Напряжение сети, особенно в сельской местности, нередко выходит за пределы, допустимые для питаемой аппаратуры, что приводит к ее выходу из строя.

Избежать столь неприятных последствий возможно с помощью стабилизатора, который поддерживает выходное напряжение в необходимых пределах для нагрузки, а если это невозможно - отключает ее.

Предлагаемое устройство относится к весьма перспективным конструкциям, в которых нагрузка автоматически подключается к соответствующему отводу обмотки автотрансформатора в зависимости от текущего значения напряжения сети.

Годин А.В. Стабилизатор переменного напряжения

Журнал «РАДИО». 2005. №08 (с.33-36)
Журнал «РАДИО». 2005. №12 (с.45)
Журнал «РАДИО». 2006. №04 (с.33)

Из-за нестабильности напряжения в сети в Подмосковье вышел из строя холодильник. Проверка напряжения в течение дня выявила его изменения от 150 до 250 В. Как следствие, занялся вопросом приобретения стабилизатора. Знакомство с ценами на готовые изделия повергло в шок. Стал искать схемы в литературе и Интернет.

Почти подходящий по параметрам стабилизатор с микроконтроллерным управлением описан в . Но его выходная мощность недостаточно высока, переключение нагрузки зависит не только от амплитуды, но и от частоты напряжения сети. Поэтому было решено создать собственную конструкцию стабилизатора, не обладающую этими недостатками.

В предлагаемом стабилизаторе не использован микроконтроллер, что делает его доступным для повторения более широкому кругу радиолюбителей. Нечувствительность к частоте напряжения сети позволяет его использовать в полевых условиях, когда источником электроэнергии является автономный дизель-генератор.

Основные технические характеристики

Входное напряжение, В: 130…270
Выходное напряжение, В: 205…230
Максимальная мощность нагрузки, кВт: 6
Время переключения (отключения) нагрузки, мс: 10

Устройство содержит следующие узлы: Блок питания на элементах T1, VD1, DA1, C2, C5. Узел задержки включения нагрузки C1, VT1-VT3, R1-R5. Выпрямитель для измерения амплитуды напряжения сети VD2, C2 с делителем R13, R14 и стабилитроном VD3. Компаратор напряжения DA2, DA3, R15-R39. Логический контроллер на микросхемах DD1-DD5. Усилители на транзисторах VT4-VT12 с токоограничительными резисторами R40-R48. Индикаторные светодиоды HL1-HL9, семь оптронных ключей, содержащих оптосимисторы U1-U7, резисторы R6-R12, симисторы VS1-VS7. Напряжение сети подключено к соответствующему отводу обмотки автотрансформатора T2 через автоматический выключатель-предохранитель QF1. Нагрузка подключена к автотрансформатору T2 через открытый симистор (один из VS1-VS7).

Стабилизатор работает следующим образом. После включения питания конденсатор C1 разряжен, транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. Транзистор VT3 закрыт, а так как ток через светодиоды, в том числе входящие в состав симисторных оптронов U1-U7, может протекать только через этот транзистор, то ни один светодиод не горит, все симисторы закрыты, нагрузка отключена. Напряжение на конденсаторе C1 возрастает по мере его зарядки от источника питания через резистор R1. По окончании трехсекундного интервала задержки, необходимого для завершения переходных процессов, срабатывает триггер Шмидта на транзисторах VT1 и VT2, транзистор VT3 открывается и разрешает включение нагрузки.

Напряжение с обмотки III трансформатора T1 выпрямляется элементами VD2C2 и поступает на делитель R13, R14. Напряжение на движке подстроечного резистора R14, пропорциональное напряжению сети, поступает на неинвертирующие входы восьми компараторов (микросхемы DA2,DA3). На инвертирующие входы этих компараторов поступают постоянные образцовые напряжения с резисторного делителя R15-R23. Сигналы с выходов компараторов обрабатывает контроллер на логических элементах «исключающее ИЛИ» (микросхемы DD1-DD5). На линии групповой связи рис. выходы компараторов DA2.1-DA2.4 и DA3.1-DA2.3 обозначены цифрами 1-7, а выходы контроллера - буквами A-H. Выход компаратора DA3.4 не входит в линию групповой связи.

Если напряжение сети меньше 130 В, на выходах всех компараторов и выходах контроллера низкий логический уровень. Транзистор VT4 открыт, включен мигающий светодиод HL1, индицирующий чрезмерно низкое напряжение сети, при котором стабилизатор не может обеспечить питание нагрузки. Все остальные светодиоды погашены, симисторы закрыты, нагрузка отключена.

Если напряжение сети меньше 150 В, но больше 130 В, логический уровень сигналов 1 и A высокий, остальных - низкий. Транзистор VT5 открыт, горят светодиоды HL2 и U1.1, оптосимистор U1.2 открыт, нагрузка соединена с верхним по схеме выводом обмотки автотрансформатора T2 через открытый симистор VS1.

Если напряжение сети меньше 170 В, но больше 150 В, логический уровень сигналов 1, 2 и B высокий, остальных - низкий. Транзистор VT6 открыт, горят светодиоды HL3 и U2.1, оптосимистор U1.2 открыт, нагрузка соединена со вторым сверху по схеме выводом обмотки автотрансформатора T2 через открытый симистор VS2.

Остальные уровни напряжения сети, соответствующие переключению нагрузки на другой отвод обмотки автотрансформатора T2: 190, 210, 230 и 250 В.

Для предотвращения многократного переключения нагрузки, в случае, когда напряжение сети колеблется на пороговом уровне, введен гистерезис 2-3 В (запаздывание переключения компараторов) с помощью положительной обратной связи через R32-R39. Чем больше сопротивления этих резисторов, тем меньше гистерезис.

Если напряжение сети больше 270 В, на выходах всех компараторов и выходе H контроллера высокий логический уровень. На остальных выходах контроллера -низкий уровень. Транзистор VT12 открыт, включен мигающий светодиод HL9, индицирующий чрезмерно высокое напряжение сети, при котором стабилизатор не может обеспечить питание нагрузки. Все остальные светодиоды погашены, симисторы закрыты, нагрузка отключена.

