Релейный стабилизатор напряжения 220V без разрыва цепи. Инверторный стабилизатор напряжения 220в для дома своими руками схема

Схема стабилизатора напряжения: 12в - 220в своими руками

Содержание:

1. Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками
2. Схемы стабилизаторов напряжения на транзисторах
3. Схема линейного стабилизатора напряжения 12в
4. Регулируемый стабилизатор напряжения схема
5. Схема симисторного стабилизатора напряжения 220в
6. Стабилизатор напряжения с защитой по току схема
7. Схема релейного стабилизатора напряжения 220
8. Видео: Стабилизатор напряжения и тока на LM2576

В электрических цепях постоянно возникает необходимость в стабилизации тех или иных параметров. С этой целью применяются специальные схемы управления и слежения за ними. Точность стабилизирующих действий зависит от так называемого эталона, с которым и сравнивается конкретный параметр, например, напряжение. То есть, когда значение параметра будет ниже эталона, схема стабилизатора напряжения включит управление и отдаст команду на его увеличение. В случае необходимости выполняется обратное действие – на уменьшение.

Данный принцип работы лежит в основе автоматического управления всеми известными устройствами и системами. Точно так же действуют и стабилизаторы напряжения, несмотря на разнообразие схем и элементов, используемых для их создания.

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

При идеальной работе электрических сетей, значение напряжения должно изменяться не более чем на 10% от номинала в сторону увеличения или уменьшения. Однако на практике перепады напряжения достигают гораздо больших значений, что крайне отрицательно сказывается на электрооборудовании, вплоть до его выхода из строя.

Защититься от подобных неприятностей поможет специальное стабилизирующее оборудование. Однако из-за высокой стоимости, его применение в бытовых условиях во многих случаях экономически невыгодно. Наилучшим выходом из положения становится самодельный стабилизатор напряжения 220в, схема которого достаточно простая и недорогая.

За основу можно взять промышленную конструкцию, чтобы выяснить, из каких деталей она состоит. В состав каждого стабилизатора входят трансформатор, резисторы, конденсаторы, соединительные и подключающие кабели. Самым простым считается стабилизатор переменного напряжения, схема которого действует по принципу реостата, повышая или понижая сопротивление в соответствии с силой тока. В современных моделях дополнительно присутствует множество других функций, обеспечивающих защиту бытовой техники от скачков напряжения.

Среди самодельных конструкций наиболее эффективными считаются симисторные устройства, поэтому в качестве примера будет рассматриваться именно эта модель. Выравнивание тока этим прибором будет возможно при входном напряжении в диапазоне 130-270 вольт. Перед началом сборки необходимо приобрести определенный набор элементов и комплектующих. Он состоит из блока питания, выпрямителя, контроллера, компаратора, усилителей, светодиодов, автотрансформатора, узла задержки включения нагрузки, оптронных ключей, выключателя-предохранителя. Основными рабочими инструментами служат пинцет и паяльник.

Для сборки стабилизатора на 220 вольт в первую очередь потребуется печатная плата размером 11,5х9,0 см, которую нужно заранее подготовить. В качестве материала рекомендуется использовать фольгированный стеклотекстолит. Схема размещения деталей распечатывается на принтере и переносится на плату с помощью утюга.

Трансформаторы для схемы можно взять уже готовые или собрать самостоятельно. Готовые трансформаторы должны иметь марку ТПК-2-2 12В и соединяться последовательно между собой. Для создания первого трансформатора своими руками потребуется магнитопровод сечением 1,87 см2 и 3 кабеля ПЭВ-2. Первый кабель применяется в одной обмотке. Его диаметр составит 0,064 мм, а количество витков – 8669. Оставшиеся провода используются в других обмотках. Их диаметр будет уже 0,185 мм, а число витков составит 522.

Второй трансформатор изготавливается на основе тороидального магнитопровода. Его обмотка выполняется из такого же провода, как и в первом случае, но количество витков будет другим и составит 455. Во втором устройстве делаются отводы в количестве семи. Первые три изготавливаются из провода диаметром 3 мм, а остальные из шин, сечением 18 мм2. За счет этого предотвращается нагрев трансформатора во время работы.

Все остальные комплектующие рекомендуется приобретать в готовом виде, в специализированных магазинах. Основой сборки является принципиальная схема стабилизатора напряжения, заводского изготовления. Вначале устанавливается микросхема, выполняющая функцию контроллера для теплоотвода. Для ее изготовления используется алюминиевая пластина площадью свыше 15 см2. На эту же плату производится монтаж симисторов. Теплоотвод, предназначенный для монтажа, должен быть с охлаждающей поверхностью. После этого сюда же устанавливаются светодиоды в соответствии со схемой или со стороны печатных проводников. Собранная таким образом конструкция, не может сравниваться с заводскими моделями ни по надежности, ни по качеству работы. Такие стабилизаторы используются с бытовыми приборами, не требующими точных параметров тока и напряжения.

Схемы стабилизаторов напряжения на транзисторах

Качественные трансформаторы, применяемые в электрической цепи, эффективно справляются даже с большими помехами. Они надежно защищают бытовую технику и оборудование, установленные в доме. Настроенная система фильтрации позволяет бороться с любыми скачками напряжения. За счет контроля над напряжением происходят изменения величины тока. Предельная частота на входе увеличивается, а на выходе – уменьшается. Таким образом, ток в цепи преобразуется в течение двух этапов.

В начале на входе задействуют транзистор с фильтром. Далее происходит включение в работу диодного моста. Для завершения преобразования тока в схеме применяется усилитель, чаще всего устанавливаемый между резисторами. За счет этого в устройстве поддерживается необходимый уровень температуры.

Схема выпрямления действует следующим образом. Выпрямление переменного напряжения с вторичной обмотки трансформатора происходит с помощью диодного моста (VD1-VD4). Сглаживание напряжения выполняет конденсатор С1, после чего оно попадает в систему компенсационного стабилизатора. Действие резистора R1 задает стабилизирующий ток на стабилитроне VD5. Резистор R2 является нагрузочным. При участии конденсаторов С2 и С3 происходит фильтрация питающего напряжения.

