Konstruktorzy urządzeń elektrycznych i elektronicznych w procesie ich tworzenia wychodzą z założenia, że ​​przyszłe urządzenie będzie działać w warunkach stabilnego napięcia zasilania. Jest to konieczne, aby obwód elektryczny urządzenia elektronicznego, po pierwsze, zapewniał stabilne parametry wyjściowe zgodnie z jego przeznaczeniem, a po drugie, stabilność napięcia zasilania chroniła urządzenie przed przepięciami obarczonymi zbyt dużym poborem prądu i przepaleniem elementów elektrycznych urządzenia. Aby rozwiązać problem zapewnienia stałego napięcia zasilania, stosuje się pewną wersję stabilizatora napięcia. W zależności od charakteru prądu pobieranego przez urządzenie rozróżnia się stabilizatory napięcia przemiennego i stałego.

Stabilizatory napięcia prądu przemiennego

Stabilizatory napięcia prądu przemiennego stosuje się, gdy odchyłki napięcia w sieci elektrycznej od wartości nominalnej przekraczają 10%. Standard ten został wybrany ze względu na fakt, że odbiorniki prądu przemiennego z takimi odchyleniami zachowują swoją funkcjonalność przez cały okres użytkowania. We współczesnej technologii elektronicznej z reguły, aby rozwiązać problem stabilnego zasilania, stosuje się zasilacz impulsowy, w którym nie jest potrzebny stabilizator napięcia przemiennego. Ale w lodówkach, kuchenkach mikrofalowych, klimatyzatorach, pompach itp. wymagana jest zewnętrzna stabilizacja napięcia zasilania AC. W takich przypadkach najczęściej stosuje się jeden z trzech rodzajów stabilizatorów: elektromechaniczny, którego głównym ogniwem jest regulowany autotransformator ze sterowanym napędem elektrycznym, transformator przekaźnikowy, oparty na mocnym transformatorze posiadającym kilka odczepów w uzwojeniu pierwotnym oraz przełącznik wykonany z przekaźników elektromagnetycznych, triaków, tyrystorów lub potężnych tranzystorów kluczowych, a także czysto elektronicznych. Stabilizatory ferrorezonansowe, szeroko rozpowszechnione w ubiegłym stuleciu, obecnie praktycznie nie są stosowane ze względu na liczne niedociągnięcia.

Aby podłączyć odbiorców do sieci prądu przemiennego 50 Hz, stosuje się stabilizator napięcia 220 V. Obwód elektryczny tego typu stabilizatora napięcia pokazano na poniższym rysunku.

Transformator A1 zwiększa napięcie w sieci do poziomu wystarczającego do stabilizacji napięcia wyjściowego przy niskim napięciu wejściowym. Element regulacyjny RE zmienia napięcie wyjściowe. Na wyjściu element sterujący UE mierzy wartość napięcia na obciążeniu i w razie potrzeby wysyła sygnał sterujący w celu jego regulacji.

Stabilizatory elektromechaniczne

Stabilizator ten opiera się na zastosowaniu domowego regulowanego autotransformatora lub laboratoryjnego LATR. Zastosowanie autotransformatora zapewnia wyższą sprawność instalacji. Dźwignię regulacji autotransformatora usunięto, a zamiast niej współosiowo na korpusie zamontowano mały silnik ze skrzynią biegów, zapewniający siłę obrotową wystarczającą do obrócenia suwaka w autotransformatorze. Niezbędna i wystarczająca prędkość obrotowa wynosi około 1 obrót na 10 - 20 sekund. Wymagania te spełnia stosowany wcześniej w rejestratorach silnik typu RD-09. Silnikiem steruje obwód elektroniczny. Kiedy napięcie sieciowe zmienia się w zakresie +- 10 woltów, do silnika wydawane jest polecenie, które obraca suwak, aż napięcie wyjściowe osiągnie 220 V.

Poniżej podano przykłady elektromechanicznych obwodów stabilizatorów:

Obwód elektryczny stabilizatora napięcia wykorzystujący układy logiczne i sterowanie przekaźnikowe napędu elektrycznego

Stabilizator elektromechaniczny oparty na wzmacniaczu operacyjnym.

Zaletą takich stabilizatorów jest łatwość wykonania i wysoka dokładność stabilizacji napięcia wyjściowego. Wady obejmują niską niezawodność ze względu na obecność mechanicznych elementów ruchomych, stosunkowo niską dopuszczalną moc obciążenia (w granicach 250 ... 500 W) oraz niskie rozpowszechnienie autotransformatorów i niezbędnych silników elektrycznych w naszych czasach.

Przekaźnikowe stabilizatory transformatorowe

Stabilizator przekaźnikowo-transformatorowy jest bardziej popularny ze względu na prostotę konstrukcji, zastosowanie wspólnych elementów i możliwość uzyskania znacznej mocy wyjściowej (do kilku kilowatów), znacznie przekraczającej moc zastosowanego transformatora mocy. Na wybór jego mocy wpływa napięcie minimalne w danej sieci prądu przemiennego. Jeśli na przykład jest nie mniejsze niż 180 V, wówczas transformator będzie musiał zapewnić podbicie napięcia o 40 V, czyli 5,5 razy mniej niż napięcie znamionowe w sieci. Moc wyjściowa stabilizatora będzie tyle samo razy większa niż moc transformatora mocy (jeśli nie weźmie się pod uwagę wydajności transformatora i maksymalnego dopuszczalnego prądu przez elementy przełączające). Liczba stopni zmiany napięcia jest zwykle ustawiana w zakresie 3...6 kroków, co w większości przypadków zapewnia akceptowalną dokładność stabilizacji napięcia wyjściowego. Obliczając liczbę zwojów uzwojenia transformatora dla każdego stopnia, przyjmuje się, że napięcie w sieci jest równe poziomowi roboczemu elementu przełączającego. Z reguły jako elementy przełączające stosuje się przekaźniki elektromagnetyczne - obwód okazuje się dość elementarny i nie powoduje trudności przy powtarzaniu. Wadą takiego stabilizatora jest powstawanie łuku na stykach przekaźnika podczas procesu przełączania, który niszczy styki przekaźnika. W bardziej skomplikowanych wersjach obwodów przekaźnik jest przełączany w momentach, gdy półfali napięcia przechodzi przez wartość zerową, co zapobiega pojawieniu się iskry, aczkolwiek pod warunkiem zastosowania szybkich przekaźników lub przełączenie następuje przy spadku poprzedniej półfali. Zastosowanie tyrystorów, triaków lub innych elementów bezdotykowych jako elementów przełączających znacznie zwiększa niezawodność obwodu, ale staje się bardziej skomplikowane ze względu na konieczność zapewnienia izolacji galwanicznej między obwodami elektrod sterujących a modułem sterującym. W tym celu stosuje się elementy transoptorowe lub separujące transformatory impulsowe. Poniżej znajduje się schemat ideowy stabilizatora transformatora przekaźnikowego:

Schemat cyfrowego stabilizatora przekaźnikowo-transformatorowego opartego na przekaźnikach elektromagnetycznych

Stabilizatory elektroniczne

Stabilizatory elektroniczne z reguły mają małą moc (do 100 W) i wysoką stabilność napięcia wyjściowego, niezbędną do działania wielu urządzeń elektronicznych. Zwykle budowane są w postaci uproszczonego wzmacniacza niskiej częstotliwości, który ma dość duży margines na zmianę poziomu napięcia zasilania i mocy. Sygnał sinusoidalny o częstotliwości 50 Hz z generatora pomocniczego podawany jest na jego wejście z elektronicznego regulatora napięcia. Można zastosować uzwojenie obniżające transformatora mocy. Wyjście wzmacniacza jest podłączone do transformatora podwyższającego napięcie do 220 V. Układ posiada inercyjne ujemne sprzężenie zwrotne od wartości napięcia wyjściowego, co gwarantuje stabilność napięcia wyjściowego o niezniekształconym kształcie. Aby osiągnąć poziom mocy kilkuset watów, stosuje się inne metody. Zazwyczaj stosuje się potężną przetwornicę DC-AC bazującą na zastosowaniu nowego typu półprzewodnika – tzw. tranzystora IGBT.