Стабилизатор выдерживает неограниченное время аварийное повышение напряжения сети до 380 В. Надписи, индицируемые светодиодами, аналогичны описанным в .

Вариант с одним трансформатором питания

Конструкция и детали

Стабилизатор собран на печатной плате 90х115 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Светодиоды HL1-HL9 смонтированы так, чтобы при установке печатной платы в корпус они попали в соответствующие отверстия на передней панели устройства.

В зависимости от конструкции корпуса, возможен вариант монтажа светодиодов со стороны печатных проводников. Номиналы токоограничительных резисторов R41-R47 выбраны так, чтобы ток протекающий через светодиоды симисторных оптронов U1.1-U7.1 был в пределах 15-16мА. Необязательно использовать мигающие светодиоды HL1 и HL9, но их свечение должно быть хорошо заметно, поэтому их можно заменить светодиодами непрерывного излучения красного цвета повышенной яркости, такими как АЛ307КМ или L1543SRC-Е .

Зарубежный диодный мост DF005M (VD1,VD2) можно заменить отечественным КЦ407А или любым с напряжением не менее 50В и током не менее 0,4А. Стабилитрон VD3 может быть любым маломощным, имеющим напряжение стабилизации 4,3…4,7 В.

Стабилизатор напряжения КР1158ЕН6А (DA1) может быть заменен на КР1158ЕН6Б . Микросхему счетверенного компаратора LM339N (DA2,DA3), можно заменить отечественным аналогом К1401СА1 . Микросхему КР1554ЛП5 (DD1-DD5), можно заменить аналогичной из серий КР1561 и КР561 или зарубежной 74AC86PC .

Cимисторные оптроны MOC3041 (U1-U7) можно заменить MOC3061 .

Подстроечные резисторы R14, R15 и R23 проволочные многооборотные СП5-2 или СП5-3 . Постоянные резисторы R16-R22 C2-23 с допуском не ниже 1%, остальные могут быть любыми с допуском 5%, имеющие мощность рассеяния не ниже указанной на схеме. Оксидные конденсаторы C1-C3, C5 могут быть любыми, с емкостью, указанной на схеме, и напряжением не ниже для них указанных. Остальные конденсаторы C4, C6-C8 - любые пленочные или керамические.

Импортные симисторные оптроны MOC3041 (U1-U7) выбраны потому, что они содержат встроенные контроллеры перехода напряжения через ноль. Это необходимо для синхронизации выключения одного мощного симистора и включения другого, чтобы предотвратить замыкания обмоток автотрансформатора.

Мощные симисторы VS1-VS7 также зарубежные BTA41-800B , так как отечественные той же мощности требуют слишком большой ток управления, который превышает предельно допустимый ток оптосимисторов 120мА. Все симисторы VS1-VS7 установлены на одном теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности не менее 1600 см2.

Микросхему стабилизатора КР1158ЕН6А (DA1) необходимо установить на теплоотвод, изготовленный из отрезка аллюминиевой пластины или П-образного профиля с площадью поверхности не менее 15 см2.

Трансформатор T1 самодельный, рассчитанный на габаритную мощность 3 Вт, имеющий площадь сечения магнитопровода 1,87 см2. Его сетевая обмотка I, рассчитана на максимальное аварийное напряжение сети 380 В, содержит 8669 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,064 мм. Обмотки II и III содержат по 522 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,185 мм.

Вариант с двумя трансформаторами питания

При номинальном напряжении сети 220 В напряжение каждой выходной обмотки должно составлять 12 В. Вместо самодельного трансформатор T1 можно применить два трансформатора ТПК-2-2×12В , соединенных последовательно по способу, описанному в как показано на рис.

Файл печати устройства PechatStab-2.lay (вариант с двумя трансформаторами ТПК-2-2×12В ) выполнен с помощью программы Sprint Layout 4.0 , которая позволяет выводить рисунок на печать в зеркальном отображении и очень удобна для изготовления печатных плат при помощи лазерного принтера и утюга. Ее можно скачать здесь.

Силовой трансформатор

Трансформатор T2 на 6 кВт, также самодельный, намотанный на тороидальном магнитопроводе габаритной мощностью 3-4 кВт, способом, описанным в . Его обмотка содержит 455 витков провода ПЭВ-2.

Отводы 1,2,3 мотаются проводом диаметром 3 мм. Отводы 4,5,6,7 мотаются шиной сечением 18,0 мм2 (2мм на 9 мм). Такое сечение необходимо, для того чтобы автотрансформатор не грелся в процессе длительной эксплуатации.

Отводы сделаны от 203, 232, 266, 305, 348 и 398-го витка, считая от нижнего по схеме вывода. Напряжение сети подается на отвод 266-го витка.

Если мощность нагрузки не превышает 2,2 кВт, то автотрансформатор T2 может быть намотан на статоре электродвигателя мощностью 1,5 кВт проводом ПЭВ-2. Отводы 1,2,3 мотаются проводом диаметром 2 мм. Отводы 4,5,6,7 мотаются проводом диаметром 3 мм

Число витков обмотки следует пропорционально увеличить в 1,3 раза. Ток срабатывания выключателя-предохранителя QF1 должен быть снижен до 20 А. Перед нагрузкой желательно поставить дополнительный автомат на 10А

При изготовлении автотрансформатора, при неизвестном значении магнитной проницаемости Вмах сердечника, для того, что бы не ошибиться в выборе отношения витков на вольт, необходимо провести практическое исследование статора (см. раздел ниже).

В общем архиве есть программа для расчета отводов автотрансформатора по своим габаритным размерам статора при известном значении магнитной проницаемости Вмах сердечника.

Если мощность нагрузки не превышает 3 кВт, то автотрансформатор T2 может быть намотан на статоре электродвигателя мощностью 4 кВт проводом ПЭВ-2 диаметром 2,8 мм (сечение 6,1 мм2) Число витков обмотки следует пропорционально увеличить в 1,2 раз. Ток срабатывания выключателя-предохранителя QF1 должен быть снижен до 16 А. Можно применить симисторы VS1-VS7 BTA140-800, размещенные на теплоотводе площадью не менее 800 см2.

