220 вольт стабилизатор напряжения своими руками

Самодельный стабилизатор напряжения

Мощный электромеханический стабилизатор

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

Электрическая и монтажная схема, печатная плата

Схема подключения

Бытовая техника восприимчива к перепадам напряжения: она быстрее изнашивается и выходит из строя. А в сети вольтаж часто скачет, проваливается или вовсе обрывается: это связано с удаленностью от источника и несовершенством линий электропередач.

Чтобы питать приборы током с устойчивыми характеристиками, в квартирах используют стабилизаторы напряжения. Независимо от параметров вводимого в устройство тока на его выводе он будет обладать почти неизменными параметрами.

Выравнивающее ток устройство можно купить, выбирая из широкого ассортимента (отличия по мощности, принципу действия, управлению и параметром выводимого напряжения). Но наша статья посвящена тому, как сделать стабилизатор напряжения своими руками. Оправдана ли в этом случае самоделка?

Преимущества и недостатки самодельного преобразователя тока

У самодельного стабилизатора есть три преимущества:

1. Дешевизна. Все детали покупаются отдельно, а это экономически выгодно по сравнению с теми же деталями, но уже собранными в единое устройство – выравниватель тока;
2. Возможность ремонта своими руками. Если один из элементов купленного стабилизатора вышел из строя, вряд ли вы его сможете заменить, даже если разбираетесь в электротехнике. Вы просто не найдете, чем заменить износившуюся деталь. С самодельным устройством все проще: вы изначально все элементы купили в магазине. Останется лишь снова сходить туда и купить то, что поломалось;
3. Легкий ремонт. Если вы сами собрали преобразователь напряжения, то вы знаете на 100% его конструкцию и принцип работы. А понимание устройства и действия поможет вам быстро выявить причину выхода из строя стабилизатора. Выяснив ее, вы без труда почините самодельный агрегат.

У стабилизатора собственного производства есть три серьезных минуса:

1. Низкая надежность. На специализированных предприятиях устройства более надежны, поскольку их разработка основана на показаниях высокоточных контрольно-измерительных приборов, которых в быту не найти;
2. Широкий диапазон выводимого напряжения. Если стабилизаторы промышленного производства могут выдавать относительно постоянный вольтаж (например, 215-220В), то самодельные аналоги могут иметь в 2-5 раз больший диапазон, что может быть критичным для сверхчувствительной к изменению тока техники;
3. Сложная настройка. Если вы покупаете стабилизатор, то этап настройки минуется, вам останется лишь подключить устройство и управлять его работой. Если же вы создатель выравнивателя тока, то и вам его настраивать. Это трудно, даже если вы изготовили самый простой стабилизатор напряжения 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.

Конструкция стабилизирующего ток устройства

Самодельный стабилизатор напряжения 220В, схема которого представлена выше, включает в себя следующие элементы:

• Блок питания. Для него использованы накопители С2 и С5, трансформатор напряжения Т1, а также компаратор (сравнивающее устройство) DA1 и светодиод VD1;
• Узел, откладывающий начало нагрузки. Для его сборки понадобятся сопротивления от R1 до R5, транзисторы от VT1 до VT3, а также накопитель С1;
• Выпрямитель, замеряющий значение вольтажных скачков и провалов. В его конструкцию входит светодиод VD2 с одноименным стабилитроном, накопитель С2, резистором R14 и R13;
• Компаратор. Для него понадобятся сопротивления от R15 до R39 и сравнивающие устройства DA2 с DA3;
• Контроллер логического типа. Для него нужны микросхемы DD от 1 до 5;
• Усилители. Для них понадобятся сопротивления для ограничения тока R40-R48, а также транзисторы от VT4 до VT12;
• Светодиоды, играющие роль индикатора, — HL от 1 до 9;
• Оптронные ключи (7) с симисторами VS от 1 до 7, резисторами R от 6 до 12 и оптронными симисторами U от 1 до 7;
• Автовыключатель с предохранителем QF1;
• Автотрансформатор Т2.

Как будет работать этот аппарат?

После включения в сеть накопителя узла с отложенной нагрузкой (С1) еще разряжен. Транзистор VT1 включается, а 2 и 3 – закрываются. Через последний впоследствии пойдет ток на светодиоды и оптронные симисторы. Но пока транзистор закрыт, диоды не дают сигнал, и симисторы еще закрыты: нагрузки нет. Но ток уже идет через первый резистор к накопителю, который начинает накапливать энергию.

Описанный выше процесс занимает 3 секунды, после чего срабатывает триггер Шмитта, основанный на транзисторах VT 1 и 2, после чего включается транзистор 3. Теперь можно считать нагрузку открытой.

Выходящее напряжение с третьей обвивки трансформатора на блоке питания выравнивается вторыми диодом и конденсатором. Затем ток направляет к R13, проходит по R14. На данный момент напряжение пропорционально вольтажу в сети. Затем ток подается компараторам не инвертирующим. Тут же на инвертирующие сравнивающие устройства входит уже выровненный ток, который подается на сопротивления от 15 до 23. Затем подключается контроллер, обрабатывающие входные сигналы на устройствах для сравнения.

Нюансы стабилизации в зависимости от подаваемого на вход напряжения

Если вводится напряжение до 130 Вольт, то на выводах компараторов обозначается логический уровень (ЛУ) низкого вольтажа. Четвертый транзистор открыт, а светодиод 1 моргает и говорит о том, что наблюдается сильный провал в линии. Вы должны понять, что стабилизатор не в состоянии выдать напряжение нужной величины. Поэтому все симисторы закрыты, и нагрузка отсутствует.

Если вольтаж на вводе составляет 130-150 Вольт, то на сигналах 1 и А наблюдается высокий ЛУ, однако для других сигналов он по-прежнему низкий. Включается пятый транзистор, светится второй диод. Оптронный симистор U1.2 и симистор VS2 открываются. Нагрузка пойдет по последнему и дойдет до вывода обвивки второго автотрансформатора сверху.

При входном вольтаже 150-170 Вольт высокий ЛУ наблюдается на 1, 2 и В сигналах, на остальных он все еще низкий. Тогда включается шестой транзистор и включается третий диод, включается VS2 и ток подается на второй (если считать сверху) вывод обвивки второго автотрансформатора.

Аналогично описывается работа стабилизатора при диапазонах напряжения 170-190В, 190-210В, 210-230В, 230-250В.

Изготовление печатной платы

Для симисторного преобразователя тока нужна печатная плата, на которой будут размещаться все элементы. Ее размер: 11,5 на 9 см. Для ее изготовления понадобится стеклотексолит, покрытый фольгой с одной стороны.

Плату можно напечатать на принтере лазерного типа, после чего в ход пойдет утюг. Изготовить плату самостоятельно удобно с помощью программы Sprint Loyout. А схема размещения элементов на ней приведена ниже.

Как сделать трансформаторы Т1 и Т2?

Первый трансформатор Т1 мощностью 3 кВт изготавливается с использованием магнитопровода с площадью поперечного сечения (ППС) 187 кв. мм. И трех проводов ПЭВ-2:

• Для первой обвивки ППС всего 0,003 кв. мм. Количество витков – 8669;
• Для второй и третьей обмоток ППС всего 0,027 кв. мм. Количество витков – 522 на каждой.

Если же нет желания наматывать провод, то можно приобрести два трансформатора ТПК-2-2×12В и соединить их последовательно, как на рисунке ниже.

Чтобы изготовить автотрансформатор второй мощностью в 6 кВт, вам понадобится тороидальный магнитопровод и провод ПЭВ-2, из которого будет сделана обвивка в 455 витков. И тут нужны отводы (7 штук):

• Обвивка 1-3 отводов из провода с ППС 7 кв. мм;
• Обвивка 4-7 отводов из провода с ППС 254 кв. мм.

Отводы делаются на витках (считать снизу вверх): 203, 232, 266, 305, 348, 398. Из сети вольтаж должен подводиться к витку №266.

Что купить?

В магазине электро и радиотехники купите (в скобках обозначение на схеме):

• 7 оптронных симисторов MOC3041или 3061 (U от 1 до 7);
• 7 простых симисторов BTA41-800B (VS от 1 до 7);
• 2 светодиода DF005M или КЦ407А (VD 1 и 2);
• 3 резистора СП5-2, можно 5-3 (R 13, 14, 25);
• Выравнивающий ток элемент КР1158ЕН6А или Б(DA1);
• 2 сравнивающих устройства LM339N или К1401СА1 (DA 1 и 2);
• Включатель с предохранителем;
• 4 конденсатора пленочных или керамических (С 4, 6, 7, 8);
• 4 конденсатора оксидных (С 1, 2, 3, 5);
• 7 сопротивлений для ограничения тока, на их выводах он должен быть равен 16 мА (R от 41 до 47);
• 30 сопротивлений (любых) с допуском 5%;
• 7 сопротивлений С2-23 с допуском от 1% (R от 16 до 22).

Особенности сборки устройства для выравнивания напряжения

Микросхема стабилизирующего ток устройства устанавливается на теплоотводе, для которого подходит пластинка из алюминия. Ее плошать не должна быть меньше 15 кв. см.

Теплоотвод с охлаждающей поверхностью необходим и симисторам. Для всех 7 элементов достаточно одного теплоотвода с площадью не меньше 16 кв. дм.

Чтобы изготавливаемый нами преобразователь переменного напряжения работал, понадобится микроконтроллер. С его ролью отлично справляется микросхема КР1554ЛП5.

Вы уже знаете, что в схеме можно найти 9 мигающих диодов. Все они расположены на ней так, чтобы они попадали в отверстия, которые имеются на лицевой панели устройства. И если корпус стабилизатора не допускает их расположения, как на схеме, то вы можете видоизменить ее так, чтобы светодиоды выходили на ту сторону, которая будет для вас удобна.

Вместо мигающих светодиодов допускается использование немигающих. Но в таком случае нужно брать диоды с ярким красным свечением. Подходят элементы марок: АЛ307КМ и L1543SRC-Е.

Теперь вы знаете, как сделать стабилизатор напряжения на 220 вольт. И если ранее вам уже приходилось делать что-то подобное, то эта работа для вас не окажется сложной. В результате вы сможете сэкономить несколько тысяч рублей на покупке стабилизатора промышленного производства.

Стабилизатор представ­ляет собой сетевой авто­трансформатор, отводы обмотки которого пере­ключаются автоматичес­ки в зависимости от величины напряжения в электросети.

Стабилизатор позво­ляет поддерживать вы­ходное напряжение на уровне 220V при измене­нии входного от 180 до 270 V. Точность стабили­зации 10V.

Принципиальную схему можно разделить на слаботоковую схему (или схему управления) и сильнотоковую (или схе­му автотрансформатора).

Схема управления пока­зана на рисунке 1. Роль измерителя напряжения возложена на поликомпараторную микросхему с линейной индикацией напряжения, — А1 (LM3914).

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку маломощного трансформатора Т1. У этого трансформатора есть две вторичные обмотки, по 12V на каждой, имеющие один общий вывод (или одна обмотка на 24V с отво­дом от середины).

Выпрямитель на диоде VD1 служит для получения питающего напряжения. Напряже­ние с конденсатора С1 поступает на цепь пита­ния микросхемы А1 и светодиодов оптопар Н1.1-Н9.1. А так же, он служит для получения образцовых стабильных напряжений мини­мальной и максимальной отметки шкалы. Для их получения используется параметрический стабилизатор на УЗ и Р1. Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистором R2 — верхнее значение, резистором RЗ -нижнее).

Измеряемое напряжение берется с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Оно выпрямляется диодом VD2 и поступает на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 производится оценка степени отклонения сетевого напря­жения от номинального значения. В процессе налаживания резистор R5 пред­варительно устанавливают в среднее положе­ние, а резистор RЗ в нижнее по схеме.

Затем, на первичную обмотку Т1 от автотрансфор­матора типа ЛАТР подают повышенное напряжение (около 270V) и резистором R2 выводят шкалу микросхемы на значение, при котором горит светодиод, подключенный к выводу 11 (временно вместо светодиодов оптопар можно подключить обычные свето-диоды). Затем входное переменное напря­жение уменьшают до 190V и резистором RЗ выводят шкалу на значение когда горит свето­диод, подключенный к выводу 18 А1.