Значение выходного напряжения стабилизатора будет зависеть от элементов VD5 и R1 для выбора которых существует специальная таблица. Транзистор VT1 устанавливается на радиаторе, у которого площадь охлаждающей поверхности должна быть не менее 50 см2. Отечественный транзистор КТ829А может быть заменен зарубежным аналогом BDX53 от компании Моторола. Остальные элементы имеют маркировку: конденсаторы – К50-35, резисторы – МЛТ-0,5.

Схема линейного стабилизатора напряжения 12в

В линейных стабилизаторах используются микросхемы КРЕН, а также LM7805, LM1117 и LM350. Следует отметить, что символика КРЕН не является аббревиатурой. Это сокращение полного названия микросхемы стабилизатора, обозначаемой как КР142ЕН5А. Таким же образом обозначаются и другие микросхемы этого типа. После сокращения такое название выглядит по-другому – КРЕН142.

Линейные стабилизаторы или стабилизаторы напряжения постоянного тока схемы получили наибольшее распространение. Их единственным недостатком считается невозможность работы при напряжении, которое будет ниже заявленного выходного напряжения.

Например, если на выходе LM7805 нужно получить напряжение в 5 вольт, то входное напряжение должно быть, как минимум 6,5 вольт. При подаче на вход менее 6,5В, наступит так называемая просадка напряжения, и на выходе уже не будет заявленных 5-ти вольт. Кроме того, линейные стабилизаторы очень сильно нагреваются под нагрузкой. Это свойство лежит в основе принципа их работы. То есть, напряжение, выше стабилизируемого, преобразуется в тепло. Например, при подаче на вход микросхемы LM7805 напряжения 12В, то в этом случае 7 из них уйдут для нагрева корпуса, и лишь необходимые 5В поступят потребителю. В процессе трансформации происходит настолько сильный нагрев, что данная микросхема просто сгорит при отсутствии охлаждающего радиатора.

Регулируемый стабилизатор напряжения схема

Нередко возникают ситуации, когда напряжение, выдаваемое стабилизатором, необходимо отрегулировать. На рисунке представлена простая схема регулируемого стабилизатора напряжения и тока, позволяющая не только стабилизировать, но и регулировать напряжение. Ее можно легко собрать даже при наличии лишь первоначальных познаний в электронике. Например, входное напряжение составляет 50В, а на выходе получается любое значение, в пределах 27 вольт.

В качестве основной детали стабилизатора используется полевой транзистор IRLZ24/32/44 и другие аналогичные модели. Данные транзисторы оборудуются тремя выводами – стоком, истоком и затвором. Структура каждого из них состоит из металла-диэлектрика (диоксида кремния) – полупроводника. В корпусе расположена микросхема-стабилизатор TL431, с помощью которой и настраивается выходное электрическое напряжение. Сам транзистор может оставаться на радиаторе и соединяться с платой проводниками.

Данная схема может работать с входным напряжением в диапазоне от 6 до 50В. Выходное напряжение получается в пределах от 3 до 27В и может быть отрегулировано с помощью подстрочного резистора. В зависимости от конструкции радиатора, выходной ток достигает 10А. Емкость сглаживающих конденсаторов С1 и С2 составляет 10-22 мкФ, а С3 – 4,7 мкФ. Схема сможет работать и без них, однако качество стабилизации будет снижено. Электролитические конденсаторы на входе и выходе рассчитываются примерно на 50В. Мощность, рассеиваемая таким стабилизатором, не превышает 50 Вт.

Схема симисторного стабилизатора напряжения 220в

Симисторные стабилизаторы работают по аналогии с релейными устройствами. Существенным отличием является наличие узла, переключающего обмотки трансформатора. Вместо реле используются мощные симисторы, работающие под управлением контроллеров.

Управление обмотками с помощью симисторов – бесконтактное, поэтому при переключениях нет характерных щелчков. Для намотки автотрансформатора используется медный провод. Симисторные стабилизаторы могут работать при пониженном напряжении от 90 вольт и высоком – до 300 вольт. Регулировка напряжения осуществляется с точностью до 2%, отчего лампы совершенно не моргают. Однако во время переключений возникает ЭДС самоиндукции, как и в релейных устройствах.

Симисторные ключи обладают повышенной чувствительностью к перегрузкам, в связи с чем они должны иметь запас по мощности. Данный тип стабилизаторов отличается очень сложным температурным режимом. Поэтому установка симисторов осуществляется на радиаторы с принудительным вентиляторным охлаждением. Точно так же работает схема тиристорного стабилизатора напряжения 220В своими руками.

Существуют устройства с повышенной точностью, работающие по двухступенчатой системе. На первой ступени выполняется грубая регулировка выходного напряжения, а на второй ступени этот процесс осуществляется значительно точнее. Таким образом, управление двумя ступенями выполняется с помощью одного контроллера, что фактически означает наличие двух стабилизаторов в едином корпусе. Обе ступени имеют обмотки, намотанные в общем трансформаторе. При наличии 12 ключей, эти две ступени позволяют регулировать выходное напряжение в 36 уровнях, чем и обеспечивается его высокая точность.

Стабилизатор напряжения с защитой по току схема

Данные устройства обеспечивают питание преимущественно для низковольтных устройств. Такой стабилизатор тока и напряжения схема отличается простотой конструкции, доступной элементной базой, возможностью плавных регулировок не только выходного напряжения, но и тока, при котором срабатывает защита.Основой схемы является параллельный стабилизатор или регулируемый стабилитрон, а также биполярный транзистор с высокой мощностью. С помощью так называемого измерительного резистора контролируется ток, потребляемый нагрузкой.