Настройка

Налаживание осуществляется с помощью ЛАТР -а и двух вольтметров. Необходимо установить пороги переключения нагрузки и убедиться в том, что выходное напряжение стабилизатора находится в допустимых пределах для питаемой аппаратуры.

Обозначим U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 - значения напряжения на движке подстроечного резистора R14, соответствующие напряжению сети 130, 150, 170, 190, 210, 230, 250, 270 В (пороги переключения и отключения нагрузки).

Вместо подстроечных резисторов R15 и R23 временно монтируют постоянные резисторы сопротивлением 10 кОм.

Далее стабилизатор без автотрансформатора T2 включают в сеть через ЛАТР . На выходе ЛАТР -а повышают напряжение до 250 В, затем движком подстроечного резистора R14 устанавливают напряжение U6 равное 3,5 В, измеряя его цифровым вольтметром. После этого понижают напряжение ЛАТР -а до 130 В и измеряют напряжение U1. Пусть, например, оно равно 1,6 В.

Вычисляют шаг изменения напряжения:

∆U=(U6 – U1)/6=(3,5-1,6)/6=0,3166 В ,
ток, текущий через делитель R15-R23
I=∆U/R16=0,3166/2=0,1583 мА

Вычисляют сопротивления резисторов R15 и R23:

R15= U1/I=1,6/0,1583=10,107 кОм,
R23= (Uпит – U6 –∆U)/I=(6–3,5–0,3166)/0,1588=13,792 кОм , где Uпит - напряжение стабилизации микросхемы DA1. Расчет приближенный, так как в нем не учтено влияние резисторов R32-R39, однако его точность достаточна для практической настройки стабилизатора.

Программу для расчета R8,R16 и граничных напряжений переключения можно скачать во вложениях.

Далее устройство отключают от сети и с помощью цифрового вольтметра устанавливают сопротивления резисторов R15 и R23, равные вычисленным значениям и монтируют их на плату вместо постоянных резисторов, упомянутых выше. Снова включают стабилизатор и отслеживают переключение светодиодов, плавно увеличивая напряжения ЛАТР -а от минимального до максимального и обратно. Одновременное свечение двух и более светодиодов указывает на неисправность одной из микросхем DA2, DA3, DD1-DD5. Неисправная микросхема должна быть заменена, поэтому удобнее установить на плате не сами микросхемы, а панели для них.

Убедившись в исправности микросхем, подключают автотрансформатор T2 и нагрузку - лампу накаливания мощностью 100…200 Вт. Снова измеряют пороги переключения и напряжения U1-U7. Для проверки правильности расчетов, меняя ЛАТР -ом входное на Т1 необходимо убедиться в мигании светодиода HL1 при напряжении ниже 130 В, последовательном включении светодиодов HL2 - HL8 при пересечении порогов переключения, указанных выше, а также мигании HL9 при напряжении выше 270 в.

Если максимальное напряжение ЛАТР -а меньше 270 В, устанавливают на его выходе 250 В, вычисляют напряжение U7 по формуле: U7=U6+∆U=3,82 В. Перемещают движок R14 вверх, проверяют, что при напряжении U7 происходит отключение нагрузки, после чего возвращают движок R14 вниз, устанавливая прежнее значение U6, равное 3,5 В.

Завершить налаживание стабилизатора желательно его подключением к напряжению 380 В на несколько часов.

За время эксплуатации нескольких экземпляров стабилизаторов разной мощности (примерно полгода) не было сбоев и отказов в их работе. Не было неисправностей питаемой через них аппаратуры по причине нестабильного напряжения сети.

Литература

1. Коряков С. Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением. - Радио, 2002, №8, с. 26-29.
2. Копанев В. Защита трансформатора от повышенного напряжения сети. - Радио, 1997, №2 с.46.
3. Андреев В. Изготовление трансформаторов. - Радио, 2002, №7, с.58
4. http://rexmill.ucoz.ru/forum/50-152-1

Расчет автотрансформаторa

Вам удалось достать статор из двигателя, но Вы не знаете, из какого материала он выполнен. Вообще при расчете сердечников мощностью выше 1 кВт часто возникают проблемы с исходными данными. Можно легко избежать проблем, если провести исследования имеющегося у Вас сердечника. Сделать это очень просто.

Подготавливаем сердечник для намотки первичной обмотки: обрабатываем острые края, накладываем изолирующие прокладки (в моем случае на тороидальный сердечник я сделал накладки из картона). Теперь наматываем 50 витков провода диаметром 0.5-1 мм. Для измерений нам понадобится амперметр с пределом измерения примерно до 5 ампер, вольтметр переменного напряжения и ЛАТР .MS Excel

N/V= 50/((140-140*0.25) = 0,48 витков на вольт .

Число витков в отводах рассчитывается по средним напряжениям каждого из входных диапазонов контроллера и составит:

Отвод №1 – 128,5 В х 0,48 В = 62 Вит
Отвод №2 – 147 В х 0,48 В = 71 Вит
Отвод №3 – 168 В х 0,48 В = 81 Вит
Отвод №4 – 192 В х 0,48 В = 92 Вит
Отвод №5 – 220 В х 0,48 В = 106 Вит (с него же снимается напряжение на нагрузку)
Отвод №6 – 251,5 В х 0,48 В = 121 Вит
Отвод №7 – 287,5 В х 0,48 В = 138 Вит (полное количество витков автотрансформатора)

Вот и вся проблема!

Модернизация

Понравилось это.

В статье рассматривается возможность безразрывного переключения цепей переменного тока с помощью электромеханических реле. Показана возможность уменьшения эрозии контактов реле и, как следствие повышение долговечности и уменьшение помех от работы на примере стабилизатора напряжения сети для квартиры.

Идея

Мне удалось найти статью "Типы стабилизаторов напряжения", где рассказывалось о возможности подключения диода к контактам реле в момент переключения. Идея заключается в том, чтобы в переменном напряжении произвести переключение во время положительного полупериода. При этом можно подключить диод параллельно контактам реле на время переключения.