Если вышеуказанные настройки сделать не удается, нужно подстроить немного R5 и повторить их снова. Так, путем последова­тельных приближений добиваются результата, когда изменению входного напряжения на 10V соответствует переключение выходов микро­схемы А1.

Всего получается девять пороговых значе­ний, — 270V, 260V, 250V, 240V, 230V, 220V, 210V, 200V, 190V.

Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке 2. В его основе лежит переделанный трансформатор типа ЛАТР. Корпус трансформатора разбирают и удаляют ползунковый контакт, который служит для переключения отводов. Затем по результатам предварительных изме­рений напряжений от отводов делают выводы (от 180 до 260V с шагом в 10V), которые, в дальнейшем переключают при помощи симисторных ключей VS1-VS9, управляемых системой управления посредством оптопар Н1-Н9. Оптопары подключены так, что при снижении показания микросхемы А1 на одно деление (на 10V) происходит переключение на повышающий (на очередные 10V) отвод автотрансфор­матора. И наоборот, — увеличение пока­заний микросхемы А1 приводит к пере­ключению на понижающий отвод авто­трансформатора. Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) устанавливают ток через светодиоды оптопар, при котором симис-торные ключи переключаются уверенно. Схема на транзисторах VТ1 и VT2 (рис. 1) служит для задержки включения нагрузки автотрансформатора на время, необходимое на завершение переход­ных процессов в схеме после включе­ния. Эта схема задерживает подключе­ние светодиодов оптопар к питанию.

Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, из-за того, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как у LM3914. Трансформатор Т1 — малогабаритный китайский трансформатор типа TLG, на первичное напряжение 220V и два вто­ричных по 12V (12-0-12V) и ток 300mА. Можно использовать и другой аналогич­ный трансформатор.

Трансформатор Т2 можно сделать из ЛАТРа, как описано выше, или намотать его самостоятельно.

Симисторы можно использовать другие, — все зависит от мощности нагрузки. Можно даже использовать в качестве элементов коммутации элекромагнитные реле.

Практически невозможно представить жизнь современного человека без использования им электроэнергии. Благо, линии электропередач в наше время протянулись, наверное, к каждому населенному пункту, включая и загородные дачные поселки. Но вот только качество подаваемой электроэнергии, выражающееся в стабильности напряжения и частоты, пока еще оставляет желать лучшего – многие потребители, увы, встречаются с перепадами этих параметров с пугающей регулярностью.

А вот большинство современной электромеханической или электронной бытовой техники таких перепадов очень не любит. Они приводят к некорректной работе устройств, к быстрому износу, а нередко – и, вообще, к мгновенному выходу из строя, иногда даже сопровождающимся созданием пожароопасной ситуации. Выход один – защищать свое имущество от подобных явлений установкой специальных приборов. Это могут быть реле контроля или стабилизатор напряжения 220 В для дачи какой выбрать для конкретного случая – будет рассмотрено в настоящей публикации.

На первый взгляд, складывается парадоксальная ситуация – развитие техники стремительно идет вперед, а проблемы со стабильностью напряжения питания не только не уходят в прошлое, а, наоборот, даже множатся. Но если вдуматься, то это объясняется достаточно просто.

К сожалению, приходится констатировать, что развитие новых или совершенствование старых линий электропередач существенно отстает от прогресса. По большей части, особенно в «периферийных» условиях, подача энергии осуществляется по тем же ЛЭП, которые когда-то возводились с учетом имеющихся тогда реалий. А если вспомнить, то в среднестатистической советской семье «аппаратное наполнение» ограничивалось холодильником, включаемым по вечерам телевизором, утюгом. Одним словом, потребление семьи лежало в пределах 2÷3 кВт. Если сравнить с современной картиной, когда быт человека перенасыщен электротехникой, становится понятно, что старым сетям справиться со столь возросшей нагрузкой – чрезвычайно сложно.

Мало того, старые ЛЭП «дряхлеют» от времени – окисляются контактные соединения, растет количество механических повреждений и т.п. Все это тоже не добавляет стабильности напряжения.

В условиях, когда происходит массовое включение бытовой техники, домашнего освещения возможностей линий электропередач может быть недостаточным, что приводит к просаживанию напряжения. Или другой вариант, когда на общей линии вдруг прекратилось потребление с большой нагрузкой (например, закончилась смена на предприятии) – вполне вероятен резкий скачок напряжения выше допустимых параметров.

Изношенность сетей, подстанций, распределительных щитов, халатность обслуживающего персонала нередко приводит к весьма распространенной и катастрофической для незащищенной электротехники ситуации – обрыву (отгоранию) «нулевого» провода. Посмотрите на схему:

При нормальном положении вещей каждая фаза со своей нагрузкой связана с общим «нулевым» проводом – корректное состояние напряжения и тока питания. Однако, в момент обрыва «нуля» ток начинает протекать между фазами, переменное напряжение на нагрузке накладывается, и в итоге вместо положенных 220 там может быть все 380÷400 В, что, безусловно, приведет к весьма печальным последствиям. Можно будет считать большой «удачей», если все закончится просто сгоранием прибора – нередко такие случаи заканчиваются пожарами.

К весьма распространенным причинам перепадов можно отнести и «человеческий фактор». Например, недостаточная квалифицированность электриков, обслуживающих местные линии или внутридомовые разводки зачастую приводит к «перекосу фаз» — основная нагрузка ложится на одну, в то время, как другие остаются или совсем не задействованными, или нагруженными в разы меньше.

Нередко свою «лепту» вносят и вовсе неграмотные действия хозяев домов и квартир – при проведении мелких самостоятельных ремонтов проводки или при ее неправильной прокладке неопытному человеку ничего не стоит перепутать провода, вызвав встречное наложение фаз, со всеми вытекающими последствиями, причем не только для своего жилья, но часто – и для соседского.

И, наконец, никогда нельзя сбрасывать со счетов стихийные факторы. Это могут быть обледенения проводов, повреждения, вызванные ураганным ветром или падением деревьев, грозовые разряды и т.п. Все это также может привести к скачкам напряжения как в ту, так и в другую сторону.

В результате при пониженном напряжении техника работает некорректно, не выполняет возложенных на нее функций, а довольно часто от этого быстро расходуют свой ресурс и выходят из строя силовые агрегаты, например, компрессоры холодильников или кондиционеров. Блоки питания сложной электронной техники не выдают необходимых фиксированных показателей напряжения, и вся работа подобного делается невозможной, сбиваются «прошитые» или внесенные программы, происходят сбои в модулях управления. При повышенном напряжении, особенно при резких скачках, значительно возрастает вероятность аварий первичных катушек многочисленных трансформаторов, перегрев и выгорание элементов электронных схем, плавление изоляции проводов – и многое другое.

Иными словами, если хозяева действительно заботятся о комфортности проживания и пользования электроприборами, о сохранности не только своей бытовой техники, но и самого жилья, они должны предпринять определенные шаги – установить соответствующее предохранительное и стабилизирующее оборудование.

Вариант решения – реле контроля напряжения

Настоящий, качественный стабилизатор напряжения – достаточно дорогой прибор, и его приобретение действительно должно быть оправданным. Возможно, есть смысл применить гораздо более дешевое, но эффективное решение.

Устройство, принцип работы и схемы подключения реле напряжения

Например, состояние электросетей в населенном пункте поддерживается на должном уровне, и перепады напряжения практически не досаждают жителям – если и случаются, то крайне редко и в небольшой амплитуде. Однако, как уже говорилось, никто не застрахован от каких бы то ни было стихийных проявлений или «человеческого фактора». А сложному оборудованию для выхода из строя даже одного раза может быть вполне достаточно.

В такой ситуации видится вполне оправданным применение более простых приборов – реле контроля напряжения.

Электронная схема этого небольшого по размерам устройства предусмотрена таким образом, что в процессе работы ведется постоянное отслеживание параметров переменного тока. В случае если показатели напряжения выходят за рамки установленного диапазона, реле срабатывает и разрывает эклектическую цепь, и скачок напряжения не способен принести вреда бытовой аппаратуре. После нормализации напряжение реле вновь замкнет цепь, и энергообеспечение будет восстановлено.

Большинство современных реле напряжения имеет возможность самостоятельной установки пользователем верхней и нижней границы допустимого диапазона. То есть, имея информацию о технических параметрах имеющегося в доме оборудования, требовательного к стабильности питания, несложно настроить подобную защиту.

Так как некоторые бытовые приборы (в частности, холодильники или насосы) очень не любят резкой смены цикла работы – включения и выключения, многие реле оснащаются функцией задержки включения на определенный промежуток времени. Этот интервал может быть задан самой схемой реле напряжения, или же устанавливаться пользователем.

Исполнение реле может быть различным. Чаще всего применяются компактные приборы, которые отлично подходят для установки на DIN-рейку распределительного щитка. Такие устройства рассчитаны на достаточно высокие показатели нагрузки.

Если же необходимо обеспечить защитой только какой-то один или несколько бытовых приборов с невысокой нагрузкой, то может применяться устройство, которое просто является своеобразным адаптером, вставляемым в розетку, и имеющим собственную розетку для подключения бытовой техники. Другой вариант – само по себе реле вместе с органами управления скомпоновано в розеточном корпусе. Можно приобрести и модель, оснащенную удлинительным кабелем и колодкой на несколько розеточных гнезд, схожее с обычным сетевым фильтром.

Если реле подключается на щитке, то обычно придерживаются следующей схемы:

L
– фаза;

N
– «ноль»;

1
– электрический счётчик;

2
– автомат на входе;

3
– реле контроля напряжения;

кN
– клемма подключения «нулевого» провода;

кL
– клеммы входа и выхода фазы.

Данная схема показывает пример использования одного мощного реле на весь дом. Однако, можно устанавливать такие приборы на выделенные участки внутридомовой сети, оснащенные собственными автоматами – принцип подключения при этом не изменяется.

Реле необходимо правильно подобрать по мощности. Существует правило – если оно устанавливается в цепи с автоматом, то его номинал по току должен быть на шаг выше. Например, если стоит автоматический выключатель на 25 А (5.5 кВт потребляемой мощности), то стоящее в связке с ним реле уже должно иметь номинал 32 А (7 кВт).

Впрочем, слишком перегружать контакты реле большими токами – нежелательно. При больших показателях потребляемой мощности (от 6÷7 кВт и выше) лучше включить в цепь электромагнитный контактор. Получается, что реле будет управлять контактором, подавая или прерывая ток на его катушку, а уже он, в свою очередь – обеспечивать прерывание и замыкание цепи нагрузки. Примерная схема подключения показана на иллюстрации:

4
– электромагнитный контактор;

А1
– клемма фазы управляющего напряжения;

А2
– клемма «ноля» управляющего напряжения;

гк L
– группа контактов входа (от одного и более);

гк Т
– группа контактов выхода (соответствует контактам входа).

Если в дом подведено трехфазна линия питания, но вся техника в доме использует только однофазное напряжение, то имеет смысл поставить три реле, на каждую фазу отдельно, и равномерно распределить нагрузку между ними. Кстати, при этом можно будет выделить отдельные группы приборов потребления, схожих по требовательности к стабильности напряжения, и задать на реле индивидуальные настройки, например:

1 группа
– электронные приборы, требующей высокой стабильности напряжения – мультимедийная аппаратура, компьютеры и т.п. Такое оборудование обычно требует диапазона 200 ÷ 230 вольт.

2 группа
– бытовая техника, оснащенная электроприводами (стиральные машины , холодильники, насосы, кондиционеры и т.п.). Здесь диапазон уже может быть несколько шире – от 190 до 235 вольт, но может потребоваться задержка обратного включения.

3 группа
– приборы, малотребовательные к точным параметрам напряжения (резистивный обогрев, освещение и т.п.). Диапазон напряжения можно выставить еще шире, например, 170 ÷ 250 вольт.

Существуют, безусловно, реле контроля, предназначенные и специально для трехфазного потребления, но такой вариант будет уместен в том случае, если в доме действительно стоит техника, требующая 380 В (например, кухонная плита или мощная насосная станция). Дело в том, что при скачке напряжения хотя бы на одной фазе, реле обесточит все три – таково его устройство.

Выпускаются и более современные приборы, в которых предусматривается возможность индивидуальной настройки под каждую из трех фаз. Однако чаще получается, что приобрести три компактных однофазных реле средней мощности гораздо выгоднее, чем одно мощное трехфазное.

