Перепады напряжения негативно сказываются на любой бытовой технике. Особенно это касается высокоточной электроники, регулирующей работу отопительных приборов.

Для того, чтобы выровнять ток в домашних условиях используют стабилизатор напряжения. В самом простом варианте он работает по принципу реостата, повышая и понижая сопротивление в зависимости от силы тока. Но есть и более современные приборы, которые в полной мере защищают технику от скачков напряжения. О том, как их сделать и поговорим.

Стабилизатор напряжения и принцип его действия

Для более детального понимания работы прибора рассмотрим составляющие электрического тока:

• сила тока,
• напряжение,
• частота.

Сила тока – это количество заряда, который прошел через проводник за определенный промежуток времени. Напряжение, если объяснять очень просто, эквивалентно понятию работы, которое совершает электрическое поле. Частота – это скорость, с которой поток электронов меняет свое направление. Данная величина характерна исключительно для переменного тока, который циркулирует в электросети. Большинство бытовых приборов рассчитано на напряжение в 220 Вольт, при этом сила тока должна быть 5 Ампер, а частота 50 Герц.

В большинстве случаев бытовая техника имеет допустимую вилку по каждому из параметров, но любая защита рассчитана на то, что условия работы приборов длительное время будут неизменными. В нашей же сети колебания тока происходят практически постоянно. Амплитуда составляет до 2 А по силе тока и до 40-50 В, по напряжению. Частота тока, также отлична от 50 Гц и составляет от 40 Гц до 60 Гц.

Данная проблема связана со многими факторами, но главный среди них, — удаленность конечного потребителя от источника электричества. В результате достаточно длительной транспортировки и многократной трансформации, ток теряет стабильность. Данный дефект электросетей присутствует не только у нас, но и в любых других странах, которые пользуются электричеством. Поэтому был придуман специальный прибор, позволяющий стабилизировать выходной ток.

Виды стабилизаторов напряжения

Так как ток – это направленное движение частиц, для его регулировки используются:

• механический метод,
• импульсный метод.

Механический основан на законе Ома. Такой стабилизатор называется линейным. Он состоит из двух колен, соединенных между собой реостатом. Напряжение подается на одно колено, проходит по реостату и попадает на второе колено, с которого уже и раздается далее. Преимущества данного метода заключается в том, что он позволяет достаточно точно установить параметры выходного тока. В зависимости от предназначения, линейный стабилизатор модернизируют дополнительными запчастями. Стоит отметить, что прибор эффективно справляется со своей задачей только в том случае, если разница между входным и выходным током невелика. В противном случае стабилизатор будет иметь низкий КПД. Но даже этого достаточно, чтобы защитить бытовую технику и обезопасить себя от короткого замыкания в случае перенагрузки сети.

Импульсный стабилизатор напряжения основан на принципе амплитудной модуляции тока. Схема стабилизатора напряжения устроена таким образом, что в цепи есть выключатель, который автоматически разрывает цепь через равные промежутки времени. Это позволяет подавать ток частями и равномерно накапливать его в конденсаторе. После того, как он зарядится, уже выровненный ток подается на приборы. Недостаток этого метода в том, что он не позволяет задать определенную величину. Тем не менее, достаточно часто встречаются импульсные повышающе-понижающие стабилизаторы, которые оптимально подходят для бытового использования. Они выравнивают ток в пределах чуть ниже или чуть выше нормы. В обоих случаях все параметры тока не выходят за допустимую вилку.

Важно отметить и разделение приборов на:

• стабилизатор напряжения однофазный,
• стабилизатор напряжения трехфазный.

После перераспределения в трансформаторе, выходит трехфазная линия, она как правило идет до распределительного щитка на отдельно взятый дом. Далее от щитка в квартиру идут уже стандартные фаза и ноль. Таким образом большинство бытовых приборов рассчитано именно на однофазную сеть. Поэтому в типовых квартирах целесообразно использовать однофазный стабилизатор. К тому же, стоит он в 10 раз дешевле трехфазного, даже если собрать его своими руками.