Что дает такой способ? Переключение 220В меняется на переключение всего 20В, и так как нет разрыва тока нагрузки, то и практически нет дуги. Кроме того, при малых напряжениях дуга практически не возникает. Нет дуги – контакты не подгорают и не изнашиваются, надежность увеличивается в 10 и более раз. Долговечность контактов будет определяться только механическим износом, а он составляет 10 миллионов переключений.

Для реализации и проверки этой идеи был собран релейный стабилизатор переменного тока мощностью 2 кВт, для питания квартиры. Вспомогательные реле подключают диод только на время переключения основного реле во время положительного полупериода. Оказалось, что реле имеют значительные времена задержки и дребезга, но, тем не менее операцию переключения удалось умесить в один полупериод.

Принципиальная схема

Программа

В основной программе производиться обработка результатов измерений и если необходимо дается команда на переключение реле.
Для каждой группы реле написаны отдельные программы включения и выключения с учетом необходимых задержек R2on , R2off , R1on и R1off .
5-й бит порта C задействован в программе для подачи импульса синхронизации на осциллограф, чтобы можно было посмотреть на результаты эксперимента.

Технические характеристики

Детали и конструкция

Настройка

Стабилизатор работает у меня 3-й месяц и показал себя очень хорошо. До этого у меня работал стабилизатор предыдущей разработки . Он работал хорошо, но иногда в момент его переключения срабатывал источник бесперебойного питания компьютера. С новым стабилизатором эта проблема исчезла безвозвратно.

Учитывая, что в реле резко уменьшилась эрозия контактов (практически нет искрения), можно было бы в качестве основных использовать менее мощные реле (LIMING JZC - 22F).

Замеченные недостатки

Выводы

Использованы источники

Файлы

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

Метка: стабилизатор напряжения 220в своими руками. Стабилизатор напряжения 220в для дома своими руками схема

Стабилизатор напряжения для дома | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта http://zametkielectrika.ru.

Тема сегодняшней статьи относится к таким неотъемлемым в настоящее время устройствам, как стабилизаторы напряжения для дома. Сейчас я Вам поясню почему неотъемлемые. Энергоснабжающая организация не уделяет должного внимания на качество поставляемой электроэнергии потребителям. Причиной этому может являться отсутствие законов и наложение санкций при несоответствующем качестве. К тому же не стоит забывать, что энергоснабжающая организация является монополистом по поставке электрической энергии.

Поставляемая электроэнергия является товаром. И если этот «товар» будет не надлежащего качества, то это может привести к выходу из строя электрооборудования. Поэтому каждый потребитель должен позаботиться о себе сам, применив стабилизаторы напряжения для дома, которые предназначены для поддержания стабильного напряжения питания нагрузок бытового и промышленного назначения.

Что же такое «качество» электрической энергии?

Для этого обратимся к следующим нормативным документам, где регламентируются параметры электрической сети от источника питания до потребителя.

В этих ГОСТах представлена расшифровка параметров и цифровые показатели качества электрической энергии, методы их измерения, причины и вероятности появления того или иного отклонения качества.

Кстати, скачать ПУЭ 7 издание Вы можете с моего сайта.

Теперь давайте рассмотрим основные показатели качества электрической энергии, согласно ГОСТ 13109-97.

Основные показатели электрической энергии

1. Отклонение напряжения

Существуют следующие нормы отклонений:

• нормально-допустимые (±5%)
• предельно-допустимые (±10%)

Согласно ГОСТа 21128-83, номинальное действующее напряжение однофазной бытовой сети должно составлять 220 (В). Отсюда следует, что предел напряжений от 209 - 231 (В) является нормально-допустимым отклонением, а предел напряжений от 198 - 242 (В) - предельно-допустимым отклонением.

2. Провал напряжения

Провал напряжения - это падение напряжения ниже, чем 198 (В) длительностью более 30 секунд. Глубина провала напряжения может достигать до 100%.

3. Перенапряжение

Перенапряжение - это превышение амплитудного значения напряжения больше 339 (В).

Напоминаю, что амплитудное значение 310 (В) соответствует действующему значению 220 (В).

Более подробно о причинах возникновения перенапряжений читайте в моей статье: виды перенапряжений и их опасность.

Так что же такое стабилизатор напряжения для дома?

Стабилизатор напряжения - это автоматическое устройство, которое при изменении входного напряжения, на выход выдает стабильное заданное напряжение 220 (В). Схематично можно изобразить так:

Рассмотрим проблемы, которые могут возникнуть с питающим напряжением в своих домах, коттеджах и садах.

Наружная электропроводка для большинства дачных поселков была построена и рассчитана еще в прошлом веке, когда нормы потребления на каждый дом принимались около 2 (кВт). В настоящее время только один электрический чайник потребляет около 1 (кВт), стиральная машинка около 2 (кВт), не говоря уже об электрических плитах, мощность которых достигает 10 (кВт) и больше.

По причине долгого срока эксплуатации состояние питающих линий с каждым годом ухудшается. Обслуживающие электрики приезжают на линию только по аварийным заявкам и вызовам. Периодические проверки и обслуживание линий ведется по минимуму.

От воздействий атмосферных осадков происходит окисление проводов, что уменьшает их сечение, в местах соединений проводов ухудшается электрический контакт, что приводит к дополнительным потерям. Также увеличивается число потребителей на одну и ту же линию. Хотя в последнее время в технических условиях на подключение дома энергоснабжающая организация обязывает установку ограничителей мощности.

Что в итоге мы имеем?

Когда линия не нагружена, то величина питающего напряжения не выходит за рамки норм. Как только нагрузка на линии начинает постепенно расти (люди приходят с работы), питающее напряжение начинает уменьшаться. По личному примеру скажу, что в одной из деревень величина напряжения в вечернее время достигала 150 (В). При таком напряжении холодильники выходят из строя, лампочки светят тускло, электрические печи не греют до номинальной температуры и т.д.

Как выходит из данной ситуации энергоснабжающая организация?

Очень просто.

Они выставляют на питающем трансформаторе с помощью привода ПБВ или РПН изначально повышенный уровень напряжения, чтобы в часы максимальной нагрузки напряжение было в норме, ну или почти в норме. Но ведь изначально выставленный повышенный уровень напряжения на питающем трансформаторе приводит к скорому перегоранию лампочек, а также к выходу из строя бытовой аппаратуры и техники.