Следует правильно понимать, что реле не стабилизирует напряжения, а только лишь обеспечивает надежную защиту домашней электросети от последствий его скачков или провалов. То есть, повторимся, его необходимо ставить в том случае, если перепады – явление редкое, эпизодическое. А на случай кратковременного экстремального отключения, энергообеспечение необходимой аппаратуры вполне может быть обеспечено установкой блоков бесперебойного питания.

Видео: надежное реле напряжения Зубр D25

Кардинальное решение вопроса – установка стабилизатора напряжения

Устройство и принцип работы стабилизаторов напряжения

В том случае, если перепады напряжения не являются редкостью и происходят с «завидной» регулярностью, или же если пониженное или повышенное напряжение в сети чуть ли не является в данном поселке нормой, никак не обойтись без более кардинального решения – установки стабилизатора.

Эти приборы могут также быть компактными, предназначенными для обеспечения стабильного питания одного прибора или небольшой группы, или же представлять собой мощное устройство, способное обслужить всю домашнюю электросеть. Соответственно, стабилизаторы могут быть компактными, переносными (что бывает особенно важно именно для дачных условий, при непостоянном проживании за городом – их несложно возить с собой). Мощные приборы часто предполагают стационарную установку около распределительного щитка, и от них уже прокладываются линии питания к точкам потребления.

По принципу своего действия стабилизаторы можно разделить на три больших группы:

• Релейные стабилизаторы. В них применена трансформаторная схема вторичная обмотка которой имеет множество контуров с различным количеством витков. В зависимости от входного напряжения автоматика осуществляет релейное переключение обмоток для того, чтобы на выходе подавалось стабилизированное напряжение, близкое к нормативному 220 В.

Такие стабилизаторы привлекают невысокой, как правило, стоимостью, длительностью безотказной эксплуатации, достаточно «скромными» габаритами, способностью выдерживать перегрузки порядка 110% от номинальной мощности, широким диапазоном регулирования. Однако, присущи им и определенные недостатки. Так, стабилизация происходит нелинейно, ступенчато, что может быт ьдаже заметно, например, на приборах освещения. Количество ступеней регулировки обычно ограничено, поэтому высокой степень стабилизации они не отличаются (обычно в пределах ± 8%). Кроме того, людей с хорошим слухом может раздражать щелканье реле.

Впрочем, такие приборы вполне оправдывают свое предназначение в бытовых условиях и стоимость, поэтому пользуются очень широкой востребованностью.

• Электромеханические стабилизаторы оснащены сервоприводом, который перемещает съемные угольные щетки по кольцевому коллектору, на который выведены контакты обмотки автотрансформатора. Таким образом, меняется количество витков обмотки и, соответственно, выходное напряжение.

Цену на такие стабилизаторы тоже можно назвать вполне доступной. Точность регулировки у них выше, чем у релейных – порядка ± 2-3%. Однако недостатки – весьма существенны:

Скорость реакции на перепад напряжения – невысока, может доходить до 1÷2 секунд, что при значимых бросках напряжения может стать фатальным для требовательной аппаратуры.

Наличие вращающихся механизмов и узлов трения существенно снижают эксплуатационный ресурс прибора.

Работа стабилизатора с сервоприводом сопровождается слышимым шумом.

Впрочем, и такие стабилизаторы востребованы – для недорогой аппаратуры, не слишком требовательной к перепадам напряжения или используемой не столь часто.

• Современные стабилизаторы электронного типа собираются по схемам, в которых роль ключей отводится полупроводниковым приборам – симисторам или тиристорам.

Такие стабилизаторы отличаются очень высокой скоростью реакции, измеряемой буквально 10÷20 миллисекундами. Работа не сопровождается абсолютно никаким шумом. Точность стабилизации лежит в пределах, обычно 1,5%, и зависит от количества ступеней регулирования, которое может быть от 9 до 32 и более.

Приборы такого класса отличаются высокой надежностью и долговечностью. Единственным и=х недостатком, достаточно условным, можно назвать высокую цену.

Для обеспечения высокостабильного напряжения, необходимого для отдельных видов аппаратуры, могут применяться и инверторные стабилизаторы с двойным преобразованием тока – наиболее совершенные из всех.

Что оценивается при выборе стабилизатора напряжения?

• Прежде всего, владелец дома должен иметь представление, в каких пределах требуется регулировка напряжения, то есть каково возможное отклонение напряжения в местной сети. Обычно это определяется опытным путем – неоднократным замером напряжения, особенно в часы пиковых нагрузок или, наоборот, максимальной разгруженности сети.

Дело в том, что большинство стабилизаторов имеют собственное контрольное реле, которое отключит прибор, если поступающее напряжение выйдет за границы допустимого диапазона. Порог отключения, верхний и нижний, обязательно указывается в паспорте изделия.

• Следует заранее знать, какой стабилизатор потребуется – однофазный или трехфазный. Здесь подход схож с уже рассмотренным выше (выбор реле напряжения). Бывает выгоднее установить три стабилизатора небольшой мощности на каждую фазу, нежели один большой трехфазный. Но если в доме есть оборудование 380 В – то деваться некуда, только трехфазный.
• Важнейшим параметром является мощность (ватт-амперная характеристика) стабилизатора, то есть его способность выдержать предполагаемую нагрузку.

В этом вопросе необходимо особая внимательность и точный расчет. Проще всего, если домашняя сеть работала устойчиво, ориентироваться на номинал автомата, установленного на входе. Например, если стоит автомат на 32 ампера, то можно приобрести стабилизатор 32 × 220 = 7040 ВА ≈ 7000 ВА.

Дело в том, что при подсчете мощности многие неопытные пользователи ориентируются только на номинальные показатели используемых приборов. Это справедливо только для техники, в которой используется только активная нагрузка – нагреватели, лампы накаливания, и т.п. Но если бытовые приборы оснащены двигателями или компрессорами, то необходимо принимать в расчет еще и реактивную мощность, которая расходуется на создание условий для работы привода (например, электромагнитных полей). Суммарная мощность в таких приборах может существенно превышать номинальную.

Обычно в техдокументации приборов подобного класса указывается коэффициент мощности — cos φ.
Полную мощность при этом можно вычислить по формуле:

Wп = Wн: cos φ

Wн
— номинальная мощность прибора.

Есть еще один нюанс. Многие электроприборы в момент включения потребляют пусковой ток, который может значительно превосходить номинальные показатели. Так, при запуске компрессора холодильника или при включении насоса скачок может достигать даже трехкратных значений – это также необходимо учесть при расчете необходимой мощности.

Некоторые поправочные коэффициенты, с учетом cos φ и пускового тока, приведены в таблице ниже:

Но и это – еще не все. Наверное, всем понятно, что энергия ниоткуда браться не может, то есть при стабилизации сетевого напряжения неизбежны потери мощности. Этот параметр определяется коэффициентом трансформации. Если прибор работает в идеальных условиях, то потерь нет, и коэффициент близок к единице. Но с ростом отклонения напряжения возрастает и коэффициент. Примерные значения отражены в таблице ниже:

Например, расчетная мощность подключаемой к стабилизатору нагрузки получилась 2500 Вт. Наблюдениями установлено, что порог падения напряжения в сети в среднем составляет 170 В. Значит, необходимо умножить 2500 еще и на коэффициент 1,35, что в итоге даст 3375 ВА.

Чтобы упростить читателю самостоятельные расчеты, ниже размещен калькулятор. При внесении данных в него следует указать те электрические приборы и инструменты, которые с большой долей вероятности могут использоваться одновременно. Естественно, здесь необходим разумный подход, чтобы не получить немыслимо высоких значений. Вероятность одновременного использования всех приборов одновременно – невысока, а кроме того, грамотных хозяева могут регулировать применение энергоемкой техники и инструмента так, чтобы не перегружать сеть.

Практически каждый человек знает, что перепады напряжения могут повлиять на работу бытовой техники. Чтобы выровнять ток в домашних условиях вам необходимо использовать стабилизатор напряжения. Если у вас нет желания покупать это устройство, тогда мы расскажем, как сделать стабилизатор напряжения своими руками.

Основные элементы стабилизатора напряжения

Перед тем как изготовить стабилизатор напряжения вам необходимо изучить его составные части. Чтобы собрать простой выравниватель тока вам потребуются стандартные навыки. Самодельный стабилизатор напряжения для дома состоит из:

1. Конденсатора.
2. Нескольких диодов.
3. Резистора.
4. Проводов, которые соединят микросхемы.

Если вы возьмете старый сварочный аппарат , тогда он идеально справиться с этой задачей. Переделать сварочный аппарат в стабилизатор не составляет труда. Не у всех людей есть ненужный сварочный аппарат и поэтому мы решили рассмотреть другой способ изготовления стабилизатора напряжения своими руками. Импульсный стабилизатор сложно изготовить своими руками. Именно поэтому в этой статье мы рассмотрим изготовление линейного стабилизатора самостоятельно. также поможет защитить проводку.

Изготовление самодельного стабилизатора

Основой любого выпрямителя считается трансформатор. Это устройство представляет собою две небольшие катушки, которые в процессе работы образуют индуктивную электромагнитную связь. Эту взаимосвязь можно выразить формулой, которая изображена на фото ниже:

Формула считается не идеальной, так как она позволяет понижать или повышать напряжение. Если изучить статистику, тогда можно понять, что в 90% случаев потребители получают пониженный ток. Именно поэтому вам необходимо сделать повышающий трансформатор. Число его витков должно быть не менее 2000 тысяч. Для расчета витков следует использовать следующую формулу:

Также вам следует изучить вторую часть формулы, которая изображена ниже:

Теперь ваш стабилизатор напряжения, который будет увеличивать ток на заданную величину готов. Иногда потребитель может столкнуться со скачками напряжения. Именно поэтому формула примет следующие значения:

Для изменения сопротивления в сети вы сможете использовать реостат. Вам сложно будет управлять этим устройством вручную. Именно поэтому благодаря микросхеме вы сможете его полностью автоматизировать. Наиболее простым способом считается вывод тока с трансформатора на конденсатор.

Этот способ считается достаточно архаичным. Если у вас нет желания с ним заморачиваться, тогда лучше всего использовать УЗО. В этом случае, если напряжение в квартире или доме возрастет, тогда УЗО просто отключит его подачу. В остальное время трансформатор самостоятельно сможет выравнивать напряжение. При повышенном напряжении вам необходимо использовать понижающий трансформатор. Собирать его можно также как и этот. Только обмотка на второй катушке обязательно должна быть из толстой проволоки. Если вы желаете получить хороший эффект, тогда необходимо собрать оба трансформатора.

Я уже публиковал статью про то, как определить, . Там в основном уделялось внимание тому, какого типа стабилизатор лучше – релейный, электромеханический, симисторный. Есть у меня и другие, рекомендую.

Ну а в этой статье я постараюсь ответить на главный вопрос –

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения по мощности

Выбор мощности стабилизатора напряжения при покупке, одна из важнейших задач, выполнив правильно которую вы обеспечите себе и технике спокойную долгую жизнь.

• посмотрите какой вводной автомат у Вас на фазе. Это косвенно определяет уровень нагрузки разрешенной для Вашего объекта (дома). Нет смысла брать существенно выше номинал по мощности. Например у Вас 25 А автомат. То есть ограничение по мощность 25А*220В=5500 ВА то есть можно взять 5000 ВА или 8500 ВА стабилизатор, нет смысла брать больше. Кроме того, появляется вероятность выключения вводного автомата при включении мощного стабилизатора (высокие пусковые токи стабилизатора, в котором всегда присутствует мощный трансформатор, “выбивают” автомат).
• Посчитайте суммарную нагрузку всех приборов. Разделите ее на две части – с двигателями и без. Это необходимо сделать для того, чтобы учесть правильно пусковые и реактивные токи

Приблизительные мощности бытовых электроприборов приведены в Таблице 1:

Таблица 1. Номинальная потребляемая мощность бытовых приборов.

Вольт-Амперы и Ватты – в чем разница?

Для всех приборов без двигателя мощности просто суммируются, а мощность указанную на приборах с двигателями в Вт, нужно увеличить на 30-40%, чтобы получить её в Вольт-Амперах (ВА).