Иногда на выходе стабилизатора возникает короткое замыкание или ток нагрузки превышает установленное значение. В этом случае на резисторе R2 падает напряжение, а транзистор VT2 открывается. Происходит и одновременное открытие транзистора VT3, шунтирующего источник опорного напряжения. В результате, значение выходного напряжения снижается практически до нулевого уровня, и регулирующий транзистор оказывается защищенным от перегрузок по току. Для того чтобы установить точный порог срабатывания токовой защиты, применяется подстроечный резистор R3, включаемый параллельно с резистором R2. Красный цвет светодиода LED1 указывает на срабатывание защиты, а зеленый LED2 – на выходное напряжение.

После правильно выполненной сборки схемы мощных стабилизаторов напряжения сразу же включаются в работу, достаточно всего лишь выставить необходимое значение выходного напряжения. После загрузки устройства реостатом выставляется ток, при котором срабатывает защита. Если защита должна срабатывать при меньшем токе, для этого необходимо увеличить номинал резистора R2. Например, при R2 равном 0,1 Ом, минимальный ток срабатывания защиты будет составлять около 8А. Если же нужно, наоборот, увеличить ток нагрузки, следует параллельно включить два и более транзисторов, в эмиттерах которых имеются выравнивающие резисторы.

Схема релейного стабилизатора напряжения 220

С помощью релейного стабилизатора обеспечивается надежная защита приборов и других электронных устройств, для которых стандартный уровень напряжения составляет 220В. Данный стабилизатор напряжения 220В, схема которого всем известна. Пользуется широкой популярностью, благодаря простоте своей конструкции.

Для того чтобы правильно эксплуатировать это устройство, необходимо изучить его устройство и принцип действия. Каждый релейный стабилизатор состоит из автоматического трансформатора и электронной схемы, управляющей его работой. Кроме того, имеется реле, помещенное в надежный корпус.  Данный прибор относится к категории вольтодобавочных, то есть с его помощью лишь добавляется ток в случае низкого напряжения.

Добавление необходимого количества вольт осуществляется путем подключения обмотки трансформатора. Обычно для работы используется 4 обмотки. В случае слишком высокого тока в электрической сети, трансформатор автоматически уменьшает напряжение до нужного значения. Конструкция может быть дополнена и другими элементами, например, дисплеем.

Таким образом, релейный стабилизатор напряжения имеет очень простой принцип работы. Ток измеряется электронной схемой, затем, после получения результатов, он сравнивается с выходным током. Полученная разница в напряжении регулируется самостоятельно путем подбора необходимой обмотки. Далее, подключается реле и напряжение выходит на необходимый уровень.

Стабилизатор напряжения и тока на LM2576

electric-220.ru

Виды и схемы стабилизаторов напряжения

Автор: Александр Старченко

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

Содержание:

1. Виды стабилизаторов напряжения

Виды стабилизаторов напряжения

В настоящее время применяются следующие виды стабилизаторов:

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

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

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

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

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

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

Электромеханический стабилизатор

Сервоприводный стабилизатор состоит из следующих узлов:

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

 

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

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

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

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

Релейный стабилизатор

В релейном стабилизаторе имеется почти такой же набор основных узлов:

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

 

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

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

Пример схемы релейного стабилизатора

Еще одна схема стабилизатора релейного типа

Электронный стабилизатор

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

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

 

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

Стабилизатор двойного преобразования

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

Схема инверторного стабилизатора напряжения 220в состоит из следующих узлов:

• Фильтр сетевых помех;
• Корректор мощности – выпрямитель;
• Блок конденсаторов;
• Инвертор;
• Узел микропроцессора.

Напряжение сети, пройдя через фильтр, поступает на корректор – выпрямитель, где осуществляется первое преобразование. В блоке конденсаторов запасается энергия, которая будет необходима при пониженном напряжении.

Обычно инвертор выполняется по схеме с использованием ШИМ контроллера. Дополнительное питание необходимо для питания микропроцессора, который управляет всей работой стабилизатора.

Это устройство отличается уникальными параметрами, поскольку инверторный стабилизатор не изменяет величину напряжения сети, а заново его генерирует. Это позволяет получить напряжение высокого качества со стабильной частотой.

На базе инверторного принципа может быть реализована схема регулируемого стабилизатора напряжения. В этом случае можно на схемном уровне рассчитать величину напряжения на входе, которая может быть практически любой, а стабилизатор будет выдавать 220В.

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

nabludaykin.ru

Домик в деревне. Стабилизатор на 6 кВт

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 [1]. 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…270Выходное напряжение, В: 205…230Максимальная мощность нагрузки, кВт: 6Время 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 [1].

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 [2] 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 [3]. 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—R23I=∆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.584. 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.

Соберите схему

Наша цель — снять зависимость тока холостого хода первичной обмотки от приложенного напряжения. Эта кривая вначале линейна, а затем начинает резко расти, когда сердечник входит в насыщение. Для этого подаем на обмотку трансформатора напряжение начиная от 0В с шагом 10В, записывая при этом показания амперметра. Затем с помощью MS Excel или на милимитровке строим зависимость Ixx от приложенного напряжения U1.1  результате получится определенная зависимость.

Пример такой зависимости приведен ниже. У Вас же получится своя зависимость тока холостого хода от напряжения.

Допустим, что конец линейного участка, в Вашем случае, как и на графике, это точка (140В; 2А). Тогда рассчитываем число витков на вольт с запасом 25%:

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 ВитОтвод №2 – 147 В х 0,48 В = 71 ВитОтвод №3 – 168 В х 0,48 В = 81 ВитОтвод №4 – 192 В х 0,48 В = 92 ВитОтвод №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 ВитОтвод №7 – 287,5 В х 0,48 В = 138 Вит (полное количество витков автотрансформатора)

Вот и вся проблема!

Модернизация

Годин. Стабилизатор напряжения (скачать одним файлом)

Утащить к себе

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

www.koshcheev.ru

Как подключить стабилизатор напряжения однофазный

Электроэнергия, поступающая к нам в квартиры, имеет свои стандарты. Например, для сети питания 220 вольт отклонение не должно превышать 10% от номинала. Такой разбег в величине напряжения не всегда благотворно сказывается на функционировании чувствительных электрических устройств бытового назначения, приборов освещения. Организации, поставляющие электроэнергию, применяют трансформаторы для линий питания, по которым приходит электрический ток к домам.

