Меню

Стабилизатор напряжения своими руками переменного тока



Мощный стабилизатор напряжения своими руками: принципиальные схемы + поэтапная инструкция сборки

Изготовление самодельных стабилизаторов напряжения – практика довольно частая. Однако по большей части создаются стабилизирующие электронные схемы, рассчитанные на относительно малые выходные напряжения (5-36 вольт) и относительно невысокие мощности. Устройства используются в составе бытовой аппаратуры, не более того.

Мы расскажем, как сделать мощный стабилизатор напряжения своими руками. В предложенной нами статье описан процесс изготовления устройства для работы с напряжением сети 220 вольт. С учетом наших советов вы без проблем самостоятельно справитесь со сборкой.

Стабилизация напряжения бытовой сети

Стремления обеспечить стабилизированное напряжение бытовой сети – явление очевидное. Такой подход обеспечивает сохранность эксплуатируемой техники, зачастую дорогостоящей, постоянно необходимой в хозяйстве. Да и в целом, фактор стабилизации – это залог повышенной безопасности эксплуатации электрических сетей.

Для бытовых целей чаще всего приобретают стабилизатор для газового котла, автоматика которого требует подключения к электропитанию, для холодильника, насосного оборудования, сплит систем и подобных потребителей.

Мощный стабилизатор промышленного исполнения

Решить подобную задачу можно разными способами, самый простой из которых – купить мощный стабилизатор напряжения, изготовленный промышленным способом.

Предложений стабилизаторов напряжения на коммерческом рынке масса. Однако нередко возможности приобретения ограничиваются стоимостью устройств или другими моментами. Соответственно, альтернативой покупке становится сборка стабилизатора напряжения своими руками из доступных электронных компонентов.

При условии обладания соответствующими навыками и знаниями электромонтажа, теории электротехники (электроники), разводки схем и пайки элементов самодельный стабилизатор напряжения можно реализовать и успешно применять на практике. Такие примеры есть.

Самодельный стабилизатор напряжения

Схемные решения стабилизации электросети 220В

Рассматривая возможные схемные решения под стабилизацию напряжения с учётом относительно высокой мощности (не менее 1-2 кВт), следует иметь в виду разнообразие технологий.

Существует несколько схемных решений, которыми определяются технологические способности приборов:

  • феррорезонансные;
  • сервоприводные;
  • электронные;
  • инверторные.

Какой вариант выбрать, зависит от ваших предпочтения, имеющихся материалов для сборки и навыков работы с электротехническим оборудованием.

Вариант #1 – феррорезонансная схема

Для самостоятельного изготовления самым простым вариантом схемы видится первый пункт списка – феррорезонансная схема. Она работает на использовании эффекта магнитного резонанса.

Схема простого стабилизатора

Конструкцию достаточно мощного феррорезонансного стабилизатора допустимо собрать всего на трёх элементах:

  1. Дроссель 1.
  2. Дроссель 2.
  3. Конденсатор.

Однако простота в данном варианте сопровождается массой неудобств. Конструкция мощного стабилизатора, собранная по феррорезонансной схеме, получается массивной, громоздкой, тяжелой.

Вариант #2 – автотрансформатор или сервопривод

Фактически речь идет о схеме, где используется принцип автотрансформатора. Трансформация напряжения автоматически осуществляется за счет управления реостатом, ползунок которого перемещает сервопривод.

В свою очередь сервопривод управляется сигналом, получаемым, к примеру, от датчика уровня напряжения.

Схема сервоприводного стабилизатора напряжения

Примерно по такой же схеме действует устройство релейного типа с той лишь разницей, что коэффициент трансформации меняется, в случае надобности, подключением или отключением соответствующих обмоток с помощью реле.

Схемы подобного рода выглядят уже более сложными технически, но при этом не обеспечивают достаточной линейности изменения напряжения. Собрать вручную прибор релейный или на сервоприводе допустимо. Однако разумнее выбрать электронный вариант. Затраты сил и средств практически одинаковые.

Вариант #3 – электронная схема

Сборка мощного стабилизатора по схеме электронного управления при обширном ассортименте радиодеталей в продаже становится вполне возможной. Как правило, такие схемы собираются на электронных компонентах – симисторах (тиристорах, транзисторах).

Также разработан целый ряд схем стабилизаторов напряжения, где в качестве ключей используются силовые полевые транзисторы.

Структурная схема электронного стабилизатора

Изготовить мощный аппарат полностью под электронным управлением руками неспециалиста достаточно сложно, лучше купить готовое устройство. В этом деле без опыта и знаний в сфере электротехники не обойтись.

Под самостоятельное производство рассматривать этот вариант целесообразно, если имеется сильное желание построить стабилизатор, плюс наработанный опыт электронщика. Далее в статье рассмотрим конструкцию электронного исполнения, пригодную для изготовления своими руками.

Подробные инструкции по сборке

Рассматриваемая под самостоятельное изготовление схема, скорее является гибридным вариантом, так как предполагает использование силового трансформатора совместно с электроникой. Трансформатор в данном случае применяется из числа тех, что устанавливались в телевизорах старых моделей.