Для чего это нужно? Дело в том, что у приборов, имеющих в своем составе индуктивности (трансформаторы, электродвигатели) мощность, выраженная в Ваттах, меньше, чем мощность, выраженная в Вольт-Амперах в cosφ раз. cosφ (косинус фи, меньше либо равен 1) – это поправочный коэффициент, учитывающий реактивную составляющую, возникающую из-за индуктивных элементов. Обычно он указывается на корпусе прибора, но если его нет, то его можно принять 0,7 – 0,8.

Можно записать такое правило:

Вт=ВА * cosφ

В Вольт-Амперах измеряется полная мощность, которая состоит из активной и реактивной составляющих. Активная мощность измеряется в Ваттах (Вт), и всегда равна или меньше реактивной мощности (ВА).

Маркетологи, чтобы представить товар в выгодном свете, потребляемую мощность электроприборов указывают, как правило, в Вт (это меньше, чем в ВА), а мощность таких приборов, как генераторы и стабилизаторы, указывают в ВА, чтобы казалось больше.

Я тоже в этой статье мощность в основном привожу в ВА, чтобы “привязаться” к мощностям стабилизаторов.

Пусковые токи

Есть еще понятие пусковых токов, это когда в момент включения устройство требует такого количества энергии, которое в несколько раз превышает потребляемую энергию в штатном режиме.

В Таблице 2 приведены средние пусковые токи на электроприборы.

Таблица 2. Пусковые токи потребителей электроэнергии.

Про пусковые токи ламп накаливания можно почитать в статье про накаливания

При покупке стабилизатора нужно учитывать пусковые токи только у приборов последней строчки Таблицы 2, поскольку они имеют большую длительность. Короткими пусковыми токами можно пренебречь.

Нужно учесть, что пусковые токи не действуют одновременно, и для их учета можно взять самый мощный прибор. Хотя, бывают моменты, когда при включении питания к сети подключаются сразу все приборы. Это очень вредно не только для стабилизатора, но и для электропроводки вообще. Поэтому, подавая питание, включайте приборы по очереди, это можно делать групповыми автоматами.

Я всегда так делаю.

Выбор стабилизатора по рабочему напряжению

Очень важно, прежде чем покупать это недешёвое устройство, проанализировать причину нестабильного напряжения, а потом уже переходить к выбору модели и мощности стабилизатора.

При выборе мощности также нужно учитывать то, что при пониженном входном напряжении выходная мощность стабилизатора уменьшается
. При понижении входного напряжения до 170В мощность падает на 30-50% в зависимоти от вида и КПД стабилизатора.

Эта особенность стабилизаторов приводится на графике, который обычно есть в инструкции:

Если напряжение в сети обычно занижено, то надо быть готовым, что при напряжении 150 В стабилизатор на 10 кВт будет уходить в ошибку по перегрузке при выходной мощности менее 7 кВт. Энергия не может браться ниоткуда, за всё надо платить. И мощность при пониженном напряжении может повыситься только за счет повышения тока.

Эта особенность стабилизаторов усугубляет проблемы и без того изношенных сетей. Ведь чем больше люди ставят стабилизаторы, тем больше потребляется ток, и тем больше проседает напряжение у соседей, которые ещё не купили стабилизатор. Замкнутый круг, в котором выигрывает тот, кто первый вложит деньги.

После 250 В мощность стабилизатора также ограничивается из-за перегрева, что видно на графике.

Поэтому, для правильного выбора стабилизатора замерьте напряжение в сети, поизучайте как сильно оно моргает, как сильно мигают лампочки. Это дает представление о просадках (обычно лампочка “на глаз” затухающая в два раза, получает не 220 Вольт, а 170-180 В.)

Исходя из замеренных реальных напряжений в доме, нужно определиться не только с мощностью стабилизатора, но и с диапазоном работы. Например, если напряжение постоянно занижено, нужно выбрать “повышающий” стабилизатор, а если завышено – широкодиапазонный.

Теперь перейдём к конкретным случаям выбора стабилизатора – для всего дома, для котла, для холодильника, и т.д.

Пример:
Рассмотрим дом, два этажа, одна фаза. Вводной автомат – 50А. В доме свет, стиральная машина, холодильник, телевизор, компьютер. Итак, автомат ограничивает нагрузку 50*220=11000 ВА.

Не факт, что ввод и домашняя проводка выдержит ток 50А, но для оценки максимального тока можно выбрать этот способ.

Посмотрим, что дает наша нагрузка если ее включить одновременно.
Без двигателя: свет (50+50+50+50+50) + телевизор (300) + компьютер (700) = 1250 ВА.

С двигателем: стиральная машина 2000 Вт/0,7 = 2850 ВА
Итого суммарно: 1250 + 2850 = 4100 ВА.

Замеряем напряжение вечером, допустим 190 Вольт. При выборе стабилизатора для такого дома оптимальная мощность с запасом будет 5000 ВА. Если планируете добавить нагрузку и иметь запас, то лучше взять 8500 ВА.

Далее рассмотрим случаи, когда применение стабилизатора для всего дома нецелесообразно. Но для отдельных особо чувствительных потребителей стабилизатор всё же нужен. Это поможет решить проблему с напряжением и сэкономить средства.

Выбор стабилизатора напряжения для котла

Надежная и безаварийная работа газовых возможна только при соблюдении определенных условий, а именно при наличии качественного электропитания. К сожалению именно с этим непременным условием чаще всего возникают проблемы. Для решения этой проблемы необходимо установить стабилизатор напряжения для котла. Прежде всего рассмотрим причины, по которым мы хотим установить стабилизатор напряжения, а затем остановимся на таком вопросе, какой именно стабилизатор напряжения для котла нам необходим.

В чем же заключается опасность колебаний напряжения для отопительной техники?

1. Несмотря на то, что контроллер (или проще говоря компьютер, управляющий котлом) имеет свой собственный стабилизатор напряжения, его нормальное функционирование гарантировано при напряжении питающей сети 220 плюс минус 10%В. Сбой в его работе может создать аварийную ситуацию.
2. Арматура котла включает в себя электромагнитные клапаны и задвижки. Пониженное напряжение приводит к их неполному закрытию или открытию, а повышенное к выходу из строя. Эти обстоятельства так же требуют установить стабилизатор напряжения для котла.
3. Изменение режима работы вентиляторов приводит к изменению состава топливной смеси и неустойчивому горению.
4. При значительных отклонениях напряжения питающей сети вентиляторы и насосы имеют высокую степень вероятности выхода из строя.

Практически все производители отопительной техники рекомендуют установить стабилизатор напряжения котла и у многих это является одним из условий предоставления гарантии.

Кроме того, для питания котла я рекомендую (UPS) типа Онлайн, чтобы при кратковременных отключениях электроэнергии котёл продолжал работать. Речь идёт о времени отключения 5-60 минут, в зависимости от емкости батареи ИБП. Кроме того, Онлайн ИБП с двойным преобразованием выдает чистую синусоиду и предохраняет электронику котла от возможных кратковременных (менее 10мс) скачков напряжения, с которыми ни один стабилизатор не успеет справится.

ИБП должен быть специальным, для котлов, со сквозным нулём – для правильной работы розжига.

Такие траты окупятся долгим сроком службы котла. Утешением может послужить то, что стабилизатор для котла должен иметь небольшую мощность – не более 500 ВА.

Выбор стабилизатора напряжения для компьютера

Компьютер состоит из системного блока и монитора. Поэтому мощность надо суммировать. Также если в стабилизатор включены еще и дополнительные приборы (сканер, принтер и т.д.) то всю мощность надо просуммировать и полученный результат сравнить с линейкой номиналов рассматриваемых стабилизаторов напряжения. Как правило, для домашнего компьютера можно выбрать стабилизатор мощностью не более 1000 Вт.

Для компьютера также рекомендую вместо стабилизатора применить Smart UPS (интерактивные ИБП). Они содержат в себе функцию стабилизации (релейного типа) и имеют аккумулятор. Таким образом, и напряжение будет относительно стабильным, и резерв обеспечен.

Стабилизатор напряжения для холодильника

В данном случае мы имеем отношение с более сложным прибором, который имеет и пусковые токи и реактивную составляющую (cosφ Смотрим какая мощность в Ваттах указана на шильдике (паспорте) холодильника. Далее делим ее на 0,7 (учет реактивной составляющей) и умножаем на 2 (учет пускового тока). Таким образом мы подберем правильно стабилизатора для холодильника.

Допустим холодильник 500 Вт, тогда получается что для него оптимально подойдет (500/0,7*2 = 1428) стабилизатор напряжения 1,5 кВт.

Кроме того, при выборе стабилизатора для холодильника нужно учесть, чтобы в стабилизаторе обязательно была задержка включения более 5 сек. Это нужно для правильной надежной работы компрессора.

Выбор стабилизатора напряжения для стиральной машины

Если стиральная машина при пониженном напряжении плохо работает, когда все остальные домашние приборы чувствуют себя удовлетворительно, разумно поставить стабилизатор только для стиральной машины.

Выбор стабилизатора для стиральной машинки похож на выбор стабилизатора напряжения для холодильника, только не нужно умножать на 2, т.к. пусковые токи тут существенно меньше чем токи у компрессора холодильника.

Допустим, стиральная машина 2000 Вт. Тогда мы делим на 0,7, получаем 2857 ВА, то есть ближайший номинал – 3 кВА.

В итоге, выбор стабилизаторов напряжения – не такое уж и сложное дело.

Считаю, что стабильное напряжение – это, конечно, хорошо. Но если напряжения нет, то и стабилизировать нечего. Поэтому – советую обратить внимание на, для резервного бесперебойного питания своего дома.

Выкладываю инструкции к стабилизаторам напряжения.
/ Паспорт на электромеханические стабилизаторы Suntek СНЭТ-550, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000, 8500, 11000 автотрансформаторного типа., pdf, 422.48 kB, скачан:560 раз./

/ Руководство по эксплуатации стабилизаторов напряжения электронного типа (на реле) СНЭТ-550, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000, 8500, 11000, pdf, 224.91 kB, скачан:567 раз./

Напряжение электросети у потребителей значительно отличается в связи с потерями в линии. Снижение напряжения может достигать значительных величин и вызвать сбой в работе приборов и устройств. Особенно страдают от нестандартного напряжения бытовые приборы оснащённые электродвигателями: холодильники, стиральные машины, пылесосы, водяные насосы и электроинструмент.

Повышенное напряжение электросети ведёт к интенсивному нагреву обмоток электродвигателя и износу коллектора, пробою изоляции. Пониженное напряжение оказывает не лучшее влияние: не запускаются электродвигатели или включаются рывками, что приводит к преждевременному износу пускорегулирующей аппаратуры.

Выход из создавшего положения довольно прост — установить вольтодобавочный трансформатор, суммарное напряжение вторичной обмотки и электросети станет близким к стандартному напряжению питания. Отрицательного влияния на электросеть такое устройство не оказывает. Наличие устройства поддержания напряжения электросети позволяет защитить электроприборы как от повышенного, так и от пониженного значения.

В данном устройстве силовой трансформатор небольшой мощности используется для увеличения напряжения при неизменной мощности потребления. В реальном устройстве достаточно несколько увеличить напряжение электросети вольтодобавкой, а затем стабилизировать. Разница входного и выходного напряжения используется на компенсацию при пониженном напряжении, повышенное напряжение сети снижается транзисторным регулятором.

Характеристики прибора:

Напряжение электросети 160-250 Вольт.
Вторичное напряжение 220 Вольт.
Мощность нагрузки до 2000 Ватт.
Ток нагрузки до 5 Ампер.
Вес 2кг.

Цена прибора в основном состоит из цены силового трансформатора типа ТС180-ТС320 от старых телевизоров и не превышает 500 рублей. Хорошо зарекомендовали трансформаторы типа ТН или ТПП с током вторичных обмоток в 6-8 Ампер при общем напряжении вторичных обмоток 24-36 Вольт. Схема устройства стабилизации напряжения состоит: из силового трансформатора T1, мощного диодного моста VD1 силовой цепи и ключевого транзистора VT1.

Цепи отслеживания напряжения ошибки состоят из диодного моста VD2 и усилителя ошибки на параллельном стабилизаторе DA1.

Повышение напряжения в сети приводит к увеличению напряжения во вторичной обмотке силового трансформатора 3Т1,напряжение на конденсаторе С3 увеличивается, что приводит к открыванию параллельного стабилизатора DA1 и шунтированию напряжения на резисторе R7.Напряжение на затворе полевого транзистора VT1 падает и приводит к его закрытию, что ограничивает вторичное напряжение на клеммах ХТ3, ХТ4.