При работе под нагрузкой линия выдает нижний предел напряжения. При дальнейшем возрастании нагрузки нормативный предел снижается, так как мощность подстанции исчерпывается. Также функционирует и сеть 380 В. Это объясняет режим работы установок в обычных условиях. Реально же снабжение электричеством домов зимой бывает намного хуже.

Эту ситуацию можно исправить, применяя приборы, которые стабилизируют основные параметры электрического тока. Стабилизаторы применяются в разных местах. Стоимость такого устройства небольшая, а его монтаж и подключение довольно простое, и позволяет произвести всю работу самостоятельно.

Определение типа защиты

В настоящее время имеются стационарные приборы, стабилизирующие напряжение, монтаж которых осуществляется на весь дом, а также переносные модели, которые могут обслужить всего несколько электрических устройств. Кроме этого, стационарные стабилизаторы бывают трехфазными, однофазными. Это зависит от условий использования. Подключения на 1-фазную и 3-фазную сеть имеют свои отличия.

В квартире или собственном доме лучше подключить 1-фазный стабилизатор возле распредщитка. Это дает возможность защиты всей сети от воздействия перегрузок. Поэтому, рассмотрим инструкцию по монтажу для 1-фазного устройства.

Выбор места монтажа

При самостоятельной установке вся ответственность ложится на вас, так как при неправильном монтаже прибор может выйти из строя, может произойти пожар и т. д.

Чтобы своими руками подключить стабилизатор напряжения в квартире, необходимо учесть некоторые советы:

• Помещение выбирается сухим, проветриваемым, так как основной причиной неисправности становится наличие влаги в корпусе прибора.
• При монтаже в нише, проверьте, насколько безопасны отделочные материалы на предмет горючести.
• Нужно обеспечивать зазор между стенками и стабилизатором. Необходимо отступать на 10 см.
• При настенном монтаже, проверьте, чтобы крепление выдержало массу настенного стабилизатора.

Подключение к сети

Самостоятельное подключение к сети стабилизатора не представляет большой сложности. На тыльной стороне устройства есть колодка с клеммами на пять разъемов. Чаще всего провода чередуются так: фаза и ноль, заземление, нагрузочные фаза и ноль.

Для подключения нужно всего лишь сделать правильный выбор сечения кабеля. Далее осуществляется самостоятельный монтаж. Схема подключения стабилизатора на 220 вольт:

Типы стабилизаторов

Когда вы решились установить стабилизатор, то необходимо выбрать и приобрести модель стабилизатора. Чтобы не запутаться с выбором оптимального варианта прибора, нужно знать, что все устройства выполняют подобную функцию, но имеют отличия по принципу действия. Для получения качественной энергии для дома подходят 2 типа приборов:

Сервоприводное устройство, которое имеет схему сравнения, служащую для управления небольшим моторчиком. Он вращается в разных направлениях, и двигает бегунок, снимающий ток. В итоге на выходе получается стабильная величина напряжения 220 вольт. Достоинством такого устройства является плавное регулирование. Это дает возможность получения напряжения без перепадов.

Релейное исполнение устройства стабилизации имеет свои отличия по принципу действия. В корпусе устройства находится трансформатор с клеммами. Напряжение входа умножается на коэффициент, и подводится для каждого вывода. Электронные элементы управляют действием релейного блока, переключающего при необходимости выводы трансформатора. За счет этого на выходе стабилизатора получается напряжение 220 вольт. Отрицательным фактором таких устройств является появление небольших скачков напряжения, когда происходит переключение ступеней.

Третьим типом стабилизаторов является электронный прибор. Он относится к дорогостоящим приборам, хотя его принцип действия мало чем отличается от релейного устройства. У него вместо реле работает электронный ключ, переключающий выводы трансформатора, на тиристорах.

Ступени стабилизатора

Все варианты стабилизаторов имеют несколько ступеней работы. От их числа зависит качество выдаваемого напряжения. Для понимания работы ступеней рассмотрим пример. Когда подается напряжение 220 вольт нормального значения, то прибор прогоняет его по схеме без изменений. Когда напряжение падает до предельных значений, то электронный ключ, либо реле подключают 1-ю ступень, а на выходе появляется стабильное напряжение 220 вольт.

Последующее падение напряжения принуждает стабилизатор переключиться на другие ступени, которые позволят ему выдать необходимые 220 вольт. Когда ступеней уже не хватает, то стабилизатор не сможет повысить напряжение. Чем больше число ступеней, тем шире его интервал регулировки напряжения.

Советы по подключению стабилизатора напряжения:

1. Перед монтажом всегда отключайте питание сети в электрическом щите.
2. Подключите вспомогательную защиту прибора в виде автоматического выключателя и устройства защитного отключения. Это продлевает срок его работы. Монтировать автоматику целесообразно за счетчиком, но перед защитой.
3. Электрическая сеть бытового назначения должна иметь контур заземления. Монтаж стабилизатора без заземления запрещается согласно правилам электробезопасности.
4. Монтаж стабилизирующего устройства в доме до счетчика запрещен. Оптимальным вариантом установки стабилизатора будет выполнение его по вышеуказанной схеме.
5. Запрещается подключать стабилизатор сразу после заноса его с мороза в квартиру. Внутри корпуса скапливается конденсат, который может сильно повредить устройство при включении, и сократить срок службы. На улице также запрещается его установка.
6. Стабилизатор небольшой мощности до 5 киловатт подсоединяется прямо к розетке. Этот способ приемлем для гаражных условий, дачного дома. Иногда осуществляют установку переносного стабилизатора отдельно для цифровой техники, например, на компьютер, телевизор и т. д.

Для трехфазной сети 380 вольт стабилизатор подключают на каждую фазу по одному устройству, соединяя их схемой «звезды». Этим способом достигается экономия денежных средств на покупке устройств, а также на его обслуживании и ремонте, так как 3-фазное устройство намного дороже.