Стабилизаторы напряжения для дачи могут быть и трехфазными. Особенно актуально это для мощных насосов, культиваторов и тяжелой строительной техники. В таком случае необходимо сделать стабилизатор, рассчитанный на трансформацию тока под конкретный прибор. На практике сделать это достаточно сложно. Поэтому проще взять его в аренду. Использование указанных выше приборов носит временный характер, поэтому смысла тратить время и деньги на трехфазный стабилизатор напряжения нет.

Основные элементы стабилизатора напряжения

Для того, чтобы собрать простой выравниватель тока не понадобится ни особых навыков, ни специфических деталей. Стабилизаторы напряжения для дома состоят из:

• трансформатора,
• конденсаторов,
• резисторов,
• диодов,
• провода для соединения микросхемы.

Идеально, если есть старый сварочный аппарат. Переделать его в стабилизатор напряжения очень легко, к том же не понадобится покупать дополнительные запчасти и конструировать корпус для микросхем. Этому вопросу посвящено видео в конце статьи. Но, ненужная сварка – это большая редкость, поэтому рассмотрим процедуру создания стабилизатора напряжения с нуля. Так как импульсный стабилизатор не позволяет провести точную настройку параметров, рассматривать будем линейный стабилизатор напряжения.

Изготовление самодельного стабилизатора напряжения

Его основа – это трансформатор. На практике трансформаторы намного меньше, чем массивные будки для выравнивания высокого напряжения, приходящего с электростанции. Они представляют собой две катушки, образующие индуктивную электромагнитную связь. Проще говоря, ток подается на одну катушку, заряжает ее, затем возникает электромагнитное поле, которое заряжает вторую катушку, с которой ток идет далее. Эта взаимосвязь выражена формулой:

U 2	=	N 2	=	I 1
U 1		N 1		I 2

• U 1 – напряжение на первичной обмотке,
• U 2 – напряжение на вторичной обмотке,
• N 1 – число витков на первичной обмотке,
• N 2 – число витков на вторичной обмотке,
• I 1 – сила тока на первичной обмотке,
• I 2 – сила тока на вторичной обмотке.

Формула не идеальна, так как позволяет либо понижать напряжение, либо его повышать. В 90% случаев к потребителю доходит ток с низким напряжением. Поэтому имеет смысл сразу же сделать повышающий трансформатор. Индуктивные катушки к нему продаются в магазинах электротехники либо на любом блошином рынке. Важно отметить, что число витков должно быть не менее 2000 тысяч, так как иначе трансформатор будет очень сильно греться и вскоре сгорит. Для того, чтобы выбрать мощность трансформатора, необходимо замерять напряжение в сети. Для расчетов возьмем значение 196 В. Формула приобретает такой вид:

Как видно из формулы, сила напряжения на выходе будет 220х4/196=4,4 А. Большинство электроприборов допускает вилку в 1 А. Поэтому полученная величина достаточна для нормальной работы техники.

Стабилизатор напряжения, энергия в котором увеличивается на заданную величину готов. Но, если в сети произойдет скачек мощности, то формула примет следующие значения:

Это приведет к поломке большинства электроприборов.

Для устранения данного дефекта воспользуемся законом Ома:

• U– напряжение,
• I– сила тока,
• R– сопротивление.

264=4,47хR, R=264/4,47=60. Данная формула говорит о том, что в идеале сопротивление всех элементов в системе будет составлять 60 Ом. Если понизить сопротивление, то напряжение уменьшиться:

220=4,47хR, R=220/4,47=50.

Для изменения сопротивления сети используется прибор, под названием реостат. Естественно, регулировать его вручную достаточно неудобно. Поэтому понадобится микросхема-стабилизатор напряжения, на которой будет отмечен путь следования электрического тока после выхода из трансформатора.

Наиболее простой способ – это вывести ток с трансформатора на конденсатор. Желательно использовать 12-16 конденсаторов одинаковой емкости. Это позволит накопить ток и сделать его более однородным. Далее все конденсаторы подсоединяются к реостату. Сила тока в сети после трансформатора будет в пределах 4,5-5 А, а желаемое напряжение должно составлять 220 В. Следовательно, имеем формулу R=220/4,75=46. При усредненных показателях сопротивление должно составлять 46 Ом.