Пониженное напряжение электросети приводит к обратному процессу — снижению напряжения на вторичных обмотках трансформатора, закрытию параллельного стабилизатора на м/с DA1 и открытию полевого транзистора VT1, что приводит к увеличению напряжения на вторичных обмотках.

Наладка схемы заключается в установке пределов стабилизации выходного напряжения. После включения (желательно на активную нагрузку в виде настольной лампы) резистором R5 выставляется выходное напряжение 225 вольт, подключив более мощную нагрузку в 1-1,5 квт (с соблюдение техники безопасности) — подкорректировать в пределах 220 Вольт.

Через 5-10 минут работы устройство и нагрузку отключить от электросети, проверить тепловые режимы всех радиодеталей, они не должны быть горячими, в ином случае увеличить радиатор ключевого транзистора.

Ввиду разброса усиления мощного полевого транзистора N-типа, начальное смещение можно подкорректировать подбором сопротивления резистора R4 -тока затвора. Транзистор закрепить на радиаторе 50*50*20мм через слюдяную прокладку.

Печатный монтаж схемы и трансформатор установлены в подходящем корпусе размеры которого зависят от габаритов трансформатора Т1. Индикатор работы устройства HL1 и выключатель сети SA1 с предохранителями FU1, FU2 — расположены сверху и сбоку корпуса.

При использовании металлического корпуса применить сетевую вилку с заземляющим ножом, вывод которого подключить к корпусу.

Радиодетали устройства в основном заводского исполнения, трансформатор используется без переделки: вторичная обмотка 2Т1 состоит из двух параллельных обмоток на 36 вольт, третья обмотка 3Т1 напряжением 6,3 вольта. Резисторы типа МЛТ или С29 .Подстроечные типа СП или СПО.

Силовые провода, обозначенные на схеме более толстыми линиями выполнить многожильным проводом сечением не менее 4мм., остальные соединения 0,5 мм.

Список радиоэлементов

Разработчики электрических и электронных устройств, в процессе их создания, исходят из того, что будущее устройство будет работать в условиях стабильного питающего напряжения. Это необходимо для того, чтобы электрическая схема электронного устройства, во-первых, обеспечивала стабильные выходные параметры в соответствии со своим целевым назначением, а во-вторых, стабильность питающего напряжения защищает устройство от скачков, чреватых слишком большими потребляемыми токами и перегоранием электрических элементов устройства. Для решения задачи обеспечения неизменности питающего напряжения применяют какой-либо вариант стабилизатора напряжения. По характеру потребляемого устройством тока различают стабилизаторы переменного и постоянного напряжения.

Стабилизаторы переменного напряжения

Стабилизаторы переменного напряжения применяют, если отклонения напряжения в электрической сети от номинального значения превышают 10% . Такая норма выбрана исходя из того, что потребители переменного тока при таких отклонениях сохраняют свою работоспособность весь срок эксплуатации. В современной электронной технике, как правило, для решения задачи стабильного электропитания используют импульсный блок питания, при котором стабилизатор переменного напряжения не нужен. А вот в холодильниках, микроволновых печах, кондиционерах, насосах и т.п. требуется внешняя стабилизация питающего переменного напряжении. В таких случаях чаще всего используют стабилизатор одного из трёх типов: электромеханический, главным звеном которого является регулируемый автотрансформатор с управляемым электрическим приводом, релейно- трансформаторный, на базе мощного трансформатора, имеющего несколько отводов в первичной обмотке, и коммутатора из электромагнитных реле, симисторов, тиристоров или мощных ключевых транзисторов, а также чисто электронный. Широко распространенные в прошлом веке феррорезонансные стабилизаторы в настоящее время практически не используются из-за наличия многочисленных недостатков.

Для подключения потребителей к сети переменного тока 50 Гц применяют стабилизатор напряжения на 220 В. Электрическая схема стабилизатора напряжения такого типа изображена на следующем рисунке.

Трансформатор А1 повышает напряжение в сети до уровня, достаточного для стабилизации выходного напряжения при низком входном напряжении. Регулирующий элемент РЭ осуществляет изменение выходного напряжения. На выходе управляющий элемент УЭ измеряет значение напряжения на нагрузке и выдает управляющий сигнал для его корректировки, если это необходимо.

Электромеханические стабилизаторы

В основе такого стабилизатора — использование бытового регулируемого автотрансформатора или лабораторного ЛАТРа. Применение автотрансформатора обеспечивает более высокий КПД установки. Рукоятка регулирования автотрансформатора удаляется, а на корпусе вместо нее соосно устанавливают небольшой двигатель с редуктором, обеспечивающим усилие вращения достаточное для поворота бегунка в автотрансформаторе. Необходимая и достаточная скорость вращения – около 1 оборота за 10 — 20 сек. Этим требованиям удовлетворяет двигатель типа РД-09, который раньше применялся в самопишущих приборах. Управляет двигателем электронная схема. При изменении сетевого напряжения в пределах +- 10 вольт выдаётся команда на двигатель, который поворачивает бегунок до достижения на выходе напряжения 220 В.

Примеры схем электромеханических стабилизаторов приведены ниже:

Электрическая схема стабилизатора напряжения с использованием логических микросхем и релейного управления электроприводом

Электромеханический стабилизатор на основе операционного усилителя.

Достоинством подобных стабилизаторов является простота реализации и высокая точность стабилизации напряжения на выходе. К недостаткам следует отнести невысокую надёжность из — за присутствия механических подвижных элементов, относительно малую допустимую мощность нагрузки (в пределах 250 … 500 Вт), малую распространенность в наше время автотрансформаторов и необходимых электродвигателей.

Релейно — трансформаторные стабилизаторы

Релейно — трансформаторный стабилизатор является более популярным в силу простоты реализации конструкции, применения распространенных элементов и возможности получения значительной выходной мощности (до нескольких киловатт), значительно превышающей мощность примененного силового трансформатора. На выбор его мощности влияет минимальное напряжение в конкретной сети переменного тока. Если, к примеру, оно не меньше 180 В, то от трансформатора потребуется обеспечение вольтодобавки 40 В, что в 5,5 раз меньше номинального напряжения в сети. Выходная мощность у стабилизатора во столько же раз будет больше, чем мощность силового трансформатора (если не учитывать КПД трансформатора и максимально допустимый ток через коммутирующие элементы). Число ступеней изменения напряжения, как правило, устанавливают в пределах 3 … 6 ступеней, что в большинстве случаев обеспечивает приемлемую точность стабилизации напряжения на выходе. При вычислении количества витков обмоток в трансформаторе для каждой ступени напряжение в сети принимается равным уровню срабатывания коммутирующего элемента. Как правило, в качестве коммутирующих элементов используют электромагнитные реле — схема выходит достаточно элементарной и не вызывающей затруднений при повторении. Недостатком такого стабилизатора является образование дуги на контактах реле в процессе коммутации, что разрушает контакты реле. В более сложных вариантах схем переключение реле производят в моменты перехода полуволны напряжения через нулевое значение, что предотвращает возникновение искры, правда при условии использования быстродействующих реле или коммутации на спаде предшествующей полуволны. Использование в качестве коммутирующих элементов тиристоров, симисторов или других бесконтактных элементов надёжность схемы резко возрастает, но усложняется из-за необходимости обеспечения гальванической развязки между цепями управляющих электродов и модулем управления. Для этого применяют оптронные элементы или разделительные импульсные трансформаторы. Ниже приведена принципиальная схема релейно — трансформаторного стабилизатора:

Схема цифрового релейно — трансформаторного стабилизатора на электромагнитных реле

Электронные стабилизаторы

Электронные стабилизаторы имеют, как правило, небольшую мощность (до 100 Вт) и необходимую для работы многих электронных устройств высокую стабильность выходного напряжения. Они обычно строятся в виде упрощённого усилителя низкой частоты, имеющего достаточно большой запас изменения уровня питающего напряжения и мощности. На его вход от электронного регулятора напряжения подаётся сигнал синусоидальной формы с частотой 50 Гц от вспомогательного генератора. Можно использовать понижающую обмотку силового трансформатора. Выход усилителя подключен к повышающему до 220 В трансформатору. Схема имеет инерционную отрицательную обратную связь по значению выходного напряжения, что гарантирует стабильность выходного напряжения с неискажённой формой. Для достижения мощности на уровне нескольких сотен ватт используют другие методы. Обычно применяют мощный преобразователь постоянного тока в переменный на основе использования нового вида полупроводников — так называемых IGBT транзисторо.

Эти коммутирующие элементы в ключевом режиме могут пропустить ток в несколько сотен ампер при максимально допустимом напряжении более 1000 В. Для управления такими транзисторами используются специальные виды микроконтроллеров с векторным управлением. На затвор транзистора с частотой в несколько килогерц подают импульсы с переменной шириной, которая меняется по программе, введенной в микроконтроллер. По выходу такой преобразователь нагружен на соответствующий трансформатор. Ток в цепи трансформатора меняется по синусоиде. В то же время напряжение сохраняет форму исходных прямоугольных импульсов с разной шириной. Такая схема используется в мощных источниках гарантированного питания, используемых для бесперебойной работы компьютеров. Электрическая схема стабилизатора напряжения такого типа очень сложна и практически недоступна для самостоятельного воспроизведения.

Упрощенные электронные стабилизаторы напряжения

Такие устройства применяют, когда напряжение бытовой сети (особенно в условиях сельских населенных пунктов) нередко оказывается пониженным, практически никогда не обеспечивая номинальных 220 В.

В такой ситуации и холодильник работает с перебоями и риском выхода из строя, и освещение оказывается тусклым, и вода в электрочайнике долго не может закипеть. Мощности старенького, еще советских времен, стабилизатора напряжения, рассчитанного на питание телевизора, как правило, недостаточна для всех остальных бытовых электропотребителей, да и значение напряжения в сети часто падает ниже уровня, допустимого для подобного стабилизатора.

Существует простой метод для повышения напряжение в сети, путем использования трансформатора мощностью значительно меньшей мощности применяемой нагрузки. Первичная обмотка трансформатора включается непосредственно в сеть, а нагрузка подключается последовательно к вторичной (понижающей) обмотке трансформатора. При правильной фазировке напряжение на нагрузке окажется равным сумме снимаемого с трансформатора и сетевого напряжения.

Электрическая схема стабилизатора напряжения, действующего по этому несложному принципу, приведена рисунке ниже. Когда стоящий в диагонали диодного моста VD2 транзистор VT2 (полевой) закрыт, обмотка I (являющаяся первичной) трансформатора Т1 к сети не подключена. Напряжение на включенной нагрузке почти равно сетевому за минусом небольшого напряжения на обмотке II (вторичная) трансформатора Т1. При открытии полевого транзистора первичная обмотка трансформатора окажется замкнутой, а к нагрузке будет приложена сумма сетевого и напряжения вторичной обмотки.

Схема электронного стабилизатора напряжения

Напряжение с нагрузки, через трансформатор Т2 и диодный мост VD1 подается на транзистор VT1. Регулятор подстроечного потенциометра R1 должен быть выставлен в положение, обеспечивающее открытие транзистора VT1 и закрытие VT2, когда напряжение на нагрузке превышает номинальное (220 В). Если напряжение меньше 220 вольт транзистор VT1 закроется, a VT2 — откроется. Полученная таким способом отрицательная обратная связь сохраняет напряжение на нагрузке примерно равным номинальному значению.

Выпрямленное напряжение с моста VD1 используется и для запитки коллекторной цепи VT1 (через цепь интегрального стабилизатора DA1). Цепочка C5R6 гасит нежелательные скачки напряжения сток-исток на транзисторе VT2. Конденсатор С1 обеспечивает снижение помех, проникающих в сеть в процессе работы стабилизатора. Номиналы резисторов R3 и R5 подбирают, получая наилучшую и устойчивую стабилизацию напряжения. Выключатель SA1 обеспечивает включение и выключение стабилизатора и нагрузки. Замыкание выключателя SA2 отключает автоматику, стабилизирующую напряжение на нагрузке. Оно в таком варианте оказывается максимально возможным при текущем напряжении в сети.

После включения собранного стабилизатора в сеть, подстроечным резистором R1 устанавливают на нагрузке напряжение, равное 220 В. Нужно учесть, что вышеописанный стабилизатор не может устранить изменения сетевого напряжения, превышающие 220 В, или оказавшиеся ниже минимального, использованного при расчете обмоток трансформатора.

