Схема стабілізатора напруги. Як зробити стабілізатор напруги своїми руками Стабілізатор напруги 220в

Напруга мережі, особливо в сільській місцевості, нерідко виходить за межі, допустимі для апаратури, що живиться, що призводить до її виходу з ладу.

Уникнути таких неприємних наслідків можна за допомогою стабілізатора, який підтримує вихідну напругу в необхідних межах для навантаження, а якщо це неможливо - відключає її.

Пропонований пристрій відноситься до досить перспективних конструкцій, в яких навантаження автоматично підключається до відповідного відведення обмотки автотрансформатора в залежності від поточного значення мережі.

Годін А.В. Стабілізатор змінної напруги

Журнал "РАДІО". 2005. №08 (с.33-36)
Журнал "РАДІО". 2005. №12 (с.45)
Журнал "РАДІО". 2006. №04 (с.33)

Через нестабільність напруги в мережі в Підмосков'ї вийшов з ладу холодильник. Перевірка напруги протягом дня виявила зміни від 150 до 250 В. Як наслідок, зайнявся питанням придбання стабілізатора. Знайомство з цінами на готові вироби шокувало. Став шукати схеми у літературі та Інтернет.

Майже підходящий за параметрами стабілізатор з мікроконтролерним керуванням описаний в . Але його вихідна потужність недостатньо висока, перемикання навантаження залежить від амплітуди, а й від частоти напруги мережі. Тому було вирішено створити власну конструкцію стабілізатора, що не має цих недоліків.

У пропонованому стабілізаторі не використаний мікроконтролер, що робить його доступним для повторення ширшого кола радіоаматорів. Нечутливість до частоти напруги мережі дозволяє використовувати його в польових умовах, коли джерелом електроенергії є автономний дизель-генератор.

Основні технічні характеристики

Вхідна напруга, В: 130…270
Вихідна напруга, В: 205…230
Максимальна потужність навантаження, кВт: 6
Час перемикання (відключення) навантаження, мс: 10

Пристрій містить такі вузли: Блок живлення на елементах T1, VD1, DA1, C2, C5. Вузол затримки увімкнення навантаження C1, VT1-VT3, R1-R5. Випрямляч для вимірювання амплітуди напруги мережі VD2, C2 з дільником R13, R14 та стабілітроном VD3. Компаратор напруги DA2, DA3, R15-R39 Логічний контролер мікросхемах DD1-DD5. Підсилювачі на транзисторах VT4-VT12 із струмообмежувальними резисторами R40-R48. Індикаторні світлодіоди HL1-HL9, сім оптронних ключів, що містять оптосимістори U1-U7, резистори R6-R12, симістори VS1-VS7. Напруга мережі підключена до відповідного відведення обмотки автотрансформатора T2 через автоматичний вимикач QF1. Навантаження підключено до автотрансформатора T2 через відкритий симистор (один із VS1-VS7).

Стабілізатор працює в такий спосіб. Після включення живлення конденсатор C1 розряджений, транзистор VT1 закритий, а VT2 відкрито. Транзистор VT3 закритий, оскільки струм через світлодіоди, у тому числі входять до складу симісторних оптронів U1-U7, може протікати тільки через цей транзистор, то жоден світлодіод не горить, всі симистори закриті, навантаження відключена. Напруга на конденсаторі C1 зростає в міру його заряджання від джерела живлення через резистор R1. Після закінчення трисекундного інтервалу затримки, необхідного для завершення перехідних процесів, спрацьовує тригер Шмідта на транзисторах VT1 та VT2, транзистор VT3 відкривається та дозволяє увімкнення навантаження.

Напруга з обмотки III трансформатора T1 випрямляється елементами VD2C2 і надходить на дільник R13, R14. Напруга на движку підстроювального резистора R14, пропорційна напрузі мережі, надходить на входи, що не інвертують, восьми компараторів (мікросхеми DA2,DA3). На входи цих компараторів, що інвертують, надходять постійні зразкові напруги з резисторного дільника R15-R23. Сигнали з виходів компараторів обробляє контролер на логічних елементах, що «виключає АБО» (мікросхеми DD1-DD5). На лінії групового зв'язку рис. виходи компараторів DA2.1-DA2.4 та DA3.1-DA2.3 позначені цифрами 1-7, а виходи контролера - літерами A-H. Вихід компаратора DA3.4 не входить до лінії групового зв'язку.

Якщо напруга мережі менша за 130 В, на виходах всіх компараторів і виходах контролера низький логічний рівень. Транзистор VT4 відкритий, увімкнений миготливий світлодіод HL1, що індикує надмірно низьку напругу мережі, при якому стабілізатор не може забезпечити живлення навантаження. Всі інші світлодіоди погашені, симістори закриті, навантаження вимкнено.

Якщо напруга мережі менше 150, але більше 130, логічний рівень сигналів 1 і A високий, інших - низький. Транзистор VT5 відкритий, горять світлодіоди HL2 та U1.1, оптосимістор U1.2 відкритий, навантаження з'єднане з верхнім за схемою виведення обмотки автотрансформатора T2 через відкритий симістор VS1.

Якщо напруга мережі менше 170, але більше 150, логічний рівень сигналів 1, 2 і B високий, інших - низький. Транзистор VT6 відкритий, горять світлодіоди HL3 та U2.1, оптосимістор U1.2 відкритий, навантаження з'єднане з другим зверху за схемою виведення обмотки автотрансформатора T2 через відкритий симістор VS2.

Інші рівні напруги мережі, що відповідають переключенню навантаження на інший відвід обмотки автотрансформатора T2: 190, 210, 230 та 250 В.

Для запобігання багаторазового перемикання навантаження, у разі коли напруга мережі коливається на пороговому рівні, введений гістерезис 2-3 В (запізнення перемикання компараторів) за допомогою позитивного зворотного зв'язку через R32-R39. Чим більший опір цих резисторів, тим менший гістерезис.

Якщо напруга мережі більша за 270 В, на виходах всіх компараторів і виході H контролера високий логічний рівень. На решті виходів контролера - низький рівень. Транзистор VT12 відкритий, увімкнений миготливий світлодіод HL9, що індикує надмірно високу напругу мережі, при якому стабілізатор не може забезпечити живлення навантаження. Всі інші світлодіоди погашені, симістори закриті, навантаження вимкнено.

Стабілізатор витримує необмежений час аварійне підвищення напруги мережі до 380 В. Написи, що індикуються світлодіодами, аналогічні описаним у .

Варіант із одним трансформатором живлення

Конструкція та деталі

Стабілізатор зібраний на друкованій платі 90х115 мм із одностороннього фольгованого склотекстоліту.

Світлодіоди HL1-HL9 змонтовані так, щоб під час встановлення друкованої плати в корпус вони потрапили у відповідні отвори на передній панелі пристрою.