Силовой трансформатор ТС-180 для стабилизатора

Правда в ТВ приёмниках, как правило, ставились трансформаторы ТС-180, тогда как для стабилизатора требуется как минимум ТС-320 чтобы обеспечить выходную нагрузку до 2 кВт.

Шаг #1 – изготовление корпуса стабилизатора

Для изготовления корпуса аппарата подойдёт любой подходящий короб на основе изолирующего материала – пластмассы, текстолита и т.п. Главный критерий – достаточность места под размещение силового трансформатора, электронной платы и других компонентов.

Также корпус допустимо изготовить из листового стеклотекстолита, скрепив отдельные листы с помощью уголков или иным способом.

Корпус под стабилизатор напряжения

Короб стабилизатора необходимо оснастить пазами под установку выключателя, входного и выходного интерфейсов, а также других аксессуаров, предусмотренных схемой в качестве контрольных или коммутационных элементов.

Под изготовленный корпус нужна плита-основание, на которую «ляжет» электронная плата и будет закреплён трансформатор. Плиту можно сделать из алюминия, но следует предусмотреть изоляторы под крепёж электронной платы.

Шаг #2 – изготовление печатной платы

Здесь потребуется изначально спроектировать макет на размещение и связку всех электронных деталей согласно принципиальной схеме, кроме трансформатора. Затем по макету размечают лист фольгированного текстолита и рисуют (отпечатывают) на стороне фольги созданную трассировку.

Далее вытравливают плату при помощи соответствующего раствора (электронщикам метод травления плат должен быть знаком).

Изготовление печатной платы

Полученный таким способом печатный экземпляр разводки зачищают, облуживают оловом и производят монтаж всех радиодеталей схемы с последующей пайкой. Так выполняется изготовление электронной платы мощного стабилизатора напряжения.

В принципе, можно воспользоваться сторонними услугами по травлению печатных плат. Этот сервис вполне приемлем по цене, а качество изготовления «печатки» существенно выше, чем в домашнем варианте.

Шаг #3 – сборка стабилизатора напряжения

Укомплектованная радиодеталями плата подготавливается для внешней обвязки. В частности, от платы выводятся линии внешней связи (проводники) с другими элементами – трансформатором, выключателем, интерфейсами и т.д.

На опорную плиту корпуса устанавливают трансформатор, соединяют с трансформатором цепи электронной платы, закрепляют плату на изоляторах.

Пример самодельного стабилизатора

Останется только подключить к схеме внешние элементы, смонтированные на корпусе, установить ключевой транзистор на радиатор, после чего корпусом закрывают собранную электронную конструкцию. Стабилизатор напряжения готов. Можно приступать к настройке с дальнейшими испытаниями.

Принцип работы и тест самоделки

Регулирующим элементом электронной схемы стабилизации выступает мощный полевой транзистор типа IRF840. Напряжение для обработки (220-250В) проходит первичную обмотку силового трансформатора, выпрямляется диодным мостом VD1 и поступает на сток транзистора IRF840. Исток этого же компонента соединен с минусовым потенциалом диодного моста.

Схема устройства стабилизации

Часть схемы, в которую включена одна из двух вторичных обмоток трансформатора, образуется диодным выпрямителем (VD2), потенциометром (R5) и другими элементами электронного регулятора. Этой частью схемы формируется управляющий сигнал, который поступает на затвор полевого транзистора IRF840.

На случай повышения напряжения питающей сети управляющим сигналом понижается напряжение затвора полевого транзистора, что приводит к закрытию ключа. Соответственно, на контактах подключения нагрузки (XT3, XT4) возможное повышение напряжения ограничивается. Обратным вариантом работает схема на случай понижения сетевого напряжения.

Настройка прибора особой сложностью не отличается. Здесь потребуется обычная лампа накаливания (200-250 Вт), которую следует включить на клеммы выхода прибора (X3, X4). Далее вращением потенциометра (R5) напряжение на отмеченных клеммах доводят до уровня 220-225 вольт.

Выключают стабилизатор, отключают лампу накаливания и включают прибор уже с полноценной нагрузкой (не выше 2 кВт).

После 15-20 минут работы вновь отключают аппарат и производят контроль температуры радиатора ключевого транзистора (IRF840). Если нагрев радиатора существенный (более 75º), следует подобрать более мощный теплоотводящий радиатор.

Если процесс изготовления стабилизатора показался вам слишком сложным и нерациональным с практической точки зрения, без особых проблем можно найти и приобрести устройство заводского исполнения. Правила и критерии выбора стабилизатора на 220 В приведены в рекомендуемой нами статье.

Выводы и полезное видео по теме

В видеоролике ниже рассматривается одна из возможных конструкций стабилизатора домашнего изготовления.

В принципе, можно взять на заметку этот вариант самодельного аппарата стабилизации:

Сборка блока, стабилизирующего сетевое напряжение, своими руками возможна. Это подтверждается многочисленными примерами, когда радиолюбители с небольшим опытом вполне успешно разрабатывают (или применяют существующую), готовят и собирают схему электроники.

Трудностей с приобретением деталей для изготовления стабилизатора-самоделки обычно не отмечается. Расходы на производство невысоки и естественным образом окупаются, когда стабилизатор вводят в эксплуатацию.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме статьи в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как собрали стабилизатор напряжения собственными руками. Поделитесь полезной информацией, которая может пригодиться посещающим сайт начинающим электротехникам.