Te elementy przełączające w trybie przełączania mogą przepuszczać prąd kilkuset amperów przy maksymalnym dopuszczalnym napięciu większym niż 1000 V. Do sterowania takimi tranzystorami stosuje się specjalne typy mikrokontrolerów ze sterowaniem wektorowym. Do bramki tranzystora przykładane są impulsy o zmiennej szerokości o częstotliwości kilku kiloherców, która zmienia się zgodnie z programem wprowadzonym do mikrokontrolera. Na wyjściu taki konwerter jest ładowany na odpowiedni transformator. Prąd w obwodzie transformatora zmienia się w zależności od sinusoidy. Jednocześnie napięcie zachowuje kształt oryginalnych prostokątnych impulsów o różnej szerokości. Obwód ten stosowany jest w wydajnych zasilaczach gwarantowanych, służących do nieprzerwanej pracy komputerów. Obwód elektryczny stabilizatora napięcia tego typu jest bardzo złożony i praktycznie niedostępny do samodzielnego odtwarzania.

Uproszczone elektroniczne stabilizatory napięcia

Takie urządzenia stosuje się, gdy napięcie w sieci domowej (szczególnie na terenach wiejskich) często ulega obniżeniu, prawie nigdy nie zapewniając nominalnego napięcia 220 V.

W takiej sytuacji lodówka pracuje z przerwami i grozi awarią, oświetlenie okazuje się przyćmione, a woda w czajniku elektrycznym nie może się długo zagotować. Moc starego, radzieckiego stabilizatora napięcia przeznaczonego do zasilania telewizora jest z reguły niewystarczająca dla wszystkich innych domowych odbiorców energii elektrycznej, a napięcie w sieci często spada poniżej poziomu akceptowalnego dla takiego stabilizatora.

Istnieje prosty sposób na zwiększenie napięcia w sieci poprzez zastosowanie transformatora o mocy znacznie niższej niż moc przyłożonego obciążenia. Uzwojenie pierwotne transformatora jest podłączone bezpośrednio do sieci, a obciążenie jest podłączone szeregowo do uzwojenia wtórnego (obniżającego) transformatora. Przy prawidłowym fazowaniu napięcie na obciążeniu będzie równe sumie napięcia pobranego z transformatora i napięcia sieciowego.

Obwód elektryczny stabilizatora napięcia działającego na tej prostej zasadzie pokazano na poniższym rysunku. Gdy tranzystor VT2 (efekt polowy) znajdujący się na przekątnej mostka diodowego VD2 jest zamknięty, uzwojenie I (które jest pierwotne) transformatora T1 nie jest podłączone do sieci. Napięcie przy włączonym obciążeniu jest prawie równe napięciu sieciowemu minus małe napięcie na uzwojeniu II (wtórnym) transformatora T1. Kiedy tranzystor polowy się otworzy, uzwojenie pierwotne transformatora zostanie zwarte, a do obciążenia zostanie przyłożona suma napięcia sieciowego i napięcia uzwojenia wtórnego.

Obwód elektronicznego stabilizatora napięcia

Napięcie z obciążenia poprzez transformator T2 i mostek diodowy VD1 jest dostarczane do tranzystora VT1. Regulator potencjometru przycinania R1 należy ustawić w pozycji zapewniającej otwarcie tranzystora VT1 i zamknięcie VT2, gdy napięcie obciążenia przekroczy wartość nominalną (220 V). Jeśli napięcie jest mniejsze niż 220 woltów, tranzystor VT1 zamknie się, a VT2 otworzy. Uzyskane w ten sposób ujemne sprzężenie zwrotne utrzymuje napięcie na obciążeniu w przybliżeniu równe wartości nominalnej.

Wyprostowane napięcie z mostka VD1 służy również do zasilania obwodu kolektora VT1 (poprzez zintegrowany układ stabilizatora DA1). Łańcuch C5R6 tłumi niepożądane skoki napięcia dren-źródło na tranzystorze VT2. Kondensator C1 zmniejsza zakłócenia przedostające się do sieci podczas pracy stabilizatora. Wartości rezystorów R3 i R5 dobieramy tak, aby uzyskać najlepszą i najbardziej stabilną stabilizację napięcia. Przełącznik SA1 umożliwia włączanie i wyłączanie stabilizatora i obciążenia. Zamknięcie wyłącznika SA2 wyłącza automatyczny układ stabilizujący napięcie na obciążeniu. W tym przypadku okazuje się, że jest to maksimum możliwe przy obecnym napięciu sieciowym.

Po podłączeniu zmontowanego stabilizatora do sieci rezystor dostrajający R1 ustawia napięcie obciążenia na 220 V. Należy wziąć pod uwagę, że opisany powyżej stabilizator nie jest w stanie wyeliminować zmian napięcia sieciowego przekraczających 220 V lub niższych od stosowanego minimum przy obliczaniu uzwojeń transformatora.

Uwaga: W niektórych trybach pracy stabilizatora moc rozpraszana przez tranzystor VT2 okazuje się bardzo znacząca. To właśnie, a nie moc transformatora, może ograniczyć dopuszczalną moc obciążenia. Dlatego należy zadbać o dobre odprowadzanie ciepła z tego tranzystora.

Stabilizator montowany w wilgotnym pomieszczeniu należy umieścić w uziemionej metalowej obudowie.

Zobacz także diagramy.

Napięcie sieciowe, zwłaszcza na obszarach wiejskich, często przekracza dopuszczalne wartości graniczne dla zasilanego sprzętu, co prowadzi do jego awarii.

Można uniknąć takich nieprzyjemnych konsekwencji za pomocą stabilizatora, który utrzymuje napięcie wyjściowe w wymaganych granicach dla obciążenia, a jeśli nie jest to możliwe, wyłącza je.

Proponowane urządzenie jest bardzo obiecującą konstrukcją, w której obciążenie jest automatycznie podłączane do odpowiedniego odczepu uzwojenia autotransformatora w zależności od aktualnej wartości napięcia sieciowego.

Godin AV Stabilizator napięcia AC

Magazyn „RADIO”. 2005. nr 08 (s. 33-36)
Magazyn „RADIO”. 2005. nr 12 (s. 45)
Magazyn „RADIO”. 2006. nr 04 (s. 33)

Z powodu niestabilności napięcia sieciowego w regionie moskiewskim lodówka uległa awarii. Sprawdzanie napięcia w ciągu dnia ujawniło jego zmiany od 150 do 250 V. W efekcie podjąłem kwestię zakupu stabilizatora. Kiedy spojrzałam na ceny gotowych produktów, doznałam szoku. Zacząłem szukać schematów w literaturze i internecie.

Stabilizator sterowany mikrokontrolerem o prawie odpowiednich parametrach opisano w. Ale jego moc wyjściowa nie jest wystarczająco wysoka, przełączanie obciążenia zależy nie tylko od amplitudy, ale także od częstotliwości napięcia sieciowego. Dlatego zdecydowano się stworzyć własną konstrukcję stabilizatora, która nie będzie miała tych wad.

Proponowany stabilizator nie wykorzystuje mikrokontrolera, co czyni go dostępnym dla szerszego grona radioamatorów. Niewrażliwość na częstotliwość napięcia sieciowego pozwala na zastosowanie go w warunkach polowych, gdy źródłem prądu jest autonomiczny generator diesla.

Główne cechy techniczne

Napięcie wejściowe, V: 130…270
Napięcie wyjściowe, V: 205…230
Maksymalna moc obciążenia, kW: 6
Czas przełączania (odłączenia) obciążenia, ms: 10

Urządzenie składa się z następujących elementów: Zasilanie na elementach T1, VD1, DA1, C2, C5. Załaduj moduł opóźnienia włączenia C1, VT1-VT3, R1-R5. Prostownik do pomiaru amplitudy napięcia sieci VD2, C2 z dzielnikiem R13, R14 i diodą Zenera VD3. Komparator napięcia DA2, DA3, R15-R39. Kontroler logiczny oparty na układach DD1-DD5. Wzmacniacze oparte na tranzystorach VT4-VT12 z rezystorami ograniczającymi prąd R40-R48. Wskaźniki LED HL1-HL9, siedem przełączników transoptorowych zawierających optozymistory U1-U7, rezystory R6-R12, triaki VS1-VS7. Napięcie sieciowe jest podłączone do odpowiedniego odczepu uzwojenia autotransformatora T2 poprzez automatyczny rozłącznik bezpiecznikowy QF1. Obciążenie jest podłączone do autotransformatora T2 poprzez otwarty triak (jeden z VS1-VS7).