Залежно від конструкції корпусу можливий варіант монтажу світлодіодів з боку друкарських провідників. Номінали струмообмежувальних резисторів R41-R47 обрані так, щоб струм, що протікає через світлодіоди симісторних оптронів U1.1-U7.1 був у межах 15-16мА. Необов'язково використовувати миготливі світлодіоди HL1 і HL9, але їх свічення має бути добре помітним, тому їх можна замінити світлодіодами безперервного випромінювання червоного кольору підвищеної яскравості, такими як АЛ307КМабо L1543SRC-Е.

Закордонний діодний міст DF005M(VD1,VD2) можна замінити вітчизняним КЦ407Аабо будь-яким з напругою не менше 50В та струмом не менше 0,4А. Стабілітрон VD3 може бути будь-яким малопотужним, що має напругу стабілізації 4,3...4,7 Ст.

Стабілізатор напруги КР1158ЕН6А(DA1) може бути замінений на КР1158ЕН6Б. Мікросхему звареного компаратора LM339N(DA2,DA3), можна замінити вітчизняним аналогом К1401СА1. Мікросхему КР1554ЛП5(DD1-DD5), можна замінити аналогічною із серій КР1561і КР561або закордонний 74AC86PC.

Cімісторні оптрони MOC3041(U1-U7) можна замінити MOC3061.

Підстроювальні резистори R14, R15 і R23 дротяні багатооборотні СП5-2або СП5-3. Постійні резистори R16-R22 C2-23 з допуском не нижче 1%, інші можуть бути будь-якими з допуском 5%, що мають потужність розсіювання не нижче зазначеної на схемі. Оксидні конденсатори C1-C3, C5 можуть бути будь-якими, з ємністю, вказаною на схемі, і напругою не нижче для них зазначених. Інші конденсатори C4, C6-C8 - будь-які плівкові або керамічні.

Імпортні сімісторні оптрони MOC3041(U1-U7) вибрано тому, що вони містять вбудовані контролери переходу напруги через нуль. Це необхідно для синхронізації вимкнення одного потужного симістора та включення іншого, щоб запобігти замиканню обмоток автотрансформатора.

Потужні симістори VS1-VS7 також закордонні BTA41-800BОскільки вітчизняні ті ж потужності вимагають занадто великий струм управління, який перевищує гранично допустимий струм оптосимісторів 120мА. Усі симистори VS1-VS7 встановлені на одному тепловідводі з площею охолоджуючої поверхні не менше 1600 см2.

Мікросхему стабілізатора КР1158ЕН6А(DA1) необхідно встановити на тепловідведення, виготовлене з відрізка алюмінієвої пластини або П-подібного профілю з площею поверхні не менше 15 см2.

Трансформатор T1 саморобний, розрахований на габаритну потужність 3 Вт, що має площу перерізу магнітопроводу 1,87 см2. Його мережева обмотка I, розрахована на максимальну аварійну напругу мережі 380 В, містить 8669 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,064 мм. Обмотки II та III містять по 522 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,185 мм.

Варіант із двома трансформаторами живлення

При номінальній напрузі мережі 220 В напруга кожної вихідної обмотки повинна становити 12 В. Замість саморобного трансформатора T1 можна застосувати два трансформатори ТПК-2-2×12В, з'єднаних послідовно за способом, описаним як показано на рис.

Файл друку пристрою PechatStab-2.lay(варіант із двома трансформаторами ТПК-2-2×12В) виконаний за допомогою програми Sprint Layout 4.0, яка дозволяє виводити малюнок на друк у дзеркальному відображенні та дуже зручна для виготовлення друкованих плат за допомогою лазерного принтера та праски. Її можна завантажити тут.

Силовий трансформатор

Трансформатор T2 на 6 кВт, також саморобний, намотаний на тороїдальному магнітопроводі габаритною потужністю 3-4 кВт, способом, описаним у . Його обмотка містить 455 витків дроту ПЕВ-2.

Відводи 1,2,3 мотаються дротом діаметром 3 мм. Відведення 4,5,6,7 мотаються шиною перерізом 18,0 мм2 (2мм на 9 мм). Такий переріз необхідно, щоб автотрансформатор не грівся в процесі тривалої експлуатації.

Відведення зроблено від 203, 232, 266, 305, 348 і 398-го витка, рахуючи від нижнього за схемою виведення. Напруга мережі подається на відведення 266 витка.

Якщо потужність навантаження не перевищує 2,2 кВт, то автотрансформатор T2 може бути намотаний на статорі електродвигуна потужністю 1,5 кВт дротом ПЕВ-2. Відводи 1,2,3 мотаються дротом діаметром 2 мм. Відводи 4,5,6,7 мотаються дротом діаметром 3 мм

Число витків обмотки слід пропорційно збільшити у 1,3 рази. Струм спрацьовування вимикача-запобіжника QF1 повинен бути знижений до 20 А. Перед навантаженням бажано поставити додатковий автомат на 10А

При виготовленні автотрансформатора, при невідомому значенні магнітної проникності Вмах сердечника, для того, щоб не помилитися у виборі відношення витків на вольт, необхідно провести практичне дослідження статора (див. розділ нижче).

У загальному архіві є програма для розрахунку відводів автотрансформатора за своїми габаритними розмірами статора за відомого значення магнітної проникності Вмах сердечника.

Якщо потужність навантаження не перевищує 3 кВт, то автотрансформатор T2 може бути намотаний на статорі електродвигуна потужністю 4 кВт дротом ПЕВ-2 діаметром 2,8 мм (перетин 6,1 мм2) Число витків обмотки слід пропорційно збільшити в 1,2 рази. Струм спрацьовування вимикача-запобіжника QF1 повинен бути знижений до 16 А. Можна застосувати симистори VS1-VS7 BTA140-800, розміщені на тепловідводі площею не менше 800 см2.

Налаштування

Налагодження здійснюється за допомогою ЛАТР-а та двох вольтметрів. Необхідно встановити пороги перемикання навантаження і переконатися в тому, що вихідна напруга стабілізатора знаходиться в допустимих межах для апаратури, що живиться.

Позначимо U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 - значення напруги на движку підстроювального резистора R14, що відповідають напрузі мережі 130, 150, 170, 190, 210, 230, 250, 270 В (пороги перевантаження).

Замість підстроювальних резисторів R15 і R23 тимчасово монтують постійні резистори опором 10 кОм.

Далі стабілізатор без автотрансформатора T2 включають у мережу через ЛАТР. На виході ЛАТР-а підвищують напругу до 250, потім двигуном підстроювального резистора R14 встановлюють напругу U6 рівну 3,5, вимірюючи його цифровим вольтметром. Після цього знижують напругу ЛАТР-а до 130 і вимірюють напругу U1. Нехай, наприклад, воно дорівнює 1,6 ст.

Обчислюють крок зміни напруги:

∆U=(U6 – U1)/6=(3,5-1,6)/6=0,3166 В ,
струм, що тече через дільник R15-R23
I=∆U/R16=0,3166/2=0,1583 мА

Обчислюють опори резисторів R15 та 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 , де Uпіт - напруга стабілізації мікросхеми DA1 Розрахунок наближений, оскільки в ньому не враховано вплив резисторів R32-R39, проте його точність достатня для практичного налаштування стабілізатора.

Програму для розрахунку R8, R16 та граничних напруг перемикання можна завантажити у вкладеннях.