Что же получается? Палка о «двух концах»?

Кто в данном тексте увидел свою проблему, то рекомендую Вам позаботиться о себе самостоятельно, вооружившись стабилизатором напряжения для дома. Ниже я познакомлю Вас с типами стабилизаторов.

Типы стабилизаторов напряжения для дома

Рассмотрим классификацию стабилизаторов напряжения для дома.

1. Феррорезонансные или магниторезонансные стабилизаторы напряжения

Это самые «древние» стабилизаторы напряжения для дома, которые применялись для питания первых цветных телевизоров. Помните, такую «коробку»?

Стабилизатор напряжения для дома «Украина-2″ мощностью всего то 315 (Вт).

А это еще один феррорезонансный стабилизатор напряжения.

Принцип их работы основывается на явлении магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей.

У этих стабилизаторов напряжения недостатков пожалуй гораздо больше, чем достоинств. Во-первых, они выпускались небольшой мощности (до 600 Вт). Во-вторых, они очень сильно искажают синусоидальную форму выходного напряжения. В-третьих, они очень сильно гудят, а также у них узкий диапазон стабилизации и они частенько выходят из строя при повышенном напряжении в сети.

2. Дискретные (ступенчатые) стабилизаторы напряжения

Следующий тип стабилизаторов напряжения для дома, который мы рассмотрим, называются дискретными или ступенчатыми.

Принцип их работы основывается на ступенчатой коррекции напряжения, осуществляемой переключением отводов обмотки автотрансформатора с помощью ключей.

Ключи бывают либо релейными, либо полупроводниковыми (симисторы).

Ниже на рисунке приведена упрощенная схема дискретного стабилизатора для дома с прямым включением 5 ключей. Обычно такая схема применяется у самых дешевых моделей. Каждый ключ (реле или симистор) настроен на определенный порог срабатывания по уровню входного напряжения сети. При достижении этого значения ключ замыкает часть обмотки автотрансформатора.

Про достоинства таких типов стабилизаторов напряжения для дома могу сказать то, что они обладают высокой скоростью реакции на изменение входного напряжения, что необходимо для двигательных нагрузок, таких как холодильник, стиральная машина, глубинный насос и др.

Время реакции на изменение входного напряжения зависит от количества обмоток и скорости работы ключей.

Также у них небольшой вес и габариты, отсутствуют движущиеся части, в отличие от электромеханических стабилизаторов, а также широкий диапазон входных напряжений.

Из недостатков можно отметить то, что напряжение на выходе меняется ступенчато и во время процесса регулирования происходит прерывание выходного напряжения.

Сейчас мы рассмотрим электромеханические стабилизаторы напряжения для дома. Их принцип работы основан на регулировании напряжения за счет перемещения щетки по обмотке автотрансформатора.

Непрерывность фазы выходного напряжения обеспечивается конструкцией токосъемника, т.е. щеткой. Ширина щетки приблизительно равна 2,2 диаметра провода обмотки автотрансформатора, чтобы при переходе с одного витка на другой электрический контакт не терялся.

Достоинства электромеханического стабилизатора напряжения:

• плавное регулирование
• отсутствие помех при работе
• отсутствие искаженной формы напряжения
• отсутствие электронных ключей, коммутирующих рабочий ток
• высокая точность удержания выходного напряжения - 220 ± 3% (в отличие от дискретных - 220 ± 7%)

Недостатки электромеханического стабилизатора напряжения:

• необходимо следить за износом щетки
• искрение во время перемещения щетки по обмотке автотрансформатора
• во время работы двигателя сервопривода слышно гудение

Выводы

Про необходимость установки стабилизаторов напряжения для дома я Вам пояснил. Далее решать только Вам. С типами стабилизаторов я Вас познакомил. Рекомендую Вам приобретать только дискретные или электромеханические стабилизаторы (сам лично склоняюсь к последним), про феррорезонансный вообще забудьте.

P.S. В следующей статье мы научимся выбирать стабилизатор напряжения по мощности. Покажу Вам пример расчета мощности стабилизатора для своей квартиры. А также поговорим о месте их установки и креплении. Чтобы не пропустить выход новых статей - пройдите процедуру подписки. Форма находится в конце каждой статьи и в правой колонке сайта.

zametkielectrika.ru

стабилизатор напряжения 220в своими руками - Меандр - занимательная электроника

Цифровой вольтметр сетевого напряжения на микроконтроллере ATTINY26, содержит 10-разрядный АЦП, трехразрядный светодиодный индикатор с динамической индикацией, линейный стабилизатор 7805, ну еще несколько токоограничительных резисторов. Конечно, большая часть рассыпухи используется для работы безтрансформаторного БП. Ниже приведена схема вольтметра. Детали: все диоды в схеме использованы типа 1N4007, но подойдут и любые другие с прямым током от 0,5А …

В статье приведено описание устройства, которое позволяет наглядно с помощью двух светодиодных линеек отображать текущее значение напряжения сети ~220 В и тока потребления в контролируемой линии, а также осуществлять звуковую сигнализацию при выходе уровней напряжения и тока за установленные границы. Идея контролировать состояние домашней питающей сети возникает, думаю, у многих, особенно после очередной оплаты за …

R1, R2, R3 - делители напряжения в диапазонах 0-1,2В, 0-12В и 0-120В. Вольтметр индикатор собран на микросхеме LM3914. Ток протекающий через каждый светодиод может достигать 30мА. R4 - регулирует яркость светодиодов. Каждый светодиод имеет шаг 1,2В (в диапазоне 12В). Изменив значения делителей напряжения R1 R2 R3 Вы можете самостоятельно подобрать необходимый Вам диапазон измерения напряжения.