Stabilizator działa w następujący sposób. Po włączeniu zasilania kondensator C1 jest rozładowywany, tranzystor VT1 jest zamknięty, a VT2 jest otwarty. Tranzystor VT3 jest zamknięty, a ponieważ prąd płynący przez diody LED, w tym te zawarte w transoptorach triakowych U1-U7, może przepływać tylko przez ten tranzystor, nie świeci się ani jedna dioda LED, wszystkie triaki są zamknięte, obciążenie jest wyłączone. Napięcie na kondensatorze C1 wzrasta w miarę ładowania go z zasilacza przez rezystor R1. Pod koniec trzysekundowego okresu opóźnienia wymaganego do zakończenia procesów przejściowych wyzwalany jest wyzwalacz Schmidta na tranzystorach VT1 i VT2, tranzystor VT3 otwiera się i umożliwia włączenie obciążenia.

Napięcie z uzwojenia III transformatora T1 jest prostowane przez elementy VD2C2 i podawane na dzielnik R13, R14. Napięcie na silniku rezystora strojenia R14, proporcjonalne do napięcia sieciowego, jest dostarczane na nieodwracające wejścia ośmiu komparatorów (chipy DA2, DA3). Wejścia odwracające tych komparatorów otrzymują stałe napięcia odniesienia z dzielnika rezystorowego R15-R23. Sygnały z wyjść komparatorów przetwarzane są przez sterownik z wykorzystaniem elementów logicznych typu „ekskluzywnego OR” (chipy DD1-DD5). Na linii komunikacji grupowej Rys. Wyjścia komparatorów DA2.1-DA2.4 i DA3.1-DA2.3 oznaczono cyframi 1-7, a wyjścia sterownika literami A-H. Wyjście komparatora DA3.4 nie jest uwzględnione w linii komunikacji grupowej.

Jeżeli napięcie sieciowe jest mniejsze niż 130 V, wyjścia wszystkich komparatorów i wyjścia sterownika mają niski poziom logiczny. Tranzystor VT4 jest otwarty, migająca dioda LED HL1 świeci, wskazując zbyt niskie napięcie sieciowe, przy którym stabilizator nie jest w stanie dostarczyć zasilania do obciążenia. Wszystkie pozostałe diody LED są wyłączone, triaki są zamknięte, obciążenie jest odłączone.

Jeśli napięcie sieciowe jest mniejsze niż 150 V, ale większe niż 130 V, poziom logiczny sygnałów 1 i A jest wysoki, reszta jest niska. Tranzystor VT5 jest otwarty, diody LED HL2 i U1.1 świecą, optozymistor U1.2 jest otwarty, obciążenie jest podłączone do górnego zacisku uzwojenia autotransformatora T2 poprzez otwarty triak VS1.

Jeśli napięcie sieciowe jest mniejsze niż 170 V, ale większe niż 150 V, poziom logiczny sygnałów 1, 2 i B jest wysoki, reszta jest niska. Tranzystor VT6 jest otwarty, diody LED HL3 i U2.1 świecą, optozymistor U1.2 jest otwarty, obciążenie jest podłączone do drugiego od górnego zacisku uzwojenia autotransformatora T2 przez otwarty triak VS2.

Pozostałe poziomy napięcia sieci odpowiadające przełączeniu obciążenia na inny odczep uzwojenia autotransformatora T2: 190, 210, 230 i 250 V.

Aby zapobiec powtarzającemu się przełączaniu obciążenia, w przypadku wahań napięcia sieciowego na poziomie progowym, wprowadza się histerezę 2-3 V (opóźnienie przełączania komparatora) za pomocą dodatniego sprzężenia zwrotnego przez R32-R39. Im większa rezystancja tych rezystorów, tym mniejsza histereza.

Jeżeli napięcie sieciowe jest większe niż 270 V, wyjścia wszystkich komparatorów oraz wyjście sterownika H są na wysokim poziomie logicznym. Pozostałe wyjścia sterownika mają stan niski. Tranzystor VT12 jest otwarty, migająca dioda LED HL9 świeci się, wskazując zbyt wysokie napięcie sieciowe, przy którym stabilizator nie jest w stanie dostarczyć zasilania do obciążenia. Wszystkie pozostałe diody LED są wyłączone, triaki są zamknięte, obciążenie jest odłączone.

Stabilizator wytrzymuje bezterminowy awaryjny wzrost napięcia sieciowego do 380 V. Napisy wskazywane przez diody LED są podobne do opisanych w pkt.

Opcja z jednym transformatorem mocy

Konstrukcja i szczegóły

Stabilizator zmontowany jest na płytce drukowanej o wymiarach 90x115 mm wykonanej z jednostronnej folii z włókna szklanego.

Diody LED HL1-HL9 są zamontowane tak, aby podczas montażu płytki drukowanej w obudowie pasowały do ​​​​odpowiednich otworów na panelu przednim urządzenia.

W zależności od konstrukcji obudowy istnieje możliwość montażu diod LED po stronie drukowanych przewodów. Wartości rezystorów ograniczających prąd R41-R47 dobiera się tak, aby prąd płynący przez diody LED transoptorów triakowych U1.1-U7.1 mieścił się w granicach 15-16 mA. Nie jest konieczne stosowanie migających diod HL1 i HL9, ale ich blask powinien być wyraźnie widoczny, aby można je było zastąpić diodami ciągłymi czerwonymi o zwiększonej jasności, np. AL307KM Lub L1543SRC-E.

Obcy mostek diodowy DF005M(VD1, VD2) można zastąpić krajowymi KTs407A lub dowolne o napięciu co najmniej 50 V i prądzie co najmniej 0,4 A. Dioda Zenera VD3 może być dowolną diodą małej mocy, o napięciu stabilizacji 4,3...4,7 V.

Regulator napięcia KR1158EN6A(DA1) można zastąpić KR1158EN6B. Poczwórny układ porównawczy LM339N(DA2,DA3), można zastąpić krajowym odpowiednikiem K1401SA1. Mikroukład KR1554LP5(DD1-DD5), można zastąpić podobnym z serii KR1561 I KR561 lub obcy 74AC86PC.

Transoptory triakowe MOC3041(U1-U7) można wymienić MOC3061.

Rezystory trymerowe R14, R15 i R23 wielozwojowe drutowe SP5-2 Lub SP5-3. Stałe rezystory R16-R22 C2-23 z tolerancją co najmniej 1%, reszta może być dowolna z tolerancją 5%, mając straty mocy nie mniejsze niż wskazane na schemacie. Kondensatory tlenkowe C1-C3, C5 mogą być dowolne, o pojemności wskazanej na schemacie i napięciu nie niższym niż określone dla nich. Pozostałe kondensatory C4, C6-C8 to dowolna folia lub ceramika.

Importowane transoptory triakowe MOC3041(U1-U7) zostały wybrane, ponieważ zawierają wbudowane kontrolery przejścia napięcia przez zero. Jest to konieczne, aby zsynchronizować wyłączenie jednego potężnego triaka i włączenie drugiego, aby zapobiec zwarciu uzwojeń autotransformatora.

Potężne triaki VS1-VS7 są również zagraniczne BTA41-800B, ponieważ domowe o tej samej mocy wymagają zbyt dużego prądu sterującego, który przekracza maksymalny dopuszczalny prąd optozymistorów 120 mA. Wszystkie triaki VS1-VS7 są zainstalowane na jednym radiatorze o powierzchni chłodzącej co najmniej 1600 cm2.

Układ stabilizujący KR1158EN6A(DA1) należy zamontować na radiatorze wykonanym z kawałka blachy aluminiowej lub profilu w kształcie litery U o powierzchni co najmniej 15 cm2.

Transformator T1 jest domowej roboty, zaprojektowany na całkowitą moc 3 W, mający pole przekroju obwodu magnetycznego 1,87 cm2. Jego uzwojenie sieciowe I, zaprojektowane na maksymalne awaryjne napięcie sieciowe 380 V, zawiera 8669 zwojów drutu PEV-2 o średnicy 0,064 mm. Uzwojenia II i III zawierają po 522 zwoje drutu PEV-2 o średnicy 0,185 mm.

Opcja z dwoma transformatorami mocy

Przy znamionowym napięciu sieciowym 220 V napięcie każdego uzwojenia wyjściowego powinno wynosić 12 V. Zamiast domowego transformatora T1 można zastosować dwa transformatory TPK-2-2×12V, połączone szeregowo zgodnie ze sposobem opisanym na rysunku.

Plik wydruku urządzenia PrintStab-2.lay(opcja z dwoma transformatorami TPK-2-2×12V) wykonane przy użyciu programu Układ Sprintu 4.0, co pozwala na wydruk projektu w odbiciu lustrzanym i jest bardzo wygodne przy wykonywaniu płytek drukowanych za pomocą drukarki laserowej i żelazka. Można go pobrać tutaj.

Transformator

Transformator T2 6 kW, również własnej produkcji, nawinięty na toroidalny rdzeń magnetyczny o mocy całkowitej 3-4 kW, w sposób opisany w. Jego uzwojenie zawiera 455 zwojów drutu PEV-2.