Источник

Как сделать стабилизатор самому — рассказываем детально

Простой стабилизатор для съёмки видео в движении

Инерционный стабилизатор изображения для фотокамеры своими руками.

Простейший стабилизатор изображения для фотокамеры или мобильного телефона – от идеи до воплощения.

Стабилизация напряжения бытовой сети

Стремления владельцев разного вида недвижимости обеспечить стабилизированное напряжение бытовой сети – явление очевидное. Такой подход обеспечивает сохранность эксплуатируемой техники, зачастую дорогостоящей, постоянно необходимой в хозяйстве.

Читайте также:  Мгновенное значение электрического тока это

Да и в целом фактор стабилизации – это залог повышенной безопасности эксплуатации электрических сетей.

Мощный стабилизатор промышленного исполнения

Промышленная конструкция стабилизатора сетевого напряжения, которую несложно приобрести на рынке. Ассортимент подобного оборудования огромен, но всегда остаётся возможность сделать собственную конструкцию

Решить подобную задачу можно разными способами, самый простой из которых – купить мощный стабилизатор напряжения, изготовленный промышленным способом.

Предложений по такому оборудованию на коммерческом рынке масса. Однако нередко возможности приобретения ограничиваются стоимостью устройств или другими моментами.

Соответственно, альтернативой покупке становится сборка стабилизатора напряжения своими руками из доступных электронных компонентов.

При условии обладания соответствующими навыками и знаниями электромонтажа, теории электротехники (электроники), разводки схем и пайки элементов самодельный стабилизатор напряжения можно реализовать и успешно применять на практике. Такие примеры есть.

Самодельный стабилизатор напряжения

Примерно так может выглядеть оборудование стабилизации, изготовленное своими руками из доступных и недорогих радиодеталей. Шасси и корпус можно подобрать от старого промышленного оборудования (например, от осциллографа)

Конструкция и принцип действия стабилизатора

Устройство и схема стабилизатора напряжения

Решив собрать прибор самостоятельно придется заглянуть внутрь корпуса промышленной модели. Она состоит из нескольких основных деталей:

  • Трансформатора;
  • Конденсаторов;
  • Резисторов;
  • Кабеля для соединения элементов и подключения устройства.

Принцип действия самого простого стабилизатора основан на работе реостата. Он повышает или понижает сопротивление в зависимости от силы тока. Более современные модели обладают широким набором функций и способны в полной мере защитить бытовую технику от скачков напряжения в сети.

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;

Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения

Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения

  • 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;

Пример сборки релейного стабилизатора напряжения

Пример сборки релейного стабилизатора напряжения

  • 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;

Вариант схемы электронного стабилизатора

Вариант схемы электронного стабилизатора

  • 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.

Вариант схемы инверторного стабилизатора напряжения

Вариант схемы инверторного стабилизатора напряжения

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.

Схемные решения стабилизации электросети 220В

Рассматривая возможные схемные решения под стабилизацию напряжения с учётом относительно высокой мощности (не менее 1-2 кВт), следует иметь в виду разнообразие технологий.

Существует несколько схемных решений, которыми определяются технологические способности приборов:

  • феррорезонансные;
  • сервоприводные;
  • электронные;
  • инверторные.

Какой вариант выбрать, зависит от ваших предпочтения, имеющихся материалов для сборки и навыков работы с электротехническим оборудованием.

Вариант #1 — феррорезонансная схема

Для самостоятельного изготовления самым простым вариантом схемы видится первый пункт списка — феррорезонансная схема. Она работает на использовании эффекта магнитного резонанса.

Схема простого стабилизатора

Структурная схема простого стабилизатора, выполненного на основе дросселей: 1 – первый дроссельный элемент; 2 – второй дроссельный элемент; 3 – конденсатор; 4 – сторона входного напряжения; 5 – сторона выходного напряжения

Конструкцию достаточно мощного феррорезонансного стабилизатора допустимо собрать всего на трёх элементах:

  1. Дроссель 1.
  2. Дроссель 2.
  3. Конденсатор.

Однако простота в данном варианте сопровождается массой неудобств. Конструкция мощного стабилизатора, собранная по феррорезонансной схеме, получается массивной, громоздкой, тяжелой.

Вариант #2 — автотрансформатор или сервопривод

Фактически речь идет о схеме, где используется принцип автотрансформатора. Трансформация напряжения автоматически осуществляется за счет управления реостатом, ползунок которого перемещает сервопривод.

В свою очередь сервопривод управляется сигналом, получаемым, к примеру, от датчика уровня напряжения.

Схема сервоприводного стабилизатора напряжения

Принципиальная схема сервоприводного аппарата, сборка которой позволит создать мощный стабилизатор напряжения для дома или на дачу. Однако этот вариант считается технологически устаревшим

Примерно по такой же схеме действует устройство релейного типа с той лишь разницей, что коэффициент трансформации меняется, в случае надобности, подключением или отключением соответствующих обмоток с помощью реле.

Подобного рода схемы выглядят уже более сложными технически, но при этом не обеспечивают достаточной линейности изменения напряжения.