• После монтажа нужно проконтролировать правильность соединений и монтажа. Для этого подключают автоматы ввода в распредщите. Треск, гудение, искрение не допускаются. Если таких признаков нет, то подключение стабилизатора напряжения выполнено правильно.
• Не допускается подключать стабилизатор на нагрузку, превышающую мощность прибора. Резерв его мощности должен быть не менее 30%.
• Правильная схема установки чаще всего изображается на корпусе устройства. Сначала нужно ориентироваться на эту схему. Если такой схемы нет, то оптимальным вариантом являются данные рекомендации. Популярные модели стабилизаторов подключают именно таким образом.

Каждый год необходимо осуществлять проверку надежности соединений проводки в клеммниках, при необходимости подтягивать их затяжку.

Пример подключения стабилизатора

Домашний счетчик, после него два автомата.

Верхний выключатель отключает фазу, другой – ноль. Один провод поступает на дом, а другой на летнюю кухню.

Схем подключения

Открываем крышку клеммника стабилизатора:

Выполняем подключение стабилизатора согласно схеме.

Стабилизатор стоит за стеной, поэтому имеется отверстие, через которое проходят четыре провода: фаза для стабилизатора, ноль для него же, ноль для квартиры, фаза тоже в квартиру.

Еще раз контролируем правильность соединений и включаем питание.

На дисплее показывается напряжение и ток на выходе.

Схемы 3-фазных нагрузок через 1-фазные стабилизаторы

Устройства, применяемые в быту, расходуют меньше энергии, чем промышленные образцы. Поэтому для нормальных свойств сети можно использовать три равных по характеристикам стабилизатора напряжения, которые соответствуют нагрузке для 1-фазной линии.

Если они применяют разделение нуля, то для их монтажа подходит такая схема:

По этой схеме для наглядности шина провода защиты РЕ не указана, а соединение стабилизаторов к ней выполнено упрощенно.

Рабочий нулевой провод после защит, находящихся в распредщитке дома, разделяется на клеммы вывода каждого стабилизатора. Его шина создается путем параллельного соединения клемм выхода всех трех устройств. Нули ко всем нагрузкам подходят жилами проводов от этой шины.

Клемма фазы, которая входит в каждый стабилизатор, подключается к своим клеммам защитного устройства, выходная клемма с группой автоматов, подающих питание на потребители.

Если объединить рабочие отходящие и входящие нули, то это делает схему проще. Но у отдельных моделей такой способ нарушает некоторые алгоритмы управления при возникновении аварии. Поэтому изготовители осуществляют такое разделение.

На схеме изображено подключение аналогичных стабилизаторов к 3-фазным нагрузкам.

Все схемы показаны для ознакомления с принципом действия стабилизаторов напряжения. Поэтому на схеме не изображаются устройства коммутации, распредкоробки и другие устройства.

ostabilizatore.ru

Релейный стабилизатор напряжения 220V без разрыва цепи

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

Идея

Встретил в интернете рекламу на сайте ООО "Прибор", г. Челябинск:Стабилизаторы напряжения марки Селен, выпускаемые нашим предприятием, основаны на принципе ступенчатого регулирования напряжения путем безразрывного переключения обмоток автотрансформатора (патент на изобретение № 2356082). В качестве ключей используются мощные быстродействующие реле.Приведены картинки переключений (слева "Селен", справа - с обычными характеристиками)Меня эта информация заинтересовала, я вспомнил, что в кинопередвижке "Украина" тоже было безразрывное переключение напряжения – там, на время переключения между смежными контактами переключателя подключался проволочный резистор. Я стал искать в интернете, что-либо полезное по этому поводу. Ознакомиться с изобретением №2356082 я не смог.

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

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

На базе этой статьи были взяты самые обычные реле и измерены время отключения, время нахождения в разорванном состоянии и время включения. Во время измерений увидел на осциллографе дребезг контактов, который вызывал большое искрение и эрозию контактов, что резко уменьшает ресурс работы реле.

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

Принципиальная схема

Состоит из автотрансформатора переключаемого как по входу, так и по выходу при помощи реле.В схеме применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером. Выходное напряжение через делитель R13, R14, R15, R16 поступает на вход микроконтроллера через конденсатор C10. Питание реле и микросхемы осуществляется через диод D3 и микросхему U1. Кнопка SB1 совместно с резистором R1 служат для калибровки стабилизатора. Транзисторы Q1-Q4 – усилители для реле. Реле Р1 и Р2 – основные, а реле Р1а и Р2а совместно с диодами D1 и D5 и замыкают цепь во время переключения основных реле. Для уменьшения времени отключения реле в усилителях реле, применены транзисторы BF422 и обмотки реле шунтированы диодами 1N4007 и диодами Зенера на 150 Вольт, включенными встречно.Для уменьшения импульсных помех, попадающих из сети, на входе и выходе стабилизатора стоят конденсаторы C1 и C11.Трехцветный светодиод индицирует уровни напряжения на входе стабилизатора: красный – низкое, зеленый – норма, синий – высокое.

Программа

Программа написана на языке СИ (mikroC PRO for PIC), разбита на блоки и снабжена комментариями. В программе применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером, что позволило упростить схему. Микропроцессор применен PIC16F676. Блок программы zero ожидает появление спадающего перехода через ноль По этому перепаду происходит либо измерение величины переменного напряжения, либо начинается переключение реле.Блок программы izm_U измеряет амплитуды отрицательного и положительного полупериодов

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

Технические характеристики

При изменении входного напряжения в пределах 195-245 Вольт выходное напряжение поддерживается с точностью 7%. При изменении входного напряжения в пределах 185-255 Вольт выходное напряжение поддерживается с точностью 10%Выходной ток в длительном режиме 9 А.