Технические характеристики: Напряжение питания – 10-17 В Шаг индикации напряжения – 0.5 В Диапазон измерения напряжения – 10.5-16 В Количество точек индикации – 12 Максимальный ток потребления – 40 мА Устройство представляет собой универсальный линейный индикатор напряжения на базе КР1003ПП1. Сигнал индицируется шкалой из 12 светодиодов, загорающихся последовательно в зависимости от входного напряжения. При использовании …

meandr.org

Подключение стабилизатора напряжения пошаговая инструкция

В зависимости от того, какой стабилизатор напряжения вы выбрали, стоит рассмотреть несколько вариантов подключения. (Меню кликабельно)

Кроме того, важно определиться с местом расположения стабилизатора

Зачастую бывает так, что в квартире (доме, офисе) есть необходимость подключить только одно-два устройства под стабилизатор, а остальные в таком не нуждаются.

Это случается тогда, когда входящее напряжение в сети незначительно отличается от номинальных 220 вольт и его перепады незначительны (+/- 15 вольт).

В таких случаях, действительно нет необходимости подключать полностью весь дом и достаточно защитить плазменный телевизор, спутниковый тюнер или компьютер.

Для подключения по такой схеме необходимо, тем не менее, позаботиться о том, чтобы высокоточная техника (аудио, видеосистемы, ПК) были дополнительно подключены через сетевой фильтр. Это необходимо для того, чтобы эти источники не давали помехи друг на друга, а также, чтобы отфильтровать скачки напряжения от работы сварки во дворе, например.

Стоит отметить, что в случае подключения газового котла, необходимо также включить в схему ИБП – источник бесперебойного питания, который обеспечит корректную работу оборудования даже при отключении электричества.

Непосредственно к самому выпрямителю можно подключать мощные токоприемники, такие, как насос, холодильник, микроволновая печь, электродуховка, пылесос, пароварка, утюг. Эти потребители не требуют особой точности в стабилизации и мало зависят от перепадов напряжения.

Схема подключения всей квартиры через стабилизатор напряжения

Этот способ подключения стабилизатора напряжения наиболее приемлем для современных квартир и домов.

Выпрямитель в этом случае является самым первым прибором после электросчетчика и обеспечивает стабильным и ровным напряжением все токоприемники квартиры, дачи или дома.

При таком подключении наиболее правильным считается проведение отдельных линий под разные типы электроприборов. Каждая из линий должна оборудоваться своими пакетниками (освещение, насос, телевизор+аудиосистема, компьютер и т.д.)

Но очень редко на этапе строительства учитывается, какие электроустановки будут включаться в ту или иную розетку, поэтому возникают ситуации, когда с помощью удлинителя удобно подключить маломощную, но точную технику (телевизор, спутниковая антенна) в одну розетку с «грубой» (холодильник, стиральная машина, насос, утюг).

При этом «грубая» техника при включении будет создавать помехи, которую стабилизатор, расположенный на входе в дом, отфильтровать не в состоянии. Поэтому старайтесь избегать такого соседства и подключать такие электроприборы как можно дальше друг от друга.

Если же это невозможно, то перед «точной» техникой должен обязательно стоять сетевой фильтр.

Три фазы

Нередко в помещение заходит не одна, а три фазы. В этом случае нужно подключать один трехфазный стабилизатор напряжения или три однофазных.

Первый из них используется только в том случае, если будут применяться электроприборы, рассчитанные на 380 вольт, например мощные электродвигатели, но такие устройства в быту обычно не используются.

Подключение стабилизаторов к трем фазам

Если же в дом поступает три фазы (380 вольт), то лучше использовать схему из трех стабилизаторов, которая обеспечит качественным, ровным 220 В электричеством всю элетрику в доме.

Более того, даже в промышленных масштабах рекомендуется использовать схему из трех однофазных, т.к. в случае выхода из строя или попросту отключения одного из них, в сети остается 220 вольт, что невозможно при использовании трехфазного – тот попросту отключает электричество полностью.

Поэтому, если в сети преобладают потребители по 220 вольт, а не по 380 – следует использовать схему из трех стабилизаторов.

Схема подключения показана на рисунке.

Трехфазный вход имеет четыре провода – один из которых – ноль, является общим для всех трех стабилизаторов в системе, а каждая отдельная фаза пропускается через отдельный выпрямитель.

По установленному стандарту ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), напряжение в линии от промышленных источников питания подается с частотой 50±0,2 Гц и 230В±10 %. Несоблюдения определенных правил установки электроустановок при монтажных работах в процессе эксплуатации вызывают аварийные ситуации. В этих случаях установленные параметры сети могут существенно отклоняться, что отрицательно воздействует на оборудование, которое используется в качестве нагрузки. Особенно чувствительна к скачкам напряжения старая бытовая техника: стиральные машины, холодильники, кондиционеры, пылесосы и ручные электроинструменты. Для исключения этих отрицательных явлений напряжение сети стабилизируется до 220 вольт.

В случаях повышенного напряжения обмотки электродвигателей перегреваются, коллектора быстро изнашиваются, возможны пробои изоляционного слоя и межвитковое замыкание в обмотках. При заниженном напряжении двигатели запускаются рывками или не запускаются вообще, это приводит к преждевременному износу элементов пускового оборудования. Контакты на магнитных пускателях искрят и пригорают, световые приборы работают не на полную мощность и светятся тускло. Оптимальным вариантом стабилизировать параметры напряжения в сети без отрицательных последствий считается применение в схеме питания вольтодобавочного трансформатора, напряжение вторичной обмотки которого складывается с сетевым, приближая его к установленным параметрам.

В новых образцах радиоэлектронной аппаратуры, телевизорах, персональных компьютерах, видео,- или аудиоплеерах устанавливаются импульсные блоки питания, они эффективно выполняют работу стабилизирующих элементов. Импульсный блок питания в состоянии поддерживать нормальную работу аппаратуры при напряжении сети в пределах от 160 до 230В. Такой способ надежно защищает оборудование от выгорания отдельных элементов входной цепи при перенапряжении в сети. Для защиты устаревших видов техники используются отдельные стабилизаторы напряжения, через которые подключаются приборы. Такие стабилизаторы продаются в специализированных магазинах, но при желании и наличии определенных знаний и практических навыков простейшие схемы можно собрать самостоятельно. Многие любители делают стабилизатор напряжения своими руками.