Собрать вручную прибор релейный или на сервоприводе допустимо. Однако разумнее выбрать электронный вариант. Затраты сил и средств практически одинаковые.

Вариант #3 — электронная схема

Сборка мощного стабилизатора по схеме электронного управления при обширном ассортименте радиодеталей в продаже, становится вполне возможной. Как правило, такие схемы собираются на электронных компонентах – симисторах (тиристорах, транзисторах).

Также разработан целый ряд схем стабилизаторов напряжения, где в качестве ключей используются силовые полевые транзисторы.

Структурная схема электронного стабилизатора

Структурная схема модуля электронной стабилизации: 1 – входные клеммы устройства; 2 – симисторный блок управления трансформаторными обмотками; 3 – микропроцессорный блок; 4 – выходные клеммы на подключение нагрузки

Изготовить мощный аппарат полностью под электронным управлением руками неспециалиста достаточно сложно.Без опыта и знаний в сфере электротехники не обойтись.

Поэтому под самостоятельное производство рассматривать этот вариант целесообразно, если имеется сильное желание построить стабилизатор, плюс наработанный опыт электронщика. Далее в статье рассмотрим конструкцию электронного исполнения, пригодную для изготовления своими руками.

Самодельный выравниватель тока: характеристики

Стабилизатор характеризуется двумя параметрами:

  • Допустимый диапазон вводимого напряжения (Uвх);
  • Допустимый диапазон выводимого напряжения (Uвых).

В этой статье рассматривается симисторный преобразователь тока, потому что он обладает высокой эффективностью. Для него Uвх составляет 130-270В, а Uвых – 205-230В. Если большой диапазон входного напряжения – это преимущество, то для выходного – это недостаток.

Однако для бытовой техники этот диапазон остается допустимым. Это легко проверить, потому что допустимыми колебаниями вольтажа являются скачки и провалы не более 10%. А это 22,2 Вольта в большую или меньшую сторону. Значит допустимо изменение вольтажа от 197,8 до 242,2 Вольта. По сравнению с этим диапазоном ток на нашем симисторном стабилизаторе получается еще ровнее.

Подходит устройство для подключения к линии нагрузкой не больше 6 кВт. Ее переключение осуществляется за 0,01 секунды.

Источник

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Перепады напряжения в электрической сети — дело обычное. Такие изменения допустимы, но только в определенных пределах: позволительны отклонения в 10%: как в сторону увеличения, так и уменьшения. Эти условия в сети электропитания идеальны, однако они большая редкость. Чаще показатель меняется значительно, что очень «не нравится» довольно чувствительным бытовым электроприборам. Самая большая опасность, подстерегающая их, — выход техники из строя. Сейчас на рынке представлено множество различных моделей корректоров параметров электросети, однако цены на них не слишком радуют потенциальных покупателей. По этой банальной причине многие решаются собрать стабилизатор напряжения своими руками.

Стабилизаторы и их роль

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Наиболее уязвимы частные дома, находящиеся в небольших населенных пунктах, где практически невозможно обеспечить электроприборам качественное питание. Причина — «допотопные» советские подстанции, которые давно не в состоянии выдерживать сегодняшние нагрузки на сеть. Выход напряжения за «законные» пределы нередко провоцирует несколько неприятностей:

  • уменьшает срок службы элементов сети;
  • становится виновником сбоя в работе электроники — управляющей, контрольной;
  • значительно увеличивает потребление электроэнергии;
  • приводит к перегреву ТЭНов.

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Этих последствий и чрезмерных трат можно избежать, если сделать стабилизатор напряжения своими руками. Перед тем как принять окончательное решение о том, быть или не быть самодельному устройству, с ним и его видами лучше познакомиться поближе.

Разновидности приборов

Задача стабилизатора — поддерживать выходное напряжение в узких рамках, независимо от того, насколько сильны изменения входных значений. Помимо допустимых пределов надо учитывать максимальный ток, мощность имеющегося оборудования.

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Главный элемент любого стабилизатора-корректора напряжения — трансформатор, вернее, автотрансформатор. Он имеет обмотку и отводы от нее (от 2 до 20). За коммутацию после команды блока управления (датчика) — «отключить» либо «подключить» какую-либо обмотку — отвечают силовые ключи: ролики, щетки, реле или тиристоры (симисторы, транзисторы).

Читайте также:  Химические взаимодействия электрического тока

Прежде чем начать обдумывать, как создать стабилизатор напряжения своими руками, нужно познакомиться с ассортиментом этих приборов, узнать их особенности, преимущества, а также недостатки.

Сервоприводные (электромеханические)

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

В этом случае в корректировке выходного напряжения главную роль играет движущийся контакт, который изменяет параметры вторичной обмотки. Перемещается этот ползунок с помощью электромеханического привода. Самые большие преимущество этого стабилизатора — точность корректировки, плавность регулировки, способность выдерживать высокую нагрузку, если все его элементы качественны. Вполне приемлемую цену тоже можно отнести к плюсам.

Нельзя замолчать существенные минусы. К ним относится:

  • ограничение рабочего диапазона — 150-250 вольт;
  • шумность прибора из-за механических элементов;
  • относительно медленная реакция на входные изменения параметров;
  • износ деталей, требующий регулярно заменять подвижные угольные контакты — ролик или щетку.