Детали и конструкция

При сборке использован трансформатор ТПП 320-220-50 200 Вт. Обмотки его соединены на 240 Вольт, что позволило уменьшить ток холостого хода. Основные реле TIANBO HJQ-15F-1, а вспомогательные LIMING JZC - 22F. Все детали установлены на печатной плате, закрепленной на трансформаторе. Диоды D1 и D5 должны выдерживать ток 30-50А в течение времени переключения (5-10 мсек).Прибор повешен на стене и закрыт кожухом из жести

Настройка

Налаживание устройства заключается в проверке безобрывного переключения и установке номинального напряжения 220 Вольт с помощью построечного резистора R15 и кнопки SB1.Необходимо подать на вход напряжение от ЛАТР'а через лампу накаливания мощностью 100 – 150 Вт, установить напряжение 220 Вольт и удерживая кнопку добиться зеленого свечения, вращая построечный резистор. После этого кнопку отпустить, вольтметр подключить к выходу устройства и вращая ЛАТР проверить пороги переключения: нижний 207 Вольт и верхний 232 вольта. При этом лампа накаливания при переключениях не должна вспыхивать или светиться, что свидетельствует о правильной работе. Также работу безобрывного переключения можно увидеть на осциллографе, для этого надо подключить внешний запуск к порту RC5 и наблюдать выходное напряжение стабилизатора в, изменяя входное напряжение. В моменты переключений синусоида на выходе не должна разрываться.При напряжении на выходе меньше 187V горит красный диод, а зеленый мигает.При напряжении на выходе больше 242V горит синий диод, а зеленый мигает.

Стабилизатор работает у меня 3-й месяц и показал себя очень хорошо. До этого у меня работал стабилизатор предыдущей разработки "Стабилизатор напряжения сети на PIC12F675 (релейный) 1,8 кВт". Он работал хорошо, но иногда в момент его переключения срабатывал источник бесперебойного питания компьютера. С новым стабилизатором эта проблема исчезла безвозвратно.

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

Замеченные недостатки

Довольно сложно было подобрать в программе время задержки реле. Для такого включения желательно применять более быстродействующие реле.

Выводы

a) Безобрывное переключение цепей переменного тока с помощью реле – вполне реальная и разрешимая задача. b) Можно в качестве вспомогательного реле применить тиристор или симистор, тогда на реле не будет падения напряжения, а симистор за 10 мсек не успеет нагреться. c) В таком режиме искрение контактов резко уменьшается, а долговечность возрастает, и уменьшаются помехи от переключений реле

Использованы источники

1. Статья “Типы стабилизаторов напряжения” на сайте “Энергосбережение в Украине” 2. Официальный web-сайт предприятия ООО "Прибор", г. Челябинск3. Даташиты на детали

Файлы

Схема, чертеж печатной платы и программа с прошивкой

Иван Внуковский, Украина, г. Днепропетровск

Иван Внуковский (if33)

Украина, г. Днепропетровск

Радиолюбитель, стаж более 40 лет. Работал на заводе инженером КБ, инженером по обслуживанию ЭВМ, механиком по ремонту бытовой техники. Сейчас на пенсии.

 

datagor.ru

Схема подключения стабилизатора напряжения в частном доме

Содержание:

1. Принцип действия и конструктивные особенности стабилизаторов
2. Правильный выбор стабилизатора напряжения
3. На что обратить внимание при выборе места установки
4. Подключение однофазных потребителей
5. Подключение стабилизатора в трехфазной сети
6. Видео

Одной из основных причин выхода из строя бытовой техники, приборов и оборудования являются скачки напряжения, возникающие в электрической сети. Для того чтобы избежать негативных последствий применяются стабилизаторы, защищающие от помех и искажений напряжения, обеспечивающие все подключенные электроприборы номинальным током 220 вольт. Особенно часто проблемы с электричеством возникают вне городских условий, поэтому наиболее актуальной становится схема подключения стабилизатора напряжения в частном доме. С ее помощью отслеживаются параметры входного напряжения, выполняется отключение нагрузки при возникновении нештатных ситуаций.

Принцип действия и конструктивные особенности стабилизаторов

Принцип работы стабилизирующих устройств заключается в следующем: входящая электроэнергия трансформируется, и на выходе появляется напряжение с необходимыми параметрами, питающее все подключенные бытовые приборы и оборудование.

В процессе трансформации стабилизатор может работать в режимах понижения амплитуды, простой передачи или повышения напряжения. Во втором случае происходит преобразование электроэнергии без изменения амплитуды. При этом происходят бесполезные затраты энергии, вызывающей нагрев оборудования. В связи с этим, некоторые модели имеют функцию байпаса. На корпусах таких приборов размещается переключатель, с помощью которого из работы выводится вся силовая часть оборудования. Обратным действием производится включение всех устройств.

Все стабилизаторы различаются между собой конструктивными особенностями и техническими характеристиками. В первую очередь, это мощность, пропускаемая через них, минимальное и максимальное значение величин на входе и другие дополнительные функции. Таким образом, можно выбрать модель, которая лучше всего подходит для конкретных условий потребителя. Питающие цепи и нагрузки могут быть подключены к стабилизаторам разными способами, в зависимости от конструкции и назначения этих устройств.

В каждой модели имеются клеммные выводы, позволяющие изменять конфигурацию подключений. При наличии в схеме защитного нуля подключение РЕ-проводника выполняется к средней клемме. Рабочие нулевые проводники соединяются с соседними выводами, а для коммутации фазных проводов используются крайние клеммы. Входные цепи подключаются на левой стороне, а выходные – на правой.

В случае отсутствия защитного нуля схема клеммника значительно упрощается. Рабочий ноль объединяется внутри корпуса, а цепи подключаются к трем контактам: фаза входа, общий рабочий ноль, фаза выхода. Самые простые модели малой мощности оборудуются шнуром и вилкой, а потребители подключаются напрямую к розетке, установленной на корпусе стабилизатора. Следует быть особенно внимательными, подключая провода в трехфазных стабилизаторах напряжения.