Замечание: В некоторых режимах работы стабилизатора мощность, рассеиваемая транзистором VT2, оказывается весьма значительной. Именно она, а не мощность трансформатора, может ограничить допустимую мощность нагрузки. Поэтому следует позаботиться о хорошем отводе тепла от этого транзистора.

Стабилизатор, устанавливаемый в сыром помещении, нужно обязательно поместить в заземленный металлический корпус.

Смотрите также схемы.

Зачастую для безопасного использования, например, телевизора, как правило, в сельской местности, нужен однофазный стабилизатор напряжения 220В
, который при сильном понижении напряжения в электросети выдает на своем выходе номинальное выходное напряжение 220 вольт.

Помимо этого, при эксплуатации большинства типов бытовой электронной техники желательно использовать такой стабилизатор напряжения, который не создает изменений в синусоиде выходного напряжения. Схемы аналогичных стабилизаторов на 220 вольт приводятся во многих журналах по радиоэлектронике.

В данной статье приведем пример одного из вариантов подобного устройства. Схема стабилизатора в зависимости от фактического напряжения в сети имеет 4 диапазона автоматической установки выходного напряжения. Это способствовало значительному расширению границ стабилизации 160…250 вольт. И при всем при этом напряжение на выходе обеспечивается в пределах нормы (220В +/- 5%).

Описание работы однофазного стабилизатора напряжения 220 вольт

В электрическую схему устройства входят 3 пороговых блока, выполненные по принципу , состоящие из стабилитрона и резисторов (R2-VD1-R1, VD5-R3-R6, R5-VD6-R6). Так же в схеме имеются 2 транзисторных ключа VT1 и VT2, которые управляют электромагнитными реле К1 и К2.

Диоды VD2 и VD3 и фильтрующий конденсатор С2 образуют источник постоянного напряжения для всей схемы. Емкости С1 и С3 предназначены для гашения незначительных скачков напряжения в сети. Конденсатор С4 и сопротивление R4 — “искрогасительные” элементы. Для предотвращения выбросов напряжения самоиндукции, в обмотках реле при их отключении в схему добавлены два диода VD4 и VD7.

При безупречной работе трансформатора и пороговых блоков, каждый из 4-х диапазонов регулирования создавал бы интервал напряжения от 198 до 231 вольт, а вероятное сетевое напряжение могло бы находиться в районе от 140…260 вольт.

Тем не менее, в действительности нужно брать во внимание разброс параметров радиодеталей и нестабильность коэффициента трансформации трансформатора при разных нагрузках. В связи с этим у всех 3-х пороговых блоков диапазон выходного напряжения уменьшены по отношению к выходному напряжению: 215±10 вольт. Соответственно сузился и интервал колебания на входе до 160…250 вольт.

Этапы работы стабилизатора:

1. Когда напряжение в электросети меньше 185 вольт, на выходе выпрямителя напряжение мало, для того чтобы сработал один из пороговых блоков. В этот момент контактные группы обоих реле находятся, так как указано на принципиальной схеме. Напряжение на нагрузке равно напряжению сети плюс напряжение вольтодобавки, снимаемое с обмоток II и III трансформатора Т1.

2. Если же напряжение в сети находится в диапазоне 185…205 вольт, то стабилитрон VD5 находится в открытом состоянии. Ток идет через реле К1, стабилитрон VD5 и сопротивления R3 и R6. Этого тока не хватает для того чтобы сработало реле К1. Из-за падения напряжения на R6 происходит открытие транзистора VT2. Этот транзистор в свою очередь включает реле К2 и контактная группа К2.1 переключает обмотку II (вольтодобавка)

3. Если же напряжение в сети находится в диапазоне 205…225 вольт, то в открытом состоянии уже находится стабилитрон VD1. Это приводит к открытию транзистора VT1, по причине этого отключается второй пороговый блок и соответственно транзистор VT2. Реле К2 отключается. В тоже время включается реле К1 и контактной группой К1.1. переходит в другое положение, при котором обмотки II и III не задействованы и поэтому на выходе напряжение будет такое же как и на входе.

4. Если же напряжение в сети находится в диапазоне 225…245 вольт открывается стабилитрон VD6. Это способствует активации третьего порогового блока, что приводит к открытию обоих транзисторных ключей. Оба реле включены. Сейчас уже к нагрузки подключена обмотка III трансформатора Т1, но в противофазе с сетевым напряжением (“минусовая” вольтодобавка). На выходе в данном случае также будет напряжение в районе 205…225 вольт.

При настройке диапазона регулирования нужно тщательно подобрать стабилитроны, поскольку, как известно, они могут значительно отличаться разбросом напряжения стабилизации.

Вместо КС218Ж (VD5) возможно применить стабилитроны КС220Ж. Данный стабилитрон непременно должен быть с двумя анодами, поскольку в интервале сетевого напряжения 225…245 вольт, когда стабилитрон VD6 открывается, открываются и оба транзистора, цепь R3 — VD5 шунтирует сопротивление R6 порогового блока R5-VD6-R6. Для ликвидации шунтирующего воздействия, стабилитрон VD5 должен быть с двумя анодами.

Стабилитрона VD5 на напряжение не более 20В. Стабилитрон VD1 — КС220Ж (22 В); возможно собрать цепь из двух стабилитронов — Д811 и Д810. Стабилитрон КС222Ж (VD6) на 24 вольт. Его возможно поменять на цепь из стабилитронов Д813 и Д810. Транзисторы из серии . Реле К1 и К2 — РЭН34, паспорт ХП4.500.000-01.

Трансформатор собран на магнитопроводе ОЛ50/80-25 из стали Э360 (или Э350). Лента толщиной — 0,08 мм. Обмотка I — 2400 витков намотанных проводом ПЭТВ-2 0,355 (для номинального напряжения 220В) . Обмотки II и III равные, содержат каждая по 300 витков провода ПЭТВ-2 0,9 (13,9 В).

Настраивать стабилизатор необходимо при подключенной нагрузке, для того чтобы была учтена нагрузка на трансформатора Т1.

Бытовые устройства чувствительны к скачкам напряжения, быстрее подлежат износу, и появляются неисправности. В электрической сети напряжение часто изменяется, снижается, либо возрастает. Это взаимосвязано с отдаленностью источника энергии и некачественной линии питания.

Чтобы подключать приборы к устойчивому питанию, в жилых помещениях применяют стабилизаторы напряжения. На его выходе напряжение обладает стабильными свойствами. Стабилизатор можно приобрести в торговой сети, однако такой прибор можно изготовить своими руками.

Имеются допуски на изменение напряжения не более 10% от номинального значения (220 В). Это отклонение должно быть соблюдено как в большую сторону, так и в меньшую. Но идеальной электрической сети не бывает, и величина напряжения в сети часто меняется, усугубляя тем самым работу подключенных к ней устройств.

Электрические приборы отрицательно реагируют на такие капризы сети и могут быстро выйти из строя, потеряв при этом свои заложенные функции. Чтобы избежать таких последствий, люди применяют самодельные приборы под названием стабилизаторы напряжения. Эффективным стабилизатором стал прибор, выполненный на симисторах. Как сделать стабилизатор напряжения своими руками мы и рассмотрим.

Характеристика стабилизатора

Это устройство стабилизации не будет иметь повышенную чувствительность к изменениям напряжения, подающегося по общей линии. Сглаживание напряжения будет производиться в том случае, если на входе напряжение будет находиться в пределах от 130 до 270 вольт.

Включенные в сеть устройства будут питаться напряжением, имеющим величину от 205 до 230 вольт. От такого прибора можно будет питать электрические устройства, суммарная мощность которых до 6 кВт. Стабилизатор будет производить переключение нагрузки потребителя за 10 мс.

Устройство стабилизатора

Схема устройства стабилизации.

Стабилизатор напряжения по указанной схеме имеет в своем составе следующие части:

1. Питающий блок, в который входят емкости С2, С5, компаратор, трансформатор, теплоэлектрический диод.
2. Узел, задерживающий подключение нагрузки потребителя, и состоящий из сопротивлений, транзисторов, емкости.
3. Выпрямительного моста, измеряющего амплитуду напряжения. Выпрямитель состоит из емкости, диода, стабилитрона, нескольких делителей.
4. Компаратора напряжения. Его составными частями являются сопротивления и компараторы.
5. Логического контроллера на микросхемах.
6. Усилителей, на транзисторах VТ4-12, резисторов, ограничивающих ток.
7. Светодиодов в качестве индикаторов.
8. Оптитронных ключей. Каждый из ник снабжается симисторами и резисторами, а также оптосимисторами.
9. Электрического автомата, либо предохранителя.
10. Автотрансформатора.

Принцип действия

Рассмотрим, как функционирует .

После подключения питания емкость С1 находится в состоянии разряда, транзистор VТ1 открытый, а VТ2 закрытый. VТ3 транзистор также остается закрытым. Через него поступает ток на все светодиоды и оптитрон на основе симисторов.

Так как этот транзистор пребывает в закрытом состоянии, то светодиоды не горят, а каждый симистор закрыт, нагрузка выключена. В этот момент ток поступает через сопротивление R1 и приходит на С1. Дальше конденсатор начинает заряжаться.

Диапазон выдержки идет три секунды. За этот период производятся все процессы перехода. После их окончания срабатывает триггер Шмитта на основе транзисторов VТ1 и VТ2. После этого открывается 3-й транзистор и подключается нагрузка.

Напряжение, выходящее с 3-й обмотки Т1, выравнивается диодом VD2 и емкостью С2. Далее ток поступает на делитель на сопротивлениях R13-14. Из сопротивления R14, напряжение, величина которого прямо зависит от величины напряжения, включена в каждый неинвертирующий компараторный вход.

Число компараторов становится равным 8. Они все выполнены на микросхемах DА2 и DА3. В то же время на инвертируемый вход компараторов подходит постоянный ток, подающийся с помощью делителей R15-23. Дальше вступает в действие контроллер, осуществляющий прием входного сигнала каждого компаратора.

Стабилизатор напряжения и его особенности

Когда напряжение входа становится меньше 130 вольт, то на выходах компараторов появляется логический уровень малого размера. В этот момент транзистор VТ4 находится в открытом виде, первый светодиод мигает. Эта индикация сообщает о наличии низкого напряжения, что означает невозможность выполнения регулируемым стабилизатором своих функций.

Все симисторы закрытии и нагрузка отключена. Когда напряжение находится в пределах 130-150 вольт, то сигналы 1 и А имеют свойства высокого значения логического уровня. Такой уровень имеет низкое значение. В таком случае транзистор VТ5 открывается, и начинает сигнализировать второй светодиод.

Оптосимистор U1.2 открывается, так же, как и симистор VS2. Через симистор будет протекать нагрузочный ток. Затем нагрузка зайдет в верхний вывод катушки автотрансформатора Т2.

Если напряжение входа 150 – 170 В, то сигналы 2, 1 и В имеют повышенное значение логического уровня. Другие сигналы имеют низкий уровень. При таком напряжении входа транзистор VТ6 открывается, 3-й светодиод включается. В этот момент 2-й симистор открывается и ток поступает на второй вывод катушки Т2, являющийся 2-м сверху.

Собранный самостоятельно стабилизатор напряжения на 220 вольт будет соединять обмотки 2-го трансформатора, если уровень напряжения входа достигнет соответственно: 190, 210, 230, 250 вольт. Чтобы сделать такой стабилизатор, необходима печатная плата 115 х 90 мм, изготовленная из фольгированного стеклотекстолита.

Изображение платы можно отпечатать на принтере. Затем с помощью утюга переносят это изображение на плату.

Изготовление трансформаторов

Изготовить трансформаторы Т1 и Т2 можно самостоятельно. Для Т1, мощность которого 3 кВт, необходимо применить магнитопровод с поперечным сечением 1,87 см 2 , и 3 провода ПЭВ – 2. 1-й провод диаметром 0,064 мм. Им наматывают первую катушку, с количеством витков 8669. Другие 2 провода применяются для образования остальных обмоток. Провода на них должны быть одного диаметра 0,185 мм, с числом витков 522.

Чтобы не изготавливать самому такие трансформаторы, можно применить готовые варианты ТПК – 2 – 2 х 12 В, соединенные последовательно.