Łuki 1,2,3 nawinięte są drutem o średnicy 3 mm. Kolana 4,5,6,7 nawinięte są szyną o przekroju 18,0 mm2 (2 mm na 9 mm). Przekrój ten jest niezbędny, aby autotransformator nie nagrzewał się podczas długotrwałej pracy.

Odczepy wykonane są z 203, 232, 266, 305, 348 i 398. zwojów, licząc od dolnego w obwodzie wyjściowym. Napięcie sieciowe jest dostarczane do kranu 266. zwoju.

Jeżeli moc obciążenia nie przekracza 2,2 kW, autotransformator T2 można nawinąć na stojan silnika elektrycznego o mocy 1,5 kW za pomocą drutu PEV-2. Krany 1,2,3 nawinięte są drutem o średnicy 2 mm. Kolana 4,5,6,7 nawinięte są drutem o średnicy 3 mm

Liczbę zwojów uzwojenia należy proporcjonalnie zwiększyć o 1,3 razy. Prąd pracy rozłącznika bezpiecznikowego QF1 należy zmniejszyć do 20 A. Przed obciążeniem zaleca się zamontowanie dodatkowego wyłącznika 10 A

Podczas produkcji autotransformatora o nieznanej wartości przenikalności magnetycznej Vmax rdzenia, aby nie popełnić błędu przy wyborze stosunku zwojów na wolt, konieczne jest przeprowadzenie praktycznych badań stojana (patrz sekcja poniżej) .

W archiwum ogólnym znajduje się program do obliczania zaczepów autotransformatora na podstawie gabarytów stojana przy znanej wartości przenikalności magnetycznej Vmax rdzenia.

Jeżeli moc obciążenia nie przekracza 3 kW, autotransformator T2 można nawinąć na stojan silnika elektrycznego o mocy 4 kW drutem PEV-2 o średnicy 2,8 mm (przekrój 6,1 mm2).Liczba zwojów uzwojenia powinna zwiększyć proporcjonalnie o 1,2 razy. Prąd pracy rozłącznika bezpiecznikowego QF1 należy zmniejszyć do 16 A. Można zastosować triaki VS1-VS7 BTA140-800, umieszczone na radiatorze o powierzchni co najmniej 800 cm2.

Ustawienia

Regulacja odbywa się za pomocą LATR- i dwa woltomierze. Należy ustawić progi przełączania obciążenia i upewnić się, że napięcie wyjściowe stabilizatora mieści się w dopuszczalnych granicach dla zasilanego sprzętu.

Oznaczmy U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 - wartości napięcia na silniku rezystora strojenia R14, odpowiadające napięciu sieciowemu 130, 150, 170, 190, 210, 230, 250, 270 V (progi przełączania i odłączenia obciążenia).

Zamiast rezystorów dostrajających R15 i R23 tymczasowo instaluje się rezystory stałe o rezystancji 10 kOhm.

Następnie stabilizator bez autotransformatora T2 podłącza się do sieci poprzez LATR. Przy wyjściu LATR-a zwiększyć napięcie do 250 V, następnie za pomocą rezystora trymera R14 ustawić napięcie U6 na 3,5 V, mierząc je woltomierzem cyfrowym. Następnie zmniejsz napięcie LATR-a do 130 V i zmierzyć napięcie U1. Niech będzie to na przykład 1,6 V.

Oblicz krok zmiany napięcia:

∆U=(U6 – U1)/6=(3,5-1,6)/6=0,3166 V ,
prąd płynący przez dzielnik R15-R23
I=∆U/R16=0,3166/2=0,1583 mA

Oblicz rezystancję rezystorów R15 i 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 , gdzie Upit jest napięciem stabilizacyjnym mikroukładu DA1. Obliczenia są przybliżone, ponieważ nie uwzględniają wpływu rezystorów R32-R39, ale ich dokładność jest wystarczająca do praktycznej regulacji stabilizatora.

Program do obliczania R8, R16 i przełączających napięć granicznych można pobrać w załącznikach.

Następnie urządzenie odłącza się od sieci i za pomocą woltomierza cyfrowego ustawia się rezystancje rezystorów R15 i R23 na wartości obliczone i montuje na płytce zamiast wspomnianych powyżej rezystorów stałych. Włącz ponownie stabilizator i monitoruj przełączanie diod LED, stopniowo zwiększając napięcie LATR-i od minimum do maksimum i z powrotem. Jednoczesne świecenie dwóch lub więcej diod LED wskazuje na awarię jednego z mikroukładów DA2, DA3, DD1-DD5. Wadliwy mikroukład należy wymienić, dlatego wygodniej jest zainstalować dla nich panele niż same mikroukłady na płycie.

Po upewnieniu się, że mikroukłady są w dobrym stanie, podłącz autotransformator T2 i obciążenie - żarówkę o mocy 100...200 W. Ponownie mierzone są progi przełączania i napięcia U1-U7. Aby sprawdzić poprawność obliczeń, zmień LATR-wejściu na T1 należy zadbać o to, aby dioda HL1 migała przy napięciu poniżej 130 V, sekwencyjne załączanie diod HL2 - HL8 po przekroczeniu wskazanych powyżej progów załączenia, a także dioda HL9 migała przy napięciu powyżej 270 V V.

Jeśli maksymalne napięcie LATR-a jest mniejsza niż 270 V, ustaw jego wyjście na 250 V, oblicz napięcie U7 ze wzoru: U7 = U6 + ∆U = 3,82 V. Przesuń suwak R14 w górę, sprawdź, czy przy napięciu U7 obciążenie jest wyłączone, a następnie przesuń suwak R14 w dół, ustawiając U6 na poprzednią wartość 3,5 V.

Wskazane jest zakończenie instalacji stabilizatora poprzez podłączenie go do napięcia 380 V na kilka godzin.

Podczas eksploatacji kilku egzemplarzy stabilizatorów o różnej mocy (około sześciu miesięcy) nie wystąpiły żadne awarie ani awarie w ich działaniu. Nie wystąpiły żadne awarie urządzeń zasilanych przez nie, spowodowane niestabilnym napięciem sieciowym.

Literatura

1. Koryakov S. Sieciowy stabilizator napięcia ze sterowaniem mikrokontrolerem. - Radio, 2002, nr 8, s. 2002. 26-29.
2. Kopanev V. Ochrona transformatora przed podwyższonym napięciem sieciowym. - Radio, 1997, nr 2 s. 46.
3. Andreev V. Produkcja transformatorów. - Radio, 2002, nr 7, s. 58
4. http://rexmill.ucoz.ru/forum/50-152-1

Obliczenia autotransformatora

Udało Ci się wymontować stojan z silnika, ale nie wiesz z jakiego materiału jest wykonany. Generalnie przy obliczaniu rdzeni o mocy powyżej 1 kW często pojawiają się problemy z danymi początkowymi. Problemów można łatwo uniknąć, jeśli przeprowadzisz badania na istniejącym rdzeniu. Jest to bardzo łatwe do zrobienia.

Przygotowujemy rdzeń do nawinięcia uzwojenia pierwotnego: obrabiamy ostre krawędzie, nakładamy podkładki izolacyjne (w moim przypadku zrobiłem podkładki kartonowe na rdzeniu toroidalnym). Teraz nawijamy 50 zwojów drutu o średnicy 0,5-1 mm. Do pomiarów będziemy potrzebować amperomierza z granicą pomiaru około 5 amperów, woltomierza napięcia przemiennego i LATR.MS Excel

N/V= 50/((140-140*0,25) = 0,48 obrotów na wolt.

Liczba zwojów w zaczepach jest obliczana na podstawie średnich napięć każdego z zakresów wejściowych sterownika i będzie wynosić:

Kran nr 1 – 128,5 V x 0,48 V = 62 wit
Kran nr 2 – 147 V x 0,48 V = 71 Wit
Kran nr 3 – 168 V x 0,48 V = 81 Wit
Kran nr 4 – 192 V x 0,48 V = 92 Wit
Kran nr 5 – 220 V x 0,48 V = 106 wit(napięcie na obciążeniu jest również z niego usuwane)
Kran nr 6 – 251,5 V x 0,48 V = 121 wit
Kran nr 7 – 287,5 V x 0,48 V = 138 wit(całkowita liczba zwojów autotransformatora)

W tym cały problem!

Modernizacja

Lubiłem to.