Выбор стабилизатора напряжения для частного дома

Выбор той или иной модели зависит от нескольких важных факторов. Прежде всего нужно выяснить сферу применения стабилизатора. Он может обеспечивать питание какого-то одного прибора или оборудования, установленного во всем доме. Следует выяснить значения верхнего и нижнего предела напряжения в электрической сети. И, наконец, немаловажную роль играет сумма, выделяемая на приобретение стабилизатора.

Выбор устройства зависит и от мощности, которую потребляют бытовые приборы и электрооборудование. Для ее определения рекомендуется воспользоваться номиналом автоматического выключателя, установленного на вводном щите. В соответствии с формулой, мощность представляет собой произведение значений тока и напряжения. Ток определяется по табличке, установленной на автомате, а напряжение известно заранее – 220В. То есть, при номинале 16А значение допустимой мощности будет составлять 16 х 220 = 3520 Вт или 3,5 кВт. При более высоком токе, например, 25А, мощность также повысится до 5,5 кВт. Более точные данные можно получить из паспорта на каждый прибор и оборудование. Мощность стабилизатора должна быть на 30-50% выше, чем расчетная допустимая мощность. Это связано с тем, что в процессе стабилизации напряжения происходит падение выходной мощности.

После всех необходимых расчетов остается выбрать наиболее подходящий тип стабилизатора. Для домашних условий подойдут как сервоприводные модели, так и релейные. В первом случае изменения напряжения производятся с помощью токосъемника, передвигаемого электродвигателем. Управление осуществляется сравнивающей схемой. Токосъемник передвигается в разные стороны, соответственно, увеличивая или уменьшая напряжение. Таким образом, обеспечивается плавная регулировка, скачки напряжения при переключениях отсутствуют. Рекомендуется для применения в тех домах, где измененное напряжение удерживается на одном и том же уровне в течение длительного времени.

Принцип действия релейных стабилизаторов совершенно другой. Основой всего устройства является трансформатор, у которого имеются промежуточные выводы обмотки с собственным напряжением. С помощью логической схемы осуществляется управление блоком электромеханических реле. Под его действием выводы переключаются таким образом, чтобы на выходе стабилизатора получались требуемые 220 вольт. Данные устройства более долговечны, однако процессы переключений сопровождаются щелчками.

Существуют дорогостоящие модели стабилизаторов, использующих электронные ключи. Фактически, они представляют собой такую же релейную конструкцию, где обычные реле заменены полупроводниковыми ключами. Эти устройства считаются наиболее технологичными и долговечными, поскольку в них отсутствуют узлы, подверженные износу. Во время коммутации соблюдается полная тишина. С помощью современных стабилизаторов стало возможно не только управлять напряжением, но и выполнять ряд других функций. Большое значение имеет возможность включения задержки подачи напряжения. Встроенные вольтметры позволяют постоянно контролировать состояние сети. С этой целью вместо стрелочных, широко используются электронные приборы.

На что обратить внимание при выборе места установки

Размеры стабилизатора зависят от его выходной мощности. Использование небольших мобильных устройств вполне возможно непосредственно возле действующей электронной аппаратуры, прямо на столе. Для конструкций с большими размерами требуется стационарная установка в специально отведенных местах – на полу, на стенах или в оборудованных нишах.

Следует учитывать нагрев работающего трансформатора, в связи с чем требуется отведение тепла. Поэтому стабилизатор должен располагаться таким образом, чтобы с помощью вентиляционных отверстий обеспечивался максимальный воздухообмен внутри корпуса.

Рабочие характеристики стабилизатора могут снизиться под действием пыли, влажного воздуха, расположенных рядом горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, а также повышенной температуры. Следует избегать вредных факторов и не устанавливать стабилизаторы в сырых подвалах, гаражах, неотапливаемых чердачных помещениях. Наиболее оптимальным вариантом расположения стабилизатора является место рядом с вводным распределительным щитком.

Подключение однофазных потребителей

Наиболее рациональным подходом к электроснабжению частного дома будет выделение из общего числа потребителей обособленную группу, для которой требуются стабильные параметры напряжения. Как правило, повышенная стабильность требуется для телевизора, холодильника, офисной техники и средств связи. Другие бытовые приборы, особенно с нагревательными ТЭНами, вовсе необязательно подключать к стабилизатору. Электрочайники и электрические котлы все равно будут работать, поскольку перепады напряжения для них не играют решающей роли в выполнении основных функций.

В домашнем щитке после электросчетчика устанавливается защитное оборудование – дифференциальный автомат или УЗО с автоматическим выключателем. От них отдельными кабелями подводится фаза и ноль к входным клеммам стабилизатора. Корпус устройства также отдельным проводом подключается к шине РЕ, установленной в щитке. От выходных клемм стабилизатора к потребителю поступает фаза и рабочий ноль. Защитный ноль соединяется с шиной РЕ.

Следующий вариант предполагает подключение к стабилизатору сразу нескольких групп потребителей. В упрощенной схеме не используется защитное заземление, а стабилизатор подключается через одну клемму рабочего нуля. Работу схемы лучше всего рассматривать на примере трех групп потребителей.

Внутри распределительного щита, после всех защитных устройств, необходимо создать шину рабочего нуля, которая подключается ко всем потребителям, в том числе и к стабилизатору напряжения. Фазный провод ввода от защиты подключается к входной клемме устройства, а отходящий провод – к выходу. Второй конец фазного провода заводится в распределительный щиток, чтобы выполнить параллельное соединение нагрузок. Подключение всех групп потребителей осуществляется через автоматические выключатели.

При наличии в стабилизаторе двух клемм под рабочий ноль, в схеме возникнут следующие изменения:

• Шина рабочего нуля остается соединенной с потребителями, но она уже не будет связана с защитными устройствами.
• Нулевой провод от защитных устройств будет соединяться с входной клеммой рабочего нуля стабилизатора.

Подключение стабилизатора в трехфазной сети

Конструкции трехфазных стабилизаторов отличаются поблочным исполнением, где для каждого блока предусмотрен собственный клеммник. При подключении должно соблюдаться равномерное распределение однофазных потребителей. Как правило, они подключаются к разным блокам стабилизатора, чтобы создаваемая в нем нагрузка была симметричной.