Далі пристрій відключають від мережі та за допомогою цифрового вольтметра встановлюють опори резисторів R15 і R23, рівні обчисленим значенням і монтують їх на плату замість постійних резисторів, згаданих вище. Знову включають стабілізатор і відстежують перемикання світлодіодів, плавно збільшуючи напругу ЛАТР-а від мінімального до максимального та назад. Одночасне світіння двох і більше світлодіодів свідчить про несправність однієї з мікросхем DA2, DA3, DD1-DD5. Несправна мікросхема має бути замінена, тому зручніше встановити на платі не самі мікросхеми, а панелі для них.

Переконавшись у справності мікросхем, підключають автотрансформатор T2 та навантаження – лампу розжарювання потужністю 100…200 Вт. Знову вимірюють пороги перемикання та напруги U1-U7. Для перевірки правильності розрахунків, змінюючи ЛАТР-ом вхідний на Т1 необхідно переконатися в миготінні світлодіода HL1 при напрузі нижче 130 В, послідовному включенні світлодіодів HL2 - HL8 при перетині порогів перемикання, зазначених вище, а також миготінні HL9 при напрузі вище 270 в.

Якщо максимальна напруга ЛАТР-а менше 270, встановлюють на його виході 250, обчислюють напругу U7 за формулою: U7=U6+∆U=3,82 В. Переміщують двигун R14 вгору, перевіряють, що при напрузі U7 відбувається відключення навантаження, після чого повертають двигун R14 вниз, встановлюючи колишнє значення U6, що дорівнює 3,5 Ст.

Завершити налагодження стабілізатора бажано його підключенням до напруги 380 на кілька годин.

За час експлуатації кількох примірників стабілізаторів різної потужності (приблизно півроку) не було збоїв та відмов у їх роботі. Не було несправностей апаратури через нестабільну напругу мережі.

Література

1. Коряков С. Стабілізатор напруги з мікроконтролерним управлінням. - Радіо, 2002 №8, с. 26-29.
2. Копанєв В. Захист трансформатора від підвищеної напруги мережі. - Радіо, 1997 №2 с.46.
3. Андрєєв В. Виготовлення трансформаторів. - Радіо, 2002 №7, с.58
4. http://rexmill.ucoz.ru/forum/50-152-1

Розрахунок автотрансформатора

Вам вдалося дістати статор із двигуна, але Ви не знаєте, з якого матеріалу він виконаний. Загалом при розрахунку сердечників потужністю понад 1 кВт часто виникають проблеми з вихідними даними. Можна легко уникнути проблем, якщо провести дослідження наявного у Вас сердечника. Зробити це дуже просто.

Підготовляємо сердечник для намотування первинної обмотки: обробляємо гострі краї, накладаємо ізолюючі прокладки (у моєму випадку на тороїдальний сердечник я зробив накладки з картону). Тепер намотуємо 50 витків дроту діаметром 0.5-1 мм. Для вимірювань нам знадобиться амперметр з межею вимірювання приблизно до 5 ампер, вольтметр змінної напруги та ЛАТР.MS Excel

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

Число витків у відводах розраховується за середніми напругами кожного з вхідних діапазонів контролера і складе:

Відведення №1 - 128,5 В х 0,48 В = 62 Віт
Відведення №2 - 147 В х 0,48 В = 71 Віт
Відведення №3 - 168 В х 0,48 В = 81 Віт
Відведення №4 - 192 В х 0,48 В = 92 Віт
Відведення №5 - 220 В х 0,48 В = 106 Віт(З нього ж знімається напруга на навантаження)
Відведення №6 - 251,5 В х 0,48 В = 121 Віт
Відведення №7 - 287,5 В х 0,48 В = 138 Віт(Повна кількість витків автотрансформатора)

Ось і вся проблема!

Модернізація

Це сподобалося.

За встановленим стандартом ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), напруга в лінії від промислових джерел живлення подається з частотою 50±0,2 Гц та 230±10 %. Недотримання певних правил встановлення електроустановок під час монтажних робіт у процесі експлуатації викликають аварійні ситуації. У цих випадках встановлені параметри мережі можуть суттєво відхилятися, що негативно впливає на обладнання, яке використовується як навантаження. Особливо чутлива до стрибків напруги стара побутова техніка: пральні машини, холодильники, кондиціонери, пилососи та ручні електроінструменти. Для виключення цих негативних явищ напруга мережі стабілізується до 220 вольт.

У випадках підвищеної напруги обмотки електродвигунів перегріваються, колектори швидко зношуються, можливі пробої ізоляційного шару та міжвиткове замикання в обмотках. При заниженій напрузі двигуни запускаються ривками або взагалі не запускаються, це призводить до передчасного зносу елементів пускового обладнання. Контакти на магнітних пускачах виблискують і пригорають, світлові прилади працюють не на повну потужність і світяться тьмяно. Оптимальним варіантом стабілізувати параметри напруги в мережі без негативних наслідків вважається застосування у схемі живлення вольтододаткового трансформатора, напруга вторинної обмотки якого складається з мережевим, наближаючи його до встановлених параметрів.

У нових зразках радіоелектронної апаратури, телевізорах, персональних комп'ютерах, відео- або аудіоплеєрах встановлюються імпульсні блоки живлення, вони ефективно виконують роботу стабілізуючих елементів. Імпульсний блок живлення може підтримувати нормальну роботу апаратури при напрузі мережі в межах від 160 до 230В. Такий спосіб надійно захищає обладнання від вигоряння окремих елементів вхідного ланцюга під час перенапруги в мережі. Для захисту застарілих видів техніки використовуються окремі стабілізатори напруги, якими підключаються прилади. Такі стабілізатори продаються у спеціалізованих магазинах, але за бажання та наявності певних знань та практичних навичок найпростіші схеми можна зібрати самостійно. Багато любителів роблять стабілізатор напруги своїми руками.

Види стабілізаторів напруги

Залежно від потужності навантаження в мережі та інших умов експлуатації використовуються різні моделі стабілізаторів:

• Ферорезонансні стабілізатори вважаються найпростішими, у яких застосовується принцип магнітного резонансу. Схема включає всього два дроселя і конденсатор. Зовні він схожий на звичайний трансформатор з первинною та вторинною обмотками на дроселях. Такі стабілізатори мають велику вагу та габарити, тому майже не використовуються для побутової апаратури. Завдяки високій швидкодії ці прилади застосовуються для медичного обладнання;

• Сервопривідні стабілізатори забезпечують регулювання напруги автотрансформатором, реостатом якого управляє сервопривід, що отримує сигнали з датчика контролю напруги. Електромеханічні моделі можуть працювати з більшими навантаженнями, але мають малу швидкість спрацьовування. Релейний стабілізатор напруги має секційну конструкцію вторинної обмотки, стабілізація напруги проводиться групою реле, сигнали на замикання та розмикання контактів яких надходять із плати управління. Таким чином, здійснюється підключення потрібних секцій вторинної обмотки підтримки вихідної напруги в межах встановлених величин. Швидкість регулювання здійснюється швидко, але точність установки напруги невисока;

• Електронні стабілізатори мають аналогічний принцип, як і релейні, але замість реле використовуються тиристори, симістори або польові транзистори для випрямлення відповідної потужності, залежно від струму навантаження. Це значно підвищує швидкість перемикання секцій вторинної обмотки. Бувають варіанти схем без трансформаторного блоку, всі вузли виконані напівпровідникових елементах;

• Стабілізатори напруги з подвійним перетворенням здійснюють регулювання за інверторним принципом. Ці моделі перетворюють змінну напругу на постійне, потім назад в змінну напругу, на виході перетворювача формується 220В.