Treść:

W obwodach elektrycznych istnieje ciągła potrzeba stabilizacji pewnych parametrów. W tym celu stosuje się specjalne schematy kontroli i monitorowania. Dokładność działań stabilizujących zależy od tzw. normy, z którą porównywany jest określony parametr, na przykład napięcie. Oznacza to, że gdy wartość parametru jest niższa od normy, obwód stabilizatora napięcia włączy sterowanie i wyda polecenie jego zwiększenia. Jeśli to konieczne, wykonywane jest działanie odwrotne - redukcja.

Ta zasada działania leży u podstaw automatycznego sterowania wszystkimi znanymi urządzeniami i systemami. Stabilizatory napięcia działają w ten sam sposób, pomimo różnorodności obwodów i elementów użytych do ich wytworzenia.

DIY obwód stabilizatora napięcia 220 V

Przy idealnej pracy sieci elektrycznych wartość napięcia powinna zmieniać się o nie więcej niż 10% wartości nominalnej, w górę lub w dół. Jednak w praktyce spadki napięcia osiągają znacznie większe wartości, co ma niezwykle negatywny wpływ na sprzęt elektryczny, aż do momentu jego awarii.

Specjalny sprzęt stabilizujący pomoże chronić przed takimi problemami. Jednak ze względu na wysoki koszt jego zastosowanie w warunkach domowych jest w wielu przypadkach nieopłacalne ekonomicznie. Najlepszym wyjściem z sytuacji jest domowy stabilizator napięcia 220 V, którego obwód jest dość prosty i niedrogi.

Możesz wziąć wzór przemysłowy za podstawę, aby dowiedzieć się, z jakich części się składa. Każdy stabilizator zawiera transformator, rezystory, kondensatory, kable łączące i łączące. Najprostszy uważany jest za stabilizator napięcia przemiennego, którego obwód działa na zasadzie reostatu, zwiększając lub zmniejszając rezystancję zgodnie z natężeniem prądu. Nowoczesne modele zawierają dodatkowo wiele innych funkcji, które chronią sprzęt AGD przed skokami napięcia.

Wśród domowych projektów urządzenia triakowe są uważane za najbardziej skuteczne, dlatego ten model zostanie potraktowany jako przykład. Wyrównanie prądu za pomocą tego urządzenia będzie możliwe przy napięciu wejściowym w zakresie 130–270 woltów. Przed rozpoczęciem montażu należy zakupić określony zestaw elementów i komponentów. Składa się z zasilacza, prostownika, sterownika, komparatora, wzmacniaczy, diod LED, autotransformatora, modułu opóźniającego załączenie obciążenia, przełączników transoptorowych, rozłącznika bezpiecznikowego. Głównymi narzędziami pracy są pęseta i lutownica.

Do montażu stabilizatora 220 V Przede wszystkim będziesz potrzebować płytki drukowanej o wymiarach 11,5 x 9,0 cm, którą należy przygotować wcześniej. Jako materiał zaleca się stosowanie folii z włókna szklanego. Układ części jest drukowany na drukarce i przenoszony na tablicę za pomocą żelazka.

Transformatory do obwodu można pobrać gotowe lub zmontować samodzielnie. Gotowe transformatory muszą być marki TPK-2-2 12V i być połączone szeregowo ze sobą. Aby stworzyć swój pierwszy transformator własnymi rękami, będziesz potrzebować rdzenia magnetycznego o przekroju 1,87 cm2 i 3 kabli PEV-2. Pierwszy kabel jest używany w jednym uzwojeniu. Jego średnica wyniesie 0,064 mm, a liczba zwojów wyniesie 8669. Pozostałe druty są wykorzystywane w innych uzwojeniach. Ich średnica wyniesie już 0,185 mm, a liczba zwojów wyniesie 522.

Drugi transformator wykonany jest w oparciu o toroidalny rdzeń magnetyczny. Jego uzwojenie jest wykonane z tego samego drutu, co w pierwszym przypadku, ale liczba zwojów będzie inna i wyniesie 455. W drugim urządzeniu wykonuje się siedem kranów. Pierwsze trzy wykonane są z drutu o średnicy 3 mm, a pozostałe z opon o przekroju 18 mm2. Zapobiega to nagrzewaniu się transformatora podczas pracy.

Zaleca się zakup wszystkich pozostałych komponentów gotowych w wyspecjalizowanych sklepach. Podstawą montażu jest schemat obwodu fabrycznego stabilizatora napięcia. Najpierw instalowany jest mikroukład, który działa jako kontroler radiatora. Do jego produkcji używana jest płyta aluminiowa o powierzchni ponad 15 cm2. Triaki są zainstalowane na tej samej płycie. Radiator przeznaczony do montażu musi posiadać powierzchnię chłodzącą. Następnie diody LED są instalowane tutaj zgodnie z obwodem lub z boku drukowanych przewodów. Tak zmontowanej konstrukcji nie można porównywać z modelami fabrycznymi ani pod względem niezawodności, ani jakości pracy. Takie stabilizatory stosuje się w urządzeniach gospodarstwa domowego, które nie wymagają precyzyjnych parametrów prądowych i napięciowych.

Tranzystorowe obwody stabilizatora napięcia

Wysokiej jakości transformatory zastosowane w obwodzie elektrycznym skutecznie radzą sobie nawet z dużymi zakłóceniami. Niezawodnie chronią sprzęt AGD i sprzęt zainstalowany w domu. Dostosowany system filtracji pozwala poradzić sobie z wszelkimi skokami napięcia. Kontrolując napięcie, zachodzą zmiany prądu. Częstotliwość graniczna na wejściu wzrasta, a na wyjściu maleje. W ten sposób prąd w obwodzie jest przekształcany w dwóch etapach.

Najpierw na wejściu zastosowano tranzystor z filtrem. Następnie następuje rozpoczęcie pracy. Aby dokończyć konwersję prądu, obwód wykorzystuje wzmacniacz, najczęściej instalowany pomiędzy rezystorami. Dzięki temu w urządzeniu utrzymywany jest wymagany poziom temperatury.

Obwód prostowniczy działa w następujący sposób. Prostowanie napięcia przemiennego z uzwojenia wtórnego transformatora odbywa się za pomocą mostka diodowego (VD1-VD4). Wygładzanie napięcia odbywa się za pomocą kondensatora C1, po czym wchodzi on do układu stabilizatora kompensacji. Działanie rezystora R1 ustawia prąd stabilizujący na diodzie Zenera VD5. Rezystor R2 jest rezystorem obciążenia. Przy udziale kondensatorów C2 i C3 napięcie zasilania jest filtrowane.

Wartość napięcia wyjściowego stabilizatora będzie zależeć od elementów VD5 i R1, dla których wyboru znajduje się specjalna tabela. VT1 instaluje się na grzejniku, którego powierzchnia chłodząca musi wynosić co najmniej 50 cm2. Krajowy tranzystor KT829A można zastąpić zagranicznym analogiem BDX53 firmy Motorola. Pozostałe elementy są oznaczone: kondensatory - K50-35, rezystory - MLT-0,5.

Obwód liniowego regulatora napięcia 12 V

Stabilizatory liniowe wykorzystują chipy KREN, a także LM7805, LM1117 i LM350. Należy zaznaczyć, że symbol KREN nie jest skrótem. Jest to skrót od pełnej nazwy układu stabilizującego, oznaczonego jako KR142EN5A. Inne mikroukłady tego typu są oznaczone w ten sam sposób. Po skrócie nazwa ta wygląda inaczej – KREN142.

Najpopularniejsze są stabilizatory liniowe lub regulatory napięcia prądu stałego. Ich jedyną wadą jest brak możliwości pracy przy napięciu niższym niż deklarowane napięcie wyjściowe.

Na przykład, jeśli chcesz uzyskać napięcie 5 woltów na wyjściu LM7805, napięcie wejściowe musi wynosić co najmniej 6,5 wolta. Gdy na wejście zostanie podane napięcie mniejsze niż 6,5 V, nastąpi tzw. spadek napięcia, a na wyjściu nie będzie już deklarowanych 5 woltów. Ponadto stabilizatory liniowe bardzo się nagrzewają pod obciążeniem. Ta właściwość leży u podstaw zasady ich działania. Oznacza to, że napięcie wyższe niż ustabilizowane jest zamieniane na ciepło. Na przykład, gdy na wejście mikroukładu LM7805 zostanie przyłożone napięcie 12 V, wówczas 7 z nich zostanie wykorzystanych do ogrzania obudowy, a do konsumenta trafi tylko niezbędne 5 V. Podczas procesu transformacji następuje tak silne nagrzewanie, że ten mikroukład po prostu przepali się w przypadku braku grzejnika chłodzącego.