Для достижения более плавного выравнивания, желательно установить несколько параллельных реостатов. Таким образом соединяясь в один поток после конденсаторов, цепь необходимо распределить на 4,6,8 отдельных веток, подключенных к реостатам. При этом следует использовать формулу R/число реостатов. Если делать цепь из 6 реостатов, то согласно представленным данным, каждый из них должен иметь сопротивление в 8 Ом.

После прохождения реостатов, цепь снова собирается в один поток и выводится на диод. Диод подключается к обычной розетке.

Все указанные манипуляции относятся к проводу на котором находится фаза, ноль просто пропускаем напрямую к розетке.

Указанный с реостатами способ является достаточно архаичным. Намного более эффективно использовать вместо них обычное устройство защитного отключения. Ток от трансформатора подается на УЗО, ноль также подключается к УЗО. Далее от него идет выход напрямую к розетке.

В том случае, если напряжение или сила тока возрастут в следствии скачка напряжения, УЗО разомкнет цепь, и бытовая техника не пострадает. В остальное время трансформатор будет качественно выравнивать ток.

При повышенном напряжении понадобится понижающий трансформатор. Собирается он по аналогии, за тем исключением, что обмотка на второй катушке должна быть сделана из более толстой проволоки, иначе трансформатор сгорит.

Наиболее эффективно собрать оба трансформатора. Тем более, что есть конструкции понижающе-повышающего типа. В первом случае понадобится ручное переключение провода, во втором — процесс поддается автоматизации. Как видно, сделать стабилизатор напряжения не сложно, но работа с электричеством предполагает предельный уровень осторожности.

Советы по работе с самодельным стабилизатором напряжения

Важно : описанная схема идеально подходит для постоянных условий, но в электросети достаточно часто случаются перебои и скачки, как вверх, так и вниз.

Поэтому при сборке стабилизатора напряжения рекомендуем отталкиваться от параметров конкретной техники, т.е.:

• продумать разводку по квартире,
• если ремонта не предполагается, установить удлинители под определенные группы электроприборов со схожими параметрами,
• подключить каждую группу к отдельному стабилизатору.

Любая бытовая техника либо на тыльной стороне, либо в паспорте содержит ведомости о требованиях к электропитанию. Отталкиваясь от конкретных цифр значительно проще создать эффективный стабилизатор, так как нет необходимости подстраиваться под сеть. Еще один полезный гаджет – это электронный вольтметр. Желательно подключить его в схему стабилизатора для визуального контроля за его работой.

Для корпуса подойдет любой материал кроме дерева. Достаточно часто самодельные стабилизаторы помещают в пластиковые контейнеры для еды.

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

Стабилизатор напряжения для дома | Заметки электрика

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

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

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

Что же такое «качество» электрической энергии?

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

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

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

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

Основные показатели электрической энергии

1. Отклонение напряжения

Существуют следующие нормы отклонений:

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

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

2. Провал напряжения

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

3. Перенапряжение

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

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

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

Так что же такое стабилизатор напряжения для дома?

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

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

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

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

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

Что в итоге мы имеем?

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

Как выходит из данной ситуации энергоснабжающая организация?

Очень просто.

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

Что же получается? Палка о «двух концах»?

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

Типы стабилизаторов напряжения для дома

Рассмотрим классификацию стабилизаторов напряжения для дома.

1. Феррорезонансные или магниторезонансные стабилизаторы напряжения

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

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

А это еще один феррорезонансный стабилизатор напряжения.

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

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

2. Дискретные (ступенчатые) стабилизаторы напряжения

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

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

Ключи бывают либо релейными, либо полупроводниковыми (симисторы).

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

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

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

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

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

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

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

Достоинства электромеханического стабилизатора напряжения:

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

Недостатки электромеханического стабилизатора напряжения:

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

Выводы

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

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

zametkielectrika.ru

стабилизатор напряжения 220в своими руками - Меандр - занимательная электроника

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

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

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

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

meandr.org

Подключение стабилизатора напряжения пошаговая инструкция

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

Кроме того, важно определиться с местом расположения стабилизатора

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

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

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

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

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

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

Схема подключения всей квартиры через стабилизатор напряжения

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

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

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

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

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

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

Три фазы

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

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

Подключение стабилизаторов к трем фазам

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

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

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

Схема подключения показана на рисунке.