Чтобы изготовить трансформатор Т2 на 6 кВт, применяют магнитопровод тороидальной формы. Обмотку наматывают проводом ПЭВ – 2 с числом витков 455. На трансформаторе необходимо вывести 7 отводов. Первые 3 из них наматываются проводом 3 мм. Остальные 4 отвода наматываются шинами сечением 18 мм 2 . С таким сечением провода трансформатор не нагреется.

Отводы выполняют на таких витках: 203, 232, 266, 305, 348 и 398. Витки считают с нижнего отвода. В этом случае электрический ток сети должен поступать по отводу 266 витка.

Детали и материалы

Остальные элементы и детали стабилизатора для самостоятельной сборки приобретаются в торговой сети. Перечислим их перечень:

1. Симисторы (отптроны) МОС 3041 – 7 шт.
2. Симисторы ВТА 41 – 800 В – 7 шт.
3. КР 1158 ЕН 6А (DА1) стабилизатор.
4. Компаратор LМ 339 N (для DА2 и DА3) – 2 шт.
5. Диоды DF 005 М (для VD2 и VD1) – 2 шт.
6. Резисторы проволочные СП 5 или СП 3 (для R13, R14 и R25) – 3 шт.
7. Резисторы С2 – 23, с допуском 1% — 7 шт.
8. Резисторы любого номинала с допуском 5% — 30 шт.
9. Резисторы токоограничивающие – 7 шт, для пропускания ими тока 16 миллиампер (для R 41 – 47) – 7 шт.
10. Конденсаторы электролитические – 4 шт (для С5 – 1).
11. Конденсаторы пленочные (С4 – 8).
12. Выключатель, оснащенный предохранителем.

Оптроны МОС 3041 заменяются на МОС 3061. КР 1158 ЕН 6А стабилизатор можно менять на КП 1158 ЕН 6Б. Компаратор К 1401 СА 1 можно установить в качестве аналога LM 339 N. Вместо диодов можно использовать КЦ 407 А.

Микросхему КР 1158 ЕН 6А надо устанавливать на теплоотвод. Для его изготовления применяют алюминиевую пластинку 15 см 2 . Также на него необходимо установить симисторы. Для симисторов допускается применять общий теплоотвод. Площадь поверхности должна превышать 1600 см 2 . Стабилизатор необходимо снабдить микросхемой КР 1554 ЛП 5, выступающей в качестве микроконтроллера. Девять светодиодов располагаются так, что попадают в отверстия на панели прибора спереди.

Если устройство корпуса не дает установить их таким образом, как на схеме, то их размещают на другой стороне, где расположены печатные дорожки. Светодиоды необходимо устанавливать мигающего типа, но можно монтировать и немигающие диоды, при условии, что они будут светиться ярким красным светом. Для таких целей применяют АЛ 307 КМ или L 1543 SRC — Е.

Можно выполнить сборку более простых исполнений приборов, но они будут иметь определенными особенностями.

Достоинства и недостатки, отличия от заводских моделей

Если перечислять достоинства стабилизаторов, изготовленных самостоятельно, то основным достоинством является низкая стоимость. Производители приборов часто завышают цены, а своя сборка в любом случае обойдется меньшей стоимостью.

Другим преимуществом можно определить такой фактор, как возможность простого ремонта своими руками устройства, Ведь кто, если не вы знаете лучше устройство, собранное своими руками.

В случае поломки хозяин прибора сразу найдет неисправный элемент и заменит его на новый. Простая замена деталей создается таким фактором, что все детали приобретались в магазине, поэтому их можно будет легко снова купить в любом магазине.

Недостатком самостоятельно собранного стабилизатора напряжения необходимо выделить его сложную настройку.

Простейший стабилизатор напряжения своими руками

Рассмотрим, каким образом можно изготовить самостоятельно стабилизатор на 220 вольт собственными руками, имея под рукой несколько простых деталей. Если в вашей электрической сети напряжение значительно снижено, то такой прибор подойдет вам как нельзя кстати. Чтобы его изготовить, понадобится готовый трансформатор, и несколько простых деталей. Лучше взять такой пример прибора себе на заметку, так как получается неплохое устройство, обладающее достаточной мощностью, например, для микроволновки.

Для холодильников и различных других бытовых устройств понижение напряжения сети очень вредно, больше чем повышение. Если поднять величину напряжения сети, применяя автотрансформатор, то во время уменьшения напряжения сети на выходе прибора напряжение будет нормальной величины. А если в сети напряжение станет в норме, то на выходе мы получим повышенное значение напряжения. Например, возьмем трансформатор на 24 В. При напряжении на линии 190 В на выходе устройства получится 210 В, при значении сети 220 В на выходе получится 244 В. Это вполне допустимо и нормально для работы бытовых устройств.

Для изготовления нам понадобится основная деталь – это простой трансформатор, но не электронный. Его можно найти готовый, либо изменить данные на уже имеющемся трансформаторе, например, от сломанного телевизора. Трансформатор будем соединять по схеме автотрансформатора. Напряжение на выходе будет получаться примерно на 11% выше напряжения сети.

При этом нужно соблюдать осторожность, так как во время значительного перепада напряжения в сети в большую сторону, на выходе устройства получится напряжение, которое значительно превышает допустимую величину.

Автотрансформатор будет добавлять к напряжению линии сети всего 11%. Это значит, что мощность автотрансформатора берется также на 11% от мощности потребителя. Например, мощность микроволновки равна 700 Вт, значит трансформатор берем 80 Вт. Но лучше брать мощность с запасом.

Регулятор SA1 дает возможность, если нужно, подсоединять нагрузку потребителя без автотрансформатора. Конечно, это не полноценный стабилизатор, но зато для его изготовления не требуется больших вложений и много времени.

Бытовые устройства чувствительны к скачкам напряжения, быстрее подлежат износу, и появляются неисправности. В электрической сети напряжение часто изменяется, снижается, либо возрастает. Это взаимосвязано с отдаленностью источника энергии и некачественной линии питания.

Чтобы подключать приборы к устойчивому питанию, в жилых помещениях применяют стабилизаторы напряжения. На его выходе напряжение обладает стабильными свойствами. Стабилизатор можно приобрести в торговой сети, однако такой прибор можно изготовить своими руками.

Имеются допуски на изменение напряжения не более 10% от номинального значения (220 В). Это отклонение должно быть соблюдено как в большую сторону, так и в меньшую. Но идеальной электрической сети не бывает, и величина напряжения в сети часто меняется, усугубляя тем самым работу подключенных к ней устройств.

Электрические приборы отрицательно реагируют на такие капризы сети и могут быстро выйти из строя, потеряв при этом свои заложенные функции. Чтобы избежать таких последствий, люди применяют самодельные приборы под названием стабилизаторы напряжения. Эффективным стабилизатором стал прибор, выполненный на симисторах. Как сделать стабилизатор напряжения своими руками мы и рассмотрим.

Характеристика стабилизатора

Это устройство стабилизации не будет иметь повышенную чувствительность к изменениям напряжения, подающегося по общей линии. Сглаживание напряжения будет производиться в том случае, если на входе напряжение будет находиться в пределах от 130 до 270 вольт.

Включенные в сеть устройства будут питаться напряжением, имеющим величину от 205 до 230 вольт. От такого прибора можно будет питать электрические устройства, суммарная мощность которых до 6 кВт. Стабилизатор будет производить переключение нагрузки потребителя за 10 мс.

Устройство стабилизатора

Стабилизатор напряжения по указанной схеме имеет в своем составе следующие части:

1. Питающий блок, в который входят емкости С2, С5, компаратор, трансформатор, теплоэлектрический диод.
2. Узел, задерживающий подключение нагрузки потребителя, и состоящий из сопротивлений, транзисторов, емкости.
3. Выпрямительного моста, измеряющего амплитуду напряжения. Выпрямитель состоит из емкости, диода, стабилитрона, нескольких делителей.
4. Компаратора напряжения. Его составными частями являются сопротивления и компараторы.
5. Логического контроллера на микросхемах.
6. Усилителей, на транзисторах VТ4-12, резисторов, ограничивающих ток.
7. Светодиодов в качестве индикаторов.
8. Оптитронных ключей. Каждый из ник снабжается симисторами и резисторами, а также оптосимисторами.
9. Электрического автомата, либо предохранителя.
10. Автотрансформатора.

Принцип действия

Рассмотрим, как функционирует стабилизатор напряжения, выполненный своими руками.

После подключения питания емкость С1 находится в состоянии разряда, транзистор VТ1 открытый, а VТ2 закрытый. VТ3 транзистор также остается закрытым. Через него поступает ток на все светодиоды и оптитрон на основе симисторов.

Так как этот транзистор пребывает в закрытом состоянии, то светодиоды не горят, а каждый симистор закрыт, нагрузка выключена. В этот момент ток поступает через сопротивление R1 и приходит на С1. Дальше конденсатор начинает заряжаться.

Диапазон выдержки идет три секунды. За этот период производятся все процессы перехода. После их окончания срабатывает триггер Шмитта на основе транзисторов VТ1 и VТ2. После этого открывается 3-й транзистор и подключается нагрузка.

Напряжение, выходящее с 3-й обмотки Т1, выравнивается диодом VD2 и емкостью С2. Далее ток поступает на делитель на сопротивлениях R13-14. Из сопротивления R14, напряжение, величина которого прямо зависит от величины напряжения, включена в каждый неинвертирующий компараторный вход.

Число компараторов становится равным 8. Они все выполнены на микросхемах DА2 и DА3. В то же время на инвертируемый вход компараторов подходит постоянный ток, подающийся с помощью делителей R15-23. Дальше вступает в действие контроллер, осуществляющий прием входного сигнала каждого компаратора.

Стабилизатор напряжения и его особенности

Когда напряжение входа становится меньше 130 вольт, то на выходах компараторов появляется логический уровень малого размера. В этот момент транзистор VТ4 находится в открытом виде, первый светодиод мигает. Эта индикация сообщает о наличии низкого напряжения, что означает невозможность выполнения регулируемым стабилизатором своих функций.

Все симисторы закрытии и нагрузка отключена. Когда напряжение находится в пределах 130-150 вольт, то сигналы 1 и А имеют свойства высокого значения логического уровня. Такой уровень имеет низкое значение. В таком случае транзистор VТ5 открывается, и начинает сигнализировать второй светодиод.

Оптосимистор U1.2 открывается, так же, как и симистор VS2. Через симистор будет протекать нагрузочный ток. Затем нагрузка зайдет в верхний вывод катушки автотрансформатора Т2.

Если напряжение входа 150 – 170 В, то сигналы 2, 1 и В имеют повышенное значение логического уровня. Другие сигналы имеют низкий уровень. При таком напряжении входа транзистор VТ6 открывается, 3-й светодиод включается. В этот момент 2-й симистор открывается и ток поступает на второй вывод катушки Т2, являющийся 2-м сверху.

Собранный самостоятельно стабилизатор напряжения на 220 вольт будет соединять обмотки 2-го трансформатора, если уровень напряжения входа достигнет соответственно: 190, 210, 230, 250 вольт. Чтобы сделать такой стабилизатор, необходима печатная плата 115 х 90 мм, изготовленная из фольгированного стеклотекстолита.

Изображение платы можно отпечатать на принтере. Затем с помощью утюга переносят это изображение на плату.

Изготовление трансформаторов

Изготовить трансформаторы Т1 и Т2 можно самостоятельно. Для Т1, мощность которого 3 кВт, необходимо применить магнитопровод с поперечным сечением 1,87 см², и 3 провода ПЭВ – 2. 1-й провод диаметром 0,064 мм. Им наматывают первую катушку, с количеством витков 8669. Другие 2 провода применяются для образования остальных обмоток. Провода на них должны быть одного диаметра 0,185 мм, с числом витков 522.

Чтобы не изготавливать самому такие трансформаторы, можно применить готовые варианты ТПК – 2 – 2 х 12 В, соединенные последовательно.

Чтобы изготовить трансформатор Т2 на 6 кВт, применяют магнитопровод тороидальной формы. Обмотку наматывают проводом ПЭВ – 2 с числом витков 455. На трансформаторе необходимо вывести 7 отводов. Первые 3 из них наматываются проводом 3 мм. Остальные 4 отвода наматываются шинами сечением 18 мм². С таким сечением провода трансформатор не нагреется.