Regulowany obwód stabilizatora napięcia

Często zdarzają się sytuacje, gdy należy wyregulować napięcie dostarczane przez stabilizator. Rysunek pokazuje prosty obwód regulowanego stabilizatora napięcia i prądu, który pozwala nie tylko stabilizować, ale także regulować napięcie. Można go łatwo złożyć nawet przy podstawowej znajomości elektroniki. Na przykład napięcie wejściowe wynosi 50 V, a wartość wyjściowa ma dowolną wartość w zakresie 27 woltów.

Główną częścią stabilizatora jest tranzystor polowy IRLZ24/32/44 i inne podobne modele. Tranzystory te są wyposażone w trzy zaciski - dren, źródło i bramkę. Struktura każdego z nich składa się z metalu dielektrycznego (dwutlenku krzemu) - półprzewodnika. W obudowie znajduje się układ stabilizujący TL431, za pomocą którego regulowane jest wyjściowe napięcie elektryczne. Sam tranzystor może pozostać na radiatorze i być podłączony do płytki przewodami.

Układ ten może pracować przy napięciu wejściowym z zakresu od 6 do 50V. Napięcie wyjściowe mieści się w zakresie od 3 do 27 V i można je regulować za pomocą rezystora trymera. W zależności od konstrukcji grzejnika prąd wyjściowy osiąga 10A. Pojemność kondensatorów wygładzających C1 i C2 wynosi 10-22 μF, a C3 4,7 μF. Obwód może bez nich działać, ale jakość stabilizacji zostanie obniżona. Kondensatory elektrolityczne na wejściu i wyjściu mają napięcie około 50 V. Moc wydzielana przez taki stabilizator nie przekracza 50 W.

Obwód stabilizatora napięcia triaka 220V

Stabilizatory triakowe działają w podobny sposób jak urządzenia przekaźnikowe. Istotną różnicą jest obecność jednostki przełączającej uzwojenia transformatora. Zamiast przekaźników zastosowano potężne triaki, działające pod kontrolą sterowników.

Sterowanie uzwojeniami za pomocą triaków jest bezdotykowe, więc przy przełączaniu nie słychać charakterystycznych kliknięć. Drut miedziany służy do nawijania autotransformatora. Stabilizatory triakowe mogą pracować przy niskim napięciu od 90 woltów i wysokim napięciu do 300 woltów. Regulacja napięcia odbywa się z dokładnością do 2%, dzięki czemu lampki w ogóle nie mrugają. Jednak podczas przełączania pojawia się samoindukowany emf, jak w urządzeniach przekaźnikowych.

Przełączniki triakowe są bardzo wrażliwe na przeciążenia, dlatego muszą posiadać rezerwę mocy. Ten typ stabilizatora ma bardzo złożony reżim temperaturowy. Dlatego triaki instaluje się na grzejnikach z wymuszonym chłodzeniem wentylatorem. Obwód tyrystorowego stabilizatora napięcia DIY 220 V działa dokładnie w ten sam sposób.

Istnieją urządzenia o zwiększonej dokładności, które działają w systemie dwustopniowym. Pierwszy stopień dokonuje zgrubnej regulacji napięcia wyjściowego, natomiast drugi etap przeprowadza ten proces znacznie precyzyjniej. Zatem sterowanie dwoma stopniami odbywa się za pomocą jednego sterownika, co w rzeczywistości oznacza obecność dwóch stabilizatorów w jednej obudowie. Obydwa stopnie mają uzwojenia nawinięte we wspólnym transformatorze. Dzięki 12 przełącznikom te dwa stopnie pozwalają na regulację napięcia wyjściowego w 36 poziomach, co zapewnia jego dużą dokładność.

Stabilizator napięcia z obwodem zabezpieczającym prąd

Urządzenia te zapewniają zasilanie przede wszystkim urządzeniom niskiego napięcia. Ten układ stabilizatora prądu i napięcia wyróżnia się prostą konstrukcją, dostępną podstawą elementu oraz możliwością płynnej regulacji nie tylko napięcia wyjściowego, ale także prądu, przy którym zadziała zabezpieczenie.
Podstawą obwodu jest regulator równoległy lub regulowana dioda Zenera, również o dużej mocy. Za pomocą tzw. rezystora pomiarowego monitorowany jest prąd pobierany przez obciążenie.

Czasami na wyjściu stabilizatora dochodzi do zwarcia lub prąd obciążenia przekracza ustawioną wartość. W takim przypadku napięcie na rezystorze R2 spada i otwiera się tranzystor VT2. Następuje również jednoczesne otwarcie tranzystora VT3, który bocznikuje źródło napięcia odniesienia. Dzięki temu napięcie wyjściowe zostaje zredukowane do poziomu niemal zerowego, a tranzystor sterujący jest chroniony przed przeciążeniami prądowymi. W celu ustawienia dokładnego progu zabezpieczenia prądowego stosuje się rezystor dostrajający R3, połączony równolegle z rezystorem R2. Czerwony kolor diody LED1 wskazuje, że zadziałało zabezpieczenie, a zielona dioda LED2 wskazuje napięcie wyjściowe.

Po prawidłowym zmontowaniu obwody potężnych stabilizatorów napięcia są natychmiast uruchamiane, wystarczy ustawić wymaganą wartość napięcia wyjściowego. Po obciążeniu urządzenia reostat ustawia prąd, przy którym zadziała zabezpieczenie. Jeżeli zabezpieczenie ma działać przy mniejszym prądzie, należy w tym celu zwiększyć wartość rezystora R2. Na przykład, przy R2 równym 0,1 oma, minimalny prąd ochronny wyniesie około 8A. Jeśli wręcz przeciwnie, konieczne jest zwiększenie prądu obciążenia, należy połączyć równolegle dwa lub więcej tranzystorów, których emitery mają rezystory wyrównujące.

Obwód stabilizatora napięcia przekaźnika 220

Za pomocą stabilizatora przekaźnika zapewniona jest niezawodna ochrona przyrządów i innych urządzeń elektronicznych, dla których standardowy poziom napięcia wynosi 220 V. Ten stabilizator napięcia ma napięcie 220 V, którego obwód jest znany każdemu. Cieszy się dużą popularnością ze względu na prostotę konstrukcji.

Aby prawidłowo obsługiwać to urządzenie, należy zapoznać się z jego budową i zasadą działania. Każdy stabilizator przekaźnika składa się z automatycznego transformatora i obwodu elektronicznego sterującego jego działaniem. Dodatkowo zastosowano przekaźnik umieszczony w wytrzymałej obudowie. Urządzenie to należy do kategorii wzmacniaczy napięcia, czyli dodaje prąd tylko w przypadku niskiego napięcia.

Dodanie wymaganej liczby woltów odbywa się poprzez podłączenie uzwojenia transformatora. Zwykle do pracy wykorzystywane są 4 uzwojenia. Jeżeli prąd w sieci elektrycznej jest zbyt duży, transformator automatycznie obniża napięcie do żądanej wartości. Projekt można uzupełnić o inne elementy, na przykład wyświetlacz.

Zatem przekaźnikowy stabilizator napięcia ma bardzo prostą zasadę działania. Prąd mierzony jest przez obwód elektroniczny, następnie po otrzymaniu wyników porównywany jest z prądem wyjściowym. Powstała różnica napięcia jest regulowana niezależnie poprzez wybór wymaganego uzwojenia. Następnie podłącza się przekaźnik i napięcie osiąga wymagany poziom.

Stabilizator napięcia i prądu na LM2576

Urządzenia gospodarstwa domowego są podatne na skoki napięcia: szybciej się zużywają i ulegają awariom. A w sieci napięcie często skacze, spada, a nawet załamuje się: wynika to z odległości od źródła i niedoskonałości linii energetycznych.

Do zasilania urządzeń prądem o stabilnej charakterystyce w mieszkaniach stosuje się stabilizatory napięcia. Niezależnie od parametrów prądu wprowadzonego do urządzenia na jego wyjściu, będzie on miał prawie niezmienione parametry.

Można dokupić urządzenie wyrównujące prąd, wybierając z szerokiej gamy (różnice mocy, zasada działania, parametry napięcia sterującego i wyjściowego). Ale nasz artykuł poświęcony jest temu, jak zrobić stabilizator napięcia własnymi rękami. Czy w tym przypadku praca domowa jest uzasadniona?