Виды стабилизаторов напряжения

В зависимости от мощности нагрузки в сети и других условий эксплуатации, используются различные модели стабилизаторов:

• Феррорезонансные стабилизаторы считаются самыми простыми, в них применяется принцип магнитного резонанса. Схема включает в себя всего два дросселя и конденсатор. Внешне он похож на обычный трансформатор с первичной и вторичной обмотками на дросселях. Такие стабилизаторы имеют большой вес и габариты, поэтому почти не используются для бытовой аппаратуры. Благодаря высокому быстродействию, эти приборы применяются для медицинского оборудования;

• Сервоприводные стабилизаторы обеспечивают регулировку напряжения автотрансформатором, реостатом которого управляет сервопривод, получающий сигналы с датчика контроля напряжения. Электромеханические модели могут работать с большими нагрузками, но имеют малую скорость срабатывания. Релейный стабилизатор напряжения имеет секционную конструкцию вторичной обмотки, стабилизация напряжения производится группой реле, сигналы на замыкание и размыкание контактов которых поступают с платы управления. Таким образом, осуществляется подключение нужных секций вторичной обмотки для поддержания выходного напряжения в пределах установленных величин. Скорость регулировки осуществляется быстро, но точность установки напряжения невысокая;

• Электронные стабилизаторы имеют аналогичный принцип, как и релейные, но вместо реле используются тиристоры, симисторы или полевые транзисторы для выпрямления соответствующей мощности, в зависимости от тока нагрузки. Это значительно повышает скорость переключения секций вторичной обмотки. Бывают варианты схем без трансформаторного блока, все узлы выполнены на полупроводниковых элементах;

• Стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием осуществляют регулировку по инверторному принципу. Эти модели преобразуют переменное напряжение в постоянное, потом обратно в переменное напряжение, на выходе преобразователя формируется 220В.

Схема стабилизатора не преобразует напряжение сети. Инвертор постоянного напряжения в переменное при любом напряжении на входе генерирует на выходе 220В переменного тока. Такие стабилизаторы совмещают высокую скорость срабатывания и точность установки напряжения, но имеют высокую цену по сравнению с ранее рассмотренными вариантами.

Схема электронного стабилизатора напряжения

Рассмотрим более подробно, как сделать электронный стабилизатор напряжения своими руками на 220В, сборку схемы и настройку. Схема такого стабилизатора проста и востребована у потребителей, проверена временем.

Основные технические характеристики:

• Диапазон входного напряжения сети – 160-250В;
• Напряжение на выходе после стабилизации – 220В;
• Допустимая мощность, потребляемая нагрузкой, – 2 кВт;

Такой мощности вполне достаточно, чтобы подключить через стабилизатор один или несколько ценных бытовых приборов, чувствительных к перепадам напряжения. Вес и габариты прибора зависят от корпуса, основные элементы, трансформатор и плату можно разместить в готовой коробке или корпусе от другой электротехники.

Практика показывает, что самодельный стабилизатор напряжения при сборке имеет некоторые сложности: одним из трудоемких процессов в сборке схемы стабилизатора является изготовление трансформатора, но в нашем случае эту работу можно упростить. Для данной схемы на стабилизатор напряжения 220в идеально подходят трансформаторы марки ТС180-ТС320, в торговых сетях их может не быть, но в старых телевизорах и на рынках можно купить за 300-500 рублей.

Трансформаторы серий ТН, ТПП тоже неплохо показали свою работу в составе этой схемы. Вторичные обмотки этих трансформаторов выдают напряжение от 24 до 36 вольт, выдерживают токи нагрузки до 8А.

Основные элементы и принцип работы схемы

На первичную обмотку трансформатора поступает сетевое напряжение 160-250В, после трансформации с выхода вторичной обмотки напряжение 24-36 подается на диодный мост VD1. Ключевой транзистор VT1 подключен в цепь через стабилизатор напряжения DA1 c переменным сопротивлением R5, которым регулируется напряжение на выходе стабилизатора. Параллельный стабилизатор DA1 и диодный мост VD2 контролируют напряжение ошибки и усиливают его.

При повышении напряжения сети увеличивается напряжение вторичной обмотки и на конденсаторе С3, что приводит к открытию стабилитрона DA1, таким образом, шунтируется напряжение на резисторе R7. Это приводит к падению напряжения на затворе транзистора VT1, он закрывается, на выходных контактах стабилизированного напряжения ХТ3, ХТ4 его увеличение ограничивается.

При пониженном напряжении на первичной обмотке происходит обратная реакция: снижается напряжение на вторичной обмотке, закрывается стабилитрон DA1, транзистор открывается, напряжение на вторичной обмотке растет.

Светодиод HL1 показывает состояние ключевого транзистора, когда он открыт, на вторичную обмотку подается дополнительное напряжение, диод светится. Стабилитрон VD3 ограничивает напряжение до установленного наминала, защищая затвор транзистора от перенапряжения.

Транзистор устанавливается на дюралевый радиатор 50x50x10 мм, обычно этого достаточно для отвода тепла, провода силовой линии должны быть сечением не менее 4 мм2, провода в цепях управления – меньшего сечения.

Предохранители FU1, FU2 желательно ставить плавкие на 8-10 А.

Характеристики элементов схемы

Для монтажа всех элементов используется печатная плата, изготовление которой требует более детального рассмотрения в отдельной теме. При необходимости можно заказать изготовление платы для данной схемы у специалистов, которые занимаются этим профессионально на сайте http://megapcb.com/ .

Как видно, схема стабилизатора напряжения 220в своими руками собирается несложно и надежно работает.

Очень важно! После сборки требуется отрегулировать пределы стабилизации выходного напряжения. Для этого на выход стабилизатора подключается обычная лампа накаливания 100-200 Вт, далее нужно выставить переменным резистором R5 на выходе 225В. Потом подключить больше нагрузку до 1.5 кВ и довести напряжение до 220В. Измерения можно проводить обычным мультиметром или установить в схему стрелочный вольтметр. После 10 минут работы на максимальной нагрузке потрогайте, как сильно разогрелся транзистор, при необходимости увеличьте размеры радиатора.