Схема стабілізатора не перетворює напругу мережі. Інвертор постійної напруги змінне при будь-якій напрузі на вході генерує на виході 220В змінного струму. Такі стабілізатори поєднують високу швидкість спрацьовування та точність установки напруги, але мають високу ціну порівняно з раніше розглянутими варіантами.

Схема електронного стабілізатора напруги

Розглянемо докладніше, як зробити електронний стабілізатор напруги своїми руками на 220В, складання схеми та налаштування. Схема такого стабілізатора проста і популярна у споживачів, перевірена часом.

Основні технічні характеристики:

• Діапазон вхідної напруги мережі – 160-250В;
• Напруга на виході після стабілізації – 220В;
• Допустима потужність, споживана навантаженням, - 2 кВт;

Такої потужності цілком достатньо, щоб підключити через стабілізатор один або кілька цінних побутових приладів, чутливих до перепадів напруги. Вага та габарити приладу залежать від корпусу, основні елементи, трансформатор та плату можна розмістити у готовій коробці або корпусі від іншої електротехніки.

Практика показує, що саморобний стабілізатор напруги при складанні має деякі складності: одним із трудомістких процесів у складанні схеми стабілізатора є виготовлення трансформатора, але в нашому випадку цю роботу можна спростити. Для цієї схеми на стабілізатор напруги 220в ідеально підходять трансформатори марки ТС180-ТС320, у торгових мережах їх може бути, але у старих телевізорах і ринках можна купити за 300-500 рублів.

Трансформатори серій ТН, ТПП також непогано показали свою роботу у складі цієї схеми. Побічні обмотки цих трансформаторів видають напругу від 24 до 36 вольт, витримують струми навантаження до 8А.

Основні елементи та принцип роботи схеми

На первинну обмотку трансформатора надходить мережна напруга 160-250В після трансформації з виходу вторинної обмотки напруга 24-36 подається на діодний міст VD1. Ключовий транзистор VT1 підключений до ланцюга через стабілізатор напруги DA1 c змінним опором R5, яким регулюється напруга на виході стабілізатора. Паралельний стабілізатор DA1 та діодний міст VD2 контролюють напругу помилки та підсилюють її.

При підвищенні напруги мережі збільшується напруга вторинної обмотки і на конденсаторі С3, що призводить до відкриття стабілітрона DA1, таким чином, напруга шунтується на резисторі R7. Це призводить до падіння напруги на затворі транзистора VT1, він закривається, на вихідних контактах стабілізованої напруги ХТ3 ХТ4 його збільшення обмежується.

При зниженій напрузі на первинній обмотці відбувається зворотна реакція: напруга знижується на вторинній обмотці, закривається стабілітрон DA1, транзистор відкривається, напруга на вторинній обмотці зростає.

Світлодіод HL1 показує стан ключового транзистора, коли він відкритий, на вторинну обмотку подається додаткова напруга, світиться діод. Стабілітрон VD3 обмежує напругу до встановленого номіналу, захищаючи затвор транзистора від перенапруги.

Транзистор встановлюється на алюмінієвий радіатор 50x50x10 мм, зазвичай цього достатньо для відведення тепла, дроти силової лінії повинні бути перетином не менше 4 мм2, дроти в ланцюгах управління - меншого перерізу.

Запобіжники FU1, FU2 бажано ставити плавкі на 8-10 А.

Характеристики елементів схеми

Найменування деталі	Марка	Номінальне значення	Кількість
DА1	Із джерела опорної напруги	TL431	*
VТ1	MOSFET-транзистор	IRF840	*
VD1	Діодний місток	RS805	*
VD2	Випрямляючий діод	RL102	****
VD3	Паралельний стабілітрон	КС156Б	*
C1	Конденсатор (ємність)	0.1 mkf \400 В	*
C2	Конденсатор(електроліт)	10 mkf \450 В	*
C3	Електролітичний конденсатор	47 mkf 25 В	*
C3	Конденсатор	1000 pF	*
C4	Конденсатор	0.22 mF	*
R1	Опір	5600 Ω	*
R2	Опір	2200 Ω	*
R3	Опір	1500 Ω	*
R4	Опір	8200 Ω	*
R5	Змінний резистор	2200 Ω	*
R6	Опір	1000 Ω	*
R7	Опір	1200 Ω	*
Т1	Трансформатор	ТС320	*
НL1	Світлодіод	АЛ307Б	*
FU1, FU2	Запобіжник	10 A	**
SА1	Перемикач		*
ХТ1-ХТ4	Вилка з клемою заземлення		**

Для монтажу всіх елементів використовується друкована плата, виготовлення якої потребує більш детального розгляду окремої теми. За потреби можна замовити виготовлення плати для даної схеми у фахівців, які займаються цим професійно на сайті http://megapcb.com/.

Як видно, схема стабілізатора напруги 220в своїми руками збирається нескладно та надійно працює.

Дуже важливо!Після збирання потрібно відрегулювати межі стабілізації вихідної напруги. Для цього на вихід стабілізатора підключається звичайна лампа розжарювання 100-200 Вт, далі слід виставити змінним резистором R5 на виході 225В. Потім підключити більше навантаження до 1.5 кВ та довести напругу до 220В. Вимірювання можна проводити звичайним мультиметром або встановити схему стрілочний вольтметр. Після 10 хвилин роботи на максимальному навантаженні доторкніться, як сильно розігрівся транзистор, при необхідності збільште розміри радіатора.

Важливо!Не забувайте, що транзистор на радіатор кріпиться за допомогою теплопровідної пасти через слюдяну прокладку. З метою безпеки на вході стабілізатора використовуйте трипровідний шнур або кабель з вилкою, яка має заземлюючу клему. Підключіть заземлюючий провід до нейтральної лінії на платі і корпусі, особливо коли він металевий.

Відео

Сучасна мережа електроживлення працює в такий спосіб, що у ній часто змінюється напруга. Звичайно, зміна струму є допустимою, але в будь-якому випадку вона не повинна бути більше десяти відсотків від номінальних 220 вольт.

Ця норма відхилення повинна дотримуватися як у бік зменшення, і у бік збільшення напруги. Однак такий стан мережі електроживлення є великою рідкістю, тому що струм у ній характеризується великими змінами.

Такі зміни дуже не «подобаються» електроприладам, які можуть втратити не лише свої проектні можливості, а ще можуть вийти з ладу. Для усунення такого негативного сценарію люди використовують різні стабілізатори.