Стабилизаторы, питающиеся от трехфазного напряжения, защищаются от аварий и прочих негативных последствий с помощью автоматических выключателей. Такие схемы чаще всего используются в промышленности, а в частных домах используются очень редко, по причине высокой стоимости трехфазного стабилизатора. При выходе его из строя, все потребители будут получать электроэнергию напрямую из сети со скачками и перепадами.

Поэтому для бытовых условий существует схема, по которой трехфазные потребители подключаются через однофазные стабилизаторы. Они потребляют существенно меньшую мощность по сравнению с промышленными аналогами, поэтому для того чтобы нормализовать сетевые параметры, можно воспользоваться тремя одинаковыми стабилизаторами напряжения с нагрузкой, предусмотренной для однофазной сети.

Разводка рабочего нуля осуществляется к входным клеммам каждого стабилизатора. Параллельное подключение от выходов всех трех устройств, образует шину рабочего нуля. От этой шины рабочие нули направляются к каждому потребителю. У всех стабилизаторов имеются входные фазные клеммы, соединяющиеся с соответствующими клеммами защитных устройств. Выходные клеммы соединяются с группой автоматов, через которые питание поступает к потребителям. Конкретная схема подключения зависит от особенностей электропроводки, типа стабилизатора и других технических условий.

electric-220.ru

Стабилизатор напряжения 220В своими руками

Главная / Советы / Стабилизатор напряжения 220В своими руками

Стабилизатор напряжения 220В своими руками

Современная жизнь сопряжена с постоянным использованием различной техники, а некоторые сферы просто немыслимы без нее. Естественно, каждый человек желает, чтобы срок службы таких приборов был максимален, некоторые с этой целью покупают только продукцию известных брендов для большей надежности. Однако не всегда высокая стоимость гарантирует сохранность в критических эксплуатационных условиях. К таковым относятся резкие перепады напряжения сети. Особенно это касается той категории бытовой техники, которая подразумевает постоянное сетевое подключение, например, холодильник.

Для того, чтобы обезопасить себя от неприятных последствий подобных скачков напряжения можно обзавестись специальным техническим устройством, стабилизирующим выходной ток. Для регулировки напряжения используется два метода:

1. Механический. Для этого способа используется линейный стабилизатор, состоящий из 2-х колен и реостата, соединяющего их. Напряжение поступает на первое колено и через реостат передается второму, которое раздает поток далее. Данный метод эффективен в условиях небольшой разницы входного и выходного тока, в других случаях КПД снижается.

2. Импульсный. В конструкцию стабилизатора входит выключатель, периодически разрывающий цепь на определенное время. Это дает возможность подавать ток порционно и накапливать его равномерно в конденсаторе. После полной зарядки конденсатора к приборам подается выровненный поток без скачков.

Основным недостатком данного способа является невозможность задать конкретную величину параметра. Поэтому, если вы решили собрать стабилизатор напряжения 220В своими руками, ориентироваться нужно на механический метод. Для создания простого линейного однофазного выравнивателя тока потребуются:

• Трансформатор;
• Конденсаторы;
• Резисторы;
• Диод;
• Провода, которыми будут соединяться микросхемы.

Трансформатор представляет собой пару катушек, которые образуют индуктивную электромагнитную связь, т.е. попадая на первичную обмотку, ток ее заряжает, а возникающее электромагнитное поле заряжает другую катушку. Такая взаимосвязь напряжения (U), силы тока (I) и числа витков (N) на обеих обмотках выражается формулой:

I2/I1 = N2/N1 = U2/U1

Сами индуктивные катушки можно найти в каждом магазине электротехники. Количество витков на первой не должно быть ниже 2000. Замерив напряжение в сети, можно рассчитать необходимое количество витков на вторичной обмотке. Например, фактическое напряжение 198 В, тогда вторая катушка должна иметь х/2000 = 220/198 = 2223 витка. По такому же принципу определяется вырабатываемая сила тока. По этой схеме при резком увеличении мощности на входе, напряжение пропорционально увеличится и на выходе. Поэтому для регулировки подобных ситуаций необходим реостат, изменяющий сопротивление сети. Путь, по которому следует ток после трансформатора, отмечается на микросхеме-стабилизаторе.

Из трансформатора ток выводится на конденсаторы одинаковой емкости для накопления и выравнивания потока, их потребуется примерно 16 штук. Далее конденсаторы необходимо подсоединить к реостату. Его сопротивление при напряжении 220 В и силе тока 4,75 А (среднее значение диапазона 4,5-5 А) после трансформатора должно быть 46 Ом. Для максимально плавного выравнивания напряжения можно установить несколько реостатов, распределяя сопротивление на каждый поровну. После того, как цепь пройдет реостаты, она снова соединяется в единый поток и следует на диод, который подключается непосредственно к розетке.

Данные операции применимы к проводу с фазой, ноль напрямую пропускается к розетке. Подобные стабилизаторы лучше всего подходят к постоянным условиям напряжения и собираются, руководствуясь параметрами конкретного прибора, что значительно повышает эффективность устройства.

Рекомендуем Вашему вниманию два полезных и интересных о том, как сделать стабилизатор напряжения 220В своими руками:

Благодарю за репост, друзья:

http://remontgeeks.ru

legkoe-delo.ru

---

• 
  Инвертор 12 в 220 своими руками из ибп
• 
  Самодельный инвертор 12 в 220 схема
• 
  Сетевой инвертор для солнечных батарей своими руками
• 
  Инвертор 12 220 вольт
• 
  Инверторное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
• 
  Инверторный стабилизатор напряжения для дома
• 
  Провода сварочные для инвертора
• 
  Сварочный инвертор ресанта саи 190к
• 
  Инвертор сварочный евролюкс 220 отзывы
• 
  Стабилизатор напряжения инверторный для дома
• 
  Сварочный инвертор что это такое