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

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

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

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

Годин А.В. Стабилизатор переменного напряжения

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

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

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

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

Основные технические характеристики

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Вариант с одним трансформатором питания

Конструкция и детали

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Вариант с двумя трансформаторами питания

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

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

Силовой трансформатор

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

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

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

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

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

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

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

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

Настройка

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

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

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

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

Вычисляют шаг изменения напряжения:

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

Вычисляют сопротивления резисторов R15 и R23:

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

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

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

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

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

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

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

Литература

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

Расчет автотрансформаторa

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

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

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

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

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

Вот и вся проблема!

Модернизация

Понравилось это.

Электрическая сеть во многих наших домах не может похвастаться высоким качеством, в особенности это актуально для сельской местности, которая удалена от города. Поэтому нередко происходят перепады напряжения. Местные производители электрических приборов учитывают данное обстоятельство и предусматривают запас прочности. Но многие люди пользуются в основном заграничной техникой, для которой такие скачки губительны. В связи с чем необходимо пользоваться специальными устройствами. И не обязательно их покупать в магазинах, можно изготовить стабилизатор напряжения 220В своими руками по схеме. Задача эта не совсем сложная, если делать все по инструкции.

Только перед сборкой необходимо ознакомиться с существующими видами подобных устройств и узнать, каков их принцип действия.

Вынужденная мера

В идеале электросеть может работать эффективно при незначительных перепадах напряжения - не более 10%, как большую, так и в меньшую сторону от номинала 220В. Однако, как показывают реальные условия эксплуатации, изменения эти временами довольно значительны. А это уже грозит выходом из строя подключенных приборов.

И чтобы избежать таких неприятностей, создано такое устройство, как стабилизатор напряжения. И если ток выйдет за границы допустимого значения, устройство в автоматическом режиме обесточит подключенные электроприборы.

Чем еще может быть вызвана необходимость в таком устройстве и почему некоторые люди задумываются над изготовлением самодельного стабилизатора напряжения 220В по схеме? Наличие такого помощника оправдано в силу следующих возможностей:

• Бытовая техника гарантировано будет работать долгое время.
• Мониторинг напряжения электросети.
• Заданный уровень напряжения поддерживается автоматически.
• Перепады тока не сказываются на электроприборах.

Если в месте проживания такие электрические «аномалии» случаются часто, стоит задуматься над приобретением хорошего стабилизатора. В крайнем случае собрать его самостоятельно.

Разновидности стабилизаторов

Главная составляющая любого такого оберегающего электрического устройства - это его автотрансформатор регулируемого типа. В настоящее время многими производителями выпускается несколько видов приборов, у которых реализована своя технология стабилизации напряжения. К таковым относятся две основные схемы стабилизатора напряжения 220В для дома:

• Электромеханические.
• Электронные.

Существуют еще и феррорезонансные аналоги, которые в быту практически не используются, но о них будет сказано чуть позднее. Теперь же стоит перейти к описанию существующих моделей.

Электромеханические (сервоприводные) устройства

Регулировка напряжения электросети производится посредством ползунка, который передвигается по обмотке. Одновременно с этим задействуется разное количество витков. Все мы учились в школе, а некоторые может быть имели дело с реостатом на уроках физики.

По такому аналогичному принципу работает напряжения. Только перемещение ползунка осуществляется не вручную, а при помощи электродвигателя, называемого сервоприводом. Знать устройство этих приборов просто необходимо, если есть желание изготовить стабилизатор напряжения 220В своими руками по схеме.

Электромеханические устройства отличаются высокой надежностью, и обеспечивают плавную регулировку напряжения. Характерные преимущества:

• Стабилизаторы работают под любой нагрузкой.
• Ресурс существенно больше, чем у прочих аналогов.
• Доступная стоимость (вполовину ниже, чем у электронных приборов)

К сожалению, при всех достоинствах присутствуют и недостатки:

• В силу механического устройства задержка срабатывания очень заметна.
• В таких приборах применяются угольные контакты, которые подвержены естественному износу с течением времени.
• Присутствие шума при работе, хоть и его практически не слышно.
• Малый рабочий диапазон 140-260 В.