Важно! Не забывайте, что транзистор на радиатор крепится с использованием теплопроводящей пасты через слюдяную прокладку. В целях безопасности на входе стабилизатора используйте трехпроводной шнур или кабель с вилкой, у которой есть заземляющая клемма. Заземляющий провод подключите к нейтральной линии на плате и корпусу, особенно когда он металлический.

Видео

Приборы для стабилизации напряжения сети применяются уже не одно десятилетие. Многие модели давно не используются, а другие пока не нашли широкого распространения, несмотря на высокие характеристики. Схема стабилизатора напряжения не является чем-то слишком сложным. Принцип работы и основные параметры различных стабилизаторов следует знать тем, кто ещё не определился с выбором.

Виды стабилизаторов напряжения

В настоящее время применяются следующие виды стабилизаторов:

• Феррорезонансные;
• Сервоприводные;
• Релейные;
• Электронные;
• Двойного преобразования.

Феррорезонансные стабилизаторы конструктивно являются самыми простыми устройствами. Они состоят из двух дросселей и конденсатора и работают на принципе магнитного резонанса. Стабилизаторы такого типа отличаются высокой скоростью срабатывания, очень большим сроком эксплуатации и могут работать в широком диапазоне напряжения на входе. В настоящее время их можно встретить в медицинских учреждениях. В быту практически не применяются.

Принцип действия сервоприводного или электромеханического стабилизатора основан на изменении величины напряжения с помощью автотрансформатора. Устройство отличается исключительно высокой точностью установки напряжения. Вместе с тем скорость стабилизации самая низкая. Электромеханический стабилизатор может работать с очень большими нагрузками.

Релейный стабилизатор так же имеет в своей конструкции трансформатор с секционированной обмоткой. Выравнивание напряжения осуществляется с помощью группы реле, которые срабатывают по командам с платы контроля напряжения. Прибор имеет относительно высокую скорость стабилизации, но точность установки заметно ниже за счёт дискретного переключения обмоток.

Электронный стабилизатор работает по такому же принципу, только секции обмотки регулирующего трансформатора переключаются не с помощью реле, а силовыми ключами на полупроводниковых приборах. Точность электронного и релейного стабилизатора приблизительно одинаковая, но скорость электронного устройства заметно выше.

Стабилизаторы двойного преобразования , в отличие от других моделей, не имеют в своей конструкции силового трансформатора. Коррекция напряжения осуществляется на электронном уровне. Устройства этого типа отличаются высокой скоростью и точностью, но их стоимость намного выше, чем у других моделей. Стабилизатор напряжения 220 вольт своими руками, несмотря на кажущуюся сложность, может быть реализован именно на инверторном принципе.

Электромеханический стабилизатор

Сервоприводный стабилизатор состоит из следующих узлов:

• Входной фильтр;
• Плата измерения напряжения;
• Автотрансформатор;
• Серводвигатель;
• Графитовый скользящий контакт;
• Плата индикации.

В основе работы лежит принцип регулировки напряжения путём изменения коэффициента трансформации. Это изменение осуществляется перемещением графитового контакта по свободной от изоляции обмотке трансформатора. Перемещение контакта осуществляется серводвигателем.

Напряжение сети поступает на фильтр, состоящий из конденсаторов и ферритовых дросселей. Его задача максимально очистить приходящее напряжение от высокочастотных и импульсных помех. В плате измерения напряжения заложен определённый допуск. Если напряжение сети в него укладывается, то оно сразу поступает на нагрузку.

При отклонении напряжения сверх допустимого, плата измерения напряжения подаёт команду на узел управления серводвигателем, который перемещает контакт в сторону увеличения или уменьшения напряжения. Как только величина напряжения придёт в норму, серводвигатель останавливается. Если напряжение сети нестабильно и часто изменяется, сервопривод может отрабатывать процесс регулирования практически постоянно.

Схема подключения стабилизатора напряжения малой мощности не представляет ничего сложного, поскольку на корпусе установлены розетки, а включение в сеть осуществляется шнуром с вилкой. На более мощных устройствах сеть и нагрузка подключаются с помощью винтовой колодки.

Релейный стабилизатор

В релейном стабилизаторе имеется почти такой же набор основных узлов:

• Сетевой фильтр;
• Плата контроля и управления;
• Трансформатор;
• Блок электромеханических реле;
• Устройство индикации.

В этой конструкции коррекция напряжения осуществляется ступенчато, с помощью реле. Обмотка трансформатора разделена на несколько отдельных секций, каждая из которых имеет отвод. Релейный стабилизатор напряжения имеет несколько ступеней регулирования, число которых определяется количеством установленных реле.

Подключение секций обмотки, а, следовательно, и изменение напряжения может осуществляться либо аналоговым, либо цифровым способом. Плата управления, в зависимости от изменения напряжения на входе, подключает необходимое количество реле для обеспечения напряжения на выходе, соответствующего допуску. имеют самую низкую цену среди этих приборов.

Пример схемы релейного стабилизатора

Еще одна схема стабилизатора релейного типа

Электронный стабилизатор

Принципиальная схема стабилизатора напряжения этого типа имеет лишь небольшие отличия от конструкции с электромагнитными реле:

• Фильтр сети;
• Плата измерения напряжения и управления;
• Трансформатор;
• Блок силовых электронных ключей;
• Плата индикации.

Принцип работы не отличается от принципа работы релейного устройства. Единственное отличие заключается в применении электронных ключей вместо реле. Ключи представляют собой управляемые полупроводниковые вентили – тиристоры и симисторы. Каждый из них имеет управляющий электрод, подачей напряжения на который вентиль можно открыть. В этот момент и происходит коммутация обмоток и изменение напряжения на выходе стабилизатора. Стабилизатор отличается хорошими параметрами и высокой надёжностью. Широкому распространению мешает высокая стоимость прибора.

Стабилизатор двойного преобразования

Это устройство, называемое так же , по своей конструкции и техническим решениям, полностью отличается от всех других моделей. В нем отсутствует трансформатор и элементы коммутации. В основу его работы положен принцип двойного преобразования напряжения. Из переменного напряжения в постоянное, и обратно в переменное.