Сьогодні ринок пропонує дуже багато різних моделей, більшість з яких коштує великих грошей. Інша частина не може похвалитися надійністю роботи.

І що робити тоді, якщо немає бажання переплачувати чи купувати неякісний продукт? У цій ситуації можна зробити стабілізатор напруги своїми руками.

Звісно, ​​можна зробити різні види стабілізаційних приладів. Одним з найефективніших є симисторний. Власне його складання і буде розглянуто у цій статті.

Характеристики пристрою, що збирається

Цей стабілізаційний апарат не буде чутливим до частоти напруги, яка подається через загальну мережу. Вирівнювання струму здійснюватиметься за умови, якщо на вході буде більше 130 і менше 270 вольт.

Підключені прилади будуть отримувати струм, який має більше 205 і менше 230 вольт. До цього стабілізаційного пристрою можна буде підключити електроприлади, загальна потужність яких може дорівнювати шести кіловатам.

Стабілізаційний прилад здійснюватиме перемикання навантаження за 10 мілісекунд.

Влаштування стабілізаційного приладу

Загальна схема цього стабілізаційного пристрою подається малюнку:

Мал. 1. Будова стабілізаційного приладу.

1. Блок живлення, до складу якого входять конденсатори С2 та С5, компаратор DA1, тепло-електричний діод VD1 та трансформатор Т1.
2. Вузла, який затримуватиме увімкнення навантаження. Він складається з резисторів R1-R5, транзисторів VT1-VT3 та конденсатора С1.
3. Випрямляч, який вимірюватиме амплітуду напруги. Він складається з конденсатора С2, діода VD2, стабілітрона VD2 та дільників R14, R13.
4. Компаратор напруги. Його склад передбачає наявність резисторів R15-R39 та компараторів DA3 та DA2.
5. Логічного контролера, який знаходиться на мікросхемах із позначкою DD1…5.
6. Підсилювачів, які в основі мають транзистори VT4…12 та струмообмежуючі резистори R40…48.
7. Індикаторні світлодіоди HL1-HL9.
8. Оптронних ключів (їх кількість дорівнює цифрі сім). Кожен оснащується симисторами VS1...7, резисторами R6...12 і оптосимісторами U1-U7.
9. Автоматичного вимикача-запобіжника QF1.
10. Автоматичний трансформатор Т2.

Принцип роботи

Яким чином працює наш стабілізатор мережевої напруги, який легко робиться своїми руками?

Після включення живлення конденсатор С1 знаходиться в розрядженому стані, транзистор VT2 відкритий, а VT2 є закритим. Також закритим є транзистор VT3. Саме через нього подаватиметься струм на кожен світлодіод і симісторний оптотрон.

Оскільки цей транзистор є закритим, світлодіоди не світяться, кожен симистор є закритим і вимкнено навантаження. У цей час електричний струм проходить через резистор R1 і потрапляє до С1. Далі відбувається заряджання цього конденсатора.

Інтервал затримки триває лише три секунди. За цей час здійснюються всі перехідні процеси і після закінчення відбувається спрацьовування тригера Шмітта, основу якого складають транзистори VT1 ​​і VT2.

Напруга, яка виходить із третьої обмотки Т1, випрямляється діодом VD2 і конденсатором С2. Далі струм проходить через дільник R13…14. З R14 напруга, рівень якого є пропорційною кількості вольт у мережі, входить у кожен неінвертуючий вхід компараторів.

Кількість компараторів дорівнює восьми, і всі вони знаходяться на мікросхемах DA2 і DA3. У цей момент на інвертуючий вхід кожного компаратора входить постійний зразковий струм. Його подають резисторні дільники R15...23.

Після цього в гру вступає контролер, який здійснює обробку сигналу на вході кожного компаратора.

Особливості роботи

Коли вхідна кількість вольт є меншою за 130, на виходах кожного компаратора фіксується логічний рівень низької величини. У цей час у відкритому стані знаходиться транзистор VT4 і блимає перший світлодіод.

Він повідомляє, що мережа характеризується дуже низьким рівнем напруги. Це означає, що регульований стабілізатор напруги, зроблений своїми руками, не може виконати свою функцію.

Кожен його симистор є закритим і навантаження у відключеному стані.

Коли число вхідних вольт коливається від 130 до 150, то сигнали 1 і А характеризуються високим значенням логічного рівня. Цей рівень всіх інших сигналів низький. У цій ситуації відкривається транзистор VT5 і спалахує другий світлодіод.

Відбувається відкриття оптосимістора U1.2 та симістора VS2. Саме через останній проходитиме навантаження. Далі вона увійде до верхнього виведення обмотки автоматичного трансформатора Т2.

Якщо вхідна кількість вольт знаходиться в діапазоні 150-170 вольт, то сигнали 2, 1 і характеризуються високим значенням логічного рівня. Цей рівень всіх інших сигналів низький.

За такої вхідної кількості вольт відбувається відкриття транзистора VT6, включення третього світлодіода. У цей час відкривається другий симістор (VS2) і струм передається на виведення обмотки Т2, який є другим зверху.

Створений своїми руками стабілізатор напруги, який зможе здатний подати 220 В, буде перемикати з'єднання з обмотками другого трансформатора за умови, якщо рівень вхідної напруги досягатиме 190, 210, 230 і 250 вольт.

Для виробництва такого стабілізатора потрібно взяти друковану плату, яка має розміри 115х90 міліметрів. Основним елементом, з якого вона має бути виготовлена, має бути односторонній фольгований склотексоліт. Розміщення елементів на платі подається нижче.

Мал. 2. Схема розміщення елементів платі.

Таку плату можна легко надрукувати лазерним принтером. Далі використовують праску. Часто для створення файлів друку, в яких зберігаються макети таких плат, використовується програма Sprint Loyout 4.0. Саме за допомогою її зручно виготовляти друковані плати.

Виготовлення трансформаторів

Що ж до трансфоматоров Т1 і Т2, їх можна зробити вручну.

Для виготовлення Т1, потужність якого буде розрахована на три кіловати, потрібно підготувати магнітопровід, площа перерізу якого має становити 1,87 кв. сантиметрів, а також три дроти ПЕВ-2.

Перший повинен мати діаметр 0,064 мм. З його допомогою створюють першу обмотку. Число її витків має становити 8669.

Два інших дроти використовуються для створення інших двох обмоток. Ці дроти повинні мати однаковий діаметр, а саме 0,185 мм. Кількість витків у кожній обмотці має дорівнювати 522.

Також можна взяти два готові трансформатори ТПК-2-2x12В, які повинні бути послідовно з'єднані.

Схема з'єднання нижче:

Мал. 3. Поєднання двох трансформаторів ТПК-2-2x12В.

Для створення трансформатора Т2 з потужністю 6 кіловат, використовують тороїдальний магнітопровід. Обмотку роблять за допомогою дроту ПЕВ-2. Кількість витків – 455.

У цьому трансформаторі потрібно зробити сім відводів. Перші три відводи мотаються за допомогою дроту, який у діаметрі має три міліметри. Для створення чотирьох використовуються шини. Їх перетин має становити 18 квадратних міліметрів. Завдяки перерізу такої величини Т2 не грітиметься.