Стоит заметить, что в отличие от инверторного стабилизатора напряжения 220В (своими руками по схеме его можно изготовить вопреки кажущимся сложностям), здесь еще имеется трансформатор. А что касается принципа работы, то анализ напряжения производится электронным блоком управления. Если он заметит значительные отклонения от номинального значения, он посылает команду на перемещение ползунка.

Ток регулируется путем подключения большего количества витков трансформатора. На тот случай, если прибор не успевает своевременно среагировать на чрезмерное превышение напряжения, в устройстве стабилизатора предусмотрено реле.

Электронные стабилизаторы

Принцип действия электронных приборов устроен немного иначе. Здесь в основе лежат несколько схем:

• тиристорная или семисторная;
• релейная;
• инверторная.

Работают такие устройства бесшумно, за исключением релейных стабилизаторов. У них переключение режимов осуществляется при помощи силовых реле, которыми управляет электронный блок управления. Поскольку они механически разъединяют контакты, то во время эксплуатации таких приборов время от времени слышен шум. Для кого-то это может быть серьезным минусом.

Поэтому лучшим выбором будет приобретение или изготовление инверторного стабилизатора напряжения 220В своими руками, схему которого найти несложно.

Другие электронные аналоги имеют специальные ключи тиристоры и семисторы и поэтому работают они в бесшумном режиме. Также это позволяет стабилизаторам срабатывать практически мгновенно. Среди прочих достоинств можно выделить:

• отсутствие нагрева;
• рабочий диапазон составляет 85-305 В (у релейных приборах он равен 100-280 В);
• компактные габариты;
• низкая стоимость (опять-таки применимо к релейным стабилизаторам).

Общий недостаток электронных устройств заключается в ступенчатой схеме регулировки напряжение электросети. К тому же тиристорные приборы имеют самую высокую стоимость, но в то же время и отличаются весьма долгим сроком службы.

Инверторная технология

Отличительной особенностью таких устройств является отсутствие трансформатора в конструкции прибора. Однако регулировка напряжения осуществляется электронным способом, а поэтому он относится к предыдущему типу, но является как бы отдельным классом.

Если есть желание изготовить самодельный стабилизатор напряжения 220В, схему которого нетрудно достать, то лучше выбрать именно инверторную технологию. Ведь тут интересен сам принцип работы. Инверторные стабилизаторы оснащаются двойными фильтрами, что позволяет минимизировать отклонения напряжения от номинального значения в пределах 0,5%. Поступающий в устройство ток, преобразуется в постоянное напряжение, проходит через весь прибор, а перед выходом снова принимает прежнюю форму.

Феррорезонансные аналоги

Принцип действия феррорезонансных стабилизаторов основывается на эффекте магниторезонанса, возникающий в той системе с дросселями и конденсаторами. В работе они немного похожи на электромеханические устройства, только вместо ползунка здесь ферромагнитный сердечник, перемещающийся относительно катушек.

Подобная система отличается высокой надежностью, однако имеет большие размеры и издает много шума при работе. Также присутствует серьезный недостаток - функционируют такие приборы лишь под нагрузкой.

Если ранее такая схема сетевого стабилизатора напряжения 220В пользовалась популярностью, то теперь от нее лучше отказаться. К тому же здесь не исключены синусоидальные искажения. По этой причине для современных бытовых электрических приборов такой вариант не подходит. Но если в хозяйстве имеются мощные электродвигатели, ручные инструменты, сварочные аппараты, то такие стабилизаторы еще применимы.

Феррорезонансные стабилизаторы были широко распространены в быту 20 или 30 лет назад. В то время через них питались старые телевизоры, поскольку имели особую конструкцию, которая не позволяло безопасно использовать электросеть напрямую. Существуют современные модели этих стабилизаторов, которые лишены многих недостатков, но стоят они очень дорого.

Самодельный аппарат

А какую можно реализовать схему стабилизатора напряжения 220В своими руками? Самый простой вариант стабилизатора состоит из минимального количества комплектующих:

• трансформатор;
• конденсатор;
• диоды;
• резистор;
• провода (для соединения микросхем).

Используя простейшие навыки, собрать устройство не так сложно, как может показаться. Но при наличии старого сварочного аппарата все упрощается, поскольку он практически уже собран. Однако проблема в том, что не у каждого человека найдется такой сварочный аппарата, а поэтому лучше подыскать другой способ для самодельного устройства.