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Повышенный шум может стать причиной дискомфорта, особенно ночью. Открытый контакт может начать искрить из-за попавшей пыли. Заклинивание электропривода приведет к его разрушению либо к возгоранию, поэтому обслуживание устройства, замена токосъемных элементов прибора необходима как минимум раз в год.

Релейные (цифровые) стабилизаторы

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Эти устройства часто называют ступенчатыми. Релейный корректор — трансформатор, имеющий несколько выходов вторичной обмотки, где один из них принимается за общий. Регулировку выходного напряжения производит датчик, отслеживающий состояние электросети, переключающий реле. Если срабатывают несколько приборов, то нагрузка переключается на тот вывод, где она в данный момент отличается от заданного значения минимально.

Преимущества этого типа:

  • простота конструкции;
  • ее ремонтопригодность;
  • довольно большая надежность;
  • неплохая точность корректировки;
  • приемлемая (самая низкая) цена релейных стабилизаторов.

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Эти приборы не требуют регулярного обслуживания, поэтому достаточно популярны. Но они, как и все другие, не лишены недостатков. В этом списке:

  • ступенчатая регулировка напряжения на выходе, она ограничивает их применение;
  • выход силовых реле из строя, если происходят частые переключения режимов;
  • падение мощности, когда напряжение низкое — менее 190 В;
  • некоторая погрешность стабилизации — от 5 до 8%;
  • звонкие щелчки при переключении.

Если сравнить минусы и плюсы, то можно сделать логичный вывод, что релейный стабилизатор справляется с большинством задач, возложенных на него в бытовых условиях. Высокую скорость прибор обеспечивает, а в точности корректировки необходимость есть не всегда.

Электронные (симисторные, тиристорные)

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Эта разновидность стабилизаторов отличается от других устройств полным отсутствием каких-либо механических, перемещающихся элементов. В этом случае за диагностику входного напряжения и управление отвечает микропроцессор или блок электронных схем. Работают они в автоматическом режиме.

Стабилизация напряжения электронных приборов тоже происходит благодаря подключению определенных обмоток, однако это делается с помощью полупроводниковых ключей — симисторных, тиристорных либо транзисторных. К плюсам электронного типа стабилизаторов можно отнести:

  • большой диапазон рабочего входного напряжения;
  • долгий срок службы тиристоров и симисторов;
  • высокую скорость и точность стабилизации;
  • небольшие размеры, бесшумную работу.

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Недостатки у этих стабилизаторов есть:

  • ступенчатое выравнивание тока вызывает видимое мерцание лампочек при отключении или подключении обмоток;
  • замедление скорости реакции, есть количество ступеней большое;
  • максимальная чувствительность к помехам электрической сети;
  • возможность перегорания ключей при сильных нагрузках;
  • сложность конструкции, высокая цена.

К этой же категории относят недостаточную перегрузочную способность — от 20 до 40% в первые секунды. Преимущества выигрывают у недостатков, так как последние все же относительны. Из-за положительных качеств такие приборы предпочтительнее покупать, однако изготовить такой стабилизатор напряжения своими руками можно, но без навыков очень сложно.

Инверторные (бестрансформаторные)

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

В этих стабилизаторах используют схему двойного преобразования напряжения. Их основные отличия от конкурентов — отсутствие автотрансформаторов, любых подвижных деталей. Необходимости в анализе входного напряжения также нет. Интересен сам принцип работы таких приборов. Переменный ток сначала преобразуется в постоянный. Затем он снова превращается в переменный, но уже со стабильным значением — 200 вольт. Допустимая погрешность составляет всего 1%.

Главные достоинства моделей:

  • точная, мгновенная коррекция напряжения;
  • выходной сигнал с чистой синусоидой;
  • широкий рабочий диапазон.

Недостаток у инверторных стабилизаторов один: это более высокая цена, чем у остальных приборов. Однако чтобы собрать стабилизатор напряжения своими руками, именно эту схему используют чаще остальных.

Феррорезонансные устройства

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Если сравнивать эту конструкцию с приборами-конкурентами, то она отличается элементарностью. В составе ее два дросселя и конденсатор. В работе используется принцип магнитного резонанса. Для этих стабилизаторов характерна высокая скорость, точность корректировки, длительный срок эксплуатации, широкий диапазон входящего напряжения.

Недостатки — низкий коэффициент мощности, образование электромагнитных помех, довольно большие габариты и вес, шумность. Еще один минус — цена. Она нередко выше стоимости источника бесперебойного питания (ИБП). В быту эти устройства, как правило, не используют. Чаще всего их можно увидеть в медицинских учреждениях.

Стабилизатор напряжения своими руками

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Если нет большого желания переплачивать, то можно самостоятельно собрать разные виды корректоров напряжения, однако одним из самых эффективных является симисторный стабилизационный прибор. Его характеристики:

  • нечувствительность к частоте напряжения, подающегося через общую сеть;
  • возможный рабочий диапазон — от 130 до 270 В;
  • напряжение на выходе — от 205 до 230 В, если общая мощность подключенных приборов равняется 6 кВт;
  • быстрое переключение нагрузки — 10 мс (миллисекунд).