Відводи роблять на 398, 348, 305, 266, 232 та 203 витках. Відлік витків починається з нижнього відведення. При цьому струм з мережі повинен йти через відведення 266 витка.

Необхідні компоненти

Що стосується інших елементів стабілізатора, який збирається своїми руками і який подаватиме постійну напругу, то їх краще купити в магазині.

Так, потрібно здійснити закупівлю:

1. - оптронів симісторних MOC3041 (їх потрібно сім штук);
2. - семи симісторів BTA41-800B;
3. - стабілізатора КР1158ЕН6А (DA1);
4. - двох компараторів LM339N (для DA2 та DA3);
5. - Двох діодів DF005M (на схемі VD2, VD1)
6. - трьох дротяних резисторів СП5-2 або СП5-3 (для R25, R14 та R13);
7. - семи резисторів С2-23, які мають допуск не менше одного відсотка (для R16...R22);
8. - тридцяти будь-яких резисторів, які мають допуск 5 відсотків;
9. - семи струмообмежувальних резисторів. Вони пропускатимуть струм, сила якого дорівнює 16 мА (для R41-47).
10. - чотирьох будь-яких оксидних конденсаторів (для С5, С1-С3);
11. - чотирьох керамічних чи плівкових конденсаторів (С4, С6...С8);
12. - Вмикача-запобіжника.

Корисна порада: семи сімісторних оптронів MOC3041 можна замінити MOC3061. Стабілізатор КР1158ЕН6А можна легко замінити КР1158ЕН6Б. Компаратор К1401СА1 є чудовим аналогом LM339N. Як діоди можна застосувати і КЦ407А.

Мікросхему КР1158ЕН6А треба монтувати на тепловідведення. Для його створення беруть алюмінієву пластину, площа якої має перевищувати 15 сантиметрів квадратних.

Також на тепловідведення повинні встановлюватися симістори. Для всіх семи симісторів можна використовувати один тепловідвід, який повинен мати поверхню, що охолоджує. Її площа має бути більшою, ніж 1600 квадратних сантиметрів.

Наш стабілізатор змінної напруги, який виготовляється своїми руками, має бути оснащений і мікросхемою КР1554ЛП5, яка виконуватиме роль мікроконтролера.

Вище зазначалося, що прилад передбачає наявність дев'яти світлодіодів. На представленій схемі вони розташовуються таким чином, щоб могли потрапити у відповідні отвори на передній панелі самого приладу.

Корисна порада: якщо конструкція корпусу не дозволяє змонтувати їх так, як показано на схемі, їх можна розмістити і на тій стороні, на які знаходяться друкарські провідники.

Світлодіоди повинні бути миготливими.

Корисна порада: можна взяти і такі світлодіоди, які не блимають. Вони мають видавати червоний колір підвищеної яскравості. Для цього можна взяти L1543SRC-Е або АЛ307КМ.

Звичайно, можна здійснити складання і більш простих стабілізаційних приладів, які будуть мати свої особливості.

Переваги та недоліки перед фабричними

Якщо говорити про переваги стабілізаційних пристроїв, зробленими власноруч, то головною з них є менша вартість. Як зазначалося вище, виробники запитують досить високі ціни. Складання свого ж обійдеться дешевше.

Ще однією перевагою можна назвати можливість полегшеного самостійного ремонту стабілізатора напруги, який був зроблений своїми руками. Тут мається на увазі те, що кожен, хто зібрав такий пристрій, розуміється на його будові і розуміє принцип роботи.

У разі виходу з ладу будь-якого елемента, розробник може легко виявити зламаний компонент і замінити його. Легка заміна обумовлена ​​і тим, що практично кожен елемент раніше був куплений у магазині та його легко знайти у багатьох інших.

До недоліків можна віднести низький рівень надійності таких стабілізаторів. На підприємствах існує дуже багато вимірювального та спеціального обладнання, яке дозволяє розробити дуже якісні моделі стабілізаційних приладів.

Також підприємства мають великий досвід у створенні різних моделей та допущені раніше помилки однозначно виправляються. Це позначається як на якості, так і на надійності заводських стабілізаційних приладів.

Недоліком є ​​і складне налаштування.

Відео.

На відео нижче представлено, як зібрати стабільний регулятор напруги, наприклад, для управління лампами розжарювання та світлодіодами.

Розробники електричних та електронних пристроїв, у процесі їх створення, виходять з того, що майбутній пристрій буде працювати в умовах стабільної напруги живлення. Це необхідно для того, щоб електрична схема електронного пристрою, по-перше, забезпечувала стабільні вихідні параметри у відповідності зі своїм цільовим призначенням, а по-друге, стабільність напруги живлення захищає пристрій від стрибків, що загрожують занадто великими споживаними струмами і перегоранням електричних елементів пристрою. Для вирішення завдання забезпечення незмінності напруги живлення застосовують який-небудь варіант стабілізатора напруги. За характером споживаного пристроєм струму розрізняють стабілізатори змінної та постійної напруги.

Стабілізатори змінної напруги

Стабілізатори змінної напруги застосовують, якщо відхилення напруги електричної мережі від номінального значення перевищують 10% . Така норма обрана виходячи з того, що споживачі змінного струму за таких відхилень зберігають свою працездатність весь термін експлуатації. У сучасній електронній техніці, як правило, для вирішення задачі стабільного електроживлення використовують імпульсний блок живлення, при якому стабілізатор змінної напруги не потрібний. А ось у холодильниках, мікрохвильових печах, кондиціонерах, насосах тощо. потрібна зовнішня стабілізація живильної змінної напрузі. У таких випадках найчастіше використовують стабілізатор одного з трьох типів: електромеханічний, головною ланкою якого є регульований автотрансформатор з керованим електричним приводом, релейно-трансформаторний, на базі потужного трансформатора, що має кілька відводів у первинній обмотці, і комутатора з електромагнітних реле, симісторів, тиристоров чи потужних ключових транзисторів, а також чисто електронний. Широко поширені в минулому столітті ферорезонансні стабілізатори в даний час практично не використовуються через наявність численних недоліків.

Для підключення споживачів до мережі змінного струму 50 Гц застосовують стабілізатор напруги 220 В. Електрична схема стабілізатора напруги такого типу зображена на наступному малюнку.

Трансформатор А1 підвищує напругу мережі до рівня, достатнього для стабілізації вихідної напруги при низькому вхідному напрузі. Регулюючий елемент РЕ здійснює зміну вихідної напруги. На виході керуючий елемент УЕ вимірює значення напруги на навантаженні і видає керуючий сигнал для коригування, якщо це необхідно.