По этой причине рассмотрим, как можно изготовить некоторый аналог симисторного стабилизатора. Данный прибор будет рассчитан на входной рабочий диапазон 130-270 В, а на выход будет подаваться от 205 до 230 В. Большая разница входного тока это скорее плюс, а вот для выходного - это уже минус. Но для многих бытовых приборов эта разница допустима.

Что касается мощности, то схема 220В, своими руками изготавливаемого, допускает подключение электроприборов до 6 кВт. Переключение нагрузки производится в течение 10 миллисекунд.

Преимущества самодельного устройства

У стабилизатора, изготовленного самостоятельно, есть своим плюсы и минусы, о которых непременно следует знать. Главные преимущества:

• низкая стоимость;
• ремонтопригодность;
• самостоятельное проведение диагностики.

Самое очевидное достоинство заключается в невысокой себестоимости. Все детали нужно будет приобрести по отдельности, а это все равно несравнимо с готовыми стабилизаторами.

В случае выхода из строя какого-нибудь элемента приобретенного стабилизатора напряжения, вряд ли его можно заменить самому. В этом случае остается только вызывать мастера на дом или везти его в сервисный центр. Даже если имеются определенные знания в области электротехники, найти подходящую деталь не так просто. Совсем другое дело, если прибор был изготовлен собственноручно. Все детали уже знакомы и для покупки новой, достаточно наведаться в магазин.

Если кто-либо ранее уже собирал схему стабилизатора напряжения 220В 10кВт своими руками, значит, человек уже разбирается во многих тонкостях. Это значит, что выявить неисправность не составит особого труда.

Недостатки, которые следует учитывать

Теперь коснемся некоторых минусов. Кто и как бы себя ни нахваливал, он не сможет тягаться с настоящими профессионалами по электрической части. По этой простой причине надежность самодельного стабилизатора будет уступать фирменным аналогам. Обусловлено это тем, что на производстве используются высокоточные контрольно-измерительные приборы, которых нет у рядовых потребителей.

Другой момент - более широкий рабочий диапазон напряжения. Если у магазинного варианта он составляет от 215 до 220В, то у аппарата, созданного в домашних условиях, этот параметр будет превышен в 2 или даже 5 раз. А это уже критично для большого количества современной бытовой техники.

Комплектующие

Чтобы собрать по схеме электронный стабилизатор напряжения 220В своими руками, не обойтись без таких компонентов:

• блока питания;
• выпрямителя;
• компаратора;
• контроллера;
• усилителей;
• светодиодов;
• узла задержки;
• автотрансформатора;
• оптронных ключей;
• выключателя-предохранителя.

Также нужен будет паяльник и пинцет.

Особенности домашнего производства

Все элементы будут размещаться на печатной плате размером 115х90 мм. Для чего можно взять фольгированный стеклотекстолит. Схему расположения всех рабочих компонентов можно распечатать на лазерном принтере, а после перенести все, используя утюг. Сам пример ниже.

Теперь можно переходить к изготовлению трансформаторов. И здесь не все так просто. Всего нужно изготовить два элемента. Для первого нужно взять:

• магнитопровод с площадью сечения 187 мм 2 ;
• провода ПЭВ-2 в количестве трех штук.

Причем один из проводов должен быть толщиной 0,064 мм, а другой - 0,185 мм. Для начала создается первичная обмотка с количеством витков - 8669. У последующих обмоток витков поменьше - 522.

Электрическая схема стабилизатора напряжения 220В предусматривает наличие двух трансформаторов. Поэтому после сборки первого элемента стоит переходить к изготовлению второго. А для этого уже нужен тороидальный магнитопровод. Обмотка здесь также делается из провода ПЭВ-2, разве что число витков будет равным 455. Кроме того, от второго трансформатора должны исходит семь отводов. Для первых трех нужен провод диаметром 3 мм, а остальные 4 будут из шин сечением 18 мм². Благодаря этому трансформатора не будет нагреваться во время использования стабилизатора.

Задачу можно существенно упростить, если взять два уже готовых элемента ТПК-2-2 12В и соединить их последовательно. Все прочие необходимые детали нужно приобрести в магазине.