Схема и ее элементы

Чтобы сделать подобный стабилизатор своими руками, необходимо сначала рассмотреть следующую схему:

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

На ней обозначены:

  1. Блок питания, состоящий из диода VD1, конденсаторов С2, С5, компаратора DA1, трансформатора Т1.
  2. Узел, задерживающий включение нагрузки. В него входят конденсатор С1, резисторы R1-R5, транзисторы VT1-VT3.
  3. Выпрямитель, измеряющий амплитуду напряжения — делители R14 и R13, диод VD2, конденсатор С2, стабилитрон VD2.
  4. Компаратор напряжения, состоящий из компараторов DA2 и DA3, а также резисторов R15-R39.
  5. Усилители, включающие резисторы R40-48 и транзисторы VT4-12.
  6. Семь оптронных ключей, каждый из которых оснащается оптосимисторами U1-U7, резисторами R6-12 и симисторами VS1-7.
  7. Логический контроллер — DD1-5. Индикаторные диоды — HL1-HL9.
  8. Автотрансформатор Т2 и выключатель-предохранитель QF1.

Чтобы разобраться в схеме, надо представлять, каким образом прибор работает.

Принцип работы

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

После включения питания стабилизатора конденсатор (С1) находится в разряженном состоянии, один транзистор (VT2) открыт, другие (VT2, VT4) закрыты. Через последний элемент будет идти ток на все светодиоды, а также на симисторный оптотрон. Светодиоды не светятся, так как нагрузки нет. Ток, проходящий через резистор R1, попадает в конденсатор (С1), который заряжается.

Задержка составляет лишь 3 секунды: этого времени хватает, чтобы завершить все переходные процессы. Затем следует срабатывание несимметричного триггера — триггера Шмитта. Его основу составляют транзисторы — VT1, VT2. Потом открывается третий элемент цепи, включается нагрузка. Диод VD2 и конденсатор С2 выпрямляют напряжение, выходящее с третьей обмотки Т1.

Затем ток следует в делитель (R13-14). Из него он попадает к не инвертирующему входу компараторов. Их восемь, находятся они на микросхемах DA2, DA3. В тот же самый момент на их инвертирующий вход поступает образцовый постоянный ток. За его подачу отвечают резисторные делители (R15-23). Процесс завершает контроллер, обрабатывающий сигнал на входе компараторов.

Особенности прибора

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

При напряжении до 130 В транзистор VT4 остается открытым. В это время мигает первый светодиод, сообщающий о том, что в электросети слишком мал уровень напряжения, поэтому прибор функционировать не в состоянии.

При нагрузке от 130 до 150 В открывается другой транзистор — VT5 и загорается второй светодиод. Открываются симистор VS2 и оптосимистор U1-2. Через первый пройдет нагрузка, которая последует в верхний вывод обмотки автотрансформатора Т2.

Если напряжение находится в пределах 150-170 В, то открывается транзистор VT6, а загорается уже третий светодиод. Параллельно происходит открытие второго симистора VS2, а ток передается на тот вывод трансформатора Т2, который находится ниже первого.

Самодельный корректор будет переключать соединение и в том случае, если входящее напряжение достигнет 190-250 вольт. Чтобы изготовить функционирующий стабилизатор напряжения своими руками, необходима печатная плата, ее размеры — 90х115 мм. Подходящий материал для нее — стеклотекстолит, фольгированный, односторонний. Размещение показано ниже.

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Чтобы не допустить ошибок, лучше эту схему скачать и распечатать на лазерном принтере, недавно заправленном. Для переноса используют утюг. Проще всего воспользоваться программой Sprint Loyout, ее предназначение — помощь в изготовлении печатных плат.

Стабилизатор напряжения своими руками

Чтобы собрать все необходимые элементы, придется отправиться в магазин, однако некоторые детали можно попытаться сделать самостоятельно.

Изготовление трансформаторов

Это, в первую очередь, касается приборов Т1 и Т2. Чтобы изготовить Т1, мощность которого должна составлять 3 кВт, необходим магнитопровод с сечением 1, 87 см 2 , а также три проводника ПЭВ-2. Диаметр «первого из последних» должен составлять 0,12 мм (сечение — 0,064 мм 2 ). Его используют для создания первичной обмотки, количество ее витков 8669. Остальные используют для других обмоток, диаметр обоих проводов — 0,185 мм. Количество витков тоже одинаково — по 552.

Альтернатива — использование пары готовых трансформаторов — ТПК-2-2×12В, их соединяют последовательно:

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Трансформатор Т2 должен иметь мощность 6 кВт. Для его изготовления используют тороидальный магнитопровод. Для обмотки берут тот же ПЭВ-2, количество витков в этом случае — 455. Здесь делают 7 отводов. Для первых трех нужен провод с диаметром 3 мм. Оставшиеся 4 требуют шин сечением 18 мм 2 . Цель — предупреждение нагревания трансформатора. Отводы делают на 203, 232, 266, 305, 348 и 398, отсчет ведут снизу. Ток из сети обязан проходить через отвод на 266 витке.

Читайте также:  Выполнить анализ цепи методом контурных токов 1

Что потребуется купить еще?

