 ciascuno.

Se non vuoi avvolgere il cavo, puoi acquistare due trasformatori TPK-2-2×12V e collegarli in serie, come nella figura seguente.

Per realizzare un autotrasformatore con una seconda potenza di 6 kW, avrete bisogno di un nucleo magnetico toroidale e di un filo PEV-2, dal quale verrà realizzato un avvolgimento di 455 spire. E qui abbiamo bisogno di pieghe (7 pezzi):

• Avvolgimento di 1-3 pieghe dal filo con PPS 7 mq. mm;
• Avvolgimento di 4-7 pieghe da filo con PPS 254 mq. mm.

Cosa comprare?

Acquista in un negozio di apparecchiature elettriche e radio (designazione tra parentesi nello schema):

• 7 triac optoaccoppiatori MOC3041 o 3061 (U da 1 a 7);
• 7 triac semplici BTA41-800B (VS da 1 a 7);
• 2 LED DF005M o KTs407A (VD 1 e 2);
• 3 resistori SP5-2, 5-3 possibili (R 13, 14, 25);
• Elemento equalizzatore di corrente KR1158EN6A o B (DA1);
• 2 dispositivi di confronto LM339N o K1401CA1 (DA 1 e 2);
• Interruttore con fusibile;
• 4 condensatori a film o ceramici (C 4, 6, 7, 8);
• 4 condensatori all'ossido (C 1, 2, 3, 5);
• 7 resistenze per limitare la corrente, ai loro terminali dovrebbe essere pari a 16 mA (R da 41 a 47);
• 30 resistenze (qualsiasi) con una tolleranza del 5%;
• 7 resistenze C2-23 con tolleranza dell'1% (R da 16 a 22).

Caratteristiche di assemblaggio del dispositivo per l'equalizzazione della tensione

Il microcircuito del dispositivo di stabilizzazione corrente è installato su un dissipatore di calore, per il quale è adatta una piastra in alluminio. La sua superficie non deve essere inferiore a 15 metri quadrati. cm.

Per i triac è necessario anche un dissipatore di calore con superficie di raffreddamento. Per tutti e 7 gli elementi è sufficiente un dissipatore di calore con una superficie di almeno 16 metri quadrati. dm.

Affinché il convertitore di tensione CA che produciamo funzioni, avrai bisogno di un microcontrollore. Il microcircuito KR1554LP5 si adatta perfettamente al suo ruolo.

Sai già che nel circuito puoi trovare 9 diodi lampeggianti. Tutti si trovano su di esso in modo che si adattino ai fori presenti sul pannello frontale del dispositivo. E se il corpo dello stabilizzatore non ne consente la collocazione, come nello schema, allora potete modificarlo in modo che i LED escano dal lato a voi più comodo.

Invece dei LED lampeggianti è possibile utilizzare LED non lampeggianti. Ma in questo caso, devi prendere diodi con un bagliore rosso brillante. Sono adatti gli elementi delle seguenti marche: AL307KM e L1543SRC-E.

Ora sai come realizzare uno stabilizzatore di tensione da 220 volt. E se hai già dovuto fare qualcosa di simile prima, allora questo lavoro non sarà difficile per te. Di conseguenza, puoi risparmiare diverse migliaia di rubli sull'acquisto di uno stabilizzatore industriale.

Si ritiene che il modo ottimale per far funzionare le reti elettriche modifichi le funzioni attuali, nonché la tensione richiesta, del 10% rispetto a 220 V. Tuttavia, poiché le sovratensioni cambiano molto spesso, i dispositivi elettrici collegati direttamente alla rete sono a rischio di guasto.

Per eliminare tali problemi, è necessario installare determinate apparecchiature. E poiché il dispositivo del caricatore ha un costo piuttosto elevato, naturalmente molte persone assemblano lo stabilizzatore con le proprie mani.

È giustificata una decisione del genere e cosa è necessario per renderla realtà?

Il principio di funzionamento dello stabilizzatore

Avendo deciso di creare uno stabilizzatore fatto in casa, come nella foto, è necessario guardare l'interno della custodia, composta da alcune parti. Il principio di funzionamento di un dispositivo convenzionale si basa direttamente sul funzionamento di un reostato, che aumenta o diminuisce la resistenza.