Domowy stabilizator ma trzy zalety:

1. Taniość. Wszystkie części kupuje się osobno, co jest opłacalne w porównaniu z tymi samymi częściami, ale już zmontowanymi w jedno urządzenie - korektor prądu;
2. Możliwość samodzielnej naprawy. Jeśli jeden z elementów zakupionego stabilizatora ulegnie awarii, jest mało prawdopodobne, że będziesz w stanie go wymienić, nawet jeśli rozumiesz elektrotechnikę. Po prostu nie znajdziesz niczego, czym mógłbyś zastąpić zużytą część. Dzięki domowemu urządzeniu wszystko jest prostsze: początkowo kupiłeś wszystkie elementy w sklepie. Pozostaje tylko udać się tam ponownie i kupić to, co zepsute;
3. Łatwa naprawa. Jeśli sam montowałeś przetwornicę napięcia, to wiesz o tym na 100%. Zrozumienie urządzenia i działania pomoże szybko zidentyfikować przyczynę awarii stabilizatora. Gdy już to zrozumiesz, możesz łatwo naprawić domowe urządzenie.

Stabilizator własnej produkcji ma trzy poważne wady:

1. Niska niezawodność. W wyspecjalizowanych przedsiębiorstwach urządzenia są bardziej niezawodne, ponieważ ich rozwój opiera się na odczytach precyzyjnych przyrządów, których nie można znaleźć w życiu codziennym;
2. Szeroki zakres napięcia wyjściowego. Jeśli stabilizatory przemysłowe mogą wytwarzać stosunkowo stałe napięcie (na przykład 215–220 V), wówczas domowe analogi mogą mieć zasięg 2–5 razy większy, co może mieć krytyczne znaczenie w przypadku sprzętu nadwrażliwego na zmiany prądu;
3. Złożona konfiguracja. Jeśli kupisz stabilizator, etap konfiguracji zostanie pominięty, wystarczy podłączyć urządzenie i kontrolować jego działanie. Jeśli jesteś twórcą aktualnego korektora, powinieneś go również skonfigurować. Jest to trudne, nawet jeśli sam wykonałeś najprostszy stabilizator napięcia.

Domowy korektor prądu: charakterystyka

Stabilizator charakteryzuje się dwoma parametrami:

• Dopuszczalny zakres napięcia wejściowego (Uin);
• Dopuszczalny zakres napięcia wyjściowego (Uout).

W artykule omówiono przetwornicę prądu triaka, ponieważ jest ona bardzo wydajna. Dla niego Uin wynosi 130-270 V, a Uout 205-230 V. Jeśli duży zakres napięcia wejściowego jest zaletą, to dla wyjścia jest to wadą.

Jednak w przypadku sprzętu gospodarstwa domowego zakres ten pozostaje akceptowalny. Łatwo to sprawdzić, gdyż dopuszczalne wahania napięcia to skoki i spadki nie większe niż 10%. A to jest 22,2 V w górę lub w dół. Oznacza to, że dopuszczalna jest zmiana napięcia z 197,8 na 242,2 woltów. W porównaniu z tym zakresem prąd na naszym stabilizatorze triakowym jest jeszcze płynniejszy.

Urządzenie nadaje się do podłączenia do linii o obciążeniu nie większym niż 6 kW. Przełącza się w ciągu 0,01 sekundy.

Projekt urządzenia stabilizującego prąd

Domowy stabilizator napięcia 220 V, którego schemat przedstawiono powyżej, obejmuje następujące elementy:

• jednostka mocy. Wykorzystuje urządzenia pamięci C2 i C5, przekładnik napięciowy T1, a także komparator (urządzenie porównawcze) DA1 i LED VD1;
• Węzeł, opóźnianie rozpoczęcia obciążenia. Do jego montażu potrzebne będą rezystancje od R1 do R5, tranzystory od VT1 do VT3, a także pamięć C1;
• Prostownik, mierząc wartość skoków i zapadów napięcia. Jego konstrukcja obejmuje diodę LED VD2 z diodą Zenera o tej samej nazwie, napęd C2, rezystor R14 i R13;
• Komparator. Będzie to wymagało rezystancji od R15 do R39 i porównania urządzeń DA2 z DA3;
• Kontroler typu logicznego. Wymaga żetonów DD od 1 do 5;
• Wzmacniacze. Będą wymagać rezystancji ograniczających prąd R40-R48, a także tranzystorów od VT4 do VT12;
• diody LED, odgrywanie roli wskaźnika - HL od 1 do 9;
• Przełączniki transoptorowe(7) z triakami VS od 1 do 7, rezystorami R od 6 do 12 i triakami transoptorowymi U od 1 do 7;
• Automatyczny przełącznik z bezpiecznikiem QF1;
• Autotransformator T2.

Jak będzie działać to urządzenie?

Po podłączeniu do sieci napędu węzła z oczekującym obciążeniem (C1) jest on nadal rozładowywany. Tranzystor VT1 włącza się, a 2 i 3 zamykają się. Przez ten ostatni prąd będzie następnie przepływał do diod LED i triaków transoptorowych. Ale gdy tranzystor jest zamknięty, diody nie dają sygnału, a triaki są nadal zamknięte: nie ma obciążenia. Ale prąd przepływa już przez pierwszy rezystor do urządzenia magazynującego, które zaczyna gromadzić energię.

Opisany powyżej proces trwa 3 sekundy, po czym zostaje uruchomiony wyzwalacz Schmitta oparty na tranzystorach VT 1 i 2, po czym włącza się tranzystor 3. Teraz obciążenie można uznać za otwarte.

Napięcie wyjściowe z trzeciego uzwojenia transformatora na zasilaczu jest wyrównywane przez drugą diodę i kondensator. Następnie prąd kierowany jest do R13, przechodzi przez R14. W tej chwili napięcie jest proporcjonalne do napięcia w sieci. Następnie prąd doprowadzany jest do komparatorów nieodwracających. Natychmiast odwracające urządzenia porównujące otrzymują już wyrównany prąd, który jest dostarczany do rezystancji od 15 do 23. Następnie podłączany jest kontroler w celu przetwarzania sygnałów wejściowych na urządzeniach porównawczych.

Niuanse stabilizacji w zależności od napięcia podawanego na wejście

Jeśli zostanie wprowadzone napięcie do 130 woltów, na zaciskach komparatora wskazany zostanie poziom logiczny niskiego napięcia (LU). Czwarty tranzystor jest otwarty, a dioda LED 1 miga, sygnalizując silny zanik linii. Musisz zrozumieć, że stabilizator nie jest w stanie wytworzyć wymaganego napięcia. Dlatego wszystkie triaki są zamknięte i nie ma obciążenia.

Jeśli napięcie na wejściu wynosi 130-150 woltów, wówczas na sygnałach 1 i A obserwuje się wysoki LU, ale w przypadku pozostałych sygnałów jest on nadal niski. Włącza się piąty tranzystor, zapala się druga dioda. Triak transoptorowy U1.2 i triak VS2 otwarty. Obciążenie przejdzie wzdłuż tego ostatniego i dotrze od góry do zacisku uzwojenia drugiego autotransformatora.

Przy napięciu wejściowym 150-170 woltów wysoki LU obserwuje się na sygnałach 1, 2 i V, w pozostałych jest nadal niski. Następnie włącza się szósty tranzystor i włącza się trzecia dioda, włącza się VS2 i prąd jest dostarczany na drugi (liczony od góry) zacisk uzwojenia drugiego autotransformatora.

W ten sam sposób opisano pracę stabilizatora w zakresach napięć 170-190V, 190-210V, 210-230V, 230-250V.

Produkcja PCB

Do przetwornicy prądu triaka potrzebna jest płytka drukowana, na której zostaną umieszczone wszystkie elementy. Jego wymiary: 11,5 na 9 cm Do jego wykonania potrzebne będzie włókno szklane pokryte z jednej strony folią.

Tablicę można wydrukować na drukarce laserowej, po czym zostanie użyte żelazko. Wygodne jest samodzielne wykonanie tablicy za pomocą programu Sprint Loyout. Schemat rozmieszczenia na nim elementów pokazano poniżej.

Jak zrobić transformatory T1 i T2?

Pierwszy transformator T1 o mocy 3 kW jest produkowany przy użyciu rdzenia magnetycznego o powierzchni przekroju poprzecznego (CSA) wynoszącej 187 m2. mm. I trzy przewody PEV-2:

• Przy pierwszym owinięciu PPS wynosi zaledwie 0,003 metra kwadratowego. mm. Liczba zwojów – 8669;
• W przypadku drugiego i trzeciego uzwojenia PPS wynosi tylko 0,027 m2. mm. Liczba zwojów wynosi 522 na każdym.

Jeśli nie chcesz nawijać przewodu, możesz kupić dwa transformatory TPK-2-2×12V i połączyć je szeregowo, jak na rysunku poniżej.