Електромеханічні стабілізатори

В основі такого стабілізатора – використання побутового регульованого автотрансформатора або лабораторного ЛАТРу. Застосування автотрансформатора забезпечує вищий ККД установки. Рукоятка регулювання автотрансформатора видаляється, а на корпусі замість неї співвісно встановлюють невеликий двигун з редуктором, що забезпечує достатнє зусилля обертання для повороту бігунка в автотрансформаторі. Необхідна та достатня швидкість обертання – близько 1 обороту за 10 – 20 сек. Цим вимогам задовольняє двигун типу РД-09, який раніше застосовувався в приладах, що самопишуть. Керує двигуном електрична схема. При зміні напруги в межах +- 10 вольт видається команда на двигун, який повертає бігунок до досягнення на виході напруги 220 В.

Приклади схем електромеханічних стабілізаторів наведені нижче:

Електрична схема стабілізатора напруги з використанням логічних мікросхем та релейного керування електроприводом

Електромеханічний стабілізатор з урахуванням операційного підсилювача.

Перевагою подібних стабілізаторів є простота реалізації та висока точність стабілізації напруги на виході. До недоліків слід віднести невисоку надійність через присутність механічних рухомих елементів, відносно малу допустиму потужність навантаження (в межах 250...500 Вт), малу поширеність у наш час автотрансформаторів та необхідних електродвигунів.

Релейно-трансформаторні стабілізатори

Релейно - трансформаторний стабілізатор є більш популярним через простоту реалізації конструкції, застосування поширених елементів і можливості отримання значної вихідної потужності (до кількох кіловат), що значно перевищує потужність застосованого силового трансформатора. На вибір його потужності впливає мінімальна напруга у конкретній мережі змінного струму. Якщо, наприклад, воно не менше 180, то від трансформатора потрібно забезпечення вольтодобавки 40, що в 5,5 разів менше номінального напруги в мережі. Вихідна потужність у стабілізатора в стільки ж разів буде більшою, ніж потужність силового трансформатора (якщо не враховувати ККД трансформатора і максимально допустимий струм через елементи, що комутують). Число ступенів зміни напруги, як правило, встановлюють у межах 3...6 ступенів, що в більшості випадків забезпечує прийнятну точність стабілізації напруги на виході. При обчисленні кількості витків обмоток в трансформаторі для кожного ступеня напруга в мережі приймається рівним рівню спрацьовування комутованого елемента. Як правило, як комутуючі елементи використовують електромагнітні реле - схема виходить досить елементарною і не викликає труднощів при повторенні. Недоліком такого стабілізатора є утворення дуги на контактах реле у процесі комутації, що руйнує контакти реле. У більш складних варіантах схем перемикання реле роблять у моменти переходу напівхвилі напруги через нульове значення, що запобігає виникненню іскри, правда за умови використання швидкодіючих реле або комутації на спаді попередньої напівхвилі. Використання як комутуючих елементів тиристорів, симісторів або інших безконтактних елементів надійність схеми різко зростає, але ускладнюється через необхідність забезпечення гальванічної розв'язки між ланцюгами електродів, що управляють, і модулем управління. Для цього застосовують оптронні елементи або імпульсні роздільні трансформатори. Нижче наведено принципову схему релейно - трансформаторного стабілізатора:

Схема цифрового релейно-трансформаторного стабілізатора на електромагнітних реле.

Електронні стабілізатори

Електронні стабілізатори мають, як правило, невелику потужність (до 100 Вт) та необхідну для роботи багатьох електронних пристроїв високу стабільність вихідної напруги. Вони зазвичай будуються у вигляді спрощеного підсилювача низької частоти, що має досить великий запас зміни рівня напруги живлення і потужності. На його вхід від електронного регулятора напруги подається сигнал синусоїдальної форми частотою 50 Гц від допоміжного генератора. Можна використовувати знижувальну обмотку силового трансформатора. Вихід підсилювача підключений до трансформатора, що підвищує до 220 В. Схема має інерційний негативний зворотний зв'язок за значенням вихідної напруги, що гарантує стабільність вихідної напруги з неспотвореною формою. Для досягнення потужності на рівні кількох сотень ват використовують інші методи. Зазвичай застосовують потужний перетворювач постійного струму змінний на основі використання нового виду напівпровідників - так званих IGBT транзисторо.

Ці комутуючі елементи в ключовому режимі можуть пропустити струм у кілька сотень ампер при максимально допустимій напрузі понад 1000 В. Для керування такими транзисторами використовуються спеціальні види мікроконтролерів із векторним керуванням. На затвор транзистора з частотою кілька кілогерців подають імпульси зі змінною шириною, яка змінюється за програмою, введеною в мікроконтролер. Після виходу такий перетворювач навантажений на відповідний трансформатор. Струм у ланцюзі трансформатора змінюється по синусоїді. У той самий час напруга зберігає форму вихідних прямокутних імпульсів із різною шириною. Така схема використовується в потужних джерелах гарантованого живлення, які використовуються безперебійної роботи комп'ютерів. Електрична схема стабілізатора напруги такого типу дуже складна та практично недоступна для самостійного відтворення.

Спрощені електронні стабілізатори напруги

Такі пристрої застосовують, коли напруга побутової мережі (особливо в умовах сільських населених пунктів) нерідко виявляється зниженою, практично ніколи не забезпечуючи номінальних 220 Ст.

У такій ситуації холодильник працює з перебоями і ризиком виходу з ладу, і освітлення виявляється тьмяним, і вода в електрочайнику довго не може закипіти. Потужності старого, ще радянських часів, стабілізатора напруги, розрахованого на живлення телевізора, як правило, недостатня для решти побутових електроспоживачів, та й значення напруги в мережі часто падає нижче рівня, допустимого для подібного стабілізатора.

Існує простий метод для підвищення напруги в мережі шляхом використання трансформатора потужністю значно меншої потужності застосовуваного навантаження. Первинна обмотка трансформатора включається безпосередньо в мережу, а навантаження підключається послідовно до вторинної (знижувальної) обмотки трансформатора. При правильному фазуванні напруга на навантаженні виявиться рівною сумі трансформатора, що знімається з мережевого напруги.

Електрична схема стабілізатора напруги, що діє за цим нескладним принципом, наведена нижче. Коли транзистор VT2 (польовий), що стоїть у діагоналі діодного мосту VD2, закритий, обмотка I (що є первинною) трансформатора Т1 до мережі не підключена. Напруга на включеному навантаженні майже дорівнює мережевому за мінусом невеликої напруги на обмотці II (вторинна) трансформатора Т1. При відкритті польового транзистора первинна обмотка трансформатора виявиться замкненою, а до навантаження буде додана сума мережного та напруги вторинної обмотки.

Схема електронного стабілізатора напруги

Напруга з навантаження через трансформатор Т2 і діодний міст VD1 подається на транзистор VT1. Регулятор підстроювального потенціометра R1 повинен бути виставлений у положення, що забезпечує відкриття транзистора VT1 і закриття VT2, коли напруга навантаження перевищує номінальне (220 В). Якщо напруга менше 220 вольт, транзистор VT1 закриється, a VT2 - відкриється. Отриманий у такий спосіб негативний зворотний зв'язок зберігає напругу на навантаженні приблизно рівним номінальному значенню.