Inoltre, i modelli proposti hanno una varietà di funzioni e possono anche proteggere completamente le apparecchiature da sovratensioni indesiderate nella rete.

Le apparecchiature sono classificate in base ai metodi utilizzati per regolare la corrente. Poiché il valore rappresenta il movimento direzionale delle particelle, può essere influenzato di conseguenza con un metodo meccanico o a impulsi.

Il primo funziona secondo la legge di Ohm. I dispositivi il cui funzionamento si basa su di esso sono detti lineari. Comprendono diverse curve, combinate mediante un reostato.

La tensione fornita ad una parte passa attraverso un reostato, finendo in modo simile ad un'altra, da cui viene trasmessa al consumatore.

Questo tipo di dispositivo consente di impostare i parametri di corrente richiesti nel modo più accurato possibile e può essere facilmente aggiornato con componenti speciali.

Tuttavia, è inaccettabile utilizzare tali stabilizzatori in reti in cui esiste una grande differenza tra le correnti, poiché non proteggeranno completamente le apparecchiature dai cortocircuiti durante i sovraccarichi.

Le opzioni a impulsi funzionano utilizzando il metodo di modulazione della corrente di ampiezza. Il circuito utilizza un interruttore che lo interrompe dopo il periodo di tempo richiesto. Questo approccio consente di accumulare la corrente richiesta nel condensatore nel modo più uniforme possibile e, una volta completata la carica, ai dispositivi.

Iniziamo l'assemblaggio

Poiché il dispositivo più efficace è un dispositivo triac, parliamo di come realizzare uno stabilizzatore simile con le tue mani.

È importante sottolineare che questo tipo di modello sarà in grado di equalizzare la corrente fornita a condizione che la tensione sia compresa tra 130 e 270 V. Saranno necessari anche dei componenti. Gli strumenti di cui hai bisogno sono una pinzetta e un saldatore.

Fasi della produzione

Secondo le istruzioni dettagliate su come montare lo stabilizzatore, prima di tutto dovresti preparare un circuito stampato della dimensione richiesta. È creato da una speciale fibra di vetro rivestita in lamina. Il microcircuito per la disposizione degli elementi può essere in formato stampato o trasferito sulla scheda utilizzando un ferro da stiro.

Quindi, lo schema per la creazione di un semplice stabilizzatore prevede l'assemblaggio diretto del dispositivo. Per questo elemento avrai bisogno di un circuito magnetico e diversi cavi. Per realizzare l'avvolgimento viene utilizzato un filo con un diametro di 0,064 mm. Il numero di turni richiesti raggiunge 8669.

I restanti due fili vengono utilizzati per creare gli avvolgimenti rimanenti, che, rispetto alla prima opzione, hanno un diametro di 0,185 mm. Il numero di spire predisposte per questi avvolgimenti è almeno 522.

Se è necessario semplificare l'attività, è preferibile utilizzare trasformatori collegati in serie del marchio TPK-2-2 12V.

Quando si producono queste parti in modo indipendente, dopo aver completato la creazione di una di esse, si procede alla produzione di un'altra. Per questi scopi sarà necessario un circuito magnetico troidale. Come avvolgimento è adatto anche il PEV-2 con un numero di spire di 455.

Inoltre, mediante la produzione manuale passo passo dello stabilizzatore nel secondo dispositivo, dovrebbero essere realizzate 7 pieghe. In questo caso, per diversi tre viene utilizzato un filo di 3 mm di diametro, per altri vengono utilizzati bus con una sezione di 18 mm2. Ciò consentirà di eliminare il riscaldamento indesiderato del dispositivo durante il processo di lavoro.

I restanti articoli dovranno essere acquistati presso un punto vendita specializzato. Una volta acquistato tutto ciò di cui hai bisogno, dovresti assemblare il dispositivo.

Il lavoro dovrebbe iniziare con l'installazione del microcircuito necessario, che funge da controller sul dissipatore di calore da installare, realizzato in platino. Inoltre, su di esso sono installati triac. Quindi i LED lampeggianti sono montati sulla scheda.

Se creare dispositivi triac è un compito difficile per te, ti consigliamo di scegliere una versione lineare, caratterizzata da proprietà simili.

Foto di stabilizzatori fai-da-te