Сборочный процесс

Сборка стабилизатора начинается с установки микросхемы на теплоотвод. Это может быть алюминиевая пластина площадью не менее 15 см 2 , на которой также следует расположить симисторы. Для эффективной работы стабилизатора не обойтись без микроконтроллера, для чего можно использовать микросхему КР1554ЛП5.

Конечно, это не схема 220В, но для бытовых нужд такого прибора вполне достаточно. На следующем этапе нужно расположить светодиоды, причем брать нужно мигающие. Однако можно использовать и прочие, к примеру, АЛ307КМ либо L1543SRC-Е, у которых яркое красное свечение. Если по какой-нибудь причине не удастся расположить их как того требует схема, можно разместить их в любом удобном месте.

Если кто-либо увлекался подобными сборками ранее, то собрать собственный стабилизатор не составит большого труда. Это не только обогащение опыта, но и существенная экономия, поскольку несколько тысяч рублей останутся нетронутыми.

Необходимо правильно реализовать схему подключения И тут есть два способа:

1. После счетчика - подходит, когда нужно защитить всю электросеть квартиры или дома. Непосредственно на выход от электросчетчика ставится автомат, а регулятор напряжения подключается уже к его выводу. К самому стабилизатору при необходимости тоже можно подключить автоматический выключатель.
2. Подключение в розетку - в этом случае под защитой окажутся только те приборы, которые подключены к регулятору.

В процессе работы прибор будет греться, а тесное пространство не обеспечит должное охлаждение. В результате стабилизатор быстро выйдет из строя. Оптимальный вариант в этом случае - открытая площадка.

Если это невозможно в силу разных причин, специально для прибора можно соорудить нишу. При этом необходимо выдержать не менее 10 см от поверхности ниши до стенок стабилизатора. После сборки устройства стоит его проверить и обратить внимание на наличие каких-либо посторонних шумов.

После того как по 220В своими руками успешно создан, не стоит думать, что на этом все заканчивается. Необходимо каждый год проводить профилактические работы, которые связаны с осмотром стабилизатора и перетяжкой контактов при необходимости. Только так можно быть уверенным в том, что самодельный «продукт» будет работать также эффективно, как и производственные аналоги.

В качестве заключения

Вне всякого сомнения, самостоятельное изготовление стабилизатора требует определенных знаний и навыков. Также нужно понимать, как именно работают такие устройства, и знать некоторые нюансы. Помимо этого, потребуется приобрести все необходимые комплектующие и выполнить правильный монтаж.

Возможно, вся работу для кого-то покажется сложной. Поэтому если нет уверенности в своих силах, то лучше пойти в магазин не за деталями, а за самим прибором. К тому же на все модели предусмотрен определенный гарантийный период.

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

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

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

Виды стабилизаторов напряжения

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

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

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

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

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

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

Схема электронного стабилизатора напряжения

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

Основные технические характеристики:

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

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

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

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

Основные элементы и принцип работы схемы

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

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

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

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

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

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

Характеристики элементов схемы

Наименование детали	Марка	Номинальное значение	Количество
DА1	Ис источника опорного напряжения	TL431	*
VТ1	MOSFET-транзистор	IRF840	*
VD1	Диодный мостик	RS805	*
VD2	Выпрямляющий диод	RL102	****
VD3	Паралельный стабилитрон	КС156Б	*
C1	Конденсатор (емкость)	0.1 mkf \400 В	*
C2	Конденсатор(электролит)	10 mkf \450 В	*
C3	Электролитический конденсатор	47 mkf 25 В	*
C3	Конденсатор	1000 pF	*
C4	Конденсатор	0.22 mF	*
R1	Сопротивление	5600 Ω	*
R2	Сопротивление	2200 Ω	*
R3	Сопротивление	1500 Ω	*
R4	Сопротивление	8200 Ω	*
R5	Переменный резистор	2200 Ω	*
R6	Сопротивление	1000 Ω	*
R7	Сопротивление	1200 Ω	*
Т1	Трансформатор	ТС320	*
НL1	Светодиод	АЛ307Б	*
FU1, FU2	Предохранитель	10 A	**
SА1	Переключатель		*
ХТ1-ХТ4	Вилка с клеммой заземления		**

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

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

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

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

Видео