Випрямлена напруга з мосту VD1 використовується для запиту колекторного ланцюга VT1 (через ланцюг інтегрального стабілізатора DA1). Ланцюжок C5R6 гасить небажані стрибки напруги сток-витік на транзисторі VT2. Конденсатор С1 забезпечує зниження перешкод, що проникають у мережу у процесі роботи стабілізатора. Номінали резисторів R3 та R5 підбирають, отримуючи найкращу та стійку стабілізацію напруги. Вимикач SA1 забезпечує увімкнення та вимикання стабілізатора та навантаження. Замикання вимикача SA2 вимикає автоматику, що стабілізує напругу на навантаженні. Воно в такому варіанті виявляється максимально можливим при поточній напрузі мережі.

Після включення зібраного стабілізатора в мережу, підстроювальним резистором R1 встановлюють на навантаженні напруга, що дорівнює 220 В. Потрібно врахувати, що вищеописаний стабілізатор не може усунути зміни напруги, що перевищують 220 В, або виявилися нижче мінімального, використаного при розрахунку обмоток трансформ.

Примітка: У деяких режимах роботи стабілізатора потужність, що розсіюється транзистором VT2, виявляється дуже значною. Саме вона, а чи не потужність трансформатора, може обмежити допустиму потужність навантаження. Тому слід подбати про гарне відведення тепла від цього транзистора.

Стабілізатор, що встановлюється у сирому приміщенні, потрібно обов'язково помістити у заземлений металевий корпус.

Дивіться також схеми.

Прилади для стабілізації напруги мережі використовуються вже не одне десятиліття. Багато моделей давно не використовуються, інші поки не знайшли широкого поширення, незважаючи на високі характеристики. Схема стабілізатора напруги не є надто складним. Принцип роботи та основні параметри різних стабілізаторів слід знати тим, хто ще не визначився із вибором.

Види стабілізаторів напруги

В даний час застосовуються такі види стабілізаторів:

• Ферорезонансні;
• Сервопривідні;
• Релейні;
• Електронні;
• Подвійне перетворення.

Ферорезонансні стабілізатори конструктивно є найпростішими пристроями. Вони складаються з двох дроселів та конденсатора і працюють на принципі магнітного резонансу. Стабілізатори такого типу відрізняються високою швидкістю спрацьовування, дуже великим терміном експлуатації та можуть працювати у широкому діапазоні напруги на вході. Нині їх можна зустріти у медичних закладах. У побуті практично не використовуються.

Принцип дії сервопривідної або електромеханічного стабілізатора ґрунтується на зміні величини напруги за допомогою автотрансформатора. Пристрій відрізняється винятково високою точністю встановлення напруги. Водночас швидкість стабілізації найнижча. Електромеханічний стабілізатор може працювати з великими навантаженнями.

Релейний стабілізатор так само має у своїй конструкції трансформатор із секційованою обмоткою. Вирівнювання напруги здійснюється за допомогою групи реле, які спрацьовують по командах із плати контролю напруги. Прилад має відносно високу швидкість стабілізації, але точність установки помітно нижче дискретного перемикання обмоток.

Електронний стабілізатор працює за таким самим принципом, тільки секції обмотки регулюючого трансформатора перемикаються не за допомогою реле, а силовими ключами на напівпровідникових приладах. Точність електронного та релейного стабілізатора приблизно однакова, але швидкість електронного пристрою помітно вища.

Стабілізатори подвійного перетворення , На відміну від інших моделей, не мають у своїй конструкції силового трансформатора. Коригування напруги здійснюється на електронному рівні. Пристрої цього типу відрізняються високою швидкістю та точністю, але їх вартість набагато вища, ніж у інших моделей. Стабілізатор напруги 220 вольт своїми руками, незважаючи на складність, може бути реалізований саме на інверторному принципі.

Електромеханічний стабілізатор

Сервопривідний стабілізатор складається з наступних вузлів:

• Вхідний фільтр;
• Плата виміру напруги;
• Автотрансформатор;
• Серводвигун;
• Графітовий ковзний контакт;
• Оплата індикації.

В основі роботи лежить принцип регулювання напруги шляхом зміни коефіцієнта трансформації. Ця зміна здійснюється переміщенням графітового контакту вільної від ізоляції обмотці трансформатора. Переміщення контакту здійснюється серводвигуном.

Напруга мережі надходить на фільтр, що складається з конденсаторів та феритових дроселів. Його завдання максимально очистити напругу, що приходить від високочастотних і імпульсних перешкод. У платі вимірювання напруги закладено певний допуск. Якщо напруга мережі в нього вкладається, воно відразу надходить на навантаження.

При відхиленні напруги понад допустиме, плата вимірювання напруги подає команду на вузол управління серводвигуном, який переміщає контакт у бік збільшення або зменшення напруги. Як тільки величина напруги прийде до норми, серводвигун зупиняється. Якщо напруга мережі нестабільна і часто змінюється, сервопривід може відпрацьовувати процес регулювання майже постійно.

Схема підключення стабілізатора напруги малої потужності не становить нічого складного, оскільки на корпусі встановлені розетки, а включення до мережі здійснюється шнуром з вилкою. На потужніших пристроях мережа і навантаження підключаються за допомогою гвинтової колодки.

Релейний стабілізатор

У релейному стабілізаторі є майже такий самий набір основних вузлів:

• Мережевий фільтр;
• Плата контролю та управління;
• Трансформатор;
• Блок електромеханічних реле;
• Визначення індикації.

У цій конструкції корекція напруги здійснюється східчасто за допомогою реле. Обмотка трансформатора розділена на кілька окремих секцій, кожна з яких має відведення. Релейний стабілізатор напруги має кілька щаблів регулювання, кількість яких визначається кількістю встановлених реле.

Підключення секцій обмотки, а, отже, зміна напруги може здійснюватися або аналоговим, або цифровим способом. Плата управління, залежно від зміни напруги на вході, включає необхідну кількість реле для забезпечення напруги на виході, що відповідає допуску. мають найнижчу ціну серед цих приладів.

Приклад схеми релейного стабілізатора

Ще одна схема стабілізатора релейного типу

Електронний стабілізатор

Принципова схема стабілізатора напруги цього типу має лише невеликі відмінності від конструкції з електромагнітними реле:

• Фільтр мережі;
• Плата вимірювання напруги та управління;
• Трансформатор;
• блок силових електронних ключів;
• Оплата індикації.

Принцип роботи відрізняється від принципу роботи релейного устройства. Єдина відмінність полягає у застосуванні електронних ключів замість реле. Ключі являють собою керовані напівпровідникові вентилі – тиристори та сімістори. Кожен з них має електрод, що управляє, подачею напруги на який вентиль можна відкрити. У цей момент відбувається комутація обмоток і зміна напруги на виході стабілізатора. Стабілізатор відрізняється хорошими параметрами та високою надійністю. Широкому поширенню заважає висока вартість приладу.

Стабілізатор подвійного перетворення

Цей пристрій, званий так само, за своєю конструкцією та технічними рішеннями, повністю відрізняється від усіх інших моделей. У ньому відсутній трансформатор та елементи комутації. В основу його покладено принцип подвійного перетворення напруги. Зі змінної напруги в постійну, і назад в змінну.