Все остальные элементы необходимо приобрести в магазине. В набор входят:

  • симисторные оптроны MOC3041 — 7 деталей;
  • симисторы BTA41-800B — тоже семь;
  • по 2 диода DF005M (VD1 и VD2) и компаратора LM339N (для DA2, DA3);
  • стабилизатор КР1158ЕН6А (DA1), выключатель-предохранитель;
  • конденсаторы: 4 оксидных (для С1-3, С-5), столько же пленочных либо керамических (С4, С6-С8);
  • резисторы с разным процентом допуска: 7 штук С2-23 для R16-22 с 1%, 30 любых с 5%;
  • 3 проволочных резистора для R13-14, R25 — СП5-2 либо СП5-3;
  • 7 токоограничительных резисторов (16 мА) — для R41-47.

Возможна полноценная замена: MOC3041 на MOC3061, КР1158ЕН6А на КР1158ЕН6Б, LM339N на К1401СА1. Подходящими диодами будут КЦ407А.

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Стабилизатор КР1158ЕН6А монтируют на теплоотвод. В этом качестве используют алюминиевую пластину. Ее площадь более 15 см 2 . На нее же устанавливают симисторы. Все элементы можно монтировать на один теплоотвод, но он обязательно должен иметь довольно большую охлаждающую поверхность. Площадь ее как минимум 0,16 м 2 .

Еще потребуется покупка микросхемы КР1554ЛП5, она будет «исполнять обязанности» микроконтроллера. Необходимо приобрести 9 мигающих светодиодов, однако можно взять и обычные, выдающие яркий красный свет: например, АЛ307КМ или L1543SRC-Е. Трудностей с покупкой деталей обычно не бывает, а расходы на них можно считать разумным вложением средств, которые вскоре окупятся.

Целесообразность создания своими руками

Стабилизатор напряжения своими руками: принцип работы, виды и схемы

Что лучше: сделать стабилизатор напряжения своими руками или все-таки лучше приобрести готовое устройство? Каждый решает сам.

Первый плюс — выгода, так как приборы стоят недешево. Второй положительный момент — знание «начинки» устройства, оно даст возможность найти и заменить неисправную деталь, которую легко найти в магазине. К недостаткам этого варианта относят невысокий уровень надежности изделий-самоделок, так как на заводах качество гарантирует специальное и измерительные оборудование, о котором в домашних условиях даже думать не приходится.

Если создание самодельного стабилизатора кажется довольно сложным, то лучше пойти традиционным, но нерациональным путем — приобрести готовый прибор. В этом случае в его надежности можно не сомневаться.

Тот, кто все же решился сделать стабилизатор напряжения своими руками, должен увидеть, какая работа ему предстоит. Лучше начинать с простых моделей, а полезную информацию можно почерпнуть из этого видео:

Источник

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

Неполадки в сети питания не повредят подключенную технику, если обеспечить надежную защиту. Решить задачу успешно поможет изготовленный стабилизатор своими руками. Использование представленных ниже рекомендаций упростит реализацию проекта, предотвратит ошибки, уменьшит материальные и трудовые затраты.

Самодельный стабилизатор напряжения

По действующим стандартам, снабжающие организации обязаны поддерживать стабильность напряжения в бытовой сети 220 V с отклонением не более, чем на 10% от номинала в обе стороны. Однако практические наблюдения подтверждают нарушение установленных правил. Особенно сложно обеспечить качественное питание владельцу частного дома в небольшом населенном пункте, так как старые советские трансформаторные подстанции не рассчитаны на современные нагрузки.

Выход напряжения за пределы нормального диапазона сопровождается следующими неприятностями:

  • сбоями в работе управляющей и контрольной электроники;
  • перегревом ТЭНов;
  • чрезмерным потреблением электроэнергии;
  • уменьшением срока службы приводов, клапанов, других устройств.

Следует правильно оценивать возможное повреждение котла системы отопления в зимний период. Чтобы не устранять дорогостоящие последствия подобных аварий, можно создать стабилизатор напряжения своими руками.

Разновидности стабилизаторов

Все устройства этой категории предназначены для поддержания стабильного напряжения на выходе при существенном изменении входных параметров. Кроме соответствующего диапазона необходимо учесть максимальный ток и мощность потребления подключаемого оборудования. До перехода к самодельным конструкциям надо изучить особенности профессиональных инженерных решений.

Электромеханические (сервоприводные) устройства

Принцип действия этих моделей понятен из специфического названия. Для точной коррекции выходного напряжения плавно изменяют параметры вторичной обмотки с применением движущегося контакта. Ползунок перемещают с помощью электромеханического привода. Главный плюс – сохранение работоспособности при высокой нагрузке. Если производитель использовал качественные компоненты, можно рассчитывать на длительный срок службы без поломок. Демократичную стоимость следует отметить, как важное преимущество.

Мощный электромеханический стабилизатор

Для объективного анализа нужно перечислить минусы:

  • ограниченный рабочий диапазон по напряжению (150-250V);
  • шумная работа электромеханических частей;
  • износ и необходимость регулярной замены угольных контактных групп;
  • медленная реакция на изменение входных параметров.

К сведению. Чтобы предотвратить выход из строя оборудования сильным скачком напряжения, в соответствующую цепь устанавливают защитное реле.