Отводы выполняют на таких витках: 203, 232, 266, 305, 348 и 398. Витки считают с нижнего отвода. В этом случае электрический ток сети должен поступать по отводу 266 витка.

Детали и материалы

Остальные элементы и детали стабилизатора для самостоятельной сборки приобретаются в торговой сети. Перечислим их перечень:

1. Симисторы (отптроны) МОС 3041 – 7 шт.
2. Симисторы ВТА 41 – 800 В – 7 шт.
3. КР 1158 ЕН 6А (DА1) стабилизатор.
4. Компаратор LМ 339 N (для DА2 и DА3) – 2 шт.
5. Диоды DF 005 М (для VD2 и VD1) – 2 шт.
6. Резисторы проволочные СП 5 или СП 3 (для R13, R14 и R25) – 3 шт.
7. Резисторы С2 – 23, с допуском 1% — 7 шт.
8. Резисторы любого номинала с допуском 5% — 30 шт.
9. Резисторы токоограничивающие – 7 шт, для пропускания ими тока 16 миллиампер (для R 41 – 47) – 7 шт.
10. Конденсаторы электролитические – 4 шт (для С5 – 1).
11. Конденсаторы пленочные (С4 – 8).
12. Выключатель, оснащенный предохранителем.

Оптроны МОС 3041 заменяются на МОС 3061. КР 1158 ЕН 6А стабилизатор можно менять на КП 1158 ЕН 6Б. Компаратор К 1401 СА 1 можно установить в качестве аналога LM 339 N. Вместо диодов можно использовать КЦ 407 А.

Микросхему КР 1158 ЕН 6А надо устанавливать на теплоотвод. Для его изготовления применяют алюминиевую пластинку 15 см². Также на него необходимо установить симисторы. Для симисторов допускается применять общий теплоотвод. Площадь поверхности должна превышать 1600 см². Стабилизатор необходимо снабдить микросхемой КР 1554 ЛП 5, выступающей в качестве микроконтроллера. Девять светодиодов располагаются так, что попадают в отверстия на панели прибора спереди.

Если устройство корпуса не дает установить их таким образом, как на схеме, то их размещают на другой стороне, где расположены печатные дорожки. Светодиоды необходимо устанавливать мигающего типа, но можно монтировать и немигающие диоды, при условии, что они будут светиться ярким красным светом. Для таких целей применяют АЛ 307 КМ или L 1543 SRC — Е.

Можно выполнить сборку более простых исполнений приборов, но они будут иметь определенными особенностями.

Достоинства и недостатки, отличия от заводских моделей

Если перечислять достоинства стабилизаторов, изготовленных самостоятельно, то основным достоинством является низкая стоимость. Производители приборов часто завышают цены, а своя сборка в любом случае обойдется меньшей стоимостью.

Другим преимуществом можно определить такой фактор, как возможность простого ремонта своими руками устройства, Ведь кто, если не вы знаете лучше устройство, собранное своими руками.

В случае поломки хозяин прибора сразу найдет неисправный элемент и заменит его на новый. Простая замена деталей создается таким фактором, что все детали приобретались в магазине, поэтому их можно будет легко снова купить в любом магазине.

Недостатком самостоятельно собранного стабилизатора напряжения необходимо выделить его сложную настройку.

Простейший стабилизатор напряжения своими руками

Рассмотрим, каким образом можно изготовить самостоятельно стабилизатор на 220 вольт собственными руками, имея под рукой несколько простых деталей. Если в вашей электрической сети напряжение значительно снижено, то такой прибор подойдет вам как нельзя кстати. Чтобы его изготовить, понадобится готовый трансформатор, и несколько простых деталей. Лучше взять такой пример прибора себе на заметку, так как получается неплохое устройство, обладающее достаточной мощностью, например, для микроволновки.

Для холодильников и различных других бытовых устройств понижение напряжения сети очень вредно, больше чем повышение. Если поднять величину напряжения сети, применяя автотрансформатор, то во время уменьшения напряжения сети на выходе прибора напряжение будет нормальной величины. А если в сети напряжение станет в норме, то на выходе мы получим повышенное значение напряжения. Например, возьмем трансформатор на 24 В. При напряжении на линии 190 В на выходе устройства получится 210 В, при значении сети 220 В на выходе получится 244 В. Это вполне допустимо и нормально для работы бытовых устройств.

Для изготовления нам понадобится основная деталь – это простой трансформатор, но не электронный. Его можно найти готовый, либо изменить данные на уже имеющемся трансформаторе, например, от сломанного телевизора. Трансформатор будем соединять по схеме автотрансформатора. Напряжение на выходе будет получаться примерно на 11% выше напряжения сети.

При этом нужно соблюдать осторожность, так как во время значительного перепада напряжения в сети в большую сторону, на выходе устройства получится напряжение, которое значительно превышает допустимую величину.

Автотрансформатор будет добавлять к напряжению линии сети всего 11%. Это значит, что мощность автотрансформатора берется также на 11% от мощности потребителя. Например, мощность микроволновки равна 700 Вт, значит трансформатор берем 80 Вт. Но лучше брать мощность с запасом.

Регулятор SA1 дает возможность, если нужно, подсоединять нагрузку потребителя без автотрансформатора. Конечно, это не полноценный стабилизатор, но зато для его изготовления не требуется больших вложений и много времени.

Отличие подаваемого напряжения от эталонных 220 В может быть обусловлено как качеством трансформаторов и проводов, так и удаленностью потребителя от распределяющего устройства. Также одним из важных факторов, влияющих на стабильность напряжения, является физический износ, и перегрузка линий электропередач. Все это приводит к просадкам и скачкам вольтажа, что отрицательно сказывается на всех без исключения электроприборах.

Стабилизаторы напряжения на 220 В решают эту проблему. Схема подобных устройств позволяет сглаживать скачки в сети, и получать на выходе стабильные 220 Вольт с небольшой допустимой погрешностью. При этом не обязательно покупать такой аппарат – при желании и минимальных знаниях схемотехники его можно собрать своими руками в домашних условиях.

Разновидности стабилизаторов

Все промышленные образцы такого оборудования можно разделить на две большие группы:

• электромеханические;
• импульсные.

Электромеханические

Работа электромеханических устройств основана на сервоприводе, который способен изменять количество витков обмотки (а значит – и выходящее напряжение) перемещением токопроводящего ползунка по реостату. Такие аппараты дешевле всех других моделей, и обладают очень хорошими показателями стабилизации. Однако они чаще ломаются из-за наличия множества механических деталей.

Но самый главный их минус – скорость срабатывания. Из-за того, что привод перемещает токосниматель не мгновенно, задержка стабилизации может составлять до 0.1 секунды, что катастрофически много для приборов, чувствительных к перепадам. Другими словами, такой стабилизатор может попросту не успеть защитить современную электронику. К тому же, ввиду наличия механических частей, воспроизвести такой прибор дома – нетривиальная задача.

Импульсные

Импульсными называют стабилизаторы, работа которых основывается на принципе накапливания тока, и выдачи его потребителю отрывками – импульсами. Эти временные промежутки позволяют системе накопить нужный ток в конденсаторах, и после выдать стабилизированное питание. К таким аппаратам относят и приборы, работа которых основана на симисторах и тиристорах.

Подобные устройства дороже своих электромеханических аналогов, но и значительно надежнее – нет трущихся и движущихся частей, а значит, и ломаться, по сути, нечему. Правда показатели стабилизации у них хуже – они способны лишь на пропорциональное повышение или понижение входящих показателей. Зато скорость срабатывания – до 20 миллисекунд, а этого достаточно, чтобы обезопасить даже самые чувствительные домашние электроприборы. К тому же – такой аппарат можно собрать своими руками, обладая необходимой сноровкой и элементной базой.

Кроме разделения по принципу стабилизации, существует разделение на одно- и трехфазные устройства. Но ввиду того, что дома обычно используется однофазное питание, трехфазные аппараты мы в расчет не берем.

Схема стабилизатора напряжения на 220 В

В схеме, которую мы рассмотрим как пример создания стабилизатора своими руками, используются симисторы. Благодаря хорошо подобранной элементной базе, этот прибор сможет обеспечивать стабильные показатели при подаче на него от 130 до 270 В, и будет выдерживать подключение к нему нагрузки до 6 кВт. Но самое главное – скорость срабатывания – около 10 мс! Вот сама схема будущего стабилизатора напряжения на 220 В:

Не смотря на кажущуюся сложность схемы стабилизатора напряжения на 220 В, в производстве подобного прибора своими руками проблем возникнуть не должно, если вы обладаете хотя бы начальными знаниями в электрике. Итак, список комплектующих, необходимых для успешной сборки:

• Блок питания;
• Выпрямитель (корректирующий амплитуду напряжения);
• Контроллер и компаратор;
• Усилительный каскад;
• Устройство задержки включения нагрузки;
• Автоматический трансформатор;
• Ключи;
• Выключатель с функцией предохранителя.

Также будут необходимы провода для соединения элементов и намотки трансформаторов, печатная плата для сборки схемы, а из инструментов – паяльник, припой и пинцет.

Процесс изготовления стабилизатора на  220 В своими руками

Для начала нужно взять подходящий по размерам (примерно 120×90 мм) кусок фольгированного текстолита для изготовления печатной платы. Саму схему можно перенести на плоскость при помощи утюга и распечатанной на бумаге принципиальной схемы:

Получив необходимую архитектуру, можно приступать к намотке трансформаторов (можно купить и готовые ТПК-2-2, на 12В и соединить их последовательно, но можно изготовить самостоятельно). Для намотки каждого транса потребуется магнитопровод сечением 1.87 см² и три провода. Первая обмотка – 8669 витков провода сечением 0.064 мм. Две другие обмотки выполняются уже проводом с площадью сечения 0.185 мм, и каждая из них будет содержать по 522 витка.

Второй трансформатор отличается – он собирается на тороидальном магнитопроводе, но количество витков уже будет 455. Второй трансформаторный блок должен содержать 7 отводов, и если для первых трех достаточно провода 3мм², то для остальных необходимо применять шину с площадью сечения не менее 18 мм². Это позволит избежать нагревания при работе устройства, и повысит общую безопасность.

После сборки трансформаторов, их необходимо соединить последовательно согласно схеме, приведенной ниже:

Остальные комплектующие для сборки нужно покупать. Приобретя все необходимое, можно приступать к сборке прибора согласно принципиальной электрической схеме. Важно помнить, что микросхема контроллера и симисторы необходимо монтировать на охлаждающем радиаторе с применением термопроводящей пасты или клея.

Собрав все элементы воедино, вы получите надежный и качественный прибор с характеристиками, которые удовлетворят все бытовые потребности обычного жилого дома.

Если же подобная схема для вас сложна – лучше выбрать иной вариант самодельного стабилизатора, к примеру – релейный тип. Схема такого стабилизатора напряжения на 220 В не такая сложная, как у симисторного варианта, и ее обычно приводят как пример во всех журналах для радиолюбителей:

Схема проста, и содержит в себе 3 блока стабилизации, с разным порогом напряжения. Каждый из них состоит из стабилитрона и резисторов. Кроме блоков, в схеме есть два транзисторных ключа, управляющих электромагнитными реле. Благодаря простоте и относительной надежности, такой прибор станет отличной альтернативой более сложным устройствам.

Плюсы и минусы самодельного стабилизатора

Среди положительных моментов такого аппарата стоит отметить:

• Довольно высокие показатели стабилизации, достаточные для бытовых нужд;
• Низкая цена в сравнении с фабричными устройствами;
• Доступность самостоятельного ремонта.

Однако помимо достоинств, такой стабилизатор будет обладать и рядом недостатков:

• Сборка своими руками уступает по качеству фабричной (пайка, намотка трансформаторов и т.д.);
• Сложная и кропотливая настройка готового прибора;
• Отсутствие возможности получить точные данные стабилизации ввиду отсутствия специального оборудования.

В заключении хотелось бы сказать, что при отсутствии хотя бы начальных навыков в схемотехнике и опыта пайки радиодеталей, браться за сборку такого устройства не стоит, так как это ответственный и важный узел в электросети дома, от которого зависит сохранность всех электроприборов.

Основные данные по конструкции стабилизатора напряжения есть в этом видео:

Читайте также:

• Схема стабилизатора напряжения на 12 Вольт
• Умный дом своими руками — подбираем варианты оборудования для квартиры или дома
• Как выбрать УЗО для квартиры по мощности и типу — советы и видео