Aby wykonać autotransformator o drugiej mocy 6 kW, potrzebny będzie toroidalny rdzeń magnetyczny i drut PEV-2, z którego zostanie wykonany owijka 455 zwojów. I tutaj potrzebujemy zakrętów (7 sztuk):

• Owijanie 1-3 zgięć z drutu PPS 7 mkw. mm;
• Owinięcie 4-7 zgięć z drutu PPS 254 mkw. mm.

Co kupić?

Kup w sklepie ze sprzętem elektrycznym i radiowym (oznaczenie w nawiasach na schemacie):

• 7 triaków transoptorowych MOC3041 lub 3061 (U od 1 do 7);
• 7 prostych triaków BTA41-800B (VS od 1 do 7);
• 2 diody LED DF005M lub KTs407A (VD 1 i 2);
• Możliwe 3 rezystory SP5-2, 5-3 (R 13, 14, 25);
• Element wyrównujący prąd KR1158EN6A lub B (DA1);
• 2 urządzenia porównujące LM339N lub K1401CA1 (DA 1 i 2);
• Przełącznik z bezpiecznikiem;
• 4 kondensatory foliowe lub ceramiczne (C 4, 6, 7, 8);
• 4 kondensatory tlenkowe (C 1, 2, 3, 5);
• 7 rezystancji ograniczających prąd, na ich zaciskach powinien wynosić 16 mA (R od 41 do 47);
• 30 rezystancji (dowolnych) z tolerancją 5%;
• 7 rezystancji C2-23 z tolerancją 1% (R od 16 do 22).

Cechy montażowe urządzenia do wyrównywania napięcia

Mikroukład urządzenia stabilizującego prąd jest zainstalowany na radiatorze, dla którego odpowiednia jest aluminiowa płyta. Jego powierzchnia nie powinna być mniejsza niż 15 metrów kwadratowych. cm.

W przypadku triaków niezbędny jest także radiator z powierzchnią chłodzącą. Na wszystkie 7 elementów wystarczy jeden radiator o powierzchni co najmniej 16 metrów kwadratowych. dm.

Aby wyprodukowana przez nas przetwornica napięcia AC działała, niezbędny jest mikrokontroler. Mikroukład KR1554LP5 doskonale radzi sobie ze swoją rolą.

Już wiesz, że w obwodzie znajdziesz 9 migających diod. Wszystkie są na nim umieszczone tak, aby pasowały do ​​​​otworów znajdujących się na przednim panelu urządzenia. A jeśli korpus stabilizatora nie pozwala na ich umiejscowienie, jak na schemacie, to możesz go zmodyfikować tak, aby diody LED wychodziły po dogodnej dla Ciebie stronie.

Zamiast migających diod LED można zastosować niemigające diody LED. Ale w tym przypadku musisz wziąć diody o jasnoczerwonym blasku. Odpowiednie są elementy marek: AL307KM i L1543SRC-E.

Teraz wiesz, jak zrobić stabilizator napięcia 220 V. A jeśli już wcześniej musiałeś zrobić coś podobnego, ta praca nie będzie dla ciebie trudna. Dzięki temu możesz zaoszczędzić kilka tysięcy rubli na zakupie stabilizatora przemysłowego.

Za optymalny sposób eksploatacji sieci elektrycznych uważa się zmianę funkcji prądowych i wymaganego napięcia o 10% w stosunku do 220V. Ponieważ jednak przepięcia zmieniają się dość często, urządzenia elektryczne podłączone bezpośrednio do sieci są narażone na awarię.

Aby wyeliminować takie problemy, konieczne jest zainstalowanie określonego sprzętu. A ponieważ urządzenie magazynujące ma dość wysoki koszt, oczywiście wiele osób montuje stabilizator własnymi rękami.

Czy taka decyzja jest uzasadniona i co trzeba zrobić, aby stała się rzeczywistością?

Zasada działania stabilizatora

Decydując się na stworzenie domowego stabilizatora, jak na zdjęciu, musisz zajrzeć do wnętrza obudowy, która składa się z pewnych części. Zasada działania konwencjonalnego urządzenia opiera się bezpośrednio na działaniu reostatu, który zwiększa lub zmniejsza rezystancję.

Ponadto proponowane modele spełniają różnorodne funkcje, a także mogą w pełni chronić sprzęt przed niepożądanymi skokami napięcia w sieci.

Sprzęt jest klasyfikowany w zależności od metod stosowanych do regulacji prądu. Ponieważ wartością jest kierunkowy ruch cząstek, można na niego odpowiednio wpływać metodą mechaniczną lub impulsową.

Pierwszy z nich działa zgodnie z prawem Ohma. Urządzenia, których działanie opiera się na tym, nazywane są liniowymi. Obejmują one kilka zakrętów połączonych za pomocą reostatu.

Napięcie dostarczane do jednej części przechodzi przez reostat, kończąc w podobny sposób na innym, skąd jest przekazywane do konsumenta.

Tego typu urządzenia umożliwiają możliwie najdokładniejsze ustawienie wymaganych parametrów prądowych i można je łatwo rozbudować o specjalne komponenty.

Niedopuszczalne jest jednak stosowanie takich stabilizatorów w sieciach, w których występuje duża różnica między prądami, ponieważ nie chronią one w pełni sprzętu przed zwarciami podczas przeciążeń.

Opcje impulsowe działają w oparciu o metodę modulacji prądu amplitudowego. W obwodzie zastosowano przełącznik, który rozłącza go po upływie wymaganego czasu. Takie podejście umożliwia akumulację wymaganego prądu w kondensatorze tak równomiernie, jak to możliwe, a po zakończeniu ładowania, a następnie do urządzeń.

Zacznijmy montaż

Ponieważ najskuteczniejszym urządzeniem jest urządzenie triakowe, porozmawiajmy o tym, jak zrobić podobny stabilizator własnymi rękami.

Należy podkreślić, że ten typ modelu będzie w stanie wyrównać dostarczany prąd pod warunkiem, że napięcie będzie w zakresie 130-270 V. Wymagane będą również komponenty. Potrzebne narzędzia to pęseta i lutownica.

Etapy produkcji

Zgodnie ze szczegółową instrukcją montażu stabilizatora w pierwszej kolejności należy przygotować płytkę drukowaną o wymaganych wymiarach. Wykonany jest ze specjalnego włókna szklanego pokrytego folią. Mikroukład do rozmieszczenia elementów może być w formie drukowanej lub przeniesiony na płytkę za pomocą żelazka.

Następnie schemat tworzenia prostego stabilizatora przewiduje bezpośredni montaż urządzenia. Do tego elementu potrzebny będzie obwód magnetyczny i kilka kabli. Do wykonania uzwojenia wykorzystuje się jeden drut o średnicy 0,064 mm. Liczba wymaganych zwojów sięga 8669.

Pozostałe dwa druty służą do utworzenia pozostałych uzwojeń, które w porównaniu z pierwszą opcją mają średnicę 0,185 mm. Liczba zwojów rozmieszczonych w tych uzwojeniach wynosi co najmniej 522.

Jeśli konieczne jest uproszczenie zadania, zaleca się stosowanie transformatorów połączonych szeregowo marki TPK-2-2 12V.

Produkując te części samodzielnie, po zakończeniu tworzenia jednej z nich, przystępują do produkcji kolejnej. Do tych celów wymagany będzie troroidalny obwód magnetyczny. Jako uzwojenie nadaje się również PEV-2 o liczbie zwojów 455.

Dodatkowo krok po kroku ręcznej produkcji stabilizatora w drugim urządzeniu należy wykonać 7 zagięć. W tym przypadku dla kilku trzech stosuje się drut o średnicy 3 mm, dla innych stosuje się autobusy o przekroju 18 mm2. Pozwoli to wyeliminować niepożądane nagrzewanie się urządzenia w trakcie pracy.

Pozostałe elementy należy zakupić w wyspecjalizowanym punkcie sprzedaży detalicznej. Po zakupie wszystkiego, czego potrzebujesz, należy złożyć urządzenie.

Prace należy rozpocząć od montażu niezbędnego mikroukładu, który pełni rolę sterownika na instalowanym radiatorze, wykonanym z platyny. Ponadto zainstalowane są na nim triaki. Następnie na płytce montowane są migające diody LED.

Jeżeli tworzenie urządzeń triakowych jest dla Ciebie trudnym zadaniem, wówczas warto wybrać wersję liniową, charakteryzującą się podobnymi właściwościami.

Zdjęcia stabilizatorów zrób to sam