Электронные стабилизаторы

В этом варианте подключение обмоток трансформатора выполняется ступенчато. В современных конструкциях применяют мощные тиристоры, что повышает себестоимость стабилизатора. Релейные схемы дешевле, однако выполняют свои функции шумно. Подобные переключатели менее надежны, по сравнению с электронными компонентами.

Существенные преимущества:

  • быстрота корректирующих действий;
  • компактность;
  • широкий рабочий диапазон 110-275V (80-300V) реле (тиристоры), соответственно.

Инверторная технология

Качественная инверторная схема стабилизатора напряжения 220в своими руками проще для изготовления без достаточного опыта в сборке и настройке, по сравнению с рассмотренными выше вариантами. В таких конструкциях отсутствуют мощные трансформаторы. Важная особенность – повышенная точность работы с отклонением выходных параметров 0,5-1%. Этот результат обеспечивают последовательным преобразованием «переменный ток – постоянное напряжение – переменный ток» и последующей фильтрацией.

Феррорезонансные аналоги

Стабилизаторы этой категории выполняют свои функции с помощью явления магнитного резонанса. Данный эффект создают с применением набора из нескольких колебательных контуров. Рабочие параметры регулируют передвижением сердечника из ферромагнитного материала внутри катушек индукции.

Как и в первом примере, конструкция содержит электромеханические приводы. Кроме шума, следует учитывать относительное снижение надежности сложного изделия. Другие минусы:

  • сохранение работоспособности только в режиме с подключенной нагрузкой;
  • искажения формы выходного сигнала.

Самодельный аппарат

Качественный стабилизатор на несколько кВт и выходным током более 10 ампер можно собрать на основе старого трансформатора, установленного в сварочном аппарате. Однако подобную «заготовку» найти непросто. Более того, действующая техника пригодна для последующего применения по целевому назначению. Для воспроизведения в домашних условиях без профессиональных навыков подойдет представленная ниже схема на электронных компонентах. Она обеспечит:

  • оперативную коррекцию выходных параметров со скоростью переключения не более 8-12 миллисекунд;
  • рабочий диапазон входного напряжения 125-265 V;
  • мощность подключенных потребителей до 5,5 кВт.

 Электрическая и монтажная схема, печатная плата

Преимущества самодельного устройства

Кроме хороших технических параметров, нужно отметить следующие плюсы:

  • разумные затраты;
  • возможность самостоятельного выполнения ремонтных операций.

Недостатки

Потребительские параметры изделия во многом зависят от сборки. В данном случае предполагается отсутствие хорошо отработанных на практике навыков, профессионального монтажного (измерительного) оборудования. С другой стороны, внимательное выполнение отдельных рабочих операций поможет контролировать качество тщательнее, по сравнению с действиями сторонних исполнителей.

Отличия от заводских моделей

Современное производство отличается высоким уровнем автоматизации. Это уменьшает вредное влияние «человеческого фактора», снижает издержки. С применением профессиональных технологий проще обеспечить идеальный внешний вид. Однако при создании самоделки можно применять уникальные технические и эстетические решения.

Комплектующие

Основные узлы (функциональные комплектующие детали):

  • трансформаторный блок питания с компенсацией температуры на диоде и компаратором;
  • выпрямитель с делителем;
  • транзисторная схема задержки подключения нагрузки;
  • контроллер на цифровых микросхемах;
  • светодиодная индикация рабочих режимов и аварийных ситуаций;
  • ключи из оптитронных пар.

Особенности домашнего производства

Подойдут типовые трансформаторы ТПК-2-2х12V. При необходимости можно создать аналоги собственноручно, используя для ПЭВ с диаметром проводника 0,064 мм (8669 витков) и 0,185 мм (522 витка) в первичной и вторичной обмотках, соответственно.

Сборочный процесс

В процессе сборки микросхему устанавливают через термопасту на радиатор из алюминия. Эффективная площадь рассеивания – от 15 до 20 см кв. При таких размерах останется место для размещения мощных ключей. Светодиодную индикацию создают с учетом удобства визуального контроля в процессе эксплуатации.

Изготовление корпуса стабилизатора

Прочный корпус создают из алюминиевых листов. Допустимо использование подходящих пластин из полимерных материалов. Изделия закрепляют на жестком каркасе.

Изготовление печатной платы

Для изготовления печатной платы можно использовать приведенный выше чертеж. Рисунок на основу из фольгированного текстолита переносят с помощью печати образца на принтере.

Сборка стабилизатора напряжения

Правильная установка деталей показана на картинке. Следует заранее подготовить необходимые инструменты, расходные материалы. До монтажа корпусных деталей проверяют работоспособность.

Принцип работы и тест самоделки

Конденсатор С1 управляет работой ключей на транзисторах VT1-3. Длительность переходных процессов определяет значение электрического сопротивления R1. Для выравнивания выходного напряжения используется пара C2 и VD2. Деление тока осуществляется с помощью резисторов R13-R14.

Советы по монтажу

Стабилизатор устанавливают таким образом, чтобы не препятствовать эффективной вентиляции. Его подключают с учетом защищаемых цепей. При значительных нагрузках создают отдельную линию питания с подсоединением к автомату в электрощитке.

Схема подключения

Видео

Источник